三級(jí)管的放大原理.ppt

1、實(shí)驗(yàn)二 三級(jí)管及其基本放大實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.學(xué)會(huì)用萬(wàn)用表判別三極管的 類別和管腳； 2.掌握測(cè)試三極管輸出特性 曲線的方法； 3.掌握共射基本放大電路的靜 態(tài)工作點(diǎn)及放大倍數(shù)的測(cè)量方 法； 4.觀察放大電路中，有關(guān)參數(shù)的變化對(duì)放大電路性能的影響， 5.學(xué)會(huì)測(cè)量放大電路的輸入、輸出電阻。,一、實(shí)驗(yàn)原理和電路,半導(dǎo)體三極管和二極管一樣是非線性器件，是一種電流控制器件，即通過(guò)基極電流或射極電流去控制集電極電流。所謂放大作用，實(shí)質(zhì)上就是一種控制作用，但要注意的是三極管的發(fā)射結(jié)必須正向偏置，而集電結(jié)必須反向偏置。 三極管的品種較多，從制造材料不同可分為鍺管和硅管；從導(dǎo)電類型可分為NPN型和PNP型；從

2、耗散功率可分為小功率、中功率和大功率管。在使用前或檢查其性能時(shí)，應(yīng)進(jìn)行必要的測(cè)量，尤其是新、舊型號(hào)并存，國(guó)內(nèi)、國(guó)外器件同時(shí)使用，器件上型號(hào)不清時(shí)，更應(yīng)作某些基本測(cè)量,三級(jí)管的工作原理,1. 載流子的傳輸過(guò)程： 將NPN BJT接成共射極型：以射極為輸入和輸出回路的公共端 即： VBEVT, 發(fā)射結(jié)正偏 易于E區(qū)多子擴(kuò)散 VCB0， 集中結(jié)反偏 易于B區(qū)少子漂移,b,c,e,iE,iB,iC,icp,iEP,VBB,VCC,iB1,iB,RC,Rb,iE,iC,iEn,icn1,icn2,C,e,b,N,P,N, , , , , ,1.三極管的類型及管腳判別,(1)管型和基極b的測(cè)試 三極管可以

3、看成是兩個(gè)背靠背的PN結(jié)結(jié)構(gòu)，如圖121所示。對(duì)NPN型三極管來(lái)說(shuō)，基極是兩個(gè)結(jié)的公共陽(yáng)極；而對(duì)PNP型三極管來(lái)說(shuō)，基極是兩個(gè)結(jié)的公共陰極。因此，判別公共極是陽(yáng)極還是陰極，即可知道該管是NPN型還是PNP型三極管。,用萬(wàn)用表測(cè)試三極管的PN結(jié)，其方法同實(shí)驗(yàn)一。,(2)發(fā)射極e和集電極c的判別,在三極管的類型和基極確定后，即可分清三極管的另外兩個(gè)極(腳)。如圖123(a)所示，若把已判明了的PNP型三極管基極b與三極管的另外兩個(gè)極(腳)串接個(gè)電阻(20k100k)，若集電極與發(fā)射極間加的是正常放大所需極性的電源電壓，則IcIB;反之， 若電源電壓極性相反，則 Icr幾乎為0，即IcIcr.因此，

4、當(dāng)我們用萬(wàn)用表接人NPN型三極管的c和e端時(shí)，若黑表棒接c端，而紅表棒接e端(萬(wàn)用表內(nèi)部電源(見(jiàn)圖123(b)正好使三極管的c、e端正偏)時(shí)，表指針偏轉(zhuǎn)角大(電阻值小)。若將兩表棒對(duì)調(diào)，則三極管的c、e端反偏，表指針偏轉(zhuǎn)角小(電阻值大)，這樣就可判NPN型三極管的發(fā)射極e和集電極c，如圖1.2.3(c)所示。,對(duì)于PNP型三極管的c和e極判斷，其方法相同，如圖1.2.3(d)所示。,2三極管輸出特性曲線測(cè)試,圖是NPN三極管的共射極輸入、輸出特性曲線。由圖(a)可知，輸入電壓VBE較小時(shí)，基極電流很小，通?？山普J(rèn)為零。當(dāng)VBE大于死區(qū)電壓后，IB開(kāi)始上升，并基本上按指數(shù)規(guī)律變化。死區(qū)電壓的數(shù)

5、值，硅管約為0.50.7V，鍺管約為0. 10.3V。,二 三級(jí)管共射伏安特性曲線,2、 三級(jí)管共射的輸入特性曲線,2、 三級(jí)管共射的輸入特性曲線,1 共射輸出特性曲線：,iB=iB2,iB=iB3,vCE,飽和區(qū),擊穿區(qū),截止區(qū),臨界飽和線,iC,V（BR）CEO,iB=-ICBO,iB=0,iB=iB1,iB=iB4,iB=iB5,一般將IBo的區(qū)域稱為截止區(qū)，此時(shí)相應(yīng)的Ic也近似為零，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)；在放大區(qū)內(nèi)，每條曲線近似為水子的直線，即當(dāng)IB一定時(shí)，Ic基本上不隨VCE的變化而變化，為一恒定值。Ic的數(shù)值主要取決于IB，而且當(dāng)IB有一微小的變化量時(shí)，相應(yīng)的IC變化量要大倍，即Ic

6、IB，這就體現(xiàn)了三極管的放大作用；飽和區(qū)在靠近縱坐標(biāo)的附近，當(dāng)Ic改變時(shí)，Ic基本上不隨之改變，不受IB的控制，這時(shí)三極管已失去了放大作用。,測(cè)試輸出特性曲線的實(shí)驗(yàn)線路圖見(jiàn)圖125所示。測(cè)量時(shí)，固定IB為某一數(shù)值，改變VCE，測(cè)出幾組VCE和Ic的數(shù)值，就可描繪一條輸出特性曲線；將IB固定為不同數(shù)值，則可測(cè)得輸出特性曲線簇。,3基本放大電路,基本共射放大電路如圖1.2.6所示。要使三極管起到放大作用，外加電源的極性必須使 三極管的發(fā)射結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，而集電結(jié)處于反向偏置狀態(tài)，即VBE0，VBC0。 圖1.2.6中，各元件的作用是：T是NPN型的三極管，擔(dān)負(fù)著放大作用；EC是集電極回路的電源

7、，它為輸出信號(hào)提供能量；Rc是負(fù)載電阻，通過(guò)它可以把電流的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化反映在輸出端；基極電源EB (由Ec提供)和基極電阻Rb，一方面為發(fā)射結(jié)提供正向偏置電壓，同時(shí)也決定了基極電流IB。C1和C2隔離直流、通過(guò)交流，通常叫隔直電容。,輸入電阻：ri=Rb/rbe 輸出電阻：roRc 基本放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置是否合適，都直接會(huì)影響其性能，否則將會(huì)產(chǎn)生飽和失真或截止失真。由于工作點(diǎn)選擇不當(dāng)而引起的失真情況如圖127所示。,放大電路的輸入電阻ri的實(shí)測(cè)方法如下(參見(jiàn)圖1.2.6)：,當(dāng)開(kāi)關(guān)K1斷開(kāi)，即及R1接人電路中，測(cè)得Vs和Vi，即可計(jì)算出 輸出電阻r。的實(shí)測(cè)方法如下(參見(jiàn)圖126)

8、： 當(dāng)及RL斷開(kāi)時(shí)，測(cè)得的輸出電壓為Vo (RL)；當(dāng)RL接人時(shí)，測(cè)得的輸出電壓為VoL即可按下式計(jì)算出輸出電阻:,R0=（Vocc/Vol-1)Rl,三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟,1三極管的類型和管腳判別 判斷類型和基極b a)將三極管插入MES型模擬電子電路實(shí)驗(yàn)箱中。 b)將萬(wàn)用表(指針式或數(shù)字式)選擇在電阻檔RX1k位置，按圖1.2.2先將任何一支表棒與管子某一管腳固定相接，另一支表棒則分別與其余兩腳相碰，若測(cè)得的電阻值都很大(或很小)；然后，再把表筆換過(guò)來(lái)，重復(fù)上述過(guò)程.,c)若測(cè)得的阻值均很小且黑表棒與基極b相連，紅表棒分別與其它兩極相連，則此管 為NPN型三極管。反之，紅表棒與基極b相連，黑

9、表棒與其它兩極相連，阻值很小，則此管為PNP型三極管。 判斷發(fā)射極c和集電極c 判別出管子的類型和基極b后，可進(jìn)一步判別出其集電極c和發(fā)射極e。 a)萬(wàn)用表轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于電阻檔(RXlk)。三極管的基極b與三極管的另一管腳接20k100k電阻，萬(wàn)用表兩表棒分別接其余兩管腳。,2三極管輸出特性曲線測(cè)試,a.改變Rw1，使得IB為某一定值，例如IB20A，IB=40A，等。 b.當(dāng)IB一定時(shí)(IB20A)，改變Rw2，觀察電流、電壓表，測(cè)量VCE和Ic并記入下表中：,3基本放大電路,基本放大電路的形式見(jiàn)圖126。實(shí)驗(yàn) 時(shí)，電路有關(guān)參數(shù)如下；R1=1k，Rw1= 470k，Rb1=20k，RW2=2.

10、2k，Rc1 1k，RL=5.1k，c1=c210F，T為 3DG6，+Ec12V(見(jiàn)圖128所示)。,測(cè)試所用管子的值,a)若管子是自行插入實(shí)驗(yàn)板中的針管式插座中，則可以將管子接到圖示儀中測(cè)量三極管的值。,b)若管子已焊接在實(shí)驗(yàn)板上，不能拆下到圖示儀中測(cè)量，則可按下述方法(步驟(c)測(cè)得值。,c)按圖1.2.8 邊線，并把萬(wàn)用表（或數(shù)字表）串接于電路中，調(diào)節(jié)Rw1使IB1=40 A，測(cè)得Ic1(VCE=6V);再次調(diào)節(jié)Rw1使IB2=60 A,測(cè)得Ic2(VCE=6V),則可算出值。,測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn),a)按圖1. 2.8連線，調(diào)節(jié)Rw1，使Vce67V，此時(shí)Rw2在最大或最小均町(RcRW2

11、 十RC1，RC3.2k或Rc1K)。 b)轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器的頻率和幅值調(diào)節(jié)旋鈕，使之輸出f=1KHz、5mV的信號(hào)。 c)用示波器觀察放大器輸出信號(hào)波形，如果輸出信號(hào)沒(méi)有失真，則可用數(shù)字萬(wàn)用表分 別測(cè)量VBEQ、VCEQ、IBQ和ICQ既可實(shí)測(cè)，也可計(jì)算出來(lái)。,基本放大電路實(shí)際線路,工作點(diǎn)合理輸出波形,截止失真波形,飽和失真波形,2.1 放大電路的工作原理和圖解分析,電壓放大倍數(shù)(增益),當(dāng)RL時(shí)，V0V； 當(dāng)RL5.1kn時(shí)，V0=V 計(jì)算出電壓放大倍數(shù)(增益)：AvV0/Vi。,a)保證上述靜態(tài)工作點(diǎn)不變Vi=5mV，f1kHz，輸出波形不失真。,放大器接輸入信號(hào)Vi5mV，f=1kHz,輸出接示波器。在波形不失真的情況下，分別 測(cè)量下面兩種情況下的輸出電壓Vo：,觀察工作點(diǎn)對(duì)輸出波形的影響:,b)按表1.2.2，分別調(diào)節(jié)Rw1、 Rw2，記錄六種情況下的輸出波形的形狀，并測(cè)量VCEQ值。,五、預(yù)習(xí)要求,1.認(rèn)真復(fù)習(xí)教材有關(guān)三極管的電流放大概念、型號(hào)及其類型。 2.復(fù)習(xí)三極管輸入、輸出特性曲線。 3.掌握基本放大電路的基本組成形式，了解電路哪些參