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1、船舶無(wú)線電三極管改船舶無(wú)線電三極管改2.1 晶體三極管雙極型三極管2.1.1 結(jié)構(gòu)三極管由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成分類(lèi):NPN型和PNP型以NPN型為例:三個(gè)區(qū):發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)三個(gè)極:發(fā)射極E、基極B、集電極C兩個(gè)結(jié):發(fā)射結(jié)(BE結(jié))、集電結(jié)(CB結(jié))NPNPNP22.1 晶體三極管雙極型三極管2.1.1 結(jié)構(gòu)NPNPN 晶體三極管實(shí)現(xiàn)放大的條件:(1) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)條件:發(fā)射區(qū)高摻雜?;鶇^(qū)很薄。集電結(jié)面積大。(2)外部偏置條件:外加電源使發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。共發(fā)射極連接:E極作為輸入、輸出公共端,當(dāng)VcVBVE時(shí),滿足外部條件,可實(shí)現(xiàn)放大。3 晶體三極管實(shí)現(xiàn)放大的條件:共發(fā)射極連接:E極作為 晶
2、體三極管放大時(shí)內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)1)發(fā)射:發(fā)射結(jié)正偏,利于多數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng),IE=IEN+IEP。發(fā)射區(qū)高摻雜,IEIEP。2)復(fù)合和擴(kuò)散:電子到達(dá)基區(qū)后,與P區(qū)的多子空穴產(chǎn)生復(fù)合形成基極電流IBN?;鶇^(qū)空穴濃度低,且薄,大多數(shù)電子在基區(qū)中繼續(xù)擴(kuò)散到達(dá)集電結(jié)一側(cè)。動(dòng)畫(huà)演示IE = IEN + IEPIBN = IENICN 4 晶體三極管放大時(shí)內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)1)發(fā)射:發(fā)射結(jié) 晶體三極管放大時(shí)內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)3)收集:集電結(jié)反偏,將基區(qū)中擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子收集到集電極形成ICN。同時(shí),集電區(qū)少子空穴和基區(qū)少子空穴進(jìn)行漂移運(yùn)動(dòng),形成反向飽和電流ICBO電流分配關(guān)系:IEICIBIC = ICN + I
3、CBO IB = IEP+ IBNICBO = IEP+ IEN ICN ICBO= IE - IC IE = IEN + IEPIBN = IENICN 5 晶體三極管放大時(shí)內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)3)收集:集電結(jié)2.1 晶體三極管雙極型三極管NPN和PNP的符號(hào)NPNPNP電流關(guān)系:IEICIB62.1 晶體三極管雙極型三極管NPN和PNP的符號(hào)NPN2.1 晶體三極管雙極型三極管IC = ICN + ICBO =IE + ICBO=(IB + IC)+ICBOIC = IB + ICEO共基極直流電流放大系數(shù) :共射極直流電流放大系數(shù)共射交流電流放大系數(shù):=iC /iBvCE=常數(shù)輸出特性曲線近
4、于平行等距并且ICEO較小時(shí), 72.1 晶體三極管雙極型三極管IC = ICN + IC2.1.3 晶體三極管的伏安特性曲線(NPN)晶體三極管伏安特性曲線: 描繪三極管各極電壓和電流間的相互關(guān)系共發(fā)射極,NPN管(1)輸入特性曲線:以輸出電壓為參變量,描述輸入電流與輸入電壓之間的關(guān)系。 (2)輸出特性曲線:以輸入電流(或電壓)為參變量,描述輸出電流與輸出電壓之間的關(guān)系。 82.1.3 晶體三極管的伏安特性曲線(NPN)晶體三極管伏2.1.3 晶體三極管的伏安特性曲線(NPN)輸入特性曲線發(fā)射結(jié)正偏:iBfin(vBE)vCE常數(shù)vCE=0,與二極管伏安特性曲線正向相似。 死區(qū)電壓 導(dǎo)通壓降
5、vCE0,vCEvBE,曲線向右移。 vBE一定, iB隨vCE增大而減小.vCE=1, vCE再增大, iB也不會(huì)減小很多。 輸入特性是一組曲線族。92.1.3 晶體三極管的伏安特性曲線(NPN)輸入特性曲線2.1.3 晶體三極管的共射特性曲線(NPN)輸出特性曲線:從特性分四個(gè)區(qū):放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)擊穿區(qū)102.1.3 晶體三極管的共射特性曲線(NPN)輸出特性曲線2.1.4 晶體三極管的四個(gè)工作區(qū)放大區(qū):近似為水平的直線 特點(diǎn): iCiB,iC/iBIC/ IB iC基本不隨vCE電壓變化而變化要求外電壓條件: 發(fā)射結(jié)正向偏置, 集電結(jié)反向偏置 NPN112.1.4 晶體三極管的四個(gè)工作
6、區(qū)放大區(qū):近似為水平的直線2.1.4 晶體三極管的四個(gè)工作區(qū)(2) 截止區(qū):iB=0曲線以下的區(qū)域 特點(diǎn): iB 0 , iC 0三極管不放大,截止 要求外電壓條件: 發(fā)射結(jié)反向偏置 集電結(jié)反向偏置cbeic 0ce開(kāi)NPN122.1.4 晶體三極管的四個(gè)工作區(qū)(2) 截止區(qū):iB=02.1.4 晶體三極管的四個(gè)工作區(qū)(3) 飽和區(qū): 特點(diǎn): iC iB 飽和壓降vCES,反相502.2.5 放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)(1)電壓放大倍數(shù)RLr2.2.5 放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)(2)輸入電阻 ri:ri512.2.5 放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)(2)輸入電阻 ri:ri2.2.5 放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)
7、(3)輸出電阻ro:獨(dú)立電壓源短路(如信號(hào)源 ),保留其內(nèi)阻;將獨(dú)立電流源開(kāi)路,而受控源保留,斷掉外接負(fù)載 ro522.2.5 放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)(3)輸出電阻ro:獨(dú)立電分壓式偏置電路RB1和RB2分別稱(chēng)為上偏置和下偏置電阻RE:發(fā)射極偏置電阻 作用:穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)例:T IBQ ICQ IEQ, VEQ VBEQ=( VCQ- VEQ ) IBQ 2.2.6 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定T 、VBEQ 、ICBO IBQ =(VCC VBEQ )/RB ICQ = IBQ +ICEO =IBQ+(1+) ICBO VCEQ=VCCICQRC53分壓式偏置電路RB1和RB2分別稱(chēng)為上偏置和下偏置電阻
8、RE:2.2.7 分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算 分析遵循的原則:先靜態(tài)、后動(dòng)態(tài)靜態(tài)分析:求靜態(tài)工作點(diǎn) VEQ=VBQVBEQ IBQ=ICQ/ ICQ IEQ=直流通路 I1IBQ VCEQ=VCCICQ (RC+RE)542.2.7 分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算 2.2.7 分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算 (2)動(dòng)態(tài)分析:計(jì)算電路的 , ,ri,ro 畫(huà)出微變等效電路552.2.7 分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算 2.2.7 分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算若將RE的旁路電容CE去掉。 微變等效電路直流通路562.2.7
9、 分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算若2.2.7 分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算若將旁路電容CE去掉 572.2.7 分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算若2.2.7 分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算若將RE的旁路電容CE去掉582.2.7 分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算若2.2.7 分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算沒(méi)有旁路電容CE: 有旁路電容CEAv的影響因素: RL,當(dāng)RL, Av最大。 rBE當(dāng)ri較低,信號(hào)源內(nèi)阻較大時(shí),源電壓放大倍數(shù)將降低。 與有旁路電容CE相比,Av ,ri 討論:592.2.7 分壓式偏置電路
10、的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算沒(méi)2.3 射極輸出器共 C電路分析靜態(tài) Q(IBQ、ICQ、VCEQ)動(dòng)態(tài)Av、ri、ro靜態(tài)VCCIBQRBVBEQ(1)IBQREIBQ (VCC VBEQ )/(RB(1 )RE)ICQ = IBQIEQ = IBQ ICQ (1)IBQVCEQ VCC IEQRE直流通路602.3 射極輸出器共 C電路分析直流通路622.3 射極輸出器動(dòng)態(tài) 微變等效電路Av1 Av0, 輸入輸出同相位Av近似為1,稱(chēng)為射極跟隨器。雖無(wú)電壓放大,但輸出電流輸入電流,有功放作用。612.3 射極輸出器動(dòng)態(tài)微變等效電路Av1 632.3 射極輸出器動(dòng)態(tài)微變等效電路ri ri=R
11、BrBE +(1+)(RE RL) ri很大,電路承接信號(hào)源電壓能力很強(qiáng)ie 折合成ib ,電流縮?。? )倍,因此電阻要擴(kuò)大(1 )倍。622.3 射極輸出器動(dòng)態(tài)微變等效電路ri ri=RBrBE2.3 射極輸出器動(dòng)態(tài)ro632.3 射極輸出器動(dòng)態(tài)ro652.3 射極輸出器動(dòng)態(tài)roib折合成ie,電流擴(kuò)大(1 )倍,因此電阻要縮?。? )倍。 ro很小,電路帶負(fù)載能力強(qiáng)RL改變,但Vo大小不變Av不變,約為1642.3 射極輸出器動(dòng)態(tài)roib折合成ie,電流擴(kuò)大(1 2.3 射極輸出器射極輸出器的特點(diǎn)Av小于1,接近1射極跟隨器ri很大電路承接信號(hào)源電壓能力很強(qiáng)ro很小電路帶負(fù)載能力強(qiáng)在多級(jí)
12、放大器中的應(yīng)用輸入級(jí) ri很大輸出級(jí) ro很小緩沖級(jí)652.3 射極輸出器射極輸出器的特點(diǎn)67放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性放大信號(hào)由多個(gè)頻率組合的復(fù)雜信號(hào)放大電路的放大倍數(shù)是頻率的函數(shù)幅頻特性和相頻特性幅頻特性相頻特性66放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性幅頻特性相頻特性682.2.5 放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)下限頻率、上限頻率和通頻帶中頻電壓放大倍數(shù)Av0 通頻帶BW: BW = fH fL 通頻帶的寬度表明了放大電路對(duì)輸入信號(hào)頻率變化的適應(yīng)能力 672.2.5 放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)下限頻率、上限頻率和通頻帶2.2.5 放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)頻率失真線性失真幅度失真:對(duì)各頻率分量的
13、放大倍數(shù)的幅值不同相位失真:對(duì)各頻率分量放大后相位移不同避免產(chǎn)生頻率失真的方法: 輸入信號(hào)的頻帶在放大電路的帶寬之內(nèi)。 682.2.5 放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)頻率失真線性失真702.4 多級(jí)放大電路微弱信號(hào)需進(jìn)行多級(jí)放大耦合:放大器級(jí)與級(jí)的連接。方式:阻容耦合直接耦合變壓器耦合692.4 多級(jí)放大電路微弱信號(hào)需進(jìn)行多級(jí)放大712.4.1 阻容耦合阻容耦合:兩極之間通過(guò)耦合電容和下級(jí)輸入電阻連接電容:通交隔直交流:(C短路)信號(hào)暢通無(wú)阻地傳遞直流:(C開(kāi)路)兩級(jí)Q點(diǎn)互不影響。缺點(diǎn):耦合電容容量有限,若信號(hào)f太低,耦合電容呈現(xiàn)的容抗大,信號(hào)傳遞過(guò)程衰減較大。對(duì)大容容的電容,不易集成。702.4.1
14、 阻容耦合阻容耦合:兩極之間通過(guò)耦合電容和下級(jí)輸入2.4.2 直接耦合直接耦合: 前后級(jí)直接連接優(yōu)點(diǎn)低頻性能好沒(méi)有大電容,易于集成需解決級(jí)間電平配置前后級(jí)Q點(diǎn)相互牽制解決方法:提高后一級(jí)基極電位接RE接一級(jí)PNP管降低VCQ工作點(diǎn)漂移(零漂) 差分放大器趨于飽和Vcc712.4.2 直接耦合直接耦合: 前后級(jí)直接連接趨于飽和Vc2.4.3 變壓器耦合變壓器耦合電路: 前后級(jí)靠磁路耦合通交流。隔直流。Q點(diǎn)獨(dú)立,便于分析、設(shè)計(jì)??蓪?shí)現(xiàn)輸出級(jí)與負(fù)載的阻抗匹配。低頻特性差,笨重,不易集成微變等效電路:722.4.3 變壓器耦合變壓器耦合電路:微變等效電路:742.4.3 變壓器耦合阻抗變換P1P2電壓
15、放大倍數(shù):732.4.3 變壓器耦合阻抗變換75多級(jí)放大電路的性能指標(biāo)放大倍數(shù):AvAv1Av2Avn多級(jí)放大器:后一級(jí)的輸入電阻相當(dāng)于前一級(jí)的負(fù)載前一級(jí)的輸出電阻相當(dāng)于后一級(jí)的信號(hào)源內(nèi)阻多級(jí)放大電路的輸入電阻是第一級(jí)的輸入電阻。多級(jí)放大電路的輸出電阻是最后一級(jí)的輸出電阻。2.4 多級(jí)放大電路74多級(jí)放大電路的性能指標(biāo)2.4 多級(jí)放大電路76 死區(qū)電壓第2章晶體三極管及電壓放大電路小結(jié)晶體三極管分類(lèi):NPN型和PNP型結(jié)構(gòu):三極伏安特性輸入特性曲線:是組曲線族, 曲線形狀與二極管伏安特性曲線相似輸出特性曲線: 四個(gè)區(qū):特點(diǎn)及外電壓條件放大:iCiB電流控制開(kāi)關(guān)特性75 死區(qū)電壓第2章晶體三極管
16、及電壓放大電路小結(jié)晶體三極管7第2章晶體三極管及電壓放大電路小結(jié)晶體三極管的小信號(hào)等效電路等效條件:Q點(diǎn)設(shè)置合適、交流小信號(hào)輸入76第2章晶體三極管及電壓放大電路小結(jié)晶體三極管的小信號(hào)等效第2章晶體三極管及電壓放大電路小結(jié)單管電壓放大電路共發(fā)射極電路:偏置電路、反相放大電壓放大原理分析:先靜態(tài)、后動(dòng)態(tài) 靜態(tài): IBQ、ICQ、VCEQ 動(dòng)態(tài):微變等效電流分析法:畫(huà)直流通路和交流通路 直流通路:電容開(kāi)路;電感線圈短路;信號(hào)源短路 交流通路:大容量電容短路;Vcc短路Av、ri、ro(指標(biāo))77第2章晶體三極管及電壓放大電路小結(jié)單管電壓放大電路Av、第2章晶體三極管及電壓放大電路小結(jié)IBQ(VCC
17、VBE)/RB VCC/RBICQIBQVCEQVCCICQRCVCEQ0:ICQVCC/RCICQ0: VCEQVCC波形非線性失真的分析Q過(guò)低:截止失真,解決方法Q過(guò)高:飽和失真,解決方法78第2章晶體三極管及電壓放大電路小結(jié)IBQ(VCCVB分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算 分析遵循的原則:先靜態(tài)、后動(dòng)態(tài)靜態(tài)分析:求靜態(tài)工作點(diǎn) VEQ=VBQVBEQ IBQ=ICQ/ ICQ IEQ=直流通路 I1IBQ VCEQ=VCCICQ (RC+RE)79分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算 分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算有旁路電容CE當(dāng)RL-,80分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)計(jì)
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