三極管與集成運算放大器演示文稿

三極管與集成運算放大器演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有93頁\編輯于星期四三極管與集成運算放大器現(xiàn)在是2頁\一共有93頁\編輯于星期四§5-1三極管1．了解三極管的結構、類型和符號。2．掌握三極管的電流放大作用。3．了解三極管的主要參數(shù)。4．掌握用萬用表簡易檢測三極管的方法。學習目標現(xiàn)在是3頁\一共有93頁\編輯于星期四一、三極管的結構和類型

常見三極管的外形現(xiàn)在是4頁\一共有93頁\編輯于星期四三極管有兩個PN結，對應的三個半導體區(qū)分別為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，從三個區(qū)引出的三個電極分別為發(fā)射極、基極和集電極，分別用E、B、C或e、b、c表示。發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的PN結稱為發(fā)射結，集電區(qū)與基區(qū)之間的PN結稱為集電結?，F(xiàn)在是5頁\一共有93頁\編輯于星期四三極管結構示意圖及圖形符號a)NPN型b)PNP型現(xiàn)在是6頁\一共有93頁\編輯于星期四幾種常見三極管封裝形式與管腳排列現(xiàn)在是7頁\一共有93頁\編輯于星期四二、三極管的電流放大作用三極管集電極電流與相應的基極電流之比，稱為三極管的直流電流放大系數(shù)（）。將三極管看作一個廣義節(jié)點，根據(jù)基爾霍夫節(jié)點電流定律，可知,所以三極管三個電極的電流關系為現(xiàn)在是8頁\一共有93頁\編輯于星期四的大小反映了三極管放大電流的能力。必須強調的是，這種電流放大能力實質是對的控制能力，因為無論還是都是來自電源，如果沒有電源，三極管本身是不能放大電流的?，F(xiàn)在是9頁\一共有93頁\編輯于星期四三、三極管的工作電壓

NPN型三極管放大電路現(xiàn)在是10頁\一共有93頁\編輯于星期四發(fā)射結加正向偏置電壓，集電結加反向偏置電壓，這是三極管電流放大的外部條件。這時三極管三個電極的電位有如下關系：

如果流過發(fā)射極、基極和集電極的電流分別用IE、IB和IC表示，則有：

（1）（2）（3）現(xiàn)在是11頁\一共有93頁\編輯于星期四四、三極管的輸出特性1．三極管的輸出特性曲線三極管輸出特性曲線現(xiàn)在是12頁\一共有93頁\編輯于星期四2．三極管的三個工作區(qū)根據(jù)三極管的工作狀況，我們可以在三極管輸出特性曲線族上劃分為放大區(qū)、截止區(qū)和飽和區(qū)。三極管的三個工作區(qū)現(xiàn)在是13頁\一共有93頁\編輯于星期四（1）放大區(qū)在本區(qū)域里，每條輸出特性曲線近似為一條水平直線，且相鄰曲線間隔均勻；三極管的集電極電流遠大于基極電流，并且與基極電流成正比。（2）截止區(qū)在本區(qū)域里，基極電流大小為零，集電極電流很小，接近于零。現(xiàn)在是14頁\一共有93頁\編輯于星期四（3）飽和區(qū)在本區(qū)域里，集-射極之間電壓較小，集電極電流與基極電流不成正比，但與集-射極電壓有著明顯的關系。我們把這個區(qū)域稱為飽和區(qū)。現(xiàn)在是15頁\一共有93頁\編輯于星期四3．三極管的開關特性a）集-射極近似于斷開的開關b）集-射極近似于接通的開關三極管的開關特性現(xiàn)在是16頁\一共有93頁\編輯于星期四五、三極管的主要參數(shù)1．共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)用符號（或）表示，它是指集電極電流與基極電流的比值，即現(xiàn)在是17頁\一共有93頁\編輯于星期四2．共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)用符號（或）表示，它是指集電極電流增量與基極電流增量的比值，即現(xiàn)在是18頁\一共有93頁\編輯于星期四3．集-基反向飽和電流集-基反向飽和電流用符號表示，它是指在發(fā)射極懸空、集電結處于反向偏置情況下流過集電極的電流。

ICBO示意圖

現(xiàn)在是19頁\一共有93頁\編輯于星期四4．集-射反向飽和電流集-射反向飽和電流用符號ICEO表示，它是指在基極懸空、集-射處于反向偏置情況下流過集電極的電流。

ICEO示意圖現(xiàn)在是20頁\一共有93頁\編輯于星期四5．集電極最大允許電流集電極最大允許電流用ICM符號表示，它是指下降到正常值的2/3時的集電極電流。6．集-射反向擊穿電壓集-射反向擊穿電壓用符號或來表示。現(xiàn)在是21頁\一共有93頁\編輯于星期四7．集電結最大允許耗散功率集電結最大允許耗散功率用符號表示，當集電極電流與集-射極電壓的乘積達到或超過該值時，三極管極易過熱燒毀。根據(jù)三極管的極限參數(shù)，我們可以在三極管輸出特性曲線族上劃分為安全工作區(qū)、限制區(qū)、限制區(qū)和擊穿區(qū)?，F(xiàn)在是22頁\一共有93頁\編輯于星期四三極管的工作區(qū)和限制區(qū)現(xiàn)在是23頁\一共有93頁\編輯于星期四六、用萬用表檢測三極管1．確定基極和管型確定三極管的基極三極管的檢測現(xiàn)在是24頁\一共有93頁\編輯于星期四2．確定集電極和發(fā)射極在確定基極后，如果是NPN型管，可將紅、黑表筆分別接在兩個未知電極上，表針應指向無窮大處。測試任意兩個電極間電阻現(xiàn)在是25頁\一共有93頁\編輯于星期四再用手把基極和黑表筆所接管腳一起捏緊（注意兩極不能相碰，即相當于接入一個電阻，記下此時萬用表測得的阻值。用手將基極和黑表筆所接管腳捏緊現(xiàn)在是26頁\一共有93頁\編輯于星期四然后對調管腳，用同樣的方法再測得一個電阻，比較兩次結果，讀數(shù)較小的一次黑表筆所接的管腳為集電極，紅表筆所接為發(fā)射極。若兩次測試表針均不動，則表明三極管已失去放大能力。對調三極管管腳再次測量現(xiàn)在是27頁\一共有93頁\編輯于星期四§5-2基本放大電路1．掌握基本共射放大電路的組成和工作原理。2．了解分壓式共射放大電路穩(wěn)定工作點的原理。3．了解共集放大電路（射隨器）的特點和應用。學習目標現(xiàn)在是28頁\一共有93頁\編輯于星期四一、基本共射放大電路

1．電路組成基本共射放大電路由三極管V、基極電阻、集電極負載電阻，輸入耦合電容C1、輸出耦合電容C2和直流電源等組成?；竟采浞糯箅娐番F(xiàn)在是29頁\一共有93頁\編輯于星期四2．電路中各元件的作用（1）三極管VT它是放大電路的核心，起電流放大作用，可將微小的基極電流變化量轉換成較大的集電極電流變化量。電路中基極→發(fā)射極為輸入回路，集電極→發(fā)射極為輸出回路，以發(fā)射極為公共端，所以稱為共射放大電路?，F(xiàn)在是30頁\一共有93頁\編輯于星期四（2）直流電源為三極管和負載提供能源，同時為三極管提供實現(xiàn)電流放大的外部條件，即發(fā)射結正偏，集電結反偏。（3）基極偏置電阻和配合為三極管提供一個合適的靜態(tài)偏置電流使三極管能不失真地放大交流信號。（4）集電極負載電阻將集電極電流的變化量轉換成集電極電壓電壓的變化量，從而實現(xiàn)電壓放大?，F(xiàn)在是31頁\一共有93頁\編輯于星期四（5）耦合電容C1、C2起“隔直通交”的作用：隔直——隔離直流電源對信號源和負載的影響，同時也隔離信號源和負載對三極管直流工作狀態(tài)的影響。通交——當C1，C2足夠大時，它們的容抗很小，可近似看做短路，這樣可讓交流信號順利通過?，F(xiàn)在是32頁\一共有93頁\編輯于星期四3．電路工作原理（1）直流偏置（2）電流放大和電壓放大共射放大電路的電流和電壓波形現(xiàn)在是33頁\一共有93頁\編輯于星期四4．放大電路的估算分析法（1）靜態(tài)工作點的估算放大電路的直流通路a)共射放大電路b)直流通路現(xiàn)在是34頁\一共有93頁\編輯于星期四（2）放大電路交流參數(shù)的估算1)三極管的輸入電阻2）放大電路的輸入電阻

放大電路的交流通路放大電路的輸入電阻現(xiàn)在是35頁\一共有93頁\編輯于星期四3）放大電路的輸出電阻4）交流電壓放大倍數(shù)放大電路的輸出電阻現(xiàn)在是36頁\一共有93頁\編輯于星期四二、分壓式共射放大電路1．電路組成分壓式共射放大電路a)分壓式電路b)直流通路c)交流通路現(xiàn)在是37頁\一共有93頁\編輯于星期四2．穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理適當選擇Rb1和Rb2的值，使Rb1上所流過的直流電流I1遠大于IBQ（一般選5~10倍）。這時基極電壓UBQ就由UCC和Rb1與Rb2的分壓比確定，即現(xiàn)在是38頁\一共有93頁\編輯于星期四三、共集放大電路（射隨器）1．電路組成共集放大電路a)原理電路b)直流通路c)交流通路現(xiàn)在是39頁\一共有93頁\編輯于星期四2．電路特點（1）電壓放大倍數(shù)小于1、且接近于1。（）（2）輸出電壓與輸入電壓同相位。（3）輸入電阻較大。（4）輸出電阻較小?，F(xiàn)在是40頁\一共有93頁\編輯于星期四3．電路應用（1）用作輸入級，因其輸入電阻大，可以減輕信號源的負擔。（2）用作輸出級，因其輸出電阻小，可以提高帶負載的能力。（3）用在兩級共射放大器之間作為隔離級（或稱緩沖級），因其輸入電阻大，對前級影響小；因其輸出電阻小，對后級的影響也小?，F(xiàn)在是41頁\一共有93頁\編輯于星期四§5-3反饋與振蕩1．理解和掌握反饋的基本概念，了解反饋的類型。2．了解負反饋對放大器性能的影響。3．了解和正弦波振蕩器的基本組成和振蕩條件。4．了解LC正弦波振蕩器的組成，會判斷電路能否起振。學習目標現(xiàn)在是42頁\一共有93頁\編輯于星期四一、反饋1．反饋的定義輸出量（電壓或電流）的一部分或全部通過一定的電路形式送回到輸入回路，并對輸入量產(chǎn)生影響的過程稱為反饋。

反饋放大電路方框圖現(xiàn)在是43頁\一共有93頁\編輯于星期四2．反饋的類型（1）正反饋和負反饋根據(jù)反饋極性的不同，可將反饋分為正反饋和負反饋。反饋極性的判斷a)正反饋b)負反饋現(xiàn)在是44頁\一共有93頁\編輯于星期四（2）電壓反饋和電流反饋根據(jù)負反饋信號從輸出端取樣方式的不同，可分為電壓反饋與電流反饋。反饋電路在輸出端的取樣分析a)電壓反饋b)電流反饋現(xiàn)在是45頁\一共有93頁\編輯于星期四（3）串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋根據(jù)反饋信號與輸入信號連接方式（也稱比較方式）的不同，可分為串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋。反饋信號與輸入信號的連接方式a)串聯(lián)反饋b)并聯(lián)反饋現(xiàn)在是46頁\一共有93頁\編輯于星期四在放大電路中主要是引入負反饋，若同時考慮反饋電路與輸入、輸出回路的連接方式，負反饋放大器可以歸納為以下四種類形：（1）電流串聯(lián)負反饋。（2）電壓串聯(lián)負反饋。（3）電流并聯(lián)負反饋。（4）電壓并聯(lián)負反饋。現(xiàn)在是47頁\一共有93頁\編輯于星期四3．負反饋對放大電路性能的影響（1）放大倍數(shù)下降，但穩(wěn)定性能提高（2）減小了非線性失真負反饋減小非線性失真現(xiàn)在是48頁\一共有93頁\編輯于星期四（3）展寬了通頻帶（4）改變了放大器的輸入、輸出電阻1）對輸入電阻的影響2）對輸出電阻的影響負反饋對輸入電阻的影響a)串聯(lián)負反饋b)并聯(lián)負反饋現(xiàn)在是49頁\一共有93頁\編輯于星期四二、正弦波振蕩器1．正弦波振蕩器的基本組成正弦波振蕩電路框圖現(xiàn)在是50頁\一共有93頁\編輯于星期四2．自激振蕩的條件（1）振幅平衡條件AF=1（考慮到能量損耗，實際應取AF≥1）（2）相位平衡條件根據(jù)反饋信號與輸入信號相位相同的要求，則基本放大電路與反饋網(wǎng)絡的總相移必須等于2的整數(shù)倍，即現(xiàn)在是51頁\一共有93頁\編輯于星期四3．變壓器反饋式LC振蕩電路只要三極管的電流放大系數(shù)合適，L1與L的匝數(shù)比合適，即可滿足振幅平衡條件。該電路振蕩頻率為共射變壓器反饋式LC振蕩電路現(xiàn)在是52頁\一共有93頁\編輯于星期四4．三點式LC振蕩電路三點式LC振蕩電路分電感三點式和電容三點式兩種。它們的共同點是：在交流通路中，LC諧振回路的三個引出端分別與三極管的三個極相連。其與發(fā)射極相連的為兩個相同性質電抗，與基極相連的為兩個相反性質電抗。這一接法俗稱“射同基反”，凡是按這一法則連接的三點式振蕩器，必定滿足相位平衡條件，否則不可能起振。

現(xiàn)在是53頁\一共有93頁\編輯于星期四（1）電感三點式振蕩電路電感三點式振蕩電路a)分立元件組成的電路b)交流通路c)集成運放組成的電路振蕩頻率：

現(xiàn)在是54頁\一共有93頁\編輯于星期四（2）電容三點式振蕩電路電容三點式振蕩電路a)分立元件組成的電路b)交流通路c)集成運放組成的電路振蕩頻率：

現(xiàn)在是55頁\一共有93頁\編輯于星期四反饋與振蕩在汽車電路中的應用

一、開環(huán)控制與閉環(huán)控制1．開環(huán)控制系統(tǒng)如果控制系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)沒有控制作用，即系統(tǒng)無反饋，這個系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)方框圖現(xiàn)在是56頁\一共有93頁\編輯于星期四2.閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)是把輸出量檢測出來，經(jīng)過物理量的轉換，再反饋到輸入端去與輸入量進行比較，并利用比較后的偏差信號，經(jīng)過控制器（調節(jié)器）對控制對象進行控制，以抑制內部或外部擾動對輸出量的影響，減少輸出量的誤差。閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖現(xiàn)在是57頁\一共有93頁\編輯于星期四汽車空調示意圖現(xiàn)在是58頁\一共有93頁\編輯于星期四二、點火電路的振蕩波形汽車示波器顯示的點火波形現(xiàn)在是59頁\一共有93頁\編輯于星期四§5-4多級放大電路1．理解和掌握反饋的基本概念，了解反饋的類型。2．了解負反饋對放大器性能的影響。3．了解和正弦波振蕩器的基本組成和振蕩條件。學習目標現(xiàn)在是60頁\一共有93頁\編輯于星期四多級放大電路由多個單級放大電路連接而成。多級放大電路的第一級為輸入級，也稱為前置級，最后一級為輸出級，也稱為功放級。多級放大電路的組成現(xiàn)在是61頁\一共有93頁\編輯于星期四一、級間耦合方式多級放大電路中各單級電路之間的連接稱為耦合。1．阻容耦合阻容耦合放大器現(xiàn)在是62頁\一共有93頁\編輯于星期四2．變壓器耦合耦合變壓器的作用是隔斷前后級的直流聯(lián)系，同時把前級輸出的交流信號通過電磁感應傳送到后級。變壓器耦合放大器現(xiàn)在是63頁\一共有93頁\編輯于星期四3．直接耦合所謂直接耦合，就是把前一級放大電路的輸出端直接連接到后一級放大電路的輸入端。直接耦合放大器現(xiàn)在是64頁\一共有93頁\編輯于星期四4．光電耦合光電耦合多級放大電路是以光電耦合器為媒介來實現(xiàn)信號的耦合和傳輸?shù)摹９怆婑詈掀骱喎Q光耦。光電耦合放大器a)電路原理圖b)光電耦合器現(xiàn)在是65頁\一共有93頁\編輯于星期四二、電壓放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻1．電壓放大倍數(shù)三級放大電路方框圖現(xiàn)在是66頁\一共有93頁\編輯于星期四第一級電壓放大倍數(shù)第二級電壓放大倍數(shù)第三級電壓放大倍數(shù)多級放大電路總的電壓放大倍數(shù)2．輸入電阻和輸出電阻多級放大電路的輸入電阻就是第一級（輸入級）放大電路的輸入電阻，多級放大器的輸出電阻就是最后一級（輸出級）放大電路的輸出電阻?，F(xiàn)在是67頁\一共有93頁\編輯于星期四三極管在汽車電路中的應用一、在風窗玻璃洗滌液液位報警器中的應用風窗玻璃洗滌液液位報警器電路現(xiàn)在是68頁\一共有93頁\編輯于星期四二、在汽車電壓調節(jié)器中的應用電壓調節(jié)電路器圖現(xiàn)在是69頁\一共有93頁\編輯于星期四三、在光電式車速傳感器中的應用汽車光電式車速傳感器a）光電式車速傳感器外形b）是車速傳感器光電轉換電路現(xiàn)在是70頁\一共有93頁\編輯于星期四§5-5集成運算放大器1．了解集成運放的電壓傳輸特性。2．掌握理想集成運放工作于線性和非線性狀態(tài)時的特點。3．了解集成運放的典型應用電路。4．了解集成運放在汽車電路中的應用。學習目標現(xiàn)在是71頁\一共有93頁\編輯于星期四一、集成運算放大器的基本結構、外形及符號集成運算放大器簡稱“集成運放”，它是一種高增益的多級直流放大器。主要由輸入級、中間級和輸出級等組成。集成運放的結構框圖現(xiàn)在是72頁\一共有93頁\編輯于星期四集成運放有金屬圓殼式封裝、塑料雙列直插式封裝、單列直插式封裝、貼片式封裝等形式。集成運放的常見封裝形式a)金屬圓殼式b)雙列直插式c)單列直插式d)貼片式現(xiàn)在是73頁\一共有93頁\編輯于星期四集成運放的電路符號a）新國際符號b）舊符號現(xiàn)在是74頁\一共有93頁\編輯于星期四二、集成運放的電壓傳輸特性根據(jù)輸出特性的不同，可分為線性工作區(qū)和非線性工作區(qū)兩個區(qū)。集成運放的電壓傳輸特性曲線集成運放的電壓傳輸特性現(xiàn)在是75頁\一共有93頁\編輯于星期四1．線性工作區(qū)2．非線性工作區(qū)當時，；當時，；現(xiàn)在是76頁\一共有93頁\編輯于星期四3．理想集成運放工作在線性區(qū)的特點“虛斷”——兩輸入端與集成電路內部近似斷開?！疤摱獭薄獌奢斎攵穗娢唤葡嗤！疤摰亍薄缬幸粋€輸入端接地，則另一個輸入端電位近似接地。理想集成運放工作在非線性區(qū)時，無“虛短”和“虛地”特性，但作為理想集成運放，“虛斷”始終存在?，F(xiàn)在是77頁\一共有93頁\編輯于星期四三、集成運放的線性應用1．反相放大器反相放大器又稱為反相輸入比例運算器。反相放大器基本電路集成運放及其線性應用現(xiàn)在是78頁\一共有93頁\編輯于星期四2．同相放大器同相放大器又稱同相輸入比例運算器。同相放大器電壓跟隨器現(xiàn)在是79頁\一共有93