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文檔簡介

1、三級管的放大原理第1頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日一、實驗原理和電路半導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,即通過基極電流或射極電流去控制集電極電流。所謂放大作用,實質上就是一種控制作用,但要注意的是三極管的發射結必須正向偏置,而集電結必須反向偏置。三極管的品種較多,從制造材料不同可分為鍺管和硅管;從導電類型可分為NPN型和PNP型;從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,應進行必要的測量,尤其是新、舊型號并存,國內、國外器件同時使用,器件上型號不清時,更應作某些基本測量 第2頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分

2、,星期日 三級管的工作原理1. 載流子的傳輸過程: 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, 發射結正偏 易于E區多子擴散 VCB0, 集中結反偏 易于B區少子漂移bceiEiBiCicpiEPVBBVCCiB1 iBRCRbiEiCiEnicn1icn2CebNPN 第3頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日1.三極管的類型及管腳判別 (1)管型和基極b的測試 三極管可以看成是兩個背靠背的PN結結構,如圖121所示。對NPN型三極管來說,基極是兩個結的公共陽極;而對PNP型三極管來說,基極是兩個結的公共陰極。因此,判別公共極是陽極還是陰

3、極,即可知道該管是NPN型還是PNP型三極管。第4頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日 用萬用表測試三極管的PN結,其方法同實驗一。第5頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日(2)發射極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極(腳)串接個電阻(20k100k),若集電極與發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,當我們用萬用表接人NPN型三極管的c和e端時,若黑表

4、棒接c端,而紅表棒接e端(萬用表內部電源(見圖123(b)正好使三極管的c、e端正偏)時,表指針偏轉角大(電阻值小)。若將兩表棒對調,則三極管的c、e端反偏,表指針偏轉角小(電阻值大),這樣就可判NPN型三極管的發射極e和集電極c,如圖1.2.3(c)所示。第6頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日 對于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。 第7頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日 2三極管輸出特性曲線測試 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,基極電流很小,通常可近似認為零。當V

5、BE大于死區電壓后,IB開始上升,并基本上按指數規律變化。死區電壓的數值,硅管約為0.50.7V,鍺管約為0. 10.3V。第8頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日二 三級管共射伏安特性曲線iB=iB2iB=iB3vCE飽和區擊穿區截止區臨界飽和線iCV(BR)CEOiB=-ICBOiB=0iB=iB1iB=iB4iB=iB5V(BR)EBOICBOICEOiB(A)0110BEv+CEv_iBiEiC第9頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日V(BR)EBOICBOICEOiB(A)01102、 三級管共射的輸入特性曲線V(BR)EBOICBOICEOi

6、B(A)0110VA第10頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日2、 三級管共射的輸入特性曲線V(BR)EBOICBOICEOiB(A)0110第11頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日1 共射輸出特性曲線: iB=iB2iB=iB3vCE飽和區擊穿區截止區臨界飽和線iCV(BR)CEOiB=-ICBOiB=0iB=iB1iB=iB4iB=iB5第12頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日一般將IBo的區域稱為截止區,此時相應的Ic也近似為零,三極管處于截止狀態;在放大區內,每條曲線近似為水子的直線,即當IB一定時,Ic基本上不隨VCE的

7、變化而變化,為一恒定值。Ic的數值主要取決于IB,而且當IB有一微小的變化量時,相應的IC變化量要大倍,即IcIB,這就體現了三極管的放大作用;飽和區在靠近縱坐標的附近,當Ic改變時,Ic基本上不隨之改變,不受IB的控制,這時三極管已失去了放大作用。第13頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日測試輸出特性曲線的實驗線路圖見圖125所示。測量時,固定IB為某一數值,改變VCE,測出幾組VCE和Ic的數值,就可描繪一條輸出特性曲線;將IB固定為不同數值,則可測得輸出特性曲線簇。 第14頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日 3基本放大電路 基本共射放大電路如圖1

8、.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射結處于正向偏置狀態,而集電結處于反向偏置狀態,即VBE0,VBC0。 圖1.2.6中,各元件的作用是:T是NPN型的三極管,擔負著放大作用;EC是集電極回路的電源,它為輸出信號提供能量;Rc是負載電阻,通過它可以把電流的變化轉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,一方面為發射結提供正向偏置電壓,同時也決定了基極電流IB。C1和C2隔離直流、通過交流,通常叫隔直電容。第15頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日輸入電阻:ri=Rb/rbe輸出電阻:roRc 基本放大電路靜態工

9、作點的設置是否合適,都直接會影響其性能,否則將會產生飽和失真或截止失真。由于工作點選擇不當而引起的失真情況如圖127所示。第16頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日放大電路的輸入電阻ri的實測方法如下(參見圖1.2.6): 當開關K1斷開,即及R1接人電路中,測得Vs和Vi,即可計算出 輸出電阻r。的實測方法如下(參見圖126):當及RL斷開時,測得的輸出電壓為Vo (RL);當RL接人時,測得的輸出電壓為VoL即可按下式計算出輸出電阻:R0=(Vocc/Vol-1)Rl第17頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日三、實驗內容和步驟1三極管的類型和管腳判別

10、判斷類型和基極b a)將三極管插入MES型模擬電子電路實驗箱中。 b)將萬用表(指針式或數字式)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,若測得的電阻值都很大(或很小);然后,再把表筆換過來,重復上述過程. 第18頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日c)若測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。判斷發射極c和集電極c 判別出管子的類型和基極b后,可進一步判別出其集電極c和發射極

11、e。a)萬用表轉換開關置于電阻檔(RXlk)。三極管的基極b與三極管的另一管腳接20k100k電阻,萬用表兩表棒分別接其余兩管腳。 第19頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日2三極管輸出特性曲線測試a.改變Rw1,使得IB為某一定值,例如IB20A,IB=40A,等。 b.當IB一定時(IB20A),改變Rw2,觀察電流、電壓表,測量VCE和Ic并記入下表中:第20頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日3基本放大電路 基本放大電路的形式見圖126。實驗時,電路有關參數如下;R1=1k,Rw1=470k,Rb1=20k,RW2=2.2k,Rc11k,RL=5

12、.1k,c1=c210F,T為3DG6,+Ec12V(見圖128所示)。第21頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日測試所用管子的值 a)若管子是自行插入實驗板中的針管式插座中,則可以將管子接到圖示儀中測量三極管的值。b)若管子已焊接在實驗板上,不能拆下到圖示儀中測量,則可按下述方法(步驟(c)測得值。c)按圖1.2.8 邊線,并把萬用表(或數字表)串接于電路中,調節Rw1使IB1=40 A,測得Ic1(VCE=6V);再次調節Rw1使IB2=60 A,測得Ic2(VCE=6V),則可算出值。第22頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日 測量靜態工作點 a)

13、按圖1. 2.8連線,調節Rw1,使Vce67V,此時Rw2在最大或最小均町(RcRW2十RC1,RC3.2k或Rc1K)。 b)轉動信號發生器的頻率和幅值調節旋鈕,使之輸出f=1KHz、5mV的信號。 c)用示波器觀察放大器輸出信號波形,如果輸出信號沒有失真,則可用數字萬用表分別測量VBEQ、VCEQ、IBQ和ICQ既可實測,也可計算出來。第23頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日基本放大電路實際線路第24頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日工作點合理輸出波形第25頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日截止失真波形第26頁,共34頁,

14、2022年,5月20日,0點21分,星期日飽和失真波形第27頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日2.1 放大電路的工作原理和圖解分析第28頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日第29頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日電壓放大倍數(增益) 當RL時,V0V;當RL5.1kn時,V0=V計算出電壓放大倍數(增益):AvV0/Vi。 a)保證上述靜態工作點不變Vi=5mV,f1kHz,輸出波形不失真。 放大器接輸入信號Vi5mV,f=1kHz,輸出接示波器。在波形不失真的情況下,分別測量下面兩種情況下的輸出電壓Vo: 觀察工作點對輸出波形的影響: 第30頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日 b)按表,分別調節Rw1、 Rw2,記錄六種情況下的輸出波形的形狀,并測量VCEQ值。第31頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日第32頁,共34頁,2022年,5月20日,0點21分,星期日五、預習要求1.認真復習教材有關三極管的電流放大概念、型號及其類型。2.復習三極管輸入、輸出特性曲線。3.掌握基本放大電路的基本組成形式,了解電路哪些參數的變化對放

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