1 / 69

第六章电子学基础

第六章电子学基础. 掌握： 电流放大系数、放大器的直流工作 点、放大器的工作过程 熟悉： PN 结的单向导电特性、半导体二极 管、整流电路、滤波电路、晶体三极 管的结构及电流放大作用、晶体管放 大器的偏置电路、差分放大器、反向 比例运算、加法运算、同相运算、差 动运算 了解： 半导体的导电特性、多级放大器. 思考题： 1 ．半导体二极管 (PN 结 ) 为何具有单向导电 特性 ?

barclay-hodge
Download Presentation

第六章电子学基础

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第六章电子学基础 掌握：电流放大系数、放大器的直流工作 点、放大器的工作过程 熟悉：PN结的单向导电特性、半导体二极 管、整流电路、滤波电路、晶体三极 管的结构及电流放大作用、晶体管放 大器的偏置电路、差分放大器、反向 比例运算、加法运算、同相运算、差 动运算 了解：半导体的导电特性、多级放大器

  2. 思考题： 1．半导体二极管(PN结)为何具有单向导电 特性? 2．整流、滤波电路起什么作用?分别利用哪 些器件的什么特性? 3．晶体三极管的电流放大作用指的是 什 么? 4．晶体三极管的电流放大系数如何定义? 5．为什么晶体管放大器要设置静态工作点? 6．晶体管放大器是怎样进行信号放大的?

  3. 使基本晶体管放大器静态工作点稳定可采 • 用什么措施? • 共模抑制比是何概念? • 9. 理想运算放大器的特点是什么? • 10. 运算放大器的“虚地”是何含义?

  4. §1 半导体的基本知识 一、半导体的导电特性 1. 本征半导体（纯净半导体）

  5. 本征半导体 →本征激发 . → 少量电子空穴对 。 → 电子和空穴运动 → 少量电流 特点：导电能力差、电子（载流子）和空穴 （载流子）成对出现。

  6. 2. 杂质半导体 P 型半导体 ( 掺3阶元素 B) 特点： 导电性能较强； 空穴为多数载流子， 电子（本征激发） 为少数载流子，故 称空穴型半导体 (P 型半导体)。

  7. N 型半导体 ( 掺5阶元素 P) 特点： 导电性能较强； 电子为多数载流子， 空穴（本征激发） 为少数载流子，故 称电子型半导体 (N 型半导体)。

  8. 二、PN 结的单向导电性 1. PN 结的形成过程: 扩散 —自建电场 —动态平衡— PN结

  9. 2. PN结单向导电性 PN结加正向电压 ( P加+ 、N加 - ) 较大的电流 － 呈现低阻抗 － PN结导通

  10. PN结加反向电压 ( P加- 、N加 + ) 电流极小 － 呈现高阻抗 － PN结截止

  11. 三、半导体二极管 1. 结构和符号 结构： 半导体二极管＝1个PN结＋2根金属导线 符号： 箭头方向为通流方向

  12. 2. 伏安特性 正向 死区电压 非线性曲线 反向 几乎无电流 反向击穿电压

  13. §2 直流稳压电路 一、整流电路 整流——利用二极管的单向导电性，将交 流电转换成直流电

  14. + 1.工作原理 正半周 1+－Ｄ１－Ａ－ＲＬ －Ｂ－Ｄ３－ 2 - + 负半周 2 +－Ｄ2－Ａ－ＲＬ －Ｂ－Ｄ4－ 1 -

  15. 2. 波形图 + +

  16. 二、滤波电路 滤波——利用电容器对交流电容抗很小、 电感器对交流电感抗很大的性 质，滤去交流成分

  17. 三、稳压电路 1. 硅稳压管 特殊工艺的硅二极管 符号 特点 齐纳击穿 击穿电压UZ 电流较大变化 电压几乎不变 雪崩击穿

  18. 2. 硅稳压管稳压电路 (1) 电路 电阻R －电压调节 稳压管DZ －电流调节 (2) 工作原理 Ui － Uo － IZ  －Ｒ(IZ+ IL)  － Uo 

  19. §3 晶体三极管及放大电路 一、晶体三极管(transistor) 1. 晶体三极管的结构和符号 结构：晶体三极管＝2个PN结＋3根金属导线 PNP型 NPN型

  20. 发射区 基区和集电区 三个区： 发射极e (emitter) 基极b (base) 集电极c (collector) 三个极： 二个结： 发射结 Ube和 集电结Ucb e c e c b b

  21. PNP型 NPN型 符号： c c b b e e

  22. 2. 晶体三极管的电流放大作用 发射结加正向电压 集电结加反向电压 (1) 放大条件 2电压Ube、 Uce 3电流Ib、 Ic 、 Ie

  23. (2) 电流分配关系 表6—1 三极管(3DG6) 中电流分配关系 a. Ie＝ Ib+Ic Ib<< Ic Ie≈ Ic = Ib+ Ib = (1+  ) Ib b. Ib= 0 Ic＝ Iceo Iceo 穿透电流 c. 电流放大系数

  24. 3. 晶体三极管三种工作状态 a. Ib适当，晶体管具有电流放大作用， Ic≈Ib，放大状态 b. Ib＝0，Ic≈Iceo（c-e间阻抗很大） ， 截止状态 c. Ib很大，Ic不随着Ib的增加而增加， 饱和状态 （c-e间阻抗很小）

  25. 4. 三极管的电流放大的微观解释 发射结加正向电压 集电结加反向电压 • ube正向e向b发射电子 c N + • 少量电子在b与空穴复合形成较 • 小的Ib、大量电子继续向c扩散 － b P + － • ucb反向c收集b发射来电子 • 形成较大 Ic e N

  26. 一、基本晶体管放大器 (transistor amplifier)

  27. 1. 基本放大电路 T —放大元件 Rb —偏置电阻 RC —负载电阻 EC —电源 C1、C2 —耦合电容

  28. 2. 放大器的直流工作点（静态工作点） Q（Ib0，Ic0，Uce0） 由Ec、Rc和Rb确定

  29. 【例1】一基本晶体管放大器中 Ec＝6V，Rb＝100kΩ，Rc＝2kΩ，＝25，求放大器静态工作点。 【解】

  30. 【例2】如图基本放大器，求Uce0＝5.7V 时，电位器 W 应调多大？ 【解】 W 为 285.71－200=85.71K

  31. 3. 放大器的信号放大过程

  32. a. 输入正弦信号经C1耦合到 b b. 与Ib0叠加 (Ib= Ib0 + ib)将被放大 c. Ib 经三极管放大 IC =  (Ib0 + ib) = IC0 + iC d. 放大电流 I C经电阻 RC 压降为 放大的电压 Uce= EC - ICRC = EC - (IC0 + iC) RC = EC - IC0 RC - iC RC = Uce0 - iC RC = Uce0 + uce e. 经C2隔直,输出放大交流的电压 uO = - iC RC

  33. 4. 单级放大器的电压放大倍数 (1). 电压放大倍数 (2). 输出信号与输入信号反相 uO = - iC RC

  34. 【例3】如图放大器，求: ① Q点； ② 输入交流电uim＝10mV, 产 生 ibm＝10uA, 作Ib、Uce图 ③ Au＝？ 【解】 ①

  35. ②

  36. icm＝βibm =0.5mA ucem= icmRc = 1.5V ③

  37. 5. 信号失真 (1).截止失真 (Q点过低) 上削顶

  38. (2). 饱和失真 (Q点过高) 下削底

  39. 二、晶体管放大器的偏置电路 偏置电路——决定放大器静态工作点的 电路 1. 固定偏置电路 放大器静态工作 点受温度等因素影 响而不稳定

  40. 二、 工作点稳定的偏置电路 ——分压式电流负反馈 (feedback) 偏置电路 1. 电路 R1、R2——偏置电阻 Re——反馈电阻 Ce——旁路电容

  41. 2.稳定工作点原理 ∵Ib<<I2 负反馈调节过程： Ic0↑→Ie0↑→Ie0Rc↑→Ube0↓→Ib0↓→Ic0↓

  42. 三、多级放大器 1. 级间耦合要求 将前级交流输出信号送到后级 电容耦合 前后级静态工作点相互不影响

  43. 2. 放大倍数 n 级放大器的放大倍数： Au＝Au1·Au2·Au3 ……Aun

  44. 四、差分放大器 (differential amplifier) (一) 直流放大器 直流放大器放大频率 f  0的信号 阻容耦合放大器改用直接耦合放大器

  45. 零输入 零输出 直流放大器存在问题 零点漂移 0.01v 25v 0.5v Ku=50 Ku=50 Ku=50

  46. (二) 差分放大器 － 抑制零点漂移 1.电路结构 镜像对称两基本 放大器 3 4 两输入端 ui1 、 ui2 1 uo1 uo2 ui1 ui2 输出端 uo = u02 –uo1 2

  47. 2.工作原理 (1) 抑制共模信号 共模信号 （大小相等、位相相同） + 5.8v 5.8v Ku=10 (干扰信号) 0.02v 0.02v + ui1 = ui2 → uo =uo2 –uo1＝0 uo1 = uo2

  48. 差模信号 (大小相等、位相相反) (2)放大差模信号 5.8v 6.2v （有用信号） + Ku=10 0.02v →Usc _ 0.02v ui1 = - ui2 uo1 = - uo2 uo =uo2 –uo1 = uo2- (-uo2 )＝2uo2

  49. 3.共模抑制比CMRR (Common mode rejection ratio) (相对) —差分放大器对共模信号的抑制能力 医用仪器差分放大电路的CMRR大于104,即80dB

  50. 五、放大器的主要指标 1. 放大倍数 电压 电流 功率

More Related