高级维修电工理论培训教材

发布 2021-04-23 15:53:28 阅读 5203

1.半导体三极管:

一.基本结构:三层半导体(n、p、n或p、n、p);三个电极(基极b、发射极e和集电极c);两个pn结(发射结、集电结)。

1.类别:按频率可分为:高频管和低频管。

按功率可分为:大功率管、中功率管和小功率管。

按半导体材料可分为:硅管和锗管。

按结构可分为:npn型和pnp型。

目前国产的npn型多为硅管(3d系列),pnp型多为锗管(3a系列)。

2.放大器中晶体管的三种接线方式:以npn型为例。

(1)共发射极接法:将发射极作为输入与输出的公共端。如下图(a)

(2)共集电极接法:将集电极作为输入与输出的公共端。如下图(b)

(3)共基极接法:将基极作为输入与输出的公共端。如下图(c)

三种接法的性能比较见p.31表3-1

3.特性曲线:

(1)输入特性曲线:是当集电极—发射极电压uce为常数时,基极回路中基极电流ib与基极—发射极电压ube之间的关系曲线。即:

ib=f(ube)|uce=c 如下图(a)所示:

从图(a)中可以看出:三极管的输入特性曲线也有一段死区,只有在发射结电压大于死区电压时,三极管才会导通,出现ib,硅管的死区电压约为0.5~0.

6v,锗管的死区电压约为0.2~0.3v。

导通后,在正常工作情况下,npn型硅管的发射结电压ube=0.6~0.7v,pnp型锗管的发射结电压ube=-0.

2~-0.3v。

(2)输出特性曲线:是当基极电流ib为常数时,集电极回路中集电极电流ic与集电极—发射极电压uce之间的关系曲线。即。

ic=f(uce)|ib=c 如上图(b)所示。

在不同的ib下可以得到不同的曲线,所以三极管的输出特性曲线是一曲线族。在输出特性曲线上可以划分三个区域:

1°截止区:ib=0以下的区域。对npn型硅管而言,当ube<0.

5v时即已开始截止。为了截止可靠,常使ube≤0,此时集电结和发射结都处于反向电压下,称为反向偏置。但是由于温度影响,集电极回路中仍有很小的电流iceo(称为穿透电流)流过。

硅管的穿透电流很小,常温下在微安以下。

特点:集电结和发射结都处于反向偏置。

2°放大区:当发射结正向偏置时,曲线较平坦的部分是放大区。对硅管来说,当ube>0.

5v,而集电结又有一定的反向电压时,发射区扩散到基区的电子绝大部分被集电极所收集,ic≈ie,ib很小。此时ic只随着ib而改变,和uce的大小基本无关。从特性曲线和电流形成过程都可以看出,ic的变化比ib的变化大得多,晶体管具有很强的电流放大作用。

特点:发射结正偏而集电结反偏。

3°饱和区:如果ic随ib增加时,使uce下降为uce≤ube,发射结和集电结都将处于正向偏置,此时如果ib再增大,ic也不会按ic=βib增加,晶体三极管失去放大作用,这种情况称为饱和。我们把uce=ube的状态称为临界饱和,把uce<ube的状态称为过饱和。

特点:发射结和集电结皆正偏。

2.基本放大电路。

一.共射极放大电路的组成:p.136图9-1(a)见下图。

1.三极管v:放大电路的放大元件,是电流控制元件。

2.集电极电源ugb:直流电源,一般为几~几十伏。

作用:(1)为输出信号提供能量。

2)保证集电结处于反偏状态以及发射结处于正偏状态。这样才能使三极管起到放大作用。

3.集电极负载电阻rc:一般为几~几十千欧。

作用:将集电极电流变化成电压信号,以实现电压放大。

4.基极电阻rb:为几十~几百千欧。

作用:提供适当的基极电流,使放大器有合适的工作状态。

5.耦合电容c1与c2:一般为几~几十微法。

作用:(1)隔直:c1隔断放大器与信号源之间的直流通道;

c2隔断放大器与负载之间的直流通道。

(2)通交(交流耦合):沟通信号源、放大器和负载三者之间的交流通道,使交流信号畅行无阻。

二.直流通路与交流通路:

1.直流通路:即放大电路的直流等效电路。也就是在静态时,放大电路输入回路和输出回路的直流电流流过的路径。

如p.136图9-1(b)所示,放大电路进行静态分析时要用到直流通路。见下图(a)

1)静态——没有加入交流信号的放大电路。

(2)静态分析——求静态工作点q,即分析静态时放大电路中各处的直流电流和直流电压。即i bq,i cq,uceq三个值。

(3)直流通路的画法:

在直流通路中,所有的电容器作开路处理,其余的不变。

4)直流通路的作用:用来求放大电路的静态工作点q(即i bq,i cq,uceq)。

2.交流通路:即放大电路的交流等效电路。也就是在动态时,放大电路输入回路和输出回路的交流电流流过的路径。

如p.136图9-1(c)所示,放大电路进行动态分析时要用到交流通路。见上图(b)

(1)动态——加入交流信号后的放大电路。

(2)动态分析——求动态时(交、直流信号的迭加)的变化量。

(3)交流通路的画法:

在交流通路中,将电容器和直流电源都作短路处理(直流电源接地)。

(4)交流通路的作用:

交流通路用来计算放大电路的放大倍数,输入电阻,输出电阻等交流电量。

三.近似估算法:以分压式偏置电路为例:p.137图9-2。

1.静态工作点:由直流通路求,即求i bq,i cq,uceq三个值。

其直流通路如下图(a)所示:

2.电压放大倍数、输入电阻与输出电阻:由交流通路求。如上图(b)

a.求出三极管的输入电阻rbe: rbe=300+(1+β)26mv/ieqma

b.求出交流负载电阻rl′: rl′= rc∥rl

c.求输入电阻ri: ri=rb1∥rb2∥rbe ≈ rbe

∵rb1rbe ,rb2rbe , ri ≈ rbe)

d.求输出电阻r0:r0 ≈ rc

其中:rl′= rc∥rl

-”号表示uo与ui反相位。

计算放大电路的静态工作点时,应考虑电路的名称正确的是 a、c 。

a.直流通道 b.交流通道 c.直流电路 d.交流电路。

估算放大电路的电压放大倍数,原则上应考虑电路的名称正确的是 b、d 。

a.直流通道 b.交流通道 c.直流电路 d.交流电路。

四.**分析法:运用三极管的输出、输入特性曲线簇,通过做图的方法,直观的分析放大电路性能的方法,称为**分析法。

1.静态分析:p.138图9-4为三极管的输出特性曲线。即图(a)

(1)直流负载线:电路如p.137图9-3所示,即图(b)由uce=ugb-icrc

知,当ic=0时,uce=ugb,当uce=0时,ic=ugb/rc,连接ugb与。

ugb/rc两点所作的直线称为直流负载线。见p.138图9-4,即图(b)

(因为它是在静态时得到的而且又与集电极负载电阻rc有关)

其斜率为tgα=1/rc。

(2)静态工作点q:直流负载线与三极管输出特性曲线的交点即为静态工作点。它与基极电流i b的大小有关。

q点在两个坐标轴上所对应的点即为其静态值icq与uceq,再加上ibq ,即为q值。

2.动态分析:

(1)交流负载线:放大器加入交流信号后,交流信号迭加在直流信号上,如p.138图9-5所示。

当电路接入负载rl后,反映交流电压uce、交流电流ic之间关系的直线称为交流负载线。其斜率为tgα′=1/rl′。(而rl′= rc∥rl)

( 2 ) 直流负载线与交流负载线的比较:见图(b)

∵rl′= rc∥rl , rl′< rc,∴1/rl′> 1/rc, tgα′>tgα

交流负载线比直流负载线要陡一些(即其斜率要大一些)。也就是说,放大器带的负载rl 越小,rl′就越小,其交流负载线的斜率tgα′就越大,而电压放大倍数au就越小。交流放大器带负载后,电压放大倍数会降低。

3.多级放大电路:

一. 耦合——多级放大电路中,每两个单级放大电路之间的连接方式叫耦合。

二. 多级放大器的耦合方式:三种。

1.阻容耦合:如p.139图9-8所示。

1)电路组成:第一级和第二级之间用耦合电容c2和第二级的输入电阻连接,即为阻容耦合。主要用于交流放大电路的前置级。

(2)电路特点:

a.由于电容的“隔直”作用,前后级的静态工作点各自独立,互不影响,便于设置和调整各级的静态工作点。

b.由于电容的“通交”作用,并不影响前后级交流信号的传递。

c.结构简单,体积小,成本低。

d.耦合电容的容量对交流信号的传输有一定的影响——缺点。

(3)电压放大倍数:电路总的电压放大倍数等于各个单级放大器电压放大倍数的乘积。即au=au1·au2·au3 ……

2.直接耦合:如p.144图9-19所示。

(1)电路组成:把前一级的输出端直接接到后一级的输入端,即为直接耦合。主要用于放大直流信号。

(2)电路特点:

a.前后级静态工作点的相互影响:其解决方法为:

1°提高后一级的发射极电位:即在后一级三极管发射极中接入电阻或硅稳压管即可。如p.144图9-20(a)(b)所示。

2°采用npn—pnp管直接耦合:利用两只三极管的极性不同,使得两级都能获得合适的静态工作点。如p.145图9-21所示。

b.零点漂移的影响:

1°零点漂移——指放大器的输入端短路(即无输入信号)时,其输出端仍有变化缓慢而无规则的输出电压。

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