三級管的放大原理第一頁，共三十四頁，2022年，8月28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(zhì)上就是一種控制作用，但要注意的是三極管的發(fā)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(nèi)、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二頁，共三十四頁，2022年，8月28日○三級管的工作原理1.載流子的傳輸過程：將NPNBJT接成共射極型：以射極為輸入和輸出回路的公共端即：VBE>>VT,發(fā)射結正偏→易于E區(qū)多子擴散VCB＞0，集中結反偏→易于B區(qū)少子漂移bceiEiBiCicpiEPVBBVCC○iB1●

iB○RCRbiEiCiEnicn1icn2CebNPN●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●○○●●●●●●●●●●●●●

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(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1．2．1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極，即可知道該管是NPN型還是PNP型三極管。第四頁，共三十四頁，2022年，8月28日

用萬用表測試三極管的PN結，其方法同實驗一。第五頁，共三十四頁，2022年，8月28日(2)發(fā)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1．2．3( 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(20k～100k)，若集電極與發(fā)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Ic>>Icr.因此，當我們用萬用表接人NPN型三極管的c和e端時，若黑表棒接c端，而紅表棒接e端(萬用表內(nèi)部電源(見圖1．2．3(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(diào)，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(fā)射極e和集電極c，如圖1.2.3(c)所示。第六頁，共三十四頁，2022年，8月28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。第七頁，共三十四頁，2022年，8月28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VBE大于死區(qū)電壓后，IB開始上升，并基本上按指數(shù)規(guī)律變化。死區(qū)電壓的數(shù)值，硅管約為0.5～0.7V，鍺管約為0.1～0.3V。第八頁，共三十四頁，2022年，8月28日二三級管共射伏安特性曲線iB=iB2iB=iB3vCE飽和區(qū)擊穿區(qū)截止區(qū)臨界飽和線iCV（BR）CEOiB=-ICBOiB=0iB=iB1iB=iB4iB=iB5V（BR）EBOICBO＋ICEOiB(μA)0110BEv+CEv_iBiEiC第九頁，共三十四頁，2022年，8月28日V（BR）EBOICBO＋ICEOiB(μA)01102、三級管共射的輸入特性曲線

V（BR）EBOICBO＋ICEOiB(μA)0110·VA第十頁，共三十四頁，2022年，8月28日2、三級管共射的輸入特性曲線

V（BR）EBOICBO＋ICEOiB(μA)0110第十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日1共射輸出特性曲線：

iB=iB2iB=iB3vCE飽和區(qū)擊穿區(qū)截止區(qū)臨界飽和線iCV（BR）CEOiB=-ICBOiB=0iB=iB1iB=iB4iB=iB5第十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日一般將IB≤o的區(qū)域稱為截止區(qū)，此時相應的Ic也近似為零，三極管處于截止狀態(tài)；在放大區(qū)內(nèi)，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的變化而變化，為一恒定值。Ic的數(shù)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Ic＝IB，這就體現(xiàn)了三極管的放大作用；飽和區(qū)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。第十三頁，共三十四頁，2022年，8月28日測試輸出特性曲線的實驗線路圖見圖1．2．5所示。測量時，固定IB為某一數(shù)值，改變VCE，測出幾組VCE和Ic的數(shù)值，就可描繪一條輸出特性曲線；將IB固定為不同數(shù)值，則可測得輸出特性曲線簇。

第十四頁，共三十四頁，2022年，8月28日

3．基本放大電路

基本共射放大電路如圖1.2.6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(fā)射結處于正向偏置狀態(tài)，而集電結處于反向偏置狀態(tài)，即VBE>0，VBC<0。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(fā)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。第十五頁，共三十四頁，2022年，8月28日輸入電阻：ri=Rb//rbe輸出電阻：roRc基本放大電路靜態(tài)工作點的設置是否合適，都直接會影響其性能，否則將會產(chǎn)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1．2．7所示。第十六頁，共三十四頁，2022年，8月28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1．2．6)：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第十七頁，共三十四頁，2022年，8月28日三、實驗內(nèi)容和步驟1．三極管的類型和管腳判別①判斷類型和基極ba)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(shù)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.第十八頁，共三十四頁，2022年，8月28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。②判斷發(fā)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(fā)射極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20k～100k電阻，萬用表兩表棒分別接其余兩管腳。第十九頁，共三十四頁，2022年，8月28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IB＝20μA，IB=40μA，…等。b.當IB一定時(IB＝20μA)，改變Rw2，觀察電流、電壓表，測量VCE和Ic并記入下表中：第二十頁，共三十四頁，2022年，8月28日3．基本放大電路

基本放大電路的形式見圖1．2．6。實驗時，電路有關參數(shù)如下；R1=1k，Rw1=470k，Rb1=20k，RW2=2.2k，Rc1＝1k，RL=5.1k，c1=c2＝10μF，T為3DG6，+Ec＝12V(見圖1．2．8所示)。第二十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日①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(shù)字表）串接于電路中，調(diào)節(jié)Rw1使IB1=40μA，測得Ic1(VCE=6V);再次調(diào)節(jié)Rw1使IB2=60μA,測得Ic2(VCE=6V),則可算出值。第二十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日

②測量靜態(tài)工作點

a)按圖1.2.8連線，調(diào)節(jié)Rw1，使Vce＝6～7V，此時Rw2在最大或最小均町(Rc＝RW2十RC1，RC＝3.2k或Rc＝1K)。．b)轉動信號發(fā)生器的頻率和幅值調(diào)節(jié)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(shù)字萬用表分別測量VBEQ、VCEQ、IBQ和ICQ既可實測，也可計算出來。第二十三頁，共三十四頁，2022年，8月28日基本放大電路實際線路第二十四頁，共三十四頁，2022年，8月28日工作點合理輸出波形第二十五頁，共三十四頁，2022年，8月28日截止失真波形第二十六頁，共三十四頁，2022年，8月28日飽和失真波形第二十七頁，共三十四頁，2022年，8月28日§2.1放大電路的工作原理和圖解分析

第二十八頁，共三十四頁，2022年，8月28日第二十九頁，共三十四頁，2022年，8月28日③電壓放大倍數(shù)(增益)

當RL＝時，V0＝＿V；當RL＝5.1kn時，V0=＿V計算出電壓放大倍數(shù)(增益)：Av＝V0/Vi。

a)保證上述靜態(tài)工作點不變Vi=5mV，f＝1kHz，輸出波形不失真。放大器接輸入信號Vi＝5mV，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:

第三十頁，共三十四頁，2022年，8月28日

b)按表，分別調(diào)節(jié)Rw1、Rw2，記錄六種情況下的輸出波形的形狀，并測量VCEQ值。第三十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日第三十二頁，共三十四頁，2022年，8月28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