电子线路基础知识 广西广播电视技术中心 詹家金 2012年4月 目录 基础知识 基础知识 一、交流电基本知识 二、晶体三极管基本知识 三、阻抗匹配及等效电路转换 四、一些常用专业知识 基础电路 基础电路——滤波器 一、对滤波器的基本要求 二、滤波器的分类 三、T型和 π型滤波器的传通 基础电路——放大器 一、放大器及分类 二、放大器的工作状态 三、晶体管放大器 四、晶体管放大电路的几种基本接法及其性能比较 五、场效应管放大电路 基础电路——振荡器 一、振荡器的分类 二、LC正弦波振荡器的工作原理 三、半导体管LC振荡器 电子线路基础知识 交流电基本知识 一、交流电基本知识： 1、交流电的功率 （1）瞬时功率 电压瞬时值u和电流瞬时值I 的乘积 p ui （2 ）有功功率 2 P UIcos= I R ，为电压与电流之间的相位差，R为负载阻抗的电阻分量。 （3 ）无功功率 2 Q UIsin= I X ，为电压与电流之间的相位差，X为负载阻抗的电抗分量。（4 ） 视在功率 2 交流电压有效值与电流有效值的乘积 S=UI= I Z, Z为负载阻抗。 视在功率也可表示为：S cos=P/S=P/(UI)，称为功率因数，tg=Q/P 提高功率因数的必要性： a、发挥供电设备 （发电机、变压器）的潜力 供电设备的额定电压U与额定电流I是一定的，如果负载的功率因数高，输出的 有功功率越大； b 、当负载消耗的有功功率P 和电压为一定时 ，功率因数越高 ，负载电流 I=P/(Ucos) 就会越小，输电线上功率损耗越小。 电子线路基础知识 交流电基本知识 2、三相电路： （1）基本关系 电子线路基础知识 交流电基本知识 电子线路基础知识 交流电基本知识 5、关于直流电源 (1)、单相半波与全波整流电路 电子线路基础知识 交流电基本知识 （2 ）单相桥式整流电路 （3）三相桥式整流电路 电子线路基础知识 交流电基本知识 （4 ）12相整流电路 电子线路基础知识 交流电基本知识 电子线路基础知识 交流电基本知识 （5）二倍压整流电路 经过整流在输出端能得到高于输入端二倍的直流电压，这种整流电路叫二倍整流电 路，如图所示。 当电源电压为正半周时，二极管D1导通，电源对C1充电，C1两端电压可充到 。 当电源电压为负半周时，D2导通，电容C2充电达到2 。这说明输入交流电压幅 值为U2，则在负载R上可以得到二倍的直流电压2 。 电子线路基础知识 交流电基本知识 （6）直流稳压电路 最简单的直流稳压电路是采用稳压管来稳定电压的。电路的接法如图所示。 交流电压经过桥式整流电路整流和电容器滤波得到直流电压Ｕ 。再经过电阻 Ｒ和 0 稳压管 Ｄ 组成的 Ｌ型稳压电路，然后接到负载R上，这样负载R将得到一个较稳定 ２ 的直流电压。 直流稳压电路的稳压管怎样起稳压作用？ 当电源电压发生波动时输出电压也将随着发生变化。比如电源电压升高，则稳压 管两端电压也相应增高。由于稳压管的反向击穿特性，当电压增高时，稳压管电流 Ｉ增加很快，于是在 Ｒ上的压降增加，使得输出电压保持不变。同时，如果负载电 流变化，输出电压也变化，稳压管电流 Ｉ显著增加，仍旧通过 Ｒ上的电压变化进行 调整，使输出电压不变。 电子线路基础知识 交流电基本知识 6、关于滤波电路 （1）什么是滤波电路？为什么进行滤波？ 利用整流电路可以将交流电转化为直流电，但从得到的直流电压来看，往往含有相 当的交流成分。在要求较高的电器设备中，如自动控制、仪表等，必须想办法削弱 交流成分，而滤波装置就可以帮助改善脉动成分。 （2）滤波电路有哪几种类型？ 常用的滤波装置有电容和电感元件，因为这两种元件都具有储能作用，故用来调节 脉动成分，以使输出电压平滑。最常用的有电阻电容滤波，如图 （a）所示。电感 滤波如图 (b)所示，为Ｌ型滤波。图 （a）和图 （c）为 π型滤波。 电子线路基础知识 晶体三极管基本知识 二、晶体三极管基本知识 1、什么是晶体三极管？ 晶体三极管由两个ＰＮ结组成，它有三个电极引出，从两边分别引出发射极e和集 电极c，从中间引出基极b。所以晶体三极管是具有三个极两个结的半导体元件。它 分为ＮＰＮ类型与 ＰＮＰ类型。 2、晶体三极管有哪几种接线方式？ 根据输出端和输入端，公共端的不同，分为三种基本接线）共发射极接线，以发射极作为输入输出公共端，多用在放大电路中，如图 （a）所示。 （2)共集电极接线，也称为射极输出器，以集电极作为输入输出的公共端，多用来进行阻 抗变换，如图 （b）所示。 （3）共基极接线。以基极作为输入和输出的公共端，多用在振荡电路和高频放大电路 中，如图 （c）所示。 电子线路基础知识 晶体三极管基本知识 3、晶体三极管有哪些主要参数？ 晶体三极管的主要参数有： （1）电流放大倍数。它是衡量三极管放大能力的一个主要参数，由集电极电流变化量与 基极电流变化量的比值来表示，即＝。值为约为20～100之间。值太高会使晶体管 性能不稳定，太低，会导致放大作用不好。 （2）反向饱和电流 Ｉcbo。它是当发射极开路时，集电极与基极间的反向电流。这个数值 越小越好。 （3）穿透电流Iceo.它是基极开路，集电极接反向电压，发射极接正向电压时，流过集电 极的电流。这个数值越小越好。 4、晶体管的发射极和集电极都是从Ｎ型 （或 ＰＮＰ管的 Ｐ型）半导体中引出的，那么能 否对调使用？为什么？ 不能对调使用。因工艺结构关系，发射结面积小，集电结面积大，发射区杂质 浓度大，集电区浓度小。这种工艺结构的不对称性，功能完全不同，故不能把发射 极与集电极对调。否则就起不到放大作用。 电子线路基础知识 晶体三极管基本知识 5、如何使晶体管能产生电压放大作用？ 首先要使发射极 （be间）正向偏置。集电极 （bc间）反向偏置，如图所示。这样 Ｖbe的变化引起 Ｉb变化，Ｉb的变化通过集电极负载电阻Ｒc，就会产生很大的压 降，它比Ｖbe大很多倍，这就是晶体管的电压放大作用。 电子线路基础知识 阻抗匹配及等效电路转换 三、阻抗匹配及等效电路转换 1、阻抗匹配 当信号源内阻抗为纯电阻时，负载电阻与信号源内阻相等时，负载上得到的功率最 大，此时称为匹配。 如果信号源内阻抗含有电阻与电抗成分，负载阻抗与信号源内阻抗须为共轭关系 （即它们的电阻部分相等，电抗部分等值反号），负载上才能达到最大功率，这种 匹配称为共轭匹配。 当信号源与负载阻抗间有传输线或四端网络插入，则要求传输线或四端网络的输 入阻抗等于信号源的内阻抗，而输出阻抗等于负载阻抗，这种匹配称为无反射匹配。 电子线路基础知识 阻抗匹配及等效电路转换 2、等效电路转换： （1）、串并联电路的转换 （在相同频率下等效）： 电子线路基础知识 阻抗匹配及等效电路转换 （2 ）、-形电路的等效转换 电子线路基础知识 阻抗匹配及等效电路转换 （3 ）、电感耦合电路与T形电路的等效转换 电子线路基础知识 一些常用专业知识 四、一些常用专业知识 1、导体的交、直流电阻 在直流电路中，电流在导体截面上的分布是均匀的。而在交流电路中，电流在导体 截面上的分布是均匀的，出现了趋肤效应，且频率越高，趋肤效应越严重，电流分 布趋于导体外表面，相当于减小了导体截面积。因此，导体的交流电阻大于直流电 阻。 2、丙类高频功率放大器的工作状态一般选择弱过压状态 丙类高频功率放大器的工作状态在欠压状态时效率低，在临界状态时输出功率最 大，但因负载阻抗的影响，工作不稳定。为了兼顾稳定的电压输出，兼顾输出功率 和效率，丙类高频功率放大器的工作状态一般选择在弱过压状态。 3 、怎样判别晶体二极管的极性？ 通常根据晶体管管壳上标志的二极管符号来判别。如标志不清或无标志，可根据 二极管正向电阻小，反向电阻大的特点，利用万用表来判别极性。具体方法是，先 将万用表选择开关旋到R ×100或R ×1000档，然后用表笔分别正向、反向来测量出 二个电阻值，一个约几百欧，一个则为几百千欧。凡量出几百欧小电阻值的，则与 黑表笔相连的一端为正极，另一端为负极。 4、怎样识别二极管的好与坏？ 因为晶体二极管是单向导通的元件，因此测量出来的正向电阻值与反向电阻值相 差越大真好。如果相差不大，说明二极管性能不好或已损坏。如果测量时表针不 动，说明二极管内部已断线。如果测出电阻为零，说明电极之间已短路。 电子线路基础知识 一些常用专业知识 5、晶体二极管在使用时应注意哪些问题？ 按使用要求的不同，应注意下列主要方面；(1)接入电路前，必须判别二极管的极性、 质量好坏，然后正确接入电路中，切不可错接极性。(2)识别二极管型号，必须注 意二极管的正向电流和反向电压峰值不能超过手册中所允许的极限值。(3)整流二 极管如需串联使用，以适应在高电压工作时，每个二极管应并联一个均压电阻，按 每100伏峰值电压70千欧计算，如需并联使用以满足通过较大负载电流的要求时， 每个二极管应串联10欧左右的均流电阻，防止个别元件过载烧坏。(4)大功率的二 极管应加装散热器。(5)安装二极管时，应尽量将管子远离发热元件。 6、如何用简易方法测出三极管的放大倍数？ 可以使用万用电阻表粗测例如 ＰＮＰ管，可将正表笔 （红）接发射极，负表笔 （黑）接集电极，用 Ｒ×100的欧姆档，读取一个极间电阻值然后就在集电极与基 极间接入一个100千欧的电阻，再读极间电阻值。对两次电阻值进行比较，二者相 差越大，数值就越高。如果二者电阻值接近或相同，说明管子已坏。 7、如何用万用表来判别三极管的管型和管脚? 管型与管脚的判别方法如下：（1）管型判别。用万用电表 Ｒ×1Ｋ档，正表笔接任 何一管脚，负表笔分别搭其余两管脚，若测出阻值都很小时 （约在1千欧以下）， 则为 ＰＮＰ管型。若测得阻值均很大时 （约为几百千欧），则为ＮＰＮ型的三极管。 （2）管脚判别。基极判别出来后，其余两个管脚不是发射极就是集电极。我们可 以假定红表笔接的集电极c，黑表笔接的发射极e,用湿手指捏住bc两极，但不可使 bc两极直接接触，读出阻值，然后将红黑二笔对调，进行第二次测试，将读数相比 较，若第一次阻值小，则说明是正确的，红笔接的是集电极c,测量时要注意，必须 将万用电表放在欧姆档的 Ｒ×100或Ｒ×1Ｋ档上。 电子线路基础知识 一些常用专业知识 8、如何判别三极管是高频管还是低频管？ 用万用电表 Ｒ×1Ｋ档。例如ＮＰＮ管，可将正表笔接基极，负表笔接发射极，这 时阻值读数较大，然后再用 Ｒ×10Ｋ档测，如果阻值读数没有很大变化，则说明为 低频管，如果阻值变小了，说明为高频管。 9、如何判别三极管是硅管还是锗管？ 用万用电表 Ｒ×100或 Ｒ×1Ｋ档。如是 ＰＮＰ管，正表笔接基极，负表笔接任意一 极，若表针指在表盘中间偏右位置，该管为硅管。如果表针位置在表盘右接近满刻 度附近，则该管为锗管。 10、如何判别三极管好与坏？ 主要测量极间阻值判断 ＰＮ结的好坏。用万用电表 Ｒ×100档测发射极和集电极的 正向电阻，如果测出都是低阻值，说明管子质量是好的，如果发现测出的阻值正向 电阻非常大或者反向电阻非常小，说明管子已损坏。 11、什么叫可控硅？ 可控硅又称晶闸管。是晶体闸流管的简称，它是一种大功率的半导体器件，具有使 输出电压可调的功能。所以用可控硅组成的，所以用可控硅组成的整流电路在电气 动力、调速、调压等设备上得到广泛应用。 12、怎样简易测量可控硅？ 可控硅有阳极、阴极和一个控制极。测量时可用万用表 Ｒ×1Ｋ档来测阳极和阴极 的正反向电阻，表针应保持不动，控制极和阴极间是一个 ＰＮ结，故可以用判别二 极管的方法来测量。 电子线路基础知识 一些常用专业知识 13、什么叫单结晶体管？ 单结晶体管又称双基极二极管。因为它只有一个ＰＮ结，所以通常称为单结晶体管，单 结晶体管有二个基极和一个发射极。因此也是一个三极的半导体元件。将单结晶体管与 电阻、电容元件适当组合可以构成可控硅触发电路。 14、怎样区别单结晶体管的三个极？ 利用万用表的 Ｒ×1Ｋ欧档，测任意两个管脚的正向电阻和反向电阻，直到测得的正反向 不变时，说明这两个管脚是二个基极 （一般约在3Ｋ欧到12Ｋ欧之间），剩下的另一个 管脚就是发射极。 15、使用MF500型万用表测量、判断MOSFET功放管是否良好 ①、MOSFET功放管的栅源极间门限电压在2～4.5V之间，极限电压为±20V，漏源导通状态下， 直流电阻R ＝0.2～0.3 Ω接近于0 Ω。利用这一特点，选用MF500型万用表的×10K电阻 DS 档 （内部接有9V电池），检查确认红表笔接电池负极、黑表笔接电池正极。 ②、正向导通测量：对于N沟道管，首先将红表笔接在MOSFET功放管的源极S上，黑表笔接栅极 G上，此时栅源间的电阻很大，表头指示不动，栅源间的输入电容被正向充电，栅极为 正电压，良好的功放管漏源极应该导通。这时红表笔不动，将黑表笔接在漏极D上，表 头指示为0 Ω，说明漏源导通 （对于P沟道管，表笔颜色与上述过程相反）。 ③、反向夹断测量：对于N沟道管，将黑表笔接源极S上，红表笔接栅极G上，由于电阻很大表 头指示不动，栅源间的输入电容被反向充电，栅极为负电压，良好的功放管漏源极应该 被截止。这时将红表笔接源极S上，将黑表笔接在漏极D上，表头指示不动，电阻很大， 说明功放管被夹断 （对于P沟道管，表笔颜色与上述过程相反）。 通过上述的测量，即可判断出MOSFET功放管是否良好。 电子线路基础知识 一些常用专业知识 16、常用无线电测量单位dBW和dBm、dBmV和 dB μV、dB μV/m的含义及换算 dBW是取1W功率为基准，以分贝表示的绝对功率电平。 dBm是取1mW功率为基准，以分贝表示的绝对功率电平。 换算关系为：0 dBW=30 dBm dBmV是取1 mV为基准，以分贝表示的绝对电压电平。 dB μV 是取1μV为基准，以分贝表示的绝对电压电平。 换算关系为： 0 dBmV=60 dB μV。 dB μV/m是电场强度的单位。是取每米1μV为基准，以分贝表示的电场强度。 电子线路基础知识 基础电路——滤波器 滤波器 具有显著频率选择性的无源网络叫作滤波器,滤波器一般都是四端网络。 一、对滤波器的基本要求 1、可通频带的频率范围 根据滤波的要求,选择合适的可通频带的频率范围,能通过的频率范围称为通带,被阻止通过的频率 为阻带,通带与阻带的交界频率为截止频率,在可通带内,对各频率应无衰减无相移地等同传 送,在可通带外的频率应有非常大的衰减而受到有效抑制。 2、天行体育官网特性阻抗 滤波网络的特性阻抗决定于网络的固有参数,且与频率无关。使用滤波网络时,其负载阻抗应等于终 端的特性阻抗,而它的输入阻抗应等于始端的特性阻抗。 3、传播常擞 ν 信号通过滤波器要引起衰减和相移。 ν β+j α,其中 β为衰减常数, α为相移常数,在可通频带内 β应尽量小,而通带外 β应非常大。 二、滤波器的分类 按可通频带范围可分为低通滤波器,高通滤波器,带通滤波器和带阻滤波器。按组成滤波器四端网络 的结构形式分为T型滤波器, π型滤波器,倒L型滤波器和桥式滤波器。按滤波器四端网络串联 臂阻抗Z 和并臂阻抗Z 的关系分为K式滤波器和m式滤波器。 1 2 三、T型和 π型滤波器的传通 在可通频带内,滤波器的特性阻抗应为一纯阻,才能达到对各频率等同传通的目的。由滤波器性能比 较表中的常用四端网络特性阻抗的表达式看出,串臂阻抗Z 和并臂阻抗Z 必定是性质相反的 1 2 电抗,这是实现滤波电路的必须条件。从传输系数看,应要求衰减常数 β=0,即 ν j α。 电子线路基础知识 基础电路——滤波器 由 因为正弦取值在0～1间,即 （7） 式(7〉称为T型和π型滤波器的传通条件,即当它的取值在0～-1间时为通带,否则为 阻带,如图所示。 低通、高通、带通和带阻滤波器性能比较表如下所示： 电子线路基础知识 基础电路——滤波器 电子线路基础知识 基础电路——放大器 放大器 一、放大器及分类 1、什么是放大器 放大是将微弱信号增强的技术。信号放大后的伏安乘积大于放大前的伏安乘积。增加的 部分来源于其他的功率源,如电源、负电阻等。完成这一任务的电子装置称为放大.器,组成 放大器的基本元件是能完成功率转换的元件,如电子管、晶体管及其他相应元件。 2、放大器的基本特性 放大器的基本特性有：电压放大倍数, 电流放大倍数,输入阻抗、输出阻抗、幅频特性、相 频特性,非线性失线)放大器输出电压u 与输入电压u 之比的绝对值，即为放大器的电压放大倍数，也简称放 o i 大倍数 （2 ）放大器输出电流i 与输入电流i 之比的绝对值为放大器的电流放大倍数 o i 电子线路基础知识 基础电路——放大器 (3)输入阻抗。如图1所示，从输入端a一d 向放大器看进去的等效阻抗，称为放大器的输 人阻抗。 输入阻抗的大小,表明放大器对前级的影响程度。有些场合需要的输入阻抗，以减.少因加入 放大器对前级的影响；有些情况，如中间级又需要小的输入阻抗，以减小因放大器的加 入而引起的相位失线 ）输出阻抗。从输出端向放大器看进去的等效阻抗,称为放大器的输出阻抗 输出阻抗表明了放大器的负载能力,输出阻抗越低,放大器的负载能力越强。 电子线路基础知识 基础电路——放大器 (5)幅频特性。幅频特性又称频率响应。表明放大器的放大倍数与信号频率的关系。如图 2所示。 放大器对不同频率的信号有不同的放大倍数,产生了频率失线 中的横轴用对数坐标,可把 很宽的频率范围内的幅频特性,相频特性展示清楚。 由于极间电容,分布电容等因素的影响,高、低频段放大倍数下降。 放大倍数下降为中频段的0.707倍时对应上限频率f 与下限频率f 的差值,称为放大器的带宽。 g d 电子线路基础知识 基础电路——放大器 (6)相频特性。放大器输出电压与输入电压相位差和频率的关系称为放大器的 相频特性。下限频率超前中频45 °，上限频率滞后中频45 °。 因人耳对相位失真不敏感，故对声音广播影响不大，而相位失真会引起图像畸变， 因此在视频放大器中对相位特性要求很高。 (7)非线性失真。由于放大器输入特性的非线性，放大器输出信号中产生了新的 谐波成分，这种失真即为非线性失真或称谐波失真。用非线性失真系数即所有 谐波电压的均方根值与基波电压之比，来衡量这种失线)信噪比。放大器的噪声主要来源于电源的交流声、放大元件、电阻等的热噪 声。信噪比为信号功率与噪声功率之比，以分贝表示。 3、放大器的分类 在广播、电视技术设备中,使用着种类繁多的放大器。放大器的分类方法很多。 按工作频率，按功率源，按用途，按工作状态，按线路结构特点都可对放大器 进行分类。详见表1所示。 电子线路基础知识 基础电路——放大器 电子线路基础知识 基础电路——放大器 二、放大器的工作状态 按阳极电流通角θ，或栅流有无及大小可对放大器工作状态进行分类。 两种分类方法 在实际中都有着广泛的应用。两种分类方法实质含意是一致的。 1、按流通角 θ分类 （1）甲类工作状态 在栅极信号电压一个周期内，阳流是连续的，即阳流通角θ=180 °。如 图3 （a ）所示。 甲类工作状态无栅流。工作于该种状态下的放大器应用于需要失真小， 而效率和功率输出仅是次要要求的情况。如单边带发射机中的直线性放 大器，发射机中的前级放大等。甲类放大器的效率一般只有20%~30% 。 电子线路基础知识 基础电路——放大器 电子线路基础知识 基础电路——放大器 （2 ）乙类工作状态 在栅极信号电压一个周期内，只有半周有阳流，阳流通角θ=90 °。如图3 （b ）)所示。 当90 ° θ180 °称为甲乙类。乙类和甲乙类有的有栅流，有的无栅流。无栅流时下标 为1，有栅流时下标为2。如甲乙 ，甲乙等。甲乙类的效率可达40%~50% ，乙类可 1 2 达50%~60% 。 （3 ）丙类工作状态 在栅极信号电压一个周期内，阳流导通时间小于半个周期，即阳流通角θ＜90°。如图 3 （c ）所示。丙类放大器有较高的效率，可达70%~80% ，在效率指标是非常重要的高 频功率放大级有着广泛应用。 （4 ）丁类放大器 丙类放大器阳流是在瞬时阳压为最小值附近流通，瞬时阳压按余弦规律变化，最小值附 近只占极短的时间。因此，丙类放大器给不出足够大的阳流，如果使阳流在偏离瞬时 阳压最低值时也出现，即阳流最大点和瞬时阳压最低点不同时出现，那么将因失谐使 效率大大下降。 如果利用脉冲技术，使脉冲阳流出现时的瞬时阳压保持或接近阳压最低值，这样可以大 大降低阳耗，提高效率。丁类放大器的效率可达90% 。在发射机的功放级采用具有重要 意义。丁类放大器的阳流、阳压波形如图3 （d ）所示。 电子线路基础知识 基础电路——放大器 2、按栅流的有无及大小区分放大器的工作状态 按栅流有无及大小，高频放大器可分为缓冲状态、欠压状态、弱过压状态和强过压状态等几 种工作状态。 （1）缓冲状态即无栅流工作状态 在振荡器后多用缓冲级，如图4 （a ）所示。欠压状态是工作在电子管静态特性曲线的小栅流 区，此时虽有栅流，但和阳流相比，却十分微小，不至使阳流产生凹陷，如图4 （b ）所 示。过压状态时，栅流较大，阳流出现凹陷，但仍连续，如图4 （c ）所示。而强过压状 态时，阳流凹陷至零，阳流出现断裂，如图4 （d ）所示。介于欠压与过压状态之间称为 临界状态。 （2 ）不同工作状态下的负载特性 射频放大器的工作状态取决于阳压E ,栅偏压E ,栅极激励电压U 和阳极负载R 。因E ，E p g g oc p g 和U 都是固定不变的,工作状态主要取决于R 。 g oc 射频放大器阳流的直流分量I 基波电流振幅I ，基波电压振幅U ，输入功率P ， po, P1 p 0 输出功率P 和阳耗P ，效率η是R 的函数。相应曲线称为负载特性曲线所示。 l p oc 这些曲线被临界负载线R 明显分为两个区域，R ＜R 为欠压区域，R ＞R 为过压区 ockp oc ockp oc ockp 域。 在欠压区，随R 的变化，I 和P 变化不大，而U 与R ,成比例地增加。因Po I ·E ，因 oc po pl p oc po p 此Po和I 变化趋势一致。而P =1/2I ·U ，因此P 和U 变化趋势一致，P ，P 两曲线 为P ，阳压利用系数ξ=U /E ，因而ξ与U 变化趋势一致；阳流利用系数 p p p p g =I /I ，故g 变化平坦，效率η=P /P =1/2g · ξ，故η变化趋势同ξ。 I p1 p0 l 1 0 1 电子线路基础知识 基础电路——放大器 电子线路基础知识 基础电路——放大器 在过压区,因脉冲阳流的形状变化剧烈，由出现凹陷至断裂，因而Ip0 ，Ip1下降较快。 因I 下降，R 上升，故U 增加不多；P 随I 呈下降趋势；P 随I 呈下降变化，而 PI oc p o po 1 P1 P 变化不大；因U 变化不大，故ξ和U 一样也变化不大；因I ，I 变化趋势都是下 p p p po Pl 降，故g 变化不大；η在略过压状态时有最大值，强过压时缓慢下降。 l 从负载特性看出，欠压状态效率低；临界状态时输出功率最大，但因负载阻抗的影 响，工作不稳定。为兼顾稳定的电压输出，输出功率和效率，可选略过压状态。 电子线路基础知识 基础电路——放大器 三、晶体管放大器 1、晶体管放大器电路的组成原则 共射型晶体管放大器的基本线所示。 由图上看出, 电路的组成原则是: 第一，电源的极性必须使发射结正向偏置,而集电极处于反向偏置。即Vm ＞0，VBc ＜0 。 第二，输入回路接法是，当输入交变电压u ，应能产生交变电流i 。 b b 第三，输出回路接法是,输出交变的集电极电流i 尽可能多地流经负载，减少其他支路的分流。. c 第四，合理设置静态工作点。当有交变信号输入时，刚好工作在输入特性曲线的直线 、晶体管放大器的基本分析方法 对晶体管放大器进行分析，一是在无信号输入时确定静态工作点，二是计算在有输入信号时的放大倍数等 指标。前者考虑的是直流通路，后者考虑的是交流通路。因此图6 的基本线路的直流、交流简化线所示。 晶体管放大器的分析方法有近似计算法、图解法和等效电路法。近似计算法、图解法只适用于晶体管的特性 能用输入、输出特性来表示的简单的放大电路，分析复杂的放大电路必须借助于等效电路法。 电子线路基础知识 基础电路——放大器 3、近似计算法 将晶体三极管的输入、输出电压，电流关系以简单公式近似代替时，晶体管放大电路计算 将大为简化。这种关系包含两个方面，一是基极电流I 与集电极电流I 的关系。即 b C I ≈β·I ，二是处于放大状态的晶体管，其基射间的电压V 对硅管为0.6~0.8V ，对锗管为 c b BE 0.1~0.3V，变化范围很窄。 4 、图解法 用作图法在晶体管的输入、输出特性曲线上分析放大电路的工作情况,其步骤如下： 第一步：作输出回路的直流负载线。 集电极电流i 和集射极间电压u 既要满足管子的输出特性，又要满足负载的要求，如图8所示。 c CE 由图8 （a ）看出，存在u =E —i · Rc关系，因而可由i =0 ， u =E ；u =0 ，i =E /Rc ； CE C C C CE C CE C C 两点在输出特性曲线图上，定出直流负载线。 第二步:求静态工作点。 用作图法或近似计算法确定输入回路的I 值，进而在输出回路直流负载线上确定静态工作 bQ 点Q 。 在输入回路中，基极电流iB 、基射极间电压uBE ，既要满足管子输入特性，又要满足输入直 流回路的要求，如图9所示。 电子线路基础知识 基础电路——放大器 电子线路基础知识 基础电路——放大器 由图9 （a ）看出，存在u =E —i ·R 的关系。由i =0 ，u =E ；u =0 ，i =E /R 两点， BE B B B B BE B BE B B B 在输入特性曲线上可以定出IbQ值。有了IbQ值就可在输出特性曲线上定出静态工作点Q 。 第三步：确定交流负载线。 当输入交流信号时，输出回路的负载除R 外还有R ，因此交流负载线应是一条经静态 c L 工作点Q，斜率为— 1/R 的直线，R 为等效交流负载，R =R ·R / R +R ，如图10所示。 L L L C L C L 交流负载线是放大电路动态工作点移动的轨迹。 第四步：用图解法求放大倍数时，先在输入特性曲线上给定ΔuBE ，量出ΔiB ，再在输 出特性曲线上找到相应ΔiB ，在动态负载线上求出相应变化范围和对应的ΔuCE ，ΔuCE 和ΔuBE之比值即为放大倍数。 电子线路基础知识 基础电路——放大器 四、晶体管放大电路的几种基本接法及其性能比较 根据输出端和输入端，公共端的不同，分为三种基本接线、共发射极接线法，以发射极作为输入输出公共端，多用在放大电路中，如图11 （a ）所示。 2 、共集电极接线法，也称为射极输出器，以集电极作为输入输出的公共端，多用来 进行阻抗变换，如图11 （b ）所示。 3、共基极接线法，以基极作为输入和输出的公共端，多用在振荡电路和高频放大电 路中，如图11 （c ）所示。 几种接法的性能如表2所示。 电子线路基础知识 基础电路——放大器 电子线路基础知识 基础电路——放大器 共射电路具有较大的电压和电流放大倍数，同时输入、输出阻抗比较适中，因此用途广。 共集电路的输入阻抗高，输出阻抗很小，而放大倍数接近1或小于1，这是它的特 点，作为电压跟随器广泛应用于测量仪器中，而共基放大器具有良好的频率特性， 因而多用在宽带放大器中，接有发射极电阻R 的共射电路，在自动化电路也经常运 e 用。 五、场效应管放大电路 1、场效应管 一般的晶体管是电流控制的双极型管,而场效应管是电压控制的单极型管。 场效应管的优点是电压控制,输入阻抗高，功耗低,动态范围大，抗干扰能力强,缺点是负 载能力差，易击穿，速度低。 场效应管有两种:结型场效应管和绝缘栅场效应管，每种又分N型沟道和P型沟道两种。 结型场效应管都是耗尽型的。 结型场效应管： (1)结型N沟道场效应管是在N型硅材料两侧制造两个PN结，两个P型相连，引出为栅 极G，N型上下端引出为漏极D和源极S。 结型P沟道场效应管是在P型锗材料的两侧制造两个PN结，并引出相应的G、D 、S 。 结型场效应管结构如图11所示。 电子线路基础知识 基础电路——放大器 电子线路基础知识 基础电路——放大器 (2)结型N沟道场效应管工作原理 管子S、D 间接电源ED而G、S 间接EG ，如图12(a)所示。 此时两个PN结都反偏，从源极发出的电子通过耗尽区间的沟道达到漏极，形成漏极电流 ID 。当UG 增加，耗尽区变窄，沟道加宽，ID 增加，反之当UG减少(越负) ，耗尽区加 宽，沟道变窄，I 减少。当U 等于夹断电压U 时，耗尽区合拢，如图12(b)，I 极 D GD p D 小，当UGDUp 时，管子全夹断，ID 为零。如图12(c)。 电子线路基础知识 基础电路——放大器 (3) N沟道场效应管特性曲线 栅一漏电流特性是当UDS为常数，栅极电压UGS与漏极电流ID 的关系，如图13所示。 U =0 时的漏极电流最大，称为饱和漏电流。I =0 时的U 即为夹断电压U 。用跨导g 表 GS D GS P m 示栅极电压对漏极电流的控制能力 漏极特性表示漏极电压UDS对漏极电流ID 的关系，如图13 （b ），管子的工作情况，可分 三个区，可变电阻区，饱和区和击穿区，由饱和区曲线形状可看出，场效应管具有放 大作用。 2、结型场效应管放大器的基本特点 共源极结型N沟道场效应管基本放大电路如图14所示。 电子线路基础知识 基础电路——放大器 放大电路有两个特点： 第一，场效应管是一个电压控制元件，在正常工作时，由于输入阻抗高，栅极几乎不吸 收电流，为保证栅极不吸收电流，应使uGS0 ，为此加入负偏压EG 。如场效应管是N沟道 增强型，则应加入正偏压。 第二，正确选择静态工作点，使场效应管工作在漏极特性曲线的水平部分，即U -U 。 GS p 3 、自给偏压场效应管放大器 栅极采用自给偏压的场效应管放大电路如图15所示。 电路中I =I ，依靠I 在R 上的压降V －I · R 作为自给偏压。R 上并联的大电容C 可以 s D D s GS D s s s 减少因接入R 对交流放大倍数的影响。 s 可用图解法求解这个电路的静态工作点： 利用这两点在漏极特性曲线上作出直流负载线所示。 根据负载线与输出特性曲线的各交点求出转移特性iD f(uGS)，又自给偏时 ， ID与VGS 的关系是一条直线， ，它与转移特性曲线的交点即为静态工作点。 电子线路基础知识 基础电路——放大器 4、各种典型场效应管的符号、电压极性和转移特性 各种典型场效应管的符号、电压极性和转移特性如表3所示。 电子线路基础知识 基础电路——放大器 电子线路基础知识 基础电路——放大器 5、场效应管与半导体三极管的比较 为了正确的选用场效应管，进一步加深对场效应管的认识，我们从以 下几个方面将场效应管与普通半导体三极管作一比较。 （1）普通三极管在正常放大工作情况下，其发射结是在正向偏压下工 作，输入端需要向信号源吸取电流，其输出电流的大小是与输入信号 电流成正比，所以普通三极管实质上是电流控制器件，其输入电阻一 般都比较低；而场效应管的输入端，有的是一个反向偏置的P-N结 （如 结型），有的是绝缘层的两侧 （如绝缘栅型），其输入端基本上不需 要从信号源中吸取电流，仅利用栅极电压的变化来控制漏极电流,，因 此场效应管是属于电压控制器件，其输入电阻一般都很高，结型场效 应管一般可达几十兆欧以上；而绝缘栅场效应管的输入电阻主要决定 于绝缘层的绝缘电阻，一般可做到一千兆欧以上。 应当指出，绝缘栅场效应管输入电阻这样高，如果栅极上感应一些电 荷就不容易泄放，另外二氧化硅绝缘层很薄，栅极和衬底之间电容又 很小，因此，在容量很小的电容器上感应少量的电荷，就可能产生很 高的电压，当栅极感应电压超过栅源击穿电压BVGS 时，就可使管子因 击穿而损坏。为了避免绝缘栅场效应管的这种损坏，应注意不使其栅 极悬空。贮存时应使各个电极短接；在电路中栅源间应有直流通路； 焊接时应使烙铁有良好的接地。 电子线路基础知识 基础电路——放大器 （2 ）我们知道，温度对普通三极管的影响是通过Ube 、β和Icbo三个因素 起作用，温度升高时三个因素都使集电极电流增大，所以普通三极管受 温度影响比较大。而温度对于场效应管的影响有两个互相矛盾的因素起 作用，一是当温度升高时沟道中的载流子数也相应的有些增加，这将使 漏极电流ID 随着温度的升高而增大，即呈现为正温度系数；二是当温度 升高时沟道中载流子迁移率将要下降，因而使漏极电流减小，呈现为负 温度系数。由于温度升高两个相互矛盾的因素对管子放大能力的影响是 相反的，因而对静态漏极电流的影响也是相反的，所以场效应管的温度 稳定性是比较好的。当然，在不同的情况下，两个因素对管子的影响也 不是相同的。当栅极电压较高，导电沟道较厚 （即沟道中载流子已经很 多）时，温度升高所引起载流子数的某些增加，对沟道的导电能力影响 很小，而迁移率随温度升高而下降则是主要的，这时管子表现出因迁移 率下降而引起的负温度系数；相反，如果栅极电压较低，沟道较薄 （即
人参皂苷Rh_2诱导PC_3M细_省略_对新基因GRIM_19表达的影响.pdf
学习解读2023年新修订版《中华人民共和国公司法》PPT课件（含全文学习）.pptx
人教 精通版 四年级下册 小学英语 知识点思维导图挂图（1-6单元）.pdf
原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者
天行体育