Transcript 電子學ch5教案
第
5
章
電晶體直流偏壓電路
按一下以編輯母片標題樣式
……………………………………………………………
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5-1
按一下以編輯母片
第二層
5-2
第三層
5-3
第四層
5-4
第五層
直流工作點
固定偏壓電路
回授偏壓電路
分壓偏壓電路
1
5-1
直流工作點
按一下以編輯母片標題樣式
………………………………………………………………………….…
1. 直流工作點
A點:為零偏壓( VCE=0,IC=0 ),不適合。
按一下以編輯母片
位置約在飽和區、截止區與最大功率曲線之間。
B點
第二層
可獲得不失真的輸出,是適當的工作點。
C點:太靠近飽和區和截止區,不適合。
第三層
D點:太接近最高VCE處,不適合。
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• 第四層
• 第五層
節目錄
2
按一下以編輯母片標題樣式
2.直流負載線
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按一下以編輯母片
第二層
第三層
第四層
第五層
節目錄
3
按一下以編輯母片標題樣式
(1) 負載線方程式:VCC=ICRC+VCE
令IC=0(即令電晶體截止),則
按一下以編輯母片
VCE=VCC=20V
第二層令V =0(即令電晶體飽和),則
CE
第三層 IC VCC 20V 1A 1000mA
R C 20
第四層
(2) 直流負載線:於坐標軸上描出(20V,0)及
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• 第五層(0,1000mA)兩點並以直線連接。
(3) 負載線之斜率
VCC
0
RC
y 2 y1
1
m
x 2 x1 VCC 0
RC
節目錄
4
按一下以編輯母片標題樣式
3.工作點分別在負載線中間、截止點及飽和點的
工作情形
負載線中間:可得完整最大不失真
按一下以編輯母片
的振幅輸出。
截止點:輸入訊號負半週會進入截
工作點
第二層
止區而失真。
第三層 飽和點:輸入訊號正半週會進入飽
第四層 和區而失真。
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•
• 第五層
節目錄
5
按一下以編輯母片標題樣式
4.改變RB、RC或VCC對Q點及直流負載線之影響
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按一下以編輯母片
第二層
第三層
第四層
第五層
節目錄
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5-2
固定偏壓電路
按一下以編輯母片標題樣式
………………………………………………………………………….…
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1. 電晶體典型各點電壓值(NPN型)
按一下以編輯母片
第二層
第三層
第四層
第五層
節目錄
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2.共射極固定偏壓電路
按一下以編輯母片標題樣式
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按一下以編輯母片
第二層
第三層
第四層
(1) 輸入迴路
第五層 VCC VBE VCC
IB
≒
RB
RB
(2) 輸出迴路
IC=IB
VCE=VCC ICRC
節目錄
8
按一下以編輯母片標題樣式
(3) 判斷工作點是否屬於作用區
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VCC VCE(sat)
VCC
≒
RC
RC
按一下以編輯母片
IC(sat)
IC IC(sat) 作用區
第二層
(4) 本偏壓電路不論有否進入飽和區,其IB值
第三層
幾乎為固定值,故稱固定偏壓。
(5) 電路特性
第四層
穩定性最差。
第五層
∵ IB固定,IC= IB,當T↑, ↑,
IC↑,Q點向飽和區移動。
本身無自動降溫功能。
節目錄
9
(6) 穩定因數S
按一下以編輯母片標題樣式
T
集極電流IC將隨溫度的改變而發生變化。
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按一下以編輯母片ICO:溫度每升高10°C,ICO
增加一倍。
三個主要因素
第二層
VBE:2.5mV/ °C (矽)。
第三層
:隨溫度之升高而增加。
第四層
第五層
節目錄
10
按一下以編輯母片標題樣式
穩定因素S 定義
T
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IC
ICO β、VBE固定
按一下以編輯母片
S S(ICO )
IC
第二層
S' S(VBE )
VBE ICO、β固定
第三層
IC
S''
S(β)
第四層
β ICO、VBE固定
S 在1(最佳)~ 1+(最差)之間;S' 在 0
第五層
(最佳)~ 1(最差)之間;而 S'' 則在 0
(最佳)~ 1(最差)之間。根據S、S'、S''
的定義及求出的值可知,當穩定因數愈大
時,其熱穩定度愈差,即電路的工作愈不
穩定。
節目錄
11
按一下以編輯母片標題樣式
3.共基極固定偏壓電路
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按一下以編輯母片
第二層
第三層
第四層
(1) 輸入迴路
第五層
VEE VBE
VEE
IE
≒
RE
RE
(2) 輸出迴路
IC=IE≒IE
VCB=VCCICRC
節目錄
12
按一下以編輯母片標題樣式
(3) 直流負載線
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當IC=0時,VCB=VCC=20V。
VCC 20
按一下以編輯母片
4mA。
當VCB=0時,IC=
R C 5k
第二層
連接這兩點的直線稱之直流負載線。
第三層
(4) 直流負載線之斜率
第四層
VCC
0
第五層 m y R C 1
x
0 VCC
RC
(5) 集極飽和電流
VCC (0.6V) VCC 0.6V
IC(sat)
RC
RC
節目錄
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按一下以編輯母片標題樣式
4.共集極固定偏壓電路
•
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•
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•
按一下以編輯母片
第二層
第三層
第四層
第五層
(1) 輸入迴路
VCC VBE
VCC
IB
≒
R B (β 1)R E
R B βR E
節目錄
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按一下以編輯母片標題樣式
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(2) 輸出迴路
IE=(1+)IB≒ IB
按一下以編輯母片
VE=IERE
第二層
VCE=VCCVE
(3) 判斷工作點是否屬於作用區
第三層
VCC
IE(sat)
≒ IC(sat)
第四層
RE
若IE < IE(sat),則電晶體工作於作用區。
第五層
(4) RE具有電壓串聯負回授作用,有穩定電路
功能。
節目錄
15
5-3
回授偏壓電路
按一下以編輯母片標題樣式
………………………………………………………………………….…
1. 射極回授偏壓電路
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•
按一下以編輯母片
第二層
第三層
第四層
第五層
(1) 功能:為了改善固定偏壓電路的不穩定,在
射極串接RE,作為溫度補償以穩定工作點。
節目錄
16
(2) 直流負載線
按一下以編輯母片標題樣式
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令IC=0,則VCE=VCC,找出x軸(橫軸)的
端點(VCC,0)。
按一下以編輯母片
VCC
令V
=0,則
,找出y軸(縱
I
第二層
CE
C
RC RE
第三層 軸)的端點 (0, VCC ) 。
RC RE
第四層
連接此兩點之直線即為直流負載線。
(3) 負載線之斜率
第五層
V
m
y 2 y1
x 2 x1
0
CC
R C +R E
1
VCC 0
R C +R E
節目錄
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(4) 輸入迴路
按一下以編輯母片標題樣式
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按一下以編輯母片
第二層
第三層
第四層
第五層
VCCIBRBVBEIERE=0
VCC VBE
VCC
IB
≒
R B +(1+β)R E
R B +βR E
節目錄
18
按一下以編輯母片標題樣式
(5) 輸出迴路
IC βIB
按一下以編輯母片
VCC VBE
IC β
R B +(1+β)R E
第二層
IC≒IE
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• 第三層
• 第四層
• 第五層
VCE=VCC-IC(RC+RE)
VE=IERE≒ICRE
VC=VCC-ICRC
節目錄
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按一下以編輯母片標題樣式
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(6) 判斷工作點是否屬於作用區
VCC ≒ IC(sat) (RC R E ) VCE(sat) ≒ IC(sat) (R C R E )
按一下以編輯母片
VCC
IC(sat) ≒
第二層
RC RE
若IC < IC(sat),則電晶體工作於作用區。
第三層
(7) 電路特性
第四層
RE具有電流串聯負回授功能,可以增加穩
第五層定性。
若於RE兩端並接一電容CE,則可以防止負
回授,以提高電壓增益。
節目錄
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2. 集極回授偏壓電路
按一下以編輯母片標題樣式
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按一下以編輯母片
第二層
第三層
第四層
第五層
(1) 功能:利用在集極與基極間加一回授電阻來
改善直流偏壓的穩定性。
(2) 輸入迴路
VCC I'CR C IBR1 VBE 0
VCC VBE
VCC
I
≒
B
R1 +βR C
R1 βR C
節目錄
21
(3) 輸出迴路
按一下以編輯母片標題樣式
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VCC-IC'RC-VCE=0
VCE=VCC-ICRC
按一下以編輯母片
第二層
第三層
第四層
第五層
(4) 回授電阻R1功能
優點:具有電壓並聯負回授作用,可使電
路穩定。
缺點:會使電壓增益下降。
節目錄
22
按一下以編輯母片標題樣式
(5) 改良電路
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兩個回授電阻RF1及RF2來取代R1。
按一下以編輯母片
在RF1和RF2的連接點加一電容CD接地,以
第二層
消除交流訊號對直流偏壓的影響。
第三層
(6) 本偏壓方式永遠不會進入飽和區,可以省下
第四層
在解題時核對是否在作用區內工作的步驟。
第五層
節目錄
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5-4
分壓偏壓電路
按一下以編輯母片標題樣式
………………………………………………………………………….…
1.共射極分壓偏壓電路
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按一下以編輯母片
第二層
第三層
第四層
第五層
(1) 近似分析
條件:Rin>>RB2(Rin≒(1+ )RE≒ RE)
若Rin>>RB2,則I1≒I2>>IB
節目錄
24
基極對地電壓
按一下以編輯母片標題樣式
R
VB
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•
•
•
B2
R B1 +R B2
VCC
按一下以編輯母片
射極對地電壓
第二層 V V V
射極內的電流
第三層
V
I
R
第四層
輸出迴路
第五層 I ≒I
E
B
BE
E
E
E
C
E
VRC=ICRC
VC=VCCVRC=VCCICRC
VCE=VCVE=VCCICRCIERE
節目錄
25
(2)精確分析
按一下以編輯母片標題樣式
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•
按一下以編輯母片
第二層
第三層
第四層
第五層
RB1和RB2的戴維寧等效電阻
R BB R B1 // R B2
R B1 R B2
R B1 +R B2
戴維寧等效電壓
VBB
R B2
VCC
R B1 +R B2
節目錄
26
按一下以編輯母片標題樣式
輸入電流
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VBB VBE
IB
R BB +(β+1)R E
按一下以編輯母片
輸出迴路
第二層
I βI
第三層V V I (R R )
分壓偏壓是溫度變化時,穩定度最佳的偏
第四層壓方法。
電路特性
第五層
A. R 具有自動降溫功能。
C
B
CE
CC
C
C
E
E
B. 因電晶體 老化,也不會影響工作點。
節目錄
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2.共集極分壓偏壓電路
按一下以編輯母片標題樣式
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按一下以編輯母片
第二層
第三層
第四層
第五層
(1) 戴維寧等效電壓及等效電阻為
R B2
VBB
VCC
R B1 R B2
R B1R B2
R BB R B1 // R B2
R B1 R B2
節目錄
28
按一下以編輯母片標題樣式
(2) 依據戴維寧定理可以解得基極電流為
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VBB VBE
R BB (β 1)R E
按一下以編輯母片
(3) 輸出迴路
第二層IE≒IC= IB
第三層VCE=VCCIERE=VCCVE
(4) 電路特性
第四層 工作點與 無關。
第五層 若 R BB 1 (1 β)R E
10
則 RBB可忽略不計,應用近似解即可。
IB
節目錄
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