2022-2023学年高二物理竞赛课件：晶体三极管应用原理

晶体三极管应用原理 晶体三极管应用原理 电流源 利用三极管放大区iB恒定时iC接近恒流的特性，可构成集成电路中广泛采用的一种单元电路--电流源。 iC vCE 0 iB VCE(sat) Q iC R + - VQ+ v iB恒值 外电路(负载电路) 该电流源不是普通意义上的电流源，因它本身不提供能量。电流源电路的输出电流IO，由外电路中的直流电源提供。 IO只受IB控制，与外电路在电流源两端呈现的电压大小几乎无关。就这个意义而言，将其看作为电流源。 放大器的作用就是将输入信号进行不失真的放大。 2.7.2 放大器 放大原理 + - iB vi iC VCC RC + - + - VIQ vo VIQ t vBE 0 IBQ t iB 0 t vi ICQ t iC 0 VCEQ t vCE 0 t vo 0 Ⅱ 注意： 放大器放大的实质：是利用三极管的正向受控作用，将电源VCC提供的直流功率，部分地转换为输出功率。 电源VCC 不仅要为三极管提供偏置，保证管子工作在放大区，同时还是整个电路的能源。 电源提供的功率PD 除了转换成负载上有用的输出功率PL 外，其余均消耗在晶体三极管上（ PC ）。 三极管仅是一个换能器。 P90 2.8.3 集成元器件特点 1、元器件之间性能参数。相对误差小，匹配好（同工艺条件，同一硅片）。绝对误差大，前后两批次生产的。 2、寄生参数影响严重。 3、电阻、电容值受限。50K，200PF，体积过大。 4、电感、变压器体积过大。 顺时针与逆时针方向 三极管个数相等; 2.7.3 跨导线性电路 跨导线性环（TL环） vBE2 vBE4 vBE6 vBE8 vBE10 + - + - - + + - - + vBE1 vBE3 vBE5 vBE7 vBE9 + - + - - + + - - + N个放大模式下工 作的三极管发射结 连成一闭合回路; 若各管发射结面积相等，则： 若各管发射结面积不等，则： 其中 （2-7-9） （2-7-10） 跨导线性环应用电路 由图知： VCC T1 T2 T3 T4 IX IY io 由TL环知： 则： 例1：设各管发射结面积相等。 当iY为定值时，电路可实现对iX的平方运算。 由图知： VCC T1 T2 T3 T4 IX IY io 则： 例2：设各管发射结面积相等。 由TL环知： 若两输入电流中有一个恒定，则可实现对另一电流的平方根运算。 共射极放大电路 例1：已知 ß=80，Rb=300k，Rc=2k， VCC= +12V，VCES  0。求： （1）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？ （2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？ 解:（1） BJT工作在放大区。 图解分析法 共射极放大电路 例1：已知 ß=80，Rb=300k，Rc=2k， VCC= +12V，VCES  0。求： （2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？ 解:（2） ？ VCE最小值也只能为0， 所以BJT工作在饱和区。 Q（120uA，6mA，0V） 例：图解分析法 电路如图P2.6所示，已知晶体管＝50，在下列情况下，用直流电压表测晶体管的集电极电位VC ，应分别为多少？设VCC＝12V，晶体管饱和管压降VCES＝0.5V。 (1)正常情况;(2)Rb1短路;(3)Rb1开路;(4)Rb2开路;(5)RC短路。 解: 设VBE＝0.7V。则 (1) VBE=0V T截止  VC=12V。 (2) 由于IB＞IBS，故T饱和，VC＝VCES＝0.5V。 (3) T截止，VC＝12V。 VC＝VCC＝12V (4) (5) 例2：（清华习题） 放大电路如图所示，已知=50。试求: （1）Q点; （2） 解： （1）求Q点 Q点合适吗？ （2） 例3： Rc 1 斜率 - VCEQ Rc Q ICQ IBQ VCC VCC vCE iC Rc 1 斜率 - VCEQ Rc Q ICQ IBQ VCC VCC vCE iC Rs 放大电路 Ri Vs – + Vi – + $