三极管电路的小信号模型分析方法.ppt

2.2.3 三极管放大电路及其分析方法,一、图解分析法,（1）画直流通路，直流图解确定Q点,（2）交流图解求三极管的动态电流、电压,（3）叠加，求三极管总电流、电压,近似估算求UBEQ,，直流图解确定Q点,作输出直流负载线,求ICQ, UCEQ,输入特性求iB,输出特性求iC, uCE,（4） 求 Au=uo/ ui,图解法的优点 : 直观、形象，能观察放大的全过程，能求Au，能分析非线性失真，能求最大输出动态范围。,图解法的缺点 : 麻烦、误差大。,小信号模型分析法思路： 当信号足够小时，三极管线性工作，因此可用一个具有 相同伏安特性的线性电路来等效，使本来很复杂的非线 性电路的分析简化为线性电路的分析。,二、小信号模型分析法（微变等效电路分析法）,工程分析中，通常先用估算法进行静态分析， 再用小信号模型分析法进行动态分析。,1. 三极管的小信号模型（又称H 参数简化小信号模型）,称为三极管的共发射极输入电阻， 为动态电阻,称为三极管的共发射极输出电阻， 为动态电阻。很大。,如何获取三极管小信号模型参数？,UA称为厄尔利电压, 查手册中h fe,讨论,讨论小结：对小信号模型应注意 （1）适用条件：放大区、低频、小信号 （2）参数与Q点有关； 等效电阻是动态电阻。,步骤：（1）画出放大电路的直流通路，求Q点。 （2）画出放大电路的交流通路，然后用三极管小信号 模型取代交流通路中的三极管，得三极管放大电 路的小信号等效电路。 （3）计算rbe 和放大电路动态电流、电压、性能参数。,直流通路：指静态电流的通路，用以确定静点工作点。,2. 放大电路的小信号模型分析法,交流通路：指动态电流的通路，用以给信号提供传输路径， 利用之可方便分析电路性能。,画法：将电路中的电容断开，将信号电压源短路但保留其内阻，其它元器件保留。,画法：将电路中的耦合电容、旁路电容和直流电压源看成短路 （直流电流源看成开路），其它元器件保留。,例2.2.3,解：,图示硅三极管放大电路中，RS为信号源内阻，RL为外接负载电阻，C1、C2为隔直耦合电容，=100，us=10sin t（mV），试求 iB、uBE、iC、uCE 。,（1）画直流通路，估算Q点,UBEQ 0.7V,例2.2.3 解续：,（2）画交流通路和小信号等效电路,例2.2.3 解续：,（2）画交流通路和小信号模型等效电路,（3）求 rbe,例2.2.3 解续：,（4）求动态量 ube、ib、ic、uce,（5）求总量 uBE、iB、iC、uCE,例2.2.3 解续：,2.2 复习要点,课间休息,2.3 单极型半导体三极管 及其电路分析,2.3.1 MOS场效应管的结构、工作原理及伏安特性,2.3.2 结型场效应管的结构、工作原理及伏安特性,2.3.3 场效应管的主要参数,2.3.4 场效应管基本应用电路及其分析方法,场效应管概述,场效应管概述,场效应管概述,NMOS,PMOS,1.种类与结构,(2) B、S不连，S、D可互换；,若连，则不可。,（1）G绝缘IGFET(MOSFET),(3)单独使用要连，IC中不连，且USB0，才能工作。,（4）符号,2.3.1 MOS场效应管的结构、工作原理及伏安特性,（1) uGS 对输出电流iD 的控制作用,a. uGS = 0时 ，无导电沟道。,b. 给uGS 加正电压，当uGS UGS(th) 时，栅极表面层形成导电沟道,开始形成导电沟道所需的栅源电压称为开启电压（ UGS(th) ）,2. 工作原理,（1) uGS 对输出电流iD 的控制作用,a. uGS = 0时 ，无导电沟道。,b. 给uGS 加正电压，当uGS UGS(th) 时，栅极表面层形成导电沟道,c. 增大uGS ，则导电沟道加宽。,开始形成导电沟道所需的栅源电压称为开启电压（ UGS(th) ）,改变uGS可控制导电沟道的宽窄，从而控制输出电流iD的大小。,（2）uDS 对输出电流 iD的控制作用,DS 间的电位差使沟道呈锥形， 靠近漏极端的沟道最窄。,（2）uDS 对输出电流 iD的控制作用,DS 间的电位差使沟道呈锥形， 靠近漏极端的沟道最窄。,当uGD = UGS(th) 时，漏极附近 反型层消失，称为预夹断。,（2）uDS 对输出电流 iD的控制作用,DS 间的电位差使沟道呈锥形， 靠近漏极端的沟道最窄。,当uGD = UGS(th) 时，漏极附近 反型层消失，称为预夹断。,继续增大uDS 时，预夹断点 向源极移动。,（2）uDS 对输出电流 iD的控制作用,（2）uDS 对输出电流 iD的控制作用,预夹断发生之前： uDS iD,预夹断发生之后：uDS iD 不变,(1) 输出特性,3. 伏安特性,uGS UGS(th) 沟道全夹断 iD = 0,提示： FET和BJT的饱和区 含义、特性不同。 2. 全夹断与预夹断不同。,特点：iD0,条件：uGSUGS(th),特点：iD gm uGS,条件：uGSUGS(th);,uDSuGS- UGS(th),UGSK rds 压控电阻,uDS小,若认为UGS(th)=UGS(off)，与NJFET的条件对应。,三个工作区：,uDSuGS- UGS(th),（2) 转移特性,当EMOS管工作于放大区时，电流方程为,uGS = 2UGS(th) 时的 iD 值,饱和区时， 为一族重叠曲线,二、N 沟道耗尽型 MOSFET,二、N 沟道耗尽型 MOSFET,二、N 沟道耗尽型 MOSFET,1. 结构、符号与工作原理,制造时在Sio2 绝缘层中掺入正离子，故在 uGS = 0 时已形成 沟道。改变uGS可控制导电沟道的宽窄，当uGS UGS(off) 时， 沟道全夹断。,简称NDMOS管,1. 结构、符号与工作原理,制造时在Sio2 绝缘层中掺入正离子，故在 uGS = 0 时已形成 沟道。改变uGS可控制导电沟道的宽窄，当uGS UGS(off) 时， 沟道全夹断。,栅源电压为零时存在原始导电沟道的场效应管称为耗尽型场 效应管；无原始导电沟道，只有在uGS绝对值大于开启电压 uGS(th)绝对值后才能形成导电沟道的，称为增强型场效应管,耗尽型场效应管导电沟道全夹