三极管电路的基本分析方法ppt课件

2 3半导体三极管的基本分析方法 引言 2 3 2交流分析 2 3 1直流分析 第2章半导体三极管 引言 基本思想 三极管非线性电路经适当近似后可按线性电路对待 利用叠加定理 分别分析电路中的交 直流成分 一 分析三极管电路的基本思想和方法 第2章半导体三极管 三极管电路的基本分析方法 直流分析 静态分析 确定电路的直流工作点 静态工作点 分析方法 1 画直流通路2 图解分析法或工程近似分析法 交流分析 动态分析 确定电路交 直流工作情况 分析方法 1 画交流通路2 大信号时 图解分析法小信号时 等效电路法 画交流通路原则 1 固定不变的电压源都视为短路 2 固定不变的电流源都视为开路 3 视电容对交流信号短路 画直流通路原则 1 固定不变的电压源保留不变 2 固定不变的电流源保留不变 3 视电容对直流信号开路 基本方法 图解法 在输入 输出特性图上画交 直流负载线 求静态工作点 Q 分析动态波形及失真等 解析法 根据发射结导通压降估算 Q 用小信号等效电路法分析计算电路动态参数 第2章半导体三极管 二 电量的符号表示规则 AA A 大写表示电量与时间无关 直流 平均值 有效值 A 小写表示电量随时间变化 瞬时值 大写表示直流量或总电量 总最大值 总瞬时值 小写表示交流分量 总瞬时值 直流量 交流瞬时值 交流有效值 直流量往往在下标中加注Q A 主要符号 A 下标符号 uBE UBE ube 第2章半导体三极管 2 3 1直流分析 一 图解分析法 输入直流负载线方程 uCE VCC iCRC uBE VBB iBRB 输出直流负载线方程 输入回路图解 Q 静态工作点 VBB VBB RB 115k UBEQ IBQ 0 7 20 输出回路图解 VCC VCC RC O 1k 2 3 UCEQ ICQ O iB 20 A 第2章半导体三极管 在三极管的特性曲线上用作图的方法求得电路中各直流电流 电压量的方法 令iB 0 则uBE VBB 得到A点 A 令uBE 0 则iB VBB RB 26uA 得到B点 B 连接A B为直线 与输入特性曲线的交点Q为静态工作点 由Q点横纵坐标确定UBEQ 0 7V IBQ 20uA 令iC 0 则uCE VCC 5V 得到M点 M 令uCE 0 则iC VCC RC 5mA 得到N点 连接M N为直线 与iB 20uA的曲线交点Q为静态工作点 由Q点横纵坐标确定UCEQ 3V ICQ 2mA N 二 工程近似分析法 100 第2章半导体三极管 要么已知 要么由输出特性曲线求得 三 电路参数对静态工作点的影响 1 改变RB 其他参数不变 RB iB Q趋近截止区 RB iB Q趋近饱和区 2 改变RC 其他参数不变 RC Q趋近饱和区 第2章半导体三极管 iC 0 iC VCC RC 例2 3 1设RB 38k 求VBB 0V 3V时的iC uCE 解 当VBB 0V iB 0 iC 0 5V uCE 5V 当VBB 3V 0 3 uCE 0 3V 0 iC 5mA 三极管的开关等效电路 截止状态 iB 0 uCE 5V iB 饱和状态 uCE 0 判断是否饱和临界饱和电流ICS和IBS iB IBS 则三极管饱和 第2章半导体三极管 例2 3 2耗尽型N沟道MOS管 RG 1M RS 2k RD 12k VDD 20V IDSS 4mA UGS off 4V 求iD和uO iG 0 uGS iDRS iD1 4mA iD2 1mA uGS 8V UGS off 无效值 uGS 2V uDS VDD iD RS RD 20 14 6 V uO VDD iDRD 20 14 6 V 在放大区 第2章半导体三极管 有效值 IBQ ICQ 2 3 2交流分析 第2章半导体三极管 一 动态工作波形及交流通路 接通直流电源VCC和VBB后的工作情况 IBQ ICQ UCEQ 接通输入电压ui后的工作情况 ui C1 C2 uo 令ui Uimsin t 则 uCE uBE UBEQ ui UBEQ Uimsin t uBE iB IBQ ib IBQ Ibmsin t iC iB ICQ ic ICQ Icmsin t iB ib iC ic uCE VCC iCRC VCC ICQ ic RC UCEQ icRC UCEQ uce uce icRC uo uce 输入ui后 三极管各极电压 电流均随ui在直流值UBEQ IBQ ICQ UCEQ的基础上变化 uo于ui的相位相反 三极管必须设置合适的静态工作点 UBEQ IBQ ICQ UCEQ 而且Uim不能太大 ui C1 C2 uo ui 三极管的交流通路 交流电流的流通路径 对交流信号短路 ii ib ic 对交流信号短路 内阻小 对交流信号短路 内阻小 对交流信号短路 ii ib ic 交流通路的习惯画法 二 动态图解分析法 线性 非线性 线性 输入回路 A左 B右 输出回路 B左 A右 第2章半导体三极管 例2 3 3 硅管 ui 10sin t mV RB 176k RC 1k VCC VBB 6V 图解分析各电压 电流值 解 令ui 0 求静态电流IBQ 0 7V 30 Q ui IBQ 交流负载线 6 直流负载线 6 ICQ Ucem 第2章半导体三极管 4 2 3 4 当ui 0uBE UBEQiB IBQiC ICQuCE UCEQ 当ui Uimsin tib Ibmsin tic Icmsin tuce Ucemsin tuo uce iB IBQ Ibmsin tiC ICQ Icmsin tuCE UCEQ Ucemsin t UCEQ Ucemsin 180 t 第2章半导体三极管 基本共发射极电路的波形 IBQ ICQ UCEQ 基本放大电路的放大作用 第2章半导体三极管 放大电路的非线性失真问题 因工作点不合适或者信号太大使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上的线性范围 从而引起非线性失真 1 Q 过低引起截止失真 NPN管 顶部失真为截止失真 PNP管 底部失真为截止失真 不发生截止失真的条件 IBQ Ibm 交流负载线 非线性失真 第2章半导体三极管 2 Q 过高引起饱和失真 ICS NPN管 底部失真为饱和失真 PNP管 顶部失真为饱和失真 IBS 基极临界饱和电流 不接负载时 交 直流负载线重合 V CC VCC 不发生饱和失真的条件 IBQ Ibm IBS 第2章半导体三极管 饱和失真的本质 负载开路时 接负载时 受RC的限制 iB增大 iC不可能超过VCC RC 受R L的限制 iB增大 iC不可能超过V CC R L R L RC RL 第2章半导体三极管 选择工作点的原则 当ui较小时 为减少功耗和噪声 Q 可设得低一些 为提高电压放大倍数 Q 可以设得高一些 为获得最大输出 Q 可设在交流负载线中点 第2章半导体三极管 二 小信号等效分析法 微变等效电路法 1 晶体三极管电路小信号等效电路分析法 三极管电路可当成双口网络来分析 1 晶体三极管H Hybrid 参数小信号模型 从输入端口看进去 相当于电阻rbe rbe Hie 从输出端口看进去为一个受ib控制的电流源 ic ib Hfe rbb 三极管基区体电阻 第2章半导体三极管 当输入交流信号很小时 可将静态工作点Q附近一段曲线当作直线 因此 当uCE为常数时 输入电压的变化量 uBE 即交流量ube 与输入电流的变化量 iB 即交流量ib 之比是一个常数 可用符号rbe表示 rbe称为三极管输出端交流短路时的输入电阻 常用Hie表示 三极管CE之间可用输出电流为 ib的电流源表示 是三极管输出端交流短路时的电流放大系数 常用Hfe表示 2 晶体三极管电路交流分析 步骤 分析直流电路 求出 Q 计算rbe 画电路的交流通路 在交流通路上把三极管画成H参数模型 分析计算叠加在 Q 点上的各极交流量 微变等效电路的画法 第2章半导体三极管 例2 3 4 100 uS 10sin t mV 求叠加在 Q 点上的各交流量 12V 12V 510 470k 2 7k 3 6k 解 令ui 0 即uS为0 求静态电流IBQ 求 Q 计算rbe ICQ IBQ 2 4mA UCEQ 12 2 4 2 7 5 5 V 第2章半导体三极管 交流通路 ube uce 小信号等效 分析各极交流量 分析各极总电量 uBE 0 7 0 0072sin t V iB 24 5 5sin t A iC 2 4 0 55sin t mA uCE 5 5 0 85sin t V 第2章半导体三极管 2 场效应管电路小信号等效电路分析法 小信号模型 从输入端口看入 相当于电阻rgs 从输出端口看入为受ugs控制的电流源 id gmugs 第2章半导体三极管