三极管电路的基本分析方法..ppt

,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=VCCiCRC,uBE=VBBiBRB,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=20A,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iB0，则uBE=VBB，得到A点,A,令uBE0，则iBVBB/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UBEQ0.7V，IBQ20uA,令iC0，则uCE=VCC=5V，得到M点,M,令uCE0，则iCVCC/RC=5mA,得到N点,连接M、N为直线，与iB20uA的曲线交点Q为静态工作点。由Q点横纵坐标确定UCEQ3V，ICQ2mA,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,RBiB,Q趋近截止区；,RBiB,Q趋近饱和区。,2.改变RC，其他参数不变,RCQ趋近饱和区。,第2章半导体三极管,iC0,iC=VCC/RC,例2.3.1设RB=38k，求VBB=0V、3V时的iC、uCE。,解,当VBB=0V：,iB0，,iC0，,5V,uCE5V,当VBB=3V：,0.3,uCE0.3V0，,iC5mA,三极管的开关等效电路,截止状态,iB0,uCE5V,iB,饱和状态,uCE0,判断是否饱和临界饱和电流ICS和IBS：,iBIBS，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,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，VCC=VCC,不发生饱和失真的条件：IBQ+IbmIBS,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RL的限制，iB增大，iC不可能超过VCC/RL。,(RL=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,rbeHie,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=10sint(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=122.42.7=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+0.0072sint)V,iB=(24+5.5sint)A,iC=(2.4+0.55sint)mA,uCE=(5.50.85sint)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,例2.3.4gm=0.65mA/V，ui=