三極管電路的基本分析方法演示文稿

三極管電路的基本分析方法演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)引言基本思想三極管非線性電路經(jīng)適當(dāng)近似后可按線性電路對(duì)待，利用疊加定理，分別分析電路中的交、直流成分。一、分析三極管電路的基本思想和方法第2章半導(dǎo)體三極管三極管電路的基本分析方法直流分析（靜態(tài)分析）確定電路的直流工作點(diǎn)（靜態(tài)工作點(diǎn)）分析方法：1、畫直流通路2、圖解分析法或工程近似分析法交流分析（動(dòng)態(tài)分析）確定電路交、直流工作情況分析方法：1、畫交流通路2、大信號(hào)時(shí)：圖解分析法小信號(hào)時(shí)：等效電路法當(dāng)前第2頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)畫交流通路原則：1.固定不變的電壓源都視為短路；2.固定不變的電流源都視為開路；3.視電容對(duì)交流信號(hào)短路畫直流通路原則：1.固定不變的電壓源保留不變；2.固定不變的電流源保留不變；3.視電容對(duì)直流信號(hào)開路當(dāng)前第3頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)基本方法圖解法：在輸入、輸出特性圖上畫交、直流負(fù)載線，求靜態(tài)工作點(diǎn)“Q”，分析動(dòng)態(tài)波形及失真等。解析法：根據(jù)發(fā)射結(jié)導(dǎo)通壓降估算“Q”。用小信號(hào)等效電路法分析計(jì)算電路動(dòng)態(tài)參數(shù)。第2章半導(dǎo)體三極管當(dāng)前第4頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)二、電量的符號(hào)表示規(guī)則AAA大寫表示電量與時(shí)間無(wú)關(guān)(直流、平均值、有效值)；A小寫表示電量隨時(shí)間變化(瞬時(shí)值)。大寫表示直流量或總電量(總最大值，總瞬時(shí)值)；小寫表示交流分量?？偹矔r(shí)值直流量交流瞬時(shí)值交流有效值直流量往往在下標(biāo)中加注QA—主要符號(hào)；

A—下標(biāo)符號(hào)。tuOuBE=UBE+ube第2章半導(dǎo)體三極管當(dāng)前第5頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)2.3.1直流分析一、圖解分析法+–RBRC+uCE–+uBE

+–VCCVBB3V5ViBiC輸入直流負(fù)載線方程：uCE=VCCiC

RCuBE=VBBiBRB輸出直流負(fù)載線方程：輸入回路圖解QuBE/ViB/A靜態(tài)工作點(diǎn)VBBVBB/RB115kUBEQIBQ0.720輸出回路圖解uCE/ViC/mAVCCVCC/RCO1kQ23UCEQICQOiB=20A第2章半導(dǎo)體三極管在三極管的特性曲線上用作圖的方法求得電路中各直流電流、電壓量的方法。令iB＝0，則uBE=VBB，得到A點(diǎn)A令uBE＝0，則iB＝VBB/RB=26uA,得到B點(diǎn)B連接A、B為直線，與輸入特性曲線的交點(diǎn)Q為靜態(tài)工作點(diǎn)。由Q點(diǎn)橫縱坐標(biāo)確定UBEQ＝0.7V，IBQ＝20uA令iC＝0，則uCE=VCC=5V，得到M點(diǎn)M令uCE＝0，則iC＝VCC/RC=5mA,得到N點(diǎn)連接M、N為直線，與iB＝20uA的曲線交點(diǎn)Q為靜態(tài)工作點(diǎn)。由Q點(diǎn)橫縱坐標(biāo)確定UCEQ＝3V，ICQ＝2mAN當(dāng)前第6頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)二、工程近似分析法+–RBRC+uCE–+uBE

+–VCCVBB3V5ViBiC115k1k

=100第2章半導(dǎo)體三極管要么已知，要么由輸出特性曲線求得。當(dāng)前第7頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)三、電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響1.改變RB，其他參數(shù)不變uBEiBuCEiCVCCVBBVBBRBQQRB

iBQ趨近截止區(qū)；RB

iB

Q趨近飽和區(qū)。2.改變RC，其他參數(shù)不變RC

Q

趨近飽和區(qū)。iCuBEiBuCEVCCUCEQQQICQVCCRC第2章半導(dǎo)體三極管當(dāng)前第8頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)iC0iC=VCC/RC例2.3.1設(shè)RB

=

38

k，求VBB=0

V、3

V時(shí)的iC、uCE。+–RBRC+uCE–+uBE

+–VCCVBB3V5ViBiC1

k[解]uCE/ViC/mAiB=010A20A30A40A50A60A41O235當(dāng)VBB=0V：iB0，iC

0，5VuCE

5V當(dāng)VBB=3V：0.3uCE

0.3

V0，iC5mA三極管的開關(guān)等效電路截止?fàn)顟B(tài)SBCEVCC+RCRBiB0uCE

5ViB飽和狀態(tài)uCE0判斷是否飽和臨界飽和電流ICS和IBS

：iB>IBS，則三極管飽和。第2章半導(dǎo)體三極管當(dāng)前第9頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)例

耗盡型

N

溝道

MOS

管，RG=

1

M，RS

=2

k，RD=12

k

，VDD=

20

V。IDSS=

4

mA，UGS(off)

=

–4

V，求iD和uO。iG=0uGS=iDRSiD1=4mAiD2=1mAuGS=–8V<UGS(off)無(wú)效值uGS=–2V

uDS=VDD–

iD(RS+RD)=20–14=6(V)

uO=VDD–

iD

RD=20–14=6(V)在放大區(qū)RDGDSRGRSiD+uO–+VDD–第2章半導(dǎo)體三極管有效值當(dāng)前第10頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)IBQuiOtiBOtuCEOtuoOtiCOtICQ2.3.2交流分析第2章半導(dǎo)體三極管一、動(dòng)態(tài)工作波形及交流通路接通直流電源VCC和VBB后的工作情況IBQICQUCEQ接通輸入電壓ui后的工作情況uiC1C2uo令ui＝Uimsinωt，則+–RBRC

+–VCCVBB

uCEuBE＝UBEQ+ui＝UBEQ＋UimsinωtuBEiB＝IBQ＋ib＝IBQ＋I(xiàn)bmsinωtiC＝βiB

＝ICQ＋ic＝ICQ＋I(xiàn)cmsinωtiBibiCicuCE＝VCC－iCRC＝VCC－（ICQ+ic）RC=UCEQ－icRC＝UCEQ＋uceuce

＝－icRCuo＝uce輸入ui后，三極管各極電壓、電流均隨ui在直流值UBEQ、IBQ、ICQ、UCEQ的基礎(chǔ)上變化。uo于ui的相位相反。三極管必須設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)（UBEQ、IBQ、ICQ、UCEQ

），而且Uim不能太大。當(dāng)前第11頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)uiC1C2uo+–RBRC

+–VCCVBB

uiRBRC

三極管的交流通路交流電流的流通路徑對(duì)交流信號(hào)短路iiibic對(duì)交流信號(hào)短路內(nèi)阻小，對(duì)交流信號(hào)短路內(nèi)阻小，對(duì)交流信號(hào)短路iiibic交流通路的習(xí)慣畫法當(dāng)前第12頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)二、動(dòng)態(tài)圖解分析法線性非線性線性輸入回路(A左)(B右)輸出回路(B左)(A右)+–RBRC+uCE–+uBE

+–VCCVBBiBiCiBiC+uBE

+uCE–AB第2章半導(dǎo)體三極管當(dāng)前第13頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)例

硅管，ui

=10sint(mV)，RB=176k，RC=1k，VCC=VBB=6V，圖解分析各電壓、電流值。[解]令ui=0，求靜態(tài)電流IBQuBE/ViB/AO0.7V30QuiOtuBE/VOtiBIBQ(交流負(fù)載線)uCE/ViC/mA41O23iB=10A20304050505Q6直流負(fù)載線QQ6OtiCICQUCEQOtuCE/VUcemibicuceRL+–

iBiCRBVCCVBBRCC1ui+–

+

–

+uCE+uBE–

第2章半導(dǎo)體三極管Π/4Π/2Π3/4Π當(dāng)前第14頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)當(dāng)ui=0

uBE=UBEQ

iB=IBQ

iC=ICQ

uCE=UCEQ

當(dāng)ui=Uimsintib=Ibmsintic=Icmsint

uce=–Ucemsint

uo=uceiB=IBQ

+IbmsintiC=ICQ

+IcmsintuCE=

UCEQ

–

Ucemsin

t=UCEQ

+Ucemsin

(180°–

t)uBE/ViB/A0.7V30QuituBE/VtiBIBQ(交流負(fù)載線)uCE/ViC/mA4123iB=10A20304050605Q6直流負(fù)載線QQ6tiCICQUCEQtuCE/VUcemibicuceOOOOOO第2章半導(dǎo)體三極管當(dāng)前第15頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)基本共發(fā)射極電路的波形：+–

iBiCRBVCCVBBRCC1ui+–

+

–

+uCE+uBE–

IBQuiOtiBOtuCEOtuoOtiCOtICQUCEQ基本放大電路的放大作用第2章半導(dǎo)體三極管當(dāng)前第16頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)放大電路的非線性失真問題因工作點(diǎn)不合適或者信號(hào)太大使放大電路的工作范圍超出了晶體管特性曲線上的線性范圍，從而引起非線性失真。1.“Q”過低引起截止失真NPN管：頂部失真為截止失真。PNP管：底部失真為截止失真。不發(fā)生截止失真的條件：IBQ>Ibm。OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBuiuCEiCictOOiCOtuCEQuce交流負(fù)載線非線性失真第2章半導(dǎo)體三極管當(dāng)前第17頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)2.“Q”過高引起飽和失真ICS集電極臨界飽和電流NPN管：底部失真為飽和失真。PNP管：頂部失真為飽和失真。IBS—基極臨界飽和電流。不接負(fù)載時(shí)，交、直流負(fù)載線重合，V

CC=VCC不發(fā)生飽和失真的條件：IBQ+IbmIBSuCEiCtOOiCO

tuCEQV

CC第2章半導(dǎo)體三極管當(dāng)前第18頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)飽和失真的本質(zhì)：負(fù)載開路時(shí)：接負(fù)載時(shí)：受RC的限制，iB增大，iC不可能超過VCC/RC。受RL的限制，iB增大，iC不可能超過V

CC/RL。C1+RCRB+VCCC2RL+uo++iBiCVui(RL=RC//RL)第2章半導(dǎo)體三極管當(dāng)前第19頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)選擇工作點(diǎn)的原則：當(dāng)ui較小時(shí)，為減少功耗和噪聲，“Q”

可設(shè)得低一些；為提高電壓放大倍數(shù)，“Q”可以設(shè)得高一些；為獲得最大輸出，“Q”可設(shè)在交流負(fù)載線中點(diǎn)。第2章半導(dǎo)體三極管當(dāng)前第20頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)二、小信號(hào)等效分析法(微變等效電路法)1.晶體三極管電路小信號(hào)等效電路分析法三極管電路可當(dāng)成雙口網(wǎng)絡(luò)來(lái)分析(1)

晶體三極管H(Hybrid)參數(shù)小信號(hào)模型從輸入端口看進(jìn)去，相當(dāng)于電阻rberbe

—Hie從輸出端口看進(jìn)去為一個(gè)受

ib

控制的電流源ic

=

ib，—Hfe+uce–+ube–

ibicCBErbe

Eibicib+ube+uceBCrbb

—三極管基區(qū)體電阻第2章半導(dǎo)體三極管

當(dāng)輸入交流信號(hào)很小時(shí)，可將靜態(tài)工作點(diǎn)Q附近一段曲線當(dāng)作直線，因此，當(dāng)uCE為常數(shù)時(shí)，輸入電壓的變化量ΔuBE（即交流量ube）與輸入電流的變化量ΔiB（即交流量ib）之比是一個(gè)常數(shù)，可用符號(hào)rbe表示。rbe稱為三極管輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻，常用Hie表示。三極管CE之間可用輸出電流為ib

的電流源表示。是三極管輸出端交流短路時(shí)的電流放大系數(shù)，常用Hfe表示。`當(dāng)前第21頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)(2)

晶體三極管電路交流分析步驟：①

分析直流電路，求出“Q”，計(jì)算rbe。②

畫電路的交流通路。③

在交流通路上把三極管畫成H參數(shù)模型。④

分析計(jì)算疊加在“Q”點(diǎn)上的各極交流量。微變等效電路的畫法第2章半導(dǎo)體三極管當(dāng)前第22頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期日\(chéng)17點(diǎn)例2.3.4=100，uS

=10sint(mV)，求疊加在“Q”

點(diǎn)上的各交流量。+uo+–

iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+–

+–

RS+uCE