低频电子电路_03章(XXXX0314)

《低频电子电路》何丰----------人民邮电出版社21世纪高等院校信息与通信工程规划教材普通高等教育“十一五”国家级规划教材第三章半导体受控器件的分析•因半导体PN结的复杂性，导致非线性导电具有区域特性，区域特性是分析的关键点。---------具体包含：区域条件区域模型与表达方式《低频电子电路》总论：3.4应用目标、非线性元器件的区域特性和分析方法的选取3.2非线性受控器件的求解分析与应用3.1非线性半导体元器件的分析概述第三章半导体受控器件的分析回顾第一章分析具体方法大范围锁定工作点3.3直流工作点分析《低频电子电路》1.明确非线性元器件工作区域2.明确非线性元器件是否需要工作点平台第三章半导体受控器件的分析3.1非线性半导体元器件的分析概述3.1非线性半导体元器件的分析概述回顾第一章例题1.3.2或门电路（二极管上电压在大范围的内确定)第三章半导体受控器件的分析回顾第一章例题1.4.3全波整流电路（二极管上电压在大范围内变化)第三章半导体受控器件的分析回顾第一章例题1.3.2电位平移电路（二极管上电压在导通区内的较小范围变化)工作点第三章半导体受控器件的分析.要点：输出应属高低电位情况，即是在非线性大范围内求点。具体步骤：分别以两种输入电平出发来分析。3.2非线性受控电流器件的求解分析3.2.1晶体管非门基础电路第三章半导体受控器件的分析已知：输入只有5V和0V两种情况。要点：发射结反偏，集电结反偏。---管子截止，输出高电位5V。要点：管子导通（放大、饱和或击穿）---电阻参数合理情况下，管子可以处于饱和，输出低电位(约等于0V)。3.2.1晶体管非门基础电路第三章半导体受控器件的分析要点：管子导通（放大、饱和）。第三章半导体受控器件的分析在电阻或较大情况下，管子均可以处于饱和状态，输出低电位约等于0V。B2RCR管子处于放大区，在信号作用下的小范围变化时的近似线性等效电路。3.2.2晶体管微变等效电路分析法及条件第三章半导体受控器件的分析说明如下：第三章半导体受控器件的分析放大情况-小信号基础电路模型（1）输入与二极管相似（2）输出受的控制cibi按结构精细化模型发射极E基极BPNN+集电极C发射结集电结第三章半导体受控器件的分析参数的数学表达第三章半导体受控器件的分析（1）QivrrrrBEBbbebbbbeEQTbbEEBbb)1()1(IVrivrQebb)1(rr其中，（1）参数的为放大情况下的发射结交流小信号等效电阻；（2）低频晶体管为200300，高频晶体管约几十欧姆。erbbr第三章半导体受控器件的分析（2）参数的数学表达CQACQCEQACCEceIVIVVivrQ｜｜｜｜放大倍数与跨导的关系ebmrg'第三章半导体受控器件的分析（3）参数的数学表达ebebbcebcEBCmrriivivigQ即：条件：管子处于饱和区，在信号作用下的小范围变化时的近似线性等效电路。3.2.3场效应管微变等效电路第三章半导体受控器件的分析电路模型第三章半导体受控器件的分析注：各种场效应管的小信号特性相同。饱和时，输入电阻极大场效应管衬底（或背栅）跨导DmGS|Qigv点DQDdsDSA1|QIirvV点DmumUS|Qiggv点0.20.1～η第三章半导体受控器件的分析参数的数学表达（2）（3）（4）（1）按结构精细化小信号模型说明第三章半导体受控器件的分析要点：直流电源作用下的计算问题。具体步骤：（1）直流通路3.3直流工作点分析3.3.1工作点的建立及近似计算（2）近似计算法或作图法的选择第三章半导体受控器件的分析具体步骤：（1）画出直流通路（c）,其中E03.3.1工作点的建立及近似计算（2）近似计算法或作图法的选择双电源供电方案第三章半导体受控器件的分析结论分析：计算结果显然与放大区假设矛盾，计算结果不可信。采用近似计算方法（2）晶体管特性描述第三章半导体受控器件的分析VBE(on)、β、ICBO≈0（3）设其它元器件参数已知（1）假设晶体管处于放大区0BBE(on)BQRVEI0)1(CBOBQCQIIIVRIV55CCQCEQ晶体管PN结必然均处于反偏状态。即采用近似计算方法第三章半导体受控器件的分析在E0条件下，晶体管发射极反偏，基极电流不可能小于0。结合上述计算0BBE(on)BQRVEI0)1(CBOBQCQIII5V5CCQCEQRIV0BQI0CQI5CEQV判断计算结论与之前“放大区”假设是否矛盾，若不矛盾，则计算结果可信。采用近似计算方法的要点第三章半导体受控器件的分析首先，假设晶体管处于放大区，并按放大区计算。若矛盾，则应结合计算结果，正确判断晶体管所处区域，再根据该区域的情况另行计算。作图法与采用作图法对前述计算的说明则晶体管特性可描述为如下图所示的实线直线。第三章半导体受控器件的分析（1）假设晶体管在任何情况下均处于处于放大区，晶体管B、E之外的线性电路特性第三章半导体受控器件的分析（2）输入回路BBBERiEv----输入直流负载线将输入直流负载线与晶体管特性画在同一图上，所得交点，即为所求工作点。第三章半导体受控器件的分析显然，Q点是在假设晶体管始终处于放大区条件下得到的结果，即与计算法结论对应，即0BBE(on)BQRVEI而Q点才是依据真实晶体管获得的结果，即0BQI这与计算法的最终结果一致。晶体管C、E之外的线性电路特性第三章半导体受控器件的分析（3）输出回路CCCE5Riv----输出直流负载线将输入直流负载线与晶体管特性画在同一图上，所得交点，即为所求工作点。第三章半导体受控器件的分析显然，Q点是在假设晶体管始终处于放大区条件下得到的结果，即与计算法结论对应，即而Q点才是依据真实晶体管获得的结果，即这与计算法的最终结果一致。0)1(CBOBQCQIII5V5CCQCEQRIV0CQI5CEQV注：作图法有利于解题思路的建立（2）选择近似解析计算法（1）基于场效应管的电压控制原理，以及该电路可能会处于饱和区，假定就处于饱和区。DDGGQG2G1G28VVVVRRRGSGSGSD2noxDGSGSth2VVVVRICWIVVl第三章半导体受控器件的分析单电源供电方案（4）代入数值，计算得依据与晶体管类似，可判断该该场效应管处于非饱和区工作，于是根据非饱和区近似为零的情况，可得DDDQDS0.59mAVIRR第三章半导体受控器件的分析VV1GS1和VV4GS2DSV（1）温度变化前3.3.2工作点的稳定性（2）温度升高30℃后实际问题提出CCBEonBQB24.33μAVVIRCQBQCBO11.95mAIIICEQCCCCQ3.88VVVRIBQ24.58μAICQ2.56mAICEQ2.88VV，，。结论：管子靠近饱和区。第三章半导体受控器件的分析保持集电极电流稳定，就可以保证CE之间电压稳定，即达到稳定放大区工作点的目的。实际典型改进电路，，。第三章半导体受控器件的分析保持集电极电流稳定，就可以保证CE之间电压稳定，即达到稳定放大区工作点的目的。实际典型改进电路，，。第三章半导体受控器件的分析实际典型工作点稳定电路原理，，。CEEEECCECBBE()VTIIVRIVVII↑→↑→↑→↑→↓↓↓↓↓结论：发射极电阻是稳定集电极电流的关键。第三章半导体受控器件的分析注：)()(BEECCBVVVVR关键:即:BEV工作点稳定电路条件，，。为了提高效果，希望基极电位稳定，也就是，即BBB2BQVVII即满足第三章半导体受控器件的分析B2B2B1CCBRRRVVEB21RREEBQBEEQEBQBEBQEBEBQB111/RRIVIVIVIVVIV工程条件：BQB2II（1）时，等式（1）成立。要点：电路数学目标、电路构成、分析手段、分析结论与改进。具体实例（1）电路数学要求3.4运用目标、非线性元器件的区域特性和分析方法的选取（2）小信号分析计算第三章半导体受控器件的分析ioAvv第三章半导体受控器件的分析ioAvv交流通过电容，引起基极电流变化，经β完成交流比例变换，最后再经电容将变换后的交流引出。ocbbiviiiv小信号通过直流通路，将晶体管工作点推向放大区；电路构造第三章半导体受控器件的分析V79.2B2B1B2CCBQRRRVVV09.2BEQBQEQVVVmARVI5.1/EEQEQV96.4EQCEQCCCEQVRIVV工作点处于放大区，计算合理可信。（1）直流通路，工作点计算电路分析EB21RR∵∴第三章半导体受控器件的分析（2）交流信号分析在外接电容阻抗较小时，通过选用晶体管低中频晶体管小信号模型，得放大电路的小信号等效电路如下：根据小信号等效图，小信号计算如下：第三章半导体受控器件的分析beLCiLCcebeiiov///////rRRvRRrrvvvA结论：电路可以完成信号比例变换任务ebmrg'其中：