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线性电子电路 第三章 半导体受控器件分析 3.1 非线性半导体元器件的分析概述 3.2 非线性受控电流器件的求解分析 3.2.2 晶体管微变等效电路 晶体管微变等效电路 混合Π型电路模型的引出 3.2.3 场效应管微变等效电路 3.2.4 非线性受控元器件分析方法 3.3 直流工作点分析 3.3 直流工作点分析 单电源供电方案 3.3.2 工作点的稳定性 实际典型电路 * * 文凤 书山有路勤为径 学海无崖苦作舟 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 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 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 二极管上电压在大范围的内确定 二极管上电压大范围变化 二极管上电压在导通的较小区域内变化 工作点平台 要点:输出高低电位,属于非线性大范围应用。 具体步骤:分别以两种输入电平出发来分析。 3.2.1 晶体管非门基础电路 对(a):因vi=0→VB 0 →发射结反偏,集电结反偏。---管子截止, 输出高电位。 对(b) :因vi=5V→VB VBE(on)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。 当三极管工作于放大且小信号运用时,在静态工作点附近的小范围内,特性曲线近似用一段直线来代替,从而获得一线性化的电路模型,即小信号(或微变)电路模型(只能用于交流分析) ?t vBE 0 Q vBE iB 0 iC vCE 0 Q ?t iB IBQ iC ?t ICQ ?t vCE 0 VCEQ ib VCES 最常用的小信号模型是混合Π型小信号电路模型简化而成的。 rbb?基区体电阻,其值较小, rb?e三极管输入电阻,约千欧数量级。 rce三极管输出电阻,数值较大。常忽略(开路处理) rb?e rce rbb? b c e gmvb?e b? ib ic 或 rbe rce b c e βib ib ic 低频晶体管rbb 为200 ?300?,高频晶体管约几十欧姆 放大倍数β与跨导gm的关系: 返回 基区体电阻 发射结电阻与电容 集电结电阻与电容 反映三极管正向受控作用的电流源 由基区宽度调制效应引起的输出电阻 ib ic b c e rbb? rb?e cb?e cb?c rb?c b? gmvb?e rce 若忽略rb?c影响,整理即可得出混Π电路模型。 rb?e rce cb?c cb?e rbb? b c e gmvb?e b? ib ic 电路低频工作时,可忽略结电容影响,因此低频混Π电路模型简化为: rb?e rce rbb? b c e gmvb?e b? ib ic 返回 当高频应用、需计及管子极间电容影响时,应采用如下高频等效电路模型。 gmvgs rds g d s id vgs - vds + + - Cds Cgd Cgs gmvgs rds g d s ic vgs - vds + + - rbe rce b c e ib ic + - - + vbe vce βib FET管低频小信号电路模型(与三极管对照) :只能用于交流分析 条件:管子处于饱和区,在小信号(变化范围小)作用下的近似 线性等效电路。 要点:当作用在电路中的信号有直流电源,有交流信号时, 若管子工作于受控区域(三极管工作于放大,场效应管 工作于饱和区)且小信号情况下,可将管子近似看做线 性器件,可利用叠加定理,将交流信号和直流电源分开 来进行分析。 具体步骤:(1)直流通路,工作点计算 (2)交流通路(小信号分析计算) 通路中的管子用直流模型等效。 通路中的管子用交流微变等效模型等效。 要点:直流电源作用下的计算问题。 具体步骤:(1)直流通路 3.3.1 工作点的建立及近似计算 (2)作图法或近似计算法的选择 双电源供电方案 输入回路直流负载线方程 VBE=E-IBRB 输出回路直流负载线方程 VCE=VCC-ICRC VBE IB 0 IC VCE 0 工程近似计算时:VBE≈VBE(on) E E/RB Q VCC VCC/RC Q VCEQ ICQ VBEQ IBQ 要点:直流电源作用下的计算问题。 具体步骤:(1)直流通路 3.3.1 工作点的建立及近似计算 (2)作图法或近似计算法的选择 双电源供电方案 输入回路直流负载线方程
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