晶体管基本应用及其分析方法.ppt

2.2 晶体管基本应用及其分析方法晶体管基本应用及其分析方法概述概述晶体管基本应用晶体管基本应用根据放大特性构成放大根据放大特性构成放大电电路路根据根据饱饱和区、截止区所具有的和区、截止区所具有的开关特性构成开关开关特性构成开关电电路。路。根据恒流特性构成根据恒流特性构成电电流源流源电电路路 晶体管直流晶体管直流电电路主要作用是路主要作用是给给晶体管确定合适的工作晶体管确定合适的工作状状态态。2.2.1 晶体管直流电路及其分析晶体管直流电路及其分析分析方法分析方法图图解法解法工程近似分析法工程近似分析法2.2.1 晶体管直流电路及其分析晶体管直流电路及其分析例例2.2.1 下下图为图为某硅晶体管的直流某硅晶体管的直流电电路和路和输输出特性曲出特性曲线线，试试求求该该直流直流电电路中的路中的基极基极电电流、集流、集电电极极电电流、流、发发射射结电压结电压和集和集-射极射极电压电压，通常分别用通常分别用IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ表示。表示。例解：例解：（1 1）用工程近似分析法求解）用工程近似分析法求解设晶体管处于放大状态，则设晶体管处于放大状态，则由由输输出特性曲出特性曲线线可得可得i iB B=3030AA时时，i iC C 3mA3mA，故，故=3mA/=3mA/3030A=100 A=100 可可见见晶体管确晶体管确实实工作于放大状工作于放大状态态，其基极，其基极电电流、集流、集电电极极电电流、流、发发射射结电压结电压和集和集-射极射极电压电压分分别为别为 IBQ=30A ICQ=3mA UBEQ UCEQ=3V UBEQUBEQ例解例解 续：续：（2）用）用图图解分析法求解解分析法求解 首先由首先由UBEQ，估算得，估算得 IBQ30AVCC6V，RC1k，令，令iC0，则则uCEVCC6V，得横，得横轴轴截点截点（6V，0）；令）；令uCE=0，得，得 iC=VCC/RC=6V/1k=6mA,得得纵轴纵轴截点截点（0，6mA）；）；连连接点接点M、N，得直流，得直流负载线负载线MN。根据根据输输出回路直流出回路直流负载负载方程方程，作，作输输出直流出直流负载线负载线MN例解例解 续：续：（2）用）用图图解分析法求解解分析法求解 首先由首先由UBEQ，估算得，估算得 IBQ30A直流直流负载线负载线与与 IBQ=30A对应对应的的输输出曲出曲线线相交于相交于Q点，由点，由Q点坐点坐标标可可读读得得 ICQ3mA UCEQ3V根据根据输输出回路直流出回路直流负载负载方程方程，作，作输输出直流出直流负载线负载线MN 饱和时饱和时C、E间等效为开关闭合间等效为开关闭合 截止时截止时C、E间等效为开关断开间等效为开关断开 开关开关电电路要求路要求输输入信号幅度足入信号幅度足够够大，大，以以保证晶体管可靠地工作于饱和或截止状态。保证晶体管可靠地工作于饱和或截止状态。2.2.2 晶体管开关电路及晶体管开关电路及 晶体管工作状态的判断晶体管工作状态的判断一、晶体管开关电路一、晶体管开关电路2.2.2 晶体管开关电路及晶体管开关电路及 晶体管工作状态的判断晶体管工作状态的判断二、晶体管工作状态的判断二、晶体管工作状态的判断发射结正偏导通？发射结正偏导通？晶体管截止晶体管截止iBIBSiBIBS，晶晶体体管管饱饱和和，因因此此uO=UCES 0.3V。2.2.3 晶体管基本放大电路及其分析晶体管基本放大电路及其分析放大电路主要作用：不失真地放大小信号。放大电路主要作用：不失真地放大小信号。分析方法分析方法小信号模型分析法小信号模型分析法图解法图解法2.2.3 晶体管基本放大电路及其分析晶体管基本放大电路及其分析符号符号约约定，以定，以发发射射结电压结电压和基极和基极电电流流为为例：例：静静态态量量为为 UBE、IB（或（或UBEQ、IBQ）;动态动态量的瞬量的瞬时值为时值为 ube、ib;动态动态量的有效量的有效值为值为 Ube、Ib;动态动态量的幅量的幅值为值为 Ubem、Ibm;总总量（等于静量（等于静态态量加量加动态动态量）量）为为 uBE、iB。2.2.3 晶体管基本放大电路及其分析晶体管基本放大电路及其分析一、图解法一、图解法 分析思路：利用晶体管的特性曲线，用作图分析思路：利用晶体管的特性曲线，用作图的方法得到晶体管放大电路的动态波形。的方法得到晶体管放大电路的动态波形。2.2.3 晶体管基本放大电路及其分析晶体管基本放大电路及其分析一、图解分析法一、图解分析法uBEUBEQu iUBEQU im sin t t)V 共发射极基本放大电路共发射极基本放大电路令令ui=0输入输入ui后，后，B、E之间的瞬态电压为之间的瞬态电压为例题例题2.2.3 晶体管基本放大电路及其分析晶体管基本放大电路及其分析uBEUBEQu iUBEQU im sin t t)V 2.2.3 晶体管基本放大电路及其分析晶体管基本放大电路及其分析Q点过低点过低引起截止失真引起截止失真Q点过高点过高引起饱和失真引起饱和失真信号太大信号太大引起饱和、截止失真引起饱和、截止失真讨论：非线性失真现象及其措施讨论：非线性失真现象及其措施提高提高Q点点降低降低Q点点减小信号减小信号措施：措施：为实现不失真放大，应保证为实现不失真放大，应保证Q点合适，信号在动态范围内变化点合适，信号在动态范围内变化2.2.3 晶体管基本放大电路及其分析晶体管基本放大电路及其分析二、小信号等效电路分析法二、小信号等效电路分析法分析思路：分析思路：信号足信号足够够小小时时，晶体管的，晶体管的动态动态工作点可工作点可认为认为在在线线性范性范围围内内变动变动，这时这时晶体管各极交流晶体管各极交流电压电压、电电流的关系近似流的关系近似为线为线性关系，性关系，这这可以把晶体管特性可以把晶体管特性线线性化，可用一个小信号性化，可用一个小信号电电路模型来等效，路模型来等效，使使分析分析简简化。化。2.2.3 晶体管基本放大电路及其分析晶体管基本放大电路及其分析晶体管晶体管H参数小信号电路模型参数小信号电路模型等效等效二、小信号等效电路分析法二、小信号等效电路分析法式中，式中，rbb为基区体电阻为基区体电阻 当当晶晶体体管管工工作作在在低低频频小小信信号号放放大大状状态态时时，可可采采用用该该模模型型分分析析电电路路的的动动态态量量和和性性能能指指标标。NPN管管和和PNP管管小小信信号号模模型型相同。相同。2.2.3 晶体管基本放大电路及其分析晶体管基本放大电路及其分析二、小信号等效电路分析法二、小信号等效电路分析法步步骤骤：（1）画直流通路，求）画直流通路，求Q点。点。（2）画交流通路，然后将晶体管用小信号模型取代，）画交流通路，然后将晶体管用小信号模型取代，得放大得放大电电路的小信号等效路的小信号等效电电路。路。（3）计计算算rbe、动态电动态电流、流、动态电压动态电压、性能参数等。、性能参数等。直流通路画法：直流通路画法：将将电电路中的路中的电电容断开，将信号容断开，将信号电压电压源短路。源短路。交流通路画法：交流通路画法：将耦合将耦合电电容、旁路容、旁路电电容、直流容、直流电压电压源短路、源短路、直流直流电电流源断开。流源断开。例题例题小结小结n晶体管直流电路分析确定静态工作点Qn晶体管工作状态的判断方法（习题）n晶体管的小信号等效电路模型n晶体管放大电路直流通路和交流通路的画法及其分析步骤（自测题3）作业：作业：p64-2