低頻電子電路章

1、低頻電子電路章第1頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析因半導(dǎo)體PN結(jié)的復(fù)雜性，導(dǎo)致非線性導(dǎo)電具有區(qū)域特性，區(qū)域特性是分析的關(guān)鍵點(diǎn)。 -具體包含： 區(qū)域條件 區(qū)域模型與表達(dá)方式 低頻電子電路總論：第2頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日3.4 應(yīng)用目標(biāo)、非線性元器件的區(qū)域特性和分析方法的選取3.2 非線性受控器件的求解分析與應(yīng)用3.1 非線性半導(dǎo)體元器件的分析概述第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析回顧第一章分析具體方法大范圍鎖定工作點(diǎn)3.3 直流工作點(diǎn)分析低頻電子電路第3頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日1

2、. 明確非線性元器件工作區(qū)域2. 明確非線性元器件是否需要工作點(diǎn)平臺(tái)第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析3.1 非線性半導(dǎo)體元器件的分析概述第4頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日3.1 非線性半導(dǎo)體元器件的分析概述 回顧第一章例題1.3.2 或門電路（二極管上電壓在大范圍的內(nèi)確定)第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析第5頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日 回顧第一章例題1.4.3 全波整流電路（二極管上電壓在大范圍內(nèi)變化)第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析第6頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日 回顧第一章例題1.3.2 電位平移電路（二極管上電

3、壓在導(dǎo)通區(qū)內(nèi)的較小范圍變化)工作點(diǎn)第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析.第7頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日要點(diǎn)：輸出應(yīng)屬高低電位情況，即是在非線性大范圍內(nèi)求點(diǎn)。具體步驟：分別以兩種輸入電平出發(fā)來(lái)分析。3.2 非線性受控電流器件的求解分析3.2.1 晶體管非門基礎(chǔ)電路第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析已知：輸入只有5V和0V兩種情況。第8頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日要點(diǎn)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。-管子截止，輸出高電位5V。要點(diǎn)：管子導(dǎo)通（放大、飽和或擊穿）-電阻參數(shù)合理情況下，管子可以處于飽和，輸出低電位(約等于0V)。3.2.1 晶體管非門基礎(chǔ)電路第

4、三章 半導(dǎo)體受控器件的分析第9頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日要點(diǎn)：管子導(dǎo)通（放大、飽和）。第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析 在電阻 或 較大情況下，管子均可以處于飽和狀態(tài)，輸出低電位約等于0V。第10頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日 管子處于放大區(qū)，在信號(hào)作用下的小范圍變化時(shí)的近似線性等效電路。3.2.2 晶體管微變等效電路分析法及條件第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析第11頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日說(shuō)明如下：第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析放大情況-小信號(hào)基礎(chǔ)電路模型（1）輸入與二極管相似（2）輸出 受 的控制第12頁(yè)，

5、共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日按結(jié)構(gòu)精細(xì)化模型發(fā)射極E基極BPNN+集電極C發(fā)射結(jié)集電結(jié)第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析第13頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日參數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析（1）其中，（1）參數(shù) 的為放大情況下的發(fā)射結(jié)交流小信號(hào)等效電阻；（2）低頻晶體管 為200 300，高頻晶體管約幾十歐姆。第14頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析（2）參數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)第15頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日放大倍數(shù)與跨導(dǎo)的關(guān)系第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析（3）

6、參數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)即：第16頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日條件：管子處于飽和區(qū)，在信號(hào)作用下的小范圍變化時(shí)的近似線性等效電路。3.2.3 場(chǎng)效應(yīng)管微變等效電路第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析第17頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日電路模型第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析注：各種場(chǎng)效應(yīng)管的小信號(hào)特性相同。第18頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日飽和時(shí)，輸入電阻極大場(chǎng)效應(yīng)管襯底（或背柵）跨導(dǎo)第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析參數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)（2）（3）（4）（1）第19頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日按結(jié)構(gòu)精細(xì)化小信

7、號(hào)模型說(shuō)明第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析第20頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日要點(diǎn)：直流電源作用下的計(jì)算問(wèn)題。具體步驟：（1）直流通路3.3 直流工作點(diǎn)分析3.3.1 工作點(diǎn)的建立及近似計(jì)算（2）近似計(jì)算法或作圖法的選擇第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析第21頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日具體步驟：（1）畫出直流通路（c） ,其中 E03.3.1 工作點(diǎn)的建立及近似計(jì)算（2）近似計(jì)算法或作圖法的選擇 雙電源供電方案第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析第22頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日結(jié)論分析：計(jì)算結(jié)果顯然與放大區(qū)假設(shè)矛盾，計(jì)算

8、結(jié)果不可信。 采用近似計(jì)算方法（2）晶體管特性描述第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析VBE(on) 、 ICBO 0（3）設(shè)其它元器件參數(shù)已知（1）假設(shè)晶體管處于放大區(qū)第23頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日 晶體管PN結(jié)必然均處于反偏狀態(tài)。即 采用近似計(jì)算方法第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析 在 E0條件下，晶體管發(fā)射極反偏，基極電流不可能小于0。結(jié)合上述計(jì)算第24頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日 判斷計(jì)算結(jié)論與之前“放大區(qū)”假設(shè)是否矛盾，若不矛盾，則計(jì)算結(jié)果可信。 采用近似計(jì)算方法的要點(diǎn)第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析 首先，假設(shè)晶體管處于放大區(qū)，并按放

9、大區(qū)計(jì)算。 若矛盾，則應(yīng)結(jié)合計(jì)算結(jié)果，正確判斷晶體管所處區(qū)域，再根據(jù)該區(qū)域的情況另行計(jì)算。第25頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日 作圖法與采用作圖法對(duì)前述計(jì)算的說(shuō)明則晶體管特性可描述為如下圖所示的實(shí)線直線。第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析（1）假設(shè)晶體管在任何情況下均處于處于放大區(qū)，第26頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日晶體管B、E之外的線性電路特性第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析（2）輸入回路-輸入直流負(fù)載線 將輸入直流負(fù)載線與晶體管特性畫在同一圖上，所得交點(diǎn)，即為所求工作點(diǎn)。第27頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日第三章

10、半導(dǎo)體受控器件的分析 顯然，Q點(diǎn)是在假設(shè)晶體管始終處于放大區(qū)條件下得到的結(jié)果，即與計(jì)算法結(jié)論對(duì)應(yīng)，即 而Q點(diǎn)才是依據(jù)真實(shí)晶體管獲得的結(jié)果，即這與計(jì)算法的最終結(jié)果一致。第28頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日晶體管C、E之外的線性電路特性第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析（3）輸出回路-輸出直流負(fù)載線 將輸入直流負(fù)載線與晶體管特性畫在同一圖上，所得交點(diǎn)，即為所求工作點(diǎn)。第29頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析 顯然，Q點(diǎn)是在假設(shè)晶體管始終處于放大區(qū)條件下得到的結(jié)果，即與計(jì)算法結(jié)論對(duì)應(yīng)，即 而Q點(diǎn)才是依據(jù)真實(shí)晶體管獲得的結(jié)果，即

11、這與計(jì)算法的最終結(jié)果一致。注：作圖法有利于解題思路的建立第30頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日（2）選擇近似解析計(jì)算法（1）基于場(chǎng)效應(yīng)管的電壓控制原理，以及該電路可能會(huì)處于飽和區(qū)，假定就處于飽和區(qū)。第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析 單電源供電方案第31頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日（4）代入數(shù)值，計(jì)算得 依據(jù)與晶體管類似，可判斷該該場(chǎng)效應(yīng)管處于非飽和區(qū)工作，于是根據(jù)非飽和區(qū) 近似為零的情況，可得第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析和第32頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日（1）溫度變化前3.3.2 工作點(diǎn)的穩(wěn)定性（2）溫度升高3

12、0 后 實(shí)際問(wèn)題提出，。 結(jié)論：管子靠近飽和區(qū)。第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析第33頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日 保持集電極電流穩(wěn)定，就可以保證CE之間電壓穩(wěn)定，即達(dá)到穩(wěn)定放大區(qū)工作點(diǎn)的目的。 實(shí)際典型改進(jìn)電路，。 第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析第34頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日 保持集電極電流穩(wěn)定，就可以保證CE之間電壓穩(wěn)定，即達(dá)到穩(wěn)定放大區(qū)工作點(diǎn)的目的。 實(shí)際典型改進(jìn)電路，。 第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析第35頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日 實(shí)際典型工作點(diǎn)穩(wěn)定電路原理，。 結(jié)論：發(fā)射極電阻是穩(wěn)定集 電極電流

13、的關(guān)鍵。第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析注：關(guān)鍵:即:第36頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日 工作點(diǎn)穩(wěn)定電路條件，。 為了提高效果，希望基極電位穩(wěn)定，也就是 ，即即滿足第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析工程條件：（1）時(shí)，等式（1）成立。第37頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日要點(diǎn)：電路數(shù)學(xué)目標(biāo)、電路構(gòu)成、分析手段、 分析結(jié)論與改進(jìn)。具體實(shí)例（1）電路數(shù)學(xué)要求3.4 運(yùn)用目標(biāo)、非線性元器件的區(qū)域特性和分析方法的選?。?）小信號(hào)分析計(jì)算第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析第38頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析 交流通過(guò)電容，引起基極電流變化，經(jīng)完成交流比例變換，最后再經(jīng)電容將變換后的交流引出。 通過(guò)直流通路，將晶體管工作點(diǎn)推向放大區(qū)； 電路構(gòu)造第39頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)46分，星期日第三章 半導(dǎo)體受控器件的分析 工作點(diǎn)處于放大區(qū)，計(jì)算合理可信。（1）直流通路，工作點(diǎn)計(jì)算 電路分析第40頁(yè)，