山东大学模拟电路第1章复习.ppt

1、模拟电子技术 臧利林 山东大学控制科学与工程学院 TELEmail：,第一章 半导体器件基础,第二章 基本放大电路,第三章 场效应管放大器,第四章 功率电子电路,第五章 集成运算放大器,第六章 反馈放大电路,第七章 信号的运算与处理电路,第八章 波形的产生与变换电路,第九章 直流稳压电源,目 录,本课程的学习方法,建立新概念。 确立新的分析方法。 重点在于课堂听讲，再加预习、复习。 注重实验环节，先理论分析，后实践，然后再对实验的结果进行分析。 认真作业,绪论,传感器,压力1,压力2,温度1,温度2,.,.,放大 滤波 叠加 组合,数模转换电路,模数转换电路,计算机数

2、据处理,驱动电路,.,.,驱动电路,驱动电路,驱动电路,传感器,传感器,传感器,执行机构,执行机构,执行机构,执行机构,放大 滤波 叠加 组合,数模转换电路,模数转换电路,计算机数据处理,电子系统远信号,电子系统与信号,电子系统,由基本电路组成的具有特定功能的电路整体,信号,信号是信息的载体,声音信号传达语言、音乐或其它信息,图像信号传达人类视觉系统能接受的图像信息,信号源等效电路,周期性方波信号,许多周期信号的频谱都由直流分量、基波分量及无穷多项高次谐波谐波分量组成,模拟信号和数字信号,模拟信号和数字信号,模拟信号,在时间和幅度是上都是连续变化的，在一定动态范围内可取任意值,模拟电路,处理模

3、拟信号的电路,由数字信号处理电路,数字信号,数字信号只存在高低两种电平的相互转化,第一章 半导体器件基础,1.1 半导体的基本知识,1.2 半导体二极管,1.3 半导体三极管,1.4 BJT模型,1.5 场效应管,一 、半导体二极管的VA特性曲线,硅：0.5 V 锗： 0.1 V,1) 正向特性,导通压降,2) 反向特性,死区 电压,实验曲线,硅：0.7 V 锗：0.3V,二. 二极管的模型及近似分析计算,例,二极管的模型,串联电压源模型,U D 二极管的导通压降。硅管 0.7V；锗管 0.3V,理想二极管模型,正偏,反偏,三. 二极管的主要参数,1) 最大整流电流IF,二极管长期连续工 作时

4、，允许通过二 极管的最大整流 电流的平均值,2) 反向击穿电压UBR,二极管反向电流 急剧增加时对应的反向 电压值称为反向击穿 电压UBR,3) 反向电流IR,在室温下，在规定的反向电压下的反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安(A)级,当稳压二极管工作在反向击穿状态下,工作电流IZ在Izmax和Izmin之间变化时,其两端电压近似为常数,稳定电压,四、稳压二极管,稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管,正向同二极管,反偏电压UZ 反向击穿,UZ,稳压二极管的主要参数,1) 稳定电压UZ,2) 动态电阻rZ,在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压,

5、rZ =U /I rZ愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡,3) 最小稳定工作 电流IZmin,保证稳压管击穿所对应的电流，若IZIZmin则不能稳压,4) 最大稳定工作电流IZmax,超过Izmax稳压管会因功耗过大而烧坏,2021/1/6,1.3 半导体三极管,半导体三极管，也叫晶体三极管。由于工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，因此，还被称为双极型晶体管（Bipolar Junction Transistor,简称BJT）。BJT是由两个PN结组成的,一.BJT的结构,NPN型,PNP型,符号,2021/1/6,二电流分配关系,IE =IC+IB,1)IC与I E之间的关系,三个电极上的

6、电流关系,2)IC与I B之间的关系,共基极直流电流放大系数,共发射极直流电流放大系数,三. BJT的特性曲线（共发射极接法,1) 输入特性曲线 iB=f(uBE) uCE=const,2)输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=const,饱和区发射结正偏，集电结也正偏, iC不受iB的控制，而受uCE的影响，该区域内iC 显著增加时， uCE增加很小。此时,UBE0.7V， UCE 0.3V, ICIB,截止区发射结反偏，集电结反偏,iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时： UBE0.5V ， UCE0.3V,放大区发射结正偏，集电结反偏。 曲线基本平行等距。此时： UBE0.7

7、V ， UCE0.3V,饱和区,放大区,截止区,输出特性曲线可以分为三个区域,四. BJT的主要参数,2）共基极电流放大系数,一般取20200之间,1）共发射极电流放大系数,1.电流放大系数,一般在0.90.99之间,2）集电极发射极间的穿透电流ICEO 基极开路时，集电极到发射极间的电流穿透电流 。 其大小与温度有关,1）集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，在集电结上加反向电压，得到反向电流。它实际上就是一个PN结的反向电流。其大小与温度有关。 锗管：I CBO为微安数量级， 硅管：I CBO为纳安数量级,2.极间反向电流,3.极限参数,1）集电极最大允许电流ICM,2）集电极最

8、大允许功率损耗PCM 集电极电流通过集电结时所产生的功耗， PC= ICUCE,PCM, PCM,Ic增加时， 要下降。当值下降到线性放大 区值的70时，所对应的集电极电流称为集电极 最大允许电流ICM,3）反向击穿电压,U（BR）EBO集电极开路时，发射极与基极之间允许的最大反向电压。其值一般几伏十几伏。 U（BR）CBO发射极开路时，集电极与基极之间允许的最大反向电压。其值一般为几十伏几百伏,U（BR）CEO基极开路时，集电极与发射极之间允许的最大反向电压,在实际使用时，还有 U（BR）CER、U（BR）CES 等击穿电压,BJT有两个PN结，其反向击穿电压有以下几种,1.4 三极管的模型

9、及分析方法,UD=0.7V,UCES=0.3V,iB0 iC0,一. BJT的模型,直流模型,测量三极管三个电极对地电位，试判断三极管的工作状态,放大VcVbVe,放大VcVbVe,发射结和集电结均为反偏,发射结和集电结均为正偏,例1,测得VB =4.5 V 、VE = 3.8 V 、VC =8 V，试判断三极管的工作状态,放大,例2,二. BJT电路的分析方法（直流,1. 模型分析法（近似估算法,例：共射电路如图，已知三极管为硅管，=40，试求电路中的直流量IB、 IC 、UBE 、UCE,UBE,UCE,解：设三极管工作在放大状态，用放大模型代替三极管,UBE=0.7V,例3,半导体三极管

10、的参数,从直流参数、交流参数、 极限参数总结如下,直流电流放大系数 1.共发射极直流电流放大系数 =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=常数,一.直流参数,2.共基极直流电流放大系数 =（ICICBO）/IEIC/IE 显然 与 之间有如下关系: = IC/IE= IB/1+ IB= /1+,极间反向电流,1.集电极基极间反向饱和电流ICBO ICBO的下标CB代表集电极和基极， O是Open的字头，代表第三个电极E开路。 它相当于集电结的反向饱和电流,2.集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO和ICBO有如下关系 ICEO=（1+ ）ICBO 相当基极开路时，集电极和发射极

11、间的反向 饱和电流，即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应 的Y坐标的数值,二.交流参数,交流电流放大系数 1.共发射极交流电流放大系数 =IC/IBvCE=const,在放大区 值基本不变， 通过垂直于X 轴的直线 由IC/IB求得,在输出特性曲线上求,2.共基极交流电流放大系数 =IC/IE VCB=const 当ICBO和ICEO很小时,可以不加区分,特征频率fT,三极管的值不仅与工作电流有关，而且与工作频率有关。由于结电容的影响，当信号频率增加时，三极管的将会下降。当下降到1时所对应的频率称为特征频率，用fT表示,集电极最大允许电流ICM,三极管集电极最大允许电流ICM。当ICICM时，

12、管子性能将显著下降，甚至会损坏三极管,集电极最大允许功率损耗PCM,集电极电流通过集电结时所产生的功耗， PCM= ICVCBICVCE， 因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中 在集电结上。在计算时往往用VCE取代VCB,三.极限参数,反向击穿电压,1.V(BR)CBO发射极开路时的集电结击穿电压。 下标BR代表击穿之意，是Breakdown的字头，CB 代表集电极和基极，O代表第三个电极E开路,2.V(BR) EBO集电极开路时发射结的击穿电压,3.V(BR)CEO基极开路时集电极和发射极间的 击穿电压。 对于V(BR)CER表示BE间接有电阻，V(BR)CES表示BE间是短路的。几个击穿电压在大小上有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CESV(BR)CERV(BR)CEOV(BR) EBO,由PCM、 ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、