模电第四讲-小信号模型分析法
Rb在B、E之间
第四讲 Rc和RL在C、E 之 间
ic
输
+
出
vce
信
-
输
入
信
号
共射极放大电路
交流通路
发射极接地
在
B
C
B、
＋
＋
号 在 C、 E 之 间
E
rbe
βIb
之 间
Vi Rb Ib
Rc
E
RL Vo
－
－
end
第四讲
3、求电压增益 如图可得： Vi=Ib•rbe Ic=βIb Vo=-Ic•（Rc//RL）=-βIb •（Rc//RL） 则电压增益为：
= Av •
Ri Ri+Rs
=-115.87*0.863/(0.863+0.5)
=-73.36
end
第四讲
第四节、小信号模型分析法
一、三极管小信号建模 二、用H参数小信号模型分析基本共射放大电路
end
第四讲
建立小信号模型的意义
由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的 分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做 线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。
建立小信号模型的思路
当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极 管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而可以 把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来 处理。
2、动态分析：rbe=200+(1+β)•26/IEQ≈200+51*26/2=863Ω Av=-(β•RL’)/rbe=-50*2/0.863=-115.87
end
第四讲
Ri=Rb//rbe=300//0.863≈0.863KΩ Ro=Rc=4KΩ
Avs= Vo = Vs
Vo Vi •
Vi Vs
end
第四讲
三极管的小信号H参数模型
iB b
c iC
vBE
vCE
e
三极管双口网络
简化模型：
其中：
rbe=200+(1+β)
26mV IEQmA
end
第四讲
1、利用直流通路求静态工作点Q（略） 2、作小信号等效电路
①先作出交流通路 ②用小信号模型代替三极管 ③按交流通路将各电阻添加至模型中 如下图所示：
ห้องสมุดไป่ตู้解：
Cb1 ++ vi -
Rb1 b Rb2
-VCC
Rc Cb2
c+
+
e
RL vo
Re -
end
第四讲
例题2：放大电路如图所示。
已知=50。试求：（1）Q点；
（2）Av、Avs、Ri和Ro Avs称为对信号源的电压增益， 其定义式为：Vo/Vs 解：1、静态分析：IBQ=(Vcc-VBE)/Rb≈Vcc/Rb=12/300=40μA ICQ=βIBQ=50*40=2mA VCEQ=Vcc-ICQ•Rc=12-2*4=4V 则静态工作点Q为(40μA，2mA，4V）
Av=
Vo Vi
=
-βIb
•（Rc//RL）
Ib•rbe
=
-β•（Rc//RL） rbe
可作为公 式使用
end
4、求输入电阻 如图可得： Ri=Rb//rbe
第四讲
Ri
5、求输出电阻
将输入信号短路， 移除负载，并在 输出端加入测试 电压源，如图可 得：
Ro=Rc
Ro
end
第四讲
例题1：
电路如图所示。试画出 其小信号等效模型电路。
模电各章重点内容及总复习.
《模电》第一章重点掌握内容：一、概念1、半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。
2、半导体奇妙特性：热敏性、光敏性、掺杂性。
3、本征半导体：完全纯净的、结构完整的、晶格状的半导体。
4、本征激发：环境温度变化或光照产生本征激发，形成电子和空穴，电子带负电，空穴带正电。
它们在外电场作用下均能移动而形成电流，所以称载流子。
5、P型半导体：在纯净半导体中掺入三价杂质元素，便形成P型半导体，使导电能力大大加强，此类半导体，空穴为多数载流子（称多子）而电子为少子。
6、N型半导体：在纯净半导体中掺入五价杂质元素，便形成N型半导体，使导电能力大大加强，此类半导体，电子为多子、而空穴为少子。
7、PN结具有单向导电性：P接正、N接负时（称正偏），PN结正向导通，P接负、N接正时（称反偏），PN结反向截止。
所以正向电流主要由多子的扩散运动形成的，而反向电流主要由少子的漂移运动形成的。
8、二极管按材料分有硅管(S i管)和锗管(G e管)，按功能分有普通管，开关管、整流管、稳压管等。
9、二极管由一个PN结组成，所以二极管也具有单向导电性：正偏时导通，呈小电阻，大电流，反偏时截止，呈大电阻，零电流。
其死区电压：S i管约0。
5V，G e管约为0。
1 V ，其死区电压：S i管约0.5V，G e管约为0.1 V 。
其导通压降：S i管约0.7V，G e管约为0.2 V 。
这两组数也是判材料的依据。
10、稳压管是工作在反向击穿状态的：①加正向电压时，相当正向导通的二极管。
（压降为0.7V，）②加反向电压时截止，相当断开。
③加反向电压并击穿（即满足U﹥U Z）时便稳压为U Z。
11、二极管主要用途：整流、限幅、继流、检波、开关、隔离（门电路）等。
二、应用举例：（判二极管是导通或截止、并求有关图中的输出电压U0。
三极管复习完第二章再判）参考答案：a、因阳极电位比阴极高，即二极管正偏导通。
是硅管。
b 、二极管反偏截止。
f 、因V的阳极电位比阴极电位高，所以二极管正偏导通，（将二极管短路）使输出电压为U0=3V 。
模电09(JFET电路)
5.3.2 JFET的特性曲线及参数
3. 主要参数 与MOSFET类似
各种场效应管 的特性比较 P237 表5.5.1 注： 电流假定正向 为流进漏极。
JFET (N型沟道)
VP(-) VDS(+) VP(+) VDS(-)
JFET (P型沟道)
增强型 MOSFET (N型沟道)
耗尽型 MOSFET (N型沟道) 增强型 MOSFET (P型沟道) 耗尽型 MOSFET (P型沟道)
5.3.1 JFET的结构和工作原理
1. 结构
# 符号中的箭头方向表示什么？
5.3.2 JFET的特性曲线及参数
1. 输出特性
i D f (v DS ) vGS const.
(VP≤vGS≤0)
2. 转移特性 iD f (vGS ) vDS const. vGS 2 iD I DSS (1 ) VP
i
则
m1
2
Vo Vi Vo AVsM V V Vs s i
Ri Rg 5 M
Ro Rc 20 k
Ri AVM Rs R i
由于 Ri Rg Rs
AVM 128.6
作业： P250 5.2.3 5.5.1
gm 18 mS ， 100，
试求电路的中频增 rbe 1 k， 益、输入电阻和输出电阻。 解： （1）第一级电路：自 偏压电路
VGS由ID在源极电阻R1+R2上的
压降供给 ——称自偏压 ∵g极不取电流，∴Rg上无压降， 思考： 增强型MOS管能用 此电路吗？
vGS = - iD (R1+R2)
例题
根据电路有 Vi Vgs gm1Vgs R2
数电模电超有用知识点,值得拥有剖析
《数字电子技术》重要知识点汇总一、主要知识点总结和要求1．数制、编码其及转换：要求：能熟练在10进制、2进制、8进制、16进制、8421BCD 、格雷码之间进行相互转换。
举例1：（37.25）10= ( )2= ( )16= ( )8421BCD 解：（37.25）10= ( 100101.01 )2= ( 25.4 )16= ( 00110111.00100101 )8421BCD 2．逻辑门电路： (1)基本概念1）数字电路中晶体管作为开关使用时，是指它的工作状态处于饱和状态和截止状态。
2）TTL 门电路典型高电平为3.6 V ，典型低电平为0.3 V 。
3）OC 门和OD 门具有线与功能。
4）三态门电路的特点、逻辑功能和应用。
高阻态、高电平、低电平。
5）门电路参数：噪声容限V NH 或V NL 、扇出系数N o 、平均传输时间t pd 。
要求：掌握八种逻辑门电路的逻辑功能；掌握OC 门和OD 门，三态门电路的逻辑功能；能根据输入信号画出各种逻辑门电路的输出波形。
举例2：画出下列电路的输出波形。
解：由逻辑图写出表达式为：C B A C B A Y ++=+=，则输出Y 见上。
3．基本逻辑运算的特点：与 运 算：见零为零，全1为1；或 运 算：见1为1，全零为零； 与非运算：见零为1，全1为零；或非运算：见1为零，全零为1； 异或运算：相异为1，相同为零；同或运算：相同为1，相异为零； 非 运 算：零 变 1， 1 变 零； 要求：熟练应用上述逻辑运算。
4. 数字电路逻辑功能的几种表示方法及相互转换。
①真值表（组合逻辑电路）或状态转换真值表（时序逻辑电路）：是由变量的所有可能取值组合及其对应的函数值所构成的表格。
②逻辑表达式：是由逻辑变量和与、或、非3种运算符连接起来所构成的式子。
③卡诺图：是由表示变量的所有可能取值组合的小方格所构成的图形。
④逻辑图：是由表示逻辑运算的逻辑符号所构成的图形。
模电理论
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5. PN结
一.PN结的形成
在一块本征半导体在两侧通过扩散不同的杂质 ,分别形成P型半导体和N型半导体。此时将在P型 半导体和N型半导体的结合面上形成的物理过程示 意图如图1.1.6所示。
二.PN结的单向导电性
正偏与反偏：当外加电压使PN结中P区的电位 高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；反 之称为加反向电压，简称反偏。 Back Next Home
空间电荷区变宽
IR 内电场 外电场
E
由上述分析可知：
切记
PN结具有单向导电性
即在PN结上加正向电压时，PN结
电阻很低，正向电流较大。（PN结处 于导通状态） 加反向电压时，PN结电阻很高，反 向电流很小。（PN结处于截止状态）
13
三.PN结的特性曲线
1. PN结的V-I 特性表达式
iD I S (e v D / nVT 1)
(1.1.2)
式中，IS —反向饱和电流； n —发射系数，与PN 结的的尺寸、材料等有关，其值为1~2；VT —温
度的电压当量，且在常温下（T=300K）:
VT = kT/q = 0.026V =26mV Back Next Home
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2. PN结的正向特性
死区电压Vth 硅材料为0.5V 左右；锗材料 为0.1V左右。
3
空穴：共价键中的空位。 电子空穴对：由本征激发（热激发）而产生 的自由电子和空穴总是成对出现的，称为电子空 穴对。所以，在本征半导体中： ni=pi （ni－自由 电子的浓度；pi－空穴的浓度）。
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5
4.杂质半导体
杂质半导体：在本征半导体中参入微量的杂质 形成的半导体。根据参杂元素的性质，杂质半导 体分为P型（空穴型）半导体和N型（电子型）半 导体。由于参杂的影响，会使半导体的导电性能 发生显著的改变。
模电作业
例1．求图所示电路的静态工作点电压和电流。
解：（1）图解分析法首先把电路分为线性和非线性两部分，然后分别列出它们的端特性方程。
在线性部分，其端特性方程为Ｖ＝Ｖ1－ＩＲ将相应的负载线画在二极管的伏安特性曲线上，如图所示，其交点便是所求的（ＩQ，ＶQ）。
（2）模型分析法①理想二极管模型Ｖ＝0，Ｉ＝Ｖ1／Ｒ②恒压降模型设为硅管，Ｖ＝0.7V，Ｉ＝（Ｖ1－Ｖ）／Ｒ例2．如何用万用表的“欧姆”档来判别一只二极管的正、负极？分析：指针型万用表的黑笔内接直流电源的正端，而红笔接负端。
利用二极管的单向导电性，其正向导通电阻一般在几百欧～几千欧，而反向偏置电阻一般在几百千欧以上。
测量时，利用万用表的“R×100”和“R×1K”档，若两个数值比值在100以上，认为二极管正常，否则认为二极管的单向导电性已损坏。
例3．图所示电路中，设Ｄ为理想二极管，试画出其传输特性曲线（Ｖo～Ｖi）。
解：（1）ｖi<0，二极管Ｄ1、Ｄ2均截止，ｖo=2.5V。
（2）ｖi>0当0<ｖi<2.5V时，二极管Ｄ1、Ｄ2均截止，ｖo=2.5V；当ｖi>2.5V时，Ｄ1导通，假设此时Ｄ2尚未导通，则ｖo=(2/3)．(vi-2.5)+2.5V；令ｖo=10V，则ｖi=13.75V，可见当ｖi>13.25V时，Ｄ1、Ｄ2均导通，此时ｖo=10V。
传输特性曲线略。
例4．试判断图中二极管是导通还是截止？并求出AO两端电压ＶA0。
设二极管为理想的。
解：分析方法：（1）将D1、D2从电路中断开，分别出D1、D2两端的电压；（2）根据二极管的单向导电性，二极管承受正向电压则导通，反之则截止。
若两管都承受正向电压，则正向电压大的管子优先导通，然后再按以上方法分析其它管子的工作情况。
本题中：Ｖ12=12V，Ｖ34=12+4=16V，所以D2优先导通，此时，Ｖ12=-4V，所以D1管子截止。
ＶA0 = -4V。
模电习题集——精选推荐
模电习题集半导体⼆极管及其基本电路例1．求图所⽰电路的静态⼯作点电压和电流。
解：（1）图解分析法⾸先把电路分为线性和⾮线性两部分，然后分别列出它们的端特性⽅程。
在线性部分，其端特性⽅程为Ｖ＝Ｖ1－ＩＲ将相应的负载线画在⼆极管的伏安特性曲线上，如图所⽰，其交点便是所求的（ＩQ，ＶQ）。
（2）模型分析法①理想⼆极管模型Ｖ＝0，Ｉ＝Ｖ1／Ｒ②恒压降模型设为硅管，Ｖ＝0.7V，Ｉ＝（Ｖ1－Ｖ）／Ｒ例2．图所⽰电路中，设Ｄ为理想⼆极管，试画出其传输特性曲线（Ｖo～Ｖi）。
解：（1）ｖi<0，⼆极管Ｄ1、Ｄ2均截⽌，ｖo=2.5V。
（2）ｖi>0当0<ｖi<2.5V时，⼆极管Ｄ1、Ｄ2均截⽌，ｖo=2.5V；当ｖi>2.5V时，Ｄ1导通，假设此时Ｄ2尚未导通，则ｖo=(2/3)．(vi-2.5)+2.5V；令ｖo=10V，则ｖi=13.75V，可见当ｖi>13.25V时，Ｄ1、Ｄ2均导通，此时ｖo=10V。
传输特性曲线略。
例3．试判断图中⼆极管是导通还是截⽌？并求出AO两端电压ＶA0。
设⼆极管为理想的。
解：分析⽅法：（1）将D1、D2从电路中断开，分别出D1、D2两端的电压；（2）根据⼆极管的单向导电性，⼆极管承受正向电压则导通，反之则截⽌。
若两管都承受正向电压，则正向电压⼤的管⼦优先导通，然后再按以上⽅法分析其它管⼦的⼯作情况。
本题中：Ｖ12=12V，Ｖ34=12+4=16V，所以D2优先导通，此时，Ｖ12=-4V，所以D1管⼦截⽌。
ＶA0 = -4V。
例4．两个稳压管的稳压值ＶZ1=5V，ＶZ2=7V，它们的正向导通压降均为0.6V，电路在以下⼆种接法时，输出电压Ｖo为多少？若电路输⼊为正弦信号ＶI=20sinωt（V），画出图（a）输出电压的波形。
解：图（a）中D1、D2都承受反向偏压，所以输出电压Ｖo=ＶZ1+ＶZ2=5V+7V=12V若输⼊正弦信号ＶI=20sinωt（V）：在输⼊信号正半周，若ＶI<12V 稳压管处于反向截⽌状态，Ｖo=ＶI；若ＶI ≥12V 稳压管处于反向击穿状态，Ｖo=12V。
模电第四章答案
第四章习题解答4-1如题4-1图所示MOSFE转移特性曲线，说明各属于何种沟道？若是增强型，开启电压等于多少？若是耗尽型，夹断电压等于多少？答：（a）P-EMOSFET，开启电压V GSM2V（b）P-DMOSFET，夹断电压V Gsoff （或统称为开启电压V GS Q 2V（c）P-EMOSFET，开启电压V Gsth 4V（d）N-DMOSFET，夹断电压V GS Off （或也称为开启电压V GS Q4V4-2 4个FET的转移特性分别如题4-2图（a）、（b）、（c）、（d）所示。
设漏极电流i D的实际方向为正，试问它们各属于哪些类型的FET?分别指出i D的实际方向是流进还是流出？答：（a）P-JFET，i D的实际方向为从漏极流出。
（b）N-DMOSFET，i°的实际方向为从漏极流进。
（c）P-DMOSFET，i D的实际方向为从漏极流出。
（d）N-EMOSFET, i D的实际方向为从漏极流进。
4-3 已知N 沟道EMOSFET 的卩n C ox=100y A/V2，V GS（th）=0.8V, W/L=10，求下列情况下的漏极电流：（a）V GS=5V，V DS=1V ; （b）V GS=2V，V DS=1.2V ;（c）V GS=5V，V DS=0.2V; （d）V GS=V DS=5V。
解：已知N-EMOSFET 的n C ox 100 A/V2, V GSth 0.8V W L 10（a）当V GS 5V,V DS 1V 时，MOSFET 处于非饱和状态V°s V GS V GS thI D /2V GS V Gsth V DS V2DS今0.1mA V2 102 5 0.8 1 12 3.7mA（b）当V GS2V,V DS 1.2V 时，J S V GS th 1-2V V DS，MOSFET 处于临界饱和I D i n C ox ¥V GS V GS th 弓0.1叫 2 10 2 0.8 20.72mA（c）当V GS5V,V DS0.2V 时，% V GS th 4.2V V DS，MOSFET 处于I D ； nC oxWL 2V GSV GS th J SV DS4 0.1mA V 2 1025 0.80.2 0.220.82mA(d )当 V GSV DS5V 时,V DSV GSV GS th,MOSFET 处于饱和状态1nC oxWV GS V GS th20.1mA v 2 105 0.8 2 8.82mA4-4 N 沟道 EMOSFET 的 V GS(th)=1V ，卩 n C ox (W/L ) =0.05mA/V 2，V GS =3V 。
数电和模电知识点
模电复习资料第一章半导体二极管一.半导体的基础知识1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。
2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。
3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。
4. 两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。
5.杂质半导体--在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。
体现的是半导体的掺杂特性。
*P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。
*N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。
6. 杂质半导体的特性*载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。
*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。
*转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。
7. PN结* PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。
* PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。
8. PN结的伏安特性二. 半导体二极管*单向导电性------正向导通，反向截止。
*二极管伏安特性----同ＰＮ结。
*正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。
*死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。
3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:若 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);若 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。
1）图解分析法该式与伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。
2) 等效电路法直流等效电路法*总的解题手段----将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:若 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);若 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。
*三种模型微变等效电路法三. 稳压二极管及其稳压电路*稳压二极管的特性---正常工作时处在PN结的反向击穿区，所以稳压二极管在电路中要反向连接。
模电课后(康华光版)习题答案4,5,6,8习题
第四章部分习题解答4．1．3某BJT的极限参数ICM=100mA，PCM=150mW，V（BR）CEO=30V，若它的工作电压V CE=10V，则工作电流IC不得超过多大？若工作电流I C=1mA，则工作电压的极限值应为多少？解:BJT工作时，其电压和电流及功耗不能超过其极限值，否则将损坏。
当工作电压V CE确定时，应根据P CM及I即应满足ICV CE≤PCM及IC≤ICM。
当V CE=10V时，CM确定工作电流IC，I P CMC15VCEm A此值小于I CM=100mA，故此时工作电流不超过15mA即可。
同理，当工作电流I c确定时，应根据I CV CE≤P CM及V CE≤V（BR）CEO确定工作电压VCE的大小。
当IC=1mA时，为同时满足上述两个条件，则工作电压的极限值应为30V。
4．3．3若将图题3.3.1所示输出特性的BJT接成图题3.3.3所示电路，并设V CC=12V，R C=1kΩ，在基极电路中用V BB=2.2V和R b=50kΩ串联以代替电流源i B。
求该电路中的I B、I C和V CE的值，设V BE=0.7V。
图题3.3.1图题3.3.3解:由题3.3.1已求得β=200，故I VV BBBEB0.03mARbI C=βI B=200×0.03mA=6mAV CE=V CC-I C R c=6V4.3.5图题3.3.6画出了某固定偏流放大电路中BJT的输出特性及交、直流负载线，试求：（1）电源电压VCC，静态电流IB、I压降VCE的值；（2）电阻R b、R e的值；（3）输出电压的最大不失真幅C和管度；（4）要使该电路能不失真地放大，基极正弦电流的最大幅值是多少？图题3.3.6解:（1）由图题3.3.6可知，直流负载线与横坐标轴的交点即V CC值的大小，故V CC=6V。
由Q点的位置可知，IB=20μA，IC=1mA，V CE=3V。
（2）由基极回路得VccR b300IBk由集-射极回路得Rc V VCCCE3k IC（3）求输出电压的最大不失真幅度由交流负载线与输出特性的交点可知，在输入信号的正半周，输出电压v CE从3V到0.8V，变化范围为2.2V；在输入信号的负半周，输出电压v CE从3V到4.6V，变化范围为1.6V。
南京邮电大学模电总复习PPT
第9章 直流稳压电源
复习要点 （1）整流、滤波、串联反馈型线性稳压电路的 工作原理和三端稳压器的使用。 （2）单相半波整流电路、全波整流电路，桥式 整流电路相关电压电流的计算。 典型习题： 9-1，9-2
复习要点
（1）场效应管的工作原理、特性和参数。 （2）场效应管的小信号模型。 （3）MOS场效应管组成的三种基本组态放大器的
电路组成、工作原理以及主要的性能特点。 （4）图解分析法和解析法（等效电路分析法）
典型习题： 2-5，2-10，2-12
3
第三章 双极型晶体管及其放大电路
复习要点
（1）双极型晶体管的工作原习要点 （1）负反馈的概念。 （2）会判断级间反馈的反馈极性，反馈类型。 （3）会分析负反馈对放大电路性能的影响； （4）会计算深度负反馈放大器的性能指标。
典型习题： 6-1，6-9，6-15
第7章 集成运算放大器的应用
复习要点 （1）理想集成运放的概念及其“虚短”和“虚断” 的两个重要特性。 （2）信号模拟运算的结构、工作原理和分析方法。 （3）电压比较电路的结构、工作原理和分析方法。
（2）双极型晶体管的直流模型和交流小信号电路模
型。 （3）双极型晶体管组成的三种基本组态放大器的电 路组成、工作原理以及主要的性能特点。 （4）图解分析法和等效电路分析法。 （5）计算放大器的增益、输入输出阻抗。 （6）分析和计算多级放大器的性能指标。 （7）分析直流工作点与放大器非线性失真的关系
典型习题：3.18，3.23，3.34
4
第四章 频率响应
复习要点 （1）频率响应的概念 （2）放大器的低频、中频和高频等效电路 （3）晶体管频率参数、共射电路频率响应
典型习题： 4-1，4-4