X012_习题课解答_清华大学_电子电路与系统基础

v BE , iB v , i CE C
E vEB B iB vEC C E
BE结反偏，BC结 反偏
vCE 0, iC 0
E vEB B iB iC vEC E
BE结正偏，BC结反偏
v BE 0.7V , iB 0 vCE vCE , sat , iC n iB
VEB RBP I B RC 1I B VCC IB
VCC=+12V
VCC VEB 12 0.7 RBP 1RC 1.8M 151 ~ 401 6.8k
4.00A ~ 2.50A
=150-400
T
IB
RBP
I C I B
e3
g m 4 veb4 rce4
e4
rbe 2 rbe1
e2 b1 b2 c2 c3
rce2 rce3
c1
1 g m1
g m 2 vbe 2
b3
b4
c4
rbe 2 rbe1 rce2 rce3
e2
rce1
e1
1 g m3
e3
g m 4 veb4 rbe 4 rbe3
e4
rce4
16
VDD
T3 IIN IC3 IC2 IC4
T
T RBP RC
T
RB
150k
RB1 RC
4.7k
RC0
3.6M
6.8k
1.8M
6.8k
一般偏置
并联负反馈偏置
串联负反馈偏置 分压偏置
分析上述三个电路的BJT的直流工作点：IC=?VEC=? （1）确认工作在恒流区；（2）说明负反馈可以稳定直流工作点
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足够大
T1
T2
VBE 2 V v CE 2 AJ 2 J BS 0 e T 1 1 VA VBE 1 V v CE1 AJ 1 J BS 0 e T 1 1 VA A J 2 VA足够大，或者等效输出电阻rce足够大 AJ 1
IIN IC2 IOUT=IIN IIN IOUT=IIN
T1
T2
设计电路：使得流出电流等于流入电流
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清华大学电子工程系
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电流镜是反相电流放大器
IIN IC2 IOUT
I OUT IC 2 IC2 I IN I C1 I B1 I B 2 I C1
I S
C
6.02k
R B R E R E R B R E 37.5k 2k 300 0.062 2k 37.5k 2k 300 11
I S
C
131
VCC=+12V
设计准则
VCC VBB VEB IC RE RB RE
IB
VCC=+12V
VCC 0.7 12 0.7 3.14A RB 3.6M
假设在恒流区
=150-400
T
IB IC
150 ~ 400 3.14A 471A ~ 1.256mA
I C I B
RB
3.6M
RC
6.8k
VEC VCC I C RC
I C I B 150 ~ 400 6.77 ~ 2.74A
I B
VBB RC0
VEC VCC 1I B RE I B RC 0 5.18 ~ 4.65V 0.2V
确认在恒流区 工作点确定性很高 对灵敏度低
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负反馈导致稳定性提高
=150-400
+
C Q 基极 base iC C iB B vBE vCE E P P+
发射极 emitter B
E Q C
N E vEB B iB 集电极 collector iC vEC C E
发射极 emitter
E
列表对比：（1）结构，（2）电路符号，（3）二端口定义 （4）有源区元件约束，（5）分段线性电路模型
150 ~ 400 4.00 ~ 2.50A 0.600 ~ 0.998mA
I C I B
假设在恒流区
1.8M
RC
6.8k
VEC VCC 1I B RC
并联负反馈偏置
12V 0.604 ~ 1.001mA 6.8k 确认在恒流区 12 4.11 ~ 6.81 7.89V ~ 5.19V 0.2V
150k
T
RB1
RC0
4.7k
假设在恒流区
IB
VCC=+12V
6.77 ~ 2.74A
VCC VBB VEB 12 9 0.7 1RE RB 151 ~ 401 2k 37.5k
RE
IB
RB T
1I B
1.02 ~ 1.10mA
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EB结正偏，CB结 正偏
v EB 0.7V , iB 0 v EC v EC, sat , iC p iB
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作业2：分立PNP-BJT的直流偏置
=150-400
VCC=+12V VCC=+12V VCC=+12V
50k
RB2
RE
2.0k
VEC 5.18 ~ 4.65V
10
VEC 7.89 ~ 5.19V
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原 因 在 于 负 反 馈 导 致 灵 敏 度 降 低
=150-400
VCC=+12V
VCC=+12V
=300
VCC=+12V RB2
RE
T RBP RC
T T RB1
RB
S
VCC=+12V VCC=+12V RB2 T RBP RC RC RB1 RC0 T T VCC=+12V RE
RB
I C 0.471 ~ 1.256mA VEC 8.80 ~ 3.46V
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I C 0.600 ~ 0.998mA
I C 1.02 ~ 1.10mA
电子电路与系统基础
习题课第十二讲
1、第十周作业讲解 2、晶体管放大器实验电路说明
李国林 清华大学电子工程系
习题课第十二讲 大纲
• 第十周作业讲解
– BJT分段折线法分析
• 晶体管放大器实验电路说明
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清华大学电子工程系
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作业1 NPN和PNP
集电极 collector B N 基极 base E P N
同相电流放大器
T1
T2
假设所有晶体管都工作在恒流区
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VDD
T3 IIN IC3 IC2 IC4
T4 IOUT
交流小信号等效电路
b1 b2
T1
T2
c1
g m1vbe1 rce1
e1
g m 2 vbe 2
c2
c3
b3
b4
c4
百度文库
g m3veb3 rbe 4 rbe3
工作点确定性提高 对灵敏度仍较高
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串联负反馈偏置 分压偏置
VCC=+12V
VBB
50k
RE RB2
RB1 150 VCC 12 9V RB1 RB 2 150 50
2.0k =150-400
RB RB1 || RB 2 150k || 50k 37.5k VCC 1I B RE VEB I B RB VBB
C
B
端口 描述
v EB , i B v , i EC C
EB结反偏，CB结 反偏
v EB 0.7V , iB 0 v EC 0, iC 0
清华大学电子工程系
EB结正偏，CB结反偏
v EB 0.7V , iB 0 v EC v EC, sat , iC p iB
有源 区元 件约 束
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二端口定义 NPN 电路 符号
iC C iB B vBE E E vCE vBE
截止区
iC=0 B iB=0 vCE 0.7V E iB
有源区
iC C IB0 rce IC0=nIB0 E B
饱和区
iB iC C
vBE=0.7V E
vCE=0.2V E
端口 描述
E
vCE E
B iB iC
vEC C
李国林
v BE vEB v iB AJ J BS 0, n e T 1 iB AJ J BS 0, p e vT 1 v BE v EB vCE v EC vT vT iC n AJ J BS 0, n e 11 V iC p AJ J BS 0, p e 11 V A, n A, p 电子电路与系统基础 清华大学电子工程系 2013年春季
电流增益则几乎完全由物理尺寸决定
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两个反相放大级联则为同相放大
VDD
T3 IIN IC3 IC2 IC4
T4 IOUT
I OUT I C 4
AJ 4 AJ 4 IC3 IC2 AJ 3 AJ 3
AJ 4 AJ 2 AJ 4 AJ 2 I C1 I IN AJ 3 AJ 1 AJ 3 AJ 1
RE RB2
T RB1 RC0

S
VCC=+12V
IC
RB RE R E R B R E
1
1
RE
RE

RB
负反馈电阻足够大 或基极电阻足够小
RB T VBB
RC0
VCC VBB VEB IC RE
直流电流近似和无关
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作业3：电流镜电流反向
一般偏置
12V 471A ~ 1.256mA 6.8k 12 3.20 ~ 8.54 8.80V ~ 3.46V 0.2V
确认在恒流区 但工作点不确定 对灵敏度过高
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这种偏置仅做原理性分析使用 实际电路大多不采用这种结构
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NPN 结构
集电极 collector 发射极 emitter
PNP
N
电路 符号
基极 base
基极 base C B Q E
P+ N P B
P N+
E Q C
二端 口定 义
发射极 emitter iB B vBE E
iC C
集电极 collector E vEB
E IB0 0.7V rce IC0=pIB0 C iB iC E
v BE 0.7V , iB 0
BE结正偏，BC结 正偏
v BE 0.7V , iB 0
E
vCE vCE , sat , iC n iB
E
PNP 电路 符号
vEB=0.7V B iB
vEC=0.2V C iC
IC
I C I C
RC
RC0
VCC 0.7 IC RB
IC S 1
IC
VCC VEB R RC RC BP
IC

VCC VBB VEB R RB RE E

RBP RC RC RBP RC 1.8M 6.8k 300 0.47 6.8k 1.8M 6.8k 300 李国林 电子电路与系统基础
T4 IOUT
交流小信号电流增益
1 g m1
b1 b2
T1
T2
c1
g m 2 vbe 2
c2
c3
b3
b4
c4
iL
iS
rbe 2 rbe1 rce2 rce3
e2
RS
rce1
e1
1 g m3
e3
g m 4 veb4 rbe 4 rbe3
e4
rce4
RL
vbe 2
iL
GL GL 1 1 g m 4 veb4 g m4 g m2 r || r || || r || r R || r || || r || r ce2 ce3 be 3 be 4 S ce1 be1 be 2 iS GL g ce4 GL g ce4 g m3 g m1 g g I I A A 1 1 iS m 4 m 2 iS C 40 C 20 iS J 4 J 2 iS g m3 g m1 g m3 g m1 I C 30 I C10 AJ 3 AJ 1