电子技术基础 1

2006.06
2.4.2 基本放大电路的组态
基本放大电路的组态与晶体管的组态相当。 基本放大电路的组态与晶体管的组态相当。在具体 电路中分为两种情况： 电路中分为两种情况： 1. 在放大电路的交流通路中，晶体管的组态是典型 在放大电路的交流通路中， 的共射、共集和共基，即公共电极直接接地； 的共射、共集和共基，即公共电极直接接地； 2.在放大电路的交流通路中 2.在放大电路的交流通路中，晶体管的组态不是典型 在放大电路的交流通路中， 的形式，即公共电极通过电阻接地。 的形式，即公共电极通过电阻接地。这时需要看输入电 极和输出电极 共射组态：输入电极 基极 输出电极—集电极 基极， 共射组态：输入电极—基极，输出电极 集电极 共集组态：输入电极 基极 输出电极—发射极 基极， 共集组态：输入电极—基极，输出电极 发射极 共基组态：输入电极 发射极 输出电极—集电极 发射极， 共基组态：输入电极—发射极，输出电极 集电极
晶体管的交流输入电阻r 晶体管的交流输入电阻 be ，输入特性曲线上的求解过 程如下： 程如下：
IIbD
∆Ib
Q
Q
0
UD Ube
∆Ube
∆Ube rbe Q = ∆Ib
图02.02.36 rbe的图解
HIT基础电子技术电子教案 微变等效电路分析法 基础电子技术电子教案----微变等效电路分析法 基础电子技术电子教案 2006.06
HIT基础电子技术电子教案 微变等效电路分析法 基础电子技术电子教案----微变等效电路分析法 基础电子技术电子教案
2006.06
晶体管低频小信号模型中的h 的数值很小，一般小于10 晶体管低频小信号模型中的 12的数值很小，一般小于 -4， 可以忽略； 则很大，一般在10 以上， 可以忽略；而1/ h22则很大，一般在 5Ω以上，放大电路外围的 电阻值一般在几千欧，所以也可以忽略。于是可以得到h参数简 电阻值一般在几千欧，所以也可以忽略。于是可以得到 参数简 化模型，如图02.02.35所示。 所示。 化模型，如图 所示
C 21 B 22 C E
由此可画出晶体管低频交流小信号模型： 由此可画出晶体管低频交流小信号模型：
b + Ube
_
Ib
Ic
h11 h12 Uce
+ _
h21I b 1/h22
e
c + Uce
_
b + Ube
_
Ib
Ic
r be hre Uce
+ _
β Ib
c +
1/rce Uce
_
e
图02.02.34 晶体管h 参数低频交流等效电路 晶体管
duBE = diC = ∂iB U 即1 / rce。 ∂iC ∂iB ⋅ diB +
CE
IB
h21 =
∂ iC ∂ iB
U CE
∂iC h22 = ∂uCE I
B
∂uCE
⋅ duCE
IB
⋅ diB +
UCE
∂iC ∂uCE
⋅ duCE
IB
HIT基础电子技术电子教案 微变等效电路分析法 基础电子技术电子教案----微变等效电路分析法 基础电子技术电子教案
2.4.3.1 放大电路 参数微变等效电路 放大电路h参数微变等效电路 参数
放大电路h参数微变等效电路是在晶体管 参数模型的基 放大电路 参数微变等效电路是在晶体管h参数模型的基 参数微变等效电路是在晶体管 础上，增加放大电路交流通路的相关元件而构成的。 础上，增加放大电路交流通路的相关元件而构成的。具体画 法如下： 法如下： 1. 先将晶体管的 h 参数低频小信号模型画出； 参数低频小信号模型画出； 2. 再将放大电路晶体管以外的交流通路的元件画出； 再将放大电路晶体管以外的交流通路的元件画出； 画出 3. 在中频段，画的过程中将大容量的耦合电容、旁路电 在中频段，画的过程中将大容量的耦合电容、 容器短路，将直流电源交流短路； 容器短路，将直流电源交流短路； 现以能够稳定工作点的分压偏置共射放大电路为例进行 讨论。该电路见图02.02.39。 讨论。该电路见图 。
2006.06
2.4.1.3.2 晶体管电流放大系数 β 的求解
∆I C β= ∆I B
I C1 − I C2 = I B1 − I B2 = CONST CONST
u CE CE
u CE = CONST
µA
µA IB1
µA µA IB2
µA
图02.02.38 β 的图解
HIT基础电子技术电子教案 微变等效电路分析法 基础电子技术电子教案----微变等效电路分析法 基础电子技术电子教案
HIT基础电子技术电子教案 微变等效电路分析法 基础电子技术电子教案----微变等效电路分析法 基础电子技术电子教案
2006.06
输入 输出
输入 输出
输入 输出
HIT基础电子技术电子教案 微变等效电路分析法 基础电子技术电子教案----微变等效电路分析法 基础电子技术电子教案
2006.06
2.4.3 共射组态基本放大电路
β Ib
+ Uce _
c
& βI b
I CQ
Q
I BQ
O
UCEQ
u CE
图02.02.32 晶体管输出回路的模拟
Ib
Ic
β Ib
将输入和输出回路的模 型合在一起， 型合在一起，即构成了晶 体管的简化模型。 体管的简化模型。
b
+ Ube _
r be
e
c + Uce _
图02.02.33 晶体管的简化模拟
U CE
h12
∂ u BE = ∂ u CE
即 rbe。 ，称为电压反馈系数，符号h12也表示为h12e 称为电压反馈系数，符号 也表示为 或hr e。 ，称为电流放大系数，符号h21也表示为 21e 称为电流放大系数，符号 也表示为h 电流放大系数 或hf e，即β。 称为输出电导，符号h 也表示为h ，称为输出电导，符号 22也表示为 22e或ho e， ∂uBE ∂uBE
uBE = f (iB,uCE ) iC = f (iB,uCE )
在小信号条件下，为研究各变量间的关系，可对上列 在小信号条件下，为研究各变量间的关系，可对上列iC 的函数求全微分： 和uBE的函数求全微分：
∂uBE duBE = ∂iB diC = ∂iC ∂iB
UCE
∂uBE ⋅ diB + ∂uCE ∂iC ∂uCE
r be
Q
= rbb'
UT 26( mV) + (1 + β ) = rbb' + (1 + β ) I EQ I EQ ( mA)
对于小功率晶体管， ≈200Ω 300Ω 对于小功率晶体管，rbb′≈200Ω～300Ω。大功率晶体 管的r 十几欧姆至几十欧姆。 管的 bb′约十几欧姆至几十欧姆。
HIT基础电子技术电子教案 微变等效电路分析法 基础电子技术电子教案----微变等效电路分析法 基础电子技术电子教案
2. 通过发射结伏安特性方程式求解 be 通过发射结伏安特性方程式求解r
在讨论这个问题时，可借助于晶体管的物理结构示意图， 在讨论这个问题时，可借助于晶体管的物理结构示意图， 见图02.02.37 (图中受控源未画 ，晶体管内部有发射区、集电 图中受控源未画) 晶体管内部有发射区、 见图 图中受控源未画 区和基区，以及两个PN结 相当基区内的一个点 区和基区，以及两个 结，b'相当基区内的一个点，b才是 相当基区内的一个点， 才是 基极。晶体管发射结伏安特性曲线方程式如下： 基极。晶体管发射结伏安特性曲线方程式如下：
HIT基础电子技术电子教案 微变等效电路分析法 基础电子技术电子教案----微变等效电路分析法 基础电子技术电子教案 2006.06
2.4.1.3 h参数的求解 参数的求解
2.4.1.3.1 晶体管交流输入电阻 be的求解 晶体管交流输入电阻r 1. 通过晶体管输入特性曲线求解 be 通过晶体管输入特性曲线求解r
2006.06
上述方程式如仅考虑正弦量，可用复数量表示 上述方程式如仅考虑正弦量，可用复数量表示，写成
& & &B = f & ,U ) & & U dUBEE= h(I⋅Bd ICE + h ⋅ dUCE 11 B 12 & =f & & ) &IC= h (I⋅B,UCE+h ⋅ dU & & dI dI
2.4.1.1 通过特性曲线建立等效电路
iB I BQ
Q
rbe =
ib u be
∆ube ∆ib
Ib b
+ Ube _
r be
e
O
UBEQ
u BE
晶体管的输入回路可 以用输入特性曲线上工作 点Q 附近的动态输入电阻 rbe 来模拟。 来模拟。
图02.02.31 晶体管输入回路的模拟
HIT基础电子技术电子教案 微变等效电路分析法 基础电子技术电子教案----微变等效电路分析法 基础电子技术电子教案 2006.06
晶体管的输出特性曲线近似一个电流源， 晶体管的输出特性曲线近似一个电流源，这个电流 源受基极电流控制，属于电流控制电流源（ 源受基极电流控制，属于电流控制电流源（CCCS)，所 ， 晶体管的输出回路可以用近似的电流源 & 来模拟。 以，晶体管的输出回路可以用近似的电流源 β I b 来模拟。
iC
Ic
第2章 基本放大电路 章 2.4 微变等效电路分析法
2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.4.6 晶体管低频小信号模型 基本放大电路的组态 共射组态基本放大电路 共集组态基本放大电路 共基组态基本放大电路 分压偏置的优点