微变等效电路分析方法

β ib
rce uce
-
e
第2章 i 章 基本 放大电路
b
5. h参数的确定 参数的确定
• β --电流放大系数。一般用测 电流放大系数。 电流放大系数
b rbe
c
β ib
试仪测出； 试仪测出；表示三极管的电流 放大作用。 放大作用。βib——基极电流变 基极电流变 化引起的集电极电流变化量， 化引起的集电极电流变化量， ib 反映了三极管具有电流控制电 b rbe 流源CCCS的特性。 流源 的特性。 的特性 ube • rbe –三极管的交流输入电阻， 三极管的交流输入电阻， 三极管的交流输入电阻 + hreuce 点有关， 与Q点有关，可用图示仪测 点有关 出。 一般用公式估算 rbe
建立小信号模型的思路
当放大电路输入交流小信号时 当放大电路输入交流小信号时，就可以把三极管小范 交流小信号 围内的特性曲线近似地用直线来代替，即把BJT BJT这个非线性 围内的特性曲线近似地用直线来代替，即把BJT这个非线性 元件线性化，用它的线性交流小信号模型来代替， 元件线性化，用它的线性交流小信号模型来代替，这个模 型也称为微变等效电路 微变等效电路。 型也称为微变等效电路。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。 件所组成的电路当作线性电路来处理。最终可以方便的利 用电路理论来分析电路的交流性能。 用电路理论来分析电路的交流性能。
（3） 电压反馈系数 ）
第2章 基本 放大电路 章 i c C iB uBE e
iB
b uCE
iB
∆uCE
∂u BE h re = ∂u CE
BJT双口网络 双口网络
物理意义： 物理意义：反映了输出回 对输入回路u 路uCE对输入回路 BE影响 的程度 几何意义： 几何意义：在输入特性上 表示Q点附近输入特性曲 表示 点附近输入特性曲 线横向的疏密。 线横向的疏密。 它是一个无量纲的量 （10-4）。
第2章 基本 放大电路 章
用h参数小信号模型分析分压偏 参数小信号模型分析分压偏 置共射极基本放大电路
1. 利用直流通路求 点 利用直流通路求Q点
VV CC CC
I BQ =
V 'CC
V
'
'
CC
− U BE Q
R R b1b1
C1
+
RcR c
C2wk.baidu.com
+
R b + (1 + β ) R e
I CQ = βI BQ
∆uBE
uBE
2、 参数的意义和求法 、
（4） 电流放大系数 ）
第2章 基本 放大电路 章 i c C iB uBE e
u CE
b uCE
∂i C h fe = ∂i B
iC
BJT双口网络 双口网络
物理意义：晶体管对电流的 物理意义： 放大能力， 放大能力，即β ∆ iC ∆ iB 几何意义： 几何意义：在输出特性上表 示Q点附近输出特性曲线的 点附近输出特性曲线的 纵向疏密。 纵向疏密。 它是一个无量纲的量。 它是一个无量纲的量。 （10～102） ～
第2章 基本 放大电路 章
1. h共射参数的引出 共射参数的引出 共射
iB b
c
iC
从输入特性看： 从输入特性看： uBE是iB和uCE的函数 从输出特性看： 从输出特性看：
BJT双口网络 双口网络
uBE=f1(iB,uCE) iC=f2(iB,uCE)
uBE e
uCE
iC是iB和uCE 的函数
i（input）—输入 （ ） 输入 r（reverse）—反向传输 （ ） 反向传输 f（forward）—正向传输 （ ） 正向传输 o（output）—输出 （ ） 输出 e —共射接法 共射接法
第2章 基本 放大电路 章
ib
ic
3. 等效电路的引出
h参数微变等效电 参数微变等效电 路简化模型
b rbe
c
u be = h ie ⋅ i b + h re ⋅ u ce i c = h fe ⋅ i b + h oe ⋅ u ce
ic ib b ube e 很小，一般忽略。 很小，一般忽略。 c uce b rbe ube hreuce ib
V CC R b2 = , R b1 + R b2
R b1 R b2 + R 'b = R b1 &+ RR b2 Ui b2
−
VT
+ RL
+
e
VT
R b2
Re
& Uo −
R eC
U CEQ = VCC − I CQ Rc − I EQ R分压偏置共射放大电路Rc + Re ) e ≈ VCC − I CQ (
第2章 基本 放大电路 章
2.4 微变等效电路分析法 小信号模型分析方法） （小信号模型分析方法）
建立小信号模型的意义
由于三极管是非线性器件， 由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的 非线性器件 分析非常困难。建立小信号模型， 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。 线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。
物理意义： 物理意义：反映了输入电压 对输入电流i 的控制能力。 对输入电流 B的控制能力。 几何意义： 几何意义：表示输入特性的 Q点处的切线的斜率的倒数 点处的切线的斜率的倒数 单位： ， 单位：Ω， 102~103Ω 在小信号的情况下是常数。 在小信号的情况下是常数。
2、 参数的意义和求法 、
β ib
ic c
e
β ib
rce uce
+ e
rce很大，一般忽略。 很大，一般忽略。
第2章 基本 放大电路 章
4. 注意的问题
（1） 电压源和电流源的性质 ） ☆它们是虚构的 ☆它们是受控源 ☆它们的极性不能随意假定 （2） h参数都是小信号参数，即微变参 参数都是小信号参数， ） 参数都是小信号参数 数或交流参数。 数或交流参数 。 所以只适合对交流信号 b 的分析。 的分析。
2、 参数的意义和求法 、
（2）输入电阻 ）
∂u h ie = BE ∂i B u CE
uBE
第2章 基本 放大电路 章 i c C iB b uCE e
BJT双口网络 双口网络
iB ∆ iB ∆uBE uBE
对输入的小交流信号而言， 对输入的小交流信号而言，三 极管相当于电阻h 极管相当于电阻 ie——rbe。
∆ iC
rc e
1 = hoe
第2章 基本 放大电路 章
2、 参数的意义和求法 、
（1） ） uCE=常数，iB=常数的意义 常数， 常数的意义 常数
ic ib uce
ube ∂ u BE h ie = （2）输入电阻 ） ∂iB u CE ∂ u BE h re = （3）电压反馈系数 ） ∂ u CE i 说明：由于四个参数 说明： B 的量纲各不相同， 的量纲各不相同，这 ∂iC h fe = （4）电流放大系数 ） 种参数系统是不同量 ∂iB u CE 纲的混合， 纲的混合，称为混合 ∂i C 参数。 即英语中的 参数。h即英语中的 h oe = （5）输出电导 ） 混合” “混合”（hybrid）。 ）。 ∂ u CE i B 在小信号的情况下， 在小信号的情况下， u be = h ie ⋅ i b + h re ⋅ u ce 四个参数都可以看作 是常数。 是常数。 i c = h fe ⋅ i b + h oe ⋅ u ce
r be
Q
= rbb'
UT 26(mV) + (1 + β ) = rbb' + (1 + β ) I EQ I EQ (mA)
(T=300K)
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。
e
e ic c
β ib
rce uce
第2章 基本 放大电路 章
rbe——三极管的交流输入电阻 三极管的交流输入电阻
通过发射结伏安特性方程式求解r 通过发射结伏安特性方程式求解 be
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， 晶体管内部有发射区、集电区和基区，以及两个PN结 晶体管内部有发射区、集电区和基区，以及两个 结，b'相 相 当基区内的一个点 内的一个点， 才是基极 才是基极。 当基区内的一个点，b才是基极。晶体管发射结伏安特性曲线 方程式如下： 方程式如下：
26(mV) 或 26 ( mV ) rbe ≈ rbb' + (1 + β ) rbe ≈ rbb ' + β I EQ (mA) I CQ ( mA )
第2章 基本 放大电路 章
1. BJT小信号模型是在什么条件下建立的？受控源 小信号模型是在什么条件下建立的？ 小信号模型是在什么条件下建立的 是何种类型的？ 是何种类型的？ 2. 若用万用表的“欧姆”档测量 、e两极之间的电 若用万用表的“欧姆”档测量b、 两极之间的电 是否为r 阻，是否为 be?
iE = I ES (e
u B' E / U T
− 1) ≈ I ESe
u B' E / U T
r bc
'
c
其交流电导为 1 diE 1 uB'E /UT iE = = IESe ≈ re duB'E UT UT
b
rbb'
C b'c
b'
re
Q
UT ≈ I EQ
re
C b' e
e
物理结构示意图
常温下U 常温下 T≈26mV，所以 e|Q≈UT /IEQ=26 mV/ IEQ ，所以r
i c = h fe ⋅ i b + h oe ⋅ u ce
第2章 基本 放大电路 章
2、 参数的意义和求法 、
uBE
c iB b
iC
uCE e
（1） ）
uCE=常数，iB=常数的意义 常数， 常数的意义 常数
BJT双口网络 双口网络
uCE=常数 常数→duCE=0即输出端只有直流输出，没有交流输出。 即输出端只有直流输出， 常数 即输出端只有直流输出 没有交流输出。 相当于输出端交流短路 输出端交流短路。 相当于输出端交流短路。 iB=常数 常数→diB=0即输入端只有直流电流输入，没有交流电流。 即输入端只有直流电流输入， 常数 即输入端只有直流电流输入 没有交流电流。 相当于输入端交流开路 输入端交流开路。 相当于输入端交流开路。 因为此时只有直流电流和电压， 因为此时只有直流电流和电压，所以是在静态工作点附 近的情况。 近的情况。
uCE
第2章 基本 放大电路 章 i c C
2、 参数的意义和求法 、
（5） 输出电导 ）
iB uBE
b uCE e
h oe =
∂i C ∂ u CE
iB
iC
BJT双口网络 双口网络
物理意义：反映了输出电压uCE对输 物理意义：反映了输出电压 出电流i 出电流 C的控制能力 几何意义：保持iB不变，有∆uCE，则 几何意义：保持 不变， 引起∆i 引起 C，反映了输出特性曲线的倾 斜程度。 斜程度。 单位：西门子（ ）（ ）（10～ 单位：西门子（S）（ ～102µS） ） 常用它的倒数表示 uCE ∆uCE
一般硅管V 一般硅管 BE=0.7V，锗管 BE=0.2V，β 已知。 ，锗管V ， 已知。
第2章 基本 放大电路 章
2. 利用h参数模型求交流（动态）参数 利用 参数模型求交流（动态） 参数模型求交流 放大电路h参数微变等效电路是在晶体管 参数 放大电路 参数微变等效电路是在晶体管h参数 参数微变等效电路是在晶体管 模型的基础上， 模型的基础上，增加放大电路交流通路的相关元件 而构成的。应首先画出放大电路的h参数微变等效电 而构成的。 路。具体画法如下： 具体画法如下： 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、 在中频段，画的过程中将大容量的耦合电容、 旁路电容器短路，将直流电源短路； 旁路电容器短路，将直流电源短路； 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。 为例进行讨论。
在小信号情况下，对上两式取全微分得 在小信号情况下，
du BE
du BE
∂u BE = ∂iB
∂iC = ∂iB
U CE
U CE
∂iC ⋅ diB + ∂uCE
∂u BE ⋅ diB + ∂uCE
IB
⋅ duCE
IB
⋅ du CE
用小信号交流分量表示
u be = h ie ⋅ i b + h re ⋅ u ce
ib
ic
b rbe
c
β ib
e ib ic c
rbe （ 3） h参数是在 点附近求出的， 因此 ） 参数是在Q点附近求出的 ， 参数是在 点附近求出的 u 它们与Q点的位置有关 点的位置有关， 点不同 点不同、 它们与 点的位置有关，Q点不同、等效 be + hreuce 电路的参数也不同。 电路的参数也不同。在放大区基本不变 （4）对于低频模型可以不考虑结电容的 ） 影响。 影响。
第2章 基本 放大电路 章
在共射组态下，从基极 看进去的等效电阻为 看进去的等效电阻为r 在共射组态下，从基极b看进去的等效电阻为 be，其 中的电流是i 所以r 是两部分电阻之和，一个是r 中的电流是 b。所以 be是两部分电阻之和，一个是 bb′′ ，另 一个是r 归算到基极回路的电阻值， 一个是 e归算到基极回路的电阻值，所以有