小信号模型分析法
小信号模型
Vi = Vs
Ri Rs + Ri
Ri >> Rs
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• 对于输出级来说，希望输出电阻越小越好，可以提高 带负载的能力。
Vo = AVO Vi
RL RL + Ro
AV =
Vo Vi
= AVO
②电流源的流向： 等效电流源的流向由ib(即vbe ) 决定，由集电极流向发射 不能随意假定，否则就会 出错误的结果。 等效电压源也是受控电源。
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③模型的对象是变化量： 放大电路工作对象是变化 量，所以在小信号模型 的电压、电流也都是变 量，不能用小信号模型 求Q点，或者利用它来计 算某一时间的电压和电 总值。 注意：小信号模型虽然没有反映直流量，但小信号参数 是在Q点求出的，实际上与静态值（IB ， IC ， VCE ）是 有关系的。计算出来的结果反映了Q点附近的工作情 况。
• H参数在低频时用得较广泛。
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1．BJT H参数(Hybrid)的引出
• BJT 在共射极接法时，可表示为双口网络。
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模电(小信号模型分析法)
电路可能出现的问题。
3 优化设计
在设计放大电路时，小信号模型分析法可用于指导电路参数 的调整，优化电路的性能。
小信号模型分析法的优势与局限性
优势
小信号模型分析法能够简化放大电路 的分析过程，提高分析效率，对于工 程设计和科学研究具有一定的实用价 值。
局限性
小信号模型分析法是一种近似分析方 法，对于非线性问题和强信号问题可 能无法得到准确的结果，需要采用其 他更精确的分析方法。
THANKS
调频范围
调频范围是指振荡器能够输出的 频率范围，反映了振荡器的频率
可调性。
输出功率
振荡器的输出功率是指其输出的 信号强度，影响信号的传输距离
和接收质量。
04
小信号模型的参数提取
参数提取的方法
实验测量法
通过实验测量电路的性能指标，从而提取出相关参数。
仿真分析法
利用电路仿真软件对电路进行模拟，通过仿真结果提 取参数。
滤波器传递函数
滤波器传递函数描述了信号通过滤波器后的频 率响应特性。
滤波器阶数
滤波器阶数是指滤波器的系统函数中极点数量 ，决定了滤波器的性能和复杂度。
振荡器电路分析
振荡频率
振荡频率是指振荡器输出的信号 频率，是振荡器的重要参数。
相位噪声
相位噪声是衡量振荡器性能的重 要参数，表示输出信号的相位抖
动。
02
小信号模型分析法的基本原 理
线性时不变系统
线性时不变系统
在输入信号的作用下，系统的输出量随时间的变化而变化，并且该变化规律可以用一个数学表达 式来描述的系统。
线性
系统的输出量与输入量之间成正比关系，即输出量随输入量的增加或减小而增加或减小，并且成 正比。
小信号模型分析法
BJT的小信号建模 3.4.1 BJT的小信号建模
c iB vBE e
BJT双口网络 双口网络
iC
1. BJT的H参数定义 的 参数定义
对于BJT双口网络，我们知道有 双口网络， 对于 双口网络 输入特性和输出特性曲线 iB=f(vBE) vCE=const iC=f(vCE) iB=const
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， 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， 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。 电路来处理。
BJT的小信号建模 3.4.1 BJT的小信号建模
vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce
BJT的小信号建模 3.4.1 BJT的小信号建模
对照H参数的公式，可知： 对照H参数的公式，可知： Ui= hiIi+ hrUo Io= hfIi+ hoUo
∂vBE h ie = ∂iB
VCE
vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce
1.2.3 放大电路的主要性能指标
输入信号
υI
4. 频率响应及带宽（频域指标） 频率响应及带宽（频域指标） A.放大电路的频率响应及带宽
O
基波
ωt
在输入正弦信号情况下，输入信号频率连续改变， 在输入正弦信号情况下，输入信号频率连续改变，输出 二次谐波 随之变化的稳态响应，称为放大电路的频率响应。 随之变化的稳态响应，称为放大电路的频率响应。
由元器件非线性特性引起的失真。 由元器件非线性特性引起的失真。
三极管电路的小信号模型分析方法
参数的物理意义
极间电阻
描述三极管内部电阻，影响三极管的放大倍数和频率 响应。
极间电容
描述三极管内部电容，影响三极管的频率响应和稳定 性。
放大倍数
描述三极管放大能力的重要参数，影响三极管电路的 增益和稳定性。
参数的测量与计算
极间电阻的测量
通过测量三极管在不同工作点的电压和电流，利 用欧姆定律计算极间电阻。
详细描述
在共射极电路中，基极和集电极之间加上小信号电压，通过小信号模型分析可以得出输 入电阻、输出电阻和电压放大倍数等关键参数。输入电阻是指从基极输入端看进去的电 阻，输出电阻是指从集电极输出端看进去的电阻，电压放大倍数是指集电极电压与基极
电压之比。这些参数对于理解电路性能和设计具有重要意义。
共基极电路的小信号模型分析
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详细描述
在振荡器的小信号模型分析中，我们需要考虑三极管的交流等效电路，包括基 极和集电极的电阻、电感和电容。同时，我们还需要分析反馈网络的频率响应， 以确定振荡器的振荡频率和稳定性。
滤波器的小信号模型分析
总结词
滤波器的小信号模型分析主要关注三极管的频率响应和传递函数。
详细描述
在滤波器的小信号模型分析中，我们需要计算三极管的频率响应，即三极管在不同频率下的增益和相 位响应。同时，我们还需要分析滤波器的传递函数，以确定滤波器的类型（高通、低通、带通或带阻 ）和性能参数（如截止频率、通带增益等）。
共集电极电路的小信号模型分析
总结词
共集电极电路是一种应用广泛的三极管电路，通过小信 号模型分析可以得出电压放大倍数、输入电阻和输出电 阻等关键参数。
详细描述
在共集电极电路中，集电极和发射极之间加上小信号电 压，通过小信号模型分析可以得出电压放大倍数、输入 电阻和输出电阻等关键参数。电压放大倍数是指发射极 电压与基极电压之比，输入电阻是指从发射极输入端看 进去的电阻，输出电阻是指从集电极输出端看进去的电 阻。这些参数对于理解电路性能和设计具有重要意义。
小信号模型分析法(微变等效电路法)
ic hoe vce
β = hfe
rce= 1/hoe
• ur很小，一般为10-3∼10-4 ， 很小，一般为10 • rce很大，约为100kΩ。故 很大，约为100kΩ 100k 一般可忽略它们的影响， 一般可忽略它们的影响， 得到简化电路 BJT的 BJT的H参数模型为
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模拟电子技术基础
2
β 一般用测试仪测出； 一般用测试仪测出；
H参数的确定 H参数的确定
rbe 与Q点有关，可用图示 点有关，
仪测出。 仪测出。 也用公式估算 rbe rbe= rb + (1+ β ) re
rb为基区电阻，约为200Ω 为基区电阻，约为200 200Ω
VT (m ) V 26(m ) V re = = IEQ(m ) IEQ(m ) A A
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模拟电子技术基础
二
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 当放大电路的输入信号电压很小时， 小范围内的特性曲线近似地用直线来代替， 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。 极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。
dvBE = ∂vBE ∂iB
VCE ⋅ di + B
ic ib + vbe – b e c + vce –
∂iC d iC = ∂iB
∂iC VCE ⋅ diB + ∂vCE
∂vBE ∂vCE
IB
⋅ dvCE
IB
⋅ dvCE
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模拟电子技术基础
vbe = hieib + hrevce ic = hfe ib + hoevce
模电03(小信号模型分析法)
diB
iC vCE
IBQ dvCE
（Q点附近）
用小信号交流分量表示 vbe= hieib+ hrevce 从而，此公式仅对 ic= hfeib+ hoevce 交流小信号有效。
1. BJT的H参数及小信号模型
• H参数的引出
vbe= hieib+ hrevce
ic= hfeib+ hoevce
非线性器件做线性化处理，简化分 析和设计。
建立小信号模型的思路
如果输入信号：很小，频率较低， 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：可以把三极管组成的电路 当作线性电路来处理。
1. BJT的H参数及小信号模型
• H参数的引出 对于BJT双口网络，已知输入
输出特性曲线如下：
2. 用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路 （1）利用直流通路求Q点
IBQ
VB B
VBEQ Rb
ICQ β IBQ
VCEQ
(VCC
VCEQ Rc
ICQ )RL
共射极放大电路
一般硅管VBEQ=0.7V，锗管VBEQ=0.2V， 已知。
2. 用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路 （2）画小信号等效电路
优点： 分析放大电路的动态性能指标(Av 、Ri和Ro等)非常方便，
且适用于频率较高时的分析。
缺点： 在BJT与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等
电量及BJT的H参数均是针对变化量(交流量)而言的，不能用 来分析计算静态工作点。
例题
1. 电路如图所示。试画出其小信号等效模型电路。
解：
Cb1 ++ vi -
4.3 放大电路的分析方法
模拟电子技术放大电路分析小信号模型分析法
ib
ic
vi
i
vo
电压增益： 输入电阻： 输出电阻：
AV
( Rc // RL ) rbe
Ri
vi ii
Rb
// rbe
Ro = Rc
AV
rbe
(Rc // RL )
(1 )Re
Ri Rb1 // Rb2 // rbe (1 )Re
Ro Rc
β2(Rc2 || rbe2
RL )
β2 1
Av
β1( Rc2 || rbe1
RL )
RL
rbe2 1 β2
组合放大电路总的电压增益等于
组成它的各级单管放大电路电压增益
的乘积。
前一级的输出电压是后一级的输
入电压，后一级的输入电阻是前一级
的负载电阻RL。
4.6.1 共射—共基放大电路
电压跟随器
4.5.1 共集电极放大电路
2.动态分析 ③输入电阻
Ri
vi ii
vi
vi vi
Rb rbe (1 β)R'L
Rb || [rbe (1 β)R'L ]
当 1 ， RL rbe 时， Ri Rb // RL
输入电阻大
4.5.1 共集电极放大电路
固定偏流放大电路
静态：
IBQ
VCC
VB EQ Rb
ICQ β IBQ
VCEQ VCC ICQ Rc
射极偏置放大电路
VB Q
Rb2 Rb1 Rb2
模电03(小信号模型分析法)
将非线性元件的特性用线性元件来表示，并假设这些线性元件的电压或电流为小信号量。
确定线性化工作点
选择一个合适的工作点，在该工作点附近对非线性元件的特性进行线性化处理。
小信号模型的线性化处理
泰勒级数展开
将非线性元件的特性函数展开成泰勒级数，并保留线 性项。
确定线性化参数
根据泰勒级数的展开结果，确定线性化参数，如晶体 管的放大系数、二极管的导纳等。
THANKS
验证线性化精度
根据实际需要，确定线性化的精度，并验证小信号模 型的准确性。
小信号模型的等效电路
根据线性化参数，构建等效电路
01
根据小信号模型的线性化参数，用线性元件构建等效电路。
分析等效电路的频率响应
02
对等效电路进行分析，计算其频率响应，以了解电路在不同频
率下的性能。
验证等效电路的准确性
03
通过实验或仿真验证等效电路的准确性，并根据需要对其进行
小信号模型分析法的未来研究方向
1 2
跨尺度建模与仿真
研究如何在不同尺度上建立小信号模型，实现从 微观到宏观的跨尺度模拟，以更好地理解电路性 能。
异构集成与混合信号建模
针对异构集成和混合信号电路，研究更为复杂的 小信号模型，以适应不同工艺和材料的应用。
3
动态特性和非线性效应
深入研究电路的动态特性和非线性效应，提高小 信号模型的动态性能和非线性描述能力。
修正。
03
小信号模型分析法的实现方 法
频域分析法
频域分析法是一种在频域中对电路进行分析的方法，通过将时域中的电路转换为频 域中的电路，可以更容易地分析电路的频率响应和稳定性。
频域分析法的优点是计算简便、直观，可以快速得到电路的频率响应和稳定性。
小信号模型分析法
回忆BJT三极管的小信号模型BJT双口网络BJT管小信号模型4.4 小信号模型分析4.4.1 MOSFET小信号模型分析（1）模型iD Kn (vGS VT )2 Kn (VGSQ vgs VT )2 Kn[(VGSQ VT ) vgs ]2 Kn (VGSQ VT )2 2Kn (VGSQ VT )vgs Kn vg2s IDQ gm vgs Kn vg2s静态值 （直流）动态值 （交流）非线性 失真项gm 2Kn (vGS VT )当 vgs<< 2(VGSQ- VT )时， iD IDQ gmvgs IDQ id直流+交流3. 小信号模型分析 FET低频小信号模型SiO2 绝缘层(1)输入回路g、s间: iG 0, rgs= 106~109Ω， g、s开路(2)输出回路d、s间: id gmvgs 电压控制电流源rds vDS iD 1ID0时λ=0时， rds= ∞4.4.2 共源极放大电路分析例4.4.1 VDD = 5V， Rd=3.9k Rg1=60k， Rg2=40k。
VT = 1V， Kn = 0.8mA/V2，＝0.02V-1 。
计算 静态值， 小信号电压增益Av，Ri， Ro电路分析： vig极组态判断 vod极剩 s极 共用＝0.02共源极放大电路例4.4.1（1）电路的静态值（画直流通路）解：VGSQ Rg2 Rg1 Rg2 VDD 40 5V 2V 60 40+ VGS ID + VDS IDQ Kn(VGS VT )2 (0.8)(2 1)2mA 0.8mA直流通路VDSQ VDD IDRd [5 0.8 3.9]V 1.88V满足 VGS VT ,VDS (VGS VT ) ,工作在饱和区（2）放大电路动态分析 小信号等效电路：①直流电源VDD短路 — 接地； ②电容Cb1、 Cb2短路；例4.4.1 （2）放大电路动态分析gm 2Kn (VGSQ VT ) 2 0.8 (2 1)mS 1.6mSsRg2rds [Kn (vGS VT )2 ]11ID小信号等效电路IDQ Kn (VGS VT )2 1 k 62.5k 0.02 0.8Avvo vigmvgs (rds v gs// Rd ) gm (rds // Rd ) 5.87Ri Rg1 // Rg2 24k Ro rds // Rd 3.67ksRg2小信号等效电路4.4.3 带源极电阻的共源极放大电路（稳Q点）电路分析： vig极组态判断： vod极剩 s极 共用共源极放大电路sis比较分压式射极偏置电路: 稳Q点4.4.3 带源极电阻的共源极放大电路（稳Q点）1. 求 静态工作点（画直流通路）VGS VG VS[Rg2 Rg1 Rg2(VDDVSS)VSS]sis ( ID Rs VSS )ID Kn (VGS VT )2IDVDS (VDD VSS ) ID ( Rd Rs )+验证是否满足 VGS VT ,VDS (VGS VT ) 饱和区条件：VG +VGSVS VDS s直流通路（2）放大电路动态分析小信号等效电路：①直流电源VDD、VSS短路 — 接地；②电容Cb1、 Cb2短路；sis（2）放大电路动态分析rds [Kn (vGS VT )2 ]11IDgm 2Kn (VGSQ VT )Av vo vi gmvgs Rd v gs gmvgs Rssi gm Rd 1 gm RsRi Rg1 // Rg2Ro Rd＝0, rds→∞isRg2s小信号等效电路Avsvo vSvo vivi vSAvRiRi RSi。
放大电路分析方法
放大电路分析方法放大电路是一种用于提高信号幅度的电路，广泛应用于各种电子设备中。
对于放大电路的分析，有许多不同的方法可供选择。
本文将介绍放大电路的几种常用分析方法，并重点讨论小信号模型法和大信号模型法。
一、小信号模型法小信号模型法是一种基于线性近似的方法，适用于分析非线性电路以及在其中一工作点附近的放大电路。
该方法的基本思想是将非线性电路视为线性电路的叠加，通过线性电路的分析求解非线性电路的行为。
以下是使用小信号模型法进行分析时需要遵循的步骤：1.选取工作点：首先，需要确定放大电路的工作点。
这通常涉及使用直流偏置电路来确定电路的直流工作条件。
2.建立小信号模型：其次，需要将放大电路线性化为小信号模型。
这涉及将非线性的器件（如晶体管）进行局部分析，并简化为线性等效电路。
3.求解等效电路：然后，需要对等效电路进行分析。
这通常涉及使用网络理论和线性系统的分析技巧来求解电路的响应。
4.评估放大性能：最后，需要根据等效电路的分析结果评估放大电路的性能。
这通常涉及计算增益、输入阻抗、输出阻抗等指标。
小信号模型法的优点是可以提供对放大电路行为的定量分析。
然而，由于其基于线性近似，只适用于工作点附近的小信号分析。
二、大信号模型法大信号模型法是一种基于非线性分析的方法，适用于分析工作点偏离很远的放大电路，或者涉及大信号激励的情况。
该方法的基本思想是直接分析非线性放大电路的行为，忽略器件的非线性特性。
以下是使用大信号模型法进行分析时需要遵循的步骤：1.建立非线性模型：首先，需要建立器件的非线性模型。
这可以通过等效电路、传输特性等方式实现。
2.求解非线性方程：其次，需要根据非线性模型和电路拓扑关系，建立非线性方程。
这通常涉及使用基本的电路分析技巧，如基尔霍夫定律。
3.进行数值模拟：然后，可以使用数值模拟工具，如SPICE软件，来求解非线性方程。
这可以提供对电路行为的详细分析。
4.评估放大性能：最后，可以根据数值模拟结果评估放大电路的性能。
模拟小信号模型分析法
当放大电路旳输入信号电压很小时，就能够把三 极管小范围内旳特征曲线近似地用直线来替代，从而 能够把三极管这个非线性器件所构成旳电路看成线性 电路来处理。
网络有输入端和输出端两个端口，常可用电压vi、 vo及电流i1、i2来研究网络旳特征，选vi、vo及i1、i2 四个参数中旳两个作为自变量，另两个为应变量， 就可得到不同旳网络参数，如
3.4.2 共射极放大电路旳小信号模型分析
1. 利用直流通路求Q点
IB
VCC VBE Rb
IC β IB
VCE VCC IC Rc
共射极放大电路
一般对硅管取VBE=0.7V，锗管VBE=0.2V，且 已知。
3.4.2 共射极放大电路旳小信号模型分析
2. 画小信号等效电路
ic + vce -
O
k2
100%
Vo1
t
O
VO1是输出电压信号基波分量
旳有效值，Vok是高次谐波分
量旳有效值，k为正整数。
频率失真（线性失真）与非线性失真旳区别
1.2.3 放大电路旳主要性能指标
思索与习题(放大电路旳主要性能指标)
思索题： 习题：
end
3.4 小信号模型分析法
3.4.0 放大电路模型
3.4.1 BJT旳小信号建模
放大电路模型
信号源
Ii
+ Vs
Rs
+ Vi
放大电路
–
–
Io
+
Vo
RL
–
负载
放大电路是一种双口网络。从端口特征来研究放大 电路，可将其等效成具有某种端口特征旳等效电路。
输入端口特征能够等效为一种输入电阻 输出端口能够根据不同情况等效成不同旳电路形式
3.4 小信号模型分析法
• vbe=hieib+hrevce
• ic=hfeib+hoevce
(vi=h11ii+h12vo)
( io=h21ii+h22vo )
• 式中hie、hre、hfe、hoe是与h11、h12、h21、h22 相对应的。从方程可以看出： • hie：是输入电阻； • hre ：是电压比例系数，反应输出电压对输入 的影响； • hfe ：是电流放大系数； • hoe ：是输出导纳。
+ Ri
V i
-
Rb
I b
rbe e
Rc
V o
-
RL
• 放大电路的输入电阻Ri是从放大电路的输入端
往里看的等效交流电阻(为动态电阻)。不包含信 号源内阻Rs。由图咳直接求出：
Ri Rb // rbe rbe 866
（4）计算输出电阻
放大电路的输出电阻Ro是从放大电路的输出端往里看的等 效交流电阻(为动态电阻)，不包含负载电阻。在负载开路 (RL=)和信号源短路(保留信号源内阻Rs)条件下,从放大电路输 出端外加一正弦测试电压，在作用下，输出端将产生相应的 交流电流，其电压与电流之比输出电阻。由图可直接得
+ vbe b ib + vbe -
ib
3. H参数的确定
• 通常是已知的，主 要是求rbe，而rbe又与 静态工作点有关。 • rbe =rb+（1+）re • vbe=ibrb+iere= ibrb +(1+ ）ibre • rbe = vbe/ib=rb+（1+） re,,，这是一种折算。 • rb通常为100~200， re =VT/IE=26mV/IE
三极管电路的小信号模型分析方法
μA
ic ib 100 5.5sint μ A 0.55 sint mA
uce
ic
( RC
//
RL
)
0.5 5s int
2.7 2.7
3.6 3.6
V
0.8 5s int
V
例2.2.3 解续：
（5）求总量 uBE、iB、iC、uCE
uBE U BEQ ube (0.7 7.2 10 3 sint ) V
简 化
rbe
uBE iB
uCE UCEQ
ube ib
uCE UCEQ
称为三极管的共发射极输入电阻，
为动态电阻
rce
uCE iC
iB IBQ
uce ic
iB IBQ
称为三极管的共发射极输出电阻，
为动态电阻。很大。
如何获取三极管小信号模型参数？
rbe
r bb
(1 ) UT
I EQ
r bb
沟道。改变uGS可控制导电沟道的宽窄，当uGS UGS(off) 时，
沟道全夹断。
二、N 沟道耗尽型 MOSFET
1. 结构、符号与工作原理
制造时在Sio2 绝缘层中掺入正离子，故在 uGS = 0 时已形成 沟道。改变uGS可控制导电沟道的宽窄，当uGS UGS(off) 时， 沟道全夹断。
2. 理解三极管放大电路的小信号模型分析法，了解 饱和失真和截止失真现象及其原因、措施。
3. 了解三极管开关电路及其分析。
重点：
1. 直流通路、交流通路、放大电路小信号等效电路 的画法。
2. 三极管直流电路的工作点估算。
课间休息
2.3 单极型半导体三极管 及其电路分析
负反馈放大电路的小信号模型分析法
负反馈放大电路的小信号模型分析法在深度负反馈的条件下，近似计算反馈放大电路的增益，并定性地分析了电路的输入电阻和输出电阻。
这在工程上的近似方法中有其重要的意义，并可建立和熟悉某些重要的概念。
这里将介绍用负反馈放大电路的小信号模型分析、计算闭环增益、输入电阻和输出电阻的方法及步骤。
具体步骤如下：1．画出反馈放大电路的小信号等效电路，其中包括基本放大电路的小信号等效电路和反馈网络的等效电路。
（1）基本放大电路的小信号等效电路的画法：对于由分立元件（三极管和场效应管）组成的基本放大电路，按第三、四章的方法处理；对于集成运放组成的基本放大电路，可按本节的LT_01中的方法处理。
但应注意，集成运放通常给出的参数为开环差模电压增益AVO、输入电阻ri和输出电阻ro，而放大电路有四种类型（电压放大、互阻放大、互导放大和电流放大），因此必须考虑这四种基本放大电路模型之间的相互转换关系，这在绪论中已作过简要介绍。
（2）反馈网络的等效电路的画法：① 反馈网络的主要作用是传送反馈信号到放大电路的输入端（与进行比较），因此反馈网络的输出端口有一个含内阻的受控源，受控源的类型由交流反馈的类型决定，如是电压串联负反馈，则为；如是电流并联负反馈，则就是等等。
受控源的内阻称为反馈网络的输出电阻，用roF表示。
求roF的法则是，如是电压反馈，则令放大电路的输出节点短路（即令）；如是电流反馈，则令放大电路的输出回路开路（令）。
rOF体现了反馈网络对放大电路输入端的负载效应。
② 虽然反馈网络的正向传输作用（对输入信号的传输）可被忽略，但它对放大电路输出端的负载效应应该保留，反馈网络的输入电阻riF体现了这个负载效应。
求riF的法则是，如是串联反馈，则令放大电路的输入回路开路（）；如是并联反馈，则令放大电路的输入节点对地短路（令）。
2．求反馈放大电路的增益 <?XML:NAMESPACE PREFIX = O /> （1）求开环增益及反馈系数由反馈放大电路的小信号等效电路求开环增益时，只要令反馈网络等效电路中的受控源<?XML:NAMESPACE PREFIX = V /> 即可。
第六讲 小信号模型分析方法
VB − VBE IC ≈ I E = Re
IB =
IC
β
VCE = VCC − I C ( RC + Re )
增加一倍， 、 ∴ β增加一倍， IC、VCE 增加一倍 不变， 一倍。 不变， IB减小一倍。
（2）动态参数 ）
' v o − β RL Av = = vi rbe
Ri = Rb // rbe Ro ≈ RC
I CQ ≈ I EQ
VB − VBE = Re
VB
IB
IC
3.75 − 0.7 = ≈ 1.5mA 2 I CQ 1.5 = ≈ 25 µ A I BQ = β 60
VCEQ = VCC − I CQ ( RC + Re ) = 15 − 1.5( 3 + 2) = 7.5V
与例1结果完全相同 与例 结果完全相同
根据微变等效电路求动态参数
1. 电压放大倍数 Av
26mV rbe = 300Ω + (1 + β ) = 1.36 KΩ IE ' RL = RC // RL = 3 // 3 = 1.5 KΩ ' ' − β RL vo − β i b RL = Av = = rbe + (1 + β ) Re v i ib rbe + ie Re
小信号模型分析法 ： 其优点是适 小信号模型 分析法： 分析法 用于任何复杂的电路， 可方便求解 用于任何复杂的电路 ， 动态参数如放大倍数、 输入电阻、 动态参数如放大倍数 、 输入电阻 、 输出电阻等； 输出电阻等 ； 其缺点是只能用于分 析小信号， 析小信号 ， 不能用来求解静态工作 点Q。 。 实际应用中， 实际应用中 ， 常把两种分析方法 结合起来使用。 结合起来使用。
小信号模型分析法
e
3.4 小信号模型分析法
b ib
hie
ic
c
（3）微变等效电路的简化 BJT在共射连接时，其H参 数的数量级一般为
hie hre 103 103 ~ 104 he 2 hfe hoe 10 10 5 S
ube
hre uce
hfe ib
vBE h ie iB
iC h fe iB
VCE
vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce
VCE
输出端交流短路时的输入电阻,常用rbe表示； 输出端交流短路时的正向电流传输比或电 流放大系数，即 ；
vBE h re vCE
IB
输入端交流开路时的反向电压传输比（无量纲）；
-
失真？应调节哪个元件？如何调节？
SPICE求解！
解：1. Q点的求解：
Rb RC IC IB
VCC
VCC VBE VCC 12 IB 0.04mA 40 μA Rb Rb 300
I E IC IB 40 0.04 1.6mA
T VCE
UCE VCC ICRC 12 1.6 4 5.6V
uBE diB uCE
I BQ
duCE
d uCE
iC d iC iB
U CEQ
iC d iB uCE
I BQ
用小信号交流分量表示
ube= hieib+ hreuce ic= hfeib+ hoeuce
3.4 小信号模型分析法
（1）BJT H参数的引出 其中：
解： I
BQ
VCC 12V
3.4(小信号模型)
• 共射极接法的BJT的小信号模型，H参数的数量级为：
⎡ hie [h ]e = ⎢ ⎣ h fe
⎡ rbe hre ⎤ ⎥ = ⎢β hoe ⎦ ⎢ ⎣
µr ⎤
⎡10 3 Ω 10 − 3 ~ 10 − 4 ⎤ 1⎥=⎢ 2 ⎥ −5 ⎥ ⎣ 10 10 S ⎦ rce ⎦
(3)模型的简化
BJT小信号模型的简化 (a) H参数信号模型 (b) 简化模型
b1 b2
固定不变的电流(IB、IC)都不予考虑，都可从电路中除去， 其他元件都按照原来的相对位置画出，这样就可得到整 个放大电路的小信号等效电路。 • 第三，由于分析和测试时常用正弦波电压作为输入信 号，所以在小信号等效电路中采用相量表示电压和电 流。
画小信号等效电路
• 共射极基本放大电路（a）电路图 （b）小信号等效电路
• 当负载电阻Rc(RL)较小，满足Rc(RL)/rce＜0.1的条件时， 误差不超过10%。能满足工程要求。
3. H参数的确定
• 在计算电路之前，首先必须确定所用的BJT在给定Q点 上的H参数。
• 获得H参数的方法可采用H参数测试仪，或利用BJT 特性图示仪测量β和rbe。rbe 也可借助下式进行估算：
3.4.1 BJT的小信号建模
• 双口有源器件网络——该网络有输入端和输出端两个端口， 可以选择vi、vo及i1、i2这四个参数中的其中两个作为自变量， 其余两个作为应变量，就可得到不同的网络参数，如Z参数 (开路阻抗参数)，Y参数(短路导纳参数)和H参数(混合参数)等。 • H参数在低频时用得较广泛。
1．BJT H参数(Hybrid)的引出
• BJT在共射极接法时，可表示为双口网络。
BJT的H参数小信号模型 （a）BJT在共射接法时的双口网络（b） H参数 小信号模型
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2. BJTH参数小信号模型
• （1）从方程到模型 • 输入回路方程 vBE=hieib+hrevCE • 输出回路方程 iC=hfeib+hoevCE
b ib + vbe -
hie + hre vce e hfe ib
ic c + vce 1/hoe -
（2） 讨论
• 模型中电流源hfeib是一 受控电流源，是虚拟的， 它实质上反应了ib对ic的 控制作用； • 它是一小信号线性模型； • 不能用来求静态工作点； • 尽管在模型中没有反映 静态工作点（包括 VCC），但不能认为可 以不要； • 模型中没有考虑结电容 的影响。
b ib + vbe -
hie + hre vce e hfe ib
c
ic + vce
1/hoe -
（3）模型的简化 因hre=T=10-3~10-4，hoe=1/rce=10-5S
b ib hie c hfeib ic + vce e
c ic + rbe vce 1/hoe e
• 图rbe=hie为 共射电路输 入端，即基 极-发射极电 阻； • = hre为共 射电路放大 倍数。
+ vbe b ib + vbe -
ib
3. H参数的确定
• 通常是已知的，主 要是求rbe，而rbe又与 静态工作点有关。 • rbe =rb+（1+）re • vbe=ibrb+iere= ibrb +(1+ ）ibre • rbe = vbe/ib=rb+（1+） re,,，这是一种折算。 • rb通常为100~200， re =VT/IE=26mV/IE
Rs vs
+
vi
RL vo + Vs _
V i
Rb
I b
rbe e
V Rc o
_
RL
Rb
（3）求电压增益 实质上是利用解线性电路的方法求解
V i Ib rbe I I c b I R' V
o c
b
+
I b
I c
c +
Rs
L
Vs
+ -
1. 双口网络的H参数（混合参数）与BJT的H参 数 • （1）双口网络的
H参数
ii • 一双口有源网络 + 具有输出端口与 vi 输入端两个端口。 其方程为：
io 双口 有源网络 + vo -
• vi=h11ii+h12vo • io=h21ii+h22vo
（2） BJT的H参数的引出 • BJT是一双口网络
• vbe=hieib+hrevce
• ic=hfeib+hoevce
(vi=11ii+h12vo)
( io=h21ii+h22vo )
• 式中hie、hre、hfe、hoe是与h11、h12、h21、h22 相对应的。从方程可以看出： • hie：是输入电阻； • hre ：是电压比例系数，反应输出电压对输入 的影响； • hfe ：是电流放大系数； • hoe ：是输出导纳。
2 用等效电路法分析单管共射放大电路的 动态性能指标（结合例题分析） • （1）用近似计算法 先求出静态工作点及 H参数。
IB VCC 12V 40μ A RB 300k
Rs 500Ω + vs Rc 4kΩ VCC （12V） C + 2 T β =40 RL vo 4.7kΩ
Rb 300kΩ + C1
• vBE=f1(iB,vCE)
iC c iB + b vBE T e + vCE ii
iC=f2(iB,vCE)
io 双口 有源网络 + vo -
V be
+ vi -
假定BJT是在小信号下工作，可用求全微分的方法来求iB 、 vBE 、vCE、 iC。如果在BJT的线性范围内，可用电压、电流 的交流分量代替无限小的的信号增量d iB 、 d vBE 、 d iC 、 d vCE 。
+
I E I C I B 40 40μ A 1.6mA
VCE VCC I C Rc 12V 1.6mA 4k 5.6V
rbe rbb rbe rbb 26mV 26mV (1 ) 200 40 866 IC 1.6mA
小信号模型分析法
建模前提：合适静态工作点小信号（变化范围 小）线性化（用直线代替曲线）。 目的：将BJT内部电压、电流量的微变关系用数学 形式表示，以便用已学的电路理论分析放 大电路的性能指标。 注意：模型参数与静态工作点有关，不能用小信 号模型分析、计算静态工作点。
3.4.1 BJT的小信号建模
V i
-
Rb
I b
rbe e
Rc
V o
-
RL
•
• 将电路参数代入得
' R L 40 2 92 A V rbe 0.866
' Rc // RL 式中 RL ' R L A V rbe
（4）计算输入电阻
b
+
I b
I c
c +
Rs
Vs
+ Ri
V i
-
Rb
I b
rbe e
Rc
V o
-
RL
• 放大电路的输入电阻Ri是从放大电路的输入端
往里看的等效交流电阻(为动态电阻)。不包含信 号源内阻Rs。由图咳直接求出：
Ri Rb // rbe rbe 866
（4）计算输出电阻
b ib + vbe e
N b rb re N e P
c
ic + vce
rbe
ib
1/hoe
-
3.4.2 利用H参数小信号模型分析共射基本放大 电路 1.用混合形等效电路分析放大电路性能指标的 内容与步骤 （1）用近似估算法计算静态工作点； • （2）画出放大电路的交流通路； • （ 3 ）用简化的低频混合 形等效模型代替 BJT，将交流通路改画为微变等效电路； • （4）由静态工作点值(IC) 计算模型参数rbe； • （5）由微变等效电路计算放大电路的动态性 能指标(、Ri、Ro)。
（2）画出小信号等效电路
• 根据任何固定不变的电压源都可认为是交流短路，而任 何固定不变的电流都不不予考虑的原则，画出放大电路 的交流通路，在此基础上将BJT用其小信号模型代替，即 可得电路的小信号等效模型（注意，图中电压、电流用 复数表示）
ic ib
+
ic T Rc
+
+
Ib
b Rs
Ic
c +