模拟电子技术_放大电路分析-小信号模型分析法
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
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
放大电路的分析方法_OK
ICQ
iC 2
1
Q
Q’’
IB = 4 0 µA
直流负载线 20
0
0
2 t
电压放大倍数: 0
Au
ΔvO Δv
ΔvCE Δv
2
I
BE t
4. 5
VCvE6CQE
7. 5
9
0
12 vCE/V vCE/V
11
《模拟电子技术》
【例】用图解法求图示电路电压放大倍数。
RL = 3 k 。
解： 求 RL 确定交流负载线
1/RL 直线，该直线即为
O
VCEQ
交流负载线。 vCE /V
ICQRL
8
3) 动态工作情况图解分析
《模拟电子技术》
（1) 据vi的波形在输入特性曲线图上画vBE、iB的波形
iB
iB / µA
60
3条负载线
Q’
的方程？
Q
IBQ
40
iB
20
Q’’
0
2 t 0
0
0.68 0.7 0.72 vBE
VCC vBE/V
IC IB
2）求rbe
rbe
200
(1
)
26(mV ) IEQ (mA )
《模拟电子技术》
VCC
Rc
Rb
+
vs _
RL
VBB
VCC Rc IL
Rb IB
+IC
+
V_CE
VBE _
RL
VBB
34
3）画交流通路
Rb + vs _ VBB
4）放大电路的小信号模型
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
模拟电子技术试卷四
试卷四一. 选择合适答案填入空内.(每空2分,共20分)1. u GS=0时，能够工作在恒流区的场效应管有________。
A.结型管B.增强型MOS管C.耗尽型MOS管2.已知图所示电路中V CC=12V，Rc=3KΩ，静态管压降U CEQ=6V；并在输出端加负载电阻R L，其阻值为3KΩ。
若发现电路出现饱和失真，则为消除失真，可将____。
A.R w减小B.R c减小C.V CC减小3.选用差动放大电路的原因是____。
A.克服温漂B.提高输入电阻C.稳定放大倍数4. 集成运放制造工艺使得同类半导体管的______。
A.指标参数准确B.参数不受温度影响C.参数一致性好5. 当信号频率等于放大电路的f L或f H时，放大倍数的值约下降到中频时的_____。
A.0.5B.0.7C.0.9即增益下降_____。
A.3dBB.4dBC.5dB6. 交流负反馈是指_____。
A.阻容耦合放大电路中所引入的负反馈B.只有放大交流信号时才有的负反馈C.在交流通路中的负反馈7. 若图所示电路中晶体管饱和管压降的数值为∣U CES∣，则最大输出P om=_______。
8. 在整流电路中，是利用二极管的单相导通性将交流电转变为（）A.脉动的直流电B.电压C.电量D.功率9.电压串联反馈与电流串联反馈的放大类型为（）A.电压、互阻B.电压、互导C. 电流、互导D.电流、互阻二. 判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果填入空内. (每空1分,共10分)1. 结型场效应管外加的栅—源电压应使栅—源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其R GS大的特点。
（）2. 电路中各电量的交流成分是交流信号源提供的；（）3.只有直接耦合放大电路中晶体管的参数才随温度变化而变化。
（ C ）4.有源负载可以增大放大电路的输出电流。
（ Y ）5. 阻容耦合放大电路的耦合电容、旁路电容越多，引入负反馈后，越容易产生低频振荡。
电子电工学——模拟电子技术 第五章 场效应管放大电路
场效应管正常工作时漏极电流的上限值。
2. 最大耗散功率PDM
由场效应管允许的温升决定。
3. 最大漏源电压V(BR)DS 当漏极电流ID 急剧上升产生雪崩击穿时的vDS值。
4. 最大栅源电压V(BR)GS
是指栅源间反向电流开始急剧上升时的vGS值。
5.2 MOSFET放大电路
场效应管是电压控制器件，改变栅源电压vGS的大小，就可以控制漏极 电流iD，因此，场效应管和BJT一样能实现信号的控制用场效应管也 可以组成放大电路。
场效应管放大电路也有三种组态，即共源极、共栅极和共漏极电路。
由于场效应管具有输入阻抗高等特点，其电路的某些性能指标优于三极 管放大电路。最后我们可以通过比较来总结如何根据需要来选择BJT还
vGS＜0沟道变窄，在vDS作用下，iD 减小。vGS=VP(夹断电压，截止电 压）时，iD=0 。
可以在正或负的栅源电压下工作，
基本无栅流。
2.特性曲线与特性方程
在可变电阻区 iD
Kn
2vGS
VP vDS
v
2 DS
在饱和区iD
I DSS 1
vGS VP
2
I DSS KnVP2称为饱和漏极电流
4. 直流输入电阻RGS
输入电阻很高。一般在107以上。
二、交流参数
1. 低频互导gm 用以描述栅源电压VGS对漏极电流ID的控制作用。
gm
iD vGS
VDS 常数
2. 输出电阻 rds 说明VDS对ID的影响。
rds
vDS iD
VGS 常数
3. 极间电容
极间电容愈小，则管子的高频性能愈好。
三、极限参数
D iD = 0
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
4.3.2_小信号模型分析法
*
(2) 画出小信号等效电路
Rs + vs +
vi
-
ic + vce -
300K
Rb + b
Rc
4K
VCC 12V c 20F + + Cb2
Cb1 Rs vs + -
vi
-
+ 20F
e
vo
-
RL
交流通路
由于输入、输出信号常为正弦信号，也可用相量来表示各电压、电流量
Rs vs + -
+ vi -
863 863 500
*
例题
在下图所示电路中，设某一参数变化时其余参数不变，在表中填入①增大 ②减小或③基本不变。
参数 变化
Rb增大 Rc增大
IBQ
VCEQ
A u
Ri
Ro
RL增大
*
例题 在NPN型管共射电路中，在信号源电压为正弦波时，测得输出波形如图
（a）、（b）、（c）所示，试说明电路分别产生了什么失真，如何消除。
图解法的优点：
1、可直观地了解放大电路的工作情况。
（由vi→vo的倒相放大作用、还可测出AV） 2、有助于理解电路参数对Q点的影响， Q点位置对vo波形的影响。 从而合理安排Q点，即选择合适的电路参数。 使Q点位于交流负载线的中央，获得最大的不失真输出波形。
缺点：
1、需作图，太繁琐； 2、无法分析电路的其它性能指标;
ic= hfeib+ hoevce
*
H参数的意义：
vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce
vBE h ie iB
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。
模拟电子技术第五章放大器的工作原理和分析方法gpppt课件
14
集电极电源，
为电路提供能
+VC 量。并保证集
C
电结反偏。
R
C2
C1
C
T
R
RL
b VBB
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15
共射放大电路
R
C1
C
R b VBB
集电极电阻，
+VC
将变化的电流 转变为变化的
C
电压。
C2
T RL
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16
耦合电容：
电解电容，有极性，
大小为10 F~50 F R
C1
iC
( 2 )改变 V CC ，保持 R b ，
Rc ， 不变；
iC
Q3 Q1
IB
Q2
O
uCE
Rb 增大， Q 点下移；
Rb 减小， Q 点上移；
Q2 IB
Q1
O
uCE
升高 VCC ，直流负载线平 行右移，动态工作范围增大， 但管子的动态功耗也增大。
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47
3. 改变 Rc，保持 Rb ， VCC， 不变；
这就是说，交流负载线的斜率为：
交流负载线的作法： ①斜 率为-1/R'L 。 (R'L= RL /Rc )
②经过Q点。
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39
交流负载线的作法
IC
交流负载线
①斜 率为-1/R'L。 (R'L= RL /Rc )
Q
直流负载线
IB
②经过Q点。
UC
注意：
VCC E
(1)交流负载线是有交流 输入信号时工作点的运动轨迹。
4、输出端接负载，把集电极电流的变化转化成负载 的电压变化。
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
JFET放大电路的小信号模型分析法
忽略 rds， 由输入输出回路得:
vo gmvgs Rd
vi vgs gmvgs R
vgs (1 gm R)
则
小信号等效电路
源极电阻
Av
gm Rd 1 gmR
降低了增益
JFET放大电路的小信号模型分析法
2. 共源电路的分析
（2）动态指标的计算
输入电阻 Ri Rg3 ( Rg1 // Rg2)
2
源极电阻
注意：ID< IDSS
稳定Q点 VDS VDD ID (Rd R)
需要验证是否满足
分压偏置
VDS (VGS VP )
联立 求解
JFET放大电路的小信号模型分析法
2. 共源电路的分析
（2）动态指标的计算
分压偏置
小信号等效电路
JFET放大电路的小信号模型分析法
2. 共源电路的分析
模拟电子技术
知识点： JFET放大电路的小信号 模型分析法
JFET放大电路的小信号模型分析法
1. JFET低频小信号模型
JFET放大电路的小信号模型分析法
2. 共源电路的分析
（1）Q点的计算——估算法
VGS VG VS
Rg2 Rg1 Rg2
VDD
饱和区 I D IDSS 1Leabharlann IDRvGS VP
小信号等效电路
输出电阻
Ro Rd
模拟电子技术
知识点： JFET放大电路的小信号 模型分析法
《模拟电子技术》教学大纲
课程教学大纲课程名称：模拟电子技术英文名称：Analog Electronics Technique课程编号：001011003培训对象：（高等教育）课程性质：必修，考试总学时数：理论56学时，实践16学时学分：4开课学期：第二学年春季学期二〇二一年二月一、课程目标本课程授课对象为电子、电气等专业学生，通过本课程的学习，使学员掌握模拟电子技术的基本理论，掌握常用半导体器件及分立元件电路的基本分析方法，掌握集成运算放大器在信号的产生电路、运算电路和处理电路中的应用，培养学员的工程意识和工程思维能力，锻炼学员的实际动手能力，具备初步的工程实践能力和科技创新能力，为后续课程的学习和工作奠定基础。
二、课程设计（一）思路理念《模拟电子技术》是电子、通信等专业的一门重要的专业基础课程，具有较强的理论性和实践性。
着眼于学生未来任职能力和工程实践能力，立足“学生为主、教师为导”课堂教学，夯实基础，学以致用。
使学生通过学习该课程能够做到理论基础扎实、实践能力加强、创新能力提高，对模拟电子电路会读（读懂电路图）、会算（分析计算性能指标）、会选（选取合适器件）、会用（灵活用于实际电子电路），增加学科前沿内容，完善其知识结构和实践技能，培养学员的工程素养和创新能力。
（二）内容设计构建模拟电子技术课程的整体知识框架，注重知识点之间的相互关联，沿“先分立后集成”的主体思路，教学内容由常用半导体器件、常用半导体器件组成的基本放大电路、放大电路的频率特性、放大电路引入反馈对电路性能改善的分析判断、集成运放内部电路、集成运放的线性应用和非线性应用、稳压电源等章节组成。
在一条主线的牵引下，牵引出各章节的相关知识点，层次分明、条理清晰。
准确把握课程的重点和难点内容，并结合实际科研成果和前沿学科内容，拓展模拟电子电路的实际应用，激发学员自主实践的兴趣，注重引导学员利用所学知识解决工程实际问题。
组织学员参加各种科技创新竞赛，培养学员的自主学习能力和科技创新能力。
《模拟电子技术基础》教案第二章基本放大电路(高教版)(中职教育).doc
第二章基本放大电路本章内容简介本章首先讨论半导体三极管（BJT ）的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。
随后着重讨论BJT放大电路的三种组态，即共发射极、共集电极和共基极三种放大电路。
内容安排上是从共发射极电路入手，再推及其他两种电路，并将图解法和小信号模型法，作为分析放大电路的基本方法。
（一）主要内容：◊半导体三极管的结构及工作原理，放大电路的三种基本组态◊静态工作点Q的不同选择对非线性失真的影响◊用H参数模型计算共射极放大电路的主要性能指标◊共集电极电路和共基极电路的工作原理◊三极管放大电路的频率响应（二）教学要点：从半导体三极管的结构及工作原理入手，重点介绍三种基本组态放大电路的静态工作点、动态参数（电压增益、源电压增益、输入电阻、输出电阻）的计算方法，H参数等效电路及其应用。
（三）基木要求：◊了解半导体三极管的工作原理、特性曲线及主要参数◊了解半导体三极管放大电路的分类◊掌握用图解法和小信号分析法分析放大电路的静态及动态工作情况◊理解放大电路的工作点稳定问题◊掌握放大电路的频率响应及各元件参数对其性能的影响2.1半导体三极管（BJT）2.1.1BJT的结构简介：半导体三极管有两种类型:NPN型和PNP型。
结构特点：发射区的掺杂浓度最高；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。
2.1.2BJT的电流分配与放大原理三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。
外部条件：发射结正偏，集电结反偏。
i B =(l_Q )x* a1-a 2.三极管的三种组态共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE 表示。
共基极接法，基极作为 公共电极，用CB 表示。
共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC 表示。
q =必耳=«厶=厶/⑴《）BJT 的三种组态4. 放大作用综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传 输，然后到达集电极而实现的。
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
模电课件 第四章 放大电路基础(2)小信号模型及三种基本电路2013
ICQ ≈ I EQ =
VB − VBE ≈ 1.65mA R e1 + R e2
VCEQ ≈ VCC – ICQ（RC +Re1+Re2）=7.8V
2013-3-4
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IBQ=ICQ/β=28uA
18
2013-3-4
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电气工程学院 苏士美
¤¤
4
小信号模型分析法 Q点附近，小信号
3、H参数的确定：
∂v BE hie＝ ∂iB
= rbe
vCE
hre =
∂v BE ∂vCE
= µr
iB
hfe＝
∂iC ∂iB
=β
vCE
26 mV r 所以： be＝200 Ω + (1 + β ) I ( mA ) E
其中：rbb’=200Ω
由发射极静态 电流来计算
2013-3-4
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ÿÿ
6
小信号模型分析法
4、简化H参数等效电路：
I BQ ≈ 40 µA VCC = I CQ RC + VCEQ + I EQ Re ≈ VCEQ + I CQ ( RC + Re ) I CQ = 2mA VCEQ = 6V
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I CQ = βI BQ
电气工程学院 苏士美 9
小信号模型分析法
（2）求Q附近参数rbe：rbe = 200Ω + (1 + β ) （3）画小信号等效电路：
模拟电子技术,概念
1.集成运算放大器是一种高增益直接耦合放大器，他作为基本的电子器件，可以实现多种功能电路，如电子电路中的比例，积分，微分，求和，求差等模拟运算电路。
2.运算放大器工作在两个区域：在线性区，他放大小信号；输入为大信号时，它工作在非线性区，输出电压扩展到饱和值om V 。
3.同向放大电路和反相放大电路是两种最基本的线性应用电路。
由此可推广到求和，求差，积分，和微分等电路。
这种由理想运放组成的线性应用电路输出与输入的关系（电路闭环特性）只取决于运放外部电路的元件值，而与运放内部特性无关。
4.对含有电阻、电容元件的积分和微分电路可以应用简单时间常数RC 电路的瞬态相应，并结合理想运放电路的特性进行分析。
5.PN 结是半导体二极管和组成其他半导体器件的基础，它是由P 型半导体和N 型半导体相结合而形成的。
绝对纯净的半导体掺入受主杂质和施主杂质，便可制成P 型半导体和N 型半导体。
空穴参与导电是半导体不同于金属导电的重要特点。
6.当PN 结外加正向电压（正向偏置）时，耗尽区变窄，有电流流过；而外加反向电压时，耗尽区变宽，没有电流流过或电流极小，这就是半导体二极管的单向导电性，也是二极管最重要的特性。
7.二极管的主要参数有最大整流电流，最高反向工作电压，和反向击穿电压。
在高频电路中，还要注意它的结电容，反向恢复时间，最高工作频率。
8.由于二极管是非线性器件，所以通常采用二极管的简化模型来分析设计二极管电路。
主要有理想模型，恒压降模型，折线模型，小信号模型等。
在分析电路的静态或大信号情况时，根据信号输入的大小，选用不同的模型，只有当信号很微小，且有一静态偏置时，才采用小信号模型。
指数模型主要在计算机模拟中使用。
9.齐纳二极管是一种特殊的二极管，常利用它在反向击穿状态下的恒压特性，来构成简单的稳压电路，要特别注意稳压电路限流电阻的选取。
齐纳二极管的正想特性和普通二极管相近。
10.其他非线性二段器件，如变容二极管，肖特基二极管，光电、激光、发光二极管等均具有非线性的特点，其中光电子器件在信号处理，存储和传输中获得了广泛的应用。
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考虑RL对静 态工作点的
影响
3. 含有恒流源的射极偏置电路
静态工作点由恒流源提供 分析该电路的Q点及 Av 、Ri 、Ro
4.5 共集电极放大电路和 共基极放大电路
4.5.1 共集电极放大电路 4.5.2 共基极放大电路 4.5.3 放大电路三种组态的比较
4.5.1 共集电极放大电路
共集电极电路结构如图示
不再先求IBQ
（2）放大电路指标分析 ②电压增益
<A>画小信号等效电路
（2）放大电路指标分析 ②电压增益
<B>确定模型参数
已知，求rbe
rbe
200
(1
)
26(mV) I E Q ( mA )
<C>增益
输出回路： vo β ib (Rc // RL )
输入回路： vi ibrbe ie Re ibrbe ib (1 β)Re
电压增益：
Av
vo vi
β ib (Rc // RL ) ib[rbe (1 β)Re ]
β ( Rc // RL ) rbe (1 β)Re
（可作为公式用）
（2）放大电路指标分析 ③输入电阻
vi ib[rbe (1 β)Re ]
ii ib iRb
vi
vi vi
rbe (1 )Re Rb1 Rb2
(b) 直流通路
T IC IE VE、VB不变 VBE IB
IC
（反馈控制）
动画演示
1. 基极分压式射极偏置电路
（1）稳定工作点原理
b点电位基本不变的条件：
I1 >>IBQ ，VBQ >>VBEQ
此时，VBQ
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
VBQ与温度无关
一般取 I1 =(5~10)IBQ ， VBQ =3~5V
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
输入电阻
vi Ri＝
i ＝Rb||rbe1＝Rb1||Rb2||rbe1
i
输出电阻
Ro Rc2
4.6.2 共集—共集放大电路
(a) 原理图
(b)交流通路
T1、T2构成复合管，可等效为一个NPN管
4.6.2 共集—共集放大电路
1. 复合管的主要特性
PNP
两只NPN型BJT组成的复合管
rbe＝rbe1＋(1＋1)rbe2
4.6.2 共集—共集放大电路
1. 复合管的主要特性
NPN与PNP型BJT组成的复合管
PNP与NPN型BJT组成的复合管
rbe＝rbe1
4.6.2 共集—共集放大电路
2. 共集共集放大电路的Av、 Ri 、Ro
2、画出放大电路的交流等效电路，并求出rbe。
3、根据要求求解动态参数Av，Ri，Ro。
练习：画出下图所示电路的小信号模型。
练习：画出下图所示电路的小信号模型。
4.4 放大电路静态工作点 的稳定问题
4.4.1 温度对静态工作点的影响
4.4.2 射极偏置电路
1. 基极分压式射极偏置电路 2. 含有双电源的射极偏置电路 3. 含有恒流源的射极偏置电路
ICQ β IBQ
VCEQ VCC ICQ Rc
射极偏置放大电路
VB Q
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
ICQ
IEQ
VB
VB EQ Re
IBQ
ICQ
VCEQ VCC ICQ ( Rc Re )
动态：
ib
ic
vi
i
vo
电压增益： 输入电阻： 输出电阻：
AV
( Rc // RL ) rbe
该电路也称为射极输出器
1.静态分析
由 VCC IBQRb VBEQ IEQ Re IEQ (1 β )IBQ
得
IBQ
VCC VBEQ Rb (1 β)Re
ICQ β IBQ
VCEQ VCC IEQ Re VCC ICQ Re
直流通路
4.5.1 共集电极放大电路
2.动态分析 ①小信号等效电路
4.5.1 共集电极放大电路
Av 1 。 Ri Rb //[rbe (1 β)RL ]
Ro
Re
//
Rs 1
rbe β
共集电极电路特点：
◆ 电压增益小于1但接近于1，vo与vi同相 ◆ 输入电阻大，对电压信号源衰减小 ◆ 输出电阻小，带负载能力强
动画演示
4.5.2 共基极放大电路
1.静态工作点 直流通路与射极偏置电路相同
1. 基极分压式射极偏置电路
（2）放大电路指标分析
①静态工作点
VB Q
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
ICQ
IEQ
VBQ
VB EQ Re
VCEQ VCC ICQ Rc IEQ Re VCC ICQ ( Rc Re )
IBQ
ICQ β
VBQ VEQ , I EQ , ICQ VCEQ , I BQ
4.4.1 温度对静态工作点的影响
动画演示静态工作点
温度升高使IC增加 动画演示温度对静态工作点的影响
4.4.2 射极偏置电路
1. 基极分压式射极偏置电路
（1）稳定工作点原理
目标：温度变化时，使 IC维持恒定。
如果温度变化时，b点电 位能基本不变，则可实现静
态工作点的稳定。
稳定原理：
(a) 原理电路
β2 R'L2 rbe2
β2 ( Rc2 || RL ) rbe2
所以 因为 因此
Av
β1rbe2 (1 β2 )rbe1
•
β2(Rc2 || rbe2
RL )
β2 1
Av
β1( Rc2 || rbe1
RL )
RLBiblioteka 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。
Ri
vi ii
Rb
// rbe
Ro = Rc
AV
rbe
(Rc // RL )
(1 )Re
Ri Rb1 // Rb2 // rbe (1 )Re
Ro Rc
# 射极偏置电路做如何改进，既可以使其具有温度稳定性， 又可以使其具有与固定偏流电路相同的动态指标？
改进1
ib b
ic c
βib
则
Ro
vt ic
rce(1
rbe
β Re ) Rs Re
其中 Rs Rs // Rb1 // Rb2 输出电阻 Ro Rc // Ro
当 Ro Rc 时， Ro Rc （ 一般 Ro rce Rc ）
(3) 固定偏流电路与射极偏置电路的比较
固定偏流放大电路
静态：
IBQ
VCC
VB EQ Rb
则输入电阻
Ri
vi ii
1
1
11
rbe (1 β )Re Rb1 Rb2
Rb1 || Rb2 || [rbe (1 β)Re ]
放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻
（2）放大电路指标分析 ④输出电阻
求输出电阻的等效电路
• 网络内独立源置零 • 负载开路 • 输出端口加测试电压
ib (rbe Rs) (ib ic )Re 0 vt (ic β ib )rce (ic ib )Re 0
βR'L rbe
小信号等效电路
RL Rc // RL
2.动态指标
② 输入电阻
ii iRe ie iRe (1 β )ib iRe vi / Re ib vi / rbe
Ri
vi / ii vi
Re
||
rbe 1 β
vi Re
(1
β)
vi rbe
③ 输出电阻
Ro Rc
小信号等效电路
Av
vo vi
1 βR'L rbe 1 β R'L
式中
≈12 rbe＝rbe1＋(1＋1)rbe2
RL＝Re||RL
Ri＝Rb||[rbe＋(1＋)RL]
Ro
Re
||
Rs
|| Rb 1
rbe
作业
P190 4.4.3，4.4.4，4.4.5
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
共射－共基放大电路
4.6.1 共射—共基放大电路
电压增益
Av
vo vi
vo1 vi
•
vo vo1
Av1 • Av2
其中
Av1
β1 RL rbe1
β1rbe2 rbe1(1 β2 )
Av 2
2. 含有双电源的射极偏置电路
（1）阻容耦合
静态工作点
IBQ
Rb IBQ VBEQ ( Re1 Re2 )IEQ (VEE ) 0
ICQ IBQ
IEQ ICQ VCEQ VCC (VEE ) ICQ Rc IEQ ( Re1 Re2 )
2. 含有双电源的射极偏置电路 （2）直接耦合
只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输 出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗 的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。
4.6 组合放大电路
4.6.1 共射—共基放大电路 4.6.2 共集—共集放大电路
组合电路分析基本原则：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。
β RL rbe β RL
1