小信号模型

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二极管直流简化模型和小信号模型

二极管的直流简化模型和小信号模型是用于描述其电性能的不同模型。

在简化模型中，二极管被理想化为一个闭合开关或者一个线性电阻。

当电压超过某个阈值时，二极管立即导通，电流可以无限制地流动；而当电压低于这个阈值时，二极管截止，电流无法通过。

另一方面，小信号模型则是在二极管上的电压（或二极管中电流）仅在一较小范围内发生变化时所建立的模型。

在此模型中，将二极管的I-V特性近似为以Q点为切点的一条直线，其斜率的倒数就是小信号模型的微变电阻rd。

特别需要注意的是，小信号模型中的微变电阻rd与静态工作点Q有关，此模型一般用于二极管处于正向偏置条件下，且vD远大于VT。

这两类模型各有应用场景。

大信号模型能反映二极管正常工作在正偏和反偏的全部特性，可用于分析二极管电路的大部分情况。

而小信号模型则主要用来描述正向导通时某局部工作区域的动态特性，常应用于二极管电路的精细分析以及电力电子的环路设计等需要精确控制的情况。

小信号模型

（c）
vbe uT vce
ib rce vce
4. H参数的确定
• 一般用测试仪测出； • rbe 与Q点有关，可用图示仪测出。
一般也用公式估算 rbe
rbe= rb + (1+ ) re
其中对于低频小功率管 rb≈200
而
re
VT (mV) I EQ (mA)
26(mV) I EQ (mA)
IB
直流通路
IC VCE
2. 画出小信号等效电路
共射极放大电路
交流通路
将BJT用晶体管的小信号模型代替，即得H参数小信号等效电路
vi
Rb
H参数小信等效电路
Rc RL
3. 求电压增益
· Ib
·
Vi
Rb
· Ic
· Ib
Rc
RL V·o
根据
· Vi
I·b·rbe
I·c=
· ·Ib
V· O
I·c
c + ib b
vBE
–
e
ic + vCE
–
BJT双口网络
• H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 • H参数与工作点有关，在放大区基本不变。 • H参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。
3. 模型的简化
ib hie （a）
vbe hrevce
hfeib
ic （a）图：
➢ ib 是受控源，且为电流控制电流源
1. H参数的引出
c + ib b
vBE
–
e
ic + vCE
–
BJT双口网络
对于BJT双口网络，我们已经知道输入输出特性曲线如下：

小信号线性化模型课件

小信号线性化模型是一种针对非线性系统的线性化方法，能够将非线性系统在一定范围内转化为线性系统，从而便于应用线性控制理论进行控制。
因此，研究小信号线性化模型对于提高工业过程的控制精度和稳定性具有重要意义。
研究现状与发展
小信号线性化模型的研究起源于上世纪九ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ年代，经过多年的研究和发展，已经在航空航天、化工等领域得到了广泛
01
02
03
控制策略设计
稳定性分析
故障诊断
小信号线性化模型可用于控制策略设计，实现复杂系统的精确控制。
通过小信号线性化模型，可以分析控制系统的稳定性，确保系统的正常运行。
利用小信号线性化模型可以诊断控制系统中的故障，提高系统的可靠性。
图像处理中的应用
01
02
03
图像增强
小信号线性化模型可用于图像增强，通过对图像的建模和优化，提高图像的清晰度和质量。
将处理后的数据绘制成曲线图，以便更直观地观察和分析。
结果比较与讨论
对比不同模型
将小信号线性化模型与其他模型进行对比，分析其优劣和适用范
围。
分析误差原因
对实验误差进行分析，找出误差的原因和改进方向。
总结结论
根据实验结果和分析，总结出小信号线性化模型的特性和适用条件，为实际应用提供参考。
05
速度更新其位置。
01
02
03
04
05
基于支持向量机的优化
01
支持向量机是一种基于统计学习理论的分类器，适用于解决
二分类问题。
02
在小信号线性化模型中，支持向量机可以用于优化模型的参数，提高模型的预测精度和鲁
棒性。
03

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》课件

阐述了《小信号模型》在通信、电子等领域的应用
探讨了《小信号模型》的发展趋势和挑战
提出了对《小信号模型》未来研究的展望和期待
展望小信号模型未来的研究方向和应用前景
应用前景：小信号模型在5G、物联网、人工智能等领域的应用前景
技术挑战：小信号模型在复杂环境下的稳定性和可靠性
问题
研究方向：小信号模型在通信、雷达、电子对抗等领域的应用研究
传输距离：在不同传输距离下，小信号模型的性能表现如何？
网络拓扑：在不同网络拓扑下，小信号模型的性能表现如何？
Part Six
小信号模型的优缺点分析
分析小信号模型的优点和缺点
优点：简单易用，易于理解和应用
优点：能够快速分析信号的频率特性和时域特性
缺点：无法处理非线性信号
缺点：无法处理高阶信号
探讨小信号模型在不同领域的应用前景和限制
优点：简单、易于理解和应用缺点：准确性有限，不适用于复杂系统应用领域：电子、通信、控制等领域限制：不适用于非线性、时变系统改进方向：结合其他模型，提高准确性和适用范围
Part Seven
总结与展望
总结PPT课件的主要内容和观点
介绍了《小信号模型》的基本概念和原理
小信号模型是数字信号处理的基础
小信号模型可以用于模拟信号的转换和滤波
小信号模型可以用于信号的放大和衰减
小信号模型可以用于信号的调制和解调
小信号模型可以用于信号的压缩和恢复
小信号模型可以用于信号的检测和识别
Part Five
小信号模型的性能评估
介绍小信号模型的性能评估方法和指标
性能评估方法：包括仿真实验、理论分析、实际测试等

小信号模型的原理与应用

小信号模型的原理与应用1. 小信号模型的概述小信号模型是指将非线性电路在某工作点处进行线性化处理，以线性矩阵来近似描述电路的动态行为。

小信号模型能够有效地分析电路的频率响应以及信号增益等参数，对于电路设计和分析非常重要。

2. 小信号模型的原理小信号模型基于线性近似原理，将非线性电路在某工作点线性化，并将线性化的电路表示为参数形式的等效电路。

在小信号模型中，将电路中的所有非线性元件均视作线性单端增益元件，并用电压和电流的增益参数描述。

通过将电路中的各个元件进行线性化，可以得到不同环节的增益参数，从而形成小信号模型。

具体而言，小信号模型的基本原理如下： - 对于非线性电路，选择合适的工作点进行线性化处理； - 将非线性元件视作线性单端增益元件，并用增益参数描述；- 采用等效电路的参数形式，将线性化的电路表示为常数项和一阶项的线性组合；- 利用线性化得到的小信号模型，进行频率响应和信号增益等参数的分析。

3. 小信号模型的应用小信号模型在电路设计和分析中具有广泛的应用，主要应用于以下几个方面：3.1. 频率响应分析小信号模型能够有效地分析电路的频率响应特性。

通过线性化处理，可以得到电路在不同频率下的增益和相位等信息。

这对于滤波器、放大器等电路的设计和优化非常重要。

通过对小信号模型进行分析，可以选择合适的工作频率范围，使得电路在该范围内具有良好的性能。

3.2. 信号增益分析小信号模型可以用于分析电路的信号增益。

通过线性化处理，可以得到电路的增益参数，从而了解电路对不同信号的放大程度。

这对于放大器等电路的设计和评估非常重要。

通过对小信号模型进行分析，可以选择合适的增益参数，使得电路能够实现所需的放大功能。

3.3. 稳定性分析小信号模型还可以用于分析电路的稳定性。

通过线性化处理，可以得到电路的传输函数和极点位置。

根据极点的位置，可以判断电路是否稳定。

这对于反馈电路和振荡电路等的设计和分析非常重要。

通过对小信号模型进行分析，可以调整电路的参数，以满足稳定性的要求。

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
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
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。

状态空间平均法建立小信号模型PPT课件

平均化方法
采用适当的平均化方法，如时间平均或频率平均，将非线性微分方程转化为线性差分方程。
平均化误差
由于平均化处理会导致误差，因此需要评估平均化误差的大小，以确保计算结果的精度。
状态方程的求解
状态方程
根据系统的动态特性，建立状态方程，描述系统内部状态变量的
变化规律。
离散化状态方程
将连续的状态方程离散化，以便在离散时间步长上进行数值计算。
目的和意义
目的
通过状态空间平均法建立小信号模型，帮助理解和分析线性时不变系统的动态行为，为控制系统设计和分析提供基础。
意义
小信号模型在工程中具有广泛应用，如航天、通信、电力等领域，通过状态空间平均法建立小信号模型，可以更精确地描述系统的动态特性，提高控制系统的性能和稳定性。
02 状态空间平均法概述
数值法求解
采用数值计算方法，如欧拉法、龙格库塔法等，求解状态变量的时间响应。
输出方程的求解
01
根据输出方程和输入信号，通过适当的计算方法求解出系统的输出响应。
02
考虑系统噪声和干扰的影响，对输出响应进行处理和分析。
04 状态空间平均法的实现
平均化处理
01
02
03
平均化处理
将时域中的微分方程转化为差分方程，以便在离散时间步长上进行数值计算。
05 实例分析
实例选择与数据准备
实例选择
选择具有代表性的实际系统作为研究对象，如电力电子系统、电机控制系统等。
数据准备
收集相关系统的输入输出数据，并进行预处理，如滤波、去噪等，以确保数据质量。
模型建立与求解
模型建立
根据状态空间平均法，建立系统的状态空间模型，包括状态方程和输出方程。

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

小信号模型的原理及应用

小信号模型的原理及应用1. 引言小信号模型是一种用于分析线性电路中微小信号变化的数学模型。

它通过线性化并简化非线性电路，使得我们能够更容易地理解和预测电路的行为。

本文将介绍小信号模型的基本原理以及它在电子电路设计和分析中的应用。

2. 小信号模型的基本原理小信号模型基于两个假设：线性性和小信号假设。

2.1. 线性性线性性意味着电路中的元件满足线性关系，即输出响应是输入信号的线性函数。

线性性允许我们使用简单的数学工具（如线性代数）来分析电路。

当输入信号较小时，大多数电路元件可以被近似为线性的。

2.2. 小信号假设小信号假设是基于输入信号较小的假设。

它要求输入信号的振幅足够小，以至于它的变化不会引起电路中元件的非线性饱和。

根据小信号假设，我们可以在电路中线性化非线性元件，并将它们建模为简单的电阻、电容和电感。

3. 小信号模型的应用小信号模型在电子电路设计和分析中有广泛的应用。

下面列举了一些主要的应用场景：3.1. 放大器设计小信号模型允许我们将放大器建模为线性电路，从而更容易分析和设计放大器的性能。

通过分析小信号模型，我们可以确定放大器的增益、带宽和稳定性。

3.2. 滤波器设计滤波器通常用于信号处理和频率选择。

小信号模型可以帮助我们分析滤波器的频率响应以及阻带和通带的特性。

这有助于我们设计和优化各种类型的滤波器。

3.3. 振荡器设计振荡器是一种产生周期性信号的电路。

小信号模型可以帮助我们分析振荡器的稳定性和频率。

这对于设计高性能的振荡器非常重要。

3.4. 反馈控制系统分析反馈控制系统常用于稳定性控制和误差校正。

小信号模型可以用来分析系统的稳定性，并预测系统的频率响应和阶跃响应。

这对于设计和优化反馈控制系统非常有用。

4. 小结小信号模型是一种在电子电路设计和分析中广泛使用的工具。

它通过线性化和简化电路，使得我们能够更好地理解和预测电路的行为。

在放大器、滤波器、振荡器和反馈控制系统等方面，小信号模型都有重要的应用价值。

模电03(小信号模型分析法)

建立小信号模型
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。

小信号模型

小信号模型小信号模型是指在电子电路分析中使用的一种简化模型，用于分析电路中的微小变化或者交流信号的响应。

通过小信号模型，我们可以更好地了解电路的稳定性、频率响应以及信号传输特性。

在电子技术领域，小信号模型起着至关重要的作用，为工程师们设计和优化电路提供了有效的工具和方法。

小信号模型的基本概念小信号模型通过将非线性电路元件在工作点处的导纳或者电阻转换成等效的线性模型来描述电路的动态特性。

在小信号模型中，电路中的电容、电阻和电感等元件被简化为等效的小信号模型参数，这样可以更方便地进行分析和计算。

通常情况下，小信号模型可以通过微分方程或者迪拜电路等方法来建立。

通过对电路中各个元件的微分导纳、微分阻抗以及微分电容等参数进行计算，可以得到小信号模型的等效电路。

这样一来，我们就可以分析电路在频率响应、幅频特性和传输特性上的变化。

小信号模型在电路分析中的应用小信号模型在电子电路设计和分析中有着广泛的应用。

在放大器设计中，通过建立放大器的小信号模型，可以快速地分析放大器的增益、带宽、稳定性以及噪声等特性。

此外，小信号模型还可以在滤波器设计、功率放大器设计以及交流耦合等领域发挥作用。

在通信系统设计中，小信号模型常常用于分析调制解调器、射频前端、混频器等模块的频率响应和信号传输特性。

利用小信号模型，工程师们可以更好地优化电路的性能，提高系统的整体性能和稳定性。

结语小信号模型作为一种电子电路分析的重要方法，为工程师们提供了便利和实用的工具。

通过建立准确的小信号模型，我们可以更深入地了解电路的特性和性能，从而优化设计、提高效率。

希望通过本文的介绍，读者对小信号模型有了更清晰的认识，并在实际工程应用中能够灵活运用这一方法。

模拟小信号模型分析法

建立小信号模型旳思绪
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

三极管电路的小信号模型分析方法

1.3
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

小信号模型的原理和应用

小信号模型的原理和应用1. 什么是小信号模型小信号模型是一种用于分析和设计电子电路的工具。

正常情况下，电子元件的工作状态一般采用大信号模型进行分析，但在某些情况下，当输入信号非常小，以至于可以忽略的时候，采用小信号模型进行分析可以更加简化和有效。

2. 小信号模型的基本原理小信号模型的基本原理是将电路中的非线性元件（如晶体管）抽象成线性元件（如电阻，电容）的组合，从而简化分析过程。

其可以采用各种线性化技术，如小信号分析、增量分析、微分等方法进行建模和求解。

3. 小信号模型的应用小信号模型在电子电路设计和信号处理中有着广泛的应用。

下面列举了几个常见的应用领域：3.1 放大器设计小信号模型可以用于设计和优化放大器电路。

通过对放大器进行小信号模型化，可以更好地理解和调整电路的频率响应、增益和失真等特性。

同时，小信号模型也可以用于估计放大器的输入和输出阻抗，从而实现匹配和调谐。

3.2 滤波器设计小信号模型可以用于分析和设计各种类型的滤波器电路，如低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器等。

通过对滤波器进行小信号模型化，可以更好地了解滤波器的频率特性、可调节性和稳定性。

3.3 系统建模和控制小信号模型可以用于系统建模和控制。

对于复杂的控制系统，小信号模型可以将其简化成一个线性动态系统，从而方便对系统进行分析和控制算法的设计。

此外，小信号模型也可以用于估计系统的稳定性和鲁棒性。

3.4 集成电路设计小信号模型在集成电路设计中有着重要的应用。

通过对集成电路进行小信号分析，可以更好地了解电路的稳定性、功耗和噪声等特性，从而优化电路设计和性能。

3.5 通信系统设计小信号模型在通信系统设计中也有广泛的应用。

通过对系统中各个组件进行小信号分析，可以更好地了解系统的频率响应、噪声特性和信号传输能力，从而提高系统的性能和可靠性。

4. 总结小信号模型是一种重要的工具，可以用于分析和设计电子电路。

它通过将非线性元件线性化，简化了电路分析的过程，提供了更好的抽象和分析能力。

第六讲小信号模型分析方法

(1)静态参数
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。

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

运放的等效小信号模型

运放的等效小信号模型
运放（Operational Amplifier，简称Op-Amp）的等效小信号模型是用来描述运放在小信号条件下的行为的模型。

在小信号分析中，我们通常将运放看作是一个理想的电压控制电压源（Voltage-Controlled Voltage Source，简称VCVS），它的等效小信号模型可以用一个简单的电路图来表示。

常见的运放等效小信号模型包括以下几个主要部分：
1．输入阻抗（Input Impedance）：在小信号条件下，运放的输入阻抗非常高，近似为无穷大，因此可以忽略不计。

2．输入电压（Input Voltage）：运放的等效输入电压为零，即差模输入电压为零。

3．增益（Gain）：运放的等效增益非常大，近似为无穷大。

4．输出阻抗（Output Impedance）：在小信号条件下，运放的输出阻抗非常低，近似为零，因此可以忽略不计。

5．输出电压（Output Voltage）：运放的输出电压与差模输入电压之间存在一个线性关系，通常表示为V out=A∙(V+−V−)，其中A 是运放的差模增益。

6．功率供应（Power Supply）：运放的等效小信号模型通常不考虑功率供应。

综上所述，运放的等效小信号模型可以简化为一个理想的差模电压控制电压源（VCVS）电路图，其中输入电压为零，增益无穷大，输入阻抗无穷大，输出阻抗为零。

这个简化模型使得在小信号条件下对
运放进行分析和设计更加方便。

但需要注意的是，在实际应用中，运放的实际性能可能会与理想模型有所不同，因此需要根据具体情况进行分析和验证。

小信号模型

二极管直流简化模型和小信号模型

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第六讲 小信号模型分析方法

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