小信号模型分析法(微变等效电路法)
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小信号等效电路和微变等效电路
小信号等效电路和微变等效电路
小信号等效电路和微变等效电路都是电路设计中常用的方法。
它们可
以将复杂的电路简化为一个等效电路，从而方便计算和分析电路的性能。
下面将分别介绍小信号等效电路和微变等效电路的概念、应用及
优缺点。
小信号等效电路是一种将非线性电路简化为线性电路的方法。
它的基
本思想是将电路运行点附近的非线性元件看作线性元件，并在此基础
上建立等效电路。
具体地说，将电路中所有非线性元件改为其小信号
等效元件，即在电路运行点处的导数值，这种方法适用于电路中只有
少量的非线性元件，且它们的变化幅度很小，不影响电路的正常工作。
微变等效电路则是一种将电路简化为等效电路的方法。
它的基本思想
是将电路中的各种分量分别看作是地面、纯电容和纯电感等可简化的
分量，从而将复杂的电路简化为一个简单的等效电路。
微变等效电路
适用于电路中的分量变化幅度较大，且电路结构比较复杂的情况。
同时，这种方法也可以应用于脉冲电流及高速数字信号的处理中。
虽然小信号等效电路和微变等效电路都有其应用的范围，但它们也存
在一些缺点。
对于小信号等效电路，其要求非线性元件的变化幅度很小，从而限制了其应用范围。
而微变等效电路则需要事先知道电路的
各种参数，并且需要大量计算才能确定最终的等效电路。
总的来说，小信号等效电路和微变等效电路都是电路设计中常用的方法，但在具体的应用中需要根据电路结构和性能特点来选择使用哪种方法。
在实际的电路设计中，需要进行精心的计算和分析，才能保证电路的稳定性和性能表现。
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：
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：
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。
模电2.3等效电路分析法
先作出交流通路，再用简化 的微变等效电路代替T。
基本共射放大电路
交流等效电路
交流通路
9
③ 求电压放大倍数
I ( R r ) 根据 U i b b be
则电压增益为
I U I R I c b O c c
R R U I I Rc o c c b c Au Rb rbe Ui I b ( Rb rbe ) I b ( Rb rbe )
Rb
I c Ib Rc
RL U O
( R // R ) U I ( Rc // RL ) O b c L Au rbe Ui I b rbe
U Ri i Rb // rbe I i
Ro = Rc
13
当含信号源内阻RS时，求Àus
5.1k 24k +12V
1V
16
解：(1)
I BQ
VBB U BEQ Rb
12.5A
I C I B 1.25mA
U CEQ VCC I CQ Rc ( 12 1.25 5.1 )V 5.63V
(2)
26 26 rbe rbb 100 100 2.2k I CQ 1.25
U CE
向量形式：
uBE di B uCE
IB
h I duCE U be 11 e b h12 e U ce
duCE
i C di C i B
U CE
i C di B uCE
பைடு நூலகம்
h U I h I 21 e b 22 e ce C
基本共射放大电路
交流等效电路
交流通路
9
③ 求电压放大倍数
I ( R r ) 根据 U i b b be
则电压增益为
I U I R I c b O c c
R R U I I Rc o c c b c Au Rb rbe Ui I b ( Rb rbe ) I b ( Rb rbe )
Rb
I c Ib Rc
RL U O
( R // R ) U I ( Rc // RL ) O b c L Au rbe Ui I b rbe
U Ri i Rb // rbe I i
Ro = Rc
13
当含信号源内阻RS时，求Àus
5.1k 24k +12V
1V
16
解：(1)
I BQ
VBB U BEQ Rb
12.5A
I C I B 1.25mA
U CEQ VCC I CQ Rc ( 12 1.25 5.1 )V 5.63V
(2)
26 26 rbe rbb 100 100 2.2k I CQ 1.25
U CE
向量形式：
uBE di B uCE
IB
h I duCE U be 11 e b h12 e U ce
duCE
i C di C i B
U CE
i C di B uCE
பைடு நூலகம்
h U I h I 21 e b 22 e ce C
微变等效电路
Vi
Vo
Ii
Vi Rb
Vi rbe
Ri
Vi Ii
Rb // rbe
3、计算放大电路的输出电阻
V
R o
Vs 0
I RL
Ro
V I
Rc
ii
0
ib
放大电路 I
Ro V
Vo
RL
ic
io
Ro
+
Rb
r be
β ib Rc RL vo
-
Ro
4、计算放大电路的源电压放大倍数
AvS
Vo Vs
AvS
Vo Vs
Vo Vi
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。
放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大 电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。
思路：将非线性的BJT等效成一个线性电路
几何意义：
iC
vCE
vCE
(2) h参数小信号模型
根据
vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce
可得小信号模型
iB b
vBE e
c iC vCE
BJT双口网络
ib hie vbe hrevce
ic hfeib hoe vce
(3) 模型的简化
记 rbe= hie
T = hre
例题1：试用微变等效电路法计算图示电路的电压增
益、输入电阻及输出电阻。
RC RB
+VCC
RE1
vo
半导体三极管及放大电路基础知识讲解
半导体三极管及放大电路基础知识讲解第一节学习要求第二节半导体三极管第三节共射极放大电路第四节图解分析法第五节小信号模型分析法第六节放大电路的工作点稳固问题第七节共集电极电路第八节放大电路的频率响应概述第九节本章小结第一节学习要求〔1〕把握差不多放大电路的两种差不多分析方法--图解法与微变等效电路法。
会用图解法分析电路参数对电路静态工作点的阻碍和分析波形失真等；会用微变等效电路法估算电压增益、电路输入、输出阻抗等动态指标。
〔2〕熟悉差不多放大电路的三种组态及特点；把握工作点稳固电路的工作原理。
〔3〕把握频率响应的概念。
了解共发射极电路频率特性的分析方法和上、下限截止频率的概念。
第二节半导体三极管〔BJT〕BJT是通过一定的工艺，将两个PN结结合在一起的器件，由于PN结之间的相互阻碍，使BJT表现出不同于单个 PN结的特性而具有电流放大，从而使PN结的应用发生了质的飞跃。
本节将围绕BJT什么缘故具有电流放大作用那个核心问题，讨论BJT的结构、内部载流子的运动过程以及它的特性曲线和参数。
一、BJT的结构简介BJT又常称为晶体管，它的种类专门多。
按照频率分，有高频管、低频管；按照功率分，有小、中、大功率管；按照半导体材料分，有硅管、锗管；依照结构不同，又可分成NPN型和PNP型等等。
但从它们的外形来看，BJT 都有三个电极，如图3.1所示。
图3.1是NPN型BJT的示意图。
它是由两个 PN结的三层半导体制成的。
中间是一块专门薄的P型半导体(几微米~几十微米)，两边各为一块N型半导体。
从三块半导体上各自接出的一根引线确实是BJT的三个电极，它们分别叫做发射极e、基极b和集电极c，对应的每块半导体称为发射区、基区和集电区。
尽管发射区和集电区差不多上N型半导体，然而发射区比集电区掺的杂质多。
在几何尺寸上，集电区的面积比发射区的大，这从图3.1也可看到，因此它们并不是对称的。
二、BJT的电流分配与放大作用1、BJT内部载流子的传输过程BJT工作于放大状态的差不多条件：发射结正偏、集电结反偏。
模拟电路基础第二章微变等效电路
(Rs rbe R E )Uo rbe rce ] rce (Rs rbe
RE)
R o
Uo Io
rce
R
E (Rs rbe rce ) Rs rbe R E
通常， rce Rs rbe
R o
rce (1
R s
I b Au
Uo Ui
rbe
(1 )R E
Au
Uo Ui
Ib (rce // R C // R L ) Ib rbe (Ib Ib )R E
(rce // R C // R L ) rbe (1 )R E
求输出电阻Ro
Ii
B Ib
B’
Rs
RB
rce
e
二、晶体管共发H参数模型
iC
B
iB
uBE
E
将晶体管视为一二端
口网络，根据两个端
C 口的 电压和电流之间 的相互关系导出的模
型是网络模型，对H
uCE
参数模型，选择的自 变量为iB, 和uCE,因变量
为uBE和iC。
u BE f1 (iB , u CE )
iC f 2 (iB , u CE )
hie
Ic
hfeIb
1
h oe Uce
h ie rbb rbe rbe b Ib h fe g m rbe
h oe
1 rce
Ub
rbe
e
c
Ic
Ib
rce Uce
e
Ib b
c Ic
Ube
rbe
Ib
(完整版)第2章基本放大电路(2--放大电路的微变等效电路分析方法)
第3页 3
(2)输入电阻
第第2章2 章基基本本放放大大电电路
Ri Rb // rbe
对于共发射极低频电压放 大倍数，rbe约为1KΩ左右。
通常Rb》 rbe，所以Ri≈ rbe。 Ri越大，放大电路从信号源取得的信号也越大。
广东水利电力职业技术学院电力系WXH
第4页 4
第第2章2 章基基本本放放大大电电路 输出电阻
第第2章2 章基基本本放放大大电电路 微变等效电路分析法
微变等效电路法就是在小信号条件下，在给定的工作范围内，将晶体管看 成一个线性元件。把晶体管放大电路等效成一个线性电路来进行分析、计算。
1.晶体管的微变等效模型 （1）晶体管输入回路的等效电路
rbe为晶体管的交流输入电阻，
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RL Re // RL
AV
Vo Vi
(1 ) R'L rbe (1 )R&院电力系WXH
输入电压与输 出电压同相
电压跟随器
第 10 页 10
（3）输入电阻
第第2章2 章基基本本放放I•大T大电电路
Ri
VT IT
+
•
Rb // RL
VT
-
（4）输出电阻
Ro
RS
rbe
第 15 页 15
第第2章2 章基基本本放放大大电电路
放大电路的幅频特性和相频特性，称为频 率响应。因放大电路对不同频率成分信号的增 益不同，从而使输出波形产生失真，称为幅度 频率失真，简称幅频失真。放大电路对不同频 率成分信号的相移不同，从而使输出波形产生 失真，称为相位频率失真，简称相频失真。幅 频失真和相频失真是线性失真。
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(2)输入电阻
第第2章2 章基基本本放放大大电电路
Ri Rb // rbe
对于共发射极低频电压放 大倍数，rbe约为1KΩ左右。
通常Rb》 rbe，所以Ri≈ rbe。 Ri越大，放大电路从信号源取得的信号也越大。
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第4页 4
第第2章2 章基基本本放放大大电电路 输出电阻
第第2章2 章基基本本放放大大电电路 微变等效电路分析法
微变等效电路法就是在小信号条件下，在给定的工作范围内，将晶体管看 成一个线性元件。把晶体管放大电路等效成一个线性电路来进行分析、计算。
1.晶体管的微变等效模型 （1）晶体管输入回路的等效电路
rbe为晶体管的交流输入电阻，
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RL Re // RL
AV
Vo Vi
(1 ) R'L rbe (1 )R&院电力系WXH
输入电压与输 出电压同相
电压跟随器
第 10 页 10
（3）输入电阻
第第2章2 章基基本本放放I•大T大电电路
Ri
VT IT
+
•
Rb // RL
VT
-
（4）输出电阻
Ro
RS
rbe
第 15 页 15
第第2章2 章基基本本放放大大电电路
放大电路的幅频特性和相频特性，称为频 率响应。因放大电路对不同频率成分信号的增 益不同，从而使输出波形产生失真，称为幅度 频率失真，简称幅频失真。放大电路对不同频 率成分信号的相移不同，从而使输出波形产生 失真，称为相位频率失真，简称相频失真。幅 频失真和相频失真是线性失真。
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模拟电路基础第二章微变等效电路
rbb’
rb’c
b’
rce
是输出交流 短路下的输 入电阻
Cb’
rb’e
e
gmuiB CE|QV IC T
rbe
e
2. Uce对ic和ib的控制作用: 电阻rce与 rb’c
由基区宽度调制效应造成，阻值很大，一般，
电阻rb’c达数百千欧至十兆欧，可视为开路。 rcec 在数十千欧，可视情况确定是否为断路。
Ri
R’
E
R’
Ro uo
A u u u io i Ib (rcIb /e rb R /C e /R /L ) (rc/e orR b /C e /R /L )
Ai
Ic Ib
Ii
B Ib
B
Rs R
’
rb’b
Ib
rb’e
B
Ri
R’
E
Ri
iU i Ii
R B // R i
R i
Ui Ib
rbe
rce
e
二、晶体管共发H参数模型
iC
B iB
uBE
将晶体管视为一二端
口网络，根据两个端
C
口的 电压和电流之间 的相互关系导出的模
型是网络模型，对H
uCE
参数模型，选择的自 变量为iB, 和uCE,因变量
为uBE和iC。
E
uBE f1(iB,uCE)
iC f2(iB,uCE)
duBE
uBE iB
diB
Rc
uo
R
RL
E
Ii
B
Rs
R
B
Ib
B
’ rb’b
Ic C Io
rce R c
rb’c
b’
rce
是输出交流 短路下的输 入电阻
Cb’
rb’e
e
gmuiB CE|QV IC T
rbe
e
2. Uce对ic和ib的控制作用: 电阻rce与 rb’c
由基区宽度调制效应造成，阻值很大，一般，
电阻rb’c达数百千欧至十兆欧，可视为开路。 rcec 在数十千欧，可视情况确定是否为断路。
Ri
R’
E
R’
Ro uo
A u u u io i Ib (rcIb /e rb R /C e /R /L ) (rc/e orR b /C e /R /L )
Ai
Ic Ib
Ii
B Ib
B
Rs R
’
rb’b
Ib
rb’e
B
Ri
R’
E
Ri
iU i Ii
R B // R i
R i
Ui Ib
rbe
rce
e
二、晶体管共发H参数模型
iC
B iB
uBE
将晶体管视为一二端
口网络，根据两个端
C
口的 电压和电流之间 的相互关系导出的模
型是网络模型，对H
uCE
参数模型，选择的自 变量为iB, 和uCE,因变量
为uBE和iC。
E
uBE f1(iB,uCE)
iC f2(iB,uCE)
duBE
uBE iB
diB
Rc
uo
R
RL
E
Ii
B
Rs
R
B
Ib
B
’ rb’b
Ic C Io
rce R c
3.4 场效应管的主要参数及小信号等效模型
应管，是栅极与沟道间PN结的反向击穿电压，对于MOS 管 ，是使绝缘层击穿时的电压。
2020/6/1
4
场效应管的主要参数及小信号等效模型
2. 场效应管的小信号等效模型 （1）表示场效应管特性参数的方程
iD = f (uGS，uDS)
令 ，
Q点附近gm、rds为常数。用交流正弦量的有效值可 表示为：
② 最大耗散功率PDM PDM=uDSiD，与晶体管的PCM相似。一个管子的PDM
确定后，可在输出特性曲线上画出它的临界损耗线。
③ 漏源击穿电压U(BR)DS 是漏、源极间所能承受的最大电压 ，即uDS增大到 使iD开始急剧上升时的uDS值。
④ 栅源击穿电压U(BR)GS 是栅、源极间所能承受的最大电压。对于结型场效
的最小uGS值。
2020/6/1
2
场效应管的主要参数及小信号等效模型
④ 直流输入电阻RGS 栅源间所加直流电压与产生电压对漏极电流的控制能力。
（2）极限参数 ① 最大漏极电流IDM 是管子在工作时允许的最大漏极电流。
2020/6/1
3
场效应管的主要参数及小信号等效模型
2020/6/1
5
场效应管的主要参数及小信号等效模型 （2）场效应管微变等效电路
（3）工作点处跨导gm的估算 ① 结型场效应管或耗尽型MOS 管
由
及
2020/6/1
有
6
场效应管的主要参数及小信号等效模型
故工作点处的跨导
② 增强型MOS管 同理：
2020/6/1
7
模拟电子技术基础
3.4 场效应管的主要参数 及小信号等效模型
2020/6/1
1
场效应管的主要参数及小信号等效模型
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
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
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。
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。
微变等效电路分析方法
总结词
电源电路是电子设备中的重要组成部分，通过微变等效电路分析方法，可以简化电路模型，提高分析效率。
详细描述
在电子设备中，电源电路负责提供稳定的直流电压或电流。由于电源电路通常包含电阻、电容、电感等元件，其 分析较为复杂。通过微变等效电路分析方法，可以将电源电路简化为一个等效模型，从而快速准确地计算出电路 的性能参数。
局限性
复杂度高
对于复杂电路，微变等效电路可能变得非常复杂，需要花费大量时 间和精力进行建模和计算。
近似性限制
该方法假设电路元件的特性在小信号下变化，对于大信号或非线性 电路，其预测精度可能会受到影响。
实际应用限制
由于该方法主要关注元件的动态特性，对于实际应用中需要考虑的其 他因素（如温度、噪声等）考虑不足。
利用微变等效电路分析方 法，可以对电子设备的性 能进行评估，如频率响应、 噪声系数等。
故障诊断
通过分析电子设备在不同 工作状态下的微变等效电 路，可以诊断设备是否存 在故障。
在电力网络中的应用
电力传输
微变等效电路分析方法可用于分析电力网络中的电压和电流分布， 优化电力传输。
故障定位
通过分析电力网络中的微变等效电路，可以快速定位故障点，提 高故障排除效率。
02
通过合理的构建微变等效电路，可以有效地简化电 路分析过程，提高分析效率。
03
构建微变等效电路是微变等效电路分析方法的关键 步骤。
03
微变等效电路分析方法的应 用
在电子设备中的应用
01
02
03
电路元件识别
通过微变等效电路分析方 法，可以识别电子设备中 的电路元件，如电阻、电 容、电感等。
性能评估
特点
适用于分析电路中的微小变化，能够 快速准确地得出电路的性能参数，适 用于各种类型的电路分析。
电源电路是电子设备中的重要组成部分，通过微变等效电路分析方法，可以简化电路模型，提高分析效率。
详细描述
在电子设备中，电源电路负责提供稳定的直流电压或电流。由于电源电路通常包含电阻、电容、电感等元件，其 分析较为复杂。通过微变等效电路分析方法，可以将电源电路简化为一个等效模型，从而快速准确地计算出电路 的性能参数。
局限性
复杂度高
对于复杂电路，微变等效电路可能变得非常复杂，需要花费大量时 间和精力进行建模和计算。
近似性限制
该方法假设电路元件的特性在小信号下变化，对于大信号或非线性 电路，其预测精度可能会受到影响。
实际应用限制
由于该方法主要关注元件的动态特性，对于实际应用中需要考虑的其 他因素（如温度、噪声等）考虑不足。
利用微变等效电路分析方 法，可以对电子设备的性 能进行评估，如频率响应、 噪声系数等。
故障诊断
通过分析电子设备在不同 工作状态下的微变等效电 路，可以诊断设备是否存 在故障。
在电力网络中的应用
电力传输
微变等效电路分析方法可用于分析电力网络中的电压和电流分布， 优化电力传输。
故障定位
通过分析电力网络中的微变等效电路，可以快速定位故障点，提 高故障排除效率。
02
通过合理的构建微变等效电路，可以有效地简化电 路分析过程，提高分析效率。
03
构建微变等效电路是微变等效电路分析方法的关键 步骤。
03
微变等效电路分析方法的应 用
在电子设备中的应用
01
02
03
电路元件识别
通过微变等效电路分析方 法，可以识别电子设备中 的电路元件，如电阻、电 容、电感等。
性能评估
特点
适用于分析电路中的微小变化，能够 快速准确地得出电路的性能参数，适 用于各种类型的电路分析。
微变等效电路分析方法
2、 参数的意义和求法
（4） 电流放大系数
iB
第2章 基本 放大电路 i c C b uCE e
i C h fe i B
uBE
u CE
iC
BJT双口网络
物理意义：晶体管对电流的 放大能力，即β iC iB 几何意义：在输出特性上表 示Q点附近输出特性曲线的 纵向疏密。 它是一个无量纲的量。 （10～102）
第2章 基本 放大电路
3
求放大电路的输出电阻
根据输出电阻的定义，需要将信号源换成源电压 ，并将 U 短路，但保留内阻 Rs ；将负载电 信号源 U s s 。 阻 RL开路，同时在输出端加一个测试用信号源 U o
b Ib 0
c
o I
RL
Rs U s
U i R b1 R b2 rbe
rce uce
+ e
很小，一般忽略。
rce很大，一. 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 数或交流参数。所以只适合对交流信号 b 的分析。
ib
ic
b rbe
c
ib
u B' E / U T
1) I ESe
u B' E / U T
c r bc
'
其交流电导为 1 diE 1 uB' E /U T iE I ESe re duB' E U T UT
b
rbb'
C b'c
b'
re
Q
UT I EQ
re
C b' e
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
VB ≈ Rb2 VCC = 4V Rb1 + Rb2
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
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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
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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
2013-3-4
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I CQ = βI BQ
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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：
ICQ ≈ I EQ =
VB − VBE ≈ 1.65mA R e1 + R e2
VCEQ ≈ VCC – ICQ（RC +Re1+Re2）=7.8V
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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
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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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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：
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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
ib + vbe – c b
体 晶 管
ic + vce – 等效
ib + vbe –
线 性 网 络
ic + vce –
e BJT
线性二端口网络
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模拟电子技术基础
3.4.1 H参数的引出 H参数的引出
对于BJT双口网络， 对于BJT双口网络，输 BJT双口网络 入输出特性曲线如下： 入输出特性曲线如下： vBE = f (iB，vCE) ， iC = g (iB ，vCE) 在小信号情况下，对上两式取全微分得 在小信号情况下，
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ɺ ɺ ′ ɺ Vo = −IcRL = −βIb (RC // RL)
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模拟电子技术基础
ɺ Ib
ɺ Vi
+
RB
rbe
b c
T
ɺ Ic
β ib
e
+
ɺ RL Vo
−
RC
−
故
ɺ · Vo A = ɺ V · V
i
·
· − βIb (RC // RL ) = · Ibrbe ′ βRL =− rbe
RB C1
,
−VCC
C2
RC
+
vi
+
+
T
+
−
RL vo
−
[解] (a) 画出放大电路的直流通路
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模拟电子技术基础
−VCC
+
vi
+
RB C1
RC
−VCC
C2
+
T
+
RB
IBQ
RC
−
由图可知
RL vo
VBEQ
+
T+
ICQ
−
直流通路
−
VCEQ
−
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模拟电子技术基础
−VCC
RB
IBQ
ɺ VT R = ɺ = RB || r i be IT
通常
，故
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模拟电子技术基础
c. 输出电阻 o 输出电阻R 由定义
ɺ VT Ro = ɺ IT
VS=0 RL =∞
vi
+
ib bT c
RB rbe
e
ic
β ib
+
RL vo
−
RC
−
T c
ic
β ib RC
e
ɺ IT
ii
ib
画出求输出电 阻的等效电路
b
+
ib hie hrevce
_ +
ic c
hfeib
+
vbe
_
1/hoe v ce e H小信号模型
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模拟电子技术基础
其中： 其中：
∂vBE hie = ∂iB ∂iC hfe = ∂iB
VCE
vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce
输出端交流短路时的输入电阻； 输出端交流短路时的输入电阻； 输出端交流短路时的正向电流传输比或电 流放大系数； 流放大系数； 输入端电流恒定（交流开路） 输入端电流恒定（交流开路）的反向电压传输比 输入端电流恒定（交流开路）时的输出电导。 输入端电流恒定（交流开路）时的输出电导。
+
ɺ VS = 0
b
−
RB rbe
ɺ V T
+
−
Ro
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模拟电子技术基础
由图可知 当 VS = 0 时 ii
求输出电阻 的等效电路
ib
+
VS = 0
b
T c
ic
β ib RC
ɺ IT
ib = 0
−
RB rbe
e
ɺ V T
+
−
Ro 故
ɺ VT Ro = ɺ IT ɺ VT = ɺ = RC ɺ VS=0 T C RL =∞ V / R
−
RB rbe
e 上页
RC
−
下页 Ib
ɺ Vi
+
b c
ɺ β Ib
ɺ Ic
+
ɺ RL Vo
−
RB rbe
e
RC
−
图中
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模拟电子技术基础
ɺ Ii
ɺ Ib
ɺ Vi
+
b c
ɺ β Ib
ɺ Ic
+
ɺ RL Vo
−
RB rbe
e
RC
由微变等效电路得
−
Ri=RB//rbe≈rbe=1.1 kΩ Ω
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模拟电子技术基础
在图示电路中，已知：VCC=12 V， RC=2 kΩ， [例] 在图示电路中，已知 ， Ω RB=360 kΩ；晶体管 为锗管，其 为锗管， Ω 晶体管T为锗管 =β =60 , C1=C2=10 µF，RL=2 kΩ。试求 ， Ω 试求： (a) 晶体管的 BQ，ICQ 及 晶体管的I VCEQ值； (b) 放大电路的 V，Ri， 放大电路的A Ro。
VCE
∂vBE hre = ∂vCE
IB
∂iC hoe = ∂vCE
IB
四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（ 四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H (hybrid) 参数）。 参数）。
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模拟电子技术基础
1 模型的简化
一般采用习惯符号 即 rbe= hie ur = hre
ib hie vbe hrevce hfeib
RC
VBEQ
+
T+
ICQ
−
VCEQ
−
(b) 首先画出放大电路的交流通路
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模拟电子技术基础
−VCC
交流通路
+
vi
+
RB C1
RC
C2
+
T
+ +
vi
T
RB
+
RL vo
−
RL vo
RC
−
微变等效电路
ɺ Ii
−
ɺ Ib
−
b c
ɺ β Ib
其次画出放大电路 的微变等效电路
ɺ Vi
+
ɺ Ic
+
ɺ RL Vo
vo与vi相位相反
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模拟电子技术基础
ɺ IT
ɺ VT
+
→
ib bT c
rbe
e
ic
−
RB
β ib
+
RL vo
RC
Ri b. 输入电阻 i 输入电阻R 由图可知
ɺ VT R = ɺ i IT
−
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模拟电子技术基础
vi
+
RB
ib bT c
rbe
e
ic
β ib
+
RL vo
−
Ri
RC
−
(T=300K)
，
re为发射结电阻。 为发射结电阻。
26(m ) V rbe ≈ 200Ω+ (1+ β) IEQ(m ) A
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模拟电子技术基础
2．H参数的应用 ． 参数 参数的应用
应用小信号模型分析下图所示的基本放大电路。 应用小信号模型分析下图所示的基本放大电路。