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无线电通信-3.1 晶体管高频小信号等效电路与参数
不稳定状态有增益变化，中心频率偏移，通频带变窄，谐振曲线变形，极端情况 是放大器自激（主要由晶体管内反馈引起），使放大器完全不能工作。
3.1 概 述
高频小信号放大器的主要质量指标
4) 工作稳定性：指放大器的工作状态(直流偏置)、晶体管参数、电路元件参数 等发生可能的变化时，放大器的主要特性的稳定。
hoe
iC vCE
IB
输入端交流开路时的输出电导;
3.2.1 形式等效电路
• 晶体管放大器是双端口(two port) • 晶体管放大器 ｙ参数等效电路
图 3.2.1 晶体管共发射极电路
图 3.2.2 ｙ参数等效电路
yi yr
I1 VI11 V2
V2 0称为输出短路时的输入导纳； V1 0 称为输入短路时的反向传输导纳；
3.1 概述
高频小信号放大器的特点：放大高频小信号(中心频率在几百kHz到几百MHz，频 谱宽度在几kHz到几十MHz的范围内)的放大器。通过的频带和中心频率之比是很小的 （窄带），一般都采用选频网络组成谐振或非谐振放大器。
普通调幅无线电广播所占带宽应为９kHz，电视信号的带宽为６MＨz左右。
fo–fs=fi
解得：放大器输出导纳Yo
Yo
I2 V2
yoe
yre yfe yie Ys
Yi
yie
yre yfe yoe YL
V y
高频放大
混频
fs
fs
中频放大
检波
低频放大
fi
F
F
fo 本地振荡
3.1 概述
高频小信号放大器的分类
高频小信号放大器
谐振放大器（窄带） （调谐与非调谐）
3.1 概 述
高频小信号放大器的主要质量指标
4) 工作稳定性：指放大器的工作状态(直流偏置)、晶体管参数、电路元件参数 等发生可能的变化时，放大器的主要特性的稳定。
hoe
iC vCE
IB
输入端交流开路时的输出电导;
3.2.1 形式等效电路
• 晶体管放大器是双端口(two port) • 晶体管放大器 ｙ参数等效电路
图 3.2.1 晶体管共发射极电路
图 3.2.2 ｙ参数等效电路
yi yr
I1 VI11 V2
V2 0称为输出短路时的输入导纳； V1 0 称为输入短路时的反向传输导纳；
3.1 概述
高频小信号放大器的特点：放大高频小信号(中心频率在几百kHz到几百MHz，频 谱宽度在几kHz到几十MHz的范围内)的放大器。通过的频带和中心频率之比是很小的 （窄带），一般都采用选频网络组成谐振或非谐振放大器。
普通调幅无线电广播所占带宽应为９kHz，电视信号的带宽为６MＨz左右。
fo–fs=fi
解得：放大器输出导纳Yo
Yo
I2 V2
yoe
yre yfe yie Ys
Yi
yie
yre yfe yoe YL
V y
高频放大
混频
fs
fs
中频放大
检波
低频放大
fi
F
F
fo 本地振荡
3.1 概述
高频小信号放大器的分类
高频小信号放大器
谐振放大器（窄带） （调谐与非调谐）
晶体等效电路
晶体等效电路晶体等效电路是指将晶体管电路简化为等效电路的方法。
在电子技术中，晶体管是一种重要的电子器件，广泛应用于放大、开关和振荡等电路中。
为了方便分析和设计电路，利用晶体管的特性和参数，可以将晶体管电路简化为等效电路，并用更简单的电路模型来替代原来的复杂电路，以达到简化和便于计算的目的。
晶体等效电路可以分为两种类型：直流等效电路和交流等效电路。
直流等效电路是指将晶体管的直流参数替换成简化的电路模型，以便于分析晶体管在直流工作点时的电流和电压分布。
常见的晶体等效电路模型有二极管模型、小信号等效模型和大信号等效模型。
二极管模型是将晶体管看作由二个PN结组成的二极管。
NPN晶体管的二极管模型由两个二极管组成，基极-发射结为一个正向偏置的二极管，而集电极-发射结为一个反向偏置的二极管。
PNP晶体管的二极管模型则相反。
小信号等效模型是指在晶体管的直流工作点处，将晶体管看作一个线性的器件，其非线性的输入输出关系可以以线性的方式表达。
这个模型中，晶体管的参数包括输入电阻、输出电阻和放大倍数等。
通过该模型，可以计算出晶体管的小信号电流和电压增益等。
大信号等效模型是指在晶体管的直流工作点处，将晶体管看作一个开关，其输入信号只有两种情况：高电平和低电平。
这个模型中，晶体管的参数有截止电压、饱和电压和开关电流等。
通过该模型，可以计算出晶体管的截止和饱和状态，并分析晶体管在开关电路中的开关速度和开关特性。
交流等效电路是指在晶体管的交流工作时，将晶体管分为输入端和输出端，使用简化的电路模型来代替原来的复杂电路。
常见的晶体等效电路模型有小信号模型和差模模型。
小信号模型是指在晶体管的交流工作时，将晶体管看作是一个线性的小信号放大器。
该模型中，晶体管的参数包括输入电阻、输出电阻、电流增益和电压增益等。
通过该模型，可以计算出晶体管的放大倍数、频率响应和稳定性等。
差模模型是指在差动放大器中使用的晶体等效电路模型。
差动放大器是一种特殊的放大器，可以同时对两个输入信号进行放大。
晶体管高频小信号等效电路与参数解读
信号的状态下。
c b
Cb’c (C) Cb’e (C)
b
· Ib r
bb'
b' · Ib’ I rb’e
b’
· Ic · rce e
e · · Ube Ub’e
-
+
+
+
c
· Uce
-
发射结电容， 数值很小。
晶体管h参数模型 本页完 继续
一、晶体管混合等效电路
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数 yo是晶体管的输出导
· I2
c T · V2
+
· I1 + · V1
b
· yr V
2
c
· I2
yo
+ · V1
b
yi
e
-
yf V·
1
+ · V2
晶体管共发射极电路
e
-
晶体管y参数等效电路 本页完 继续
二、 y参数等效电路
1、晶体管y参数等效电路
yi—输出短路时的输入导纳 yr—输入短路时的反向传输导纳 yf—输出短路时的正向传输导纳 yo—输入短路时的输出导纳 · I1
b
bb'
b'
+
+
+
c
b
bb'
b'
· · U Ube b’e e
-
+
+
rb’e C
· Uce
-
· · U Ube b’e
-
C’
rb’e C
· gmUb’e
+
c b
Cb’c (C) Cb’e (C)
b
· Ib r
bb'
b' · Ib’ I rb’e
b’
· Ic · rce e
e · · Ube Ub’e
-
+
+
+
c
· Uce
-
发射结电容， 数值很小。
晶体管h参数模型 本页完 继续
一、晶体管混合等效电路
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数 yo是晶体管的输出导
· I2
c T · V2
+
· I1 + · V1
b
· yr V
2
c
· I2
yo
+ · V1
b
yi
e
-
yf V·
1
+ · V2
晶体管共发射极电路
e
-
晶体管y参数等效电路 本页完 继续
二、 y参数等效电路
1、晶体管y参数等效电路
yi—输出短路时的输入导纳 yr—输入短路时的反向传输导纳 yf—输出短路时的正向传输导纳 yo—输入短路时的输出导纳 · I1
b
bb'
b'
+
+
+
c
b
bb'
b'
· · U Ube b’e e
-
+
+
rb’e C
· Uce
-
· · U Ube b’e
-
C’
rb’e C
· gmUb’e
+
高频电路课件
cj
u
PN结呈电容效应: PN结正偏时,扩散电容cD起主要作用; PN结反偏时,势垒电容(结电容) cj起主要 作用。
在PN结反偏时经过特殊处理使cj有较大变 化范围—变容二极管 2.晶体管 场效应管 高频小功率管:高增益,低噪声,工作频率可达
几GHz。 高频大功率管：高增益,较大输出功率。
几百MHz下，输出功率可达10-1000w。 场效应管：同高频率下，增益同级，噪声
通常用波形图或数学表达式描述，f(t) 2.频谱特性
(角)频率和振幅之间的关系。F(ω) 有幅频特性和相频特性。 周期信号离散的频谱；非周期信号连续的 频谱。 较复杂的信号用频谱表示较为方便。 重要参数是频带宽度。 例：语音范围在 100HZ-6KHZ， 一般在 300-3400HZ，
调幅带宽为 9KHZ， 调频带宽为 200KHZ， 电视带宽为 8MHZ。 频分复用是无线通信采用高频原因之一。 三.频率特性 指无线电信号的频率或波长。 无线电波在电磁波频谱中的位置看p5，在 电磁波中无线电波频率相对较低，波长相 对较长。 无线电波波段划分：p5
第二章 高频电路基础
• § 2.1 高频电路中的元器件
一.高频电路中的元件
1.高频电阻
cR
LR
R
LR—引线电感; cR —分布电R容 LR cR越小,高频特性越好, 高频特性与制作电阻的材料、封装形式和
尺寸大小有关。
金属膜电阻比碳膜电阻高频特性好；
碳膜电阻比线绕电阻高频特性好；
表面贴装电阻比引线电阻高频特性好；
更低。 一种砷化镓场效应管，工作频率可达十几 GHz。 金属氧化物场效应管，几GHz频率上， 输出功率能达几瓦。 3.集成电路 高频比低频品种少 通用有:宽带集成放大器,100-200 MHz,
u
PN结呈电容效应: PN结正偏时,扩散电容cD起主要作用; PN结反偏时,势垒电容(结电容) cj起主要 作用。
在PN结反偏时经过特殊处理使cj有较大变 化范围—变容二极管 2.晶体管 场效应管 高频小功率管:高增益,低噪声,工作频率可达
几GHz。 高频大功率管：高增益,较大输出功率。
几百MHz下，输出功率可达10-1000w。 场效应管：同高频率下，增益同级，噪声
通常用波形图或数学表达式描述，f(t) 2.频谱特性
(角)频率和振幅之间的关系。F(ω) 有幅频特性和相频特性。 周期信号离散的频谱；非周期信号连续的 频谱。 较复杂的信号用频谱表示较为方便。 重要参数是频带宽度。 例：语音范围在 100HZ-6KHZ， 一般在 300-3400HZ，
调幅带宽为 9KHZ， 调频带宽为 200KHZ， 电视带宽为 8MHZ。 频分复用是无线通信采用高频原因之一。 三.频率特性 指无线电信号的频率或波长。 无线电波在电磁波频谱中的位置看p5，在 电磁波中无线电波频率相对较低，波长相 对较长。 无线电波波段划分：p5
第二章 高频电路基础
• § 2.1 高频电路中的元器件
一.高频电路中的元件
1.高频电阻
cR
LR
R
LR—引线电感; cR —分布电R容 LR cR越小,高频特性越好, 高频特性与制作电阻的材料、封装形式和
尺寸大小有关。
金属膜电阻比碳膜电阻高频特性好；
碳膜电阻比线绕电阻高频特性好；
表面贴装电阻比引线电阻高频特性好；
更低。 一种砷化镓场效应管，工作频率可达十几 GHz。 金属氧化物场效应管，几GHz频率上， 输出功率能达几瓦。 3.集成电路 高频比低频品种少 通用有:宽带集成放大器,100-200 MHz,
高频等效电路
以上这些要求相互之间即有联系又有矛盾，例如 增益和稳定性，通频带和选择性等。
2.2.2高频等效电路(high frequency equivalent circuit)
晶体管的高频小信号等效电路主要有两种表示方法：
物理模型等效电路：混合 π 参数等效电路。 网络参数等效电路：y 参数等效电路。 一 混合 π 参数等效电路
如果设电压 U1 和 U2 为自变量， 电流 I1 和 I2 为参数量，可得 y 参数系的约束 方程： I1
I2 + Uce
-
⎧I1 = yiU1 + yrU2 ⎧I1 = yieUbe + yreUce ⇒⎨ ⎨ ⎩I2 = yf U1 + yoU2 ⎩I2 = yfeUbe + yoeUce
+ Ube
gb′c + jωCb′c yre ≈ − ≈ gb′c + jωCb′c (1+ rb′b gb′e ) + jωCb′erb′b
y fe gm ≈ ≈ gm (1 + rb ′b g b ′e ) + j ω C b ′e rb ′b
g b′c + jωCb′e yoe ≈ g ce + jωCb′c + rb′b g m (1 + rb′b g b′e ) + jωCb′e rb′b ≈ g ce + jωCb′c
共射极电路可以推算出：
g b′e + jω C b′e yie ≈ (1 + rb′b g b′e ) + jω C b′e rb′b
y fe gm ≈ (1 + rb ′b g b ′e ) + ω C b ′e rb ′b
2.2.2高频等效电路(high frequency equivalent circuit)
晶体管的高频小信号等效电路主要有两种表示方法：
物理模型等效电路：混合 π 参数等效电路。 网络参数等效电路：y 参数等效电路。 一 混合 π 参数等效电路
如果设电压 U1 和 U2 为自变量， 电流 I1 和 I2 为参数量，可得 y 参数系的约束 方程： I1
I2 + Uce
-
⎧I1 = yiU1 + yrU2 ⎧I1 = yieUbe + yreUce ⇒⎨ ⎨ ⎩I2 = yf U1 + yoU2 ⎩I2 = yfeUbe + yoeUce
+ Ube
gb′c + jωCb′c yre ≈ − ≈ gb′c + jωCb′c (1+ rb′b gb′e ) + jωCb′erb′b
y fe gm ≈ ≈ gm (1 + rb ′b g b ′e ) + j ω C b ′e rb ′b
g b′c + jωCb′e yoe ≈ g ce + jωCb′c + rb′b g m (1 + rb′b g b′e ) + jωCb′e rb′b ≈ g ce + jωCb′c
共射极电路可以推算出：
g b′e + jω C b′e yie ≈ (1 + rb′b g b′e ) + jω C b′e rb′b
y fe gm ≈ (1 + rb ′b g b ′e ) + ω C b ′e rb ′b
电路分析基础讲义ppt课件.ppt
)
1 C
t
i( )d 进行分段积分
t0
uc (t) uc
0.25103
(0)
st
1
C
t
i( ) d 106
0
0.75
103
s
:
t
4000d 2109 t 2(V)
0
uc
(t
)
uc
(0.25
103
t
)
1 C
t
i( ) d
0.2510 3
125 106 (4000 2)d 0.2510 3
u(t2 ) udu
u(t1 )
1 2
C[u2 (t2 )
u 2 (t1)]
wc (t2 ) wc (t1)
结论：t1~t2期间电容储存或释放的能量只与t1、 t2时刻的电压值有关，而与此期间内的 其他电压值无关。
结论
1、电容的储能本质使电容电压具有记忆性 质； 2、电容电流在有界条件下储能不能跃变,使 电容电压具有连续性质。
0
i
2.4 电感(inductance):L 线性电感
单位：亨利（H）W,A
毫亨(mH)，微亨( μ)H
0
i
非线性电感
电感的VCR
关联参考方向：电压的参考方向与磁 链的参考方向符合右手螺旋定则，电
A
i
流的参考方向与磁链的参考方向符合 u
L
右手螺旋定则。
u d L di
B
dt dt 非关联参考方向：u
t
u( ) d
L i(t0 )
1 L
L t0
t
u( ) d
t0
t t0
结论：某一时刻t 的电感电流值取决于其初始值i(t0)
高频电子线路_第3章.ppt
C
1 1( ) Ucm 2 0 ( ) VCC
1 2
g1( )
其中 Ucm
VCC
为集电极电压利用系数
g1( )=
1( ) 0 ( )
Ic1m IC0
为波形系数
值越小，g1( )越大，放大器的效率也越高。
在 1时，可看不同工作状态下放大器的效率分别为: 甲类工作状态 180 , g1( ) 1,C =50% 乙类工作状态 90 , g1( ) 1.57,C =78.5% 丙类工作状态 60 , g1( ) 1.8,C =90%
若VCC、VBB、Vim参变量不变，则放大器的工作状态就由负 载电阻Re决定。此时放大器的电流、输出电压、功率、效 率等随Re而变化的特性，叫做放大器的负载特性（曲线）。
1、欠压、临界和过压工作状态
——根据集电极电流是否进入饱和区
绿线：欠压状态——未进入饱和状态的工作 状态。
为尖顶余弦脉冲。
蓝线：临界状态——刚好不进入饱和状态 的工作状态。
ic gc VBB Uim cost UBE(on)
余弦电流脉冲的主要参量
iC
和
max
，如c 图
当 t c 时，iC 0
cos UBE(on) VBB
Uim
ic gcUim cost cos
而当t 0时，ic iC max
iCmax gcUim 1 cos
iC
iC max
直流分量只能通过回路电感线圈去路，其直流电阻较小，对
直流也可看成短路。
集电极电流流经谐振回路时，只有基波电流才产生压降，
因而LC谐振回路两端输出不失真的高频信号电压。若回路谐振 电阻为Re，则
uc Ic1m Re cost Ucm cost,
晶体三极管及其基本放大电路解读PPT教案
Q IBQ
UBEQ
输 入 回 路 负 载线 ICQ
负载线
Q IBQ
UCEQ
第31页/共79页
2. 电压放大倍数的分析
uBE VBB uI iBRb 斜率不变
iC
IB IBQ iB
uI
uCE
给定uI
iB
iC
uCE (uO )
Au
uO uI
uO与uI反相，Au符号为“－”。
第32页/共79页
§4.2 放大电路的组成原 则
一、基本共射放大电路的工作原理 二、如何组成放大电路
第12页/共79页
一、基本共射放大电路的工 作原理
1. 电路的组成及各元件的作用
VBB、Rb：使UBE＞ Uon，且有 合适的IB。 VCC：使UCE≥UBE，同时作为 负载的能源。
Rc：将ΔiC转换成ΔuCE(uO) 。
因发射区多子浓度高使大量电子从发 射区扩散到基区
扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极 电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。
第3页/共79页
电流分配：
IE＝IB＋IC
IE－扩散运动形成的电流
IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流
直流电流 放大系数
穿透电流
IC
IB
iC
iB
ICEO (1 )ICBO
为什么基极开路集电极回 路会有穿透电流？
交流电流放大系 数
集电结反向电流
第4页/共79页
三、晶体管的共射输入特性和输
1. 输入特性
出特性
iB f (uBE ) UCE
为什么像PN结的伏安特性？ 为什么UCE增大曲线右移？ 为什么UCE增大到一定值曲线 右移就不明显了？
常用的晶体管高频共基极等效电路如22图
g m ：晶体管跨导, 几十毫西门子以下；
各参数有关的公式如下：
gm
1
re
rbe (1o)re
re
VT IEQ
26(mV)
IEQ(mA)
Cbe
Cbc
1
2fTre
其中:I E Q 是发射极静态电流, o 是晶体管低频短路电流
放大系数, f T 是晶体管特征频率。
注意:各参数均与静态工作点有关。
式中负号表示输出电压和输入电压之间的相位相差 1 8 0。o
同时，由于 y f e 是复数，其相角为 fe 故放大器在回路谐振时，
输出电压 V o 和输入电压V i 之间的相位差并不是1 8 0 o ，而是
180o fe 。当工作频率较低时， fe 0
V
o
和V
相位才相差
i
1 8 0 o ，即输出电压 V o 和输入电压 V i 反相位。
2.2.1
如共发射极接法的晶体管, 如图2.2.4所示, 相应的Ｙ参 数方程为
图2.2.4 共发射极接法的晶体管Ｙ参数等效电路
Ib yieVbe yreVce Ic y V fe be yoeVce
2.2.1
图2.2.4 共发射极接法的晶体管Ｙ参数等效电路
其中
yie
Ib Vbe
2.2.1
另外，常用的晶体管高频共基极等效电路如图2.2.2 图（a）所示，图 (b)是简化等效电路。
图2.2.2 晶体管高频共基极等效电路及其简化电路
2.2.1
二、Ｙ参数等效电路 双口网络即具有两个端口的网络，如图2.2.3所示。 参数方程是选取各端口的电压为自变量, 电流为应变量,
其方程如下
1、各元件的作用 R B 1 R B 2 R E 构成晶体管的分压式电流反馈直流偏置电路， 以保证晶体管工作在甲类状态。
各参数有关的公式如下：
gm
1
re
rbe (1o)re
re
VT IEQ
26(mV)
IEQ(mA)
Cbe
Cbc
1
2fTre
其中:I E Q 是发射极静态电流, o 是晶体管低频短路电流
放大系数, f T 是晶体管特征频率。
注意:各参数均与静态工作点有关。
式中负号表示输出电压和输入电压之间的相位相差 1 8 0。o
同时，由于 y f e 是复数，其相角为 fe 故放大器在回路谐振时，
输出电压 V o 和输入电压V i 之间的相位差并不是1 8 0 o ，而是
180o fe 。当工作频率较低时， fe 0
V
o
和V
相位才相差
i
1 8 0 o ，即输出电压 V o 和输入电压 V i 反相位。
2.2.1
如共发射极接法的晶体管, 如图2.2.4所示, 相应的Ｙ参 数方程为
图2.2.4 共发射极接法的晶体管Ｙ参数等效电路
Ib yieVbe yreVce Ic y V fe be yoeVce
2.2.1
图2.2.4 共发射极接法的晶体管Ｙ参数等效电路
其中
yie
Ib Vbe
2.2.1
另外，常用的晶体管高频共基极等效电路如图2.2.2 图（a）所示，图 (b)是简化等效电路。
图2.2.2 晶体管高频共基极等效电路及其简化电路
2.2.1
二、Ｙ参数等效电路 双口网络即具有两个端口的网络，如图2.2.3所示。 参数方程是选取各端口的电压为自变量, 电流为应变量,
其方程如下
1、各元件的作用 R B 1 R B 2 R E 构成晶体管的分压式电流反馈直流偏置电路， 以保证晶体管工作在甲类状态。
晶体等效电路
晶体等效电路晶体等效电路是指用简化的电路模型来描述晶体管或其他半导体器件的特性和工作方式。
通过等效电路，可以更方便地分析和设计电子电路中的半导体器件。
一、晶体等效电路的基本概念在电子电路中，晶体管等半导体器件具有复杂的内部结构和特性。
为了便于分析和计算，人们将晶体管等复杂的结构简化为等效电路。
晶体等效电路由电阻、电容、电感等基本元件组成，用来模拟晶体管等元件的行为。
二、晶体等效电路的基本模型晶体等效电路的基本模型主要分为三种：双端口模型、小信号模型和大信号模型。
1. 双端口模型：双端口模型是描述晶体管等效电路的基本模型，它包括输入端口和输出端口。
输入端口对应控制端，输出端口对应负载。
双端口模型以输入和输出之间的关系来描述晶体管的特性。
2. 小信号模型：小信号模型是基于双端口模型的简化模型。
它假设晶体管的输入信号是小信号，忽略了非线性效应。
小信号模型适用于频率较低的信号分析，可以用来计算电压增益、输入电阻、输出导纳等参数。
3. 大信号模型：大信号模型是考虑了晶体管的非线性特性的模型。
大信号模型适用于频率较高、信号较大的情况。
它可以用来计算晶体管的工作点、输出功率、谐波失真等参数。
三、晶体等效电路的应用晶体等效电路在电子电路设计中有着重要的应用价值。
1. 晶体等效电路可以帮助分析电路的稳定性。
通过等效电路的分析，我们可以得到电路的频率响应曲线和极点分布，进而判断电路的稳定性。
2. 晶体等效电路可以用于电路参数的计算。
通过等效电路模型，我们可以计算晶体管的电压增益、输入电阻、输出导纳等参数，从而为电路的设计提供依据。
3. 晶体等效电路可以帮助进行电路的优化设计。
通过调整等效电路中的元件数值，我们可以改变电路的性能，达到优化电路性能的目的。
四、晶体等效电路设计的注意事项在设计晶体等效电路时，需要注意以下几点：1. 晶体等效电路应该能够准确地描述晶体管的特性。
因此，在选择等效电路模型时，需要根据具体的晶体管类型和工作条件来选择。
晶体管高频等效电路
降到β0的 率fβ。
时, 对应的频率定义为共射晶体管截止频
2 特征频率fT
当 a 的幅值下降到1时, 对应的频率定义为特征频率fT。
-
21
3 共基晶体管截止频率fα
共基短路电流放大系数 是晶体管用作共基组态时的输出 交流短路参数, 即
a
IC
|U C 0
Ie
的幅值也是随频率的增高而下降, fα定义为
-
25
图 2.3.1 单管单调谐放大电路
-
26
负载（或下级放大器）与回路的耦合采用自耦变压器耦合 和电容耦合方式, 这样, 既可减弱负载（或下级放大器）导纳对 回路的影响, 又可使前、 后级的直流供电电路分开。另外, 采 用上述耦合方式也比较容易实现前、 后级之间的阻抗匹配。
２．
为了分析单管单调谐放大器的电压增益, 图2．3．2给出了
值有关, 而且是工作频率的函数。
增加时, 输入与输出电导都将加大。 当工作频率较低时I , 电容
效应的影响逐渐减弱。所以无论是测量还是查阅晶体管手册,
都应注意工作条件和工作频率。
显然, 在高频工作时由于晶体管结电容不可忽略, Ｙ参数 是一个复数。晶体管Ｙ参数中输入导纳和输出导纳通常可写 成用电导和电容表示的直角坐标形式, 而正向传输导纳和反向 传输导纳通常可写成极坐标形式, 即:
对于双口网络, 在其每一个端口都只有一个电流变量和一
个电压变量, 因此共有四个端口变量。如设其中任意两个为自
变量, 其余两个为应变量, 则共有六种组合方式, 也就是有六组
可能的方程用以表明双口网络端口变量之间的相互关系。
Ｙ参数方程就是其中的一组, 它是选取各端口的电压为自变量,
电流为应变量, 其方程如下：
晶体三极管放大电路交流分析-等效电路法
uo
us
80/131
ii us
ic ib
ib b
+
hie ube
-
e
ic
ii
ib
uohfeibuo Nhomakorabeaus
ui
hie
ri' ri
ic
+
hfeib
-
c
+
uce
-
e
（1） 输入阻抗计算
ri=hie
ri'=Rb//hie
81/131
（2） 输出阻抗计算 步骤：
ib
+
ic
Rs
ui
Rb hie
us
-
ri
ri
hfeib
Rc
+ RL uo
-
ro ro
①将输入信号源电压us短路，即 us =0 ②将负载开路即RL′ =∞,并令输出端电压为uo; ③在uo激励下，产生电流io, 输出阻抗ro ′ = uo/ io,
输出阻抗为：
ro
uo io
ro'=Rc
ib
+
ic hfeib io
Rs
Rb hie
Rc
uo
-
ro ro
82/131
（3） 电流增益AI
AI
ic ib
=
hfe
+ Rs
ui
uus s
-
ri
（4） 电压增益AU
AU
uo ui
=
-icRL'
ibhie
hfe RL' hie
ib ic
32晶体管的高频参数与等效电路
内部结构
晶体管的内部结构分为三个区域，分别是发射区、基区和集电区。
晶体管的基本结构
晶体管的参数
描述晶体管放大信号的能力，通常用β表示。
电流放大倍数
特征频率
最大频率
击穿电压
描述晶体管在高频下的性能，通常用fT表示。
描述晶体管在特定条件下能够承受的最大频率，通常用fmax表示。
描述晶体管在特定条件下能够承受的最大电压，通常用U(BR)CEO表示。
测量方法
频率响应的评估通常采用波特图或者Smith Chart等方法，通过测量电路的增益和相位随频率的变化规律，计算电路的带宽、通带和阻带等参数。
对于振荡电路的品质因数的评估，通常需要测量振荡频率、阻抗特性和波形质量等参数，根据不同的振荡应用场景评估电路的性能。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
评估标准
04
等效电路的分析与计算
半导体技术的发展推动了晶体管制造技术的进步，晶体管的性能和可靠性得到了显著提高。
1950年代
集成电路的出现使得大量晶体管可以在一个小小的芯片上实现，进一步推动了电子设备的发展。
1960年代
03
开关电路
晶体管可以作为开关电路，实现电路的通断控制，用于开关电源、继电器等领域。
晶体管在电子设备中的应用
01
等效电路是指具有相同外部端口的电路，其内部结构可以不同。
基本定义
等效电路在端口处表现出相同的电压和电流，因此具有相同的外部特性。
等效电路的特点
等效电路在电路分析和设计中具有广泛应用，可以帮助简化分析和计算。
等效电路的应用
等效电路的基本概念
电路的等效变换
等效电路的判断
等效电路的近似分析
分析方法
通过等效电路计算放大器的电压放大倍数。
晶体管的内部结构分为三个区域，分别是发射区、基区和集电区。
晶体管的基本结构
晶体管的参数
描述晶体管放大信号的能力，通常用β表示。
电流放大倍数
特征频率
最大频率
击穿电压
描述晶体管在高频下的性能，通常用fT表示。
描述晶体管在特定条件下能够承受的最大频率，通常用fmax表示。
描述晶体管在特定条件下能够承受的最大电压，通常用U(BR)CEO表示。
测量方法
频率响应的评估通常采用波特图或者Smith Chart等方法，通过测量电路的增益和相位随频率的变化规律，计算电路的带宽、通带和阻带等参数。
对于振荡电路的品质因数的评估，通常需要测量振荡频率、阻抗特性和波形质量等参数，根据不同的振荡应用场景评估电路的性能。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
评估标准
04
等效电路的分析与计算
半导体技术的发展推动了晶体管制造技术的进步，晶体管的性能和可靠性得到了显著提高。
1950年代
集成电路的出现使得大量晶体管可以在一个小小的芯片上实现，进一步推动了电子设备的发展。
1960年代
03
开关电路
晶体管可以作为开关电路，实现电路的通断控制，用于开关电源、继电器等领域。
晶体管在电子设备中的应用
01
等效电路是指具有相同外部端口的电路，其内部结构可以不同。
基本定义
等效电路在端口处表现出相同的电压和电流，因此具有相同的外部特性。
等效电路的特点
等效电路在电路分析和设计中具有广泛应用，可以帮助简化分析和计算。
等效电路的应用
等效电路的基本概念
电路的等效变换
等效电路的判断
等效电路的近似分析
分析方法
通过等效电路计算放大器的电压放大倍数。
晶体管高频小信号等效电路与参数
10
三、混合π等效电路参数与y参数的转换
y参数等效电路
+
+
-
-
混合π等效电路
gmVb'e
11
由混合π等效电路，在节点b、b’和c上，用节点电流法列方程如下
Ib
1 rbb
Vbe
1 rbb
Vbe
0
1 rbb
Vbe
1 (
rbb
ybeybc )VbeybcVceIC g mVbe ybcVbe ( ybc g ce )Vce
8
基射极间电阻为
rbe 260 / I E
0 为共射极组态晶
体管的低频电流放
大系数；
Cbe
I E 为发射极电流。
Cbc
g mVb 'e
C b 'e 是发射结电容；
rb'c 是集电结电阻；
晶体管的混合π等效电路
Cb'c 是集电结电容； rce 是集射极电阻； rbb' 是基极电阻； gm 0 / rbe IC / 26 是晶体管的跨导。
上式说明：
Av
V2 V1
yoe
y fe YL
晶体管的正向传输导纳越大，则放大器的增益越大。
负号说明，如果式中三个导纳都为实数，则输出电压和输入电压相位相差180度。
7
二、晶体管的混合π等效电路
形式等效电路的特点，是没有涉及晶体管内部的物理过程。这 种分析方法适用于任何四端器件。 但是这种方法所得到的参数与信号频率有关。 若把晶体管内部的复杂关系，用集中元件RLC表示，则每一元 件与晶体管内发生的物理过程具有明显的关系。用这种物理模 拟的方法所得到的物理等效电路就是晶体管的混合π等效电路。 优点：各个元件在很宽的频带范围内保持常数。 缺点：分析电路不够方便。
三、混合π等效电路参数与y参数的转换
y参数等效电路
+
+
-
-
混合π等效电路
gmVb'e
11
由混合π等效电路，在节点b、b’和c上，用节点电流法列方程如下
Ib
1 rbb
Vbe
1 rbb
Vbe
0
1 rbb
Vbe
1 (
rbb
ybeybc )VbeybcVceIC g mVbe ybcVbe ( ybc g ce )Vce
8
基射极间电阻为
rbe 260 / I E
0 为共射极组态晶
体管的低频电流放
大系数；
Cbe
I E 为发射极电流。
Cbc
g mVb 'e
C b 'e 是发射结电容；
rb'c 是集电结电阻；
晶体管的混合π等效电路
Cb'c 是集电结电容； rce 是集射极电阻； rbb' 是基极电阻； gm 0 / rbe IC / 26 是晶体管的跨导。
上式说明：
Av
V2 V1
yoe
y fe YL
晶体管的正向传输导纳越大，则放大器的增益越大。
负号说明，如果式中三个导纳都为实数，则输出电压和输入电压相位相差180度。
7
二、晶体管的混合π等效电路
形式等效电路的特点，是没有涉及晶体管内部的物理过程。这 种分析方法适用于任何四端器件。 但是这种方法所得到的参数与信号频率有关。 若把晶体管内部的复杂关系，用集中元件RLC表示，则每一元 件与晶体管内发生的物理过程具有明显的关系。用这种物理模 拟的方法所得到的物理等效电路就是晶体管的混合π等效电路。 优点：各个元件在很宽的频带范围内保持常数。 缺点：分析电路不够方便。
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N 21 N 14
2.2.2
由图知：
Vo (yfeVi) y
yyo eyiege0jCj 1L
n 1 2 g o e jn 1 2 C o e n 2 2 g ie jn 2 2 C ie g e 0 jC j1 L
g j(C 1L)
其中
y ien 2 2y ien 2 2g iej n 2 2 C ie
谐振电压放大倍数（增益）的振幅值
Ao
Vo0 Vi
n1n2 yfe g
2.2.2
结论：电压增益振幅与晶体管参数、负载电导、回路谐 振电导和接入系数有关：
•（A） 为了增大 A 0 , 应选取 y fe 大, g o e 小的晶体管。
•（B） 为了增 A 0 , 要求负载电导小, 如果负载是下
大
一级放大器, 则要求其 g i e 小。
晶体管高频等效电路参数 等效电路
一、混合 型等效电路
图2.2.1 晶体管高频共发射极混合π型等效电路
r b b 基区体电阻, 约 十 几 ~几 十
r b e 发射结电阻 r e 折合到基极回路的等效电阻,约
几十欧到几千欧；
re
26(mV ) IEQ (mA)
()
；
2.2.1
C b e ：发射结电容, 约10皮法到几百皮法； r b c ：集电结电阻, 约10kΩ～10MΩ； C b c ：集电结电容, 约几个皮法；
式中负号表示输出电压和输入电压之间的相位相差 1 8 0。o
同时，由于 y f e 是复数，其相角为 fe 故放大器在回路谐振时，
输出电压 V o 和输入电压V i 之间的相位差并不是1 8 0 o ，而是
180o fe 。当工作频率较低时， fe 0
V
o
和V
相位才相差
i
1 8 0 o ，即输出电压 V o 和输入电压 V i 反相位。
•（C） 回路谐振电导 g e 0 越小, A 0 越大。而 g e 0 取决于 回路空载品质因数 Q 0 值, 与 Q 0 成反比。
•（D）A 0 与接入系数 n 1 n 2 有关, 但不是单调递增或
单调递减关系。由于n 1 n 2 还会影响回路有载品质因数值 Q e
而Q e又将影响通频带,所以 n 1 n 2 的选择应全面考虑, 选取
2.2.2
2、简单工作原理 信号由输入端的高频变压器引入，晶体管放
大器的负载为部分接入的振荡回路，该回路对
输入信号频率谐振，即 。o 此时，回路呈现
的阻抗最大，而对其它频率的阻抗很小，因而 输入信号频率的电压得到放大，而其它频率信 号受到抑制。同时振荡回路采用抽头连接，可 以实现阻抗匹配，以提供晶体管集电极所需要 的负载电阻，从而在负载（下一级晶体管的输 入）上得到最大的电压输出。所以，振荡回路 的作用是实现选频滤波及阻抗匹配。
二、电路性能分析
1、放大器的小信号等效电路及其简化
图中设 y re 0 得到的小信号等效电路如下图所示。其中
(yfeVi)n1yfeVi
yie n22 yie
yoe n12yoe
图2.2.6 单管放大器的小信号 （a）小信号等效电路 （b）简化电路
V o
1 n2 Vo
n1
N 31 N 14
n2
最佳值。
2.2.2
（2）、放大器的频率特性
N(jf ) A A0
1
1 jQe
2f f0
其中幅频特性表达式为
N( f ) A Ao
1 1(2fQe )2
f0
放大器的频率特性 曲线如图示。
图2.2.7 放大器的谐振曲线 2.2.2
（3）放大器的通频带 令 N ( f ) ，1得到放大器的通频带为
1、各元件的作用 R B 1 R B 2 R E 构成晶体管的分压式电流反馈直流偏置电路， 以保证晶体管工作在甲类状态。
2.2.2
图2.2.5 高频调谐放大器的典型线路 （a）原理电路 （b）交流通路
电容CB、CE对高频旁路，电容值比低频放大器中小得多。
LC振荡回路作为晶体管放大器的负载，为放大器提供 选频回路。振荡回路采用抽头连接，可以实现阻抗匹配。
2.2.1
如共发射极接法的晶体管, 如图2.2.4所示, 相应的Ｙ参 数方程为
图2.2.4 共发射极接法的晶体管Ｙ参数等效电路
Ib yieVbe yreVce Ic yfeVbe yoeVce
2.2.1
图2.2.4 共发射极接法的晶体管Ｙ参数等效电路
其中
yie
Ib Vbe
g m ：晶体管跨导, 几十毫西门子以下；
各参数有关的公式如下：
gm
1
re
rbe (1o)re
re
VT IEQ
26(mV)
IEQ(mA)
Cbe
Cbc
1
2fTre
其中:I E Q 是发射极静态电流, o 是晶体管低频短路电流
放大系数, f T 是晶体管特征频率。
注意:各参数均与静态工作点有关。
Vce 0
yfe
Ic Vbe
Vce 0
yre
Ib Vce
Vbe 0
yoe
Ic Vce
Vbe 0
式中，yie、yre、yfe、yoe分别称为输入导纳、反向传输导纳
正向传输导纳和输出导纳。
三、Ｙ参数与混合 参数的关系
yie
gie
jCie
gbe jCbe
1 rbb (gbe jCbe )
yoe
goe
jCoe
goe
jCbc
jCberbb gm
1 rbb (gbe jCbe )
yre
yre
e jre
jCbc
1 rbb (gbe jCbe )
y
fe
y fe
e j fe
gm
1 rbb (gbe
jCbe )
2.2.1
2.2.2 单管单调谐放大器
一、电路组成及工作原理
图2.2.5 高频调谐放大器的典型线路 （a）原理电路 （b）交流通路
0C
g
1
g0L
f0
0 2
2
1 LC
geoR 1e0Q 10 C LQ 0C 0Q0 10L
2、电路性能分析
（1）电压放大倍数（增益）
A V V o i g j(n1n C 2 yf e 1L)g(1n 1n j2 Q yefe2 f0f)
2.2.2
谐振电压放大倍数（增益）
A0
Vo0 Vi
n1n2yfe g
y o e n 1 2y o e n 1 2 g o ejn 1 2 C o e
2.2.2
所以 V on2V on2n1yfeV i y
gn1 2goen2 2giegeo
C n 1 2 C o e //n 2 2 C ie //C n 1 2 C o e n 2 2 C ie C
Qe