常用的晶体管高频共基极等效电路如22图教程文件
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高二物理竞赛课件晶体管简化的高频等效电路
rb'c很大，通常视为开路。 当负载电阻较小时，rce也可视为开路。
低频
b rbb' + b'
c
e
u-b'e
rb'e
rce
gmub'e e
rb'c
rbb' b'
c
b+
rbuc b-'e
rCb'e ce
; rb'e
Cb'c
gmub'e
e
rce
混合π模型：简化之
Cμ连接了输入回路和 输出回路，使分析复
继续
晶体管简化的高频等效电 路
晶体管简化的高频等效电路
如何得到模型中的参数？
①rbb'、Cμ可从手册查得
rb'e
(1
0 )
UT I EQ
③Cμ' (1 gmRL ')Cμ
②0 Ib gmUb'e gm Ibrb'e
gm
0
rb'e
I EQ UT
④Cπ' Cπ Cμ'
见后
继续
低频混模型
低频时， Cb'e和Cb'c容抗很大，可视为开路；
共射截 止频率 0
1 j f f
掌握：
共基截 止频率
特征 频率
集电结电容
f、f、fT、Cob (C )。 使 1时的频率为fT
f
1 2 π rb'e( Cπ
Cμ
)
fT f 0 f
手册
求Cπ
查得
① 低通电路和高通电路放大倍数的表达式；
② 截止频率与时间常数的关系；
低频
b rbb' + b'
c
e
u-b'e
rb'e
rce
gmub'e e
rb'c
rbb' b'
c
b+
rbuc b-'e
rCb'e ce
; rb'e
Cb'c
gmub'e
e
rce
混合π模型：简化之
Cμ连接了输入回路和 输出回路，使分析复
继续
晶体管简化的高频等效电 路
晶体管简化的高频等效电路
如何得到模型中的参数？
①rbb'、Cμ可从手册查得
rb'e
(1
0 )
UT I EQ
③Cμ' (1 gmRL ')Cμ
②0 Ib gmUb'e gm Ibrb'e
gm
0
rb'e
I EQ UT
④Cπ' Cπ Cμ'
见后
继续
低频混模型
低频时， Cb'e和Cb'c容抗很大，可视为开路；
共射截 止频率 0
1 j f f
掌握：
共基截 止频率
特征 频率
集电结电容
f、f、fT、Cob (C )。 使 1时的频率为fT
f
1 2 π rb'e( Cπ
Cμ
)
fT f 0 f
手册
求Cπ
查得
① 低通电路和高通电路放大倍数的表达式；
② 截止频率与时间常数的关系；
晶体管的高频等效电路
·
·
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·
晶体管的高频等效模型
对C’作用的分析
继续
一、晶体管完整的混合模型
二、晶体管简化的混合模型
C’
b'
+
+
+
rbb'
rb’e’
Ube
·
Ub’e
·
Uce
·
Ib
·
·
b
gmUb’e
·
C
Ic
c
C’’
晶体管单向化后的混合模型
本页完
由密勒转换得 C’ =(1+|K|)C 其中K=Uce/Ub’e 一般有|K|>>1，所以 C’ |K|C 晶体管的输入总电容为 C’ C+ C’= C+ |K|C 另C’’ =[(K-1)/(-K)]C C’’ 很小，容抗很大可忽略。
二、晶体管简化的混合模型
晶体管完整的混合模型
Ic
rb’c’是集电结反偏时的电阻，其阻抗远大于C的容抗，亦可看成开路忽略其作用。
b'
+
+
+
rbb'
rb’e’
Ube
·
Ub’e
·
Uce
·
Ib
·
·
b
gmUb’e
·
C
C
Ic
c
IC
·
简化后晶体管的混合模型
晶体管的高频等效模型
用密勒转换把C拆分为C’和C’’
b'
c
+
+
+
rbb'
rb’e’
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晶体管的高频等效模型
对C’作用的分析
继续
一、晶体管完整的混合模型
二、晶体管简化的混合模型
C’
b'
+
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rbb'
rb’e’
Ube
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Ub’e
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Uce
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Ib
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gmUb’e
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C
Ic
c
C’’
晶体管单向化后的混合模型
本页完
由密勒转换得 C’ =(1+|K|)C 其中K=Uce/Ub’e 一般有|K|>>1，所以 C’ |K|C 晶体管的输入总电容为 C’ C+ C’= C+ |K|C 另C’’ =[(K-1)/(-K)]C C’’ 很小，容抗很大可忽略。
二、晶体管简化的混合模型
晶体管完整的混合模型
Ic
rb’c’是集电结反偏时的电阻，其阻抗远大于C的容抗，亦可看成开路忽略其作用。
b'
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rb’e’
Ube
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gmUb’e
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C
C
Ic
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简化后晶体管的混合模型
晶体管的高频等效模型
用密勒转换把C拆分为C’和C’’
b'
c
+
+
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rbb'
rb’e’
共集电极放大电路的等效电路
共集电极放大电路的等效电路共集电极放大电路被广泛应用于现代电子技术中的信号放大器，因为它具有许多优点。
由于共集电极放大电路的输入电阻非常高，输出电阻也很低，因此在许多应用中可以提供优异的性能。
本文将介绍共集电极放大电路的等效电路，以便更好地理解和应用这个电路。
步骤一：电路结构共集电极放大电路通常由三个主要部分组成：BJT晶体管、输入电容和输出电容。
在这种电路中，BJT晶体管的发射极与电源及负载电阻相连，其基极连接到输入信号源，其集电极连接到地线。
输入电容连接到输入信号源和晶体管的基极，而输出电容连接到晶体管的集电极和输出负载电阻。
这种电路结构的主要特点是输入信号直接加在BJT 晶体管的基极上，因此称为“共集电极”电路。
步骤二：等效电路为了更好地理解共集电极放大电路的行为，通常将其等效为一个简单的电路。
即将BJT晶体管看作是一个可控电流源和一个电阻的串联组合。
如下图所示，其中IB表示晶体管的基极电流，IC表示晶体管的集电极电流，β表示晶体管的放大倍数，VBE表示晶体管的基极-发射极电压，VT表示基极-发射极间的温度常数。
等效电路的输入电阻为：Rs = (β +1) RE等效电路的输出电阻为：Ro = RE/(β +1)其中，RE是电路中的电阻元件。
并且，在共集电极放大电路中，输出电阻现象被抑制，如下图所示。
步骤三：工作原理在共集电极放大电路中，电流从晶体管的发射极流向集电极，经过输出负载电阻流回电源。
当输入信号加入到晶体管的基极时，基极电压发生变化，导致电流的变化。
然后，晶体管通过集电极输入这个变化的电流，并输出一个放大后的信号,。
此时，输出负载电阻中有一部分电流通过晶体管由发射极流向地面，而另一部分电流流向负载电阻，从而产生放大的输出信号。
由于输入电容和输出电容的存在，信号的高频成分能够直接通过电容进入电路，而直流成分则被相应的电容隔离。
因此，通过分步骤阐述，我们可以更充分地了解共集电极放大电路的等效电路模型，以及电路中各个元件的作用和特性。
晶体管的高频参数与等效电路资料
Tr2 4 yL
3
5
Tr1
T
3
5
L
2 1
4
C
yL
四
Tr2
版
） 张 肃
Rb2
Cb
Re
Ce
文
主
编
因为放大器由信号源、晶体管、并联振荡回路和负载阻抗
高 等 教
并联组成，采用导纳分析比较方便，为此, 纳）参数等效电路。
引入晶体管的y（导
育
出
版
社
设输入电压 V1和输出电压 V2为自变量
I1 yiV1 yrV2
fβ
02 1
0
0 / 2
）
1
张 肃
通常0 1,
fT 0 fβ。
文
f
fβ
fT
主
编 当f fβ时,
高 等 教
0
fT fβ fT
1
f f
2
f fβ
f
β截止频率和 特征频率
即 f fT
育
出 版
可以粗略计算在某工作频率f >> fβ的电流放大系数。
社
《
高
频
电
子 线
3.
最高振荡频率fmax
线
路
c
》
（
第
rcc
四
版 ）b 张
Cb'c rbb'
rb'c b' rce
gm vb‘e
肃
Cb'e
rb'e
文
主
ree
编
高
e
等 教
图 混合π等效电路
育 出
优点： 各个元件在很宽的频率范围内都保持常数。
晶体管高频等效电路
VBEQ
kT 26m V q
I CQ
I BQ
晶体管可用其等效电路代替
射频通信电路
混合
型等效电路
注意两点 ①电路中的所有参数均与工作点Q有关 ②该电路是交流小信号等效电路 从两个层次上加强对等效电路的理解
①理解电路中各元件的物理意义
②理解晶体管作为放大器的本质
射频通信电路
各元件的物理意义
1)r (rb'e ) vBE iB
Q
gm
,为
输 出 交 流 短 路 时 的 输电 入阻
iC 2) g m vBE 3)ro (rce )
Q
I CQ VT
,为 正 向 传 输 跨 导
vCE iC
Q
VA ,为 输 入 交 流 短 路 下 的出 输阻 抗 I CQ
4)C (Cb'e ) C je Cb , C je为正偏发射结电容， Cb为基区扩散电容 5)Cu (Cb'c )为反偏集电结电容
f T －－
输出电阻很大
由等效电路中的电容引起 gm gm fT 2 (Cgs Cgd ) 2 Cgs
iD 和 v DS 成线性关系
g iD n (vGS VGS ( th) ) v DS
Hale Waihona Puke 电导值为② 此电阻受栅源电压 vGS 的控制（可变电阻） 饱和区（恒流区）
恒流区——场效应管等效为一个理想的电压控制电流源
射频通信电路
恒流区特性
1 2 i ( v V ) 伏安特性为： D n GS GS ( th ) 2
射频通信电路
5.2晶体管
高频等效电路
射频通信电路
晶体管共集电极放大电路和共基极放大电路及多级放大电路
2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路
（3） 动态性能指标 1）电压放大倍数
Uo Ie ( RE // RL )
(1 )Ib RL
Ui Uo Ibrbe
Ibrbe (1 )Ib RL
其中 RL RE // RL
i b
rbe
ui
RB
RE
c
b
+
RL uo
2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路
_ uS
_
Ri RB //[rbe (1 )RL ]
微变等效电路
b
+ rbe
b
ui RB
RE
_
+
RL uo
_
Ri
RL RE // RL
2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路
(3) 求电压放大倍数
Au
Uo Ui
(1 )RL rbe (1 )RL
A·us
U·o U·s
·· UU·oi UU·si
【例】电路如图所示，试求:
VCC
(1) 电路的静态工作点ICQ、
UCEQ； RS
(2) 电路的输入电阻Ri；
+
u_S
(3) 电路的电压放大倍数
Au=Uo/Ui 、 Aus=Uo/Us；
C1
RB
+
+
ui
_
T + C2
+
RE
RL uo
_
(4) 输出电阻Ro。
2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路
VCC
Au
Uo Ui
RL
rbe
2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路
三极管的高频等效模型
2、简化的混合π模型
通常，rce远大于负载电阻，而 抗，认为二者开路，如图：
rb′c 也远大于C的容
5
一、晶体管的混合π模型
由于C跨接在输入与输出回路之间，使电路分析变复杂。 因此，为简单起见，将C等效在输入回路和输出回路，称为单 向化。如图所示：
6
一、晶体管的混合π模型
等效变换过程如下，变换前，从左往右看流过C 的电流为：
=
f 1+ j fβ 1+
β0
=
β0
1+ β0 + j f fβ
=
β0 1+ β0
1+ j f (1 + β 0 ) f β
f 1+ j fβ
α=
α0
1+ j f fα
, 其中 fα = (1 + β 0 ) f β
23
二、晶体管电流放大倍数的频率响应
α是 α 下降到0.707α0的频率，称为共基截 止频率。
Cπ的求解过程下面分析。
13
二、晶体管电流放大倍数的频率响应
在高频段，由于极间电容的存在，使晶体管的电流 放大倍数不再象低频时保持常数，而是频率的函数。根 据定义：
β=
因此
Ic
Ib
U CE
K =0
14
二、晶体管电流放大倍数的频率响应
′ Cπ = Cπ + (1 + K )C = Cπ + C
21
β0
二、晶体管电流放大倍数的频率响应
在半导体手册可以查出T和C(Cob)，这样就可 以计算出Cπ，而：
′ Cπ = Cπ + (1 + K )C
至此，我们已得到混合π模型的所有四个参数。
通常，rce远大于负载电阻，而 抗，认为二者开路，如图：
rb′c 也远大于C的容
5
一、晶体管的混合π模型
由于C跨接在输入与输出回路之间，使电路分析变复杂。 因此，为简单起见，将C等效在输入回路和输出回路，称为单 向化。如图所示：
6
一、晶体管的混合π模型
等效变换过程如下，变换前，从左往右看流过C 的电流为：
=
f 1+ j fβ 1+
β0
=
β0
1+ β0 + j f fβ
=
β0 1+ β0
1+ j f (1 + β 0 ) f β
f 1+ j fβ
α=
α0
1+ j f fα
, 其中 fα = (1 + β 0 ) f β
23
二、晶体管电流放大倍数的频率响应
α是 α 下降到0.707α0的频率，称为共基截 止频率。
Cπ的求解过程下面分析。
13
二、晶体管电流放大倍数的频率响应
在高频段，由于极间电容的存在，使晶体管的电流 放大倍数不再象低频时保持常数，而是频率的函数。根 据定义：
β=
因此
Ic
Ib
U CE
K =0
14
二、晶体管电流放大倍数的频率响应
′ Cπ = Cπ + (1 + K )C = Cπ + C
21
β0
二、晶体管电流放大倍数的频率响应
在半导体手册可以查出T和C(Cob)，这样就可 以计算出Cπ，而：
′ Cπ = Cπ + (1 + K )C
至此，我们已得到混合π模型的所有四个参数。
晶体三极管的等效电路
2. 简化交流参数及其拟定
iB b
c iC
r′c c′
rbb′
rc′ b′
b′
rb′ e′ e′
re′
e
iE
(a)
iB b
＋ uBE
－
iB b
＋ uBE
－
rbb′ iE
b′ iB re
c ＋
uCE
－ e
(b)
rbb′
b′
rb′e
e (c)
c ＋ uCE iB －
(a) 晶体管示意图； (b) T型等效电路； (c) 简化等效电路
iB
O
uBE
uBE
(a)
Q
iC
iB
O uCE
(b)
1、晶体管旳简化等效电路
iC C ＋
b iB ＋
iC c ＋
b Ib ＋
Ic c ＋
iB B
＋
uBE
－
uCE
－ E (a)
rbe Байду номын сангаасBE
uCE iB
－
－
e
(b)
rbe ube
uce Ib
－
－
e
(c)
(a) 晶体管双端口表达； (b) 增量等效电路； (c) 交流等效电路
(单位为)
hre
uBE uCE
(无量纲)
hre
iC iB
(无量纲)
hoe
iC uCE
(单位为S )
hie称为输出短路时旳共射输入电阻，这是因为uCE=UCE， duCE=0，即输出端电压恒定，对交流而言，相当于短路之故； hre称为输入开路时(因为iB=IB, ib=0)旳电压反馈系数;
第09讲、晶体管放大电路的三种接法ppt课件
Re
Rb rbe
1
1
(1 )
R e R b rb e
(Rb rbe)Re
Rb rbe (1)Re
综上所述，共集电极放大电路的主要特点是： 1、输入电阻高，传递信号源信号效率高； 2、输出电阻低，带负载能力强； 3、电压放大倍数小于1而接近于1，且输出电压与输入电
压相位相同，具有跟随特性。 因而在实用中，广泛用作输出级或中间隔离级。
.
若图电路中各元件参数为：UCC = 12V，RB= 240 kΩ，RE= 3.9 kΩ，
RS = 600Ω，RL = 12 kΩ，β= 60，rbb’= 300Ω C1和C2容量足够大， 试求：Au，Ri，Ro。
解：
IB
UCC UBE
RB (1)RE
12
240(160)3.9
IE IC IB 6 0 Re Rb rbe (1)Re
若 1 ＋ ） R （ e R b r b ， .eA u 1 ， 则 U o U 即 i。
2. 动态分析：输入电阻的分析
RL
Ri
Ui Ii
Ui Ib
I&b(Rb
rbe)I&eRe Ib
I& b(Rbrbe)Ib1I& bRe
带负载电阻后
Rbrbe(1)Re
第九讲
晶体管放大电路的三种接法
.
一、共集电极放大电路 共集电极放大电路又称射极输出器，主要作用是
交流电流放大，以提高整个放大电路的带负载能力。 实用中，一般用作输出级或隔离级。
.
一、基本共集放大电路
1. 静态分析
V B BIB Q R bU B E QIE Q R e
V B B U B E Q IB Q R b ( 1 )IB Q R e
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。
第二章晶体管及基本放大电路 87页PPT
11
3.晶体管特性曲线
3DG6的输入特性
3DG6的输出特性
第二章 晶体管及基本放大电路/2.1 半导体晶体管/特性曲线
12
4.晶体管输出回路电阻
a) 静态电阻
RCE
U CE IC
b) 动态电阻
rce
U CE I C
rce>>RCE
第二章 晶体管及基本放大电路/2.1 半导体晶体管/特性曲线
等效为一个线性电路，也就是把晶体管线性化， 等效为一个线性元件。这就是微变等效电路法。
• 线性化的条件：晶体管在小信号(微变量)情况
下工作，才能在静态工作点附近的小范围内用 直线段近似地代替晶体管的特性曲线。
第二章 晶体管及基本放大电路/2.4 动态分析/微变等效电路
28
1. 晶体管的微变等效电路 1)输入回路
=12 - 2×3=6V
第二章 晶体管及基本放大电路/2.3 静态（直流）分析
25
例2：判断图中各晶体管的工作状态（饱和，放大， 截止）。设所有的二极管和晶体管均为硅管， β＝40。
解： （a） 截止 , （b） 饱和 , （c） 放大 ,
第二章 晶体管及基本放大电路/2.3 静态（直流）分析
26
型半导体。
• 3） 集电极面积大，保证尽可能收
集到发射区发射的电子。
T 放大作 用的内部 条件
• （二）载流子运动规律及电流分配关系 • 当一个 NPN 型的晶体管接成共射极接法的
放大电路时：
• 发射结正向偏置 • 集电结反向偏置
T 放大作用 的外部条件
第二章 晶体管及基本放大电路/2.1 半导体晶体管/晶体管的放大作用
流IB（偏流），以使放大电路获得合适的工作点。 C1、C2 ：用以耦合交流，隔断直流，通常称为耦合
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。
15-第三章-晶体管的频率特性与混接等效电路PPT课件
fM
fT
8 rbCc
GPm 1
.
Physics of Semiconductor Devices
晶体管的最高振荡频率主要决定于其内部参数，即晶体管的 输入电阻、输出电容及特征频率等。当晶体管输入电阻rb 较 小，输出阻抗1/ωCc 较大时，fM > fT；相反，若rb较大，则 fM 可能低于fT。
.
Physics of Semiconductor Devices
hFE
共发射极截止频率
ωT 特征频率 共基极截止频率
典型的电流增益与工作频率关系
.
1、共基极截止频率
Physics of Semiconductor Devices
ωa (也称 a 截止频率)是当共基极电流放大系数a降到a0的0.707 倍时所对应的频率。
取ω= ωT, Ihfel =1，有：
共发射极工作的截止频率即：带宽
.
再由：
Physics of Semiconductor Devices
说明：共发射极截止频率ωβ要比ωa低得多，但增益－带宽之 积接近于ωa 。
.
Physics of Semiconductor Devices
4、最高振荡频率fM 和高频优值
1/ωCc
.
Physics of Semiconductor Devices
最佳功率增益: 晶体管向负载输出的最大功率与信号源供给晶
体管的最大功率之比，即是晶体管输入输出阻抗各自匹配时的
功率增益：
GPm
8
fT rbCc
f
2
集电结总电容，包括势垒电容和其他 寄生电容
最高振荡频率 fM：最佳功率增益为1对应的频率称为晶体管的最 高振荡频率 fM 。它反映了晶体管具有放大能力的极限。
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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。
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
Qe
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(n 1n C 2 yf e1L)g(1n 1nj2 Q yefe2 f0f)
2.2.2
谐振电压放大倍数（增益） A&0 VV&& oi0 n1ng2yfe
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
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。
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。
I&c V&ce
V&be
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 )Βιβλιοθήκη oe goejCoe
goe
jCbc
jCberbb gm
1 rbb (gbe jCbe )
常用的晶体管高频共基极等效电 路如22图
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；
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
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。
2.2.2
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
n2
N 21 N 14
2.2.2
由图知：
V& o (yfeV& i) 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
•（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。
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
II&&12
y11V&1 y21V&1
y12V&2 y22V&2
图2.2.3 双口网络
2.2.1
其中 y11、y12、y21、y22 四个参量均具有导纳量纲，即
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
&
i
相位才相差
1 8 0 o ，即输出电压 V &o 和输入电压 V & i 反相位。
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
y11 y12
I&1 V&1 V&20
I&1 V&2 V&10
(S) (S)
y21
I&2 V&1 V&20
(S)
y22
I&2 V&2 V&10
(S)
所以Ｙ参数又称为短路导纳参数, 即确定这四 个参数时必须使某一个端口电压为零, 也就是使 该端口交流短路。
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
I&b yieV&be yreV&ce I&c yfeV&be yoeV&ce
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
yre
I&b V&be
V&ce
0
I&b V&ce
V&be
0
yfe
I&c V&be
V&ce
0
yoe
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
(yfeV& i)n1yfeV& i
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
V&o
n1
N 31 N 14
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。