小信号模型分析法(精)

3.4 小信号模型分析法
1．BJT的H参数及微变等效电路
（2）BJT的H参数微变等效电路
b ib hie
ic c
ube
hreuce
1
hfeib
hoe
uce
e
3.4 小信号模型分析法
（3）微变等效电路的简化
b ib hie
BJT在共射连接时，其H参 ube
hreuce
数的数量级一般为
h
e
hie hfe
U o I b RL
Au
RL rbe
RL RC // RL
负载电阻越小，放大倍数越小。
输入电阻及输出电阻的计算
•
•
根据输入电阻的定义： I i
Ib
•
Ri
U
•
i
Ii
R b //rbe
r R •
U i
b
be
•
Ic
•
RL
•
IB
U o
RC
电路的输入电阻越大，信号源内阻 的压降越小，因此一般总是希望得到较 大的的输入电阻。
ic
且电流源两端还要 并联一个大电阻rce。
rce
uce ic
画出三极管的h参数等效电路
ic
ib
ib ube
uce ube rbe
ic
ib
rce
uce
rce很大，一般忽略。
2.三极管的简化微变等效电路
c b
等效
e
bc ic =ib
rbe
请注意如下问题：
e
⑴ 电流源为一受控源，而不是独立的电源。
⑵ 电流源的流向不能随意假定，而是由ib决定。
Ro
3. 小信号模型分析法的适用范围
放大电路的输入信号幅度较小，BJT工作在其U－I特性曲 线的线性范围（即放大区）内。H参数的值是在静态工作点 上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态工作点参数值 的大小及稳定性密切相关。
当信号源有内阻时：
根据输出电阻的定义：
.
Ro=
Uo
.
RL ,
Io
US 0
0
•
•
Ib
Ιc
•
Hale Waihona Puke Baidu
用加压求
Rb rbe
β Ib
流法求输
出电阻：
•
所以：
Ro
U
•
o
Rc
Io
0
•
Io
RL •
Uo
RC
例题 放大电路如图所示。已知BJT的 ß=50， 其他元件参数如图所示,试求
该电路的Ri，Ro，Au，若RL开路，Au如何变化。
hre hoe
103 102
103 ~ 104
105
S
hre和hoe都很小，常忽
b
ib
略它们的影响。
ube
rbe
ic c 1 hfeib hoe uce
e
ic
c
ib
uce
e
首先考察输入回路
iB
iB
uBE uBE
ib b c
ube
e
当信号很小时，将输入特性在
小范围内近似线性。
rbe
uBE iB
二 小信号模型分析电路
交流通路画法：
VCC
Rb
RC
Cb2
+
（1）电容短路 （2）电源等效接地
+
Cb1
+
+
v-i
T RL
+
vo 交流通路
+
vi
Rb
-
-
T
RC RL vo
-
微变 等效 电路 画法
电压放大倍数的计算
•
•
Ii
Ib
r •
Ui
Rb
be
•
Ic
•
RL
•
IB
Uo
RC
••
U i I b rbe
•
•
200
（1
50）26mV 2mA
=863
Au
uo ui
ib (Rc
ib rbe
RL ) RL
rbe
86.6
ib
Ri Rb rbe 0.863k
Ro Rc 3k
若RL开路
Au
Rc rbe
50 3 0.863
173.8
Rs ui Rb
uS
Au增大R了i
rbe
e
ic ib Rc uo RL
ube ib
对输入的小交流信号 而言，三极管BE间等 效于电阻rbe。
ib b
ube rbe e
rbe的计算：
温度的电 压当量
rbe
rbb
rbe
200
(1
)
26 IE
mV mA
基区体电阻，约200Ω。
考察输出回路
uce
IC
ic
I B UCE ib UCE
输出端相当于一个
受 ib控制的电流源。
输出端交流短路时的输入电阻,常用rbe表示；
hfe
iC iB
VCE
输出端交流短路时的正向电流传输比或电
流放大系数，即 ；
hre
vBE vCE
IB
输入端交流开路时的反向电压传输比（无量纲）；
h oe
iC vCE
IB
输入端交流开路时的输出电导，也可用1/ rce 表示。
四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数）。
IBQ duCE
d iC
iC iB
UCEQ
d iB
iC uCE
IBQ d uCE
用小信号交流分量表示
ube= hieib+ hreuce ic= hfeib+ hoeuce
3.4 小信号模型分析法
（1）BJT H参数的引出
vbe= hieib+ hrevce
其中：
h ie
vBE iB
VCE
ic= hfeib+ hoevce
⑶ 该模型仅适用于交流小信号，不能用于静态分析和大信号。
简化的等效模型的几点说明：
① 简化的等效模型用于研究放大电路的 动态参数，是在Q点处求偏导得到的；
② 只适用于小信号工作情况； ③ 模型没有考虑结电容的影响，只适用
于低频情况，称低频小信号模型； ④ 使用时要注意模型中各电压、电流的
参考方向，参考方向的规定对NPN、 PNP均适用； ⑤ 利用模型分析放大电路动态参数的方 法又称为微变等效电路分析法。
3.4 小信号模型分析法
一、BJT的小信号建模
思路：将非线性的BJT等效成一个线性电路
即四端(双端口)暗盒模型。
条件：交流小信号
利用网络的H(Hybrid)参数来表示输入、输出的电压与电流的 相互关系，就可得到对应的等效电路，称共射H参数等效模型。
1 . 三极管H参数的引出
3.4 小信号模型分析法
解：IBQ
VCC
U BEQ Rb
12 0.7 300
40μA
ICQ IBQ =2mA
Rs
IEQ =IBQ +ICQ ICQ =2mA
uS
Rb
300kΩ
Cb1
20µF
ui
Rc 3kΩ Cb2
20µF
T uo
VCC 12V
RL
3kΩ
rbe
rbb '
(1
)
2（6 mV） IE（Q mA）
基本放大电路分析步骤：
① 根据放大电路的求直流通路，求静态工作点Q及rbe的值； Q（IBQ，ICQ，VCEQ） rbe=rbb'＋(1＋β)26mV/IE
② 求放大电路的交流通路，根据交流通路画微变等效电路； ③ 根据微变等效电路求放大电路的动态参数
放大倍数：Áu（Áus） 输入电阻：Ri 输出电阻：Ro
（1）BJT H参数的引出
iB
b uBE
iC
c
T
uCE
e
对于BJT双口网络，已知输入输出特性曲线如下：
uBE f1(iB,uCE )
iC f2 (iB,uCE )
3.4 小信号模型分析法
（1）BJT H参数的引出
在小信号情况下，对上两式取全微分得
duBE
uBE iB
UCEQ
diB
uBE uCE