晶体管高频小信号等效电路与参数

二、 y参数等效电路
5、共射电路的电压增益Au
· · · · V2 Au的定义：Au = —— · V1 yfe · · Au的表达式 Au= - ——— yoe+YL
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数
由y参数等效电路可得 · · ·……(1) I1=yieV1+yreV2 · · · I2=yfeV1+yoeV2 ……(2) · · ……(3) I2=-YLV2 · I1 b + · V1 · I2 +
· Ic
+
+
+
c
b
bb'
+
+
c
· Ube
· Ub’e
-
e
-
rb’e C
· Uce
-
· · U Ube b’e
-
C’’
· Uce
-
e
e
e
简化后晶体管的混合模型
晶体管单向化后的混合模型 本页完 继续
一、晶体管混合等效电路
2、晶体管简化的混合等效模型
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数
通过对晶体管的混合模型简化后发现，其等效电路与 输入信号的高频成份被电容 h参 Cπ’ 分流，令晶体管对高频的放 数等效电路相比较只是多了一个电容 C’， C’对输入信号的 大能力下降。 低频成分呈很大的容抗，可忽略；但 C’ 对输入信号的高频 成分呈很小的容抗，起到分流作用，使得晶体管的放大能力 有所下降。这就是我们在高频时要考虑的因素。
一、晶体管混合等效电路
3、混合模型的主要参数
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数
其中0是中频 1）基区电阻rbb’ 时晶体管的值。 基区电阻rbb’与 h 参数电路一样，可查手册。 2）发射结电阻rb’e 26mV 26mV ——— rb’e=(1+0) ——— 0 IEQmA 这也与 h 参数电路一样。 IEQmA · Ic · gmUb’e
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引言
晶体管在高频小信号运用时，它的等效电路主要 有两种形式：物理模拟等效电路（混合π参数等效 电路）和形式等效电路(y参数等效电路) 。
物理模拟等效电路通常称为混合π等效电路，是 把晶体管内部物理过程用集中元件RLC表示，用物 理模拟方法表示等效电路。这在模拟电子技术中曾 提及。
形式等效电路通常亦称为y参数等效电路，是选 取输入电压和输出电压为自变量，输入电流和输出 电流为参变量，利用导纳参数（y参数），并且不 涉及晶体管内部物理过程。
2、晶体管简化的混合等效模型
本等效电路由于 C 横跨在输入 和输出之间，令输入与输出相互 牵连，使得对电路的分析变得十 分复杂，应想法把晶体管的输入 和输出回路相互独立，以便分析。 · Ib r · IC C · gmUb’e · Ic
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数
采用密勒转换把C拆分为 两个电容C’和C’’ ，分别与 输入和输出回路并接。(推导 过程可参考童诗白编《模拟 电子技术基础》P214。) · Ib r · Ic
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
C’’
· Uce
-
e
e
e
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简化后晶体管的混合模型
一、晶体管混合等效电路
2、晶体管简化的混合等效模型
由密勒定理得 C’=(1+|K· |)C · · · 其中K=Uce/Ub’e · 一般有|K |>>1，所以 · C’ |K |C
当电路工作在高频信号时， 晶体管的等效模型必须考虑 rbb’ 和rb’e 的串联 极间电容效应，晶体管高频 集电结电容， rc为集电区体 值就是 h 参数等 状态下的等效模型称为混合 数值很小。 电阻，数值很小 效 电 路 中 的 晶 体 参数模型，以下借助 晶体管h参数模型只适用 h参数模 可忽略。 管输入电阻rbe。 型得出 于电路工作在中频和低频 参数模型。
2
-
-
-
yie
yfeV· 1
· V2
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e
共射极放大电路的y参数等效电路
共射放大电路交流通路
二、 y参数等效电路
3、共射电路的输入导纳 Yi ·
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数
由y参数等效电路可得 · · ·……(1) I1 yreyfe I1=yieV1+yreV2 Y i= — = y ——— · ie y +Y · · · oe L V1 ……(2) I = y V + y V 2 fe 1 oe 2 通过这三个式 · · 4、共射电路的输出导纳 Y 子找出I V1。 ……(3) o 1/ I = Y V 2 L 2 · I2 撤掉YL，加入 断开电流源 yreyfe · Y o= — ·=yoe-——— 一电压源V2。 yie+YS V2 · · I1 I2 c b 由结果可知，输入导纳Yi · × 由结果可知，输出导纳 Y + + y o re V2 与负载YL有关，这反映了晶 · 与信号源导纳 YS 有关，这也 · yoe Y · 体管的内部反馈，而这个反IS L V2 V · 1 反映了晶体管的内部反馈， YS yfeV yie 馈是由反向传输导纳yre所引 1 而这个反馈仍是由反向传输 起的。 导纳yre所引起的。 e Yo Yi 放大电路的y参数等效电路 本页完 继续
· yr V
2
· I2
c T · V2
+
· I1
c
yi
· I2
yo
+ · V1
b
+ · V1
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
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二、 y参数等效电路
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数
2、共射放大器的y参数等效电路 由y参数等效电路可得
通过这三个式子可以求出放大 电路的输入导纳（输入阻抗）、 输出导纳（输出阻抗）和电压增 益。
+
b
· Ib r
bb'
b'
· IC C · gmUb’e
C
+Байду номын сангаас
+
+
c
b
· Ib r
bb'
· Ic
· Ube e
-
· Ub’e
-
rb’e
· Uce
-
+
+
c
· · U Ube b’e
-
e
rb’e C e
rce
· Uce
-
简化后晶体管的混合模型
完整的晶体管混合模型 本页完 继续
一、晶体管混合等效电路
· · ·……(1) I1=yieV1+yreV2 · · · I2=yfeV1+yoeV2 ……(2) · · ……(3) I2=-YLV2 · I2 +
yoe Y
L
· I2
· IS Y S
信号源 I1
· b
+ · V1
c + T · YL V 2 e
· IS
YS
· I1 b + · V1
c
· yreV
2、晶体管简化的混合等效模型
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数
由 h 参数等效电路知， rce 非常大，对 Ic 的分流作 rb’c是集电结反偏时 用很小，可忽略。 的电阻，其阻抗远大 于C的容抗，亦可看 成开路忽略其作用。
· Ic C b' · Ib’ rb’c · ·U g m b’e
b
· Ib r
bb'
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数
晶体管总的输入电容为 · C’C+C’=C+|K |C · · 另外：C’’=[(K-1)/K]C C’’很小，容抗很大可忽略。
· Ib r b' Cπ’ C’ rb’e C · gmUb’e · Ic
+
b'
· IC C · gmUb’e
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
· yrV2是电流量，可以看成 yfV1也是电流量，是受控 是受控电流源，其中yr为等 电流源，其中yf为等效导纳， · 效导纳，输出信号V2通过yr 输入信号V1通过yf控制输出 影响输入端的电流，yr本质 端的电流，yf本质上是放大 上是一个表示反馈程度的 能力的参数，可以与 互换。 参量。 b
因为有 rb’c 的分流作用， 1、晶体管混合等效模型 此时受控电流源不受 Ib 控 制而受Ib’ 控制，分析起来 C横跨在集电结电 考虑到集电结电阻 不大方便，所以也改写为 这个电路就是晶 阻rb’c两端。 rb’c横跨cb’间，亦把 受 Ub’e 控制，成为压控电 体管混合模型。 此电阻画在图上。 流源，控制能力也由 改 为跨导gm。 c 晶 体 管 结 构 示 意 图 N rb’c rbb' b' P rb’e
+
b
· Ib r
bb'
b' rb’e C’
+
+
c
· · U Ube b’e e
-
· Uce
-
e
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简化后的晶体管单向化混合模型
3.2晶体管高频小信 跨导 g 是晶体管 m 一、晶体管混合等效电路 号等效电路与参数 工作在高频时放大 · · 3、混合模型的主要参数 能 力 的 参 数 ， 以 下 显然有I· =g U = I c m b’e 0 b’ 3）跨导gm · · 推导gm的表达式。 而 Ub’e=Ib’ rb’e I mA 0 EQ gm= —— 26mV rb’e = —— 26mV r ——— 和 b’e 0 IEQmA 控 制 电 流 源 的 其中0是中频 联立以上三式解得
借鉴 h 参数 绘出等效电路
b
N
e
Cb’c (C) Cb’e (C)
b
· Ib r
C b'
b’
bb'
rb’c g mUb’e · I b’ I e · ·
· Ic
+
+
+
c
· · U Ube b’e
-
rb’e C
rce
· Uce
-
C横跨在发射结电 阻rb’e两端。
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一、晶体管混合等效电路
引言 本页完 返回
本 节 学 习 要 点 要 求
1、晶体管混合π等效电路 2、晶体管y参数等效电路 3、π参数与y参数的转换 4、晶体管的高频参数
结束 返回
一、晶体管混合等效电路
1、晶体管混合等效模型
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数
rb’c为集电 c 结电阻。 晶 rbb’ 为基 N 体 区体电阻。 rb’c 管 rbb' b' 结 rb’e 为发射 b P 构 结电阻。 rb’e 示 re为发射区 N 意 体电阻，数值 图 e 很小可忽略。
yoe Y
L
如果上式中的y参数 全是实数，则说明电路 · IS 的输出电压与输入电压 YS 反相，这就是低频放大 器中的结果。 Yi
c
· yreV
2
yie
yfeV· 1
· V2
Yo
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e
放大电路的y参数等效电路
三、π参数与y参数的转换
1、晶体管y参数等效电路的电流方程 2、晶体管混合π等效电路的电流方程
· Ib r
bb'
b
b' rb’e C’
· Ic · gmUb’e
+
+
+
c
b
· Ib r
bb'
b'
Cπ’
· Ic · gmUb’e
+
+
+
c
· · U Ube b’e e
-
· Uce
-
· · U Ube b’e
-
C’
rb’e C
C’’
· Uce
-
e
简化后的晶体管单向化混合模型
e e 晶体管单向化后的混合模型 本页完 继续
是流经 rb’e 的电流 时晶体管的值。 Ib’。
bb'
b
· Ib r
+
· Ube
e
-
b' + · Ib’ · Ub’e rb’e C’
-
· Ic · gmUb’e
+
c
0Ib’
·
· Uce
-
e
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晶体管单向化简化后的混合模型
二、 y参数等效电路
纳（输出电阻的倒数）。 1、晶体管y参数等效电路 · yfV1是晶体管的正向传输 · yrV2 是 晶 体 管 的 反 向 受控电流源，反映输入信 传输受控电流源，受输 号对输出信号的放大作用。 出电压的影响。 yi是晶体管的输入导 纳（输入电阻的倒数）。 · I1
· · · Vb-Vb’e Ib= ——— r
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数