09第九讲 晶体三极管的等效电路

＋8 V R c＝ 2 k
Rb 1 00 k
＋
C2 RL 2k Uo
＋ ＋ Ui － － Rb
Ib
＋ Ui －
b
c
Ic
＋
C1
Ib
rb e e Rc RL Uo
＋
－ (b)
(a)
2. 简化交流参数及其确定
根据已知条件算得
8 0.7 IB 0.073m A 100 26 26 rbe rbb ' 300 656 IB 0.073
u CE ＝ 0
u CE
1 V 3 V
IBQ
Q
iB
IBQ 0
Q
0 iC
u BE (a)
u BE
u BE (b) iC iC
u BE
iC ICQ
Q
iB
Q
0
u CEQ (c)
u CE
0
u CE (d )
u CE
四、 放大器主要性能指标
放大器的等效方框图
Ii ＋ Rs ＋ Us － Ui － Ri Ro ＋ Uo o － Uo － RL Io ＋
iE I s (equBE / kT 1) I sequBE / kT I seuBE / 26( mV ) (常温下)
因而
duBE 26(m V) re diE I E (m V)
上面公式推导中，假定小信号运用，发射极电流可用静态工
作点处直流IE近似表示。
2. 简化交流参数及其确定
' ' U o I c RL RL 1 Au 50 76.2 Ui I b rbe rbe 0.656
负号表示Uo与Ui反相。
三、 完整的H参数等效电路
计算基区宽变效应时，
晶体管共射输入、输出特性
中的电流、 电压关系可写成
uBE f1 (iB , uCE ) iC f 2 (iB , uCE )
＋
1 ho e uCE
1 ho e
Uce
－
－ hre u CE e
－
－
增量表示； (b) 交流表示 (b)
如果基区宽变效应忽略不计，则hre=hoe=0，在这种情况下，
U be hie I b hreU ce I c h fe I b hoeU ce
可简化成
U be hie I b I c h fe I b
3. 输出电阻Ro
放大器输出电阻也叫放大器内阻，它是从负载电阻RL左 边向放大器视入的等效电阻。测定输出电阻时，应使Us=0(保 留Rs)， 断开RL后，在输出端加电压源U2，求出由U2产生的I2， 便可求得该放大器的输出电阻，即
U2 Ro I2
U s 0
RL Uo Uoo Ro RL
Uoo为负载RL开路时放大器输出电压
4. 非线性失真系数D
U U D 100 % U1
2 2 2 3
不同用途的放大器，对非线性失真系数的要求不同， 例如普通话音放大器，只要求D<10%，而高保真度的音频 放大器，则要求D<1‰。
5. 通频带fbw
| Au (f) | | Au m| | Au m| 2 0 fl
三、 完整的H参数等效电路
用增量表示即可写成
uBE hieiB hre uCE iC h feiB hoe uCE
对于正弦小信号，常写成
U be hie I b hreU ce I c h fe I b hoeU ce
三、 完整的H参数等效电路
b ＋ iB hie uBE hfe iB iC c ＋ b ＋ Ib hie Ub e － (a) (a) ＋ － hre U ce e hfe Ib Ic c ＋
模拟电子技术基础
第九讲 晶体三极管的等效电路
一、晶体三极管的等效电路 二、 完整的H参数等效电路 三、放大器主要性能指标
一、晶体三极管的等效电路
1. 晶体管简化等效电路
iC ＋ iB ＋ u BE － － ＋ u CE u1 － 等效 电路 i1 i2 ＋ u2 －
iB
c ＋ u CE －
iB
e (a)
(a) 晶体管示意图； (b) T型等效电路； (c) 简化等效电路
2. 简化交流参数及其确定
rbe包括rbb′和re，rbb′是基区体电阻，小功率管为几百欧姆 (如 300Ω)，因此关键是推求rb′e。
因为b至e是一个PN结， 所以它满足二极管方程，即
duBE uBE u diB BE duBE iB uCE
对上式微分，即有
diC
iC i diB C duCE iB uCE
三、 完整的H参数等效电路
uBE (单位为) 定义 hie iB iC hre (无量纲) iB uBE hre (无量纲) uCE iC hoe (单位为S ) uCE
iB
u CE = C
(a)
iC
(b)
Q
iB
Q iC O (b)
iB
O
u BE (a)
u BE
u CE
1、晶体管的简化等效电路
iC iB B ＋ u BE － E (a) u CE u BE C ＋ b ＋ iB iC c ＋ rb e b ＋ Ib Ic c ＋ rb e
2. 输入电阻Ri
当输入信号电压Ui加到放大器输入端时，产生输入电流 Ii ，当两者同相时，由放大器输入端往内视入相当于一个等 效电阻，其值等于输入电压与输入电流之比，这就是输入电 阻Ri， 即
Ui Ri Ii
同时可求出Au与Aus的关系式
Ri Ui Us Rs Ri Ri Aus Au Ri Rs
由图 可知
uBE rbb'iB reiE iB rbb' (1 )re
所以
uBE 26 rbe rbb ' (1 )re rbb ' (1 ) iB IE
rbe rbb ' rb 'e 26 26 26 rb 'e (1 ) IE IC I B
1. 电压放大倍数Au
通常定义输出电压Uo与输入电压Ui之比为放大器的电压 放大倍数， 记作Au
而Uo 与信号源开路电压Us 之比称考虑信号源内阻时的电 压放大倍数，记作Aus，即
Uo Au Ui
输出电流Io与输入电流Ii之比称为电流放大倍数，记作A
Uo Aus Us Io Ai Ii
Ib
＋ Ui －
C2
b
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
c
Ic
C1
Ib
rb e e Rc RL Uo
＋
－ (b)
(a)
2. 简化交流参数及其确定
解： 先画出放大器等效电路，其方法是： (1) 把晶体管换成图 (b)所示的简化等效电路，为了避免把电
极位置搞错，初学时不妨标出e, b, c极的对应点位置。
(2) 把其它元件画在对应位置，其中耦合电容C1, C2对交流 视作短路。同理，因电源电压恒定，对交流而言，+8V电压源的 负端即为交流地电位。这样，画出的交流等效电路如图(b)所示。
典型的|Au|与频率关系
fb w fh f
6. 最大输出功率与效率
放大器的最大输出功率是指放大器能够向负载提供的最 大交流功率Pomax。若放大器消耗的直流电源功率为PE，则定 义放大器的效率η为
Po max 100% PE
7. 信噪比与噪声系数
放大器输入端的信号功率与噪声功率的比值简称为输入 信噪比，记作(Ps/PN)i。放大器中器件、元件产生的内部噪声， 使得输出端的信噪比(Ps/PN)o小于(Ps/PN)i。在常温下，放大器
hie 称 为 输 出 短 路 时 的 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)的电压反馈系数; hfe称为输出短路时的共射电流放大系数； hoe称为输入开路时的共射输出电导。
u CE iB e (b) － －
ub e
Ib
e (c)
u ce
－
－
－
(a) 晶体管双端口表示； (b) 增量等效电路； (c) 交流等效电路
2. 简化交流参数及其确定
c iC r′c c′ iB b rbb ′ rc′ b′ b′ rb′ e′ e′ re ′ iE b iB ＋ u BE － e (c) rbb′ rb′e iB b ＋ u BE － e (b) b′ c ＋ u CE － iE rbb ′ b′ re
当晶体管工作于放大区时，hfe=β, hie=rbe。
从特性曲线上求H的参数
(a )hie
iB
uBE iB
uCE C ; (b)hre
uBE uCE
iB C ; ( c )h fe
iC iB
uCE C ; (b)hoe
iC uCE
iB C
u CE ＝ C
iB
内部噪声决定于器件的噪声，为此，通常定义晶体管噪声系
数为
Ps P N F N i Ps P N o
用分贝(dB)表示的噪声系数为
( Ps / PN )i N F (dB) 10lg ( Ps / PN )o
有时写成
可见，基极与发射极之间交流电阻的大小决定于基区体电阻和
晶体管静态工作点的直流电流。
2. 简化交流参数及其确定
例 放大电路如图 所示，已知β=β=50, rbb′=300 Ω, 试求rbe及 Au=Uo/Ui。
＋8 V R c＝ 2 k
＋
Rb 1 00 k
＋
＋ ＋ Uo － － Ui Rb RL 2k