模拟小信号模型分析法

3.4.1 BJT的小信号建模
0. H参数概念
Io Ii
对一个二端口网络，H参数的描述公
式为 Ui= hiIi+ hrUo
Ui
Uo
Io= hfIi+ hoUo
二端口网络
hi
Ui Ii
Uo 0
输出端短路时的输入电阻；
随之变化的稳态响应，二称次为谐波放大电路的频率响应。
B.频率失真（线性失真）
O
幅度失真：对不
同频率的信号增
Ii
益不同，产生的 失真。
+
Vs –
Rs
O
+ Vi
–
输出信号
放大电路
基Io 波
+ Vo
t RL
–
具体分析在后面 结合3.7节进行
二次谐波
1.2.3 放大电路的主要性能指标
I
5. 非线性失真
由元器件非线性特性引起的失真。
AVO
RL Ro RL
由此可见 RL
AV
即负载的大小会影响增益的大小
考虑输入回路对信号源的衰减
有
Vi
Ri Rs
Ri
Vs
要想减小负载的影响，则希望…？
要想减小衰减，则希望…？
Ro RL 理想情况：Ro 0
Ri Rs 理想情况：Ri
所以，一个理想的电压放大器：输入电阻无限大
输出电阻无限小
网络有输入端和输出端两个端口，常可用电压vi、 vo及电流i1、i2来研究网络的特性，选vi、vo及i1、i2 四个参数中的两个作为自变量，另两个为应变量， 就可得到不同的网络参数，如
Z参数（开路阻抗参数）， Y参数（短路导纳参数） H参数（混合参数）等。 H参数在低频时用得较广泛。
BJT是一个有源双口网络，它可以采用H参数， 也可以用Z参数或Y参数来进行分析。
Vo Ii
AG
Io Vi
电流增益 20lg AI
(dB)
“甲放大电路的增益为-20倍”和“乙放大电路的增益为-20dB”， 问哪个电路的增益大？
1.2.3 放大电路的主要性能指标 I 4. 频率响应及带宽（频域指标）
输入信号 基波
A.放大电路的频率响应及带宽
t
O
在输入正弦信号情况下，输入信号频率连续改变，输出
Z参数在BJT电路中使用最早，在早期应用较 广，缺点是测量不易准确，因为BJT的输出阻 抗高，不易实现输出端开路的条件。
Y参数在高频运用时物理意义比较明显，缺点 同样是测量不易准确，因BJT的输入阻抗低， 不易实现输入端短路的条件。
H参数是一种混合参数，它的物理意义明确， 测量的条件容易实现，加上它在低频范围内为 实数，所以在电路分析和设计使用上都比较方 便。下面用H参数来进行讨论。
1.2.2 放大电路模型
信号源
Ii
+ Vs
Rs
+ Vi
放大电路
–
–
Io
+
Vo
RL
–
负载
放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大 电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。
输入端口特性可以等效为一个输入电阻 输出端口可以根据不同情况等效成不同的电路形式
1.2.2 放大电路模型
1. 电压放大模型
1.2.2 放大电路模型
关心输出电压与 输入电压的关系
++ VVs s
––
RsIi
+
Rs
+ VVii
––
Ro
Io
+
+
+
放Ri大电路 AVOVi Vo Vo RRLL
–
––
2. 电流放大模型
电压放大模型
关心输出电流与 输入电流的关系
电流放大模型
AIS ——负载短路时的电流增益
1.2.2 放大电路模型
所以，一个理想的电流放大器：输入电阻无限小
输出电阻无限大
1.2.2 放大电路模型
3. 互阻放大模型（自学） 4. 互导放大模型（自学） 5. 隔离放大电路模型（自学）
Ro
+
+
+
Vi
Ri
AVO Vi Vo
–
–
–
输入输出回路没有公共端
1.2.3 放大电路的主要性能指标
1. 输入电阻
Ri
Vi Ii
Rs Ii
建立小信号模型的意义
由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的 分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做 线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。
建立小信号模型的思路
当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三 极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而 可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性 电路来处理。
2. 电流放大模型
由输出回路得
Io
AIS Ii Ro
Ro RL
则电流增益为
AI
Io Ii
AIS
Ro Ro RL
由此可见 RL
AI
要想减小负载的影响，则希望…？
由输入回路得
Ii
Is
Rs
Rs
Ri
要想减小对信号源的衰减，则希望…？
Ro RL 理想情况：Ro
Ri Rs 理想情况： Ri 0
+
+
Vs
Vi
–
–
放
大 Ri 电
路
1.2.3 放大电路的主要性能指标
2. 输出电阻
放
Vo AVOVi
大
电
Vo
AVOVi
Ro
RL RL
路
所以
Ro
Vo Vo
RL
RL
另一方法
Ro
VT IT
Vs 0
Ro +
AVOVi –
+ Vs=0
–
放
Ro
+
大+
Fra Baidu bibliotek
Vo
电
AVOVi
–
路–
+ Vo RL –
放大电路
IT
+ VT
t
O
非线性失真系数:
Vo2k
O
k2
100%
Vo1
t
O
VO1是输出电压信号基波分量
的 有 效 值 ， Vok 是 高 次 谐 波 分
量的有效值，k为正整数。
频率失真（线性失真）与非线性失真的区别
1.2.3 放大电路的主要性能指标
思考与习题(放大电路的主要性能指标)
思考题： P.23-1.2.2 习题： P.24-1.2.2 、 1.2.4
关心输出电压与输入电压的关系
Rs
Ro
+
+
+
+
Vs
Vi
Ri
AVOVi
Vo RL
–
–
–
–
g
AVO ——负载开路时的电压增益
Ri ——输入电阻
Ro ——输出电阻
1.2.2 放大电路模型
由输出回路得
Vo
AVOVi
Ro
RL RL
则电压增益为
Rs
Ro
+
+
+
+
Vs
Vi
Ri
AVOVi
Vo RL
–
–
–
–
AV
Vo Vi
end
3.4 小信号模型分析法
3.4.0 放大电路模型
3.4.1 BJT的小信号建模
• H参数的引出 • H参数小信号模型 • 模型的简化 • H参数的确定
3.4.2 共射极放大电路的小信号模型分析
• 利用直流通路求Q点 • 画小信号等效电路 • 求放大电路动态指标
3.4.1 BJT的小信号建模
–
Ro
注意：输入、输出电阻为交流电阻
1.2.3 放大电路的主要性能指标
3. 增益
反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为 输出信号能量的能力
四种增益
AV
Vo Vi
AI
Io Ii
其中 AV、AI 常用分贝（dB）表示
电压增益 20lg AV
(dB)
功率增益 10lg AP (dB)
AR