1、微變等效電路分析方法,1,建立小信號模型的意義,建立小信號模型的思路,當放大電路輸入交流小信號時，就可以把三極管小范圍內的特性曲線近似地用直線來代替，即把BJT這個非線性元件線性化，用它的線性交流小信號模型來代替，這個模型也稱為微變等效電路。從而可以把三極管這個非線性器件所組成的電路當作線性電路來處理。最終可以方便的利用電路理論來分析電路的交流性能。,由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的分析非常困難。建立小信號模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設計。,2.4 微變等效電路分析法 （小信號模型分析方法）,微變等效電路分析方法,2,1. h共射參數的引出,在小信號

2、情況下，對上兩式取全微分得,用小信號交流分量表示,從輸入特性看： uBE是iB和uCE的函數 uBE=f1(iB,uCE) 從輸出特性看： iC是iB和uCE 的函數 iC=f2(iB,uCE),i（input）輸入 r（reverse）反向傳輸 f（forward）正向傳輸 o（output）輸出 e 共射接法,微變等效電路分析方法,3,（1） uCE=常數，iB=常數的意義 uCE=常數duCE=0即輸出端只有直流輸出，沒有交流輸出。相當于輸出端交流短路。 iB=常數diB=0即輸入端只有直流電流輸入，沒有交流電流。相當于輸入端交流開路。 因為此時只有直流電流和電壓，所以是在靜態工作點附近

3、的情況。,2、 參數的意義和求法,微變等效電路分析方法,4,（2）輸入電阻,物理意義：反映了輸入電壓對輸入電流iB的控制能力。 幾何意義：表示輸入特性的Q點處的切線的斜率的倒數 單位：， 102103 在小信號的情況下是常數。,uBE,對輸入的小交流信號而言，三極管相當于電阻hierbe。,2、 參數的意義和求法,微變等效電路分析方法,5,（3） 電壓反饋系數,物理意義：反映了輸出回路uCE對輸入回路uBE影響的程度 幾何意義：在輸入特性上表示Q點附近輸入特性曲線橫向的疏密。 它是一個無量綱的量（10-4）。,2、 參數的意義和求法,微變等效電路分析方法,6,（4） 電流放大系數,物理意義：晶

4、體管對電流的放大能力，即 幾何意義：在輸出特性上表示Q點附近輸出特性曲線的縱向疏密。 它是一個無量綱的量。（10102）,2、 參數的意義和求法,微變等效電路分析方法,7,（5） 輸出電導,物理意義：反映了輸出電壓uCE對輸出電流iC的控制能力 幾何意義：保持iB不變，有uCE，則引起iC，反映了輸出特性曲線的傾斜程度。 單位：西門子（S）（10102S） 常用它的倒數表示,iC,2、 參數的意義和求法,微變等效電路分析方法,8,（1） uCE=常數，iB=常數的意義,（5）輸出電導,（2）輸入電阻,（3）電壓反饋系數,（4）電流放大系數,說明：由于四個參數的量綱各不相同，這種參數系統是不同量

5、綱的混合，稱為混合參數。h即英語中的“混合”（hybrid）。在小信號的情況下，四個參數都可以看作是常數。,2、 參數的意義和求法,微變等效電路分析方法,9,很小，一般忽略。,rce很大，一般忽略。,h參數微變等效電路簡化模型,3. 等效電路的引出,微變等效電路分析方法,10,（1） 電壓源和電流源的性質 它們是虛構的 它們是受控源 它們的極性不能隨意假定 （2） h參數都是小信號參數，即微變參數或交流參數。所以只適合對交流信號的分析。 （3）h參數是在Q點附近求出的，因此它們與Q點的位置有關，Q點不同、等效電路的參數也不同。在放大區基本不變 （4）對于低頻模型可以不考慮結電容的影響。,4.

6、注意的問題,微變等效電路分析方法,11, -電流放大系數。一般用測試儀測出；表示三極管的電流放大作用。ib基極電流變化引起的集電極電流變化量，反映了三極管具有電流控制電流源CCCS的特性。, rbe 三極管的交流輸入電阻，與Q點有關，可用圖示儀測出。,一般用公式估算 rbe,5. h參數的確定,微變等效電路分析方法,12,在討論這個問題時，可借助于晶體管的物理結構示意圖，晶體管內部有發射區、集電區和基區，以及兩個PN結，b相當基區內的一個點，b才是基極。晶體管發射結伏安特性曲線方程式如下：,通過發射結伏安特性方程式求解rbe,其交流電導為,常溫下UT26mV，所以reQUT /IEQ=26 m

7、V/ IEQ,物理結構示意圖,rbe三極管的交流輸入電阻,微變等效電路分析方法,13,在共射組態下，從基極b看進去的等效電阻為rbe，其中的電流是ib。所以rbe是兩部分電阻之和，一個是rbb ，另一個是re歸算到基極回路的電阻值，所以有,對于小功率晶體管，rbb200300。大功率晶體管的rbb約十幾歐姆至幾十歐姆。,(T=300K),或,微變等效電路分析方法,14,？,思 考 題,1. BJT小信號模型是在什么條件下建立的？受控源是何種類型的？,2. 若用萬用表的“歐姆”檔測量b、e兩極之間的電阻，是否為rbe?,微變等效電路分析方法,15,用h參數小信號模型分析分壓偏 置共射極基本放大電

8、路,1. 利用直流通路求Q點,一般硅管VBE=0.7V，鍺管VBE=0.2V， 已知。,分壓偏置共射放大電路,微變等效電路分析方法,16,放大電路h參數微變等效電路是在晶體管h參數模型的基礎上，增加放大電路交流通路的相關元件而構成的。應首先畫出放大電路的h參數微變等效電路。具體畫法如下：,1. 先將晶體管的 h 參數低頻小信號模型畫出；,2. 再將放大電路晶體管以外的交流通路的元件畫出；,3. 在中頻段，畫的過程中將大容量的耦合電容、旁路電容器短路，將直流電源短路；,現以能夠穩定工作點的分壓偏置共射放大電路為例進行討論。,2. 利用h參數模型求交流（動態）參數,微變等效電路分析方法,17,分壓

9、偏置共射放大電路,共射放大電路交流微變等效電路,因放大電路的輸入信號處于中頻段,所以可以將大容量的耦合電容和旁路電容器短路；將直流電源交流短路。,將晶體管的低頻模型畫出。,再將共射放大電路交流通路的其他元件一一畫出。,微變等效電路分析方法,18,1 求放大電路中頻電壓放大倍數,在畫出了放大電路的微變等效電路后，求解電壓放大倍數就是一個解電路的問題。,輸出電壓為,輸入電壓為,電壓放大倍數為,共射放大電路交流微變等效電路,微變等效電路分析方法,19,2 求放大電路的輸入電阻,根據輸入電阻的定義和微變等效電路有,若滿足Rb1 Rb2 rbe，則Ri rbe。,微變等效電路分析方法,20,3 求放大電

10、路的輸出電阻,根據輸出電阻的定義，需要將信號源換成源電壓信號源 ，并將 短路，但保留內阻 ；將負載電阻 開路，同時在輸出端加一個測試用信號源 。,微變等效電路分析方法,21,例： 試計算圖示放大電路的電壓放大倍數、輸入電阻和輸出電阻。晶體管的=99、UBEQ=0.7V、VCC=15V，Rb1=20k、 Rb2=5.1k、 Rc=3.3k、 Re=2k、 RL=10k。,解:,先進行靜態計算，求出晶體管靜態工作點的參數值。然后畫出放大電路的中頻微變等效電路，即可進行放大電路動態技術指標的計算。,微變等效電路分析方法,22,靜態計算：,工作點參數的計算：,微變等效電路分析方法,23,動態計算：,晶體管輸入電阻rbe的計算：,放大電路電壓放大倍數的計算：,旁路電容的斷開，使電壓放大倍數下降，其物理意義將在后面解釋。,電壓放大倍數可近似等于 是兩電阻之比，因而電壓放大倍數的穩定性提高。,微變等效電路分析方法,24,小結,圖解法常用于建立基本概念及大信號分析。采