晶體管的h參數(shù)等效電路及動(dòng)態(tài)參數(shù)的估算

1、e4a0224 等效電路法等效電路法e4a02242 晶體管的晶體管的h參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 及動(dòng)態(tài)參數(shù)的估算及動(dòng)態(tài)參數(shù)的估算 ibubeoubeqqubeibibqebubeib+_rbe1. 1. 晶體管的晶體管的h參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 晶體管h參數(shù)等效電路的推導(dǎo)有兩種方法，一是從晶體管的特性曲線出發(fā)，模擬出晶體管輸入回路和輸出回路的等效電路模型；二是在低頻線性條件下將晶體管看成一個(gè)線性雙口網(wǎng)絡(luò)，然后用輸入和輸出特性曲線方程式，通過求全微分來定義h參數(shù)，并建立等效電路模型。1.1 1.1 通過特性曲線建立等效電路通過特性曲線建立等效電路bbebeiur 晶體管的輸入回路可以用輸入特

2、性曲線上工作點(diǎn)q 附近的動(dòng)態(tài)輸入電阻 rbe 來模擬。圖02.02.15 晶體管輸入回路的模擬uceoicquceqqibqiccicuce+_ibbi 晶體管的輸出特性曲線近似一個(gè)電流源，這個(gè)電流源受基極電流控制，屬于電流控制電流源(cccs)，所以，晶體管的輸出回路可以用近似的電流源 來模擬。bi 將輸入和輸出回路的模型合在一起，即構(gòu)成了晶體管的簡化模型。ebubeib+_rbecicuce+_ib圖02.02.15 晶體管輸出回路的模擬圖02.02.16 晶體管的簡化模擬 低頻線性條件下將晶體管看成一個(gè)線性雙口網(wǎng)絡(luò)，然后用輸入和輸出特性曲線方程式，通過求偏導(dǎo)數(shù)來定義h參數(shù)，并建立等效電路

3、模型。1.2 1.2 通過特性曲線方程式建立等效電路通過特性曲線方程式建立等效電路 晶體管在輸入和輸出特性曲線方程式如下： 在小信號(hào)條件下，為研究各變量間的關(guān)系，可對上列ic和ube的函數(shù)求全微分：),(),(cebccebbeuifiuifucececbbcccecebebbbebeddddddbcebceuuiiiiiuuuiiuuiuiu式中出現(xiàn)的四個(gè)系數(shù)，分別為cebbe11uiuh，稱為輸入電阻，符號(hào)h11也表示為h11e或hi e， 即 rbe。bcebe12iuuh，稱為電壓反饋系數(shù)，符號(hào)h12也表示為h12e 或hr e。cebc21uiih，稱為電流放大系數(shù)，符號(hào)h21也表示

4、為h21e 或hf e，即。bcec22iuih，稱為輸出電導(dǎo)，符號(hào)h22也表示為h22e或ho e， 即1 / rce。上述方程式如僅考慮正弦量，可用復(fù)數(shù)量表示，寫成由此可畫出晶體管低頻交流小信號(hào)模型：ebib+_h11cic+_ibh21uceh12uce1/h22ube+_ebib+_rbecic+_ibucehreuceube+_1/rce),(),(cebccebbeuifiuifu圖圖02.02.15 晶體管晶體管h 參數(shù)低頻交流等效電路參數(shù)低頻交流等效電路 請注意，h參數(shù)是一種小信號(hào)參數(shù)，也稱微變參數(shù)或交流參數(shù)。h參數(shù)的大小與工作點(diǎn)有關(guān)，在放大區(qū)基本不變，所以 h 參數(shù)只適合對交

5、流小信號(hào)的分析。其次h參數(shù)的求解都有一 定的條件，四個(gè)h參數(shù)也有一定的物理意義，將在下面介紹 。 晶體管低頻小信號(hào)模型中的h12的數(shù)值很小，一般小于10-4，可以忽略；而1/ h22則很大，一般在105以上，放大電路外圍的電阻值一般在幾千歐，所以也可以忽略。于是可以得到h參數(shù)簡化模型，如圖02.02.16所示。ebib+_rbecic+_ibuceube圖圖02.02.16 晶體管低頻小信號(hào)簡化模型晶體管低頻小信號(hào)簡化模型2.1 晶體管交流輸入電阻晶體管交流輸入電阻rbe的求解的求解2.1.1 通過晶體管輸入特性曲線求解通過晶體管輸入特性曲線求解rbe 晶體管的交流輸入電阻rbe ，輸入特性曲

6、線上的求解過程如下：qbbebeiurqqbibeu0udidubeib 在討論這個(gè)問題時(shí)，可借助于晶體管的物理結(jié)構(gòu)示意圖，見圖02.02.17 (圖中受控源未畫) ，晶體管內(nèi)部有發(fā)射區(qū)、集電區(qū)和基區(qū)，以及兩個(gè)pn結(jié)，b相當(dāng)基區(qū)內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)，b才是基極。晶體管發(fā)射結(jié)伏安特性曲線方程式如下：2.1.2 通過發(fā)射結(jié)伏安特性方程式求解通過發(fā)射結(jié)伏安特性方程式求解rbete bte b/es/esee1)e (uuuuiii其交流電導(dǎo)為 te/este be ete be1dd1uiuiuuirueqteiurq常溫下ut26mv，所以requt /ieq=26 mv/ ieqcbebcbcebcbbr

7、cbrer圖圖02.02.11 物理結(jié)構(gòu)示意圖物理結(jié)構(gòu)示意圖ma)(mv)(26)(1)(1eqbbeqtbbbeiriurrq 在共射組態(tài)下，從基極b看進(jìn)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(gè)是rbb ，另一個(gè)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。2.2 晶體管電流放大系數(shù)晶體管電流放大系數(shù) 的求解的求解cic euoqb1ib2ibib1ib2icicequceubcii21h 輸入信號(hào)通過耦輸入信號(hào)通過耦合電容加在三極管的合電容加在三極管的發(fā)射結(jié)于是有下列過發(fā)射結(jié)于是有下列過

8、程：程：o2clc)b(cbbe1iucuriiiiucu三極管放大作用 變化的 通過 轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓妮敵鲭妷篶ilc/ rrcrccvvtbibeuciceuoubr2c1clriu2. 2. 動(dòng)態(tài)參數(shù)的估算動(dòng)態(tài)參數(shù)的估算oottotbebeuubeuoottotceuceuceu在放大電路中變化的交流信號(hào)是疊加在靜態(tài)的直流在放大電路中變化的交流信號(hào)是疊加在靜態(tài)的直流信號(hào)之上的。靜態(tài)時(shí)的直流信號(hào)用信號(hào)之上的。靜態(tài)時(shí)的直流信號(hào)用ube、 uce表示；交流表示；交流信號(hào)用信號(hào)用ube、 uce表示；交流直流疊加在一起用表示；交流直流疊加在一起用ube、 uce表表示。示。 1 放大電路主要利用三極

9、管或場效應(yīng)管的控制作用放大微弱信號(hào)，輸出信號(hào)在電壓或電流的幅度上得到了放大，一般來說輸出信號(hào)的能量得到了加強(qiáng)。 3.1 放大電路的基本概念3.1.1 3.1.1 放大的概念放大的概念 基本放大電路一般是指由一個(gè)三極管或場效應(yīng)管組成的放大電路，可以將基本放大電路看成一個(gè)雙端口網(wǎng)絡(luò)。信號(hào)源sursiuou負(fù)載直流電源放大電路lra2 輸出信號(hào)的能量實(shí)際上是由直流電源提供的，只是經(jīng)過三極管的控制，使之轉(zhuǎn)換成信號(hào)能量，提供給負(fù)載。 以共射組態(tài)基本放大電路為例加以說明。電路如以共射組態(tài)基本放大電路為例加以說明。電路如下所示。下所示。 構(gòu)成放大電路必須保證三極構(gòu)成放大電路必須保證三極管處于放大狀態(tài)，即發(fā)射

10、結(jié)正偏管處于放大狀態(tài)，即發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏；保證輸入信號(hào)可，集電結(jié)反偏；保證輸入信號(hào)可以加到三極管的輸入回路，同時(shí)以加到三極管的輸入回路，同時(shí)經(jīng)三極管放大的信號(hào)，可以輸送經(jīng)三極管放大的信號(hào)，可以輸送到負(fù)載上去。到負(fù)載上去。 基本放大電路的組成包括：基本放大電路的組成包括：1。三極管。三極管2。偏置電阻。偏置電阻3。負(fù)載電阻。負(fù)載電阻4。耦合電容。耦合電容5。直流電源。直流電源+ + +lrercrb2rb1r+ +ccv2c1ceciuouvt+ + +lrercrb2rb1r+ +ccv2c1ceciuouvt三極管vt：放大信號(hào)，起的能量控制的作用；偏置電路rb1、 rb2、re ：使

11、三極管發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，保證三極管具有放大能力；負(fù)載電阻：包括三極管的集電極負(fù)載電阻rc，放大電路的負(fù)載電阻rl； 耦合電容c1、 c2：耦合電容對放大的交流信號(hào)可視為短路， c1、 ce可保證信號(hào)加到發(fā)射結(jié)， ce 稱旁路電容。 c2可保證信號(hào)加到負(fù)載電阻rl上； 直流電源vcc：向基本放大電路提供工作電流，以及在三極管的控制之下向負(fù)載輸送轉(zhuǎn)換成的信號(hào)能量。 靜態(tài)靜態(tài) 時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱也稱直流工作狀態(tài)直流工作狀態(tài)。0iu 放大電路建立正確的靜態(tài)，是保證動(dòng)態(tài)工作放大電路建立正確的靜態(tài)，是保證動(dòng)態(tài)工作的前提。分析放大電路必須要正確地區(qū)分靜態(tài)和的前提。分析

12、放大電路必須要正確地區(qū)分靜態(tài)和動(dòng)態(tài)，正確地區(qū)分直流通道和交流通道動(dòng)態(tài)，正確地區(qū)分直流通道和交流通道。 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài) 時(shí)，放大電路的工作狀時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)交流工作狀態(tài)。0iu 直流通道 交流通道 直流電源和耦合電容對交流相當(dāng)于短路 即能通過直流的通道。從c、b、e向外看，有直流負(fù)載電阻， rc 、 re 、 rb1、 rb1 。 能通過交流的電路通道。如從c、b、e向外看，有等效的交流負(fù)載電阻， rc/rl和偏置電阻rb1、 rb2 。 若直流電源內(nèi)阻為零，交流電流流過直流電源時(shí)，沒有壓降。設(shè)c1、 c2 足夠大，對信號(hào)而言，其上的交流壓降近似為零。在交流通道中，可將直流電源和耦合電容短路。3.1.2.3 直流通道和交流通道ercrb2rb1rccvvt+ + +lrercrb2rb1r+ +ccv2c1ceciuouvtlrcrb2rb1rccviuouvt動(dòng)畫3-5 請注意，h 參數(shù)是一種小信號(hào)參數(shù)，也稱微變參數(shù)或交流參