微變等效電路分析方法ppt課件

1、第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 建立小信號(hào)模型的意義建立小信號(hào)模型的意義建立小信號(hào)模型的思路建立小信號(hào)模型的思路 當(dāng)放大電路輸入交流小信號(hào)時(shí)，就可以把三極管小范當(dāng)放大電路輸入交流小信號(hào)時(shí)，就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來(lái)代替，即把圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來(lái)代替，即把BJT這個(gè)非線這個(gè)非線性元件線性化，用它的線性交流小信號(hào)模型來(lái)代替，這個(gè)性元件線性化，用它的線性交流小信號(hào)模型來(lái)代替，這個(gè)模型也稱為微變等效電路。從而可以把三極管這個(gè)非線性模型也稱為微變等效電路。從而可以把三極管這個(gè)非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來(lái)處理。最終可以方便的器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來(lái)處理。最

2、終可以方便的利用電路理論來(lái)分析電路的交流性能。利用電路理論來(lái)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(hào)模型，就是將非線性器件做分析非常困難。建立小信號(hào)模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡(jiǎn)化放大電路的分析和設(shè)計(jì)。線性化處理，從而簡(jiǎn)化放大電路的分析和設(shè)計(jì)。2.4 微變等效電路分析法微變等效電路分析法 （小信號(hào)模型分析方法）（小信號(hào)模型分析方法）第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 1. h共射參數(shù)的引出共射參數(shù)的引出在小信號(hào)情況下，對(duì)上兩式取全微分得在小信號(hào)情況下，對(duì)上兩式取全微分得CECEBEBB

3、BEBEBCEduuudiiuduIU用小信號(hào)交流分量表示用小信號(hào)交流分量表示CECECBBCBEBCEduuidiiiduIUuBEuCEiBcebiCBJT雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò)從輸入特性看：從輸入特性看：uBE是是iB和和uCE的函數(shù)的函數(shù) uBE=f1(iB,uCE)從輸出特性看：從輸出特性看：iC是是iB和和uCE 的函數(shù)的函數(shù) iC=f2(iB,uCE)iinput）輸入輸入rreverse）反向傳輸反向傳輸fforward）正向傳輸正向傳輸ooutput）輸出輸出e 共射接法共射接法ceoebfeccerebiebeuhihiuhihu第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 （1） u

4、CE=常數(shù)，常數(shù)，iB=常數(shù)的意義常數(shù)的意義uCE=常數(shù)常數(shù)duCE=0即輸出端只有直流輸出，沒(méi)有交流輸出。即輸出端只有直流輸出，沒(méi)有交流輸出。相當(dāng)于輸出端交流短路。相當(dāng)于輸出端交流短路。 iB=常數(shù)常數(shù)diB=0即輸入端只有直流電流輸入，沒(méi)有交流電流。即輸入端只有直流電流輸入，沒(méi)有交流電流。相當(dāng)于輸入端交流開(kāi)路。相當(dāng)于輸入端交流開(kāi)路。 因?yàn)榇藭r(shí)只有直流電流和電壓，所以是在靜態(tài)工作點(diǎn)附因?yàn)榇藭r(shí)只有直流電流和電壓，所以是在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的情況。近的情況。 uBEuCEiBcebiCBJT雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò)2、 參數(shù)的意義和求法參數(shù)的意義和求法第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 （2輸入電阻輸入

5、電阻 物理意義：反映了輸入電壓物理意義：反映了輸入電壓對(duì)輸入電流對(duì)輸入電流iB的控制能力。的控制能力。 幾何意義：表示輸入特性的幾何意義：表示輸入特性的Q點(diǎn)處的切線的斜率的倒數(shù)點(diǎn)處的切線的斜率的倒數(shù)單位：?jiǎn)挝唬海?102103 在小信號(hào)的情況下是常數(shù)。在小信號(hào)的情況下是常數(shù)。CEBBEieuiuhiBuBE uBE iB對(duì)輸入的小交流信號(hào)而言，三對(duì)輸入的小交流信號(hào)而言，三極管相當(dāng)于電阻極管相當(dāng)于電阻hierbe。2、 參數(shù)的意義和求法參數(shù)的意義和求法uBEuCEiBcebiCBJT雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò)第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 （3） 電壓反饋系數(shù)電壓反饋系數(shù)物理意義：反映了輸出回物理

6、意義：反映了輸出回路路uCE對(duì)輸入回路對(duì)輸入回路uBE影影響的程度響的程度幾何意義：在輸入特性上幾何意義：在輸入特性上表示表示Q點(diǎn)附近輸入特性曲點(diǎn)附近輸入特性曲線橫向的疏密。線橫向的疏密。 它是一個(gè)無(wú)量綱的量它是一個(gè)無(wú)量綱的量10-4）。）。 BiCEBEreuuh uBEiBuBE uCE2、 參數(shù)的意義和求法參數(shù)的意義和求法uBEuCEiBcebiCBJT雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò)第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 （4） 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)物理意義：晶體管對(duì)電流的物理意義：晶體管對(duì)電流的放大能力，即放大能力，即幾何意義：在輸出特性上表幾何意義：在輸出特性上表示示Q點(diǎn)附近輸出特性曲線的點(diǎn)附

7、近輸出特性曲線的縱向疏密?？v向疏密。它是一個(gè)無(wú)量綱的量。它是一個(gè)無(wú)量綱的量。（10102） CEuBCfeiih iCiCuCE iB2、 參數(shù)的意義和求法參數(shù)的意義和求法uBEuCEiBcebiCBJT雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò)第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 （5） 輸出電導(dǎo)輸出電導(dǎo)物理意義：反映了輸出電壓物理意義：反映了輸出電壓uCE對(duì)對(duì)輸出電流輸出電流iC的控制能力的控制能力幾何意義：保持幾何意義：保持iB不變，有不變，有uCE，則引起則引起iC，反映了輸出特性曲線的，反映了輸出特性曲線的傾斜程度。傾斜程度。單位：西門(mén)子單位：西門(mén)子S）（）（10102S） 常用它的倒數(shù)表示常用它的倒數(shù)表示

8、BiCECoeuih iCiCuCE uCEc1eo erh2、 參數(shù)的意義和求法參數(shù)的意義和求法uBEuCEiBcebiCBJT雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò)第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 ibicubeuce（1） uCE=常數(shù)，常數(shù)，iB=常數(shù)的意義常數(shù)的意義BiCECoeuih（5輸出電導(dǎo)輸出電導(dǎo)（2輸入電阻輸入電阻 CEBBEieuiuh（3電壓反饋系數(shù)電壓反饋系數(shù)BiCEBEreuuh（4電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)CEuBCfeiih闡明：由于四個(gè)參數(shù)闡明：由于四個(gè)參數(shù)的量綱各不相同，這的量綱各不相同，這種參數(shù)系統(tǒng)是不同量種參數(shù)系統(tǒng)是不同量綱的混合，稱為混合綱的混合，稱為混合參數(shù)。參數(shù)。h

9、即英語(yǔ)中的即英語(yǔ)中的“混合混合”（hybrid）。）。在小信號(hào)的情況下，在小信號(hào)的情況下，四個(gè)參數(shù)都可以看作四個(gè)參數(shù)都可以看作是常數(shù)。是常數(shù)。 ceoebfeccerebiebeuhihiuhihu2、 參數(shù)的意義和求法參數(shù)的意義和求法第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 ubeibuceicubeuceic很小，一般忽略。很小，一般忽略。cbeceoebfeccerebiebeuhihiuhihuib ib rcecrce很大，一般忽略。很大，一般忽略。rbe ibibbceicerbebhreuce+-h參數(shù)微變等效電參數(shù)微變等效電路簡(jiǎn)化模型路簡(jiǎn)化模型等等效效3. 等效電路的引出等效電路

10、的引出第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 rbe ibibbce（1） 電壓源和電流源的性質(zhì)電壓源和電流源的性質(zhì) 它們是虛構(gòu)的它們是虛構(gòu)的 它們是受控源它們是受控源 它們的極性不能隨意假定它們的極性不能隨意假定（2） h參數(shù)都是小信號(hào)參數(shù)，即微變參參數(shù)都是小信號(hào)參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。所以只適合對(duì)交流信號(hào)數(shù)或交流參數(shù)。所以只適合對(duì)交流信號(hào)的分析。的分析。 （3h參數(shù)是在參數(shù)是在Q點(diǎn)附近求出的，因此點(diǎn)附近求出的，因此它們與它們與Q點(diǎn)的位置有關(guān)，點(diǎn)的位置有關(guān)，Q點(diǎn)不同、等效點(diǎn)不同、等效電路的參數(shù)也不同。在放大區(qū)基本不變電路的參數(shù)也不同。在放大區(qū)基本不變（4對(duì)于低頻模型可以不考慮結(jié)電容的對(duì)于

11、低頻模型可以不考慮結(jié)電容的影響。影響。 ubeuceicib ib rcecerbebhreuce+-4. 注意的問(wèn)題注意的問(wèn)題ic第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 -電流放大系數(shù)。一般用測(cè)試儀電流放大系數(shù)。一般用測(cè)試儀測(cè)出；表示三極管的電流放大作用。測(cè)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，反映了三極管具有極電流變化量，反映了三極管具有電流控制電流源電流控制電流源CCCS的特性。的特性。 rbe 三極管的交流輸入電阻，三極管的交流輸入電阻，與與Q點(diǎn)有關(guān)，可用圖示儀測(cè)出。點(diǎn)有關(guān)，可用圖示儀測(cè)出。一般用公式估算一般用公式估算 rbe ub

12、euceicrbe ibibbceib ib rcecerbebhreuce+-5. h參數(shù)的確定參數(shù)的確定第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 在討論這個(gè)問(wèn)題時(shí)，可借助于晶體管的物理結(jié)構(gòu)示意圖，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：通過(guò)發(fā)射結(jié)伏安特性方程式求解通過(guò)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)為其交流電導(dǎo)為 TE/ESTE BE eTE Be1dd1UiuIUuirUEQTeIUrQ常溫下常溫下UT26mV，所以，所以reQUT /IEQ=26

13、 mV/ IEQcbebcbCebCbbrcbrer 物理結(jié)構(gòu)示意圖物理結(jié)構(gòu)示意圖 rbe rbe三極管的交流輸入電阻三極管的交流輸入電阻第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 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(duì)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) )mA()mV(26)1 (rEQbbbeIr)mA()mV(26rCQbbbeIr或或 第第2章章

14、 基本基本 放大電路放大電路 1. BJT小信號(hào)模型是在什么條件下建立的？受控源小信號(hào)模型是在什么條件下建立的？受控源是何種類(lèi)型的？是何種類(lèi)型的？2. 若用萬(wàn)用表的若用萬(wàn)用表的“歐姆檔測(cè)量歐姆檔測(cè)量b、e兩極之間的電兩極之間的電阻，是否為阻，是否為rbe?第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 用用h參數(shù)小信號(hào)模型分析分壓偏參數(shù)小信號(hào)模型分析分壓偏 置共射極基本放大電路置共射極基本放大電路1. 利用直流通路求利用直流通路求Q點(diǎn)點(diǎn)一般硅管一般硅管VBE=0.7V，鍺管，鍺管VBE=0.2V， 知。知。 分壓偏置共射放大電路分壓偏置共射放大電路+ + +LReRcRb2Rb1R+ +CCV2C1C

15、eCiUoUVTeRcRb 2Rb 1RC CVV T+ + +LReRcRb 2Rb 1R+ +C CV2C1CeCiUoUV TebQBECCBQR)1 (RUVIb2b1b2b1bb2b1b2CCCC,RRRRRRRRVVQQBCII)(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 放大電路放大電路h參數(shù)微變等效電路是在晶體管參數(shù)微變等效電路是在晶體管h參數(shù)參數(shù)模型的基礎(chǔ)上，增加放大電路交流通路的相關(guān)元件模型的基礎(chǔ)上，增加放大電路交流通路的相關(guān)元件而構(gòu)成的。應(yīng)首先畫(huà)出放大電路的而構(gòu)成的。應(yīng)首先畫(huà)出放大電路的h參數(shù)微變等效電參數(shù)微變等效電路。

16、具體畫(huà)法如下：路。具體畫(huà)法如下： 1. 先將晶體管的先將晶體管的 h 參數(shù)低頻小信號(hào)模型畫(huà)出；參數(shù)低頻小信號(hào)模型畫(huà)出； 2. 再將放大電路晶體管以外的交流通路的元件畫(huà)出；再將放大電路晶體管以外的交流通路的元件畫(huà)出； 3. 在中頻段，畫(huà)的過(guò)程中將大容量的耦合電容、在中頻段，畫(huà)的過(guò)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；旁路電容器短路，將直流電源短路； 現(xiàn)以能夠穩(wěn)定工作點(diǎn)的分壓偏置共射放大電路現(xiàn)以能夠穩(wěn)定工作點(diǎn)的分壓偏置共射放大電路為例進(jìn)行討論。為例進(jìn)行討論。2. 利用利用h參數(shù)模型求交流動(dòng)態(tài)參數(shù)參數(shù)模型求交流動(dòng)態(tài)參數(shù)第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 分壓偏置共射放大電路分壓

17、偏置共射放大電路ebUbeIb+_rbecIcUce+_ Ib+ + +LReRcRb2Rb1R+ +CCV2C1CCiUoUVTeb1RcRLRoU 共射放大電路交流微變等效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(hào)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(huà)出。 再將共射放大電路交流通路的其他元件一一畫(huà)出。b2RiU第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 1 1 求放大電路中頻電壓放大倍數(shù)求放大電路中頻電壓放大倍數(shù) 在畫(huà)出了放大電路的微變等效電路后，求解在畫(huà)出了放大電路的微變等效電路后，求解電壓放大倍數(shù)就是一個(gè)解電路的問(wèn)題。

18、電壓放大倍數(shù)就是一個(gè)解電路的問(wèn)題。ebUbeIb+_rbecIcUce+_ Ibb1Rb2RiUcRLRoU輸出電壓為輸出電壓為)/(LcboRRIU輸入電壓為輸入電壓為bebirIU電壓放大倍數(shù)為電壓放大倍數(shù)為beLbeLcbebLcbiou)/()/(rRrRRrIRRIUUA 共射放大電路交流微變等效電路共射放大電路交流微變等效電路第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 2 2 求放大電路的輸入電阻求放大電路的輸入電阻根據(jù)輸入電阻的定義和微變等效電路有根據(jù)輸入電阻的定義和微變等效電路有ebUbeIb+_rbecIcUce+_ Ibb1Rb2RiUcRLRoUiIbeb2b1iii/rRR

19、IUR若滿足若滿足Rb1 Rb2 rbe，則，則Ri rbe。第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 3 3 求放大電路的輸出電阻求放大電路的輸出電阻0,oooSL=URIURsURsRLIobI00UecbiberRb1RcRb2bIoUoUcooo=RIUR 根據(jù)輸出電阻的定義，需要將信號(hào)源換成源電壓信號(hào)源 ，并將 短路，但保留內(nèi)阻 ；將負(fù)載電阻 開(kāi)路，同時(shí)在輸出端加一個(gè)測(cè)試用信號(hào)源 。oUsULRsUsR第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 + + +eRCCV2C1CVTb1Rb2RiUcRLRoUecbberRb1RcRLRb2bIiUoURebIcI例：例： 試計(jì)算圖示放大電路的

20、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸試計(jì)算圖示放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。晶體管的出電阻。晶體管的=99、UBEQ=0.7V、VCC=15V，Rb1=20k、 Rb2=5.1k、 Rc=3.3k、 Re=2k、 RL=10k。解解: 先進(jìn)行靜態(tài)計(jì)算，求出晶體管靜態(tài)工作點(diǎn)的參數(shù)值。然后畫(huà)出放大電路的中頻微變等效電路，即可進(jìn)行放大電路動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo)的計(jì)算。第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 靜態(tài)計(jì)算：靜態(tài)計(jì)算：工作點(diǎn)參數(shù)的計(jì)算：工作點(diǎn)參數(shù)的計(jì)算：A5 .11210006. 47 . 005. 3)(1k06. 41 . 5201 . 520V05. 31 . 5201 . 515ebBEQCCBQb2b1b2b1bb2b1b2CCCCRRUVIRRRRRRRRVVV96. 83 . 514. 115)(mA14. 15 .1199ecCQCCCEQBQCQRRIVUII第第2章章 基本基本 放大電路放大電路 動(dòng)態(tài)計(jì)算：動(dòng)態(tài)計(jì)