模電07(小信號模型分析法)

1、第四章第四章 雙極結型三極管及放大電路基礎雙極結型三極管及放大電路基礎（P101P101185185）基本要求：基本要求： （了解、理解、掌握）（了解、理解、掌握）1、了解、了解BJT的的放大原理放大原理及輸入輸出的及輸入輸出的特性曲線特性曲線（上學（上學期）；期）；2、掌握、掌握BJT放大電路的放大電路的三種組態(tài)三種組態(tài)的組成、工作原理及的組成、工作原理及特點；特點；3、掌握、掌握靜態(tài)、動態(tài)性能指標靜態(tài)、動態(tài)性能指標的分析計算（包括圖解分的分析計算（包括圖解分析法和小信號模型分析法）；析法和小信號模型分析法）；4、掌握、掌握多級多級放大電路的分析計算；放大電路的分析計算；5、掌握放大電路、掌

2、握放大電路頻率響應頻率響應的分析方法。的分析方法。*4.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法4.3.1 圖解分析法圖解分析法（靜態(tài)動態(tài)靜態(tài)動態(tài)分析均可）分析均可）4.3.2 小信號模型分析法小信號模型分析法（僅（僅動態(tài)動態(tài)分析）分析）1. BJT的的H參數及小信號模型參數及小信號模型2. 用用H參數小信號模型分析基本共射極放大電路參數小信號模型分析基本共射極放大電路3. 小信號模型分析法的適用范圍小信號模型分析法的適用范圍4.3.2 小信號模型分析法小信號模型分析法1. BJT的的H參數及小信號模型參數及小信號模型建立小信號模型的意義建立小信號模型的意義建立小信號模型的思路建立小信號模型的

3、思路 如果輸入信號：很小，頻率較低，如果輸入信號：很小，頻率較低， 就：可以把三極管小范圍內的特就：可以把三極管小范圍內的特性曲線近似地用直線來代替，性曲線近似地用直線來代替， 從而：可以把三極管組成的電路從而：可以把三極管組成的電路當作線性電路來處理。當作線性電路來處理。 非線性器件做非線性器件做線性化線性化處理，簡化處理，簡化分析和設計。分析和設計。1. BJT的的H參數及小信號模型參數及小信號模型 H參數的引出參數的引出),(CEB1BEvvif 在小信號情況下，對上兩式取全微分得在小信號情況下，對上兩式取全微分得CECEBEBBBEBEdddBQCEQvvvvv IVii用小信號交流分

4、量表示用小信號交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 對于對于BJT雙口網絡，已知輸入雙口網絡，已知輸入輸出特性曲線如下：輸出特性曲線如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以寫成：可以寫成：),(CEB2Cvifi CECECBBCCdddBQCEQvv IViiiiiBJT雙口網絡雙口網絡（Q點附近）點附近）從而，此公式僅對從而，此公式僅對交流小信號有效。交流小信號有效。CEQBBEie Vih v輸出端交流短路時的輸入電阻，常用輸出端交流短路時的輸入電阻，常用r rbebe表示；表示；輸出端交流短路時的

5、正向電流傳輸比或電流輸出端交流短路時的正向電流傳輸比或電流放大系數，常用放大系數，常用表示；表示；輸入端交流開路時的反向電壓傳輸比，常用輸入端交流開路時的反向電壓傳輸比，常用rere表示；表示；輸入端交流開路時的輸出電導，常用輸入端交流開路時的輸出電導，常用1/1/r rcece表示。表示。四個參數量綱各不相同，故稱為混合參數（四個參數量綱各不相同，故稱為混合參數（H參數）。參數）。vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceCEQBCfe Viih BQCEBEre Ihvv BQCECoe Iihv 1. BJT的的H參數及小信號模型參數及小信號模型 H參數的引出

6、參數的引出 除了混合參數，還有除了混合參數，還有Z參數（開路阻抗參數），參數（開路阻抗參數），Y參數參數（短路導納參數）等網絡參數模型。（短路導納參數）等網絡參數模型。1. BJT的的H參數及小信號模型參數及小信號模型 H參數小信號模型參數小信號模型根據根據可得小信號模型可得小信號模型BJT的的H參數模型參數模型vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceBJT雙口網絡雙口網絡1. BJT的的H參數及小信號模型參數及小信號模型 H參數小信號模型參數小信號模型 H參數都是小信號參數，即微參數都是小信號參數，即微變參數或交流參數。變參數或交流參數。所以只適合對交流信號的分

7、析。所以只適合對交流信號的分析。 H參數與工作點有關，在放大參數與工作點有關，在放大區(qū)基本不變。區(qū)基本不變。受控電流源受控電流源h hfefei ib b ： 反映了反映了BJTBJT的基極電流的基極電流對集電極電流的控制作用對集電極電流的控制作用（虛擬電流源）。（虛擬電流源）。電流源的電流源的流向由流向由ib的流向決定的流向決定。 受控電壓源受控電壓源hrevce： 反映了反映了BJT輸出回路電輸出回路電壓對輸入回路的影響壓對輸入回路的影響，其極，其極性與性與v vbebe相反。相反。1. BJT的的H參數及小信號模型參數及小信號模型 模型的簡化模型的簡化 hre和和hoe都很小，常忽都很小

8、，常忽略它們的影響。略它們的影響。 BJT在共射極連接時，其在共射極連接時，其H參數的數量級一般為參數的數量級一般為 S101010101052433oefereieehhhhh簡化后的模型簡化后的模型: :用用r rbebe表示表示h hieie ，用用表示表示h hfefe 。1. BJT的的H參數及小信號模型參數及小信號模型 H參數的確定參數的確定 一般用測試儀測出；一般用測試儀測出；rbe 與與Q點有關，可用圖示儀測出。點有關，可用圖示儀測出。rbe= rbb + (1+ ) re其中對于低頻小功率管其中對于低頻小功率管 rbb200 則則 )mA()mV(26)1(200EQbeIr

9、 )mA()mV(26)mA()mV(EQEQeIIVrT 而而 (T=300K) 一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe （忽略（忽略 re ）VT: 溫度的電壓當量溫度的電壓當量公式適用范圍：常溫且公式適用范圍：常溫且0.1mAIEQ5mA時時再次強調，再次強調， rbe是動態(tài)電阻（交流電阻），只能進行動是動態(tài)電阻（交流電阻），只能進行動態(tài)分析，計算動態(tài)指標，不能用來進行靜態(tài)分析。態(tài)分析，計算動態(tài)指標，不能用來進行靜態(tài)分析。注意：注意： )mA()mV(26)1(200EQbeIr 4.3.2 小信號模型分析法小信號模型分析法2. 用用H參數小信號模型分析基本共射極放大電路參數小信號模型

10、分析基本共射極放大電路（1）利用直流通路求）利用直流通路求Q點點 共射極放大電路共射極放大電路bBEQBBBQRVVI 一般硅管一般硅管VBEQ=0.7V，鍺管，鍺管VBEQ=0.2V， 已知已知。BQCQII LCQcCEQCCCEQ)(RIRVVV 2. 用用H參數小信號模型分析基本共射極放大電路參數小信號模型分析基本共射極放大電路（2）畫小信號等效電路）畫小信號等效電路H參數小信號等效電路參數小信號等效電路2. 用用H參數小信號模型分析基本共射極放大電路參數小信號模型分析基本共射極放大電路（3）求放大電路動態(tài)指標）求放大電路動態(tài)指標根據根據)(bebbirRi vbcii )/(Lcco

11、RRi v則電壓增益為則電壓增益為bebLcbebbLcbbebbLccio)/()()/()()/(rRRRrRiRRirRiRRiA vvv電壓增益電壓增益H參數小信號等效電路參數小信號等效電路2. 用用H參數小信號模型分析基本共射極放大電路參數小信號模型分析基本共射極放大電路（3）求放大電路動態(tài)指標）求放大電路動態(tài)指標輸入電阻輸入電阻輸出電阻輸出電阻令令0i v0b i0b iRo = Rc 所以所以bebbbebbbiiiirRirRiiiR )( vv LsR,0ttovviR3. 小信號模型分析法的適用范圍小信號模型分析法的適用范圍 放大電路的輸入信號幅度較小，放大電路的輸入信號幅

12、度較小，BJTBJT工作在其工作在其V-I特性曲特性曲線的線性范圍（即放大區(qū)）內。線的線性范圍（即放大區(qū)）內。 H H參數的值是在靜態(tài)工作點上求得的。所以，放大電路參數的值是在靜態(tài)工作點上求得的。所以，放大電路的動態(tài)性能與靜態(tài)工作點參數值的大小及穩(wěn)定性密切相關。的動態(tài)性能與靜態(tài)工作點參數值的大小及穩(wěn)定性密切相關。優(yōu)點優(yōu)點： 分析放大電路的動態(tài)性能指標分析放大電路的動態(tài)性能指標(Av 、Ri和和Ro等等)非常方便，非常方便，且適用于頻率較高時的分析。且適用于頻率較高時的分析。4.3.2 小信號模型分析法小信號模型分析法缺點缺點： 在在BJT與放大電路的小信號等效電路中，電壓、電流等與放大電路的小

13、信號等效電路中，電壓、電流等電量及電量及BJT的的H參數均是針對變化量參數均是針對變化量(交流量交流量)而言的，不能用而言的，不能用來分析計算靜態(tài)工作點。來分析計算靜態(tài)工作點。例題例題 1. 電路如圖所示。電路如圖所示。試畫出其小信號等效模型電路。試畫出其小信號等效模型電路。-VCCRcRLReRb2Rb1Cb2Cb1+-vo+-vi+cebbIbI rbeebcbIbI RerbeebcbIiIiVbI Rb2Rerbe+-ebcbIiIiVbI Rb1Rb2Rerbe+-ebcbIiIiVbI Rb1Rb2RcRerbe+-ebcbIiIiVbI oVRb1Rb2RcReRLrbe+-+-

14、ebc 解：解： 解：解：（1）4Vk4mA212cCQCCCEQ RIVVmA2A4050BQCQ IIA40k300V12bCCbBECCBQ RVRVVIioVVVA soVSVVA 2. 放大電路如圖所示。試求：（放大電路如圖所示。試求：（1）Q點；（點；（2）、oi RR 、。已知已知 =50。TRBRCVCC阻阻容容耦耦合合共共射射放放大大電電路路 直直流流通通路路IBQICQk4co RR36.73)87.115(500863863VsiiVS ARRRA（2） 863)mA()mV(26)1(200)mA()mV(26)1(200CQEQbeIIr 87.115)/(beLci

15、oV rRRVVA 863/bebebirrRR共射極放大電路共射極放大電路 3.放大電路如圖所示。已知放大電路如圖所示。已知BJT的的 =80， Rb=300k ， Rc=2k ， VCC= +12V，求：，求：（1）放大電路的）放大電路的Q點。此時點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？工作在哪個區(qū)域？（2）當）當Rb=100k 時，放大電路的時，放大電路的Q點。此時點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？（忽略工作在哪個區(qū)域？（忽略BJT的飽和壓降）的飽和壓降）解：解：（1）A40300k2V1bBECCBQ RVVI（2）當）當Rb=100k 時，時，3.2mAA4080BQCQ II5.6V3.2mA2kV12CQcCCCEQ IRVV靜態(tài)工作點為靜態(tài)工作點為Q（40 A，3.2mA，5.