模電03(小信號(hào)模型分析法)

1、第四章第四章 雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)（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(xué)（上學(xué)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(diǎn)；特點(diǎn)；3、掌握、掌握靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的分析計(jì)算（包括圖解分的分析計(jì)算（包括圖解分析法和小信號(hào)模型分析法）；析法和小信號(hào)模型分析法）；4、掌握、掌握多級(jí)多級(jí)放大電路的分析計(jì)算；放大電路的分析計(jì)算；5、掌握放大電路、掌

2、握放大電路頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)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(dòng)態(tài)靜態(tài)動(dòng)態(tài)分析均可）分析均可）4.3.2 小信號(hào)模型分析法小信號(hào)模型分析法（僅（僅動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)分析）分析）1. BJT的的H參數(shù)及小信號(hào)模型參數(shù)及小信號(hào)模型2. 用用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路3. 小信號(hào)模型分析法的適用范圍小信號(hào)模型分析法的適用范圍4.3.2 小信號(hào)模型分析法小信號(hào)模型分析法1. BJT的的H參數(shù)及小信號(hào)模型參數(shù)及小信號(hào)模型建立小信號(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

3、思路 如果輸入信號(hào)：很小，頻率較低，如果輸入信號(hào)：很小，頻率較低， 就：可以把三極管小范圍內(nèi)的特就：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，性曲線近似地用直線來(lái)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(dāng)作線性電路來(lái)處理。當(dāng)作線性電路來(lái)處理。 非線性器件做非線性器件做線性化線性化處理，簡(jiǎn)化處理，簡(jiǎn)化分析和設(shè)計(jì)。分析和設(shè)計(jì)。1. BJT的的H參數(shù)及小信號(hào)模型參數(shù)及小信號(hào)模型 H參數(shù)的引出參數(shù)的引出),(CEB1BEvvif 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CECEBEBBBEBEdddBQCEQvvvvv IVii用小信號(hào)交流分

4、量表示用小信號(hào)交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 對(duì)于對(duì)于BJT雙口網(wǎng)絡(luò)，已知輸入雙口網(wǎng)絡(luò)，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(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò)（Q點(diǎn)附近）點(diǎn)附近）從而，此公式僅對(duì)從而，此公式僅對(duì)交流小信號(hào)有效。交流小信號(hào)有效。CEQBBEie Vih v輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻，常用輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻，常用r rbebe表示；表示；輸出端交流短路時(shí)的

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

6、參數(shù)的引出 除了混合參數(shù)，還有除了混合參數(shù)，還有Z參數(shù)（開路阻抗參數(shù)），參數(shù)（開路阻抗參數(shù)），Y參數(shù)參數(shù)（短路導(dǎo)納參數(shù)）等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)模型。（短路導(dǎo)納參數(shù)）等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)模型。1. BJT的的H參數(shù)及小信號(hào)模型參數(shù)及小信號(hào)模型 H參數(shù)小信號(hào)模型參數(shù)小信號(hào)模型根據(jù)根據(jù)可得小信號(hào)模型可得小信號(hào)模型BJT的的H參數(shù)模型參數(shù)模型vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceBJT雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò)1. BJT的的H參數(shù)及小信號(hào)模型參數(shù)及小信號(hào)模型 H參數(shù)小信號(hào)模型參數(shù)小信號(hào)模型 H參數(shù)都是小信號(hào)參數(shù)，即微參數(shù)都是小信號(hào)參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。變參數(shù)或交流參數(shù)。所以只適合對(duì)交流信號(hào)的分

7、析。所以只適合對(duì)交流信號(hào)的分析。 H參數(shù)與工作點(diǎn)有關(guān)，在放大參數(shù)與工作點(diǎn)有關(guān)，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(duì)集電極電流的控制作用對(duì)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(duì)輸入回路的影響壓對(duì)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(shù)及小信號(hào)模型參數(shù)及小信號(hào)模型 模型的簡(jiǎn)化模型的簡(jiǎn)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(shí)，其在共射極連接時(shí)，其H參數(shù)的數(shù)量級(jí)一般為參數(shù)的數(shù)量級(jí)一般為 S101010101052433oefereieehhhhh簡(jiǎn)化后的模型簡(jiǎn)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(shù)及小信號(hào)模型參數(shù)及小信號(hào)模型 H參數(shù)的確定參數(shù)的確定 一般用測(cè)試儀測(cè)出；一般用測(cè)試儀測(cè)出；rbe 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。rbe= rbb + (1+ ) re其中對(duì)于低頻小功率管其中對(duì)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(dāng)量溫度的電壓當(dāng)量公式適用范圍：常溫且公式適用范圍：常溫且0.1mAIEQ5mA時(shí)時(shí)再次強(qiáng)調(diào)，再次強(qiáng)調(diào)， rbe是動(dòng)態(tài)電阻（交流電阻），只能進(jìn)行動(dòng)是動(dòng)態(tài)電阻（交流電阻），只能進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，計(jì)算動(dòng)態(tài)指標(biāo)，不能用來(lái)進(jìn)行靜態(tài)分析。態(tài)分析，計(jì)算動(dòng)態(tài)指標(biāo)，不能用來(lái)進(jìn)行靜態(tài)分析。注意：注意： )mA()mV(26)1(200EQbeIr 4.3.2 小信號(hào)模型分析法小信號(hào)模型分析法2. 用用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路參數(shù)小信號(hào)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(diǎn)點(diǎn) 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(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路（2）畫小信號(hào)等效電路）畫小信號(hào)等效電路H參數(shù)小信號(hào)等效電路參數(shù)小信號(hào)等效電路2. 用用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路（3）求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)）求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)根據(jù)根據(jù))(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(shù)小信號(hào)等效電路參數(shù)小信號(hào)等效電路2. 用用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路（3）求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)）求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)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(hào)模型分析法的適用范圍小信號(hào)模型分析法的適用范圍 放大電路的輸入信號(hào)幅度較小，放大電路的輸入信號(hào)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(nèi)。線的線性范圍（即放大區(qū)）內(nèi)。 H H參數(shù)的值是在靜態(tài)工作點(diǎn)上求得的。所以，放大電路參數(shù)的值是在靜態(tài)工作點(diǎn)上求得的。所以，放大電路的動(dòng)態(tài)性能與靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)值的大小及穩(wěn)定性密切相關(guān)。的動(dòng)態(tài)性能與靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)值的大小及穩(wěn)定性密切相關(guān)。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)(Av 、Ri和和Ro等等)非常方便，非常方便，且適用于頻率較高時(shí)的分析。且適用于頻率較高時(shí)的分析。4.3.2 小信號(hào)模型分析法小信號(hào)模型分析法缺點(diǎn)缺點(diǎn)： 在在BJT與放大電路的小信號(hào)等效電路中，電壓、電流等與放大電路的小

13、信號(hào)等效電路中，電壓、電流等電量及電量及BJT的的H參數(shù)均是針對(duì)變化量參數(shù)均是針對(duì)變化量(交流量交流量)而言的，不能用而言的，不能用來(lái)分析計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。來(lái)分析計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。例題例題 1. 電路如圖所示。電路如圖所示。試畫出其小信號(hào)等效模型電路。試畫出其小信號(hào)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(diǎn)；（點(diǎn)；（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(diǎn)。此時(shí)點(diǎn)。此時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域？工作在哪個(gè)區(qū)域？（2）當(dāng)）當(dāng)Rb=100k 時(shí)，放大電路的時(shí)，放大電路的Q點(diǎn)。此時(shí)點(diǎn)。此時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域？（忽略工作在哪個(gè)區(qū)域？（忽略BJT的飽和壓降）的飽和壓降）解：解：（1）A40300k2V1bBECCBQ RVVI（2）當(dāng)）當(dāng)Rb=100k 時(shí)，時(shí)，3.2mAA4080BQCQ II5.6V3.2mA2kV12CQcCCCEQ IRVV靜態(tài)工作點(diǎn)為靜態(tài)工作點(diǎn)為Q（40 A，3.2mA，5.