微变等效电路分析方法ppt课件

1、第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 建立小信号模型的意义建立小信号模型的意义建立小信号模型的思绪建立小信号模型的思绪 当放大电路输入交流小信号时，就可以把三极管小范当放大电路输入交流小信号时，就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来替代，即把围内的特性曲线近似地用直线来替代，即把BJT这个非线这个非线性元件线性化，用它的线性交流小信号模型来替代，这个性元件线性化，用它的线性交流小信号模型来替代，这个模型也称为微变等效电路。从而可以把三极管这个非线性模型也称为微变等效电路。从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处置。最终可以方便的器件所组成的电路当作线性电路来处置。最

2、终可以方便的利用电路实际来分析电路的交流性能。利用电路实际来分析电路的交流性能。 由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做线性化处置，从而简化放大电路的分析和设计。线性化处置，从而简化放大电路的分析和设计。2.4 微变等效电路分析法微变等效电路分析法 小信号模型分析方法小信号模型分析方法第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 1. h共射参数的引出共射参数的引出在小信号情况下，对上两式取全微分得在小信号情况下，对上两式取全微分得CECEBEBBBEBE

3、BCEduuudiiuduIU用小信号交流分量表示用小信号交流分量表示CECECBBCBEBCEduuidiiiduIUuBEuCEiBcebiCBJT双口网络双口网络从输入特性看：从输入特性看：uBE是是iB和和uCE的函数的函数 uBE=f1(iB,uCE)从输出特性看：从输出特性看：iC是是iB和和uCE 的函数的函数 iC=f2(iB,uCE)iinput输入输入rreverse反向传输反向传输fforward正向传输正向传输ooutput输出输出e 共射接法共射接法ceoebfeccerebiebeuhihiuhihu第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 1 uCE=常数，常数，i

4、B=常数的意义常数的意义uCE=常数常数duCE=0即输出端只需直流输出，没有交流输出。即输出端只需直流输出，没有交流输出。相当于输出端交流短路。相当于输出端交流短路。 iB=常数常数diB=0即输入端只需直流电流输入，没有交流电流。即输入端只需直流电流输入，没有交流电流。相当于输入端交流开路。相当于输入端交流开路。 由于此时只需直流电流和电压，所以是在静态任务点附由于此时只需直流电流和电压，所以是在静态任务点附近的情况。近的情况。 uBEuCEiBcebiCBJT双口网络双口网络2、 参数的意义和求法参数的意义和求法第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 2输入电阻输入电阻 物理意义：反映了

5、输入电压物理意义：反映了输入电压对输入电流对输入电流iB的控制才干。的控制才干。 几何意义：表示输入特性的几何意义：表示输入特性的Q点处的切线的斜率的倒数点处的切线的斜率的倒数单位：单位：， 102103 在小信号的情况下是常数。在小信号的情况下是常数。CEBBEieuiuhiBuBE uBE iB对输入的小交流信号而言，三对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻极管相当于电阻hierbe。2、 参数的意义和求法参数的意义和求法uBEuCEiBcebiCBJT双口网络双口网络第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 3 电压反响系数电压反响系数物理意义：反映了输出回物理意义：反映了输出回路路uC

6、E对输入回路对输入回路uBE影影响的程度响的程度几何意义：在输入特性上几何意义：在输入特性上表示表示Q点附近输入特性曲点附近输入特性曲线横向的疏密。线横向的疏密。 它是一个无量纲的量它是一个无量纲的量10-4。 BiCEBEreuuh uBEiBuBE uCE2、 参数的意义和求法参数的意义和求法uBEuCEiBcebiCBJT双口网络双口网络第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 4 电流放大系数电流放大系数物理意义：晶体管对电流的物理意义：晶体管对电流的放大才干，即放大才干，即几何意义：在输出特性上表几何意义：在输出特性上表示示Q点附近输出特性曲线的点附近输出特性曲线的纵向疏密。纵向疏密。

7、它是一个无量纲的量。它是一个无量纲的量。10102 CEuBCfeiih iCiCuCE iB2、 参数的意义和求法参数的意义和求法uBEuCEiBcebiCBJT双口网络双口网络第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 5 输出电导输出电导物理意义：反映了输出电压物理意义：反映了输出电压uCE对对输出电流输出电流iC的控制才干的控制才干几何意义：坚持几何意义：坚持iB不变，有不变，有uCE，那么引起那么引起iC，反映了输出特性曲线，反映了输出特性曲线的倾斜程度。的倾斜程度。单位：西门子单位：西门子S10102S 常用它的倒数表示常用它的倒数表示BiCECoeuih iCiCuCE uCEc1e

8、o erh2、 参数的意义和求法参数的意义和求法uBEuCEiBcebiCBJT双口网络双口网络第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 ibicubeuce1 uCE=常数，常数，iB=常数的意义常数的意义BiCECoeuih5输出电导输出电导2输入电阻输入电阻 CEBBEieuiuh3电压反响系数电压反响系数BiCEBEreuuh4电流放大系数电流放大系数CEuBCfeiih阐明：由于四个参数阐明：由于四个参数的量纲各不一样，这的量纲各不一样，这种参数系统是不同量种参数系统是不同量纲的混合，称为混合纲的混合，称为混合参数。参数。h即英语中的即英语中的“混合混合hybrid。在小信号的情况下，

9、在小信号的情况下，四个参数都可以看作四个参数都可以看作是常数。是常数。 ceoebfeccerebiebeuhihiuhihu2、 参数的意义和求法参数的意义和求法第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 ubeibuceicubeuceic很小，普通忽略。很小，普通忽略。cbeceoebfeccerebiebeuhihiuhihuib ib rcecrce很大，普通忽略。很大，普通忽略。rbe ibibbceicerbebhreuce+-h参数微变等效电参数微变等效电路简化模型路简化模型等等效效3. 等效电路的引出等效电路的引出第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 rbe ibibbce1

10、电压源和电流源的性质电压源和电流源的性质 它们是虚拟的它们是虚拟的 它们是受控源它们是受控源 它们的极性不能随意假定它们的极性不能随意假定2 h参数都是小信号参数，即微变参参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。所以只适宜对交流信号数或交流参数。所以只适宜对交流信号的分析。的分析。 3h参数是在参数是在Q点附近求出的，因此点附近求出的，因此它们与它们与Q点的位置有关，点的位置有关，Q点不同、等效点不同、等效电路的参数也不同。在放大区根本不变电路的参数也不同。在放大区根本不变4对于低频模型可以不思索结电容的对于低频模型可以不思索结电容的影响。影响。 ubeuceicib ib rcecerbe

11、bhreuce+-4. 留意的问题留意的问题ic第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 -电流放大系数。普通用测试仪电流放大系数。普通用测试仪测出；表示三极管的电流放大作用。测出；表示三极管的电流放大作用。ib基极电流变化引起的集电基极电流变化引起的集电极电流变化量，反映了三极管具有极电流变化量，反映了三极管具有电流控制电流源电流控制电流源CCCS的特性。的特性。 rbe 三极管的交流输入电阻，三极管的交流输入电阻，与与Q点有关，可用图示仪测出。点有关，可用图示仪测出。普通用公式估算普通用公式估算 rbe ubeuceicrbe ibibbceib ib rcecerbebhreuce+-5.

12、 h参数确实定参数确实定第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 在讨论这个问题时，可借助于晶体管的物理构造表示图，晶体管内部有发射区、集电区和基区，以及两个PN结，b相当基区内的一个点，b才是基极。晶体管发射结伏安特性曲线方程式如下：经过发射结伏安特性方程式求解经过发射结伏安特性方程式求解rbeTE BTE B/ES/ESEe1)e (UuUuIIi其交流电导为其交流电导为 TE/ESTE BE eTE Be1dd1UiuIUuirUEQTeIUrQ常温下常温下UT26mV，所以，所以reQUT /IEQ=26 mV/ IEQcbebcbCebCbbrcbrer 物理构造表示图物理构造表示图

13、rbe rbe三极管的交流输入电阻三极管的交流输入电阻第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 mA)(mV)(26)(1)(1EQbbEQTbbbeIrIUrrQ 在共射组态下，从基极b看进去的等效电阻为rbe，其中的电流是ib。所以rbe是两部分电阻之和，一个是rbb ，另一个是re归算到基极回路的电阻值，所以有 对于小功率晶体管，rbb200300。大功率晶体管的rbb约十几欧姆至几十欧姆。(T=300K) )mA()mV(26)1 (rEQbbbeIr)mA()mV(26rCQbbbeIr或或 第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 1. BJT小信号模型是在什么条件下建立的？受控源小信

14、号模型是在什么条件下建立的？受控源是何种类型的？是何种类型的？2. 假设用万用表的假设用万用表的“欧姆档丈量欧姆档丈量b、e两极之间的两极之间的电阻，能否为电阻，能否为rbe?第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 用用h参数小信号模型分析分压偏参数小信号模型分析分压偏 置共射极根本放大电路置共射极根本放大电路1. 利用直流通路求利用直流通路求Q点点普通硅管普通硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V， 知。知。 分压偏置共射放大电路分压偏置共射放大电路+ + +LReRcRb2Rb1R+ +CCV2C1CeCiUoUVTeRcRb 2Rb 1RC CVV T+ + +LReRcRb

15、2Rb 1R+ +C CV2C1CeCiUoUV TebQBECCBQR)1 (RUVIb2b1b2b1bb2b1b2CCCC,RRRRRRRRVVQQBCII)(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 放大电路放大电路h参数微变等效电路是在晶体管参数微变等效电路是在晶体管h参数参数模型的根底上，添加放大电路交流通路的相关元件模型的根底上，添加放大电路交流通路的相关元件而构成的。应首先画出放大电路的而构成的。应首先画出放大电路的h参数微变等效电参数微变等效电路。详细画法如下：路。详细画法如下： 1. 先将晶体管的先将晶体管的 h 参数低频小

16、信号模型画出；参数低频小信号模型画出； 2. 再将放大电路晶体管以外的交流通路的元件画出；再将放大电路晶体管以外的交流通路的元件画出； 3. 在中频段，画的过程中将大容量的耦合电容、在中频段，画的过程中将大容量的耦合电容、旁路电容器短路，将直流电源短路；旁路电容器短路，将直流电源短路； 现以可以稳定任务点的分压偏置共射放大电路现以可以稳定任务点的分压偏置共射放大电路为例进展讨论。为例进展讨论。2. 利用利用h参数模型求交流动态参数参数模型求交流动态参数第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 分压偏置共射放大电路分压偏置共射放大电路ebUbeIb+_rbecIcUce+_ Ib+ + +LReR

17、cRb2Rb1R+ +CCV2C1CCiUoUVTeb1RcRLRoU 共射放大电路交流微变等效电路共射放大电路交流微变等效电路 因放大电路的输入信号处于中频段,所以可以将大容量的耦合电容和旁路电容器短路；将直流电源交流短路。 将晶体管的低频模型画出。 再将共射放大电路交流通路的其他元件一一画出。b2RiU第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 1 1 求放大电路中频电压放大倍数求放大电路中频电压放大倍数 在画出了放大电路的微变等效电路后，求解在画出了放大电路的微变等效电路后，求解电压放大倍数就是一个解电路的问题。电压放大倍数就是一个解电路的问题。ebUbeIb+_rbecIcUce+_ Ib

18、b1Rb2RiUcRLRoU输出电压为输出电压为)/(LcboRRIU输入电压为输入电压为bebirIU电压放大倍数为电压放大倍数为beLbeLcbebLcbiou)/()/(rRrRRrIRRIUUA 共射放大电路交流微变等效电路共射放大电路交流微变等效电路第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 2 2 求放大电路的输入电阻求放大电路的输入电阻根据输入电阻的定义和微变等效电路有根据输入电阻的定义和微变等效电路有ebUbeIb+_rbecIcUce+_ Ibb1Rb2RiUcRLRoUiIbeb2b1iii/rRRIUR假设满足假设满足Rb1 Rb2 rbe，那么，那么Ri rbe。第第2章章

19、 基本基本 放大电路放大电路 3 3 求放大电路的输出电阻求放大电路的输出电阻0,oooSL=URIURsURsRLIobI00UecbiberRb1RcRb2bIoUoUcooo=RIUR 根据输出电阻的定义，需求将信号源换成源电压信号源 ，并将 短路，但保管内阻 ；将负载电阻 开路，同时在输出端加一个测试用信号源 。oUsULRsUsR第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 + + +eRCCV2C1CVTb1Rb2RiUcRLRoUecbberRb1RcRLRb2bIiUoURebIcI例：例： 试计算图示放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输试计算图示放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输

20、出电阻。晶体管的出电阻。晶体管的=99、UBEQ=0.7V、VCC=15V，Rb1=20k、 Rb2=5.1k、 Rc=3.3k、 Re=2k、 RL=10k。解解: 先进展静态计算，求出晶体管静态任务点的参数值。然后画出放大电路的中频微变等效电路，即可进展放大电路动态技术目的的计算。第第2章章 基本基本 放大电路放大电路 静态计算：静态计算：任务点参数的计算：任务点参数的计算：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 放大电路放大电路 动态计算：动态计