模电07(小信号模型分析法)

1、第四章第四章 双极结型三极管及放大电路基础双极结型三极管及放大电路基础（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输入输出的及输入输出的特性曲线特性曲线（上学（上学期）；期）；2、掌握、掌握BJT放大电路的放大电路的三种组态三种组态的组成、工作原理及的组成、工作原理及特点；特点；3、掌握、掌握静态、动态性能指标静态、动态性能指标的分析计算（包括图解分的分析计算（包括图解分析法和小信号模型分析法）；析法和小信号模型分析法）；4、掌握、掌握多级多级放大电路的分析计算；放大电路的分析计算；5、掌握放大电路、掌

2、握放大电路频率响应频率响应的分析方法。的分析方法。*4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法4.3.1 图解分析法图解分析法（静态动态静态动态分析均可）分析均可）4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法（仅（仅动态动态分析）分析）1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型2. 用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路3. 小信号模型分析法的适用范围小信号模型分析法的适用范围4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型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路建立小信号模型的

3、思路 如果输入信号：很小，频率较低，如果输入信号：很小，频率较低， 就：可以把三极管小范围内的特就：可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，性曲线近似地用直线来代替， 从而：可以把三极管组成的电路从而：可以把三极管组成的电路当作线性电路来处理。当作线性电路来处理。 非线性器件做非线性器件做线性化线性化处理，简化处理，简化分析和设计。分析和设计。1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的引出参数的引出),(CEB1BEvvif 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CECEBEBBBEBEdddBQCEQvvvvv IVii用小信号交流分

4、量表示用小信号交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 对于对于BJT双口网络，已知输入双口网络，已知输入输出特性曲线如下：输出特性曲线如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以写成：可以写成：),(CEB2Cvifi CECECBBCCdddBQCEQvv IViiiiiBJT双口网络双口网络（Q点附近）点附近）从而，此公式仅对从而，此公式仅对交流小信号有效。交流小信号有效。CEQBBEie Vih v输出端交流短路时的输入电阻，常用输出端交流短路时的输入电阻，常用r rbebe表示；表示；输出端交流短路时的

5、正向电流传输比或电流输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数，常用放大系数，常用表示；表示；输入端交流开路时的反向电压传输比，常用输入端交流开路时的反向电压传输比，常用rere表示；表示；输入端交流开路时的输出电导，常用输入端交流开路时的输出电导，常用1/1/r rcece表示。表示。四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数）。参数）。vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceCEQBCfe Viih BQCEBEre Ihvv BQCECoe Iihv 1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的引出

6、参数的引出 除了混合参数，还有除了混合参数，还有Z参数（开路阻抗参数），参数（开路阻抗参数），Y参数参数（短路导纳参数）等网络参数模型。（短路导纳参数）等网络参数模型。1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数小信号模型参数小信号模型根据根据可得小信号模型可得小信号模型BJT的的H参数模型参数模型vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceBJT双口网络双口网络1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数小信号模型参数小信号模型 H参数都是小信号参数，即微参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。变参数或交流参数。所以只适合对交流信号的分

7、析。所以只适合对交流信号的分析。 H参数与工作点有关，在放大参数与工作点有关，在放大区基本不变。区基本不变。受控电流源受控电流源h hfefei ib b ： 反映了反映了BJTBJT的基极电流的基极电流对集电极电流的控制作用对集电极电流的控制作用（虚拟电流源）。（虚拟电流源）。电流源的电流源的流向由流向由ib的流向决定的流向决定。 受控电压源受控电压源hrevce： 反映了反映了BJT输出回路电输出回路电压对输入回路的影响压对输入回路的影响，其极，其极性与性与v vbebe相反。相反。1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 模型的简化模型的简化 hre和和hoe都很小，常忽都很小

8、，常忽略它们的影响。略它们的影响。 BJT在共射极连接时，其在共射极连接时，其H参数的数量级一般为参数的数量级一般为 S101010101052433oefereieehhhhh简化后的模型简化后的模型: :用用r rbebe表示表示h hieie ，用用表示表示h hfefe 。1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的确定参数的确定 一般用测试仪测出；一般用测试仪测出；rbe 与与Q点有关，可用图示仪测出。点有关，可用图示仪测出。rbe= rbb + (1+ ) re其中对于低频小功率管其中对于低频小功率管 rbb200 则则 )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: 温度的电压当量温度的电压当量公式适用范围：常温且公式适用范围：常温且0.1mAIEQ5mA时时再次强调，再次强调， rbe是动态电阻（交流电阻），只能进行动是动态电阻（交流电阻），只能进行动态分析，计算动态指标，不能用来进行静态分析。态分析，计算动态指标，不能用来进行静态分析。注意：注意： )mA()mV(26)1(200EQbeIr 4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法2. 用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型

10、分析基本共射极放大电路（1）利用直流通路求）利用直流通路求Q点点 共射极放大电路共射极放大电路bBEQBBBQRVVI 一般硅管一般硅管VBEQ=0.7V，锗管，锗管VBEQ=0.2V， 已知已知。BQCQII LCQcCEQCCCEQ)(RIRVVV 2. 用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路（2）画小信号等效电路）画小信号等效电路H参数小信号等效电路参数小信号等效电路2. 用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路（3）求放大电路动态指标）求放大电路动态指标根据根据)(bebbirRi vbcii )/(Lcco

11、RRi v则电压增益为则电压增益为bebLcbebbLcbbebbLccio)/()()/()()/(rRRRrRiRRirRiRRiA vvv电压增益电压增益H参数小信号等效电路参数小信号等效电路2. 用用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路参数小信号模型分析基本共射极放大电路（3）求放大电路动态指标）求放大电路动态指标输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻令令0i v0b i0b iRo = Rc 所以所以bebbbebbbiiiirRirRiiiR )( vv LsR,0ttovviR3. 小信号模型分析法的适用范围小信号模型分析法的适用范围 放大电路的输入信号幅度较小，放大电路的输入信号幅

12、度较小，BJTBJT工作在其工作在其V-I特性曲特性曲线的线性范围（即放大区）内。线的线性范围（即放大区）内。 H H参数的值是在静态工作点上求得的。所以，放大电路参数的值是在静态工作点上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态工作点参数值的大小及稳定性密切相关。的动态性能与静态工作点参数值的大小及稳定性密切相关。优点优点： 分析放大电路的动态性能指标分析放大电路的动态性能指标(Av 、Ri和和Ro等等)非常方便，非常方便，且适用于频率较高时的分析。且适用于频率较高时的分析。4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法缺点缺点： 在在BJT与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等与放大电路的小

13、信号等效电路中，电压、电流等电量及电量及BJT的的H参数均是针对变化量参数均是针对变化量(交流量交流量)而言的，不能用而言的，不能用来分析计算静态工作点。来分析计算静态工作点。例题例题 1. 电路如图所示。电路如图所示。试画出其小信号等效模型电路。试画出其小信号等效模型电路。-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. 放大电路如图所示。试求：（放大电路如图所示。试求：（1）Q点；（点；（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电电路路 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共射极放大电路共射极放大电路 3.放大电路如图所示。已知放大电路如图所示。已知BJT的的 =80， Rb=300k ， Rc=2k ， VCC= +12V，求：，求：（1）放大电路的）放大电路的Q点。此时点。此时BJT工作在哪个区域？工作在哪个区域？（2）当）当Rb=100k 时，放大电路的时，放大电路的Q点。此时点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略工作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）的饱和压降）解：解：（1）A40300k2V1bBECCBQ RVVI（2）当）当Rb=100k 时，时，3.2mAA4080BQCQ II5.6V3.2mA2kV12CQcCCCEQ IRVV静态工作点为静态工作点为Q（40 A，3.2mA，5.