小信号模型分析法(精)

3.4小信号模型分析法思路：将非线性的BJT等效成一个线性电路即四端(双端口)暗盒模型。条件：交流小信号一、BJT的小信号建模1.三极管H参数的引出利用网络的H(Hybrid)参数来表示输入、输出的电压与电流的相互关系，就可得到对应的等效电路，称共射H参数等效模型。（1）BJTH参数的引出对于BJT双口网络，已知输入输出特性曲线如下：CEuCiBiTBEubecBE1BCE(,)ufiuC2BCE(,)ifiu3.4小信号模型分析法在小信号情况下，对上两式取全微分得用小信号交流分量表示ube=hieib+hreuceic=hfeib+hoeuce（1）BJTH参数的引出CEQBQBEBEBEBCEBCEdddUIuuuiuiuCEQBQCCCBCEBCEdddUIiiiiuiu3.4小信号模型分析法CEBBEieVihv输出端交流短路时的输入电阻,常用rbe表示；输入端交流开路时的反向电压传输比（无量纲）；其中：四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数）。vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevceCEBCfeViihBCEBEreIhvvBCECoeIihv输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数，即；输入端交流开路时的输出电导，也可用表示。1/cer（1）BJTH参数的引出3.4小信号模型分析法（2）BJT的H参数微变等效电路1．BJT的H参数及微变等效电路biebeuciceubciehrecehufebhioe1h3.4小信号模型分析法（3）微变等效电路的简化biebeuciceubciehrecehufebhioe1hhre和hoe都很小，常忽略它们的影响。BJT在共射连接时，其H参数的数量级一般为S101010~101052433oefereieehhhhhbiebeuciceubcberbi3.4小信号模型分析法iBuBEuBEiBbbeBBEbeiuiur对输入的小交流信号而言，三极管BE间等效于电阻rbe。rbeibbeubebecubeib首先考察输入回路当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。rbe的计算：mAmV26)1(200EebbbbeIrrr基区体电阻，约200Ω。温度的电压当量考察输出回路CECEUbcBCUiiII输出端相当于一个受ib控制的电流源。且电流源两端还要并联一个大电阻rce。cceceiuruceicubeibuceicuberbeibibrceuceicrce很大，一般忽略。画出三极管的h参数等效电路等效ebcebcrbeic=ib请注意如下问题：⑴电流源为一受控源，而不是独立的电源。⑵电流源的流向不能随意假定，而是由ib决定。⑶该模型仅适用于交流小信号，不能用于静态分析和大信号。2.三极管的简化微变等效电路简化的等效模型的几点说明：①简化的等效模型用于研究放大电路的动态参数，是在Q点处求偏导得到的；②只适用于小信号工作情况；③模型没有考虑结电容的影响，只适用于低频情况，称低频小信号模型；④使用时要注意模型中各电压、电流的参考方向，参考方向的规定对NPN、PNP均适用；⑤利用模型分析放大电路动态参数的方法又称为微变等效电路分析法。基本放大电路分析步骤：①根据放大电路的求直流通路，求静态工作点Q及rbe的值；Q（IBQ，ICQ，VCEQ）rbe=rbb'＋(1＋β)26mV/IE②求放大电路的交流通路，根据交流通路画微变等效电路；③根据微变等效电路求放大电路的动态参数放大倍数：Áu（Áus）输入电阻：Ri输出电阻：Ro交流通路画法：（1）电容短路（2）电源等效接地交流通路+++-+-vivoVCCRCRbCb1Cb2TRL+-+-vivoRCRbTRL二小信号模型分析电路微变等效电路画法电压放大倍数的计算bebirIULboRIUbeLurRALCLRRR//负载电阻越小，放大倍数越小。rbeRbRCRLiUiIbIcIoUBI输入电阻及输出电阻的计算iiIURibeb//rR电路的输入电阻越大，信号源内阻的压降越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。根据输入电阻的定义：rbeRbRCRLiUiIbIcIoUBI当信号源有内阻时：根据输出电阻的定义：oUoIcoooRIUR所以：用加压求流法求输出电阻：000SLU,R.o.ooIU=RRLrbeRbRCbIβcΙbI放大电路如图所示。已知BJT的ß=50，其他元件参数如图所示,试求该电路的Ri，Ro，Au，若RL开路，Au如何变化。解：例题Sub1CCb2CC12VVLRcRTbR3kΩ300kΩsRiu20µF20µFou3kΩSubRbieiuciouberbisRiRcRoRLRCCBEQBQb120.740μA300VUIRCQBQ=2mAIIEQBQCQCQ=+=2mAIIIIbebb'EQ26mV26mV(1)200150=863mA2mArrI（）（）（）bcLoLuibbebe()86.6iRRuRAuirribbe0.863kRRroc3RRk若RL开路cube503173.80.863RArAu增大了3.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，BJT工作在其U－I特性曲线的线性范围（即放大区）内。H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。优点：分析放大电路的动态性能指标(Au、Ri和Ro等)非常方便，且适用于频率较高时的分析。缺点：在BJT与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等电量及BJT的H参数均是针对变化量(交流量)而言的，不能用来分析计算静态工作点。求：1.静态工作点。2.电压增益AU、输入电阻Ri、输出电阻R0。3.若输出电压的波形出现如右图的失真，是截止还是饱和失真？应调节哪个元件？如何调节？已知：图中VCC=12V，RC=RL=4k，Rb=300k，=37.5。UBE0.7V+++-+-vivoVCCRCRbCb1Cb2TRLSPICE求解！思路：小信号模型AU、Ri、R0VCCRCRbTIBICVCE解：1.Q点的求解：μAmA.RVRVVIbbCCBECCB4004030012mAIIIBCE6.104.040V.RIVUCCCCCE6.5461122.动态分析beLiurRUUA'092866)4//4(40)(866.0866.0//300//krRRbebik40CRR电路如图所示：Vcc＝12V，Rb＝510k，Rc＝3k，rbb‘＝150，β＝80，UBEQ＝0.7V，RL＝3k，Rs＝2k。①求静态工作点Q和rbe；②求电路的动态参数Áu，Ri，Ro。③求电路的源电压放大倍数Áus黑板上讲！！