1 / 61

2.4.1 三极管的低频小信号模型

2.4.1 三极管的低频小信号模型. （１）模型的建立 （２）主要参数 （３） h 参数 （４） h 参数微变等效电路简化模型. (1) 模型的建立. 1. 三极管可以用一个模型来代替。 2. 对于低频模型可以不考虑结电容的影响。 3. 小信号意味着三极管在线性条件下工作，微变也 具有线性同样的含义。. 。. 等效. 弄清楚等效的概念：. A 、对谁等效。 B 、怎么等效。. c. b. c. b. e. e. 根据二极管的方程式. 对于三极管的发射结.

wendy-rivers
Download Presentation

2.4.1 三极管的低频小信号模型

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 2.4.1三极管的低频小信号模型 （１）模型的建立 （２）主要参数 （３）h参数 （４）h参数微变等效电路简化模型

  2. (1)模型的建立 1.三极管可以用一个模型来代替。 2.对于低频模型可以不考虑结电容的影响。 3.小信号意味着三极管在线性条件下工作，微变也 具有线性同样的含义。 。

  3. 等效 弄清楚等效的概念： A、对谁等效。B、怎么等效。 c b c b e e

  4. 根据二极管的方程式 对于三极管的发射结 rbe— re归算到基极回路的电阻。rbb相当于基区的体电阻, 对于小功率三极管rbb ≈300，。 （2)模型中的主要参数 ①rbe——三极管的交流输入电阻 ②iB——输出电流源 表示三极管的电流放大作用。反映了三极管具有电流控制电流源CCCS的特性。 求发射结的动态电导，b相当基区内一个点，b是基极。 re≈VT / iE reQ≈VT /IEQ=26(mV)/ IEQ (mA) rbeQ= rbb' + rbe ≈300+(1+) 26 / IEQ （03.11）

  5. 即 对输入回路： rbe的量级从几百欧到几千欧。

  6. 近似平行 iC uCE 即 ：对输出回路 所以： 输出端相当于一个受 ib控制的电流源。 输出端还要并联一个大电阻rce。

  7. iC iC uCE uCE rce的含义

  8. ic ic ib ib ib rbe rce uce uce ube ube rce很大，一般忽略。

  9. 图 16 双极型三极管h参数模型 (3)三极管h参数模型 三极管的模型也可以用网络方程导出。 三极管的低频小信号模型如图16所示

  10. D D v v D = D + D v i v BE BE D D v i D D BE B CE = = i v 0 0 CE B B CE D D i i D = D + D i i v C C D D v i D D C B CE = = i v 0 0 CE B B CE ，称为输入电阻，即 rbe。 ，称为电压反馈系数。 ，称为电流放大系数，即。 ，称为输出电导，即1/rce。 三极管的输入和输出特性曲线如下：

  11. h参数的物理含义见图17和图18。 图17 h11和h12的意义 h参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 h参数与工作点有关，在放大区基本不变。 h参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。 图 18 h21和h22的意义

  12. 图 19 三极管简化h参数模型 (4) h参数微变等效电路简化模型 简化的三极管h参数模型，如图19所示。 图中作了两处忽略 h12反映三极管内部的电压反馈，因数量很小，一般可以忽略。 h22具有电导的量纲，与电流源并联时，分流极小，可作开路处理。

  13. 2.4.2 共射组态基本放大电路 微变等效电路分析法 (1) 共射组态基本放大电路 (2) 直流计算 (3) 交流计算 简单(固定)偏置电路 分压式偏置电路

  14. 1.简单(固定)偏置电路 (共射放大电路) +EC RC C2 C1 T RB

  15. (1)基本放大电路的直流通道 +EC RC RB C2 C1 T ui=0时 由于电源的存在IB0 IC0 ICQ IBQ IEQ=IBQ+ICQ

  16. +EC RC RB C2 C1 开路 开路 对直流信号

  17. +EC RC RB 直流通道

  18. +EC RC RB IB UBE (2)静态分析 估算法： a. 根据直流通道估算IB RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。

  19. +EC RC RB 根据直流通道估算UCE、IB b. IC UCE

  20. (3) 交流计算 对交流信号(输入信号ui) +EC 置零 RC RB C2 C1 短路 短路

  21. RL RC uo ui RB 交流通道

  22. ic ib ii ib RL ui RB rbe uo rce RC 简单(固定)偏置电路 将晶体管用简化h参数等效电路取代,放大电路的微变等效电路为:

  23. RL RB rbe RC a、电压放大倍数的计算： 负载电阻越小，放大倍数越小。

  24. b、输入电阻的计算： 对于为它提供信号的信号源来说，电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。 输入电阻的定义： 输入电阻是动态电阻。

  25. RL RB rbe RC 电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。

  26. c、输出电阻的计算： 对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。 计算输出电阻的方法： 1、所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的电路不适用）。 2、所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。

  27. 0 0 RB rbe RC 用加压求流法求输出电阻： 所以：

  28. 2.静态工作点的稳定和分压式偏置电路 为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。 对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、和ICEO决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。 UBE Q T  ICEO

  29. UBE T iB 50ºC 25 ºC IB IC uBE 温度对UBE的影响

  30. IC 、 ICEO T iC 温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。 Q´ Q uCE 温度对值及ICEO的影响 总的效果是：

  31. IC T 总之： 固定偏置电路的Q点是不稳定的。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、 IC增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化。保持Q点基本稳定。 常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。电路见下页。

  32. +EC RC RB1 C2 I1 I2 C1 IB RL RB2 RE uo ui CE 偏置电路

  33. +EC RC RB1 C2 I1 I2 C1 IB RL RB2 RE uo ui CE 似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小，将增加损耗，降低输入电阻。因此一般取几十K。 可以认为与温度无关。

  34. +EC RC RB1 C2 I2 I1 C1 IB RL RB2 RE uo ui CE UBE IC UE T IC IB 本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程

  35. 共射组态的分压式偏置电路分析 共发射极交流基本放大电路如图20（a）所示。 C2是耦合电容，将集电极的信号耦合到负载电阻RL上。 Rb1、Rb2、Rc和Re处于直流通道中。Rc 、RL相并联，处于输出回路的交流通道之中。 Rb1和Rb2系偏置电阻。C1是耦合电容，将输入信号vi耦合到三极管的基极。 Rc是集电极负载电阻。Re是发射极电阻，Ce是Re的旁路电容。 (a) 共射基本放大电路 (b) h参数微变等效电路 图 20 共射组态交流基本放大电路 及其微变等效电路

  36. (2) 直流计算 图20电路的直流通道如图21(a)所示，用戴维宁定理进行变换后如图21(b)所示。 因此静态计算如下： IB=(V 'CC－VBE) / [R'b+(1+ )Re] V 'CC= VCC Rb2 / (Rb1+Rb2) R'b= Rb1∥Rb2 IC= IB VC= VCC－ICRc VCE= VCC－ICRc－IERe= VCC－IC(Rc+Re) (a) 直流通路 (b) 用戴维宁定理进行变换 图 .21 基本放大电路的直流通道

  37. (3) 交流计算 电压放大倍数 = －βR'L / rbe (16) = rbe // Rb1// Rb2≈rbe = rbb' +(1+β)26mV/ IE =300Ω+(1+β)26mV/ IE (17) 输入电阻 输出电阻 Ro = rce∥Rc≈Rc (18) 根据图20(b)的微变等效电路，有

  38. 米勒定律 • 大电流处的电阻折合到小电流处，电阻扩大（大电流÷小电流）倍。 • 小电流处的电阻折合到大电流处，电阻缩小（大电流÷小电流）倍。

  39. (a)共集组态放大电路 (b) 直流通道 图22 共集组态基本放大电路 2.4.3共集组态基本放大电路 共集电极组态基本放大电路如图22(a)所示。 (1)直流分析 将共集组态基本放大电路的直流通道画于图 22(b)之中，于是有 IB=( V'CC－VBE)/ [R'b+(1+)Re] IC= IB VCE= VCC－IERe= VCC－ICRe

  40. 电压放大倍数=1 射极电压跟随器 图23 CC组态微变等效电路 (2)交流分析 将图22（a）的CC放大电路的中频微变等效电路画出，如图23所示。 ①中频电压放大倍数 ②输入电阻 Ri=Rb1// Rb2 //[rbe +(1+)R'L )] (20) R'L = RL //Re 比较CE和CC组态放大电路的电压放大倍数公式，它们的分子都是乘以输出电极对地的交流等效负载电阻，分母都是三极管基极对地的交流输入电阻。

  41. 将输入信号短路，负载开路，由所加的等效输出信号 可以求出输出电流 图24 求Ro的微变等效电路 ③输出电阻 输出电阻可从图24求出。

  42. 图.26 共基放大电路的直流通道 图 25共基组态放大电路 2.4.3 共基组态基本放大电路 共基组态放大电路如图25所示，其直流通道如图26所示。 (1)直流分析 与共射组态相同。

  43. ①电压放大倍数 =βR'L / rbe ②输入电阻 ③输出电阻 Ro ≈RC 图27 CB组态微变等效电路 (2)交流分析 共基极组态基本放大电路的微变等效电路如图03.27所示。

  44. 小结: 放大的概念 基本放大电路一般是指由一个三极管与相应元件组成的三种基本组态放大电路。 1.放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。 共发射极、共集电极、共基极 2.输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。

  45. 放大电路的结构示意框图见图 放大概念示意图

  46. 2．5 场效应三极管放大电路 的分析方法 2.5.1 共源组态基本放大电路 2.5.2 共漏组态基本放大电路 2.5.3 共栅组态基本放大电路 2.5.4 三种组态基本放大电路的比较

  47. 2.5.1共源组态基本放大电路 比较共源和共射放大电路，它们只是在偏置电路和受控源的类型上有所不同。只要将微变等效电路画出，就是一个解电路的问题了。 对于采用场效应三极管的共源基本放大电路，可以与共射组态接法的基本放大电路相对应，只不过场效应三极管是电压控制电流源，即VCCS。共源组态的基本放大电路如图28所示。 (a)采用结型场效应管 (b)采用绝缘栅场效应管 图 28 共源组态接法基本放大电路

  48. (1)直流分析 将共源基本放大电路的直流通道画出,如图29所示。 图中Rg1、Rg2是栅极偏置电阻，Rs是源极电阻，Rd是漏极负载电阻。与共射基本放大电路的Rb1、Rb2，Re和Rc分别一一对应。而且只要结型场效应管栅源间PN结是反偏工作，无栅流，那么JFET和MOSFET的直流通道和交流通道是一样的。 根据图29可写出下列方程 VG=VDDRg2/(Rg1+Rg2) VGSQ= VG－VS= VG－IDQR IDQ= IDSS[1－(VGSQ /VGS(off))]2 VDSQ= VDD－IDQ(Rd+R) 于是可以解出VGSQ、IDQ和VDSQ。 29 共源基本放大 电路的直流通道

  49. 图.30 微变等效电路 与双极型三极管相比，输入电阻无穷大，相当开路。VCCS的电流源 还并联了一个输出电阻rds，在双极型三极管的简化模型中，因输出电阻很大视为开路，在此可暂时保留。其它部分与双极型三极管放大电路情况一样。 (2)交流分析 画出图28电路的微变等效电路，如图30所示。

  50. ①电压放大倍数 如果有信号源内阻RS时 =－gmR'LRi / (Ri +RS) 式中Ri是放大电路的输入电阻。 ②输入电阻

More Related