模电课件10第二章3放大电路的微变等效电路分析
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2.3放大电路的分析方法之二(微变等效电路法)
0
RO
IO
0
Ui Ri Rb // rbe Ii Ro Rc 3k
（2）
Ri 510 // 1.33 1.33k
Ri us Uo Ui Uo A Au s U Us Ui Rs Ri
Aus 1.33 ( 90 ) 36 2 1.33
ICQ IBQ 80 0.022 mA 1.77mA （ )
UCEQ VCC ICQRc (12 1.77 3)V 6.69 V
UCEQ大于UBEQ，说明Q点在晶体管的放大区。
UT rbe rbb ICQ
26 (150 80 ) 1.77 1.325 1.33k
2. 求静态工作点处的rbe的值； 3. 画出微变等效电路。可先画出三极管的等效模型， 然后画出放大电路其他部分的交流通路； 4. 列出电路方程求解。
画出交流等效电路如下：
I CQ I BQ
Uo Ic( Rc // RL) Ib( Rc // RL) Ui Ibrbe
Uo RL' u A Ui rbe
( RL' Rc // RL)
u 80 3 // 3 90 A 1.33
I CQ I BQ
（1）求出电路的Au、Ri和Ro;
（2）若所加信号源内阻为 Uo Rs，求出 Aus ? s U
解: (1)首先求出Q点和rbe，再求出Au、Ri和Ro。
VCC UBEQ 12 0.7 IBQ mA 0.022 mA 22.2A Rb 510
RS
I
Ib
U
RC
Rb
Re
(1 ) Ib
微变等效电路法分析放大电路
微变等效电路法分析放⼤电路微变等效电路法分析放⼤电路本⽂介绍的定义⼀、简化的h参数微变等效电路⼆、微变等效电路法应⽤本⽂介绍的定义微变等效电路法、h参数微变等效电路、单管共射放⼤电路的微变等效电路、Rbe近似估算、微变等效电路法应⽤。
⼀、简化的h参数微变等效电路微变等效电路法：在信号变化范围很⼩的情况下，三极管电压、电流之间的关系基本是线性的。
此时，可以将⼆极管的输⼊、输出特性曲线近似地视为直线。
⽤⼀个线性电路来等效⾮线性的三极管。
这样的电路称为三极管的微变等效电路。
微变等效电路法⽤于电路的动态分析。
如上图所⽰，对于输⼊特性曲线(a)，可⽤等效电阻表⽰Ube变化量和Ib变化量之间的关系。
对于上图输出特性曲线(b)，Q点附近特性曲线基本上是⽔平的，可以⽤⼀个⼤⼩为βIb的恒流源来代替三极管。
这个电流源是⼀个受控电流源，体现了基极电流ib对集电极电流ic的控制作⽤。
最终得到下图(b)的微变等效电路，称为简化的h参数(混合参数)微变等效电路，因为忽略了Uce对Ic的影响，忽略了Uce对输⼊特性的影响。
但是由于忽略这些影响带来的误差⼩，所以简化的h参数微变等效电路⾜以应对⼯程计算。
单管共射放⼤电路的微变等效电路：⾸先⽤上图b的等效电路代替三极管，然后画其他部分的交流通路。
Ui、Uo、Ib、Ic上⾯有个点，表⽰输⼊电压、输出电压、基极电流、集电极电流的正弦相量。
⼀些公式如下，Au是单管共射放⼤电路的电压放⼤倍数。
Rbe近似估算：Rbe由三部分组成，基区体电阻、基射之间的结电阻、发射区体电阻。
流过PN结的电流Ie与PN两端电压Ube之间的关系：Is是反向饱和电流；Ut温度电压当量，常温等于26mv；⼯作在放⼤区发射结正向偏置，Ube⼤于0.1 。
由于上式括号⾥⾯左边的数远⼤于1，可以简化：对Ube求导，得到Rbe的倒数，那么就可以得到Rbe的值，⽽且在静态⼯作点附近⼀个⽐较⼩的变化范围内，Ie约等于Ieq，那么Reb表⽰如下。
模拟电路基础第二章微变等效电路
(Rs rbe R E )Uo rbe rce ] rce (Rs rbe
RE)
R o
Uo Io
rce
R
E (Rs rbe rce ) Rs rbe R E
通常， rce Rs rbe
R o
rce (1
R s
I b Au
Uo Ui
rbe
(1 )R E
Au
Uo Ui
Ib (rce // R C // R L ) Ib rbe (Ib Ib )R E
(rce // R C // R L ) rbe (1 )R E
求输出电阻Ro
Ii
B Ib
B’
Rs
RB
rce
e
二、晶体管共发H参数模型
iC
B
iB
uBE
E
将晶体管视为一二端
口网络，根据两个端
C 口的 电压和电流之间 的相互关系导出的模
型是网络模型，对H
uCE
参数模型，选择的自 变量为iB, 和uCE,因变量
为uBE和iC。
u BE f1 (iB , u CE )
iC f 2 (iB , u CE )
hie
Ic
hfeIb
1
h oe Uce
h ie rbb rbe rbe b Ib h fe g m rbe
h oe
1 rce
Ub
rbe
e
c
Ic
Ib
rce Uce
e
Ib b
c Ic
Ube
rbe
Ib
模拟电路基础第二章微变等效电路
U CE rce I C
IB
uce ic
另外，输出特性曲线不与横 轴完全平行，当IB=常数时， UCE与I C之比
IB
iC
称为晶体管的输出电 阻。约为104~105， 可视情况忽略。
Q
IC
IC
IB
UCE
0
UCE
uCE
ic
B
ib
C
B
ib
C
ic
ube
E
uce u be r be
Ube
hreUce
hfeIb
1 h oe Uce
Ib
Ic
Ube
hie
hfeIb
1 h oe Uce
h ie rbb rbe rbe h fe g m rbe h oe 1 rce
e
b
Ib
c
Ic
Ub
rbe
Ib
rce Uce
e
Ib
c
b
Ic
Ube
rbe
I
b
rce
2-3 微变等效电路
所谓微变等效电路，就是把非线性元件晶体 管线性化，将放大电路等效成一个线性电路。 2-3-1 BJT的小信号模型 物理模型 小信号模型 网络参数模型 混合 参数
H参数
Y参数
一、共发混合
参数模型
U be u BE rbe |Q ib iB VT VT (1 ) I BQ I EQ VT re I EQ
rce
C
I o
RB
Ib
RE
Ic
Rc
U o
E
Ro
B Rs RB
Ib
(15)放大电路动态分析——微变等效电路法ppt课件
U ce
0
uBE iB
UCE 0
hre
uBE uCE
Ib
0
uBE uCE
iB 0
hf e
iC iB
U ce
0
iC iB
uCE 0
hoe
iC uCE
Ib
0
iC uCE
iB 0
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模拟电子技术基础
ube hieib hreuce
由
可画出等效电路
ic hfeib hoeuce
b ib
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模拟电子技术基础
b ib
+
ube
rbe
+
_ hreu_ce
ic c
ib
+
1/hoe uce
e
_
简化的晶体管 微变等效电路
b ib
+
uberbe
ic c
+
β ib
uce
_
e
_
hre、hoe一般比较小，可忽略不计。
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模拟电子技术基础
2．微变等效电路法在放大电路动态分析中的应用
(b) 首先画出放大电路的交流通路
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模拟电子技术基础
RB
C1
ui
VCC
RC
C2
T
RL uo ui
交流通路
T
RB
RC RL uo
微变等效电路
ii ib b c ic
其次画出放大电路 的微变等效电路
ui
RB rbe
ib
RC
e
RL
uo
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模电基本放大电路 ppt课件
2. 正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。
3. 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。
4. 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电 极电压，经电容滤波只输出交流信号。
2020/12/12
26
§2.3 放大电路的分析方法
估算法
放大 电路 分析
2020/12/12
静态分析
图解法
动态分析
微变等效电 路法
2020/12/12
7
如何确定电路的输出电阻ro ？ 方法一：计算。 步骤： 1. 所有的电源置零 (将独立源置零，保留受控源)。 2. 加压求流法。
I
U
ro
U I
2020/12/12
8
方法二：测量。 步骤： 1. 测量开路电压。 2. 测量接入负载后的输出电压。
ro Us' ~
ro Uo Us' ~
可输出的 最大不失 真信号
2020/12/12
ib
uCE uo
48
1. Q点过低，信号进入截止区
放大电路产生
iC
截止失真
2020/12/12
输入波形 ib uCE
uo
输出波形
49
2. Q点过高，信号进入饱和区 放大电路产生
iC
饱和失真
ib 输入波 形
uCE
输出波形
2020/12/12
uo
50
§2.4 静态工作点的稳定
39
2. 输出回路 iC近似平行
iCIC ic(IB ib)
IB ib
所以：ic ib
iC
(1)
输出端相当于一个受ib 控制 的电流源。
2020/12/12
(完整版)第2章基本放大电路(2--放大电路的微变等效电路分析方法)
第3页 3
(2)输入电阻
第第2章2 章基基本本放放大大电电路
Ri Rb // rbe
对于共发射极低频电压放 大倍数，rbe约为1KΩ左右。
通常Rb》 rbe，所以Ri≈ rbe。 Ri越大，放大电路从信号源取得的信号也越大。
广东水利电力职业技术学院电力系WXH
第4页 4
第第2章2 章基基本本放放大大电电路 输出电阻
第第2章2 章基基本本放放大大电电路 微变等效电路分析法
微变等效电路法就是在小信号条件下，在给定的工作范围内，将晶体管看 成一个线性元件。把晶体管放大电路等效成一个线性电路来进行分析、计算。
1.晶体管的微变等效模型 （1）晶体管输入回路的等效电路
rbe为晶体管的交流输入电阻，
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RL Re // RL
AV
Vo Vi
(1 ) R'L rbe (1 )R&院电力系WXH
输入电压与输 出电压同相
电压跟随器
第 10 页 10
（3）输入电阻
第第2章2 章基基本本放放I•大T大电电路
Ri
VT IT
+
•
Rb // RL
VT
-
（4）输出电阻
Ro
RS
rbe
第 15 页 15
第第2章2 章基基本本放放大大电电路
放大电路的幅频特性和相频特性，称为频 率响应。因放大电路对不同频率成分信号的增 益不同，从而使输出波形产生失真，称为幅度 频率失真，简称幅频失真。放大电路对不同频 率成分信号的相移不同，从而使输出波形产生 失真，称为相位频率失真，简称相频失真。幅 频失真和相频失真是线性失真。
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(2)输入电阻
第第2章2 章基基本本放放大大电电路
Ri Rb // rbe
对于共发射极低频电压放 大倍数，rbe约为1KΩ左右。
通常Rb》 rbe，所以Ri≈ rbe。 Ri越大，放大电路从信号源取得的信号也越大。
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第4页 4
第第2章2 章基基本本放放大大电电路 输出电阻
第第2章2 章基基本本放放大大电电路 微变等效电路分析法
微变等效电路法就是在小信号条件下，在给定的工作范围内，将晶体管看 成一个线性元件。把晶体管放大电路等效成一个线性电路来进行分析、计算。
1.晶体管的微变等效模型 （1）晶体管输入回路的等效电路
rbe为晶体管的交流输入电阻，
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RL Re // RL
AV
Vo Vi
(1 ) R'L rbe (1 )R&院电力系WXH
输入电压与输 出电压同相
电压跟随器
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（3）输入电阻
第第2章2 章基基本本放放I•大T大电电路
Ri
VT IT
+
•
Rb // RL
VT
-
（4）输出电阻
Ro
RS
rbe
第 15 页 15
第第2章2 章基基本本放放大大电电路
放大电路的幅频特性和相频特性，称为频 率响应。因放大电路对不同频率成分信号的增 益不同，从而使输出波形产生失真，称为幅度 频率失真，简称幅频失真。放大电路对不同频 率成分信号的相移不同，从而使输出波形产生 失真，称为相位频率失真，简称相频失真。幅 频失真和相频失真是线性失真。
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模拟电路基础第二章微变等效电路
rbb’
rb’c
b’
rce
是输出交流 短路下的输 入电阻
Cb’
rb’e
e
gmuiB CE|QV IC T
rbe
e
2. Uce对ic和ib的控制作用: 电阻rce与 rb’c
由基区宽度调制效应造成，阻值很大，一般，
电阻rb’c达数百千欧至十兆欧，可视为开路。 rcec 在数十千欧，可视情况确定是否为断路。
Ri
R’
E
R’
Ro uo
A u u u io i Ib (rcIb /e rb R /C e /R /L ) (rc/e orR b /C e /R /L )
Ai
Ic Ib
Ii
B Ib
B
Rs R
’
rb’b
Ib
rb’e
B
Ri
R’
E
Ri
iU i Ii
R B // R i
R i
Ui Ib
rbe
rce
e
二、晶体管共发H参数模型
iC
B iB
uBE
将晶体管视为一二端
口网络，根据两个端
C
口的 电压和电流之间 的相互关系导出的模
型是网络模型，对H
uCE
参数模型，选择的自 变量为iB, 和uCE,因变量
为uBE和iC。
E
uBE f1(iB,uCE)
iC f2(iB,uCE)
duBE
uBE iB
diB
Rc
uo
R
RL
E
Ii
B
Rs
R
B
Ib
B
’ rb’b
Ic C Io
rce R c
rb’c
b’
rce
是输出交流 短路下的输 入电阻
Cb’
rb’e
e
gmuiB CE|QV IC T
rbe
e
2. Uce对ic和ib的控制作用: 电阻rce与 rb’c
由基区宽度调制效应造成，阻值很大，一般，
电阻rb’c达数百千欧至十兆欧，可视为开路。 rcec 在数十千欧，可视情况确定是否为断路。
Ri
R’
E
R’
Ro uo
A u u u io i Ib (rcIb /e rb R /C e /R /L ) (rc/e orR b /C e /R /L )
Ai
Ic Ib
Ii
B Ib
B
Rs R
’
rb’b
Ib
rb’e
B
Ri
R’
E
Ri
iU i Ii
R B // R i
R i
Ui Ib
rbe
rce
e
二、晶体管共发H参数模型
iC
B iB
uBE
将晶体管视为一二端
口网络，根据两个端
C
口的 电压和电流之间 的相互关系导出的模
型是网络模型，对H
uCE
参数模型，选择的自 变量为iB, 和uCE,因变量
为uBE和iC。
E
uBE f1(iB,uCE)
iC f2(iB,uCE)
duBE
uBE iB
diB
Rc
uo
R
RL
E
Ii
B
Rs
R
B
Ib
B
’ rb’b
Ic C Io
rce R c
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A u su u o s u u i s u u o i R s R iR iA u 6 6 . .5 5 1 1 A u 0 .8 A u 7
ii
b ib
c
ic
io
Rs
+ ui
Rb
us
r be
e ie
β ib e RF
+
RC
uo
-
Ri Rb//Ri Ri Rb//rbe
ii
b ib
Rs
（3）电压增益Au
Au
u0 ui
ib(Rc//RL)RL
ibrbe
rbe
RL'= Rc //RL ，称为集电极的交流负载 式中的的负号表明：输出电压uo与输入电压ui反相，共射放 大器在中频段是反相放大器
r r r be bb
be rb'eU IC Tgm,gmU IC T
如果rb'e>>rb'b ，则Au ≈ - βRL'/ rb'e = - gmRL' = -IC RL'/UT
④ 利用线性电路计算：R i ， R o ， Au ， A i等
例2.3：图2．27所示的共射放大电路中，Si-BJT的rb' b =200Ω ，
β共=射20放0，大U器A中= 1频00段V的。RC1i，、CR2是o 、耦A合u和电A容us，。Ce是旁路电容。求该
解：(1)先用估算法求出静态工作点
Ri
放大器微变等效分析的步骤
① 根据直流通道估算静态工作点Q（IC，UCE） ② 根据交流通道，用简化的低频小信号H参数（或混合π参数）
等效模型代替BJT，画出放大器的微变等效电路。 ③ 由静态工作点计算模型参数：gm= IC /UT ，rb'e=β / gm ， rce=UA /IC ，rbb'=50 ~300Ω
uo
-
Ri
R’i rbe Re(1 ) ieR eib(1 )R e
ii
b ib
c
ic
io
Rs
+ ui
Rb
us
r be
e ie
β ib e Re
+
RC
uo
-
Ri ii
ห้องสมุดไป่ตู้
Rs
+ ui
-
us
R’ i b ib
Rb e
R i R b /r / b e ( 1 ) R e
c ic
io
+
r be
β ib
+ ui
- Rb
r be
us
e
Ri
r R’i be
c ic
β ib
Rc
e
io
+
RL
uo -
接E极电阻等效到B极须 (1)
R i R b /r / b e ( 1 ) R e
接B极电阻等效到E 极须
1
(1 )
ii
b ib
c
ic
io
Rs
+ ui
Rb
us
r be
e ie
β ib e Re
+
RC
由此C可1 求出BJT的小信号参数+
UB
rr1bb0=u'eeR．2s0≈s≈60R×krbΩβ2b2'Ub6+u-+Tmi rV/bR'Ie/eC0=．2R05F0CmΩe A+R1=0L1．0．u-4ok4ΩkΩ=
Rb1 Rc IB
Rb2
rce ≈UA /IC = 200 kΩ rb'c ≈βrce = 4M Ω(可以忽略)
EC
IC
+ UCE R- F Re
（①输2）出输电画入阻出电：放阻R大：o=器RR交ic=//流Rob通'//路R和i' 小R信i' 号uibi微变rbei等b 效(1i电b 路)ibRF
EC
R电i'流>r源be放β ib大内电阻路非输常入大电Ro阻’≈增∞加
Ri
Rb
//
Ri
5 0.8 7.5 50.8 7.5
ii
b ib
Rs us
++
u-u-i i
Rb
e
r be
c ic
β ib
Rc
e
io ++
RL u-u- oo
源电压增益Aus为了反映信号源内阻Rs对放大器输出电压的影响 R一 也Ai个最=us条强∞uu件。即S0 是成uusiR为 uuooi理=0想。uA电i因us压为放这R大R时S R器S放Ri的大Ri 一R器i 个ui输sA条出u件电。压理最想大电，压带放负大载器的的能另力
其中：Rb=
rbRe b1(1 )RF
R o1C≈0.16Rc201 0.2
Rc 50.8kC2
RRb1s
//
Rb2
+
=
7．5kΩRF
381 6.5k
us Rb2 ui Re
Ce
58.3
ii
b ib
iB是否为0 βiB是否为0-
c
ic
io
Ro
u0 ic
RL
us
0
+ uo -
Rs
+ ui
Rb
us
ii
（5）功率增益AP
+
放大器负载吸收的信号功率Po与信号is源输R入s 的u信i 号R功i率Pi之比
AP
Po Pi
uoio uiii
Au
Ai
-
（6）ii增益的分b贝表ib 示法
c ic
io
Rs us
+
+
ui -
Rb
e AAui的的ArP分分的be 贝贝分数数贝：：β数ibAA：iu((dAedRBPBc())d==B220)0=llgR1gL0AAligu u-AoP
当信号源一定时，Aus反映了放大器放大电压的实际能力
当Ri
ui
uo
对放大电压有利
ii
b ib
Rs
+ ui
- Rb
r be
us
e
c ic
β ib
Rc
e
io
+
RL
uo -
Ri
（4）电流增益
Ai
io ii
uo/RL ui /Ri
Ri RL
Au
源电流增益
A isii0 s
ii io isii
R iR sR s A i
r be
e ie
β ib e RF
+
RC
uo
-
Ri
R’ i
R ’o
Ro
③ 电压增益
Av
uo ui
ibrb
icRL '
e(1)RFib
rb
RL ' e(1)RF
100019.7 50.8
其中，RL'= Rc //RL=5 kΩ
由于RF的负反馈作 用，使输入电阻增 加，源电压增益增 加
④ 源电 压增益
U U IC C B 1 R I E R bE E 0 2 1b . 1 C 5 R ( U b 1 2 R R I B e C b 2 ( 4 R E U 0 R . c C 4 B F R cE R 0 3 1 e . C2 4 3 ) 2. 0 0 4 R 1 1 E F 0 4 C0 ) .. 2 7 7 0 .2 V 3 V 0 .5 m A
Rc
RL
uo -
e
R i RR ib1//R bR2’/i /rbe
Ri Rb//rbe
再见