微变等效电路分析方法
微变等效电路分析法
微变等效电路分析法
在放大电路输入信号电压很小时，就可以把晶体管小范围内特性曲线近似用直线来代替，从而把晶体管这个非线形元件用一个等效的线形电路来近似代替，然后利用分析线性电路的一些方法来分析晶体管的放大电路，这就是微变等效电路法的指导思想。
因此微变电路法只适用于小信号时电路分析，另外微变等效电路法只能用来求交流特性，即动态分析，不能求静态工作点，即微变的概念。
（1）晶体管的h参数及等效电路
晶体管h参数等效电路
（2）用h参数等效电路分析共射放大电路
对放大电路进行静态分析，主要是确定其静态工作点Q，即求出I BQ，I CQ，U CEQ。
对放大电路进行动态分析，主要是计算放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。
用h参数微变等效电路分析共射放大电路
（a）共射放大电路(b) h参数微变等效电路静态工作点的计算
I CQ=ßI BQ
U CEQ=V CC－I CQ R C
交流性能参数的计算
电压放大倍数
输入电阻
输出电阻 R
o =R
c。
npn型三极管的微变等效电路
npn型三极管的微变等效电路摘要：1.NPN 型三极管的基本结构2.微变等效电路的概念3.NPN 型三极管的微变等效电路分析4.微变等效电路的应用正文：1.NPN 型三极管的基本结构PN 型三极管是一种双极型晶体管，由两个n 型半导体（发射极和集电极）和一个p 型半导体（基极）组成。
发射极和集电极之间的电流放大主要依赖于基极电流的控制。
在实际应用中，三极管被广泛用于信号放大、开关控制等电路。
2.微变等效电路的概念微变等效电路是一种将复杂电路简化为等效电路的方法，主要用于研究电路的稳定性、动态响应等性能。
通过将原电路中的元器件替换为等效电路，可以大大简化问题，便于分析和计算。
3.NPN 型三极管的微变等效电路分析对于NPN 型三极管，其微变等效电路主要包括两个部分：发射极电阻Re 和集电极电阻Rc。
这两个电阻分别模拟了三极管的发射极和集电极的特性。
通过这两个电阻和基极电流Ib，可以构建一个等效电路，用于描述三极管的电流放大特性。
具体来说，发射极电阻Re 的作用是限制基极电流Ib 的大小，防止过大的基极电流导致三极管工作在非线性区。
集电极电阻Rc 的作用是限制集电极电流Ic 的大小，防止过大的集电极电流导致三极管损坏。
4.微变等效电路的应用PN 型三极管的微变等效电路在实际应用中有广泛的应用，例如在信号放大电路、振荡电路、脉冲发生电路等。
通过使用微变等效电路，可以简化电路分析过程，提高计算效率，同时也有助于理解三极管的工作原理和性能特点。
总之，NPN 型三极管的微变等效电路是一种重要的电路分析方法，对于理解三极管的工作原理和性能特点具有重要意义。
共发射极放大电路的微变等效电路
共发射极放大电路的微变等效电路一、概述1.1 研究背景共发射极放大电路是一种常见的电子放大电路，通过控制输入信号的变化来实现电压放大的功能。
而对于共发射极放大电路的微变等效电路的研究，则是为了更好地理解和应用这一电路，提高其性能和稳定性。
1.2 研究意义研究共发射极放大电路的微变等效电路，有助于深入了解其内部工作原理，便于电路设计和优化，提高电路的性能和稳定性，同时也有利于电子工程师的理论学习和实际工程应用。
二、共发射极放大电路的基本原理2.1 共发射极放大电路的结构共发射极放大电路由晶体管、电阻、电容等元件组成，其输入信号通过电容耦合到晶体管的基极，控制晶体管的导通和截止，从而实现对输入信号的放大。
2.2 共发射极放大电路的工作特性共发射极放大电路在放大电压的也具有一定的电流放大功能，其工作特性受到外部电路参数的影响，如负载电阻、电容等。
三、共发射极放大电路的微变等效电路模型3.1 微变等效电路的概念微变等效电路是指在电路分析和设计中，将原始电路按照一定规则抽象成简化的等效电路模型，用于分析电路的小信号响应和频率特性。
3.2 共发射极放大电路的微变等效电路模型对于共发射极放大电路，可以将其抽象成微变等效电路模型，包括输入等效电阻、输出等效电阻、电压增益等参数，便于分析和设计。
四、共发射极放大电路的微变等效电路分析4.1 输入等效电阻共发射极放大电路的输入等效电阻是指在电路的输入端等效看到的电阻，它受到晶体管的导通和截止状态的影响，可以通过微变等效电路模型进行分析和计算。
4.2 输出等效电阻共发射极放大电路的输出等效电阻是指在电路的输出端等效看到的电阻，它受到负载电阻的影响，同样可以通过微变等效电路模型进行分析和计算。
4.3 电压增益电压增益是指共发射极放大电路输出电压与输入电压之间的增益关系，也可以通过微变等效电路模型进行分析和计算。
五、共发射极放大电路的微变等效电路应用5.1 电路设计优化通过微变等效电路模型的分析，可以对共发射极放大电路进行设计优化，使其在特定的工作条件下达到最佳的性能指标。
2.3微变等效电路分析法
2.3 微变等效电路分析法图解分析法虽然具有直观、形象等优点，但它不能进一步深入地分析放大电路动态性能。
微变等效电路分析法是一种线性化的分析方法，它的基本思想是：把晶体管用一个与之等效的线性电路来代替，从而把非线性电路转化为线性电路，再利用线性电路的分析方法进行分析。
当然，这种转化是有条件的，这个条件就是“微变”，即变化范围很小，小到晶体管的特性曲线在Q点附近可以用直线代替。
这里的“等效”是指对晶体管的外电路而言，用线性电路代替晶体管之后，端口电压、电流的关系并不改变。
由于这种方法要求变化范围很小，因此，输入信号只能是小信号，一般要求U be（即u i）≤10mV。
这种分析方法，只适用于小信号电路的分析，且只能分析放大电路的动态。
2.3.1 晶体管的h参数在合理设置静态工作点和输入为交流小信号的前提下，晶体管可等效为一个线性双端口电路。
如图2.3.1所示。
图2.3.1 晶体管交流电路方框图晶体管的端口电压和电流的关系可表示为如图2.3.2所示。
h参数的定义如图2.3.2。
hie、hre、hfe、hoe这4个参数称为晶体管的等效h参数，它们的物理意义为：hie称为输出端交流短路时的输入电阻，简称输入电阻。
它反映输出电U CE不变时，基极电压对基极电流的控制能力，习惯上用r be表示。
hre称为输入端交流开路时的反向电压传输系数，又称内部电压反馈系数。
它反映输出电压u CE通过晶体管内部对输入回路的反馈作用，它是一个无量纲的比例系数。
hfe称为输出端交流短路时的电流放大系数，简称电流放大系数。
它反映基极电流i B对集电极电流i C的控制能力，即晶体管的电流放大能力，是一个无量纲的数，习惯上用β表示。
hoe称为输入端交流开路时的输出电导，简称输出电导。
它反映当i B不变时，输出电压u CE对输出电流的控制能力。
单位是西门子（S），习惯上用1／r ce表示。
可见，这四个参数具有不同的最纲，故称为混合（Hybrid）参数，记作h。
微变等效电路分析法_模拟电子技术应用与任务指导_[共2页]
![微变等效电路分析法_模拟电子技术应用与任务指导_[共2页]](https://img.taocdn.com/s3/m/fa52bc57d4d8d15abf234e22.png)
第2章 半导体三极管及基本放大电路– 51 – ① 频率失真。
一个实际的输入信号可分解成众多不同频率的正弦波。
当它通过放大器时，若放大器对各频率分量进行等增益放大，且引入零或180°相移或引入随频率变化的相移，则输出信号就能不失真的重现输入信号的波形，否则放大器就将产生失真。
其中，因幅频特性非恒值而产生的失真称为幅度失真，因相频特性非线性而产生的失真称为相位失真，它们通称为频率失真。
② 瞬变失真。
瞬变失真是指放大脉冲信号时，由于电抗元件上的电压或电流不能突变而引起的输出波形失真。
必须指出，非线性失真和线性失真都会引起输出信号波形失真，但两者具有本质区别，线性失真仅使信号中各频率分量的幅度和相位发生变化，而不会产生新的频率分量；非线性失真则是由于产生了新的频率分量而造成的。
2.3.3 微变等效电路分析法用图解法进行交流分析具有直观的优点，但有其局限性，图解法较麻烦，而且输入信号过小时，作图的精度较低。
工程上更多采用晶体三极管的小信号等效电路模型进行近似的分析。
所谓“微变”，是指微小变化的信号，即小信号。
在低频小信号条件下，工作在放大状态的晶体三极管在放大区的特性可近似看成是线性的。
这时，具有非线性的晶体三极管可用一个线性电路来等效，称为微变等效模型。
1．晶体三极管微变等效电路当输入交流信号幅度很小时，放大电路在动态时的工作点只是在静态工作点Q 附近作微小变化。
此时，晶体三极管的特性可以认为在小范围内进行线性变化，即当u CE 为常数时，输入电压的变化量∆u BE （即交流量u be ）与输入电流的变化量∆i B （即交流量i b ）之比是一个常数，可用符号表示为 CE CE be BE be Bb ΔΔu u u u r i i ====常数常数 （2.42） 式中，r be 是输入晶体三极管在Q 点上的增量电阻，称为晶体三极管的输入电阻，其值与晶体三极管静态工作点Q 有关。
工程上r be 可用的公式为be bb e (1)r r βr '=++ （2.43） 式中，bb r '为晶体三极管的基区体电阻，对于低频小功率硅三极管，bb r '约为200Ω，r e 为发射结增量结电阻，又称为肖特基电阻。
小信号模型分析法(微变等效电路法)
ic hoe vce
β = hfe
rce= 1/hoe
• ur很小，一般为10-3∼10-4 ， 很小，一般为10 • rce很大，约为100kΩ。故 很大，约为100kΩ 100k 一般可忽略它们的影响， 一般可忽略它们的影响， 得到简化电路 BJT的 BJT的H参数模型为
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
2
β 一般用测试仪测出； 一般用测试仪测出；
H参数的确定 H参数的确定
rbe 与Q点有关，可用图示 点有关，
仪测出。 仪测出。 也用公式估算 rbe rbe= rb + (1+ β ) re
rb为基区电阻，约为200Ω 为基区电阻，约为200 200Ω
VT (m ) V 26(m ) V re = = IEQ(m ) IEQ(m ) A A
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
二
建立小信号模型的思路
当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极管 当放大电路的输入信号电压很小时， 小范围内的特性曲线近似地用直线来代替， 小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，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理。 极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。
dvBE = ∂vBE ∂iB
VCE ⋅ di + B
ic ib + vbe – b e c + vce –
∂iC d iC = ∂iB
∂iC VCE ⋅ diB + ∂vCE
∂vBE ∂vCE
IB
⋅ dvCE
IB
⋅ dvCE
下页 返回
上页
模拟电子技术基础
vbe = hieib + hrevce ic = hfe ib + hoevce
放大电路分析方法2微变等效-稳Q-三种电路
(1-10)
(双电源直接耦合)
Ro Rc
无论单电源阻容耦合还是双电源直接耦合， 无论信号源有无内阻，都不会影响输出电阻结果。
4.当信号源有内阻时：
求
Ri为放大电路的 输入电阻 . UO ＝ . Ui . Ui . Us
(1-25)
2.4.3
温度补偿法稳定静态工作点
利用一个元件参数随温度的变化所引起的温漂来抵消另 一个元件参数随温度的变化所引起的温漂，从而达到稳 定工作点的目的，这就是温度补偿法的基本思想。
I / mA
15
Rb2
– 50 – 25
10 5
–0.01 0 0.2 –0.02 0.4
U/V
D
Rb1
静态工作点稳定电路（见P110）
+V CC +V CC
RL Au rbe
Rc // RL RL
Ri rbe // Rb1 // Rb2 Ro Rc
c
Rc RL
+
b
I b
I c
+
U i
Rb1
Rb2
rbe
I b
U o
若输出 无负载呢
(1-24)
e
I r (1 ) I R U i b be b E r (1 ) R 如无Ce，动态参数如何计算？ I b be E
微 变 等 效 电 路 空载和负载情况下，输入电阻、输出电阻均相等，它们分别为：
Ri Rb // rbe rbe 1.3k
空载时和负载情况下电压放大倍数 有所不同，根据公式它们分别为： 空载：Au
三种放大电路的微变等效电路
三种放大电路的微变等效电路一、引言放大电路是电子工程中最基本的电路之一，其作用是将输入信号放大到一定程度后输出。
在实际应用中，我们常常需要对不同类型的信号进行放大，因此需要设计不同类型的放大电路。
本文主要介绍三种常见的放大电路：共射极放大电路、共基极放大电路和共集极放大电路，并对它们进行微变等效电路的分析。
二、共射极放大电路1. 基本原理共射极放大电路（Common Emitter Amplifier）是最常见的一种放大电路，其基本原理如下图所示：其中，Vcc为直流供电电压，Rb为输入信号源阻抗，Rc为负载阻抗，Re为发射极稳压器阻抗。
2. 微变等效电路在微变等效电路中，我们将所有直流元件短接或开路，并用小信号模型替换晶体管。
如下图所示：其中，rπ为输入阻抗，gm为转移导纳（即传输系数），r0为输出阻抗。
3. 放大倍数计算根据微变等效电路可得到放大倍数的计算公式：Av = -gm(Rc||RL)其中，Rc为晶体管的负载电阻，RL为输出电路的负载电阻。
4. 特点和应用共射极放大电路具有以下特点：（1）输入阻抗较高，输出阻抗较低；（2）放大倍数较大，一般可达几十至上百倍；（3）适用于中频和高频信号放大。
三、共基极放大电路1. 基本原理共基极放大电路（Common Base Amplifier）是一种常见的低噪声、高频率的放大电路。
其基本原理如下图所示：其中，Vcc为直流供电电压，Rb为输入信号源阻抗，Rc为负载阻抗。
2. 微变等效电路在微变等效电路中，我们将所有直流元件短接或开路，并用小信号模型替换晶体管。
如下图所示：其中，rπ为输入阻抗，gm为转移导纳（即传输系数），r0为输出阻抗。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第2章 基本 放大电路 章
1. h共射参数的引出 共射参数的引出 共射
iB b
c
iC
从输入特性看： 从输入特性看： uBE是iB和uCE的函数 从输出特性看： 从输出特性看：
BJT双口网络 双口网络
uBE=f1(iB,uCE) iC=f2(iB,uCE)
uBE e
uCE
iC是iB和uCE 的函数
i（input）—输入 （ ） 输入 r（reverse）—反向传输 （ ） 反向传输 f（forward）—正向传输 （ ） 正向传输 o（output）—输出 （ ） 输出 e —共射接法 共射接法
V CC R b2 = , R b1 + R b2
R b1 R b2 + R 'b = R b1 &+ RR b2 Ui b2
−
VT
+ RL
+
e
VT
R b2
Re
& Uo −
R eC
U CEQ = VCC − I CQ Rc − I EQ R分压偏置共射放大电路Rc + Re ) e ≈ VCC − I CQ (
uCE
第2章 基本 放大电路 章 i c C
2、 参数的意义和求法 、
（5） 输出电导 ）
iB uBE
b uCE e
h oe =
∂i C ∂ u CE
iB
iC
BJT双口网络 双口网络
物理意义：反映了输出电压uCE对输 物理意义：反映了输出电压 出电流i 出电流 C的控制能力 几何意义：保持iB不变，有∆uCE，则 几何意义：保持 不变， 引起∆i 引起 C，反映了输出特性曲线的倾 斜程度。 斜程度。 单位：西门子（ ）（ ）（10～ 单位：西门子（S）（ ～102µS） ） 常用它的倒数表示 uCE ∆uCE
r be
Q
= rbb'
UT 26(mV) + (1 + β ) = rbb' + (1 + β ) I EQ I EQ (mA)
(T=300K)
对于小功率晶体管， ≈200Ω 300Ω 对于小功率晶体管，rbb′≈200Ω～300Ω。大功率晶体 管的r 十几欧姆至几十欧姆。 管的 bb′约十几欧姆至几十欧姆。
第2章 基本 放大电路 章
在共射组态下，从基极 看进去的等效电阻为 看进去的等效电阻为r 在共射组态下，从基极b看进去的等效电阻为 be，其 中的电流是i 所以r 是两部分电阻之和，一个是r 中的电流是 b。所以 be是两部分电阻之和，一个是 bb′′ ，另 一个是r 归算到基极回路的电阻值， 一个是 e归算到基极回路的电阻值，所以有
第2章 基本 放大电路 章
2.4 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）
建立小信号模型的意义
由于三极管是非线性器件， 由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的 非线性器件 分析非常困难。建立小信号模型， 分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做 线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。 线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。
一般硅管V 一般硅管 BE=0.7V，锗管 BE=0.2V，β 已知。 ，锗管V ， 已知。
第2章 基本 放大电路 章
2. 利用h参数模型求交流（动态）参数 利用 参数模型求交流（动态） 参数模型求交流 放大电路h参数微变等效电路是在晶体管 参数 放大电路 参数微变等效电路是在晶体管h参数 参数微变等效电路是在晶体管 模型的基础上， 模型的基础上，增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h参数微变等效电 而构成的。 路。具体画法如下： 具体画法如下： 1. 先将晶体管的 h 参数低频小信号模型画出； 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； 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； 现以能够稳定工作点的分压偏置共射放大电路 为例进行讨论。 为例进行讨论。
∆ iC
rc e
1 = hoe
第2章 基本 放大电路 章
2、 参数的意义和求法 、
（1） ） uCE=常数，iB=常数的意义 常数， 常数的意义 常数
ic ib uce
ube ∂ u BE h ie = （2）输入电阻 ） ∂iB u CE ∂ u BE h re = （3）电压反馈系数 ） ∂ u CE i 说明：由于四个参数 说明： B 的量纲各不相同， 的量纲各不相同，这 ∂iC h fe = （4）电流放大系数 ） 种参数系统是不同量 ∂iB u CE 纲的混合， 纲的混合，称为混合 ∂i C 参数。 即英语中的 参数。h即英语中的 h oe = （5）输出电导 ） 混合” “混合”（hybrid）。 ）。 ∂ u CE i B 在小信号的情况下， 在小信号的情况下， u be = h ie ⋅ i b + h re ⋅ u ce 四个参数都可以看作 是常数。 是常数。 i c = h fe ⋅ i b + h oe ⋅ u ce
∆uBE
uBE
2、 参数的意义和求法 、
（4） 电流放大系数 ）
第2章 基本 放大电路 章 i c C iB uBE e
u CE
b uCE
∂i C h fe = ∂i B
iC
BJT双口网络 双口网络
物理意义：晶体管对电流的 物理意义： 放大能力， 放大能力，即β ∆ iC ∆ iB 几何意义： 几何意义：在输出特性上表 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。 它是一个无量纲的量。 它是一个无量纲的量。 （10～102） ～
在小信号情况下，对上两式取全微分得 在小信号情况下，
du BE
du BE
∂u BE = ∂iB
∂iC = ∂iB
U CE
U CE
∂iC ⋅ diB + ∂uCE
∂u BE ⋅ diB + ∂uCE
IB
⋅ duCE
IB
⋅ du CE
用小信号交流分量表示
u be = h ie ⋅ i b + h re ⋅ u ce
β ib
rce uce
-
e
第2章 i 章 基本 放大电路
b
5. h参数的确定 参数的确定
• β --电流放大系数。一般用测 电流放大系数。 电流放大系数
b rbe
c
β ib
试仪测出； 试仪测出；表示三极管的电流 放大作用。 放大作用。βib——基极电流变 基极电流变 化引起的集电极电流变化量， 化引起的集电极电流变化量， ib 反映了三极管具有电流控制电 b rbe 流源CCCS的特性。 流源 的特性。 的特性 ube • rbe –三极管的交流输入电阻， 三极管的交流输入电阻， 三极管的交流输入电阻 + hreuce 点有关， 与Q点有关，可用图示仪测 点有关 出。 一般用公式估算 rbe
第2章 基本 放大电路 章
ib
ic
3. 等效电路的引出
h参数微变等效电 参数微变等效电 路简化模型
b rbe
c
u be = h ie ⋅ i b + h re ⋅ u ce i c = h fe ⋅ i b + h oe ⋅ u ce
ic ib b ube e 很小，一般忽略。 很小，一般忽略。 c uce b rbe ube hreuce ib
e
e ic c
β ib
rce uce
第2章 基本 放大电路 章
rbe——三极管的交流输入电阻 三极管的交流输入电阻
通过发射结伏安特性方程式求解r 通过发射结伏安特性方程式求解 be
在讨论这个问题时，可借助于晶体管的物理结构示意图， 在讨论这个问题时，可借助于晶体管的物理结构示意图， 晶体管内部有发射区、集电区和基区，以及两个PN结 晶体管内部有发射区、集电区和基区，以及两个 结，b'相 相 当基区内的一个点 内的一个点， 才是基极 才是基极。 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： 方程式如下：
物理意义： 物理意义：反映了输入电压 对输入电流i 的控制能力。 对输入电流 B的控制能力。 几何意义： 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：Ω， 102~103Ω 在小信号的情况下是常数。 在小信号的情况下是常数。
2、 参数的意义和求法 、
ib
ic
b rbe
c
β ib
e ib ic c
rbe （ 3） h参数是在 点附近求出的， 因此 ） 参数是在Q点附近求出的 ， 参数是在 点附近求出的 u 它们与Q点的位置有关 点的位置有关， 点不同 点不同、 它们与 点的位置有关，Q点不同、等效 be + hreuce 电路的参数也不同。 电路的参数也不同。在放大区基本不变 （4）对于低频模型可以不考虑结电容的 ） 影响。 影响。
iE = I ES (e
u B' E / U T
− 1) ≈ I ESe
u B' E / U T
r bc
'
c
其交流电导为 1 diE 1 uB'E /UT iE = = IESe ≈ re duB'E UT UT
b
rbb'
C b'c
b'
re
Q
UT ≈ I EQ
re
C b' e
e
物理结构示意图
常温下U 常温下 T≈26mV，所以 e|Q≈UT /IEQ=26 mV/ IEQ ，所以r