微变等效电路法
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。
电工电子技术：10 微变等效电路法
输入端等效
iB B
+ uBE E-
= = rbe
iC
ΔUBE ΔIB
C
UCE
iB
+
uCE △iB IB
-E 0
ube ib
rb e
UCE
200 (1
)
2（6 mV）
I E（Q m A）
Q
UBE
△uBE
uBE
B ib rbe 电阻
E
微变等效电路法
晶体管微变等效电路：在交流小信号作用下, 晶体管的输入输出特性曲
rb e
200
UT ICQ
1.37k
放大电路的动态分析
已知VCC=12V，Rb=510k，Rc=3k，晶体管的=80，RL=3k 。
•
求：电路的 A u 、 R i 、 R o 。
+VCC 分析步骤 (1)画出直流通路，估算Q点。
RB RC
C2
C1
C
B
RL uo
ui
E
(2)画出微变等效电路。
•
+ r •
U be be
-
•
Ib
+
•
U
ce
RC
RL
•
Uo
-
E
rO
小结
◆ 晶体管微变等效电路：在交流小信号作用下, 晶体管的输入输出特
性曲线在工作点附近近似为线性，所以可以用线性元件来表示输入
输出电压与电流的相互关系，得到晶体管的线性等效模型。
◆ 放大电路的动态分析步骤：直流通路求解静态工作点，微变等效
微变等效电路法：在静态工作点确定后，分析信号的传输情况， 只考虑电流和电压的交流分量。
放大电路微变等效电路法
放大电路微变等效电路法微变等效电路法仅用于对放大电路开展动态分析，不能计算直流静态工作点。
微变等效电路的实质是将由非线性元件三极管组成的交流放大电路等效成一个线性元件开展分析。
1.输入回路的微变等效电路从晶体管的输入特性曲线可见，共射极接法的晶体管的输入回路可用管子的输入电阻来等效代替。
其输入回路的等效电路如图(b)左半部所示。
工作中rbe用下式估算：IE是发射极静态电流，单位为mA。
从晶体管的输出特性曲线可见。
晶体管输出回路可以等效为一个受控的恒流源，如图(b)右半部分所示。
一、放大电路的微变等效电路画放大电路的微变等效电路的步骤是：（1）画出晶体管的微变等效电路，标定基极B、集电极C、发射极E和公共地的位置。
（2）将直流电源UCC及所有的电容短路（将放大电路转换成交流通路），再将其它元件对号入座。
二、放大器的性能分析画出微变等效电路以后，就可以用求解线性电路的方法计算放大器的主要性能指标，包括电压放大倍数、输入电阻ri和输出电阻ro 。
1.电压放大倍数当放大电路的输出端开路时，2.输入电阻ri放大电路对信号源来说是一个负载，可以用一个电阻等效代替，这个电阻既是信号源的负载，又是放大电路的输入电阻。
输入电阻定义为放大电路的输入电压与输入电流之比值，即通常要求放大器的输入电阻高一些，ri愈大，放大电路从信号源吸取的电流愈小，减轻信号源的负担。
3.放大电路的输出电阻ro对负载（或后一级放大电路）来说，放大电路相当于一个具有内阻ro 和Uo'恒压源的信号源，这个等效电源的内阻ro 就是放大电路的输出电阻。
ro越小，负载变化时，输出电压的变化也越小，说明放大电路带负载能力越强。
放大电路的输出电阻ro ，定义为[例1] 在图（a）所示电路中，若晶体管为3DG100，已知在工作点处β=40 ，设UBE =0.7V。
（1）计算静态工作点；（2）求rbe ；（3）计算电压放大倍数；（4）若CE 开路，再计算电压放大倍数；（5）CE未断开时，求放大电路的输入电阻ri、输出电阻rO。
电工电子技术：10微变等效电路法
对于复杂电路，需要采用适当的优化算法和近似 处理方法来降低计算复杂度。
误差分析和评估方法
需要对计算结果进行误差分析和评估，以确保结果的 可靠性和精度。
理论误差通常采用数值分析方法进行计算，实际误差 则通过实验测量得到。
通常采用理论误差和实际误差两种方法进行误差分析 。
在误差分析过程中，需要注意误差的传递和控制，以 避免误差的累积和失真。
06
案例分析和实战演练
案例一：电源等效电路分析
总结词
详述了电源等效电路分析的基本步骤、方法和技巧。
详细描述
通过实际案例，介绍了如何运用10微变等效电路法对电源进行等效电路分析。首先，需要将电源进行等效变换 ，将其简化为简单的电压源或电流源，然后根据电路结构，分析电源在电路中的作用和影响，从而得出电路的 性能指标和设计要求。
信号源的等效变换
通过10微变等效电路法可以将复杂的信号源等效变换为简单、易于分析和处 理的等效信号源，从而加快电路分析和设计的速度。
功率匹配与最大功率传
功率匹配
利用10微变等效电路法可以分析电路中的功率匹配问题，使得功率传输更加高效 、节能。
最大功率传输
通过10微变等效电路法可以分析电路中的最大功率传输问题，从而优化电路设计 和提高功率传输效率。
课程注重理论与实践相结合，强调学生的实际应用能力和动 手能力的培养。
02
电工电子技术基础知识
电路的基本概念
电路
电流流经的路径称为电路 。
电路的组成
电源、负载、导线、开关 等组成一个基本的电路。
电路的作用
传递能量、处理信息等。
电路元件和电路模型
电阻器
电工电子技术：10微变等效电路法
பைடு நூலகம்3
10微变等效电路法的提出和实现
10微变等效电路法的提出和原理
10微变等效电路法的提出
该方法最初由哪位科学家或团队提出，其背景和目的是什么。
10微变等效电路法的原理
该方法的原理是什么，它基于什么物理或数学理论，它如何解决特定的问题 或满足特定的需求。
10微变等效电路法的实现方法和步骤
实现方法
微变等效电路法与其他方法的比较
与直接计算方法的比较
微变等效电路法相对于直接计算方法具有更高的精度和简便性。直接计算方法需要求解复杂的方程组，而微变 等效电路法可以通过简化电路模型得到直观的解。
与仿真方法的比较
微变等效电路法与仿真方法相比具有更高的精度和简便性。仿真方法需要建立电路的数学模型并利用数值方法 求解，而微变等效电路法可以直接得到解析解。
1
10微变等效电路法能够有效地分析复杂电路， 简化计算过程，提高精确度。
2
通过实例分析，该方法在处理某些特定类型的 电路时具有明显的优势。
3
10微变等效电路法在理论上具有完善性和普遍 性，为解决复杂电路问题提供了新的途径。
研究不足与展望
虽然10微变等效电路法在某些方面具有一定的优势， 但仍然存在一定的局限性。
02
微变等效电路法的基本理论
微变等效电路法的定义和公式
微变等效电路法的定义
微变等效电路法是一种分析交流电路的方法，通过将电路中的元件和连接关 系用微变等效电路表示，从而简化电路的分析和计算。
微变等效电路法的公式
微变等效电路法利用基尔霍夫定律和欧姆定律，通过将电路中的元件和连接 关系用微变等效电路表示，得到简化后的电路模型，从而进行电路分析和计 算。
在电路分析中的应用
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。
第7讲 微变等效电路法 - 副本
一、电路组成
+VCC
——分压式偏置电路
Rb2 iR C1+ iB
Rc+ C2 iC
+
+ ui
uB
Rb1
iE
uE +
Re
RL Ce
uo
由于
UBQ
不随温度变化，
图
2.5.2
分压式工作点稳定电路
T ICQ IEQ UEQ UBEQ (= UBQ – UEQ)
IBQ ICQ
——电流负反馈式工作点稳定电路
2.5 工作点的稳定问题
2.5.1 温度对静态工作点的影响
三极管是一种对温度十分敏感的元件。温度变化对管 子参数的影响主要表现有：
1. UBE 改变。UBE 的温度系数约为 –2 mV/C，即温度 每升高 1C，UBE 约下降 2 mV 。
2. 改变。温度每升高 1C， 值约增加 0.5% ~ 1 %， 温度系数分散性较大。
其中 Ie (1 )Ib
引入发射极电阻
后， Au 降低了。
若满足(1 + ) Re >> rbe
Au
RL Re
Au 与 三 极 管 的 参 数 、rbe 无关。
b +
Ui Rb
Ib
Ic c
rbe e
Ib Rc
Ie Re
+
RLUo
2. 放大电路的输入电阻
Ri
Ui Ii
rbe (1 )Re
+
uBE
iC c
+
uCE
iB b
+
uBE rbe
iC c
+
iB uCE
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
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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
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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
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模拟电子技术基础
vbe = hieib + hrevce ic = hfe ib + hoevce
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用微变等效电路法分析动态工作情况
• 1用三极管简化的微变等效电路来分析单管 共射极放大电路动态工作情况，即求出电 压放大倍数，输入电阻和输出电阻。 • 由书本P60页可得，单管共射极基本放大电 路的放大倍数与βRL的乘积成正比，与三极 管的输入电阻rbe成反比； • 在Vcc,Rc电路参数不变情况下，想增大IeQ, 应减小基极电阻Rb，但当IeQ增大时，Q点 会移动向饱和区靠近，容易产生饱和失真。
微变等效电路法
14新能源 刘荣广
1 用法；当研究对象仅仅是变化量时，而且信 号的范围变化很小时，就用微变来处理三极管的非 线性问题。
• 2 原因；因为在一个微小的工作范围内，三极 管电压，电流是可以看作是线性的。应此可以用 一个等效的线性电路来代替这三极管。
三极管的等效电路
由图可以看出当在2的时候I与U成正比，所以可以用一等效电阻来代 替rbe输入电压与电流的关系。
用微变等效电路法分析电路的步骤
• 1首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静 态工作点Q。 • 2画出放大电路的微变等效电路。可先画出三极管 的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交直 流通路。 • 3求出静态工作点出的微变等效电路参数rbe. • 4列出电路方程并求解。 • 微变等效电路法的局限性是，只能解决交流分量 的计算问题，不能用来确定静态工作点，也不能 用来分析失真及最大输出幅度等问题。
• 其中动态电阻rbe称作为三极管的输入电阻。
• 其中低频小功率的输入电阻用
rbe=300Ω+(β+1)*26(mV)/IeQ(mV) • 其中IeQ为发射极静态电流值。
•
• 由图可知，当直线基本水平时，Ic与Uce无 关只与Ib有关。所以可以用一个受控电流源 来代替三极管
由上ห้องสมุดไป่ตู้可知
• 受控源βIb体现了基极电流Ib对集电流Ic的 控制作用。所以得出以下电路图；