模拟电子技术放大电路分析小信号模型分析法
小信号模型
Vi = Vs
Ri Rs + Ri
Ri >> Rs
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• 对于输出级来说，希望输出电阻越小越好，可以提高 带负载的能力。
Vo = AVO Vi
RL RL + Ro
AV =
Vo Vi
= AVO
②电流源的流向： 等效电流源的流向由ib(即vbe ) 决定，由集电极流向发射 不能随意假定，否则就会 出错误的结果。 等效电压源也是受控电源。
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③模型的对象是变化量： 放大电路工作对象是变化 量，所以在小信号模型 的电压、电流也都是变 量，不能用小信号模型 求Q点，或者利用它来计 算某一时间的电压和电 总值。 注意：小信号模型虽然没有反映直流量，但小信号参数 是在Q点求出的，实际上与静态值（IB ， IC ， VCE ）是 有关系的。计算出来的结果反映了Q点附近的工作情 况。
• H参数在低频时用得较广泛。
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1．BJT H参数(Hybrid)的引出
• BJT 在共射极接法时，可表示为双口网络。
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模拟电子技术14放大电路的频率特性
Ri
rb'e rbe
1
jRC
1
'
(gmR'L )
jRC '
Ausm
1
1
jRC '
Ausm 1 1 j
f
fH
1
fH 2RC'
幅频特性和相频特性
20
lg
Aush
20 lg Ausm
20 lg
1 ( f )2 fH
-180 - tg-1
f fH
f fH时，20 lg Aush 下降3dB， -225；
可见共基截止频率远大于共射 截止频率，故共基放大电路常 作为宽频带放大电路。
共基截止频率
8.3.4 晶体管的频率参数
f
共射截止频率
β 0
1 j f
f
2
1 r b'e (C
C )
f
f 共基截止频率
fT 特征频率
使 1时的频率为fT fT f 0 f
Cob (Cμ ) 集电结电容
8.4 单管共射放大电路的频率响应
从物理概念可以解释随着频率增加，β将
下降。
Ic Ib
U ce 0
Uce=0是指一定条件下，在等效电路中可将c-e间 交流短路，得到等效电路如下图所示。
因为K=-gmR’L=0，所以C’π=Cπ+Cμ。
由
Ib
U
b'e
[
1 rb'e
+
j(Cπ
Cμ
)]
U
b'e
(
1 rb'e
+
jC 'π
)
Ic gmU b'e U b' e jCμ gmU b'e
模拟电子技术笔记
自强不息知行合一模拟电子技术笔记Part 1 绪论&常用半导体器件1. 绪论：讲解了主要介绍的内容。
1.1 电子元器件（包括二极管，三极管，集成电路）1.2 电子电路及其应用（放大，滤波，电源）1.3 参考书：《模拟电子技术》刘润华主编2. 常用半导体器件2.1 基本概念半导体的导电特性介于导体和绝缘体之间，如锗，硅，砷化镓等；完全纯净，结构完整的半导体晶体成为本征半导体，常温下其自由电子（即载流子，包括自由电子和空穴）很少，因此导电能力很弱；空穴的迁移是依靠吸引临近的电子来填补，从而实现空穴的移动的目的。
温度越高其载流子浓度越高，导电能力也就越强。
半导体材料的外部特性：受到外界的热和光作用时，导电能力有明显变化；在半导体中掺入某些杂质则会改变其导电能力（载流子浓度增加）。
当掺入的杂质使自由电子浓度大大增加的半导体称为N（negative）型半导体（掺入五价的磷）；自由电子（多子）的浓度远远大于空穴（少子）的浓度。
使空穴浓度增加的半导体成为P（positive）型半导体（掺入三价的硼）；空穴（多子）的浓度远远大于自由电子（少子）的浓度。
Part 22.2 PN结及其导电性P型半导体和N型半导体的交界面处由于空穴和电子的扩散运动会形成内电场（方向由N到P，会抑制扩散运动，加强漂移运动），该区域为空间电荷区。
单向导电性：PN结加上正向电压（正向偏置），P区加正电压，N区加负电压，会有正向电流流过；反向偏置正好相反，没有电流在PN结流过。
PN结的伏安特性：当PN结加正向电压时，有电流流过，PN结两端有电压，此时电压与电流的关系为指数关系；当PN结接反向电压时，当方向电压小于U BR(方向击穿电压)时反向电流很小，但是当大于U BR时，会出现击穿电流。
下图为PN结的伏安特性曲线图。
其电压与电流的关系满足下式：I=Is(e u/U T-1)=Is(e qu/kT-1)势垒电容C T是在PN结反向偏置时起作用；扩散电容C D则是在PN结正向偏置是起作用。
模拟电子技术基础-场效应管的参数和小信号模型
iS S
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
式中
为跨导
rds为FET共源极输出电阻 故
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
或者
rds很大，通常数值在几十千欧，可以忽略
微变等效电路
简化的微变等效电路
g
d
gm ugs
ugs
rds
uds
s
g
ugs s
d gmugs uds
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
易泄露，
而栅极上的绝缘层又很薄，这将在栅极上产生很高的电
场强度，
以致引起绝缘层的击穿而损坏管子。
增强型 G
D G
S
D
耗尽型
S
上页 下页 后退
–
s
–
ig
id
+ ugs
线性
+ uds
– 网络 –
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
N沟道
d
g
s
N沟道 d N沟道 d
g
g
s
s
uGS 反偏 或者 栅极绝缘
g
d
因此 iG= 0
gm ugs
ugs
u rds
ds
ugs 之间相当于开路
s
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
g
ugs s
d
gm ugs
rds
uds
模拟电子技术基础
3.3 场效应管的参数和小信号模型
3.3.1 结型场效应管的主要电参数
1．直流参数
(1) 夹断电压UGS(off)
U u GS(off)
GS
U DS ID
电子电工学——模拟电子技术 第四章 双极结型三极管及发达电路基础
4.1 双极结型三极管BJT
(Bipolar Junction Transistor)
又称半导体三极管、晶 体管，或简称为三极管。
分类： 按材料分：硅管、锗管 按结构分：NPN型、PNP型 按频率分：高频管、低频管 按功率分：小功率、大功率
半导体三极管的型号
国家标准对半导体三极管的命名如下:
3 D G 110 B
c
e V VCE
VCC
V
VBE
也是一组特性曲线
实验电路
1.共射极电路的特性曲线
输入特性 :iB=f(vBE)|vCE=const
(1)VCE=0V时，发射结和集电结均正偏，输入特性相当于两个PN结并联
(2)VCE=1V时，发射结正偏，集电结反偏，收集电子能力增强，发射极发
射到基区的电子大部分被集电极收集，从而使得同样的VBE时iB减小。
ICEO (1 )ICBO 值愈大，则该管的 ICEO 也愈大。
３．极限参数
(1) 集电极最大允许电流 ICM
过流区
当IC过大时，三极管的值要 iC
减小。在IC=ICM时，值下降 ICM
到额定值的三分之二。
PCM = iCvCE
(2) 集电极最大允许耗散功率 PCM
将 iC 与 vCE 乘 积 等 于 规 定 的 PCM 值各点连接起来，可得 一条双曲线。
利用IE的变化去控制IC，而表征三极管电流控制作用的参 数就是电流放大系数 。
共射极组态连接方式
IE UBE
+ Uo
-
49 IC 0.98(mA)
IB
20( A)
共射极接法应用我们得到的结论：
１、从三极管的输入电流控制输出电流这一点看来，这两 种电路的基本区别是共射极电路以基极电流作为输入控制 电流。 ２、共基极电路是以发射极电流作为输入控制电流。
模拟电子技术基础总结
模拟电子技术基础总结篇一：模拟电子技术基础总结第一章晶体二极管及应用电路一、半导体知识1．本征半导体·单质半导体材料是具有4价共价键晶体结构的硅（Si）和锗（Ge）（图1-2）。
前者是制造半导体ic的材料（三五价化合物砷化镓Gaas 是微波毫米波半导体器件和ic的重要材料）。
·纯净（纯度>7n）且具有完整晶体结构的半导体称为本征半导体。
在一定的温度下，本征半导体内的最重要的物理现象是本征激发（又称热激发或产生）（图1-3）。
本征激发产生两种带电性质相反的载流子——自由电子和空穴对。
温度越高，本征激发越强。
·空穴是半导体中的一种等效?q载流子。
空穴导电的本质是价电子依次填补本征晶格中的空位，使局部显示?q电荷的空位宏观定向运动（图1-4）。
·在一定的温度下，自由电子与空穴在热运动中相遇，使一对自由电子和空穴消失的现象称为载流子复合。
复合是产生的相反过程，当产生等于复合时，称载流子处于平衡状态。
2．杂质半导体·在本征硅（或锗）中渗入微量5价（或3价）元素后形成n型（或P型）杂质半导体（n型：图1-5，P型：图1-6）。
·在很低的温度下，n型（P型）半导体中的杂质会全部电离，产生自由电子和杂质正离子对（空穴和杂质负离子对）。
·由于杂质电离，使n型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴，而P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。
·在常温下，多子>>少子（图1-7）。
多子浓度几乎等于杂质浓度，与温度无关；两少子浓度是温度的敏感函数。
·在相同掺杂和常温下，Si的少子浓度远小于Ge的少子浓度。
3．半导体中的两种电流在半导体中存在因电场作用产生的载流子漂移电流（这与金属导电一致）；还存在因载流子浓度差而产生的扩散电流。
4．Pn结·在具有完整晶格的P型和n型材料的物理界面附近，会形成一个特殊的薄层——Pn结（图1-8）。
模拟电子线路(模电)基本放大器静态动态分析
例
输入正弦信号时，画各极电压与电流的波形。
iC C1 iB + vCE RC + V - CC RL C2
vi
iB
Q 0 0
+
-
RB + VBB -
+
vBE -
iB
IBQ
iC
ICQ t
iC
Q t 0 0
ib
-1/RL
vBE vBE
VCEQ
vCE vCE
t
t
Q点波动对输出波形的影响：
iC iC
rb ' e
dub ' e 26mV 26mV (1 ) dib IB IE 26mV rbb ' (1 ) IE
rbe rbb ' rb ' e
2. 输出端等效 互相平行、间隔均匀，且与uＣＥ轴线平行。当 uＣＥ为常数时，从输出端c、e极看，三极管就成
直流通路画法：C断开
IBQ、ICQ和UCEQ这些 量代表的工作状态称 为静态工作点，用Q表 示。
U CEQ VCC I CQ RC
二、图解法
VCC U BE IB uBE f (iB , uCE ) Rb IC β IB iC f (iB , uCE ) U V I R CC C c CE 直流负载线
电压放大倍数 Au U o
电流放大倍数 Ai I o 功率放大倍数
Ap Po
源电压放大倍数 Aus U o
源电流放大倍数 Ais I o
Ui
Us
Ii
Pi
Is
(2) 输入电阻 Ri
放大电路基本分析及仿真方法---FET小信号放大
+ iG uGS
–
iD + uDS
–
由FET的输出特性 iD = f (uDS , uGS )，取全微分：
d iD
iD uDS
Q
d uDS
iD uGS
Q
d uGS
1 rds d uDS gm d uGS
输出电导： 1 rdS
模拟电路基础课程组
低频跨导：g m
当输入信号是小信号时：
I DQ
I
DO
( UGSQ U GS(th)
1)2
U DSQ VDD IDQ (Rd Rs )
为什么加Rg3?其数值应大些小些？
哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？
模拟电路基础课程组
三、场效应管放大电路估算分析 1. 场效应管的交流等效模型
条件：☆ 信号是微变量 ☆ FET工作在线性区
10µF Q
2N7000 RL
2
5.6kΩ
Rs 0.5kΩ
C3 10µF
0
1.静态工作点测量
0
2.共源极放大电路输 出波形测量
模拟电路基础课程组
设计与仿真---多媒体音箱
模拟电路基础课程组
功率放大
模拟电路基础课程组
电路分析调试
两支场效应管Q5、Q6必需安装散热器。 主放大器的输入端开路进行调试。 万用表测量C16两端的电压。 万用表测量电路的工作电流。 R22和R24的调节要非常缓慢。 调节完毕后等待约15分钟，看看电流有没有明显的 变化。
模拟电路基础课程组
1）. 共源放大器(CS电路）
设FET工作在放大区，计算放大器交流参数Ri 、Ro 、AV 。
分析步骤:
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Re2
–
RL vo
+
Ce –
b ib
ic c
βib
e
vo
ie
1
Av
(Rc // RL ) rbe (1 )Re1
Ri Rb1 // Rb2 // rbe (1 )Re1
2. 含有双电源的射极偏置电路
（1）阻容耦合
静态工作点
IBQ
Rb IBQ VBEQ ( Re1 Re2 )IEQ (VEE ) 0
放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻
（2）放大电路指标分析 ④输出电阻
求输出电阻的等效电路
• 网络内独立源置零 • 负载开路 • 输出端口加测试电压
ib (rbe Rs) (ib ic )Re 0 vt (ic β ib )rce (ic ib )Re 0
IBQ
ICQ β
VBQ VEQ , I EQ , ICQ VCEQ , I BQ
不再先求IBQ
（2）放大电路指标分析 ②电压增益
<A>画小信号等效电路
（2）放大电路指标分析 ②电压增益
<B>确定模型参数
已知，求rbe
rbe
200
(1
)
26(mV) I E Q ( mA )
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。
4. 小信号模型分析法的分析步骤
1、遵循“先静态后动态”的原则，静态分析时应利用直流 通路，动态分析时应利用交流通路或交流等效电路。只有在 静态工作点合适的情况下，动态分析才有意义。静态IE的值 用来求rbe。
共射极放大电路4,3,9作业图
3. 小信号模型分析法的适用范围(小结）
放大电路的输入信号幅度较小，BJT工作在其V－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(Av 、Ri和Ro等)非常方便，
一般取 I1 =(5~10)IBQ ， VBQ =3~5V
1. 基极分压式射极偏置电路
（2）放大电路指标分析
①静态工作点
VB Q
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
ICQ
IEQ
VBQ
VB EQ Re
VCEQ VCC ICQ Rc IEQ Re VCC ICQ ( Rc Re )
（可作为公式用）
（2）放大电路指标分析 ③输入电阻
vi ib[rbe (1 β)Re ]
ii ib iRb
vi
vi vi
rbe (1 )Re Rb1 Rb2
则输入电阻
Ri
vi ii
1
1
11
rbe (1 β )Re Rb1 Rb2
Rb1 || Rb2 || [rbe (1 β)Re ]
4.4.1 温度对静态工作点的影响
动画演示静态工作点
温度升高使IC增加 动画演示温度对静态工作点的影响
4.4.2 射极偏置电路
1. 基极分压式射极偏置电路
（1）稳定工作点原理
目标：温度变化时，使 IC维持恒定。
如果温度变化时，b点电 位能基本不变，则可实现静
态工作点的稳定。
稳定原理：
(a) 原理电路
则
Ro
vt ic
rce(1
rbe
β Re ) Rs Re
其中 Rs Rs // Rb1 // Rb2 输出电阻 Ro Rc // Ro
当 Ro Rc 时， Ro Rc （ 一般 Ro rce Rc ）
(3) 固定偏流电路与射极偏置电路的比较
固定偏流放大电路
静态：
IBQ
VCC
VB EQ Rb
ICQ β IBQ
VCEQ VCC ICQ Rc
射极偏置放大电路
VB Q
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
ICQ
IEQ
VB
VB EQ Re
IBQ
ICQ
VCEQ VCC ICQ ( Rc Re )
动态：
ICQ IBQ
IEQ ICQ VCEQ VCC (VEE ) ICQ Rc IEQ ( Re1 Re2 )
2. 含有双电源的射极偏置电路 （2）直接耦合
(b) 直流通路
T IC IE VE、VB不变 VBE IB
IC
（反馈控制）
动画演示
1. 基极分压式射极偏置电路
（1）稳定工作点原理
b点电位基本不变的条件：
I1 >>IBQ ，VBQ >>VBEQ
此时，VBQ
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
VBQ与温度无关
<C>增益
输出回路： vo β ib (Rc // RL )
输入回路： vi ibrbe ie Re ibrbe ib (1 β)Re
电压增益：
Av
vo vi
β ib (Rc // RL ) ib[rbe (1 β)Re ]
β ( Rc // RL ) rbe (1 β)Re
2、画出放大电路的交流等效电路，并求出rbe。
3、根据要求求解动态参数Av，Ri，Ro。
练习：画出下图所示电路的小信号模型。
练习：画出下图所示电路的小信号模型。
4.4 放大电路静态工作点 的稳定问题
4.4.1 温度对静态工作点的影响
4.4.2 射极偏置电路
1. 基极分压式射极偏置电路 2. 含有双电源的射极偏置电路 3. 含有恒流源的射极偏置电路
ib
ic
vi
i
vo
电压增益： 输入电阻： 输出电阻：
AV
( Rc // RL ) rbe
Ri
vi ii
Rb
// rbe
Ro = Rc
AV
rbe
(Rc // RL )
(1 )Re
Ri Rb1 // Rb2 // rbe (1 )Re
Ro Rc
# 射极偏置电路做如何改进，既可以使其具有温度稳定性， 又可以使其具有与固定偏流电路相同的动态指标？
改进1
ib b
ic c
βib
vi
e
vo
ib
AV
( Rc // RL ) rbe
Ri
vi ii
Rb // rbe
改进2
+VC C
Rb1
Rc
+ +
T +C2 +
vi
C1 vi Rb2
Re1