三极管小信号等效模型
4.3.2_小信号模型分析法
rbe：几百Ω~几千Ω
Rb：几百千Ω
*
5. 求输出电阻
而对于负载而言，放大器相当于一个具有内阻的信号 源，其内阻的大小即为放大器的输出电阻。
+
Rs
+
vi
vs
Rb
-
-
令 vS = 0 vi 0
ib 0
所以 Ro = Rc
Rc RL
+ vo
-
Ro
ib 0
*
讨论：ⅰ. Ri ：当信号源有内阻RS时，实际加至放大器输入端的 输入电压为：
对于BJT双口网络，我们
iB b
c iC
已经知道输入输出特性曲线
如下：
vBE
vCE
iB=f(vBE) vCE=const
e
iC=f(vCE) iB=const 可以写成： vBE f (iB , vCE )
BJT双口网络
iC f (iB , vCE )
在小信号情况下，对上两式在静态点处取全微分得
BJT内部交流 电阻示意图
几
rbe= rbb′ + (1+ ) re
常温下
（1+ β）re是re 折算到b极回路的等效电阻
rbe
rbb
(1
)
26 mV I E (mA)
rbb 几十Ω~几百Ω
rbe 几百Ω~几千Ω
可见， rbe与β、IE有关
IE↑→ rbe↓ β↑→ rbe↑
由二极管的伏安特性可求： 见P77 (3.4.4)
④此BJT小信号模型只适用于中低频情况， 不适用于高频电路，因为没有考虑结电容的影响。
⑤H参数是在Q点处引出的，只反映了Q点附近的工作情况。 即： Q点不同， H参数不同！
微变等效电路
Vi
Vo
Ii
Vi Rb
Vi rbe
Ri
Vi Ii
Rb // rbe
3、计算放大电路的输出电阻
V
R o
Vs 0
I RL
Ro
V I
Rc
ii
0
ib
放大电路 I
Ro V
Vo
RL
ic
io
Ro
+
Rb
r be
β ib Rc RL vo
-
Ro
4、计算放大电路的源电压放大倍数
AvS
Vo Vs
AvS
Vo Vs
Vo Vi
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。
放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大 电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。
思路：将非线性的BJT等效成一个线性电路
几何意义：
iC
vCE
vCE
(2) h参数小信号模型
根据
vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce
可得小信号模型
iB b
vBE e
c iC vCE
BJT双口网络
ib hie vbe hrevce
ic hfeib hoe vce
(3) 模型的简化
记 rbe= hie
T = hre
例题1：试用微变等效电路法计算图示电路的电压增
益、输入电阻及输出电阻。
RC RB
+VCC
RE1
vo
BJT三种组态频率特性
f β << f T < f α
20
一. 共射电路的高频响应
耦合电容、旁路电容等视为短路, 只考虑BJT内部极间电容的影响
高频小信号等效电路
由于Cbc跨接在 输人与输出回 路之间, 使电路 的分析变得十 分复杂。为简 单起见, 将Cbc 分别等效在输 人回路和输出 回路，称为单 向化。
22
′ Rb = Rb1 // Rb 2
f L1
1 1 , f L2 = = 2πC1′ ( RS + rbe ) 2πC2 ( Rc + RL )
耦合电容所在回路时间常数越大， 低频响应越好. 28
β R'L RS + rbe
且 f L1 > f L2
增益- 带宽积
| AVM ⋅ BW | = | AVM ⋅ ( f H − f L ) | ≈ | AVM ⋅ f H |
′ C M = (1 + g m RL )Cb′c
1 ′ )Cb′c ≈ Cb′c >> Cb′c , C M = (1 + ′ g m RL
C’M << CM, 输出回路的时间常数远小于输入回路时间常 数，考虑高频响应时可以忽略C’M的影响。
′ 用戴维南定理对输入回路进行变换(设 Rb 足够大,可以忽略)
则: Z 1
Z = & 1− K
同理可得 Z 2
& K = Z & 1− K
若Z为电容C的等效阻抗, 则单向化后有: & 1− K & C 1 = (1 − K ) C , C 2 = C & K
23
单向化的高频小信号等效电路
密勒等效电容
(完整版)三极管及放大电路原理
测判三极管的口诀三极管的管型及管脚的判别是电子技术初学者的一项基本功，为了帮助读者迅速掌握测判方法，笔者总结出四句口诀：“三颠倒，找基极；PN结，定管型；顺箭头，偏转大；测不准，动嘴巴。
”下面让我们逐句进行解释吧。
一、三颠倒，找基极大家知道，三极管是含有两个PN结的半导体器件。
根据两个PN结连接方式不同，可以分为NPN型和PNP型两种不同导电类型的三极管，图1是它们的电路符号和等效电路。
测试三极管要使用万用电表的欧姆挡，并选择R×100或R×1k挡位。
图2绘出了万用电表欧姆挡的等效电路。
由图可见，红表笔所连接的是表内电池的负极，黑表笔则连接着表内电池的正极。
假定我们并不知道被测三极管是NPN型还是PNP型，也分不清各管脚是什么电极。
测试的第一步是判断哪个管脚是基极。
这时，我们任取两个电极(如这两个电极为1、2)，用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻，观察表针的偏转角度；接着，再取1、3两个电极和2、3两个电极，分别颠倒测量它们的正、反向电阻，观察表针的偏转角度。
在这三次颠倒测量中，必然有两次测量结果相近：即颠倒测量中表针一次偏转大，一次偏转小；剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小，这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极(参看图1、图2不难理解它的道理)。
二、PN结，定管型找出三极管的基极后，我们就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定管子的导电类型(图1)。
将万用表的黑表笔接触基极，红表笔接触另外两个电极中的任一电极，若表头指针偏转角度很大，则说明被测三极管为NPN型管；若表头指针偏转角度很小，则被测管即为PNP型。
三、顺箭头，偏转大找出了基极b，另外两个电极哪个是集电极c，哪个是发射极e呢?这时我们可以用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e。
(1) 对于NPN型三极管，穿透电流的测量电路如图3所示。
根据这个原理，用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec，虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小，但仔细观察，总会有一次偏转角度稍大，此时电流的流向一定是：黑表笔→c 极→b极→e极→红表笔，电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致(“顺箭头”)，所以此时黑表笔所接的一定是集电极c，红表笔所接的一定是发射极e。
BJT的H参数及小信号模型
BJT的H参数及小信号模型
建立小信号模型的意义：由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分析非常困难。
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。
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。
对于放大电路中的三极管，可以看成一个线性双端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。
利用网络的h参数来表示输入、输出的电压与电流的相互关系，就可得到对应的等效电路，称共射h参数等效模型。
H参数的引出
对于BJT双口网络，已知输入输出特性曲线如下：iB=f(vBE)½ vCE=const
iC=f(vCE)½ iB=const
可以写成：，
在小信号情况下，对上两式取全微分得
，
用小信号交流分量表示
vbe= hieib+ hrevce
ic= hfeib+ hoevce
受控电流源hfeib ，反映了BJT的基极电流对集电极电流的控制作用。
电流源的流向由ib的流向决定。
hrevce是一个受控电压源。
反映了BJT输出回路电压对输入回路的影响。
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。
二三极管
示仪测出。
一般也用公式估算 rbe rbe= rb + (1+ ) re 其中对于低频小功率管 而 rb≈200
(T=300K)
VT (mV) 26(mV) re I EQ (mA) I EQ (mA)
则
26( mV ) rbe 200 (1 ) I EQ ( mA )
IB
输入端交流开路时的输出电导，即1 / rce。
H参数等效电路
iB
c
b
iC
根据
vbe= hieib+ hrevce
ic= hfeib+ hoevce
可得小信号模型
vBE
vCE
e
BJT双口网络
BJT的H参数模型
H参数等效电路中需注意的几点
h参数小信号模型是用于交流分析
的，不能用于直流分析。
h参数是在某个静态工作点测得的，其数值
三极管的小信号等效电路
作
业
P260
[P2.12](1)(2)(4)
P261
[P2.14]
国产三极管的命名方式
3 D G 6
A：PNP锗材料 三 表 高 设 极 示 频 计 管 器 管 序 号 件 材 料 和 极 性
B：NPN锗材料
C：PNP硅材料
D：NPN硅材料
三极管的不同封装形式
金属封装
塑料封装
大功率管
中功率管
三极管的结构
集电极，用C或c 半导体三极管的结构示意图如下图所示。它有两种 发射极， 用 E或e 类型 :NPN 型和PNP型。 表示（Collector）。 集电区 发射区 表示（Emitter ）；
反 向 击 穿 电 压
V(BR)EBO：集电极开路时发射极-基 极间的反向击穿电压。
三极管电路的基本分析方法演示文稿
UBEQ、IBQ、ICQu、oU＝CuEQce），而且Uim不能太
大。
O uCE UCEQ uOo
O
t ib
t ic
t
uce ＝－icRC t t
第十一页，共25页。
三极管的交流通路
交流电流的流通 路径
对交流信 号短路
C1
ii
RB
ui
+
VBB–
ib
内阻小，对交 流信号短路
不接负载时，交、直流负载线重合，V CC= VCC
不发生饱和失真的条件： IBQ + I bm IBS
第十八页，共25页。
第 2 章 半导体三极管
饱和失真的本质：
C1+ +
ui
RC
RB iB
iC
+C2
V
+VCC +
RL uo
负载开路时： 受 RC 的限制，iB 增大，iC 不可能超过 VCC/RC 。
第 2 章 半导体三极管
二、工程近似分析法
iC
IBQVBBRUBBE(on)
RB iB
+ 1 k
VBB+–
1135Vk+uBE
uCE
–
5
V
RC + –VCC
30.70.02(mA ) 115
= 100
ICQ IBQ
要么已知，要么由输出特 性曲线求得。
100 0.02 2(m)A
U CE V Q C CICR Q C
从输入当端输口入看交进流信去号，很相小时当，于可电将阻静态r工be作点Q附近一段曲线当作
u U 2m 6 V 直线，因b此e ，当uCE为常数T 时，输入电压的变化量ΔuBE（即交流量
模电D7j
引入发射极电阻 降低了。 后， A u
I c
e
I e
若满足(1 + ) Re >> rbe I b b RL + Au rbe Re
c +
与三极管的参数 A u 、rbe 无关。
U i Rb
I b R c
Re
RLU o
2. 放大电路的输入电阻 U Ri i rbe (1 ) Re // Rb I
C1 + ui
-
+
由图解法可知，当放大电 路加入交流信号ui后，电 路中的电压和电流都会在 静态值的基础上叠加一交 流分量。交流分量可用交 流通路计算。
iC iB IB IC UCE uCE
⊥
a 画交流通路的原则
耦合电容C1、C2很大，对交流信号来说， 容抗近似为零，可视为短路。 直流电源UCC的电 压值不会因交流信号 的加入而变化，或者 说它的交流电压为0 。直流电源UCC的一 端接地，因此可视为 对地短路。 ⊥
2. 输出电路 假设在 Q 点附近特性曲线基本上是水平的(iC 与 uCE 无关)，数量关系上， iC 比 iB 大 倍； 从三极管输出端看， 可以用 iB 恒流源代 替三极管；
iC Q
该恒流源为受控源； i B 为 iB 对 iC 的控制。
O
iB
uCE
图 2.4.10(b)
U R RL L o
Ro Rc
e
图 2.4.14(b)
RB
RC
RL
uo -
⊥ 交流通路
b 放大电路的小信号等效电路 将交流通路中的三极管用小信号模型代替，可 得放大电路的小信号等效电路
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三极管小信号等效模型
三极管是一种常用的电子元件，广泛应用于各种电子设备中。
在电子电路设计中，为了简化复杂的电路结构，提高分析和计算的效率，通常会使用等效模型来代替实际的三极管。
本文将介绍三极管的小信号等效模型及其应用。
一、小信号等效模型的概念
小信号等效模型是指在三极管工作于小信号条件下，将其非线性特性近似为线性特性的模型。
它可以将三极管的输入输出关系简化为电流和电压之间的线性关系，便于电路设计与分析。
二、三极管的小信号等效模型
三极管的小信号等效模型包括输入端的电流源以及输出端的电压源。
其中，输入端的电流源称为输入电流源，表示输入信号对三极管的控制作用；输出端的电压源称为输出电压源，表示三极管输出信号的变化。
1. 输入电流源
输入电流源的大小与输入信号的变化有关，通常用电流放大倍数β表示。
当输入信号为直流信号时，输入电流源的值为0。
而当输入信号为交流信号时，输入电流源的值与输入信号的变化成正比。
2. 输出电压源
输出电压源的大小与输出信号的变化有关，通常用输出电压增益Av 表示。
当输出信号为直流信号时，输出电压源的值为0。
而当输出信号为交流信号时，输出电压源的值与输出信号的变化成正比。
三、小信号等效模型的应用
小信号等效模型在电子电路设计中有广泛的应用。
它可以简化复杂的电路结构，使得电路分析和计算更加方便快捷。
同时，小信号等效模型也可以用于分析三极管的放大性能以及频率特性。
1. 放大性能分析
通过小信号等效模型，可以方便地计算三极管的电流放大倍数β，以及输入输出电阻等参数。
这些参数可以用来评估三极管的放大性能，判断其是否适合特定的应用场景。
2. 频率特性分析
通过小信号等效模型，可以方便地计算三极管的截止频率、增益带宽积等参数。
这些参数可以用来评估三极管的频率特性，确定其在不同频率下的工作范围。
四、小信号等效模型的限制
小信号等效模型的基本假设是电路工作在小信号条件下，即输入信号的幅度相对于静态工作点来说是很小的。
因此，在分析和设计电
路时，需要注意输入信号的幅度范围，以确保小信号等效模型的适用性。
小信号等效模型只能近似描述三极管的线性特性，对于非线性特性的分析还需要考虑其他因素。
因此，在具体应用时，需要综合考虑小信号等效模型的适用性以及实际电路的特性。
总结：
三极管小信号等效模型是一种简化复杂电路结构、方便分析和计算的工具。
通过输入电流源和输出电压源的建模，可以近似描述三极管的输入输出关系。
小信号等效模型在电子电路设计中有广泛的应用，能够方便地评估三极管的放大性能和频率特性。
然而，小信号等效模型也有其适用范围和限制，需要结合实际情况进行合理应用。