ch4三极管及放大电路基础-3

4.3.2小信号模型分析法1.BJT的小信号模型2.用小信号模型分析基本共射极放大电路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。1.BJT的小信号模型三极管BJT的小信号模型1）输入回路当输入信号很小时，将输入特性在Q点附近小范围内近似线性。becvbeib＋QvBEiBiBvBEorbe=vBEiB=vbeibrbe称为BJT的输入电阻，rbe的量级从几百欧到几千欧。becvbeib＋对输入的小交流信号而言，三极管b、e间等效于电阻rbe。rbeibbevbe＋rbe=rbb′+(1+)26(mV)IEQ(mA)公式适用范围为0.1mAIE5mArbb′≈200Ω2）输出回路becvceic＋iCvCEiCQ1Q2IB2IB1当工作点由Q1变化到时Q2时，由iB所引起的iC的变量为iC=iB，即ic=ib。iB=IB2-IB1--输出特性在放大区内基本平直、略微上翘iBBJT输出端口相当于一个受ib控制的电流源ib。vceibic＋ceic=ibbecvceic＋ib三极管BJT的小信号简化模型（微变等效电路）vceibic＋cerbeibbvbe＋becvceic＋ibvbe+-由此得到将BJT线性化后的线性模型。在分析计算时，可以利用这个模型来代替BJT，从而可以把BJT电路当作线性电路来处理，使复杂电路的计算大为简化。这个模型忽略了一些次要因素，所以是一个简化模型。ib是受控源，且为电流控制电流源(CCCS)，反映ib控制ic。受控源的电流方向与ib的方向是关联的。vceibic＋cerbeibbvbe＋三极管的小信号简化模型各量都是小信号参数，即微变参数或交流参数。各参数与工作点Q有关，是根据Q点的电压、电流值求出的，它计算出来的结果反映了Q点附近的工作情况。各参数都是微变参数，所以只适合对交流小信号的分析。不能利用小信号模型来求静态工作点。三极管BJT的小信号简化模型是假定在小信号作用下，即电压、电流的变化没有超过特性曲线的线性范围时得出的，故应注意：利用这个简化模型来分析低频放大电路的各主要指标，如电压增益、电流增益、放大电路的输入电阻Ri及输出电阻Ro等，其误差不会超过10%。PNP型BJT与NPN型BJT的小信号模型是相同的。BJT的小信号模型在BJT的简化小信号模型中认为输出特性在放大区内基本平直。而实际上输出特性是略微上翘的(反映了vCE对iC的影响，用输出电阻rce表示），考虑到这个因素的话，可得出BJT的小信号模型。vceibic＋crbeibbvbe＋becvceic＋ibvbe+-rcerce为几百千欧姆，一般电路分析时可认为其为无穷大e三极管BJT的小信号模型vceibic＋crbeibbvbe＋rceeBJT的小信号模型vceibic＋cerbeibbvbe＋BJT的简化小信号模型当不满足rceRc或rceRL时，用小信号模型当rceRc或rceRL时，用简化小信号模型2.用小信号模型分析基本共射极放大电路利用直流通路求Q点，再根据Q求rbe画小信号等效电路求放大电路动态指标1.先画出交流通路；2.用BJT的小信号模型(简化模型）代替交流通路中的BJT，即可画出放大电路的小信号模型等效电路。注意：由于输入信号常用正弦信号，所以，小信号等效电路中的电压、电流均用相量表示。AV，Ri，Ro．1.利用直流通路求Q点，求rbe直流通路bBEQBBBQRVVIQIβIBCQ)mA()mV(26)1(200)mA()mV(26)1(200CQEQbeIIrLCQcCEQCCCEQ)(RIRVVRIVLRLLLCCQCCCRRRIRVVCEQIRL2.画出小信号等效电路RCicvceib交流通路RLRbvs+-+-vi将交流通路中的三极管用小信号模型代替rbeibibiccbe交流通路RCicvceibRLRbvs+-+-viRbvs+-+-viRcvoRL+-基本共射放大电路小信号等效电路小信号等效电路即为含有受控电流源的线性电路3.求放大电路动态指标电压增益)(bebirRIVbbcII)//(LccORRIViOVVAV负号表示输出与输入反相)()//()()//(bebLcbbebLccrRIRRIrRIRRIbbbeLc)//(rRRRb输入电阻bebiiirRIVRRi一般有Rbrbe注意：输入电阻中不包括信号源内阻Rs输出电阻信号源置零（vs=0，保留内阻Rs），保留受控源，负载RL开路，加压求流法。IT.VT.Ro=RcRo=IT.VT.000注意：输出电阻中不包括负载RLvs=0，RL=∞例题ioVVVAsoVSVVA1.放大电路如图所示。已知=50。试求：oiRR、、（2）uA40k300V12bCCbBEQCCBRVRVVIQ解：（1）画直流通路求Q点，rbe（1）Q点；IBICVBE+-VCE+-（3）若负载RL开路，则AV如何变化？、4Vk4mA212cCQCCCEQRIVVmA2uA4050BCQQIβI863)mA()mV(26)1(200)mA()mV(26)1(200CQEQbeIIrIBICVBE+-VCE+-（2）画小信号等效模型电路求动态指标小信号等效模型电路交流通路87.115)//(beLcioVrRRVVA863//bebebirrRRk4coRR36.73)87.115(500863863VsiiVSARRRVVVVVVAsiioso（3）若负载RL开路，则beLcV)//(rRRAbecrR7.231863.0450若负载RL开路，则电压增益将增大。图解法和小信号模型分析方法的比较图解法图解法是采用实测BJT的特性曲线分析放大电路的方法，它真实地反映了BJT的非线性特性。其特点是能够直观、形象的反映BJT的工作情况，但用它进行定量分析时误差较大。一般只适宜在电路输出幅值较大、而工作频率较低时应用，比较适宜分析静态工作点、最大不失真输出幅值和波形失真的情况。小信号模型分析法该分析法的特点是在小信号工作条件下，将BJT用线性网络来代替，然后利用电路分析的方法分析放大电路的各项技术指标（AV、Ri、Ro等），适用于放大电路工作于小信号时的动态分析。总之，一般当输入电压幅度较小或BJT基本上在线性范围内工作时，可用小信号模型来分析；而当输入电压幅度较大，BJT的工作点延伸到特性曲线的非线性部分时，就需要采用图解法。例题2.电路如图所示。试画出其小信号等效模型电路。-VCCRcRLReRb2Rb1Cb2Cb1+-vo+-vi++cebbIbIrbeebcbIbIRerbeebcbIiIiVbIRb2Rerbe+-ebcbIiIiVbIRb1Rb2Rerbe+-ebcbIiIiVbIRb1Rb2RcRerbe+-ebcbIiIiVbIoVRb1Rb2RcReRLrbe+-+-ebc解：例3从静态工作点的设置和小信号模型等效电路上，判断各电路对输入的正弦交流信号vi有无放大作用，并说明原因。Rb+VCCReCb1Cb2Tvivo无放大作用，静态IBQ=0放大电路的组成原则：直流通路应提供合适的静态工作点；交流通路应保证输入交流信号vi的传输。Rb+VCCRCCb1Cb2Tvivo无放大作用。VCC应为负，PNP三极管截止，无静态电流PNP三极管，接负电源-VCCICIEIB电解电容极性倒过来Rb+VCCRCCb1Cb2Tvivo++电解电容-VCC++