2022-2023学年高二物理竞赛课件：小信号模型分析法

小信号模型分析法 小信号模型分析法 一、BJT的小信号建模 二、共射极放大电路的小信号模型分析 1. H参数的引出 2. H参数小信号模型 3. 模型的简化 4. H参数的确定  利用直流通路求Q点  画小信号等效电路  求放大电路动态指标 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，就是在一定的条件下（工作点附近）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。 由于研究对象的多样性和复杂性，往往把对象的某些特征提取出来，用已知的、相对明了的单元组合来说明，并作为进一步研究的基础，这种研究方法称为建模。 小信号模型分析法 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。 建立小信号模型的思路 共射极放大电路 BJT的小信号建模的基础---直流工作点 建立小信号模型的依据 (1) 小信号（微变）—— （图解）基本满足叠加原理！  输入特性：工作点在Q附近移动范围小，切线代替曲线  输出特性：不超出放大区，不产生非线性失真 先求直流工作点 1. H参数的引出 一、BJT的小信号建模 已知端口瞬时值之间的关系（即输入输出特性曲线）如下： vBE vCE iB c e b iC BJT双口网络 iB=f(vBE) vCE=const iC=f(vCE) iB=const 欲求变化量之间的关系，则对上两式取全微分得 在小信号（线性）条件下： vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce dvBE ≈ vBE ≈ vbe h参数的物理意义及图解方法 输出端交流短路时的输入电阻 输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数 输入端电流恒定(交流开路)时的反向电压传输比 输入端电流恒定(交流开路)时的输出电导。 四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数） rbe  rce ur vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce 2. H参数小信号模型 vbe vce ib c e b ic BJT双口网络 vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce  ib ic vce ib vbe ur vce rbe rce  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。 注意： 一般采用习惯符号 即 rbe= hie  = hfe ur = hre rce= 1/hoe 3. 模型的简化  ib ic vce ib vbe ur vce rbe rce  ur很小，一般为10-310-4 ，  rce很大，约为100k。 故一般可忽略它们的影响，得到简化电路。   ib 是受控源 ，且为电流控制电流源(CCCS)。  电流方向与ib的方向是关联的。 1）输入回路 iB uBE 当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。 uBE iB 对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻。rbe称为晶体管输入电阻。 （1） rbe是Q处切线斜率的倒数； （2） rbe是动态电阻；静态工作 点不同， rbe也不同； 说明: B E rbe Ube Ib 简便分析方法（小信号模型） 2）输出回路 iC uCE UCE IC Q (1) △iC = β△iB ；则可以看成是一个由ib控制的受控电流源 iC iC uCE Q uCE (2)△iC 与△uCE 成正比；定义动态电阻rce （3）输出端的等效电路 uce ib rce c e ube ib uce ic ube uce ic rce很大，一般忽略。 b c e ib ib rce c rbe b e 晶体三极管 微变等效电路 条件：小信号！ $