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 第 2 页 建立小信号模型的意义 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。 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。 小信号模型分析法 1. BJT的H参数及小信号模型 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 3 页 截止失真的波形 静态工作点对波形失真的影响 不截止条件：ICQ>Icm+ICEO 不饱和条件：VCEQ>Vcem+VCES 静态工作点设置过低 vBE<Vth Vom=ICQRC 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 4 页 饱和失真的波形 静态工作点设置过高 vCE<VCES Vom=VCEQ-VCES 截止失真和饱和失真均为非线性失真 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 5 页 幅度较大而工作频率不太高的情况 优点： 直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，静态和动态等重要概念；有助于理解正确选择电路参数、合理设置静态工作点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态工作情况。 缺点： 不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。 图解分析法的适用范围 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 6 页  H参数的引出 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 对于BJT双口网络，已知输入输出特性曲线如下： iB=f(vBE) vCE=const iC=f(vCE) iB=const 可以写成： BJT双口网络 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 7 页 输出端交流短路时的输入电阻； 其中： 四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数）。 vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce 输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数； 输入端交流开路时的反向电压传输比； 输入端交流开路时的输出电导。 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 8 页 可得小信号模型 根据 vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce BJT双口网络 BJT的H参数模型 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 9 页  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。 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。 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 10 页  模型的简化 hre和hoe都很小，常忽略它们的影响。 BJT在共射连接时，其H参数的数量级一般为 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 11 页  H参数的确定  一般用测试仪测出； rbe 与Q点有关，可用图示仪测出。 其中对于低频小功率管 rbb’≈200 则 而 (T=300K) rbe= rbb’ + (1+  ) re 一般也用公式估算 rbe （忽略 r’e ） 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 第 12 页 H参数小信号等效电路 （2）画小信号等效电路 参考方向要注意 武汉大学电气工程学院 模拟电子技术 $