2022-2023学年高二物理竞赛课件：等效电路法

等效电路法 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。 微变等效条件 研究的对象仅仅是变化量 信号的变化范围很小 等效电路法 等效电路法 二. BJT的小信号建模 三. 共射极放大电路动态参数的分析  H参数的引出  H参数小信号模型  模型的简化  H参数的确定 （意义、思路）  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 一. 晶体管的直流模型及静态工作点的估算 输入回路等效为恒压源 输出回路等效为电流控制的电流源 一. 直流模型：适于Q点的分析 理想二极管 利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。 4 理解为什么用估算法求解Q点，就是利用了晶体管的直流模型。 电压放大倍数的分析(直接耦合方式) 斜率不变 5 进一步理解放大的原理。 三、波形非线性失真的分析 1. 静态工作点过低，引起 iB、iC、uCE 的波形失真 　截止失真 （动画3-2） NPN 管截止失真时的输出 uo 波形。uo 波形顶部失真 消除方法：减小Rb或 增大VBB。 2.饱和失真 Q 点过高，引起 iC、uCE的波形失真 饱和失真产生于晶体管的输出回路！ NPN 管饱和失真时的输出 uo 波形。uo 波形底部失真 消除方法：增大Rb或 减小VBB，或Rc，或增大VCC。 饱和失真 截止失真 由于放大电路的工作点 到达了三极管的饱和区 而引起的非线性失真。 由于放大电路的工作点 到达了三极管的截止区 而引起的非线性失真。 波形的失真 双向失真 放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要： 1.工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位。 2.要有合适的交流负载线。 3. 输入信号的幅度不能太大。 静态工作点位置合适，但信号过大所引起的非线性失真。 用图解法估算最大输出幅度 O iB = 0 Q uCE/V iC / mA A C B D E 交流负载线 输出波形没有明显失真时能够输出最大电压。即输出特性的 A、B 所限定的范围。 Q 尽量设在线段 AB 的中点。则 AQ = QB，CD = DE 问题：如何求最大不失真输出电压？ Uomax=min[(UCEQ-UCES) , (RL’ICQ)] 图解法的特点 形象直观； 适应于Q点分析、失真分析、最大不失真输出电压的分析； 能够用于大信号分析； 不易准确求解； 不能求解输入电阻、输出电阻、频带等参数。 讨论 1. 在什么参数、如何变化时Q1→ Q2 → Q3 → Q4？ 2. 从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪个Q点下最易产生饱和失真？哪个Q点下Uom最大？ 二. 晶体管的h参数等效模型（交流等效模型） 在交流通路中可将晶体管看成为一个二端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。 12 建模的方法有两种：从结构建模，细致、完整，模型较复杂；从外特性建模，即根据输入量与输出量的关系建模，模型简单，但有局限性。 h参数等效模型是根据晶体管的输入、输出特性建立的。 电子电路归根结底是电路，当用等效模型取代电子电路中的晶体管时，就可用解一般电路的方法来解电子电路了。 要注意的是解决不同的问题，应正确选择不同的等效模型。如解Q点应用直流模型，解电压放大倍数、输入电阻和输出电阻应用h参数等效模型。 $