小信号模型分析法.pdf

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1、3.4小信号模型分析法•如果放大电路的输入信号电压很小，可以把BJT小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而把BJT这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理，这就是BJT小信号建模的指导思想。——这是非线性问题线性化的工程处理方法。•BJT的小信号建模，通常有两种方法：一种是已知网络的特性方程，按此方程画出小信号模型；另一种则是从网络所代表的BJT的物理机构出发加以分析，再用电阻、电容、电感等电路元件来模拟其物理过程，从而得出模型。3.4.1BJT的小信号建模•双口有源器件网络——该网络有输入端和输出端两个端口，可

2、以选择v、v及i、i这四个参数中的其中两个作为自变量，io12其余两个作为应变量，就可得到不同的网络参数，如Z参数(开路阻抗参数)，Y参数(短路导纳参数)和H参数(混合参数)等。•H参数在低频时用得较广泛。1．BJTH参数(Hybrid)的引出•BJT在共射极接法时，可表示为双口网络。BJT的H参数小信号模型（a）BJT在共射接法时的双口网络（b）H参数小信号模型混合参数•hie,hre,hfe,hoe称为BJT在共射极接法下的H参数.∂v输出端交流短路时的输入电阻，单位为BEh=ie∂i欧姆(Ω);BVCE∂iC输出端

3、交流短路时的正向电流传输比或电流h=fe∂iBVCE放大系数(无量纲)；∂v输入端交流开路时的反向电BEh=re压传输比(无量纲)∂vCEIB∂iC输入端交流开路时的输出电导，h=oe∂vCEIB单位为西门子（S）。•四个参数的量纲各不相同，因此这种参数系统是不同量纲的混合，称为混合参数。•BJT的特性曲线用图形描述了管子内部电压、电流的关系。•BJT的参数，则是用数学形式表示管子内部电压、电流微变量的关系。•两种方法都是表征管子性能、反映管内物理过程的，两者之间必然具有密切的内在联系。混合参数的物理意义h=∂vBEh=

4、∂vBE∂iCh=∂iCierehoe=fe∂i∂v∂v∂iBVCECEIBCEIBBVCE2．H参数小信号模型(1)小信号模型的引出•输入回路的戴维南等效电路vbe=hieib+hrevce•输出回路的诺顿i=hi+hv等效电路cfeboece(2)关于小信号模型的讨论①电流源的性质：等效电流源不是BJT本身所具有的能源，只代表BJT的电流控制作用。②电流源的流向：ib=0(即vbe＝0)时，等效电等效电流源的流向由ib(即vbe)流源不存在，它具有从决定，由集电极流向发射性，称为受控电源不能随意假定，否则就会（受输入

5、电流控制的，独立的电源）。出错误的结果。等效电压源也是受控电源。③模型的对象是变化量：放大电路工作对象是变化量，所以在小信号模型中的压、电流也都是变化量，不能用小信号模型来求Q点，或者利用它来计算一时间的电压和电流总注意：小信号模型虽然没有反映直流量，但小信号参数是在Q点求出的，实际上与静态值（IB，IC，VCE）是有关系的。计算出来的结果反映了Q点附近的工作情况。结论：•等效电源是受输入电流i(v)所控制的。等bbe效电源的存在与否，以及它们的大小和方向，都随i(v)的变动为转移，因此它们都bbe是受控电源，又称为从属

6、电源。•模型中所描述的对象是小范围内的变化量。•共射极接法的BJT的小信号模型，H参数的数量级为：⎡hh⎤⎡rbeµr⎤⎡3Ω−3−4⎤[]h=iere⎥=⎢1⎥=1010~10e⎢hh⎢β⎥⎢2−5⎥⎣feoe⎦r⎣1010S⎦⎣ce⎦(3)模型的简化BJT小信号模型的简化(a)H参数信号模型(b)简化模型•当负载电阻Rc(RL)较小，满足Rc(RL)/rce＜0.1的条件时，误差不超过10%。能满足工程要求。3.H参数的确定•在计算电路之前，首先必须确定所用的BJT在给定Q点上的H参数。•获得H参数的方法可采用H参数

7、测试仪，或利用BJT特性图示仪测量β和r。r也可借助下式进行估算：beber=r+(1+β)rbebe•根据PN结的V-I特性表达式，可以导出r的值为eV/I(mA)。上式可改写为TEV(mV)Tr≈200Ω+(1+β)beI(mA)E•式中:V为温度的电压当量，室温(300K)时，其值为T26mV。•适用范围：0.1mA＜I＜5mA。E3.4.2用H参数小信号模型分析共射极基本放大电路1．画出小信号等效电路2．求电压增益3．计算输入电阻和输出电阻1．画出小信号等效电路•首先，在原理电路图上定出BJT的三个电极(c，b，

8、e)后，用H参数小信号模型表示BJT。•其次，在输入和输出回路中，任何固定不变的电压源（Vcc和V、V）都可认为是交流短路的，任何Cb1Cb2固定不变的电流(I、I)都不予考虑，都可从电路中除去，BC其他元件都按照原来的相对位置画出，这样就可得到整个放大电路的小信号等效电路。•第三，由于分析和测试时常用正弦波电压作为