高二物理競賽課件小信號模型分析法

小信號模型分析法

對于放大電路中的三極管，可以看成一個(gè)線性雙端口網(wǎng)絡(luò)，輸入回路、輸出回路各為一個(gè)端口。利用網(wǎng)絡(luò)的h參數(shù)來表示輸入、輸出的電壓與電流的相互關(guān)系，就可得到對應(yīng)的等效電路，稱共射h參數(shù)等效模型。小信號模型分析法1.BJT的H參數(shù)及小信號模型iC-vBE+-vCE+iBecbbvcei+-+icvbe-

雙口有源器件放大電路最大輸出不失真幅度uCE/Vic/mA0246810124321Q交流負(fù)載線UCEUCESUom+Uom-最大輸出不失真幅度

放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，需要：1.工作點(diǎn)Q要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；2.要有合適的交流負(fù)載線。QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRL=由uo和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大電路的電壓放大倍數(shù)。交流放大原理非線性失真在放大電路中，輸出信號應(yīng)該成比例地放大輸入信號（即線性放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號不能反映輸入信號的情況，放大電路產(chǎn)生非線性失真。為了得到盡量大的輸出信號，要把Q設(shè)置在交流負(fù)載線的中間部分。如果Q設(shè)置不合適，信號進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，則造成非線性失真。下面將分析失真的原因。為簡化分析，假設(shè)負(fù)載為空載(RL=)。

如果Q設(shè)置不合適，晶體管進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)工作，將造成非線性失真。若Q設(shè)置過高，動(dòng)畫

晶體管進(jìn)入飽和區(qū)工作，造成飽和失真。Q2uo

適當(dāng)減小基極電流可消除失真。UCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1非線性失真對于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為低部失真；對于PNP管，輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。若Q設(shè)置過低，動(dòng)畫

晶體管進(jìn)入截止區(qū)工作，造成截止失真。適當(dāng)增加基極電流可消除失真。uiuotiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE

如果Q設(shè)置合適，信號幅值過大也可產(chǎn)生失真，減小信號幅值可消除失真。3.非線性失真對于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真；

PNP管，輸出電壓表現(xiàn)為低部失真。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)理論，三極管雙端口網(wǎng)絡(luò)的輸入端口和輸出端口電壓與電流的關(guān)系分別為三極管的輸入特性和輸出特性。可分別表示如下：（1）h參數(shù)的由來1.BJT的H參數(shù)及小信號模型對上兩式取全微分得vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce可以寫成：在小信號情況下，變化量就可以近似看作是交流量，得h參數(shù)方程各H參數(shù)的物理意義：——輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻，用rbe表示?！斎攵私涣鏖_路時(shí)的反向電壓傳輸比，用μr表示。iBvBEvBEvCEBBECEivhieV??＝CEBEBvvI??=rehiBvBEiBvBEiCiBiCvCE——輸出端交流短路時(shí)的電流放大系數(shù)，用β表示?！斎攵私涣鏖_路時(shí)的輸出電導(dǎo)，用1/rce表示。iCCEiCvCEBCEihfeV?＝Ci?CECBvihoeI??＝（1）μr＜10-3，忽略。（2）rce＞105，忽略。H參數(shù)的數(shù)量級icbebe

r

c-cev+bi+-bev

ib簡化模型該式可寫為：由此畫出三極管的H參數(shù)等效電路：cerebiebevhihv+＝ceoebfecvhihi+＝cerbbebevirvm+＝cecebc/