怎么注册网站域名,唐山网站制作价格,网络营销企业案例,个人网站怎么做推广放大电路的分析方法——等效电路法 晶体管的直流模型及静态工作点的估算法晶体管共射h参数等效模型 h h h参数等效模型的由来参数的物理意义简化的h参数等效模型 r b e {r\tiny be} rbe的近似表达式 共射放大电路动态参数的分析电压放大倍数 A ˙ u \.{A}\tiny u A˙u输入电阻 … 放大电路的分析方法——等效电路法 晶体管的直流模型及静态工作点的估算法晶体管共射h参数等效模型 h h h参数等效模型的由来参数的物理意义简化的h参数等效模型 r b e {r\tiny be} rbe的近似表达式 共射放大电路动态参数的分析电压放大倍数 A ˙ u \.{A}\tiny u A˙u输入电阻 R i {R\tiny i} Ri输出电阻 R o {R\tiny o} Ro 晶体管电路分析的复杂性在于其特性的非线性如果能在一定条件下将特性线性化即用线性电路来描述其非线性特性建立线性模型就可应用线性电路的分析方法来分析晶体管电路了。针对应用场合的不同和所分析问题的不同同一只晶体管有不同的等效模型。这里首先简单介绍晶体管在分析静态工作点时所用的直流模型;然后重点阐述用于低频小信号时的 h h h参数等效模型以及使用该模型分析动态参数的方法。
晶体管的直流模型及静态工作点的估算法 a 基本共射放大电路 a基本共射放大电路 a基本共射放大电路 b 直接耦合共射放大电路 b直接耦合共射放大电路 b直接耦合共射放大电路 c 阻容耦合共射放大电路 c阻容耦合共射放大电路 c阻容耦合共射放大电路 在对上面基本共射放大电路、直接耦合共射放大电路、阻容耦合共射放大电路所示各共射放大电路进行静态分析时分别得出静态工作点的下面三个表达式。当将 b - e 间电压 U B E Q U\tiny BEQ UBEQ 取一个固定数值时也就是认为 b - e 间等效为直流恒压源说明已将晶体管输人特性折线化如下图 ( a ) 晶体管的直流模型输入特性折线化所示。式中集电极电流 I C Q β I B Q {I\tiny CQ}{\beta I\tiny BQ} ICQβIBQ说明 I C Q I\tiny CQ ICQ 仅决定于 I B Q I\tiny BQ IBQ 而与静态管压降 U C E Q U\tiny CEQ UCEQ 无关即输出特性曲线是横轴的平行线如下图 ( b ) 晶体管的直流模型输出特性理想化所示所以晶体管的直流模型如下图 ( c ) 晶体管的直流模型输出特性理想化所示。图 ( c ) 中的理想二极管限定了电流方向。 { I B Q V B B − U B E Q R b I C Q β ˉ I B Q β I B Q U C E Q V C C − I C Q R c \begin{cases} {I\tiny BQ}\frac{{V\tiny BB}-{U\tiny BEQ}}{R\tiny b} \\ {I\tiny CQ}{\{\beta}}{I\tiny BQ}{\beta}{I\tiny BQ} \\ {U\tiny CEQ}{V\tiny CC}-{I\tiny CQ}{R\tiny c} \end{cases} ⎩ ⎨ ⎧IBQRbVBB−UBEQICQβˉIBQβIBQUCEQVCC−ICQRc 晶体管的直流模型 晶体管的直流模型 晶体管的直流模型 a 输入特性折线化 b 输出特性理想化 c 直流模型 a输入特性折线化b输出特性理想化c直流模型 a输入特性折线化b输出特性理想化c直流模型 应当特别指出晶体管的直流模型是晶体管在静态时工作在放大状态的模型它的使用条件是: U B E U o n {U\tiny BE}{U\tiny on} UBEUon 且 U C E U B E {U\tiny CE}{U\tiny BE} UCEUBE并认为 β ˉ β {\{\beta}}{\beta} βˉβ。 在下图阻容耦合共射放大电路所示中若已知 V C C 12 V {V\tiny CC}12V VCC12V R b 510 k Ω {R\tiny b}510kΩ Rb510kΩ R c 510 k Ω {R\tiny c}510kΩ Rc510kΩ晶体管的 β 0 {\beta}0 β0 U B E Q ≈ 0.7 V {U\tiny BEQ}≈0.7V UBEQ≈0.7V则根据 I B Q V B B − U B E Q R b {I\tiny BQ}\frac{{V\tiny BB}-{U\tiny BEQ}}{R\tiny b} IBQRbVBB−UBEQ 可得 I B Q ≈ 22 u A {I\tiny BQ}≈22uA IBQ≈22uA I C Q ≈ 2.2 m A {I\tiny CQ}≈2.2mA ICQ≈2.2mA U C E Q ≈ 5.35 V {U\tiny CEQ}≈5.35V UCEQ≈5.35V。 c 阻容耦合共射放大电路 c阻容耦合共射放大电路 c阻容耦合共射放大电路
晶体管共射h参数等效模型 在共射接法的放大电路中在低频小信号作用下将晶体管看成一个线性双口网络利用网络的 h h h参数来表示输入端口、输出端口的电压与电流的相互关系便可得出等效电路称之为共射 h h h参数等效模型。这个模型只能用于放大电路低频动态小信号参数的分析。 h h h参数等效模型的由来 晶体管的共射 h 参数等效模型 晶体管的共射h参数等效模型 晶体管的共射h参数等效模型 a 将晶体管看成线性双口网络 b 输入特性曲线 a将晶体管看成线性双口网络b输入特性曲线 a将晶体管看成线性双口网络b输入特性曲线 c 输出特性曲线 d 共射 h 参数等效模型 c输出特性曲线d共射h参数等效模型 c输出特性曲线d共射h参数等效模型 若将晶体管看成一个双口网络并以 b - e 作为输入端口以 c - e 作为输出端口如上图 ( a ) 所示则网络外部的端电压和电流关系就是晶体管的输入特性和输出特性如上图 ( b ) 、( c ) 所示。可以写成关系式 { u B E f ( i B , u B E ) i C f ( i B , u B E ) \begin{cases} {\large u\tiny BE}f({i\tiny B},{\large u\tiny BE}) \\ {\large i\tiny C}f({i\tiny B},{\large u\tiny BE}) \\ \end{cases} {uBEf(iB,uBE)iCf(iB,uBE)
式中 u B E {\large u\tiny BE} uBE、 I B {I\tiny B} IB、 u C E {\large u\tiny CE} uCE、 i C {i\tiny C} iC 均为各电量的瞬时总量。为了研究低频小信号作用下各变化量之间的关系对上边两式求全微分得出 { d u B E ∂ u B E ∂ i B ∣ U C E d i B ∂ u B E ∂ u C E ∣ I B d u C E d i C ∂ i C ∂ i B ∣ U C E d i B ∂ i C ∂ u C E ∣ I B d u C E \begin{cases} d{\large u\tiny BE}\frac{\large ∂ u\tiny BE}{{\large ∂ i}{\tiny B}}{\huge \mid_{\small U\tiny CE}}di{\tiny B} \frac{\large ∂ u\tiny BE}{{\large ∂ u}{\tiny CE}}{\huge \mid_{\small I\tiny B}}d{\large u}{\tiny CE}\\ \\ d{\large i\tiny C}\frac{\large ∂ i\tiny C}{{\large ∂ i}{\tiny B}}{\huge \mid_{\small U\tiny CE}}di{\tiny B} \frac{\large ∂ i\tiny C}{{\large ∂ u}{\tiny CE}}{\huge \mid_{\small I\tiny B}}d{\large u}{\tiny CE}\\ \end{cases} ⎩ ⎨ ⎧duBE∂iB∂uBE∣UCEdiB∂uCE∂uBE∣IBduCEdiC∂iB∂iC∣UCEdiB∂uCE∂iC∣IBduCE 由于 d u B E {\large du}{\tiny BE} duBE 代表 u B E {\large u}{\tiny BE} uBE 的变化部分可以用 U ˙ b e {\.{U}}{\tiny be} U˙be 取代同理 d i B {\large di}{\tiny B} diB 可用 I ˙ b {\.{I}}{\tiny b} I˙b 取代 d i C {\large di}{\tiny C} diC可用 I ˙ c {\.{I}}{\tiny c} I˙c 取代 d u C E {\large du}{\tiny CE} duCE 可用 U ˙ c e {\.{U}}{\tiny ce} U˙ce 取代。根据电路原理网络分析知识可从上面两式子得出 h h h参数方程 { U ˙ b e h 11 e I ˙ b h 12 e U ˙ c e I ˙ c h 21 e I ˙ b h 22 e U ˙ c e \begin{cases} {\.{U}}{\tiny be}{h\tiny 11e}{\.{I}}{\tiny b}{h\tiny 12e}{\.{U}}{\tiny ce} \\ {\.{I}}{\tiny c}{h\tiny 21e}{\.{I}}{\tiny b}{h\tiny 22e}{\.{U}}{\tiny ce} \\ \end{cases} {U˙beh11eI˙bh12eU˙ceI˙ch21eI˙bh22eU˙ce 下标e表示共射接法式中 { h 11 e ∂ u B E ∂ i B ∣ U C E ∂ u B E ∂ u C E ∣ I B ∂ i C ∂ i B ∣ U C E ∂ i C ∂ u C E ∣ I B \begin{cases} {h\tiny 11e}\frac{\large ∂ u\tiny BE}{{\large ∂ i}{\tiny B}}{\huge \mid_{\small U\tiny CE}} \\ \\ \frac{\large ∂ u\tiny BE}{{\large ∂ u}{\tiny CE}}{\huge \mid_{\small I\tiny B}} \\ \\ \frac{\large ∂ i\tiny C}{{\large ∂ i}{\tiny B}}{\huge \mid_{\small U\tiny CE}}\\ \\ \frac{\large ∂ i\tiny C}{{\large ∂ u}{\tiny CE}}{\huge \mid_{\small I\tiny B}} \\ \\ \end{cases} ⎩ ⎨ ⎧h11e∂iB∂uBE∣UCE∂uCE∂uBE∣IB∂iB∂iC∣UCE∂uCE∂iC∣IB U ˙ b e h 11 e I ˙ b h 12 e U ˙ c e {\.{U}}{\tiny be}{h\tiny 11e}{\.{I}}{\tiny b}{h\tiny 12e}{\.{U}}{\tiny ce} U˙beh11eI˙bh12eU˙ce 表明电压 U ˙ b e {\.{U}}{\tiny be} U˙be 由两部分组成 第一项表示由 I ˙ b {\.{I}}{\tiny b} I˙b 产生一个电压因而 h 11 e {h\tiny 11e} h11e 为一电阻 第二项表示由 U ˙ c e {\.{U}}{\tiny ce} U˙ce 产生一个电压因而 h 12 e {h\tiny 12e} h12e 无量纲所以 b - e 间等效成一个电阻与一个电压控制的电压源串联。 I ˙ c h 21 e I ˙ b h 22 e U ˙ c e {\.{I}}{\tiny c}{h\tiny 21e}{\.{I}}{\tiny b}{h\tiny 22e}{\.{U}}{\tiny ce} I˙ch21eI˙bh22eU˙ce 表明电流 I ˙ c {\.{I}}{\tiny c} I˙c 也由两部分组成 第一项表示由 I ˙ b {\.{I}}{\tiny b} I˙b 控制产生一个电流因而 h 21 e {h\tiny 21e} h21e 无量纲; 第二项表示由 U ˙ c e {\.{U}}{\tiny ce} U˙ce 产生一个电流因而 h 22 e {h\tiny 22e} h22e 为电导所以 c - e 间等效成一个电流控制的电流源与一个电阻并联。 这样得到晶体管的等效模型如下图所示。由于 h 11 e {h\tiny 11e} h11e、 h 12 e {h\tiny 12e} h12e、 h 21 e {h\tiny 21e} h21e、 h 22 e {h\tiny 22e} h22e四个参数的量纲不同故称为 h h h混合)参数由此得到的等效电路称为h参数等效模型。 晶体管的共射 h 参数等效模型 晶体管的共射h参数等效模型 晶体管的共射h参数等效模型
参数的物理意义 研究 h h h参数与晶体管特性曲线的关系可以进一步理解它们的物理意义和求解方法。 h 11 e {h\tiny 11e} h11e 是当 u C E U C E Q {\large u}{\tiny CE}{U\tiny CEQ} uCEUCEQ 时 u B E {\large u}{\tiny BE} uBE 对 i B {i\tiny B} iB 的偏导数。从输入特性上看就是 u C E U C E Q {\large u}{\tiny CE}{U\tiny CEQ} uCEUCEQ 那条输人特性曲线在Q点处切线斜率的倒数。小信号作用时 h 11 e ∂ u B E ∂ i B ≈ Δ u B E Δ i B {h\tiny 11e}\frac{\large ∂ u\tiny BE}{{\large ∂ i}{\tiny B}}≈\frac{\large \Delta u\tiny BE}{\large \Delta i\tiny B} h11e∂iB∂uBE≈ΔiBΔuBE见下图所示。因此 h 11 e {h\tiny 11e} h11e 表示小信号作用下 b - e 间的动态电阻常记作 r b e {\large r\tiny be} rbe。Q点越高输入特性曲线越陡 h 11 e {h\tiny 11e} h11e 的值也就越小。 h 参数的物理意义及求解方法——求解 h 11 e h参数的物理意义及求解方法——求解{h\tiny 11e} h参数的物理意义及求解方法——求解h11e h 12 e {h\tiny 12e} h12e 是当 i B I B Q {\large i}{\tiny B}{I\tiny BQ} iBIBQ 时 u B E {\large u}{\tiny BE} uBE 对 u C E {\large u}{\tiny CE} uCE 的偏导数。从输人特性上看就是在 i B I B Q {\large i}{\tiny B}{I\tiny BQ} iBIBQ 的情况下 u C E {\large u}{\tiny CE} uCE 对 u B E {\large u}{\tiny BE} uBE 的影响可以用 Δ u B E Δ u C E \frac{\large \Delta u\tiny BE}{\large \Delta u\tiny CE} ΔuCEΔuBE 求出 h 12 e {h\tiny 12e} h12e 的近似值见下图所示。 h 12 e {h\tiny 12e} h12e 描述了晶体管输出回路电压 u C E {\large u}{\tiny CE} uCE 对输入回路电压 u B E {\large u}{\tiny BE} uBE 的影响故称之为内反馈系数。当 c - e 间电压足够大时如 U C E ≥ 1 V {U}{\tiny CE}≥1V UCE≥1V Δ u B E Δ u C E \frac{\large \Delta u\tiny BE}{\large \Delta u\tiny CE} ΔuCEΔuBE 的值很小多小于 1 0 − 2 10^{-2} 10−2。 h 参数的物理意义及求解方法——求解 h 12 e h参数的物理意义及求解方法——求解{h\tiny 12e} h参数的物理意义及求解方法——求解h12e h 21 e {h\tiny 21e} h21e 是当 u C E U C E Q {\large u}{\tiny CE}{U\tiny CEQ} uCEUCEQ 时 i C {i\tiny C} iC 对 i B {i\tiny B} iB 的偏导数。从输出特性上看当小信号作用时 h 12 e ∂ i C ∂ i B ≈ Δ i C Δ i B {h\tiny 12e}\frac{\large ∂ i\tiny C}{{\large ∂ i}{\tiny B}}≈\frac{\large \Delta i\tiny C}{{\large \Delta i}{\tiny B}} h12e∂iB∂iC≈ΔiBΔiC见下图所示。所以 h 21 e {h\tiny 21e} h21e表示晶体管在Q点附近的电流放大系数 β \beta β。 h 参数的物理意义及求解方法——求解 h 21 e h参数的物理意义及求解方法——求解{h\tiny 21e} h参数的物理意义及求解方法——求解h21e h 22 e {h\tiny 22e} h22e 是当 i B I B Q {i\tiny B}{I\tiny BQ} iBIBQ 时 i C {i\tiny C} iC 对 u C E {\large u}{\tiny CE} uCE 的偏导数。从输出特性上看 h 22 e {h\tiny 22e} h22e 是在 i B I B Q {\large i}{\tiny B}{I\tiny BQ} iBIBQ 的那条输出特性曲线上Q点处导数见下图所示它表示输出特性曲线上翘的程度可以利用 Δ i C Δ u C E \frac{\large \Delta i\tiny C}{\large \Delta u\tiny CE} ΔuCEΔiC得到其近似值。由于大多数管子工作在放大区时曲线均几乎平行于横轴所以其值常小于 1 0 − 5 S 10^{-5}S 10−5S。常称 − 1 h 22 e \frac{-1}{h\tiny 22e} h22e−1为 c - e 间动态电阻 r c e {r\tiny ce} rce其值在几百千欧以上。 h 参数的物理意义及求解方法——求解 h 22 e h参数的物理意义及求解方法——求解{h\tiny 22e} h参数的物理意义及求解方法——求解h22e
简化的h参数等效模型 由以上分析可知在输入回路内反馈系数 h 12 e {h\tiny 12e} h12e 很小即内反馈很弱近似分析中可忽略不计故晶体管的输入回路可近似等效为只有一个动态电阻 r b e ( h 12 e ) {r\tiny be}({h\tiny 12e}) rbe(h12e)在输出回路 h 22 e {h\tiny 22e} h22e很小即 r c e {r\tiny ce} rce很大说明在近似分析中该支路的电流可忽略不计故晶体管的输出回路可近似等效为只有一个受控电流源 I ˙ c {\.{I}}{\tiny c} I˙c I ˙ c β I ˙ b {\.{I}}{\tiny c}{\beta \.{I}{\tiny b}} I˙cβI˙b因此简化的 h h h参数等效模型下图所示。 应当指出如果晶体管输出回路所接负载电阻 R L {R\tiny L} RL 与 r c e {r\tiny ce} rce 可比则在电路分析中应当考虑 r c e r\tiny ce rce的影响 简化的 h 参数等效模型 简化的h参数等效模型 简化的h参数等效模型 r b e {r\tiny be} rbe的近似表达式 在简化的 h h h参数等效模型中可以通过实测得到工作在Q点下的 β \beta β并可以通过以下分析所得的近似表达式来计算 r b e {r\tiny be} rbe 的数值。 晶体管输入回路的分析结构 晶体管输入回路的分析结构 晶体管输入回路的分析结构 从上图所示晶体管的结构示意图中可以看出b - e 间电阻由基区体电阻 r b b ′ {\large r\tiny bb} rbb′ 、发射结电阻 r b ′ e {\large r\tiny be} rb′e和发射区体电阻 r e {\large r\tiny e} re三部分组成。 r b b ′ {\large r\tiny bb} rbb′ 与 r e {\large r\tiny e} re 仅与杂质浓度及制造工艺有关由于基区很薄且多子浓度很低 r b b ′ {\large r\tiny bb} rbb′ 数值较大对于小功率管多在几十欧到几百欧可以通过查阅手册得到。由于发射区多数载流子浓度很高 r e {\large r\tiny e} re 数值很小只有几欧与 r b b ′ {\large r\tiny bb} rbb′ 和 r b ′ e {\large r\tiny be} rb′e 相比可以忽略不计。因此晶体管输入回路的等效电路如下图所示。 晶体管输入回路的分析等效电路 晶体管输入回路的分析等效电路 晶体管输入回路的分析等效电路 流过 r b b ′ {\large r\tiny bb} rbb′ 的电流为 I ˙ b {\.{I}{\tiny b}} I˙b而流过 r b ′ e {\large r\tiny be} rb′e的电流为 I ˙ e {\.{I}{\tiny e}} I˙e所以 U ˙ b e ≈ I ˙ b r b b ′ I ˙ e r b ′ e {\.{U}{\tiny be}}≈{\.{I}{\tiny b}}{\large r\tiny bb}{\.{I}{\tiny e}}{\large r\tiny be} U˙be≈I˙brbb′I˙erb′e 根据对PN结电流方程的分析可知发射结的总电流为 i E I S ( e u U T − 1 ) u 为发射结所加总电压 {i\tiny E}{I\tiny S}({\small e}^{\frac {\small u}{\small U\tiny T}}-1)u为发射结所加总电压 iEIS(eUTu−1)u为发射结所加总电压 因而 1 r b ′ e d i E d u 1 U T ∗ I S ∗ e u U T \frac{1}{\large r\tiny be}\frac{di\tiny E}{d\tiny u}\frac{1}{U\tiny T}*{I\tiny S}*{{\small e}^{\frac {\small u}{\small U\tiny T}}} rb′e1dudiEUT1∗IS∗eUTu 由于发射结处于正向偏置u大于开启电压 (如硅管 U o n U\tiny on Uon 为0.5 V左右)而常温下 U T ≈ 26 m V {U\tiny T}≈26mV UT≈26mV因此可以认为 i E ≈ I S ∗ e u U T {i\tiny E}≈{I\tiny S} *{{\small e}^{\frac {\small u}{\small U\tiny T}}} iE≈IS∗eUTu代入上式可得 1 r b ′ e ≈ 1 U T ∗ i E \frac{1}{\large r\tiny be}≈\frac{1}{U\tiny T}*{i\tiny E} rb′e1≈UT1∗iE 当用以Q点为切点的切线取代Q点附近的曲线时 1 r b ′ e ≈ 1 U T ∗ I E Q \frac{1}{\large r\tiny be}≈\frac{1}{U\tiny T}*{I\tiny EQ} rb′e1≈UT1∗IEQ 根据 r b e r\tiny be rbe的定义 r b e U b e I b ≈ U b b ′ U b ′ e I b U b b ′ I b U b ′ e I b r b b ′ I e r b ′ e I b {\large r\tiny be}\frac{U\tiny be}{I\tiny b}≈\frac{{U\tiny bb}{U\tiny be}}{I\tiny b}\frac{U\tiny bb}{I\tiny b}\frac{U\tiny be}{I\tiny b}{\large r\tiny bb}\frac{{I\tiny e}\large r\tiny be}{I\tiny b} rbeIbUbe≈IbUbb′Ub′eIbUbb′IbUb′erbb′IbIerb′e 由此得出 r b e \large r\tiny be rbe的近似表达式 r b e ≈ r b b ′ ( 1 β ) U T I E Q 或 r b e ≈ r b b ′ β U T I C Q {\large r\tiny be}≈{\large r\tiny bb}(1{\beta})\frac{U\tiny T}{I\tiny EQ}或{\large r\tiny be}≈{\large r\tiny bb}{\beta}\frac{U\tiny T}{I\tiny CQ} rbe≈rbb′(1β)IEQUT或rbe≈rbb′βICQUT 上进一步表明Q点越高即 I E Q ( I C Q ) {I\tiny EQ}({I\tiny CQ}) IEQ(ICQ) 越大 r b e {\large r\tiny be} rbe 越小。 h h h参数等效模型用于研究动态参数它的四个参数都是在Q点处求偏导数得到的。因此只有在信号比较小且工作在线性度比较好的区域内分析计算的结果误差才较小。而且由于 h h h参数等效模型没有考虑结电容的作用只适用低频信号的情况故也称之为晶体管的低频小信号模型。
共射放大电路动态参数的分析 a 基本共射放大电路 a基本共射放大电路 a基本共射放大电路 利用 h h h参数等效模型可以求解放大电路的电压放大倍数、输人电阻和输出电阻。在放大电路的交流通路中用h参数等效模型取代晶体管便可得到放大电路的交流等效电路。上图所示基本共射放大电路的交流等效电路下图所示。 基本共射放大电路的动态分析交流等效电路 基本共射放大电路的动态分析交流等效电路 基本共射放大电路的动态分析交流等效电路
电压放大倍数 A ˙ u \.{A}\tiny u A˙u 根据电压放大倍数的定义利用晶体管 I ˙ b {\.{I}}{\tiny b} I˙b 对 I ˙ c {\.{I}}{\tiny c} I˙c 的控制关系可得 U ˙ i I ˙ b ( R b r b e ) {\.{U}\tiny i}{\.{I}\tiny b}({R\tiny b}{\large r}{\tiny be}) U˙iI˙b(Rbrbe) U ˙ o − I ˙ c R c − β I ˙ b R c {\.{U}\tiny o}-{\.{I}\tiny c}{R\tiny c}-{\beta}{\.{I}\tiny b}{\large R}{\tiny c} U˙o−I˙cRc−βI˙bRc 因此电压放大倍数的表达式为: A ˙ u U ˙ o U ˙ i β R c R b r b e {\.{A}\tiny u}\frac{\.{U}{\tiny o}}{\.{U}{\tiny i}}\frac{\beta R\tiny c}{{R\tiny b}{\large r}{\tiny be}} A˙uU˙iU˙oRbrbeβRc
输入电阻 R i {R\tiny i} Ri R i {R\tiny i} Ri是从放大电路输入端看进去的等效电阻。因为输入电流有效值 I i I b {I\tiny i}{I\tiny b} IiIb输入电压有效值 U i I b ( R b r b e ) {U\tiny i}{I\tiny b}({R\tiny b}{\large r}{\tiny be}) UiIb(Rbrbe)故输入电阻为: R i U i I i R b r b e {R\tiny i}\frac{U\tiny i}{I\tiny i}{R\tiny b}{\large r}{\tiny be} RiIiUiRbrbe
输出电阻 R o {R\tiny o} Ro 根据诺顿定理将放大电路输出回路进行等效变换使之成为一个有内阻的电压源如下图基本共射放大电路的动态分析输出电阻的分析所示可得 R o R c {R\tiny o}{R\tiny c} RoRc 基本共射放大电路的动态分析输出电阻的分析 基本共射放大电路的动态分析输出电阻的分析 基本共射放大电路的动态分析输出电阻的分析 对电子电路输出电阻进行分析时还可令信号源电压 U ˙ S 0 {\.{U}\tiny S}0 U˙S0但保留内阻 R s {R\tiny s} Rs然后在输出端加一正弦波测试信号 U o {U\tiny o} Uo必然产生动态电流 I o {I\tiny o} Io则 R o U o I o ∣ U s 0 {R\tiny o}\frac{U\tiny o}{I\tiny o}{\huge \mid_{\small U{\tiny s}0}} RoIoUo∣Us0 在基本共射放大电路的动态分析交流等效电路所示电路中所加信号 U ˙ i {\.{U}\tiny i} U˙i 为恒压源内阻为0。当 U ˙ i 0 {\.{U}\tiny i}0 U˙i0 时 I ˙ b 0 {\.{I}\tiny b}0 I˙b0当然 I ˙ c 0 {\.{I}\tiny c}0 I˙c0因此 R o U o I o U o U o R c R c {R\tiny o}\frac{U\tiny o}{I\tiny o}\frac{U\tiny o}{{U\tiny o}{R\tiny c}}{R\tiny c} RoIoUoUoRcUoRc 应当指出虽然利用 h h h参数等效模型分析的是动态参数但是由于 r b e {\large r}{\tiny be} rbe 与Q点紧密相关因而使动态参数与Q点紧密相关;对放大电路的分析应遵循“先静态后动态”的原则只有Q点合适动态分析才有意义。 上述分析方法为等效电路法有些文献也称之为微变等效电路法。 在下图所示电路中已知 V B B 1 V {V\tiny BB}1 V VBB1V R b 24 k Ω R{\tiny b} 24 kΩ Rb24kΩ V C C 12 V {V\tiny CC}12V VCC12V R c 5.1 k Q R{\tiny c} 5.1 kQ Rc5.1kQ晶体管的 r b b ′ 100 Ω {\large r}{\tiny bb}100Ω rbb′100Ω β 100 {\beta}100 β100导通时的 U B E Q U\tiny BEQ UBEQ0.7 V。 (1)求静态工作点Q; (2)求解 A ˙ u \.{A}\tiny u A˙u、 R b {R\tiny b} Rb 和 R o {R\tiny o} Ro。 a 基本共射放大电路 a基本共射放大电路 a基本共射放大电路 解: (1根据 { I B Q V B B − U B E Q R b I C Q β ˉ I B Q β I B Q U C E Q V C C − I C Q R c \begin{cases} {I\tiny BQ}\frac{{V\tiny BB}-{U\tiny BEQ}}{R\tiny b} \\ {I\tiny CQ}{\{\beta}}{I\tiny BQ}{\beta}{I\tiny BQ} \\ {U\tiny CEQ}{V\tiny CC}-{I\tiny CQ}{R\tiny c} \end{cases} ⎩ ⎨ ⎧IBQRbVBB−UBEQICQβˉIBQβIBQUCEQVCC−ICQRc 求出Q点 I B Q V B B − U B E Q R b 1 − 0.7 24 ∗ 1 0 3 A ( 12.5 ∗ 1 0 − 6 ) A 12.5 u A {I\tiny BQ}\frac{{V\tiny BB}-U{\tiny BEQ}}{R\tiny b}\frac{{1-0.7}}{24*10^{3}}A({12.5*10^{-6}})A12.5uA IBQRbVBB−UBEQ24∗1031−0.7A(12.5∗10−6)A12.5uA I C Q β ˉ I B Q β I B Q ( 100 ∗ 12.5 ∗ 1 0 − 6 ) A 1.25 m A {I\tiny CQ}{\{\beta}}{I\tiny BQ}{\beta}{I\tiny BQ}(100*12.5*10^{-6})A1.25mA ICQβˉIBQβIBQ(100∗12.5∗10−6)A1.25mA U C E Q V C C − I C Q R c ( 12 − 1.25 ∗ 5.1 ) V ≈ 5.63 V {U\tiny CEQ}{V\tiny CC}-{I\tiny CQ}{R\tiny c}(12-1.25*5.1)V≈5.63V UCEQVCC−ICQRc(12−1.25∗5.1)V≈5.63V U C E Q U\tiny CEQ UCEQ大于 U B E Q U\tiny BEQ UBEQ说明晶体管工作在放大区。 (2动态分析时先求出 r b e {r\tiny be} rbe。 r b e ≈ r b b ′ β U T I C Q ( 100 100 26 1.25 ) Ω ≈ 2200 Ω 2.2 k Ω {\large r\tiny be}≈{\large r\tiny bb}{\beta}\frac{U\tiny T}{I\tiny CQ}(100100\frac{26}{1.25})Ω≈2200Ω2.2kΩ rbe≈rbb′βICQUT(1001001.2526)Ω≈2200Ω2.2kΩ 根据 A ˙ u U ˙ o U ˙ i β R c R b r b e {\.{A}\tiny u}\frac{\.{U}{\tiny o}}{\.{U}{\tiny i}}\frac{\beta R\tiny c}{{R\tiny b}{\large r}{\tiny be}} A˙uU˙iU˙oRbrbeβRc R i U i I i R b r b e {R\tiny i}\frac{U\tiny i}{I\tiny i}{R\tiny b}{\large r}{\tiny be} RiIiUiRbrbe R o R c {R\tiny o}{R\tiny c} RoRc 可得 A ˙ u − β R c R b r b e ≈ − 100 ∗ 5.1 24 2.2 ≈ − 19.5 {\.{A}\tiny u}-\frac{\beta R\tiny c}{{R\tiny b}{\large r}{\tiny be}}≈-\frac{100*5.1}{242.2}≈-19.5 A˙u−RbrbeβRc≈−242.2100∗5.1≈−19.5 R i R b r b e ≈ ( 24 2.2 ) k Ω 26.2 k Ω {R\tiny i}{R\tiny b}{\large r}{\tiny be}≈(242.2)kΩ26.2kΩ RiRbrbe≈(242.2)kΩ26.2kΩ R o R c 5.1 k Ω {R\tiny o}{R\tiny c}5.1kΩ RoRc5.1kΩ 【例2.3.3】在下图阻容耦合共射放大电路所示电路中已知 V C C 12 V {V\tiny CC}12V VCC12V R b 510 k Ω R{\tiny b} 510 kΩ Rb510kΩ R c 3 k Ω {R\tiny c}3kΩ Rc3kΩ;晶体管的 r b b ′ 150 Ω {\large r\tiny bb} 150Ω rbb′150Ω β 80 \beta 80 β80 U B E Q 0.7 V {U\tiny BEQ}0.7V UBEQ0.7V; R L 3 k Ω {R\tiny L}3kΩ RL3kΩ;耦合电容对交流信号可视为短路。 (1求出电路的 A ˙ u \.{A}\tiny u A˙u、 R b {R\tiny b} Rb 和 R o {R\tiny o} Ro。 (2)若所加信号源内阻 R s 2 k Ω R{\tiny s} 2 kΩ Rs2kΩ求出 A ˙ u s U ˙ o U ˙ s ? \.{A}{\tiny us}\frac{\.{U}{\tiny o}}{\.{U}{\tiny s}}? A˙usU˙sU˙o? c 阻容耦合共射放大电路 c阻容耦合共射放大电路 c阻容耦合共射放大电路 解: (1首先求出Q点和 r b e {r\tiny be} rbe再求出 A ˙ u \.{A}\tiny u A˙u、 R b {R\tiny b} Rb 和 R o {R\tiny o} Ro。 根据 { I B Q V C C − U B E Q R b I C Q β ˉ I B Q β I B Q U C E Q V C C − I C Q R c \begin{cases} {I\tiny BQ}\frac{{V\tiny CC}-{U\tiny BEQ}}{R\tiny b}\\ {I\tiny CQ}{\{\beta}}{I\tiny BQ}{\beta}{I\tiny BQ} \\ {U\tiny CEQ}{V\tiny CC}-{I\tiny CQ}{R\tiny c} \end{cases} ⎩ ⎨ ⎧IBQRbVCC−UBEQICQβˉIBQβIBQUCEQVCC−ICQRc 可得 I B Q V C C − U B E Q R b 12 − 0.7 510 m A ≈ ( 0.0222 ) m A 22.2 u A {I\tiny BQ}\frac{{V\tiny CC}-U{\tiny BEQ}}{R\tiny b}\frac{{12-0.7}}{510}mA≈(0.0222)mA22.2uA IBQRbVCC−UBEQ51012−0.7mA≈(0.0222)mA22.2uA I C Q β I B Q ( 80 ∗ 0.0222 ) m A ≈ 1.77 m A {I\tiny CQ}{\beta}{I\tiny BQ}(80*0.0222)mA≈1.77mA ICQβIBQ(80∗0.0222)mA≈1.77mA U C E Q V C C − I C Q R c ≈ ( 12 − 1.77 ∗ 3 ) V 6.69 V {U\tiny CEQ}{V\tiny CC}-{I\tiny CQ}{R\tiny c}≈(12-1.77*3)V6.69V UCEQVCC−ICQRc≈(12−1.77∗3)V6.69V U C E Q U\tiny CEQ UCEQ大于 U B E Q U\tiny BEQ UBEQ说明Q点晶体管工作在放大区。 r b e ≈ r b b ′ β U T I C Q ( 150 80 26 1.77 ) Ω ≈ 1325 Ω 1.33 k Ω {\large r\tiny be}≈{\large r\tiny bb}{\beta}\frac{U\tiny T}{I\tiny CQ}(15080\frac{26}{1.77})Ω≈1325Ω1.33kΩ rbe≈rbb′βICQUT(150801.7726)Ω≈1325Ω1.33kΩ 画出交流等效电路如下图所示。
从图上图可知 U ˙ o I ˙ c ( R c / / R L ) − β I ˙ b ( R c / / R L ) {\.{U}{\tiny o}}{\.{I}{\tiny c}}({R\tiny c}//{R\tiny L})-\beta{\.{I}{\tiny b}}({R\tiny c}//{R\tiny L}) U˙oI˙c(Rc//RL)−βI˙b(Rc//RL) U ˙ i I ˙ b r b e {\.{U}{\tiny i}}{\.{I}{\tiny b}}{\large r\tiny be} U˙iI˙brbe根据 A ˙ u \.{A}\tiny u A˙u 的定义可以得出 A ˙ u U ˙ o U ˙ i − β R ′ L r b e R ′ L R c / / R L {\.{A}\tiny u}\frac{\.{U}{\tiny o}}{\.{U}{\tiny i}}-\frac{\beta R\tiny L}{{\large r}{\tiny be}}{ R\tiny L}{R\tiny c}//{R\tiny L} A˙uU˙iU˙o−rbeβR′LR′LRc//RL 带入数据 A ˙ u − 80 ∗ 3 ∗ 3 3 3 1.33 ≈ − 90 {\.{A}\tiny u}-80*\frac{\frac{3*3}{33}}{1.33}≈-90 A˙u−80∗1.33333∗3≈−90 根据 R i R\tiny i Ri定义可以得出 R i U i I i R b / / r b e {R\tiny i}\frac{U\tiny i}{I\tiny i}{R\tiny b}//{\large r}{\tiny be} RiIiUiRb//rbe 通常情况下 R b r b e {R\tiny b}{\large r}{\tiny be} Rbrbe所以 R i ≈ r b e ≈ 1.33 k Ω {R\tiny i}≈{\large r}{\tiny be}≈1.33kΩ Ri≈rbe≈1.33kΩ。 R o R c {R\tiny o}{R\tiny c} RoRc 代入数据得 R o 3 k Ω {R\tiny o}3kΩ Ro3kΩ。 应当指出放大电路的输入电阻与信号源内阻无关输出电阻与负载无关。
(2)根据 A ˙ u s \.{A}{\tiny us} A˙us的定义 A ˙ u s U ˙ o U ˙ s U ˙ i U ˙ s ∗ U ˙ o U ˙ i R i R s R i ∗ A ˙ u {\.{A}{\tiny us}}\frac{\.{U}{\tiny o}}{\.{U}{\tiny s}}\frac{\.{U}{\tiny i}}{\.{U}{\tiny s}}*\frac{\.{U}{\tiny o}}{\.{U}{\tiny i}}\frac{R\tiny i}{{R\tiny s}{R\tiny i}}*{\.{A}{\tiny u}} A˙usU˙sU˙oU˙sU˙i∗U˙iU˙oRsRiRi∗A˙u 代入数据后得 A ˙ u s 1.33 2 1.33 ∗ ( − 90 ) ≈ − 36 {\.{A}{\tiny us}}\frac{1.33}{21.33}*(-90)≈-36 A˙us21.331.33∗(−90)≈−36 ∣ A ˙ u s ∣ |\.{A}{\tiny us}| ∣A˙us∣总是小于 ∣ A ˙ u ∣ |\.{A}{\tiny u}| ∣A˙u∣输入电阻越大 ∣ U ˙ i ∣ |\.{U}{\tiny i}| ∣U˙i∣越接近 ∣ U ˙ s ∣ |\.{U}{\tiny s}| ∣U˙s∣ ∣ A ˙ u ∣ |\.{A}{\tiny u}| ∣A˙u∣也就越接近 ∣ A ˙ u s ∣ |\.{A}{\tiny us}| ∣A˙us∣
