三极管(基本共射)分析

单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电路中各元件的作用如下：,C,1,R,S,+,u,i,R,C,R,B,+U,CC,C,2,R,L,+,e,s,+,u,o,+,+,i,B,+,u,BE,i,C,+,u,CE,T,晶体管,T,晶体管是放大元件，利用它的电流放大作用，在集电极电路获得放大了的电流,i,C,，该电流受输入信号的控制。,集电极电源电压,U,CC,电源电压,U,CC,除为输出信号提供能量外，它还保证集电结处于反向偏置，以使晶体管具有放大作用。,2-2,基本共射级放大电路,集,电极负载电阻,R,C,集电极负载电阻简称集电极电阻，它主要是将电流的变化变换为电压的变化，以实现电压放大。,偏置电阻,R,B,它的作用是提供大小适当的基极电流，以使放大电路获得合适的工作点，并使发射结处于正向偏置。,耦合电容,C,1,和,C,2,它们一方面起到隔直作用，,C,1,用来隔断放大电路与信号源之间的直流通路，而,C,2,用来隔断放大电路与负载之间的直流通路，使三者之间无直流联系互不影响。另一方面又起到交流耦合的作用，其电容值应足够大，以保证在一定的频率范围内，耦合电容上的交流压降小到可以忽略不计，即对交流信号可视为短路。,返回,基本放大电路的组成,放大元件,i,C,=, i,B,，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。,u,i,u,o,输入,输出,R,B,+,E,C,E,B,R,C,C,1,C,2,T,耦合电容,隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。,R,B,+,E,C,E,B,R,C,C,1,C,2,T,集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。,R,B,+,E,C,E,B,R,C,C,1,C,2,T,集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。,R,B,+,E,C,E,B,R,C,C,1,C,2,T,R,C,的值一般为几千欧到几十千欧。,使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。,基极电源与基极电阻,R,B,+,E,C,E,B,R,C,C,1,C,2,T,R,B,的值一般为几十千欧到几百千欧。,放大元件,i,C,=,i,B,，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。,单管共,射,极放大电路的结构及各元件的作用,各元件作用：,使发射结正偏，并提供适当的静,I,B,和,U,BE,。,基极电源与基极电阻,集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。,集电极电阻,R,C,，将变化的电流转变为变化的电压。,耦合电容：,电解电容，有极性，,大小为,10,F50,F,作用：,隔直通交,隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。,+,+,各元件作用：,可以省去,电路改进：采用单电源供电,R,B,+,E,C,E,B,R,C,C,1,C,2,T,单电源供电电路,+,E,C,R,C,C,1,C,2,T,R,B,R,B,需要相应地提高阻值。,参考点,在晶体管电路中，通常将输入电压、输出电压以及电源的公共端称为“地”用,表示，但并不见得真的接到大地，只是以“地”端为零电位，作为电路中各点电位的参考点。换句话说，电路中各点电位的极性和数值，如不特殊注明，都是指该点相对于“地”的电位差。,符号规定,U,A,大写字母、大写下标，表示直流量。,u,A,小写字母、大写下标，表示交直流量。,u,a,小写字母、小写下标，表示交流分量。,u,A,u,a,交直流量,交流分量,t,U,A,直流分量,基本放大电路的习惯画法,放大电路的分析方法,放大电路分析,静态分析,动态分析,估算法,图解法,微变等效电路法,图解法,直流通路和交流通路,放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。,但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。,交流通路：,只考虑交流信号的分电路。,直流通路：,只考虑直流信号的分电路。,信号的不同分量可以分别在不同的通路分析。,放大电路的静态工作点,放大电路没有输入信号时的工作状态称为,直流工作状态或静止状态,，简称静态。,静态分析的目的就是确定放大电路的静态（直流）值，,I,B,、,I,C,和,U,CE,。,这些值可以在晶体管特性曲线上确定一个点，称为,静态工作点,(quiescent point),，用,Q,表示，分别记为,I,BQ,、,I,CQ,和,U,CEQ,。,开路,开路,R,B,+,E,C,R,C,C,1,C,2,T,直流通道,R,B,+,E,C,R,C,1.,用直流通路法确定静态工作点,直流通道,R,B,+,E,C,R,C,计算公式如下：,画直流通路：,R,b,称为,偏置电阻,，,I,B,称为,偏置电流,。,用估算法分析放大器的静态工作点（,I,B,、,U,BE,、,I,C,、,U,CE,）,I,C,=,I,B,开路,画出放大电路的直流通路,将交流电压源短路，将电容开路。,直流通路的画法：,开路,在本放大电路中，电源电压,E,C,和集电极电阻,R,C,的大小确定后，静态工作点的位置就仅取决于偏置电流,I,BQ,的大小。,而,I,BQ,E,C,R,B,，因此当,R,B,一经选定，,I,BQ,也就固定不变，故该电路又称为,固定偏置电路,。,对交流信号,(,输入信号,u,i,),短路,短路,置零,R,B,+,E,C,R,C,C,1,C,2,T,R,B,R,C,R,L,u,i,u,o,交流通路,放大电路的基本分析方法,放大电路没有输入信号时的工作状态称为,静态,。静态分析是要确定放大电路的静态值,(,直流值,),I,B,，,I,C,，,U,BE,和,U,CE,。,返回,1.,用放大电路的直流通路确定静态值,可用右图所示的直流通路来计算静态值,R,C,R,B,+U,CC,I,B,+,U,BE,I,C,+,U,CE,T,硅管的,U,BE,约为,0.6 V,，比,U,CC,小得多，可以忽略不计。,放大电路的静态分析,例,1,在,共发射极基本交流放大电路中，已知,U,CC,= 12V,，,R,C,= 4 k,，,R,B,= 300 k,， ，试求,放大电路的静态值。,解,例：用估算法计算静态工作点。,已知：,V,CC,=12V,，,R,C,=4K,，,R,b,=300K ,，,=37.5,。,解：,请注意电路中,I,B,和,I,C,的数量级,结论：,（,1,）放大电路中的信号是交直流,共存，可表示成：,虽然交流量可正负变化，但瞬时量方向始终不变,（,2,）输出,u,o,与输入,u,i,相比，幅度,被放大了，频率不变，但相位相反。,u,i,t,u,BE,t,i,B,t,i,C,t,u,CE,t,u,o,t,2.,用图解法确定静态值,根据,可得出：,在晶体管的输出特性曲线组上作出一直线，它称为直流负载线，与晶体管的某条,(,由,I,B,确定,),输出特性曲线的交点,Q,称为,放大电路的静态工作点，由它确定放大电路的电压和电流的静态值。,基极电流,I,B,的大小不同，静态工作点在负载线上的位置也就不同，改变,I,B,的大小，可以得到合适的静态工作点，,I,B,称为偏置电流，简称偏流。通常是改变,R,B,的阻值来调整,I,B,的大小。,O,I,B,= 0 A,20 A,40 A,60 A,80 A,1,2,3,U,CC,R,C,N,2,4,6,8,10,12,U,CC,M,Q,直流负载线,图解过程,:,I,C,/,mA,U,CE,/V,Q,1,Q,2,例,2,在,共发射极基本交流放大电路中，已知,U,CC,= 12V,，,R,C,= 4 k,，,R,B,= 300 k,，,晶体管的输出特性曲线如上图。,(,1,),作出直流负载线，,(,2,),求,静态值。,解,(,1,),由,I,C,= 0,时，,U,CE,=,U,CC,= 12 V,，和,U,CE,= 0,时，,可作出直流负载线,(,2,),由,得出静态工作点,Q,，,静态值为,O,I,B,= 0 A,20 A,40 A,60 A,80 A,1,2,3,1.5,2,4,6,8,10,12,M,Q,静态工作点,求得静态值为,:,I,B,= 40,A,，,I,C,= 1.5 mA ,U,CE,= 6V,I,C,/,mA,U,CE,/V,对交流信号,(,输入信号,u,i,),交流通路,分析动态工作情况,交流通路的画法：,将直流电压源短路，将电容短路。,短路,短路,置零,放大电路的动态态分析,放大电路的交流模型分析法,思路：将非线性的,BJT,等效成一个线性电路,条件：交流小信号,交流通路,放大电路的动态态分析,放大电路有输入信号时的工作状态称为动态，动态分析是在静态值确定后，分析信号的传输情况，确定放大电路的电压放大倍数,A,u,，输入电阻,r,i,和输入电阻,r,o,晶体管在小信号,(,微变量,),情况下工作时，可以在静态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的特性曲线，三极管就可以等效为一个线性元件。这样就可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。,1.,微变等效电路法,(,1,),晶体管的微变等效电路,O,I,B,U,BE,U,CE,I,B,Q,I,B,U,BE,在晶体管的输入特性曲线上，将工作点,Q,附近的工作段近似地看成直线，当,U,CE,为常数时，,U,BE,与,I,B,之比,称为晶体管的输入电阻，在小信号的条件下，,r,be,是一常数，由它确定,u,be,和,i,b,之间的关系。因此，晶体管的输入电路可用,r,be,等效代替。,放大电路的动态态分析,低频小功率晶体管输入电阻的常用下式估算,R,be,是对交流而言的一个动态电阻。,Q,I,C,U,CE,I,B,I,C,I,C,U,CE,晶体管输出特性曲线的线性工作区是一组近似等距离的平行直线，当,U,CE,为常数时，,I,C,与,I,B,之比,即为晶体管的电流放大系数，在小信号的条件下，,是一常数，由它确定,i,c,受,i,b,的控制关系。因此，晶体管的输出电路可用一,受控电流源,i,c,=,i,b,等效代替。,r,be,的计算：,由,PN,结的电流公式：,其中：,r,bb,=300,所以：,Q,I,C,U,CE,I,B,I,C,I,C,U,CE,U,CE,晶体管的输出特性曲线不完全与横轴平行，当,I,B,为常数时，,U,CE,与,I,C,之比,称为晶体管的输出电阻，在小信号的条件下，,r,ce,也是一常数，在等效电路中与,i,b,并联，由于,r,ce,的阻值很高，可以将其看成开路。,由以上分析可得出晶体管的微变等效电路,u,be,i,b,u,ce,i,c,u,be,u,ce,i,c,r,ce,很大，,一般忽略。,三极管的微变等效电路,r,be,i,b,i,b,r,ce,r,be,i,b,i,b,b,c,e,等效,c,b,e,E,B,C,r,ce,i,c,r,be,i,b,i,b,+,u,ce,+,u,be,C,B,E,+,u,be,+,u,ce,i,c,i,b,T,(,2,),放大电路,的微变等效电路,先画出下图所示放大电路的交流通路，对交流分量而言，电容可视作短路；一般直流电源的内阻很小，可忽略不计，对交流讲直流电源也可以认为是短路的。,将,交流通路中的三极管用其,微变等效电路来代替，即得到放大电路,的微变等效电路。,C,1,R,S,+,u,i,R,C,R,B,+U,CC,C,2,R,L,+,e,s,+,u,o,+,+,i,B,i,C,T,基本放大电路,+,u,be,T,R,C,i,i,i,b,i,c,R,L,R,S,R,B,E,B,C,+,u,i,+,e,s,+,u,o,+,u,ce,交流通路,基本放大,电路的,微变等效电路,r,be,E,B,C,R,C,R,L,R,B,R,S,i,i,i,b,+,u,i,+,e,s,+,u,o,u,i,=,u,be,u,o,=,u,ce,i,c,i,b,当输入的是正弦信号时，各电压和电流都可用相量表示。,(,3,),电压放大倍数的计算,r,be,E,B,C,R,C,R,L,R,B,R,S,+,+,+,由上图可列出,故放大,电路的,电压放大倍数,当放大,电路,输出端开路,(,未接,R,L,),时,比接,R,L,时高，可见,R,L,越小，电压放大倍数越低。,式中,例,3,在,共发射极基本交流放大电路中，已知,U,CC,= 12 V,，,R,C,= 4 k,，,R,B,= 300 k,， ，试求电压放大倍数,A,u,。,解,在例,1,中已求出,(,4,),放大电路输入电阻的计算,如果放大电路的输入电阻较小：第一，将从信号源取用较大的电流，从而增加信号源的负担；第二，经过内阻,R,s,和,r,i,的分压，使实际加到放大电路的输入电压,U,i,减小，从而减小输出电压；第三，后级放大电路的输入电阻，就是前级放大电路的负载电阻，从而将会降低前级放大电路电压放大倍数。因此，,通常希望放大电路的输入电阻能高一些,。,放大电路对信号源,(,或对前级放大电路,),来说，是一个负载，可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻，也就是放大电路的输入电阻,r,i,，即,它是对交流信号而言的一个动态电阻。,以共发射极基本放大电路为例，其输入电阻为,共发射极基本放大电路的输入电阻基本上等于晶体管的输入电阻，是不高的。,注意：,r,i,与,r,be,意义不同不能混淆。,(,5,),放大电路输出电阻的计算,如果放大电路的输出电阻较大,(,相当于信号源的内阻较大,),，当负载变化时，输出电压的变化较大，也就是放大电路带负载的能力较差。因此，,通常,希望放大电路输出级的输出电阻低一些。,放大电路对负载,(,或对后级放大电路,),来说，是一个信号源，其内阻即为放大电路的输出电阻,r,o,，它也是一个动态电阻。,输出电阻的计算,对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。,计算输出电阻的方法：,(1),所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的电路不适用）。,(2),所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。,所以：,用加压求流法求输出电阻：,r,be,R,B,R,C,0,0,放大电路的输出电阻可在信号源短路,( ),，和输出端开路的条件下求得。从基本放大电路的微变等效电路看，当 ，电流源相当于开路，故,2,.,图解法,R,C,一般为几千欧，因此，共发射极放大电路的输出电阻较高。,首先在输入特性上作图，由输入信号,u,i,确定基极电流的变化量,i,b,，再在输出特性上作图，得到交流分量,i,c,和,u,ce,即,(,u,o,),。,由图解分析可得出,:,(,1,),交流信号的传输情况：,O,u,BE,/V,Q,1,Q,Q,2,60,40,20,O,O,60,40,20,0.58,0.6,0.62,U,BE,t,t,i,B,/,A,在输入特性上作图,(,u,i,),u,BE,/V,i,B,/,A,I,B,(,i,b,),O,I,B,= 40,A,20,60,80,3,Q,1. 5,6,12,N,0,M,t,O,O,Q,2,2.25,0.75,2.25,1.5,0.75,I,C,3,9,3,6,9,交流负载线,Q,1,接负载后，,U,om,减小,A,u,下降。,t,Q,1,Q,2,空载输出电压,i,C,/ mA,u,CE,/V,u,CE,/V,i,C,/ mA,(,i,c,),U,CE,u,o,=,u,ce,(,2,),电压和电流都含有直流分量和交流分量，即,(,3,),输入信号电压,u,i,和输出电压,u,o,相位相反。,此外，还要求放大电路输出信号尽可能不失真，所谓失真,是指输出信号的波形不像输入信号的波形。引起失真最常见的原因是由于静态工作点不合适或者信号太大，使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上的线性范围。这种通常称为非线性失真。,O,Q,1,5,i,b,O,t,t,O,u,BE,/V,i,B,/,m,A,u,BE,/V,i,B,/,m,A,(,a,),工作点,偏低引起,i,b,失真,工作点偏低引起截止失真,(,u,i,),O,I,B,=,5 A,20,60,80,3,1. 5,6,12,t,O,O,Q,2.25,0.75,2.25,1.5,0.75,3,9,40,0,(,b,),工作点偏低引起,i,c,、,u,ce,(,u,o,),失真,0.25,0.25,正半周,变平,t,截止,失真,u,o,波形,i,C,/ mA,u,CE,/V,u,CE,/V,i,C,/ mA,(,i,C,),u,o,=,u,ce,O,20,A,40,A,80,A,1,2,3,I,B,= 0,Q,t,O,O,静态工作点偏高引起饱和失真,i,C,正,半周被削平,I,B,=,60,A,u,o,波形,t,u,ce,负,半周被削平,饱和失真,i,C,/ mA,u,CE,/V,u,CE,/V,i,C,/ mA,u,o,=,u,ce,i,b,(,不失真）,返回,对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由,U,BE,、,和,I,CEO,决定，这三个参数随温度而变化。,Q,变,U,BE,I,CEO,变,T,变,I,C,变,1.,温度对静态工作点的影响,静态工作点的稳定,2-3,射极偏置放大电路,1,）、温度对,U,BE,的影响,i,B,u,BE,25 C,50C,T,U,BE,I,B,I,C,2,）、温度对,值及,I,CEO,的影响,T,、,I,CEO,I,C,i,C,u,CE,Q,Q,温度上升时，输出特性曲线上移，造成,Q,点上移。,总之：,T,I,C,I,1,I,2,I,B,2.,静态工作点稳定的放大器,选,I,2,=,（,510,）,I,B,I,1,I,2,I,C,I,E,（,1,） 结构及工作原理,静态工作点稳定过程：,T,U,BE,I,C,I,C,I,E,U,E,U,BE,=,U,B,-,U,E,=,U,B,-,I,E,R,e,U,B,稳定,I,B,由输入特性曲线,I,1,I,2,I,B,I,C,I,E,（,2,）直流通道及静态工作点估算,:,I,B,=,I,C,/,U,CE,=,V,CC,-,I,C,R,C,-,I,E,R,e,I,C,I,E,=,U,E,/,R,e,=,（,U,B,-,U,BE,）,/,R,e,电容开路,画出直流通道,将电容短路,直流电源短路，画出电路的交流小信号等效电路,（,3,）动态分析：,电压放大倍数：,R,L,=,R,C,/,R,L,输入电阻：,输出电阻：,思考：,若在,R,e,两端并电容,C,e,会对,A,u,、,R,i,、,R,o,有,什么影响？,静态工作点的稳定,放大电路不仅要有合适的静态工作点，而且要保持静态工作点的稳定。由于某种原因，例如温度的变化，将使集电极电流的静态值,I,C,发生变化，从而影响静态工作点的稳定。上一节所讨论的基本放大电路偏置电流,当,R,B,一经选定后，,I,B,也就固定不变，这种称为固定偏置放大电路，它不能稳定静态工作点。为此，常采用分压式偏置放大电路。,+U,CC,R,C,C,1,C,2,T,R,L,R,E,+,C,E,+,+,R,B1,R,B2,R,S,+,u,i,+,e,s,+,u,o,i,B,i,C,+,u,CE,+,u,BE,分压式偏置放大电路,+U,CC,R,C,T,R,E,R,B1,R,B2,I,B,I,C,+,U,CE,+,U,BE,I,1,I,2,I,E,直流通路,由直流通路可列出,若使,则,基极电位,可认为,V,B,与晶体管的参数无关，不受温度影响，而仅为,R,B1,和,R,B2,的分压电路所固定。,若使,则,因此，只要满足 和 两个条件，,V,B,和,I,E,或,I,C,就与晶体管的参数几乎无关，不受温度变化的影响，使静态工作点能得以基本稳定。对硅管而言，在估算时一般可取,I,2,=,(,5 10,),I,B,和,V,B,=,(,5 10,),U,BE,。,这种电路稳定工作点的实质是：当温度升高引起,I,C,增大时，发射极电阻,R,E,上的压降增大，使,U,BE,减小，从而使,I,B,减小，以限制,I,C,的增大，工作点得以稳定。,电容,C,E,的作用是使交流旁路，防止,R,E,上产生交流压降降低电压放大倍数，,C,E,称为交流旁路电容。,例,1,在,分压式偏置放大电路中，已知,U,CC,= 12 V,，,R,C,= 2 k,，,R,E,= 2 k,，,R,B1,= 20 k,，,R,B2,= 10 k,，,R,L,= 6 k,，晶体管的 。,(,1,),试求静态值；,(,2,),画出微变等效电路；,(,3,),计算该电路的,A,u,，,r,i,和,r,o,。,解, (,1,),(,2,),r,be,E,B,C,R,C,R,L,R,B2,R,S,+,+,+,R,B1,(,3,),返回,射极输出器是从发射极输出。在接法上是一个共集电极电路。,静态分析,R,E,R,B,+U,CC,I,B,+,U,BE,+,U,CE,T,I,C,I,E,直流通路,C,1,R,S,+,u,i,R,E,R,B,+U,CC,C,2,R,L,+,e,s,+,u,o,+,+,i,B,+,u,BE,i,E,+,u,CE,T,射极输出器,用直流通路确定静态值：,2-4,共集电极、基极放大电路,动态分析,由射极输出器的微变等效电路可得出,1.,电压放大倍数,式中,r,be,E,B,R,E,R,L,R,B,R,S,+,+,+,C,电压放大倍数,r,be,R,E,R,L,R,B,1.,所以,但是，输出电流,I,e,增加了。,2.,输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称,电压跟随器,。,结论：,输入电阻,r,be,R,E,R,L,R,B,输入电阻较大，作为前一级的负载，对前一级的放大倍数影响较小。,输出电阻,用加压求流法求输出电阻。,r,o,r,be,R,E,R,B,R,S,r,be,R,E,R,B,R,S,电源置,0,一般：,所以：,射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。,2.,输入电阻,射极输出器的输入电阻很高。,3.,输出电阻,r,be,E,B,R,E,R,B,R,S,+,计算,r,o,的等效电路,C,可用右图计算输出电阻，将信号源短路，保留其内阻,R,S,，,R,S,与,R,B,并联后的等效电阻为,。在输出端将,R,L,取去，外加一交流电压,，产生电流,。,因,r,be,R,i2,，则：,表明：,CC-CB,组合放大电路的电压放大倍数只是单管,CE,放大器的一半；但由于,CC,和,CB,组态的高频性能都优于,CE,状态。所以，它们的组合放大电路的高频特性会比,CE,放大器好。,3.,共射,-,共集（,CE,CC,）组合放大电路,输入电阻,输出电阻,其中,电压放大倍数,其中,4.,共集,-,共射（,CC-CE,）组合放大电路,CC,组态,大的,R,i1,提高源电压增益,CC,组态小的,R,o1,减小,CE,组态的时间常数扩展了通频带,例,3.6,为提高放大电路信号电压的利用率和带负载的能,力，多级放大电路的第一级和最末级常采用共集,电路。图,3.41,是,CC-CE-CC,三级直接耦合放大器。,已知,BJT,的,求：该放大器的,R,i,、,R,o,和,A,v,。,分析,电路采用了正、负电源,是,为了保证输入和输出端的直流电位为零；,稳压管和二极管的接入，分别垫高了,T,2,、,T,3,管的射极电位，有利于各级放大电路电平配置，同时在交流分析时，因它们的动态电阻很小，又可视为短路。,(1),输入电阻,(2),输出电阻,(3),电压放大倍数,放大电路的频率响应,三极管高频小信号模型,单级放大电路的频率响应,2-6,放大电路的频率响应,放大电路的频率响应,频率响应分析的必要性,频率响应分析任务,实际的信号大多是含有许多频率成分的复杂信号(其频率范围称为信号带宽)。,由于放大器件三极管本身具有极间电容，以及放大电路中存在电抗元件，所以放大电路的电压增益是信号频率的函数。,图,共射放大电路的频率响应,放大器的通频带（带宽）,BW =,f,H,f,L,求频率响应表达式,:,确定上限频率,f,H,或下限频率,f,L,画出对数频率响应曲线（波特图）,在低频区和高频区，由于电抗元件的影响使源电压增益下降，同时产生附加相移。,三极管高频小信号模型,放大电路的频率响应,根据三极管的特性方程导出了,H,参数小信号模型，但没有考虑三极管极间电容的影响。,混合,型小信号模型是从三极管内部各,PN,结的电容和电阻的物理模型出发推导出的模拟电路，其参数在很宽的频率范围与频率无关，所以，它适用于在较宽频率范围内分析放大电路低、中、高各频率区的放大性能。,1.,模型的引出,三极管高频小信号模型,b,点是基区内的一个等效点，是为了分析方便引出来的,图,混合参数,型等效电路,(b),等效电路,(a),结构示意图,发射结电阻,r,b,e,和发射结电容,C,b,e,集电结电阻,r,b,c,和集电结电容,C,b,c,r,bb,为基区体电阻,(,发射区和集电区的体电阻都很小，忽略,),137,1.,模型的引出,三极管高频小信号模型,(b),等效电路,图,混合参数,型等效电路,图 简化混合,型等效电路,模型的简化,高频时,:,r,b,c,(1,C,b,c,),可近似开路,一般有,r,ce,R,L,，因此,r,ce,也可忽略,受控电流源,在高频区，由于电容,C,b,e,和,C,b,c,的影响，,不仅包含流过,r,b,e,和,r,b,c,的电流，还包括流过结电容,C,b,e,和,C,b,c,的电流，此时受控电流不再与,成正比，而是与基、射极之间的结电压,成正比，故用跨导,g,m,来表示它们的控制关系。,r,ce,仍然表示三极管的输出电阻。,138,2.,模型中参数的获得,三极管高频小信号模型,发射结电阻,r,b,e,和跨导,g,m,发射结电容,C,b,e,集电结电容,C,b,c,可从器件手册中查到,(,f,T,特征频率，查手册,),基区体电阻,r,bb,可从器件手册中查到,在低频时，两个极间电容的容抗很大，可以忽略(开路)，如图a所示。此时剩下的部分应该和H参数小信号模型(图b)等效。,图,两个等效模型的比较,139,3.,三极管的频率参数,三极管高频小信号模型,图,3.6.3,简化混合,型等效电路,图,计算 的等效电路,的频率响应,根据,的定义,考虑到,C,b,c,约在,2-10pF,范围内，在讨论的频率范围一般有,g,m,C,b,c,，,集电极短路电流为：,将电路c、e端短路，则得右下图。,140,3.,三极管的频率参数,三极管高频小信号模型,共射极截止频率,f,图,的波特图,的频率响应具有低通特性,的频率响应,特征频率,f,T,共射极截止频率,f,就是 频响的上限频率,当 的幅值下降到0dB时对应的频率,此时,141,单级放大电路的频率响应,放大电路的频率响应,图,单级共射放大电路及其等效电路,一般将输入信号的频率范围分为,中频,、,低频,和,高频,三个频段。根据各频段的特点对图所示等效电路进行简化，从而得到各频段的放大倍数。,晶体管用简化的混合,型模型,分析方法仍为“微变等效电路”法,保留所有的电容,耦合电容,C,b1,、,C,b2,一般为几十,F,三极管极间电容,C,b,e,和,C,b,c,一般只有几,pF,几十,pF,，,采用分频段的方法,142,1.,中频源电压增益,单级放大电路的频率响应,极间电容,C,b,e,和,C,b,c,均很小，有,1/,C,b,c, 1/,C,b,e,r,b,e,，可视为交流开路。,耦合电容比较大，有,1/,C,b2,R,L,、,1/,C,b1, (,r,bb,+,r,b,e,),，可忽略,143,2.,高频区的频率响应和上限频率,f,H,单级放大电路的频率响应,图单级共射放大电路及其等效电路,极间电容,C,b,e,和,C,b,c,的容抗,，不能视为交流开路，其影响必须予以考虑 。,信号频率,f,电容的容抗,耦合电容,，,仍可视为交流短路；,图单级共射电路的高频等效电路,图的分析仍很复杂，化简如下：,C,b,c,用密勒定理进行等效变换,输入回路：戴维南等效,输出回路：诺顿,戴维南,144,2.,高频区的频率响应和上限频率,f,H,单级放大电路的频率响应,C,b,c,用密勒定理进行等效变换,图单级共射电路的高频等效电路,图,(a),密勒等效,密勒定理,为确定系数