模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第十一節(jié):小信號(hào)模型分析法

在小信號(hào)條件下，對(duì)視為線性雙口網(wǎng)絡(luò)的BJT求H參數(shù)后得如下表達(dá)式：

式（1）表示BJT輸入回路方程，它表明輸入電壓vbe是由兩個(gè)電壓相加構(gòu)成的，其中一個(gè)是hieib，表示輸入電流ib在hie上的電壓降；另一個(gè)是hrevce，表示輸出電壓vce對(duì)輸入回路的反作用，用一個(gè)電壓源來(lái)代表。于是可得如圖1左邊的輸入等效電路，這是戴維南等效電路的形式。

式（2）表示輸出回路方程，它表明輸出電流ic由兩個(gè)并聯(lián)支路的電流相加而成，一個(gè)是由基極電流ib引起的ic=hfeib，用電流源表示；另一個(gè)是由輸出電壓加在輸出電阻1/hoe上引起的電流，即 。這樣，又得到圖1右邊的輸出端等效電路。這是諾頓等效電路的形式。

由此得到將BJT線性化后的線性模型。在分析計(jì)算時(shí)，可以利用這個(gè)模型來(lái)代替BJT，從而可以把BJT電路當(dāng)作線性電路來(lái)處理，使復(fù)雜電路的計(jì)算大為簡(jiǎn)化。H參數(shù)的小信號(hào)線性模型在電子電路分析中應(yīng)用得很廣泛。
??? 三、BJT的H參數(shù)小信號(hào)模型簡(jiǎn)化

在如圖1所示的共射極接法的BJT的小信號(hào)模型中，H參數(shù)的數(shù)量級(jí)一般為

圖1

?? 圖2

例如，對(duì)高頻小功率硅管3DG6，在IC=1mA，IB=3μA，VCE=5V時(shí)的H參數(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得

由這些具體數(shù)字可見，hoe和hre相對(duì)而言是很小的，對(duì)于低頻放大電路，輸入回路中hrevce比vbe小得多，而輸出回路中負(fù)載電阻Rc（或RL）比BJT輸出電阻1/hoe小得多，所以在模型中常?？梢园裩re和hoe忽略掉，這在工程計(jì)算上不會(huì)帶來(lái)顯著的誤差。同時(shí)采用習(xí)慣符號(hào)，用rbe代替hie并且b代替hfe。則圖1可簡(jiǎn)化成圖2所示模型電路。利用這個(gè)簡(jiǎn)化模型來(lái)表示BJT時(shí)，可使BJT放大電路的分析計(jì)算進(jìn)一步簡(jiǎn)化。當(dāng)負(fù)載電阻Rc（或RL）較小，滿足Rc（或RL）< 0.1rce的條件時(shí)，利用這個(gè)簡(jiǎn)化模型來(lái)分析低頻放大電路所得放大電路的各主要指標(biāo)，如電壓增益、電流增益、放大電路的輸入電阻Ri及輸出電阻Ro等，其誤差不會(huì)超過(guò)10%。

四、H參數(shù)的確定

由于BJT本身參數(shù)具分散性且會(huì)隨Q點(diǎn)變化而改變，因此在應(yīng)用H參數(shù)等效電路來(lái)分析放大電路時(shí)，首先必須得到BJT在Q點(diǎn)處的H參數(shù)。

獲得H參數(shù)的方法:

1、可采用H參數(shù)測(cè)試儀，或利用BJT特性圖示儀測(cè)量b和rbe。

2、也可以借助公式進(jìn)行估算rbe：

rbe= rb+（1+b）re???? （1）

式中rb為基區(qū)體電阻，對(duì)于低頻小功率管，的rb約為200W 左右。re為發(fā)射結(jié)電阻。（1+b）re是re折算到基極回路的等效電阻，根據(jù)PN結(jié)的V-I 特性表達(dá)式，可以導(dǎo)出re的值為VT（mV）/IE（mA）。這樣，式（1）可改寫為

???? （2）

式中VT為溫度的電壓當(dāng)量，在室溫（300K）時(shí)，其值為26mV。應(yīng)當(dāng)注意的是，式（2）的適用范圍為0.1mA

五、BJT的H參數(shù)小信號(hào)模型的討論

為正確使用小信號(hào)模型來(lái)分析電路，我們對(duì)BJT的H參數(shù)小信號(hào)模型作如下討論：

① 模型中電流源的性質(zhì)：

在BJT的小信號(hào)模型中，引入的等效電流源hfeib，是從電路分析的角度虛擬出來(lái)的，它只是代表BJT的電流控制作用，當(dāng)ib=0（即vbe=0）時(shí)，等效電流源就不存在了，故稱它為受控電流源，也就是說(shuō)，它是受輸入電流的控制。

② 電流源的流向：

BJT的H參數(shù)小信號(hào)模型中電流源hfeib的流向是在假定正向的原則下定出的，那就是：電壓以共同端為負(fù)端，電流以流向電極的方向?yàn)檎较颍鶕?jù)BJT工作的物理實(shí)質(zhì)和hfe的定義，當(dāng)ib的流向與假定的正方向相同時(shí)，ic的流向也必然與假定的正方向相同，是由集電極流向發(fā)射極，所以等效電流源hfeib的流向是由ib（也就是vbe）來(lái)決定的，不能隨意假定，否則就會(huì)得出錯(cuò)誤的后果

同理，模型中反映輸出電壓變化量對(duì)輸入回路影響的等效電壓源hrevce也是一個(gè)受控電源，也具有從屬性，它在電路中的極性根據(jù)hre的定義不能隨意假定。

③ 模型的對(duì)象是變化量：

放大電路工作時(shí)，放大的對(duì)象是變化量，所以小信號(hào)模型中所涉及到的電壓、電流都是變化量。因此，不能利用小信號(hào)模型來(lái)求靜態(tài)工作點(diǎn)，或者利用它來(lái)計(jì)算某一時(shí)刻的電壓和電流總值。

④BJT的H參數(shù)與靜態(tài)工作點(diǎn)有關(guān)：

小信號(hào)模型雖然沒有反映直流量，但小信號(hào)參數(shù)是根據(jù)Q點(diǎn)的電壓、電流值求出的，所以它們實(shí)際上與IB、IC、VCE等靜態(tài)值是有關(guān)系的。它計(jì)算出來(lái)的結(jié)果反映了Q點(diǎn)附近的工作情況。

3.4.2 用H參數(shù)小信號(hào)模型分析電路

一、放大電路的小信號(hào)模型分析的一般步驟

利用BJT的H參數(shù)小信號(hào)模型分析放大電路的步驟：

1．根據(jù)直流通路估算靜態(tài)工作點(diǎn)，確定H參數(shù)rbe；

2．畫出放大電路的小信號(hào)模型等效電路。

先畫出放大電路的交流通路再用BJT的H參數(shù)小信號(hào)模型代替交流通路中的BJT，繼而畫出放大電路的小信號(hào)模型等效電路。

（注意：由于輸入信號(hào)常用正弦電壓，所以，小信號(hào)等效電路中的電壓、電流均用相量表示。）

3．根據(jù)放大電路的小信號(hào)模型等效電路計(jì)算放大電路的交流指標(biāo) 、Ri、Ro。

用小信號(hào)模型分析法分析如圖1所示共射極基本放大電路。

1．根據(jù)直流通路計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)，確定H參數(shù)