三極管微變等效模型(小信號模型)的建立
發(fā)布時間:2011/11/4 9:37:33 訪問次數(shù):7575
放大電路中含有非線性元件三極管,XPT4871這是一種非線性電路,非線性電路分析較為復(fù)雜。觀察圖2-13三極管工作點Q附近,近似為線性區(qū),當(dāng)三極管放大小信號時,就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替,從而可以把三極管這個非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來處理,這就需要對三極管建立線性模型,即為小信號建模,是把非線性問題線性化的工程處理方法。
對三極管的小信號建模,通常有兩種方法:一種是已知網(wǎng)絡(luò)的特性方程,按此方程畫出、小信號模型;另一種則是根據(jù)三極管呈現(xiàn)的物理特點加以分析,再用電阻、電容和電感等電路元件來模擬其物理過程,從而得出模型。本節(jié)從第二種方法出發(fā)結(jié)合特性曲線來建立小信號模型。
如圖2 -13所示是三極管的輸入、輸出特性曲線。在工作點Q附近因輸入信號的幅度很小,可用直線對輸入特性曲線線性化,經(jīng)線性化后的三極管輸入端等效于一個電阻rbe,輸出端等效于一個強度為βib的受控電流源,NPN三極管與外電路的連接圖如圖2- 14(a)所示,三極管線性化后的微變等效電路(equivalent circuit)如圖2- 14(b)所示。
1.三極管的微變等效電路
三極管的輸入電壓和輸入電流的關(guān)系由輸入特性曲線表示。如果輸入信號很小,就可以把靜態(tài)工作點附近的曲線當(dāng)作直線,即近似地認為輸入信號電流正比于輸入電壓,這樣就可以用一個等效電阻來代表輸入電壓和電流的關(guān)系
rbe=△UBE/△IB
rbe稱為三極管的輸入電阻,它的大小與靜態(tài)工作點有關(guān),通常在幾百歐至幾千歐之間。
對于低頻小功率三極管,常用下式估算,式中rbb常取100~300Ω,IEQ是發(fā)射極靜態(tài)電流。
rbe=rbb+(1+β)26mV/IEQ(mV)=300+(1+β)26(mV)/IEQ(mV) (2-4)
在輸出端,三極管工作在放大區(qū)內(nèi),輸出特性曲線可近似看成是一組與橫軸平行的直線。集電極電流與UCE無關(guān),而只受基極電流控制。 β=△Ic/△IB=ic/ib
因此三極管的輸出電路可用電流源△lc =β△IB來等效表示。但△Ic不是獨立電源,而是受△IB控制的電流源,稱為受控電流源。
2、注意事項
①等效電路中的電流源βib為一受控電流源,它的數(shù)值和方向都取決于基極電流ib不能隨意改動。ib的正方向可以任意假設(shè),但一旦假設(shè)好之后,ib的方向就確定了。如果假設(shè)ib的方向為流人基極,則βib的方向必定從集電極流向發(fā)射極;反之,如果假設(shè)ib的方向為流出基極,則βib的方向必定從發(fā)射極流向集電極。無論電路如何變化,支路如何移動,上述方向必須嚴(yán)格保持。
放大電路中含有非線性元件三極管,XPT4871這是一種非線性電路,非線性電路分析較為復(fù)雜。觀察圖2-13三極管工作點Q附近,近似為線性區(qū),當(dāng)三極管放大小信號時,就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替,從而可以把三極管這個非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來處理,這就需要對三極管建立線性模型,即為小信號建模,是把非線性問題線性化的工程處理方法。
對三極管的小信號建模,通常有兩種方法:一種是已知網(wǎng)絡(luò)的特性方程,按此方程畫出、小信號模型;另一種則是根據(jù)三極管呈現(xiàn)的物理特點加以分析,再用電阻、電容和電感等電路元件來模擬其物理過程,從而得出模型。本節(jié)從第二種方法出發(fā)結(jié)合特性曲線來建立小信號模型。
如圖2 -13所示是三極管的輸入、輸出特性曲線。在工作點Q附近因輸入信號的幅度很小,可用直線對輸入特性曲線線性化,經(jīng)線性化后的三極管輸入端等效于一個電阻rbe,輸出端等效于一個強度為βib的受控電流源,NPN三極管與外電路的連接圖如圖2- 14(a)所示,三極管線性化后的微變等效電路(equivalent circuit)如圖2- 14(b)所示。
1.三極管的微變等效電路
三極管的輸入電壓和輸入電流的關(guān)系由輸入特性曲線表示。如果輸入信號很小,就可以把靜態(tài)工作點附近的曲線當(dāng)作直線,即近似地認為輸入信號電流正比于輸入電壓,這樣就可以用一個等效電阻來代表輸入電壓和電流的關(guān)系
rbe=△UBE/△IB
rbe稱為三極管的輸入電阻,它的大小與靜態(tài)工作點有關(guān),通常在幾百歐至幾千歐之間。
對于低頻小功率三極管,常用下式估算,式中rbb常取100~300Ω,IEQ是發(fā)射極靜態(tài)電流。
rbe=rbb+(1+β)26mV/IEQ(mV)=300+(1+β)26(mV)/IEQ(mV) (2-4)
在輸出端,三極管工作在放大區(qū)內(nèi),輸出特性曲線可近似看成是一組與橫軸平行的直線。集電極電流與UCE無關(guān),而只受基極電流控制。 β=△Ic/△IB=ic/ib
因此三極管的輸出電路可用電流源△lc =β△IB來等效表示。但△Ic不是獨立電源,而是受△IB控制的電流源,稱為受控電流源。
2、注意事項
①等效電路中的電流源βib為一受控電流源,它的數(shù)值和方向都取決于基極電流ib不能隨意改動。ib的正方向可以任意假設(shè),但一旦假設(shè)好之后,ib的方向就確定了。如果假設(shè)ib的方向為流人基極,則βib的方向必定從集電極流向發(fā)射極;反之,如果假設(shè)ib的方向為流出基極,則βib的方向必定從發(fā)射極流向集電極。無論電路如何變化,支路如何移動,上述方向必須嚴(yán)格保持。
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