模拟电子技术基础 第六讲 主讲 ：黄友锐 安徽理工大学电气工程系

3.2.3 三极管的低频小信号模型 （１）模型的建立 （２）主要参数 （３）h参数 （４）h参数微变等效电路简化模型

(1)模型的建立 1.三极管可以用一个模型来代替。 2.对于低频模型可以不考虑结电容的影响。 3.小信号意味着三极管在线性条件下工作，微变也 具有线性同样的含义。 三极管的低频小信号模型如图03.16所示。 图 03.16 双极型三极管h参数模型

求发射结的动态电导，b相当基区内一个点，b是基极。 ②iB——输出电流源 （2)模型中的主要参数 ①rbe——三极管的交流输入电阻 根据二极管的方程式 对于三极管的发射结 求发射结的动态电导，b相当基区内一个点，b是基极。 ②iB——输出电流源 表示三极管的电流放大作用。反映了三极管具有电流控制电流源CCCS的特性。 re≈VT / iE reQ≈VT /IEQ=26 (mV)/ IEQ ( mA) rbeQ= rbb' + rbe ≈300 +(1+) 26 / IEQ （03.11） rbe— re归算到基极回路的电阻。rbb相当于基区的体电阻, 对于小功率三极管rbb ≈300，。

h参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。 图03.17 h11和h12的意义 图 03.18 h21和h22的意义 h参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 h参数与工作点有关，在放大区基本不变。 h参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。

(4) h参数微变等效电路简化模型 简化的三极管h参数模型，如图03.19所示。 图中作了两处忽略

(3) h参数 三极管的模型也可以用网络方程导出。 三极管的输入和输出特性曲线如下： ，称为输入电阻，即 rbe。 ，称为电压反馈系数。 v CE B C BE v i D + = ，称为输入电阻，即 rbe。 ，称为电压反馈系数。 ，称为电流放大系数，即。 ，称为输出电导，即1/rce。

3.2.4 共射组态基本放大电路 微变等效电路分析法 (1) 共射组态基本放大电路 (2) 直流计算 (3) 交流计算

图 03.20 共射组态交流基本放大电路及其微变等效电路 (1) 共射组态基本放大电路 共发射极交流基本放大电路如图03.20（a）所示。 Rb1和Rb2系偏置电阻。C1是耦合电容，将输入信号vi耦合到三极管的基极。 Rc是集电极负载电阻。Re是发射极电阻，Ce是Re的旁路电容。 C2是耦合电容，将集电极的信号耦合到负载电阻RL上。 Rb1、Rb2、Rc和Re处于直流通道中。Rc 、RL相并联，处于输出回路的交流通道之中。 (a) 共射基本放大电路 (b) h参数微变等效电路 图 03.20 共射组态交流基本放大电路及其微变等效电路 （动画3-5）

(a) 直流通路 (b) 用戴维宁定理进行变换 (2) 直流计算 图03.20电路的直流通道如图03.21(a)所示，用戴维宁定理进行变换 后如图03.21(b)所示。 因此静态计算如下： IB=(V 'CC－VBE) / [R'b+(1+ )Re] V 'CC= VCC Rb2 / (Rb1+Rb2) R'b= Rb1∥Rb2 IC= IB VC= VCC －ICRc VCE= VCC －ICRc－IERe= VCC －IC(Rc+Re) (a) 直流通路 (b) 用戴维宁定理进行变换 图 03.21 基本放大电路的直流通道

(3) 交流计算 根据图03.20(b)的微变等效电路，有 电压放大倍数 = －βR'L / rbe (03.16) 输入电阻 = rbe // Rb1// Rb2≈rbe = rbb' +(1+β)26 mV/ IE =300Ω+(1+β)26 mV/ IE (03.17) 输出电阻 Ro = rce∥Rc≈Rc (03.18)

根据图03.04(a)求输出电阻的原理，应将图03.20(b)微变等效电路的输入端短路，将负载开路。在输出端加 一个等效的 输出电压V'o 于是： 输出电阻Ro Ro = rce∥RC≈RC （动画3-7）

3.2.5 共集组态基本放大电路 (1)直流分析 共集电极组态基本放大电路如图03.22(a)所示。 (a)共集组态放大电路 (b) 直流通道 图03.22 共集组态基本放大电路 (1)直流分析 将共集组态基本放大电路的直流通道画于图03.22(b)之中，于是有: IB=( V'CC－VBE)/ [R'b+(1+ )Re] IC= IB VCE= VCC－IERe= VCC－ICRe

(2)交流分析 将图03.22（a）的CC放大电路的中频微变等效电路画出，如图03.23所示。 ①中频电压放大倍数 ②输入电阻 (03.19) ②输入电阻 Ri=Rb1// Rb2 //[rbe +(1+)R'L )] (03.20) R'L = RL // Re 比较CE和CC组态放大电路的电压放大倍数公式，它们的分子都是乘以输出电极对地的交流等效负载电阻，分母都是三极管基极对地的交流输入电阻。

将输入信号短路，负载开路，由所加的等效输出信号 可以求出输出电流 ③输出电阻 输出电阻可从图3.24求出。 图03.24 求Ro的微变等效电路 将输入信号短路，负载开路，由所加的等效输出信号 可以求出输出电流 （动画3-6）

3.2.6 共基组态基本放大电路 (1)直流分析 共基组态放大电路如图03.25所示，其直流通道如图03.26所示。 图 03.25共基组态放大电路 图 03.26 共基放大电路的直流通道 (1)直流分析 与共射组态相同。

(2)交流分析 共基极组态基本放大电路的微变等效电路如图03.27所示。 ①电压放大倍数 =βR'L / rbe ②输入电阻 ③输出电阻 Ro ≈RC 图03.27 CB组态微变等效电路

例题: 在图示放大电路中，已知UCC=12V, RC= 6kΩ, RE1= 300Ω， RE2= 2.7KΩ， RB1= 60kΩ， RB2= 20kΩ RL= 6kΩ ，晶体管β=50， UBE=0.6V, 试求: (1) 静态工作点IB、IC及UCE； (2) 画出微变等效电路； (3) 输入电阻ri,r0及Ａu 例题: RB1 +UCC RC C1 C2 RB2 CE RE2 RL ui uo RE1 + 

直流通路如图所示。 【解】 RB1 +UCC RC RB2 RE2 RE1

（2）微变等效电路如图。 RB1 +UCC RC C1 C2 RB2 CE RE2 RL ui uo RE1 +  rbe RC RL

3．3 场效应三极管放大电路的 分析方法 3.3.1 共源组态基本放大电路 3.3.2 共漏组态基本放大电路 3.3.3 共栅组态基本放大电路 3.3.4 三种组态基本放大电路的比较

3.3.1共源组态基本放大电路 对于采用场效应三极管的共源基本放大电路，可以与共射组态接法的基本放大电路相对应，只不过场效应三极管是电压控制电流源，即VCCS。共源组态的基本放大电路如图03.28所示。 比较共源和共射放大电路，它们只是在偏置电路和受控源的类型上有所不同。只要将微变等效电路画出，就是一个解电路的问题了。 (a)采用结型场效应管 (b)采用绝缘栅场效应管 图 03.28 共源组态接法基本放大电路

(1)直流分析 根据图03.29可写出下列方程 VG=VDDRg2/(Rg1+Rg2) VGSQ= VG－VS= VG－IDQR 将共源基本放大电路的直流通道画出,如图03.29所示。 根据图03.29可写出下列方程 VG=VDDRg2/(Rg1+Rg2) VGSQ= VG－VS= VG－IDQR IDQ= IDSS[1－(VGSQ /VGS(off))]2 VDSQ= VDD－IDQ(Rd+R) 于是可以解出VGSQ、IDQ和VDSQ。 图中Rg1、Rg2是栅极偏置电阻，Rs是源极电阻，Rd是漏极负载电阻。与共射基本放大电路的Rb1、Rb2，Re和Rc分别一一对应。而且只要结型场效应管栅源间PN结是反偏工作，无栅流，那么JFET和MOSFET的直流通道和交流通道是一样的。 03.29 共源基本放大 电路的直流通道

(2)交流分析 画出图03.28电路的微变等效电路，如图03.30所示。 图03.30 微变等效电路 与双极型三极管相比，输入电阻无穷大，相当开路。VCCS的电流源 还并联了一个输出电阻rds，在双极型三极管的简化模型中，因输出电阻很大视为开路，在此可暂时保留。其它部分与双极型三极管放大电路情况一样。

①电压放大倍数 如果有信号源内阻RS时 =－gmR'LRi / (Ri +RS) 式中Ri是放大电路的输入电阻。 ②输入电阻

③输出电阻 为计算放大电路的输出电阻，可按双口网络计算原则将放大电路画成图03.31的形式。 图 03.31 计算Ro的电路模型 将负载电阻RL开路，并想象在输出端加一个电源 , 将输入电压信号源短路，但保留内阻。然后计算 ，于是

交流参数归纳如下 ①电压放大倍数 ②输入电阻 Ri=Rg1//Rg2 或 Ri=Rg+(Rg1//Rg2) ③输出电阻

3.3.2 共漏组态基本放大电路 共漏组态基本放大电路如图03.32所示 (1)直流分析 VG=VDDRg2/(Rg1+Rg2) 将共漏组态基本放大电路的直流通道画于图03.33之中，于是有 VG=VDDRg2/(Rg1+Rg2) VGSQ= VG－VS= VG－IDQR IDQ= IDSS[1－(VGSQ /VGS(off))]2 VDSQ= VDD－IDQR 由此可以解出VGSQ、IDQ和VDSQ。 图 03.32 共漏组态放大电路 03.33 直流通道 其直流工作状态和动态分析如下。

比较共源和共漏组态放大电路的电压放大倍数公式，分子都是gmR'L，分母对共源放大电路是1，对共漏放大电路是(1+ gmR'L)。 ②输入电阻 (2)交流分析 将图03.32的CD放大电路的微变等效电路画出，如图03.34所示。 图03.34 共漏放大电路的微变等效电路 ①电压放大倍数 比较共源和共漏组态放大电路的电压放大倍数公式，分子都是gmR'L，分母对共源放大电路是1，对共漏放大电路是(1+ gmR'L)。 ②输入电阻

③输出电阻 计算输出电阻的原则与其它组态相同， 将图03.34改画为图03.35。 图03.35 求输出电阻的微变等效电路

交流参数归纳如下 ①电压放大倍数 ②输入电阻 Ri=Rg+(Rg1//Rg2) ③输出电阻

3.3.3 共栅组态基本放大电路 ②输入电阻 ③输出电阻 共栅组态放大电路如图03.36所示，其微变等效电路如图03.37所示。 图 03.36共栅组态放大电路 图 03.37 微变等效电路 (2)交流分析 ①电压放大倍数 ②输入电阻 ③输出电阻 Ro≈Rd (1)直流分析 与共源组态放大电路相同。

交流参数归纳如下 ①电压放大倍数 . ②输入电阻 ③输出电阻 Ro≈Rd

3.3.4 三种接法基本放大电路的比较 三种基本放大电路的比较如下 组态对应关系 CE / CB / CC CS / CG / CD 电压放大倍数 be L + = CB ) 1 ( (1 CC CE r R β A v ¢ - & ：

三种基本放大电路的比较如下 组态对应关系： CE / CB / CC CS / CG / CD 输入电阻Ri CB: CC: CE: CS：Rg1 // Rg2 CD：Rg+ (Rg1 // Rg2 ) CG：R//(1/gm) Re//[rbe/(1+)]

组态对应关系 CE / CB / CC CS / CG / CD 三种基本放大电路的比较如下 组态对应关系 CE / CB / CC CS / CG / CD 输出电阻Ro CS：rds // Rd CD：R//(1/gm) CG：Rd