模拟电路网络课件第十一节:小信号模型分析法

2022-02-05 00:52分类：电子元器件阅读：

数字集成电路互联网教学课件第十一节:小数据信号实体模型分析方法

3.4 小数据信号实体模型分析方法

3.4.1 BJT的小数据信号模型

电路理论的公式计算和基本定律不可以立即应用带有BJT离散系统元器件的运算放大器。假如在一定情况下，能创建BJT的归一化处理实体模型，那麼，运算放大器的分析问题就可得到解决。

在键入数据信号工作电压很钟头，能够将BJT小区域的性能曲线图类似用平行线替代，进而把BJT这一离散系统元器件所构成的电源电路作为线性电路来解决。

（1）（2）

輸出端沟通交流短路故障时的输入电阻，企业为欧母（W）；輸出端沟通交流短路故障时的正面电流量传送比或电流量放大系数（无量纲）；键入端沟通交流引路时的方向工作电压传送比（无量纲）；键入端沟通交流引路时的輸出氧化还原电位，企业为西门子PLC（S）；

在小讯号情况下，对视作线形双口互联网的BJT求H主要参数后得以下关系式：（1）（2）

式（1）表明BJT键入控制回路方程式，它说明键入工作电压vbe是由2个工作电压求和组成的，在其中一个是hieib，表明键入电流量ib在hie上的电流；另一个是hrevce，表明输出电压vce对键入控制回路的反作用力，用一个电压源来意味着。因此可获得如图所示1左侧的键入闭合电路，这也是戴维南闭合电路的方式。

式（2）表明輸出控制回路方程式，它说明輸出电流量ic由2个串联环路的电流量求和而成，一个是由基极电流量ib造成的ic=hfeib，用电流源表明；另一个是由输出电压加在输出阻抗1/hoe上造成的电流量，即。那样，又获得图1右侧的输入输出端闭合电路。这也是诺顿闭合电路的方式。

从而获得将BJT归一化处理后的线性模型。在解析测算时，能够借助这种实体模型来替代BJT，进而能够把BJT电源电路作为线性电路来解决，使繁杂电源电路的测算大幅简单化。H主要参数的小数据信号线性模型在电子线路剖析中使用得很普遍。
三、BJT的H主要参数小数据信号模型简化

在如图所示1所显示的共射极接线方法的BJT的小数据信号实体模型中，H主要参数的量级一般为

图1

图2

比如，对高频率小输出功率硅管3DG6，在IC=1mA，IB=3μA，VCE=5V时的H主要参数，根据试验测得

由这种实际数据由此可见，hoe和hre相对来说是不大的，针对低頻运算放大器，键入控制回路中hrevce比vbe小得多，而輸出控制回路中负载电阻Rc（或RL）比BJT输出阻抗1/hoe小得多，因此在建模中经常能够把hre和hoe忽视掉，这在项目测算上不容易产生明显的偏差。与此同时选用习惯性标记，用rbe代替hie而且b替代hfe。则图1可简化成图2所显示实体模型电源电路。运用这一简单化实体模型来表明BJT时，可让BJT运算放大器的解析测算进一步简单化。当负载电阻Rc（或RL）较小，达到Rc（或RL）< 0.1rce的标准时，运用这一简单化实体模型来剖析低頻运算放大器所得的运算放大器的各关键指标值，如电压增益、电流量增益值、运算放大器的输入电阻Ri及输出阻抗Ro等，其偏差不可能超出10%。

四、H主要参数的明确

因为BJT自身主要参数具分散性且会随Q点转变而更改，因而在运用H主要参数闭合电路来剖析运算放大器时，最先务必获得BJT在Q点处的H主要参数。

得到H主要参数的方式:

1、可选用H主要参数检测仪，或运用BJT特点图例仪精确测量b和rbe。

2、还可以依靠公式计算开展估计rbe：

rbe= rb （1 b）re （1）

式中rb为基区体电阻器，针对低頻小整流管，的rb约为200W 上下。re为发送结电阻。（1 b）re是re换算到基极控制回路的等效电阻，依据PN结的V-I 特点关系式，能够导出来re的值为VT（mV）/IE（mA）。那样，式（1）可改变为

（2）

式中VT为溫度的工作电压剂量，在室内温度（300K）时，其数值26mV。理应特别注意的是，式（2）的应用范围为0.1mA<IE<5mA，试验说明，超过此范畴，将产生很大的偏差。

五、BJT的H主要参数小数据信号实体模型的探讨

为恰当应用小数据信号实体模型来剖析电源电路，大家对BJT的H主要参数小数据信号实体模型作以下探讨：

① 实体模型中电流源的特性：

在BJT的小数据信号实体模型中，引进的等效电路电流源hfeib，是以电路分析的视角虚似出來的，它仅仅意味着BJT的电流量操纵功效，当ib=0（即vbe=0）时，等效电路电流源就不会有了，故称它为可控电流源，换句话说，它是受键入交流电的操纵。

② 电流源的流入：

BJT的H主要参数小数据信号实体模型中电流源hfeib的流入是在假设正方向的基本原则下定下的，那便是：工作电压以一同端为负端，电流量以流入电级的角度为正方位，依据BJT工作中的物理学本质和hfe的定义，当ib的走向与假设的正方位一致时，ic的走向也必定与假设的正方位同样，是由集电结流入发射极，因此等效电路电流源hfeib的流入是由ib（也就是vbe）来确定的，不可以随便假设，不然便会得到问题的不良影响

同样，实体模型中体现输出电压变化量对键入控制回路危害的等效电路电压源hrevce也是一个可控开关电源，也具备可分性，它在线路中的旋光性依据hre的定义不可以随便假设。

③ 实体模型的另一半是变化量：

运算放大器工作中时，变大的另一半是变化量，因此小数据信号实体模型中所涉及的工作电压、电流量全是变化量。因而，不可以运用小数据信号实体模型去求静态工作点，或是运用它来估算某一时时刻刻的工作电压和电流量总价值。

④BJT的H主要参数与静态工作点相关：

小数据信号实体模型尽管沒有体现直总流量，但小数据信号主要参数是依据Q点的工作电压、电流算出的，因此他们事实上与IB、IC、VCE等静态数据值是有关系的。它推算出来的結果体现了Q点周边的工作情况。

3.4.2 用H主要参数小数据信号实体模型剖析电源电路

一、运算放大器的小数据信号实体模型剖析的一般流程

运用BJT的H主要参数小数据信号实体模型剖析运算放大器的流程：

1．依据直流电通道估计静态工作点，明确H主要参数rbe；

2．绘制运算放大器的小数据信号实体模型闭合电路。

先绘制运算放大器的沟通交流通道再用BJT的H主要参数小数据信号实体模型替代沟通交流通道中的BJT，进而绘制运算放大器的小数据信号实体模型闭合电路。

（留意：因为键入数据信号常见正弦函数工作电压，因此，小数据信号闭合电路中的工作电压、电流量均用相量表明。）