3-6 放大电路如何进行小信号模型分析?

由图解分析法已知,当放大电路的静态工作点选择合适,输入信号幅值较小时,晶体管静态工作点附近的特性曲线非常接近线性。因此,可以用线性的小信号模型电路替代非线性器件,从而把晶体管放大电路当作线性电路分析,这就是小信号模型分析法。该方法是分析小信号放大电路的主要方法。

晶体管作共发射极连接时,基极与发射极为输入端,集电极与发射极为输出端,如图3-5a所示。当输入信号很小时,晶体管输入特性在静态工作点Q附近的一段可认为是线性的,如图3-5b所示。若UCE为常数,则ΔUBE与ΔIB之比为

rbe称为晶体管的输入电阻,实际上是静态工作点Q处的动态电阻。在小信号情况下,rbe近似为常数,其数值一般在几百Ω至几kΩ。并可由其确定ubeib之间的关系。因此晶体管的输入端可用rbe来等效代替。

图3-5 晶体管小信号模型电路的分析

a)晶体管共发射极接法 b)输入特性 c)输出特性

常温时低频小功率晶体管的输入电阻可计算如下:

式中 IE——静态工作点的发射极电流。

晶体管工作在放大区时,其输出特性是一簇近似平行于横轴的直线,如图3-5c所示。可以认为集电极电流的变化ΔIC只取决于基极电流的变化ΔIB,而与集-射极间电压uce几乎无关,即ΔIC=βΔIB。因此晶体管的输出端可用一个等效的受控电流源βΔIB来表示。

综上所述,工作在交流小信号条件下的晶体管,其动态特性可用图3-6所示的小信号模型电路来表示。当输入信号为正弦量时,电路中的所有电流、电压均可用相量表示。

将图3-1b所示放大电路接上负载RL,其交流通路中的晶体管用小信号模型电路代替,便得到放大电路的小信号模型电路,如图3-7所示。然后可用线性电路的分析方法分析其动态指标。

图3-6 晶体管的小信号模型电路

图3-7 放大电路的小信号模型电路

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