单位文秘网 2022-03-01 08:06:27 点击: 次
摘要:微变等效电路法是分析放大电路最基本、最重要方法之一。该文详细论述了采用T参数小信号模型分析放大电路的教学思路。理论与实例分析表明,T参数小信号模型在分析电流负反馈式共发射极放大电路与共基极放大电路上具有简单、易懂的特点,能够提高课堂教学效果。
关键词: 放大电路;T参数;等效电路;模拟电子技术
中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)34-7919-03
随着电子信息技术的高速发展,对电子信息类专业人才要求也越来越高。这就要求加强电气类专业入门基础课的教学效果。模拟电子技术是信息类专业重要的必修技术基础课程之一,它是研究半导体元器件基本工作原理、基本放大电路分析方法及应用的学科,对电子信息类专业后续课程的学习有着至关重要的作用。放大电路的分析方法是该课程最基本、关键的内容之一,熟练掌握放大电路的微变等效模型分析法是该课程最基本要求。目前大多数教材与文献都采用Π参数等效电路模型及其简化的h参数模型来分析放大电路[1-3]。该文在分析晶体管T参数等效电路模型的基础上,详细论述采用T参数模型分析放大电路的教学思路。理论与实际分析表明,T参数小信号模型在分析电流负反馈式共发射极放大电路与共基极放大电路上具有简单、易懂的特点,能够提高课堂教学效果。
1 Π参数与T参数模型比较
双极型三极管可以看作由两个背靠背二极管组成,根据器件物理结构,三极管小信号等效电路模型可以分为两大类拓扑结构:一类是混合Π型等效电路模型,如图1(a)所示;一类是T型等效电路模型,如图2(a)所示。图1(a)与图2(a)中,Rbb’ 与rbc分别表示基极本征电阻与B-C结电阻, rbeH与rbeT分别表征Π型与T型等效电路B-E结电阻,Cbc与Cbe分别表征B-E与B-C结电容。β与α分别表征共发射极与共基极电流增益。T型拓扑结构更容易与晶体管的实际物理结构相匹配,T型等效电路模型与混合Π型等效电路模型相互兼容,它们的参数完全可以相互转换[4]。在低频范围内,B-E、B-C结电容Cbc与Cbe可以看作断路,B-C结电阻rbc值比较大,达到几十至几百千欧,可以看作断路[5]。故对于低频模拟电路分析,混合Π型与T型等效电路模型可以简化为图1(b)与图2(b)所示。
根据二极管方程,流过PN结电流与PN结两端电压关系如下式所示:
2 基于T参数模型放大电路分析过程
采用小信号等效模型分析放大电路就是用等效电路代替放大电路中的晶体管,再通过计算的方法求解放大电路的电压放大倍数、输入电阻与输出电阻等技术指标。放大电路等效电路分析方法主要步骤如下所示:
1)根据直流通路确定放大电路的静态工作点;
2)求出静态工作点处等效电路参数值;
3)画出放大电路交流电路,用T参数模型代替晶体管,电容为短路,直流电源接地;
4)求解放大电路的电压放大倍数、输入电阻与输出电阻等技术指标。
2.1 共发射极电路
共发射极单管放大电路交流等效图如图3所示,Ui、Uo、Ib、Ic与Ie分别表示输入电压、输出电压、基极电流、集电极电流与发射极电流。由等效电路可得以下几式:
2.2 电流负反馈放大电路
为了抑制零点漂移,可以在发射极接电阻Re构成采用电流负反馈共发射极电路。T参数电流负反馈放大电路交流通路如图4所示。与图3相比,发射极电阻Re直接与rbeT串联,因此计算过程相对简单一些。由等效电路可以得到:
2.3 共集电极电路
T参数共集电极单管放大电路交流等效图如图5所示,其中基极与集电极构成输入回路,发射极集电极构成输出回路。因为输出电压与输入电压的跟随特性,该电路又被称为射极跟随器。由等效电路输入电压与输出电压计算公式如下所示:
2.4 共基极电路
T参数共基极单管放大电路交流等效电路图如图6所示,发射极与基极构成输入回路,集电极与基极构成输出回路。由等效电路输入电压与输出电压计算公式如下所示:
该电路输入电流为-Ie,输出回路电流为Ic,故此电路电流放大倍数为-α,由此可以看出T参数模型在分析共基极放大电路电流放大倍数时具有简单直观的优点。
3 结论
放大电路的等效电路分析方法是该课程最基本、关键的内容之一。该文分析了双极型三极管Π参数与T参数等效电路模型在放大电路的教学思路。详细论述了T参数小信号模型求解放大电路各技术指标的推导过程。与Π参数等效模型相比,T参数模型更容易与晶体管的实际物理结构相匹配。通过分析我们发现T参数等效模型在分析电流负反馈式共发射极放大电路与共基极放大电路电流放大倍数上具有简单、易懂的特点,能够提高课堂教学效果。
参考文献:
[1] 杨素行.模拟电子技术基础简明教程[M]. 3版.北京:高等教育出版社,2005.
[2] 童诗白.模拟电子技术基础[M]. 2版北京:高等教育出版社,1988.
[3] 贾宇向.浅谈《模拟电子技术基础》中“小信号模型分析法”的教学思路[J].科技信息,2007(31).
[4] Paul J.Tasker and Monica Fernindez-Barciela, HBT small signal T and π: model extraction using a simple, robust and fully analytical procedure[J].IEEE MTT-S Digest,2002:2129-2132.
[5] 朱晓梅.r参数小信号模型在模拟电子学教学中的应用[J].科技导刊,2010(12).
(责任编辑:单位文秘网) )地址:https://www.kgf8887.com/show-134-102177-1.html
版权声明:
本站由单位文秘网原创策划制作,欢迎订阅或转载,但请注明出处。违者必究。单位文秘网独家运营 版权所有 未经许可不得转载使用