微变等效电路

微变等效电路

我们在模拟电路中都会遇到微变等效电路，现在我们来详细回顾一下微变等效电路。微变等效电路的画法主要分三步走：一、画交流通路。二、将三极管用简化的h参数小信号模型代替。三、完成电路，并用相量符号标出电压、电流值。那么到底该如何分析微变等效电路呢，我们慢慢道来。

微变等效电路分析法
　
如果放大电路中的输入信号电压vi很小，输出信号电压的幅值不进入饱和区和截止区时，就可以把三极管的输入特性曲线近似地用直线来代替，从而可以把三极管这个非线性器件当作线性器件来对待，也就是把三极管用线性电路来等效，这就是引出微变等效电路的指导思想。当把三极管用线性电路等效时，放大电路中的全部元、器件都是线性的，可用电路理论来分析放大电路。
    　　
把三极管用线性电路来等效的推导方法有两种：一种是利用三极管的物理模型来等效，得出来的等效电路称为混合p型等效电路，特点是等效电路中每个元件参数都有明显的物理意义，而且各元件的数值与频率无关。另一种是利用已知网络的特性方程，按此方程画出其等效电路称为H参数等效电路，特点是每个等效参数的物理意义明确，而且便于测量。不论采用哪种形式的等效电路，它们都应该是等价的，彼此的等效参数可以进行转换。三极管电路有共发射极、共基极和共集电极三种基本组态，它们只是三极管的三种不同连接方式。因此，只要知道其中一种组态的等效电路，就可以将它转换成其它两种组态的等效电路。
    　　
下面推导共发射极三极管的微变等效电路

三极管共发射极组态的微变等效电路


图1　共发射极组态的三极管
　　
接成共发射极组态的三极管，它的输入端和输出端的电压和电流为直流量和交流量的叠加，即：vBE=VBEQ+vbe，iB=IBQ+ib；和vCE=VCEQ +vce，iC=ICQ+ic。如把三极管用等效电路代替，则此等效电路只适用交流量，也就是等效电路中输入端和输出端的电压和电流分别为vbe(Vbe)，ib(Ib)和vce(Vce)，ic(Ic)。

1. 混合p型微变等效电路


图2　混合p型微变等效电路
 
 
图3　简化的混合p型微变等效电路

 

微变等效电路中必须强调：
　　
① 微变等效电路的对象只对变化量，因此，NPN型管和PNP型管的等效电路完全相同。
　　
② 微变等效电路是在正确的Q点上得到的，如Q点设置错误，即Q点选在饱和区或截止区时，等效电路无意义；
　　
③ 不能用微变等效电路求静态工作点；
　　
④ 微变等效电路中的电压和电流全部用交流量的有效值表示，　电压和电流的方向按网络的定义方向，不要随意改变。
    　　
一般来讲，分析放大器的低频和中频特性时，由于电容Cb’e和Cb’c的容量很小，可以看成开路，用简化的混合p型等效电路或H参数等效电路进行分析，为了分析方便，有时又将这两种等效电路混合运用。分析放大器的高频特性时，电容Cb’e和Cb’c的影响不能忽略，就选用完整的混合p型等效电路。
    　　
三极管的三种基本组态电路，只是三极管的三种不同连接方式，只要将共发微变等效电路的三根电极变换方位，即可得到共集和共基的微变等效电路，如图4所示。

图4　三种基本组态的微变等效电路