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表征固态电子器件电特性的电路模型。常用的固态电子器件有晶体二极管、晶体三极管和场效应晶体管等。它们与其他电子元件组合,构成功能不同的各类电路。为了分析这些电路,必须把固态电子器件表示成由某些路元件组成的简单电路模型。这些电路元件可以是无源电子元件,也可以是受控电流源或受控电压源(见电路)。尽管这类等效电路只能近似地反映这类电子器件的外部电特性,但在分析和设计电子电路时有着十分重要的作用。随着集成电路和计算机辅助分析与设计方法的迅速发展,建立更加合理的固态电子器件的电路模型,越来越重要。
通常,按信号幅度的大小,可将固态电子器件等效电路分为两类:小信号等效电路和大信号等效电路。 晶体二极管交流小信号等效电路 它的主要等效电路元件是并联的交流电阻R和电容C。R的定义是二极管端电压的微小变化与电流微小变化之比。R值随二极管的直流工作点而变。电容C由势垒电容CT和扩散电容CD并联而成。 晶体管交流小信号等效电路 h参数和y参数。在交流小信号下工作的晶体管,可以用线性元件组成的有源两端口网络(见网络拓扑)来表示。信号源为正弦信号源时,输入、输出参量是四个幅值变化很小的复量,即输入电流i1、输出电流i2、输入电压u1和输出电压u2。任取其中的两个量为自变量,另两个量为应变量,可以得到一组参数方程和相应的等效电路。每一组方程有四个参数。最为常用的是h和y 参数。表1列出了这两种参数及其方程式。在表1所列的h参数中,h11和h22分别是输入阻抗和输出导纳;h12u2和h21i1分别是受控电压源和受控电流源,h12是反向电压放大系数,h21是电流放大系数。这四个参数的量纲是混合的。在表1所列的y参数中,y11和y22分别是输入导纳和输出导纳,而y12和y21分别是反向导纳和正向导纳。
晶体管的伏安特性是非线性的。因此,h和y参数的幅值和相位均随直流工作状态而变,它们又是工作频率和环境温度的函数。
h参数常用来分析晶体管低频放大器,这时,四个参数都是实数。y参数常用来分析晶体管高频放大器。
高频等效电路 根据晶体管内部载流子的流动规律,可以得到另外两种适用于高频段的等效电路,其特点是等效电路中元件的参数与工作频率无关。 ①共基极T型高频等效电路:电阻re和r分别是发射结和集电结的正向交流电阻和反向交流电阻;rbb′是基区内某一点B′与基极B间的体积电阻;Ce和C分别是发射结和集电结的电容,各等于各自的势垒电容和扩散电容之和。电流源α0ie中的α0称为共基极低频电流放大系数,它是在输出交流短路时不计晶体管电容效应的集电极电流的微小变化量与发射极电流的微小变化量之比,α0的数值恒小于1,但非常接近于1。
在工作频率为f时,计及Ce和C的共基极电流放大系数α可近似表示为
(1)
α的幅值下降到α0/匇时的频率称为α截止频率,记作f。由式(1)知f=1/2πfCere,它是表征晶体管高频工作范围的重要参数。 ②共发射极混合π型高频等效电路:r、r、和re分别表示发射结等效正向交流电阻、集电结反向交流电阻和反映基区宽度调制效应的交流等效电阻;C和C分别发射结和集电结电容;电流源gmu中的参数gm称为跨导,定义为
(2)
它表示发射结电压u对集电极电流i的控制能力。
共发射极电流放大系数β的定义是
(3)
而低频共发射极电流放大系数用β0表示,它远大于1。
表征共发射极晶体管高频工作能力的参数有β截止频率fβ, 特征频率fT和最高振荡频率fmaxo它们的定义和表达式见表2。 fβ、fT和fmax都和晶体管的直流状态有密切关系。为了充分发挥晶体管的高频工作能力,合理地选择直流工作点十分重要。
表征晶体管高频工作能力的另一重要参数是增益带宽乘积GB,其定义为
(4)
式中|β|是β的幅值。式(4)表明晶体管的增益带宽乘积是一常数:工作频率f增高,放大系数β必将减小。
表2指出,,这说明共发射极放大电路的高频工作能力远比共基极放大电路的差。 晶体管大信号等效电路 大信号工作时,必须考虑晶体管的非线性。根据埃伯尔斯-莫尔方程得出的NPN晶体三极管大信号等效电路,不仅适用于晶体管的放大区,也适用于它的饱和区和截止区。αF和αR分别是正向和反向短路电流放大系数,是发射结开路饱和电流,是集电结开路饱和电流。 场效应晶体管交流小信号等效电路 N沟道结型场效应晶体管低频小信号等效电路。栅源极间的交流小信号电压;id是交流漏极电流,rd是漏极交流电阻;电流源gm的参数gm称为跨导,其定义为
(5)
它表示对漏流id的控制能力。
计及场效应晶体管极间电容的高频小信号等效电路。其中Cgs、和分别是栅源、栅漏和漏源极间的电容;RL是负载电阻。
M.S.Ghausi,Electronic Circuits:Devices, Models,Functions, Analysis, and Design,Van Nostrand Reinho Co.,New York,1971.
遇到电压表当断开处理,遇到电流表当导线处理,有三种方法可以识别电路,第一种方法叫首尾相接法,如果是全都是首尾相连就一定是串联,如果是首首相连,尾尾相接,就一定是并联。如果是既有首尾相连,又有首首相连,...
你好, 这个题目摆放了好几个小时 还无人回答. 我回答一下,希望对你有所启发. 这似乎是个初中题目. 我不知道你们初中阶段是否完全理解和掌握了 "电势"这个概念. 注意, 我说的是...
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...
基于零序接地阻抗的三相等效电路模型及短路开断过程计算
对称分量法是分析与计算三相不对称电路最为有效的经典方法之一.以对称分量法分解得到的正序、负序、零序分量为基础,提出了合并正序、负序分量为相序分量.应用相序分量、零序分量的方法推导出基于零序接地阻抗的三相等效电路模型,应用该等效电路计算了中性点有效接地系统、中性点不接地系统的三相短路电流开断过程.最后,根据系统中不同的正序阻抗与零序阻抗的比值,在等效电路的基础上,对首开极系数与电流过零点时刻、燃弧窗口分别进行了计算与讨论.
适用于光发射机设计的实用VCSEL小信号等效电路模型
提出了一个适用于发射机中驱动电路设计的具有较高计算效率、能准确反映不同频率时与驱动电路互作用的VCSEL等效电路模型,用曲线拟合的方法结合惠普网络分析仪测得的VCSEL反射参数S_(11),准确地得到了等效电路模型的各个参数值,并将此等效电路模型应用到设计驱动电路的模拟中,在标准EDA环境SPICE中对驱动电路和模型进行了协同模拟,与过于简化的VCSEL模型进行了对比,通过设计驱动电路芯片证明了此模型的有效性。
表征固态电子器件电特性的电路模型。常用的固态电子器件有晶体二极管、晶体三极管和场效应晶体管等。它们与其他电子元件组合,构成功能不同的各类电路。为了分析这些电路,必须把固态电子器件表示成由某些路元件组成的简单电路模型。这些电路元件可以是无源电子元件,也可以是受控电流源或受控电压源(见电路)。尽管这类等效电路只能近似地反映这类电子器件的外部电特性,但在分析和设计电子电路时有着十分重要的作用。随着集成电路和计算机辅助分析与设计方法的迅速发展。建立更加合理的固态电子器件的电路模型,越来越重要。
通常,按信号幅度的大小;可将固态电子器件等效电路分为两类:小信号等效电路和大信号等效电路。
等效电路的定义并非指的是不同电路有相同的效果,而是指同一个电路的不同的表示方法。当电路中某一部分用其等效电路代替之后,未被代替的部分电压和电流均不发生变化,也就是说电压和电流不变的部分只是等效部分以外的电路,故称"对外等效"。元件 的种类和位置都相同,但是在画电路时有不同的画线方法,就是等效电路。
在许多情况下,人们常利用作用的效果相同,来认识和处理复杂的问题。现代电子技术中,在分析一些复杂电路时,人们常常只关注整个电路(或电路的某一部分)的输入、输出关系,即电流和电压的变化关系。这样我们就可以用一个简单的电路代替复杂电路,使问题得到简化。这个简单的电路就是复杂电路的等效电路。在《电子线路》等相关书籍中所提到的戴维南定理其实就是采用等效电路的思想将一个个十分复杂的电路进行简化。通常情况下将电流表作短路处理,电压表作开路处理,结果是复杂的电路简化为纯电阻的串并联关系,再运用并串联电阻的求和方法将电路简化为只有一个电阻的情形。
在我们进行电路计算时,是将运放作为一个完整的独立器件来对待的.因此在计算时常常是用一个等效
电路来代替各种型号的运放.(当然由于各种运放的性能不同,反映在等效电路中的参数不同).由于运放大多
用于频率不很高的场合,所以我们给出低频时的等效电路,如图所示.
因为运放的信号输入端有两个,输出端是一个,故在图中只画出了这三端.用一个三角形表示运放.两个输
入端中,标" "的为同相输入端;标"-"的为反相输入端.输入回路中既考虑了IIB,也考虑了IIO;同时也考虑了
UIO及差模输入电阻rid.在rid上的电压就是差模电压UId.从输出端看进去是考虑差模放大倍数的等效电压源
Aod*UId和考虑共模放大倍数的等效电压源Aoc*(U U-)/2及输出电阻ro(U 和U-分别表示同相端和反相端的
电压).
当我们只讨论信号的放大时(即不讨论IIB,IIO及UIO的影响),输入回路中可以只留下rid;由于Aoc<
所以常将Aoc的影响忽略.这样得到一个简化运放等效电路,如图所示.今后常用如图所示的符号来代表运放.
为简便起见,电源,调零端和为消除自激振荡而设的外接补偿电容端均予省略,在有必要时再画出.
等效电路图主要有下列这么几种:
这一等效电路只画出原电路中与交流信号相关的电路,省去了直流电路,这在分析交流电路时要用到。画交流等效电路时,要将原电路中的耦合电容看成通路,将线圈看成开路。
这一等效电路只画出原电路中与直流相关的电路,省去了交流电路,这在分析直流电路时才用到。画直流等效电路时,要将原电路中的电容看成开路,而将线圈看成通路。