模擬電路設計系列講座十一:三極體低頻等效模型

2021-01-07 OFweek維科網

一：三極體基本模型

1． 三極體基本符號和參數定義

2． 三極體工作區域

1）截止區（Cutoff）

Ib＝Ic＝0，Vbe ＜＜ 0．7V。三極體處於完全關斷狀態。

2）正向偏置或者線性工作區（Forward－Active）

IC＝βeIb，且Vbe＝0．7V左右。

3）飽和區（Saturation）

Vce變小，且此時Vbe與Vbc都是正向偏置。

3． 三極體工作於線性區的理論模型

假設三極體工作於圖（a）的偏置狀態，經過仿真我們可以得到如下波形：

從波形中可以看出，三極體的輸出波形包括DC部分和交流小信號部分。同樣我們可以得出其他端子也是如此，因此我們得到：

舉個例子，一個三極體基極加了一個正向偏置電壓Vbias以及1kHz的交流信號Vsig，峰值為1mV。調節基極驅動信號（0．7V左右）使三極體集電極電流為5mA。此時三極體的工作區域以及輸出電流波形如下：

二：三極體低頻線性區等效電路模型

由上述理論我們可以得出：

進一步推導，我們可以得出交流小信號輸出電流為：

gm就是三極體的等效跨導。

接下來我們推導基極驅動電流Ib，由三極體基本模型我們知道，集電極電流的任何微小變化同樣意味著基極驅動電流的比例變化：

這裡hfe就是三極體小信號電流增益，這裡要注意，小信號電流增益和DC直流增益是不同的定義。

因此我們可以總結出三極體低頻下的等效電路模型：

這也就是所謂的「hybrid－pi」模型，其中：

下一節將繼續介紹三極體的高頻等效模型。

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