BJT 高频输出阻抗:有限 β 与扩散电容
对应:0244。
先指定足够完整的模型
集电极接 AC 地;基极经 RS 接地(测量输出阻抗时输入置零),忽略基区扩展电阻时:
gπ=1/rπ=gm/β,Yπ=gπ+sCπ,Cπ=CjE+gmτF.
Cμ 是基极–集电极电容,CCE 是发射极对 AC 地电容。若要保留 rb,将外部 RS 换成 RS+rb。
由基极与发射极 KCL:
[GS+Yπ+sCμ−(gm+Yπ)−Yπgm+Yπ+go+sCCE][vbve]=[0it].
因此
Ze(s)=D(s)N(s),N=GS+Yπ+sCμ,
D=N(gm+Yπ+go+sCCE)−Yπ(gm+Yπ).
这是本模型内完整式;用其二次多项式的判别式求复极点,用 D(sz) 检查相消。
零点与教材对照
sz=−Cπ+CμGS+gπ,fz=2π(RS∥rπ)(Cπ+Cμ)1.
这一式直接重现 0244 的零点。β→∞ 才能把 RS∥rπ 改成 RS。
在 go=0 下,常见的非退化相消条件来自
gm+Yπ(sz)=0:
gm(Cπ+Cμ)+gπCμ−GSCπ=0.
代入 Cπ=CjE+gmτF、gπ=gm/β:
τFgm2+gm(CjE+Cμ+Cμ/β−GSτF)−GSCjE=0.
令括号系数为 b,可用正根
gm,cancel=2τF−b+b2+4τFGSCjE.
若扩散电容可忽略、β≫1,才化为
gm,cancel≃RS(CjE+Cμ)CjE.
哪些原图公式不能直接当精确值
0244 的 gmu≃(CjE+CCE)/[RS(CjE+Cμ)] 在
CCE≪CjE、gmτF≪CjE、β≫1 时接近上式;任意保留 CCE 时并非完整模型的相消解。
原图的 gmr=(Cπ+CCE)/[RS(Cπ+Cμ)] 也不能直接视为精确复极点区域中心。若冻结所有电容且取 β→∞,go=0,上一组推导的中心应为
gmr,frozen=RSCμCπ+CCE.
这与原式分母不同。若让 Cπ 随 gm 变动,则需指定 τF,CjE,β 再解判别式,不能只替换字母。此原图中心式列为模型/符号待厘清,未标成已证明。
感性阻抗
再忽略 gπ,go,Cμ,CCE,可得
Ze=gm+sCπ1+sRSCπ.
在 ω≪ωT=gm/Cπ 展开:
Ze≃gm1+sgmCπ(RS−gm1).
若 gmRS≫1,等效电感 L≃RS/ωT,重现原图。
方法与限制
不另画 SFG:它是上一组模型增加 gπ 的版本,矩阵最容易核对。不能用「BJT 类似 MOS」而省掉有限电流增益 β、扩散电容及原图未交代的跨导扫描条件。符号检查涵盖矩阵、零点与相消条件,未确认的 gmr 式明列于差异表。
来源对照
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