华中科技版模电CH45.pptx

*假定假定Cb1、Cb2、Ce足够大，足够大，(f)又不是太小又不是太小 视为交流短路；视为交流短路；认为极间电容非常小，认为极间电容非常小，(f)又不是太大又不是太大 视为交流开路；视为交流开路；Av=rbe (RCRL)与与 无关无关是建立在两点假定基础上是建立在两点假定基础上这两点假设确定这两点假设确定f在中频段在中频段耦合电容耦合电容Ce旁路电容旁路电容CbcCbe极间电容极间电容RbviRcRL4.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应*当当f很低时，很低时，Cb1、Cb2、Ce的容抗很大，不能再视为短路，的容抗很大，不能再视为短路，即它们对放大器的低频特性有影响；即它们对放大器的低频特性有影响；当当f很高时，很高时，Cbe、Cbc的容抗很小，不能再视为开路，的容抗很小，不能再视为开路，即它们对放大器的高频特性有影响；即它们对放大器的高频特性有影响；极间电容极间电容耦合电容耦合电容Ce旁路电容旁路电容CbcCbe*v由于放大电路中有电抗性元件（包括极间电容、耦合电容、由于放大电路中有电抗性元件（包括极间电容、耦合电容、旁路电容等）旁路电容等）对于不同对于不同的的f f 或或 阻抗阻抗不同不同放大器对于不同放大器对于不同f f 信号的信号的 A AV V不同不同v放大电路的电压增益随输入正弦信号频率变化的放大电路的电压增益随输入正弦信号频率变化的响应响应 放大电路的频率响应放大电路的频率响应 亦是放大电路的重要指标！亦是放大电路的重要指标！或或 幅频响应幅频响应 相频响应相频响应我们要用幅频响应曲线及相频响应曲线来研究放大电我们要用幅频响应曲线及相频响应曲线来研究放大电路的低频及高频响应。路的低频及高频响应。*4.7.1 单时间常数单时间常数RC电路的频率响应电路的频率响应一阶一阶RC电路电路RC低通低通电路电路RC高通高通电路电路可用来模拟放大电路高频段的频率响应可用来模拟放大电路高频段的频率响应可用来模拟放大电路低频段的频率响应可用来模拟放大电路低频段的频率响应*RC电路的电压增益（传递函数）：电路的电压增益（传递函数）：则则且令且令令令电压增益的幅值（模）电压增益的幅值（模）（幅频响应）（幅频响应）电压增益的相角电压增益的相角（相频响应）（相频响应）1.RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应RC低通电路低通电路*最大误差发生在最大误差发生在fH 处处最大误差为最大误差为3dB幅频响应幅频响应*相频响应相频响应 f 0.1 fH f 10 fH H-90*2、RC高通电路的频率响应：高通电路的频率响应：RC 高通电路的电压增益：高通电路的电压增益：转折频率转折频率 下限频率下限频率则则 AVL=11 j(fL/f)RC高通电路高通电路*幅频响应幅频响应相频响应相频响应20分贝分贝/十倍频程十倍频程-45/十倍频程十倍频程 AVL=11 j(fL/f)*1.BJT的高频小信号模型的高频小信号模型模型的引出模型的引出前面给出前面给出BJT H参数小信号模型参数小信号模型。在高频区，。在高频区，极间电容极间电容不可忽略。不可忽略。4.7.2 BJT的高频小信号模型及频率参数的高频小信号模型及频率参数 rbe 发射结电阻发射结电阻re归算到基极回路的电阻归算到基极回路的电阻 Cbe 发射结电容发射结电容rbc 集电结电阻集电结电阻 Cbc 集电结电容集电结电容 rbb 基区的体电阻，基区的体电阻，b是假想的基区内的一个点是假想的基区内的一个点BJT的高频小信号模型的高频小信号模型*在高频段，在高频段，与与 有关，有关，Ic与与Ib不呈正比关系，不呈正比关系，用用gmVbe来表示受控电流源来表示受控电流源gm 与与 无关无关BJT的高频小信号模型的高频小信号模型 互导互导根据半导体物理学分析根据半导体物理学分析成线性关系成线性关系与与BJT的高频小信号模型的高频小信号模型*简化模型简化模型混合混合 形高频小信号模型形高频小信号模型*2.BJT高频小信号模型中元件参数值的获得高频小信号模型中元件参数值的获得低频时，混合低频时，混合 模型模型与与H参数参数模型等价模型等价等价等价*2.BJT高频小信号模型中元件参数值的获得高频小信号模型中元件参数值的获得低频时，混合低频时，混合 模型模型与与H参数参数模型等价模型等价所以所以等价等价由输入回路等价由输入回路等价*从手册中查出从手册中查出gm=IbVbe rbe=(1+)VTIE=IEVT 所以所以可见，可见，模型中的参数模型中的参数rbe、gm都与都与Q点有关。点有关。式式4.7.21c等价等价由输出回路等价由输出回路等价*3.BJT的频率参数的频率参数内容自学内容自学*4.5.24.5.2图题图题4.5.2*4.5.24.5.2图题图题4.5.2与与NPN管共集电极电路小信号模型相同管共集电极电路小信号模型相同Ib IbebcV0ReRbRSrbeVSRL*4.5.24.5.2图题图题4.5.2与与NPN管共集电极电路小信号模型相同管共集电极电路小信号模型相同Ib IbebcV0ReRbRSrbeVSRL*4.5.44.5.4直流通路*4.6.1电路如图，设两管的电路如图，设两管的试求试求(1)IC1、VCE1、IC2、VCE2 (2)求求Av、Ri、Ro*4.6.2 电路如图，设两管的电路如图，设两管的(1)估算两管的估算两管的Q点点 (2)求求Av、Ri、Ro*4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应1.高频响应高频响应 形高频小信号等效电形高频小信号等效电路路*对节点对节点 c 列列KCL得得电路简化（求密勒电容）电路简化（求密勒电容）称为称为密勒电容密勒电容得得目标：断开输入输出之间的连接目标：断开输入输出之间的连接由于输出回路电流比较大，所由于输出回路电流比较大，所以可以以可以 忽略忽略 的分流，得的分流，得又又*同理，在同理，在c、e之间也可以求得之间也可以求得一个等效电容一个等效电容CM2*忽略忽略 CM2 对输出回路的对输出回路的影响影响同时令同时令*戴维南定理戴维南定理输入、输出成为独立回路，输入、输出成为独立回路，且只有输入回路含电抗元件且只有输入回路含电抗元件又与又与RC低通电路相似。低通电路相似。*由电路得由电路得又又上限频率上限频率高频响应和上限频率高频响应和上限频率电压增益频响电压增益频响其中其中中频中频(通带通带)源源电压增益电压增益令令*RC低通电路低通电路共射放大电路的高频响应共射放大电路的高频响应幅频响应幅频响应相频响应相频响应 180 arctg(f/fH)电压增益电压增益波特图波特图*解：解：模型参数为模型参数为例例4.7.1 设共射放大电路在室温下运行。试计算它的中频源电压增益和上限频率。设共射放大电路在室温下运行。试计算它的中频源电压增益和上限频率。其其BJT参数为：参数为：=0.74 输入回路的等效电阻输入回路的等效电阻输入回路的等效电容输入回路的等效电容*中频源电压增益为中频源电压增益为=-65上限频率为上限频率为其中其中*增益增益-带宽积带宽积BJT 一旦确定，一旦确定，增益带宽积基本为常数增益带宽积基本为常数#如何提高增益如何提高增益-带宽积？带宽积？都较小的都较小的BJT。可选用可选用可选用可选用如想如想 RL来来 AVSM 密勒效应加强密勒效应加强 CM1 fH 带宽变窄带宽变窄当当RbRs及及Rbrbe时，有时，有 中频增益增大多少倍，带宽变窄多少倍中频增益增大多少倍，带宽变窄多少倍*2.低频响应低频响应低频小信号等效电路低频小信号等效电路*电路简化：电路简化：Ce足够大，足够大，Rb=（Rb1|Rb2）远大于）远大于R i R iRb可视为开路可视为开路Re可视为开路可视为开路*将将Ce折算到基极（输入）回路，折算到基极（输入）回路，将输出回路化为电压源将输出回路化为电压源等效电路形式。等效电路形式。则，输入回路总电容则，输入回路总电容C1为为Cb1与与 的串联。即的串联。即输入、输出回路都是一阶输入、输出回路都是一阶RC高通电路。高通电路。将将Ce折算到集电极（输出）回路，折算到集电极（输出）回路，Ce可视为短路可视为短路*中频区中频区(即通常内即通常内)源电压增益源电压增益则则下限频率取决于下限频率取决于当当令令*下限频率取决于下限频率取决于当当 时，时，相频响应相频响应 180 arctan(fL1/f)幅频响应幅频响应低频特性与低频特性与RC一阶高通电路相似一阶高通电路相似*+*中频区中频区低频区低频区高频区高频区 分三个区域：分三个区域：中频区：中频区：中间平坦部分中间平坦部分AV =AVM，=180 低频区：低频区：由于由于 Cb1、Cb2、Ce 的影响，的影响，AV，超超前中频相位。前中频相位。高频区：高频区：由于极间电容由于极间电容的影响，的影响，AV，滞后于滞后于中频相位。中频相位。工程上规定：工程上规定：AV 至至所对应的频率，分别称为所对应的频率，分别称为下限频率下限频率 fL上限频率上限频率 fH3dB点点0通频带：通频带：BW=fH fL 又称带宽。又称带宽。*4.7.4 单级共集电极和共基极放大电路的高频响应单级共集电极和共基极放大电路的高频响应内容自学内容自学*1.多级放大电路的增益多级放大电路的增益 前级的开路电压是后级的信号源电压前级的开路电压是后级的信号源电压 前级的输出阻抗是后级的信号源阻抗前级的输出阻抗是后级的信号源阻抗 后级的输入阻抗是前级的负载后级的输入阻抗是前级的负载4.7.5 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应*2.多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应（以两级为例）（以两级为例）当两级中频增益和频率响应均相同的电路耦合时，见下图分析：当两级中频增益和频率响应均相同的电路耦合时，见下图分析：endAVfAVM10.707AVM1fL1fH10.5A2VM10.707A2VM1fLfHA2VM1两级耦合电路的通频两级耦合电路的通频带变窄了。带变窄了。几级放大电路级连起来，总的电压增益增大，但通频带比任一级都窄几级放大电路级连起来，总的电压增益增大，但通频带比任一级都窄*在高频区，在高频区，极间电容极间电容不可忽略。不可忽略。混合混合 型高频小信号模型型高频小信号模型回忆上节内容回忆上节内容BJT的高频小信号模型的高频小信号模型*低频低频等效等效*输入回路等效输入回路等效又又 rbe得得输出回路等效输出回路等效又低频时又低频时gm rbe=(1+)VTIE=IEVT 模型参数模型参数rbe、gm都可由都可由Q点定出。点定出。等效等效*模型中的电容参数模型中的电容参数从手册中查出从手册中查出fT为为BJT的特征频率的特征频率*电路简化电路简化忽略忽略CbC在在C点处的分流点处的分流得得Cbc 对输入回路的影响相当于并联了一个大电容对输入回路的影响相当于并联了一个大电容称为称为密勒电容密勒电容又又*同理，在同理，在c、e之间也可以求得之间也可以求得一个等效电容一个等效电容CM2