频率响应概述与晶体管的高频等效电路

第十四讲频率响应概述与晶体管的高频等效电路一、频率响应的基本概念二、放大电路的频率参数一、频率响应的基本概念1、研究的问题：放大电路对信号频率的适应程度，即信号频率对放大倍数的影响。由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导体器件极间电容的存在，使放大倍数为频率的函数。在使用一个放大电路时应了解其信号频率的适用范围，在设计放大电路时，应满足信号频率的范围要求。5.1.1研究频率响应的必要性1.频率响应：放大电路中存在电抗性元件及晶体管极间电容，电路的放大倍数为频率的函数2.小信号等效模型只适用于低频信号的分析3.高频等效模型，上限频率、下限频率和通频带的求解，频率响应的描述方法。2、基本概念（1）高通电路:信号频率越高，输出电压越接近输入电压。。超前，时；，当超前9000iooioUUUfUUUi.Uo.I.RCRCRCRUUAuj1jj1io（1）高通电路：频率响应RCRCUUAuj1jiofLLLLj112π2π1jufffARCff令=，则)arctan(90)(1L2LLffffffAuffL时放大倍数约为1,LRCf=称为时间常数，为下限截止频率（2）低通电路:信号频率越低，输出电压越接近输入电压。Ui.Uo.I.。滞后，时；，当滞后900iooioUUUfUURCRCCUUAuj11j1j1io（2）低通电路：频率响应fHRCUUAuj11ioHHj11π21ffARCfu，则令)arctan()(11H2HffffAu高频段放大倍数表达式的特点？上限截止频率的特征？ffH时放大倍数约为1H,RCf=称为时间常数，为上限截止频率（3）几个结论LLj1jffff1、电路低频段的放大倍数需乘因子2、当f=fL时放大倍数幅值约降到0.707倍，相角超前45o；当f=fH时放大倍数幅值也约降到0.707倍，相角滞后45o。3、截止频率决定于电容所在回路的时间常数π21L(H)f电路高频段的放大倍数需乘因子H11jff4、频率响应有幅频特性和相频特性两条曲线。LLj1jffff1、电路低频段的放大倍数需乘因子当f=fL时放大倍数幅值约降到0.707倍，相角超前45o；2.电路高频段的放大倍数需乘因子H11jff当f=fH时放大倍数幅值约降到0.707倍，相角滞后45o；二、放大电路的频率参数在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。高通电路低通电路在高频段，随着信号频率逐渐升高，晶体管极间电容和分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号损失，放大能力下降。下限频率上限频率LHbwfff伯特图横坐标：采用对数刻度包含：对数幅频特性和对数相频特性flg纵坐标：幅频特性增益相频特性uAlg20优点：开阔视野，将放大倍数的乘除运算转换为加减运算输入信号频率从几赫到上百赫兹，放大倍数从几倍到上百万倍三、晶体管的高频等效电路1、混合π模型：形状像Π，参数量纲各不相同结构：由体电阻、结电阻、结电容组成。rbb’：基区体电阻rb’e’：发射结电阻Cπ：发射结电容re：发射区体电阻rb’c’：集电结电阻Cμ：集电结电容rc：集电区体电阻因多子浓度高而阻值小因面积大而阻值小混合π模型：忽略小电阻，考虑集电极电流的受控关系gm为跨导，它不随信号频率的变化而变。为什么引入参数gm？因在放大区iC几乎仅决定于而阻值大因在放大区承受反向电压而阻值大阻值小，忽略混合π模型：忽略大电阻的分流Cμ连接了输入回路和输出回路，引入了反馈，信号传递有两个方向，使电路的分析复杂化。忽略了大电阻的分流作用如何使电路分析简单化？混合π模型的单向化（即使信号单向传递）'Lmμeb'ceeb'μ)1(RgkXUkXUUICCCμμb'e'μ'μmL11CCCCXXUXIgRkμ'Lm'μ)1(CRgCμ''μ1CkkC同理可得，等效变换后电流不变'0cebeUkU晶体管简化的高频等效电路'LR''uC'μπ'πEQT0eb'μbb')1(CCCIUrCr可从手册查得、TEQeb'0meb'bmeb'mb0UIrgrIgUgI？如何得到模型中的参数？为什么不考虑''Cμ＝？的阻抗比实际负载大的多，所以其分流作用忽略μ'Lm'μ)1(CRgC2、电流放大倍数的频率响应CEbcUIIμπ'π'Lm0CCCRgk所以，因为)(π21j1)](1[μπeb'0μπeb'eb'eb'mCCrfffCCjrUUg为什么短路？UCE为常数，对交流信号来讲，相当于短路两者并联电流放大倍数的频率特性曲线ffffff1200tg)(1j1－-900-45707.020000，时，；时，；，时，；时，fffffffffo表现出低通特性共射截止频率f电流放大倍数的波特图:采用对数坐标系71.5，lg20采用对数坐标系，横轴为lgf，可开阔视野；纵轴为单位为“分贝”（dB），使得“×”→“＋”。lgfdB32lg20注意折线化曲线的误差－20dB/十倍频折线化近似画法3、晶体管的频率参数10TTffff时的频率为使)CC(rfffμπeb'0π21j1。、、、)(obTCCfff共射截止频率共基截止频率特征频率集电结电容通过以上分析得出的结论：1、低频段和高频段放大倍数的表达式；2、截止频率与时间常数的关系；3、波特图及其折线画法；4、Cπ的求法。手册查得求解电容的方法四、场效应管的高频等效电路可与晶体管高频等效电路类比，简化、单向化变换。很大，可忽略其电流单向化变换极间电容CgsCgdCds数值(pF)1～101～100.1～1dg'Lgs'gs)1(CRgCCm忽略d-s间等效电容讨论一1、若干个放大电路的放大倍数分别为1、10、102、103、104、105，它们的增益分别为多少？2、为什么波特图开阔了视野？同样长度的横轴，在单位长度不变的情况下，采用对数坐标后，最高频率是原来的多少倍？102030405060Of10102103104105106lgf增益指20lg|A|讨论二电路如图。已知各电阻阻值；静态工作点合适，集电极电流ICQ＝2mA；晶体管的rbb’=200Ω，Cob=5pF，fβ=1MHz。试求解该电路中晶体管高频等效模型中的各个参数。讨论二eb'mCQrgI、'μLcmobμ)(CRRgCC、、、πeb'obμ)(CrCCf、、'πμ'μCCC