模擬電子技術基礎：第14講 頻率響應概述與晶體管的高頻等效電路

1、第十四講 頻率響應概述與晶體管的高頻等效電路第十四講 頻率響應概述與晶體管的高頻等效電路一、頻率響應的基本概念二、放大電路的頻率參數(shù)三、晶體管的高頻等效電路四、場效應管的高頻等效電路一、頻率響應的基本概念1. 研究的問題：研究的問題： 放大電路對信號頻率的適應程度，即信號頻放大電路對信號頻率的適應程度，即信號頻率對放大倍數(shù)的影響。率對放大倍數(shù)的影響。 由于放大電路中耦合電容、旁路電容、半導由于放大電路中耦合電容、旁路電容、半導體器件極間電容的存在，使放大倍數(shù)為頻率的體器件極間電容的存在，使放大倍數(shù)為頻率的函數(shù)。函數(shù)。 在使用一個放大電路時應了解其信號頻率的在使用一個放大電路時應了解其信號頻率的

2、適用范圍，在設計放大電路時，應滿足信號頻適用范圍，在設計放大電路時，應滿足信號頻率的范圍要求。率的范圍要求。2. 基本概念（1 1）高通電路高通電路: :信號頻率越高，輸出電壓越接近輸入電壓。信號頻率越高，輸出電壓越接近輸入電壓。超前，時；，當超前900 0 iooioUUUfUUUi.Uo.I.RCRCRCRUUAuj1jj1io（1）高通電路：頻率響應RCRCUUAuj1jiofL低頻段放大倍數(shù)表達式的特點？下限截止頻率的特征？低頻段放大倍數(shù)表達式的特點？下限截止頻率的特征？LLLj1j21ffffARCfu，則令ffL時放大時放大倍數(shù)約為倍數(shù)約為1（2）低通電路）低通電路: 信號頻率越低

3、，輸出電壓越接近輸入電壓。信號頻率越低，輸出電壓越接近輸入電壓。Ui.Uo.I.。滯后，時；，當滯后900 iooioUUUfUURCRCCUUAuj11j1j1ioRC Low-Pass Circuit（2）低通電路：頻率響應）低通電路：頻率響應HHj1121ffARCfu，則令fHRCUUAuj11io)arctan()(11H2HffffAu低頻段放大倍數(shù)表達式的特點？上限截止頻率的特征？低頻段放大倍數(shù)表達式的特點？上限截止頻率的特征？ffH時放大時放大倍數(shù)約為倍數(shù)約為1（3）幾個結論LLj1jffff 電路低頻段的放大倍數(shù)需乘因子電路低頻段的放大倍數(shù)需乘因子 當當 f=fL時放大倍數(shù)幅

4、值約降到時放大倍數(shù)幅值約降到0.707倍倍，相角，相角超前超前45； 當當 f=fH時放大倍數(shù)幅值也約降到時放大倍數(shù)幅值也約降到0.707倍倍，相角，相角滯后滯后45。 截止頻率決定于電容所在回路的時間常數(shù)截止頻率決定于電容所在回路的時間常數(shù)21L(H)f電路高頻段的放大倍數(shù)需乘因子電路高頻段的放大倍數(shù)需乘因子Hj11ff 頻率響應有幅頻特性和相頻特性兩條曲線。頻率響應有幅頻特性和相頻特性兩條曲線。二、放大電路的頻率參數(shù) 在低頻段，隨著信號頻率逐漸降低，耦合電容、旁路電在低頻段，隨著信號頻率逐漸降低，耦合電容、旁路電容等的容抗增大，使動態(tài)信號損失，放大能力下降。容等的容抗增大，使動態(tài)信號損失，

5、放大能力下降。高通電路低通電路 在高頻段，隨著信號頻率逐漸升高，晶體管極間電容和在高頻段，隨著信號頻率逐漸升高，晶體管極間電容和分布電容、寄生電容等雜散電容的容抗減小，使動態(tài)信號分布電容、寄生電容等雜散電容的容抗減小，使動態(tài)信號損失，放大能力下降。損失，放大能力下降。下限頻率上限頻率LHbwfff三、晶體管的高頻等效電路 1. 混合混合 模型：形狀像模型：形狀像，參數(shù)量綱各不相同，參數(shù)量綱各不相同結構：結構：由體電阻、結電阻、結電容組成。由體電阻、結電阻、結電容組成。Rbb 基區(qū)體電阻基區(qū)體電阻rbe 發(fā)射結電阻發(fā)射結電阻C 發(fā)射結電容發(fā)射結電容Re 發(fā)射區(qū)體電阻發(fā)射區(qū)體電阻rbc 集電結電阻

6、集電結電阻C 集電結電容集電結電容Rc 集電區(qū)體電阻集電區(qū)體電阻因多子濃度高而阻值小因面積大而阻值小混合混合模型：模型：忽略小電阻，考慮集電極電流的受控關系忽略小電阻，考慮集電極電流的受控關系 gm為跨導，它不隨信號頻率為跨導，它不隨信號頻率的變化而變。的變化而變。因在放大區(qū)因在放大區(qū)iC幾乎僅幾乎僅決定于決定于iB而阻值大而阻值大因在放大區(qū)承受反因在放大區(qū)承受反向電壓而阻值大向電壓而阻值大混合混合模型：忽略大電阻的分流模型：忽略大電阻的分流 C連接了輸入回路連接了輸入回路和輸出回路，引入和輸出回路，引入了反饋，信號傳遞了反饋，信號傳遞有兩個方向，使電有兩個方向，使電路的分析復雜化。路的分析復

7、雜化?；旌匣旌夏Ｐ偷膯蜗蚧Ｐ偷膯蜗蚧醇词剐盘枂蜗騻鬟f）使信號單向傳遞）Lmebceeb)1 (RgkXUkXUUICCCLmeb 1RgXIUXCCCLm)1 (CRgC 1CkkC同理可得，等效變換后電流不變等效變換后電流不變晶體管簡化的高頻等效電路晶體管簡化的高頻等效電路EQT0ebbb)1 (CCCIUrCr可從手冊查得、TEQeb0mebbmebmb0 UIrgrIgUgI？如何得到模型中的參數(shù)？為什么不考慮 C？2. 電流放大倍數(shù)的頻率響應電流放大倍數(shù)的頻率響應CEbc UIILm 0CCCRgk所以，因為)( 21j1 )( j1 eb0ebebebmCCrfffCCrUU

8、g為什么短路？為什么短路？電流放大倍數(shù)的頻率特性曲線電流放大倍數(shù)的頻率特性曲線ffffff1200tg )(1j1 -90 0 -45 707. 02 0000，時，；時，；，時，；時，fffffffffo電流放大倍數(shù)的波特圖電流放大倍數(shù)的波特圖: 采用對數(shù)坐標系采用對數(shù)坐標系71. 5， lg20 采用對數(shù)坐標系，橫軸為采用對數(shù)坐標系，橫軸為lg f，可開闊視野；縱軸為，可開闊視野；縱軸為 單位為單位為“分貝分貝” （dB），使得），使得 “ ” “ ” 。lg fdB32lg20注意折線化曲線的誤差注意折線化曲線的誤差20dB/十倍頻折線化近似畫法折線化近似畫法3. 晶體管的頻率參數(shù)晶體管

9、的頻率參數(shù) 1 0TTffff 時的頻率為使)CC(rfffeb0 21 j1 。、)(obTCCfff共射截共射截止頻率止頻率共基截共基截止頻率止頻率特征特征頻率頻率集電結電容集電結電容通過以上分析得出的結論：通過以上分析得出的結論： 低頻段和高頻段放大倍數(shù)的表達式；低頻段和高頻段放大倍數(shù)的表達式； 截止頻率與時間常數(shù)的關系；截止頻率與時間常數(shù)的關系； 波特圖及其折線畫法；波特圖及其折線畫法； C的求法。的求法。手冊手冊查得查得四、場效應管的高頻等效電路可與晶體管高頻等效電流類比，簡化、單向化變換?？膳c晶體管高頻等效電流類比，簡化、單向化變換。很大，可忽略其電流很大，可忽略其電流單向化變換單

10、向化變換極間電容極間電容CgsCgdCds數(shù)值數(shù)值/pF1101100.11dgLmgsgs)1 (CRgCC忽略忽略d-s間等效電容間等效電容討論一1. 若干個放大電路的放大倍數(shù)分別為若干個放大電路的放大倍數(shù)分別為1、10、102、103、104、105，它們的增益分別為多少？，它們的增益分別為多少？2. 為什么波特圖開闊了視野？同樣長度的橫軸，在為什么波特圖開闊了視野？同樣長度的橫軸，在單位長度不變的情況下，采用對數(shù)坐標后，最高頻單位長度不變的情況下，采用對數(shù)坐標后，最高頻率是原來的多少倍？率是原來的多少倍？102030405060Of10102103104105106lg f討論二 電路如圖。已知各電阻阻電路如圖。已知各電阻阻