模擬電子技術(shù)(江曉安)(第三版)第3章

1、第三章 放大電路的頻率特性第三章第三章 放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性3.1 頻率特性的一般概念頻率特性的一般概念 3.2 三極管的頻率參數(shù)三極管的頻率參數(shù) 3.3 共共e極放大電路的頻率特性極放大電路的頻率特性 3.4 多級(jí)放大電路的頻率特性多級(jí)放大電路的頻率特性 第三章 放大電路的頻率特性3.1 頻率特性的一般概念頻率特性的一般概念3.1.1 頻率特性的概念頻率特性的概念 在各種電容作用可以忽略的頻率范圍(通常稱為中頻區(qū))內(nèi),電壓放大倍數(shù)Au基本上不隨頻率而變化,保持一常數(shù),此時(shí)的放大倍數(shù)稱為中頻區(qū)放大倍數(shù)Aum。由于電容不考慮,所以也無附加相移,所以輸出電壓和輸入電壓相位相反,即電

2、壓放大倍數(shù)的相位角=180。 對(duì)低頻段, 由于耦合電容的容抗變大, 高頻時(shí)1/cR, 可視為短路, 低頻段時(shí)1/C1, 所以上式可簡化為fT0f上式表示了fT和f的關(guān)系。 (3-6)第三章 放大電路的頻率特性3.2.3 共基極電流放大系數(shù)共基極電流放大系數(shù)的截止頻率的截止頻率f 1ffjo1定義當(dāng) 下降為中頻0的0.707倍時(shí)的頻率f為的截止頻率。 (3-7)(38) 由前述與的關(guān)系得 .顯然,考慮三極管的電容效應(yīng),也是頻率的函數(shù),表示為 .第三章 放大電路的頻率特性f、f、 fT之間有何關(guān)系? 將式(3 - 3)代入式(3 - 7)得ffjfjffjf)1 (11/11/10000000(1

3、)aaTfffff(39) 比較式(38)和(39),可得 (310) 一般01,所以 (311) 第三章 放大電路的頻率特性3.2.4 三極管混合參數(shù)三極管混合參數(shù)型等效電路型等效電路 1.完整的混合完整的混合型模型型模型 圖35(a)是三極管的結(jié)構(gòu)示意圖,圖(b)是混合型等效電路。其中,C為發(fā)射結(jié)的結(jié)電容,C為集電結(jié)的結(jié)電容。受控源用gmUbe而不用Ib,其原因是Ib不僅包含流過rbe的電流,還包含了流過結(jié)電容的電流,因此受控電流已不再與Ib成正比。理論分析表明,受控源與基極、射極之間的電壓成正比。gm稱為跨導(dǎo),表示Ube變化1V時(shí),集電極電流的變化量。 . .第三章 放大電路的頻率特性圖

4、3 5 三極管的混合型等效電路第三章 放大電路的頻率特性由于集電結(jié)處于反向應(yīng)用,所以rbc很大,可以視為開路,且rce通常比放大電路中的集電極負(fù)載電阻Rc大得多,因此rce也可忽略。當(dāng)中頻區(qū)時(shí),不考慮C和C的作用,這樣圖35(b)就成為我們熟悉的簡化h參數(shù)等效電路形式,如圖36(a)所示。將簡化h參數(shù)等效電路重畫,如圖36(b)所示。對(duì)比圖36的(a)、(b)圖,就可建立混合型參數(shù)和h參數(shù)之間的關(guān)系。 第三章 放大電路的頻率特性圖3 6 混合型參數(shù)和h參數(shù)之間的關(guān)系第三章 放大電路的頻率特性26262626)1 (26)1 (CQCQebmbebbmebmebbebbCQEQebEQbbbee

5、bbbIIrgIrIgUgrrrIIrIrrrrCgfmT2(3-12)(3-13)(3-14)(3-15)第三章 放大電路的頻率特性經(jīng)過上述分析,當(dāng)考慮到C和C的作用后,其簡化等效電路如圖37(a)所示。由于C跨接在基-集極之間,分析計(jì)算時(shí)列出的電路方程較復(fù)雜,解起來十分麻煩，為此,可以利用密勒定理,將C分別等效為輸入端的電容和輸出端的電容。C等效關(guān)系如圖37(b)、(c)所示。 第三章 放大電路的頻率特性圖3 7 C的等效過程第三章 放大電路的頻率特性CjUUUCjUUIebceebceeb1)1 (1令 則,KUUebceCKjUCjKUIebeb)1 (11)1 (圖37(b)中,從b

6、、e兩端向右看,流入C的電流為 (316) 此式表明,從b、e兩端看進(jìn)去,跨接在b、c之間的電容C的作用,和一個(gè)并聯(lián)在b、e兩端,其電容值為C=(1+K)C的電容等效。這就是密勒定理，如圖37(c)所示。 第三章 放大電路的頻率特性CKKjUCjKUCjUUIceecebce)1(11)11 (1 根據(jù)同樣的道理,從c、e向左看,流入C的電流為 (3-17)此即表明,從c、e兩端看進(jìn)去,C的作用和一個(gè)并聯(lián)在c、e兩端,而電容值為的電容等效。 這樣，圖37(b)即可用圖37(c)等效。 1KCK第三章 放大電路的頻率特性3.3 共共e極放大電路的頻率特性極放大電路的頻率特性 圖3 8 共e極放大

7、電路及其混合型等效電路第三章 放大電路的頻率特性 具體分析時(shí), 通常分成三個(gè)頻段考慮: (1) 中頻段: 全部電容均不考慮, 耦合電容視為短路, 極間電容視為開路。 (2) 低頻段: 耦合電容的容抗不能忽略, 而極間電容視為開路。 (3) 高頻段: 耦合電容視為短路, 而極間電容的容抗不能忽略。 這樣求得三個(gè)頻段的頻率響應(yīng), 然后再進(jìn)行綜合。 這樣做的優(yōu)點(diǎn)是, 可使分析過程簡單明了, 且有助于從物理概念上來理解各個(gè)參數(shù)對(duì)頻率特性的影響。 第三章 放大電路的頻率特性3.3.1 中頻放大倍數(shù)中頻放大倍數(shù)Ausm 中頻段的等效電路如圖39所示。 OmcbebeiibebbbeiissiUg U Rr

8、UUpUrrrUURr 而 第三章 放大電路的頻率特性圖3 - 9 中頻段等效電路第三章 放大電路的頻率特性/();beibbbbebbberrRrrprr式中 將上述關(guān)系代入U(xiǎn)o的表達(dá)式中,得 scmisiscmebbbebisiOURpgrRrURgrrrrRrUcmisisOusmRpgrRrUUA(3-18)第三章 放大電路的頻率特性3.3.2 低頻放大倍數(shù)低頻放大倍數(shù)Ausl及波特圖及波特圖 圖3 10 低頻段等效電路第三章 放大電路的頻率特性sisiiiiebbbebebcebmOUCjrRrUUpUrrrURUgU11(3-19)式中p、ri同中頻段的定義。將 、 代入式(3 -

9、 19), 得ebUiUscmisioURpgCjrRrU11低頻段的等效電路如圖310所示。 第三章 放大電路的頻率特性siscmisioUCrRjRpgrRrU1)(11111)(111CrRjRpgrRrUUAiscmisisOus為了找出Ausl與中頻區(qū)放大倍數(shù)Ausm的關(guān)系,便于推導(dǎo)出低頻段電壓放大倍數(shù)的頻率特性方程,從而求得下限頻率,將上述公式進(jìn)行變換如下: 第三章 放大電路的頻率特性將公式(3 - 18)代入, 并令 ffjAjAACrRfCrRusmusmusisis1111111111111)(2121)(則當(dāng)f=fl時(shí), ， fl為下限頻率。由(3 - 20)式可看出, 下

10、限頻率fl主要由電容C1所在回路的時(shí)間常數(shù)l決定。 ,121usmusAA（3-20）（3-21）第三章 放大電路的頻率特性將式(3 - 21)分別用模和相角來表示: ffffAAusmus1211arctan1801（3-22）（3-23）根據(jù)公式(3 - 22)畫對(duì)數(shù)幅頻特性, 將其取對(duì)數(shù), 得211120120120ffgAgAIgGusmusu（3-24）第三章 放大電路的頻率特性先看式(3 - 24)中的第二項(xiàng), 當(dāng)ffl時(shí)0120121ffg故它將以橫坐標(biāo)作為漸近線；當(dāng)ffl時(shí), 趨于0, 則-180; 當(dāng)ffl1、fl2,所以 1152Hzeff第三章 放大電路的頻率特性(3)估算上限頻率fh。高頻等效電路如圖319所示。根據(jù)給定參數(shù)可算出 12312m6121216.9 1026.9 1026.9pF22100 10(1)26.9 10(1 16.9 2.9) 4 10226.9pF/(/)5.9/0.1 (0.24/30/91)0.32TmLb ebbsbbgCfCCg R CRrrRRRk 輸入回路的時(shí)間常數(shù)為 1129320226.9 1072.6 10hRCs第三章 放大電路的頻率特性則 119112.19MHz2272.6 10hhf輸出回路的時(shí)間常數(shù)為 23129116.9 2.9 12.9