chapter 4半導(dǎo)體三極管及放大電路

1、1 放大電路是模擬電路的核心和基礎(chǔ)。放大作用實(shí)質(zhì)是：在輸入小信號的控制下，將直流電源的能量轉(zhuǎn)化為輸出信號能量。4-1半導(dǎo)體BJT(雙極結(jié)型晶體管） (Bipolar Junction Transister) 一 BJT簡介 1、晶體管的種類 按照頻率：高頻管、低頻管 按照功率：大、中、小功率管 按照材料：硅管、鍺管 按照結(jié)構(gòu)：NPN、PNP 22 .NPN 型晶體管三極管由兩個PN結(jié)構(gòu)成：集電結(jié)和發(fā)射結(jié)。箭頭的方向從 PN。發(fā)射極：發(fā)射載流子；基極： 控制和傳輸載流子；集電極：收集載流子。C（集電極）B(基極）E（發(fā)射極） NNPBCE基區(qū)是P型半導(dǎo)體，尺寸很薄，攙雜濃度很低。發(fā)射區(qū)和集電區(qū)是

2、N型半導(dǎo)體，集電區(qū)的面積比發(fā)射區(qū)要大，發(fā)射區(qū)的攙雜濃度比集電區(qū)要高。33 PNP 型半導(dǎo)體PNP型半導(dǎo)體也具有兩個PN結(jié)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與NPN型半導(dǎo)體相似。EBCPPNC（集電極）B(基極）E（發(fā)射極）44-1-2 BJT的電流分配與放大作用1. BJT 內(nèi)部載流子的傳輸過程 對于NPN管要使三極管具有放大作用， 必須發(fā)射區(qū)發(fā)射電子，集電區(qū)收集電子。三極管實(shí)現(xiàn)放大的外部條件是： 發(fā)射結(jié)加正向電壓， 集電結(jié)加反向電壓。51、發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子發(fā)射結(jié)正向偏置多子擴(kuò)散，發(fā)射區(qū)的多子（電子）向基區(qū)擴(kuò)散，形成電子電流InE 。基區(qū)的多子（空穴）向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散，形成空穴電流IpE 。IpE基區(qū)的攙雜濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)

3、小于發(fā)射區(qū)，InE IpE空穴電流IPE忽略不計。IE=InE+IpEInE電流的實(shí)際方向從E流出InE62、電子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入的電子，在基區(qū)內(nèi)成為非平衡少子，靠近發(fā)射結(jié)的地方，電子濃度最高，形成由濃度梯度產(chǎn)生的擴(kuò)散運(yùn)動。電子在向集電結(jié)擴(kuò)散過程中與基區(qū)中的空穴發(fā)生復(fù)合，形成基極復(fù)合的電流為IB，?；鶇^(qū)攙雜少而且很薄，電流IB，很小，大部分電子都可以到達(dá)集電結(jié)邊緣。BI 73、集電區(qū)收集擴(kuò)散過來的電子從發(fā)射區(qū)注入的電子在基區(qū)中為少子。集電結(jié)反向偏置，有利于少子的漂移運(yùn)動。電子擴(kuò)散到集電結(jié)時，很快漂移過集電結(jié)，被集電區(qū)收集，形成集電極電流 InC 集電結(jié)反偏，本征激發(fā)產(chǎn)生的少

4、子（基區(qū)的電子和集電區(qū)的空穴）形成反向漂移電流，稱為集電極基極間的反向飽和電流ICBO，大小取決于少子的濃度，受溫度影響很大。BnCnEIIII IB B，I InEnEInCICBO8集電極電流：IC=ICBO+InC基極電流： IB=IB，-ICBO發(fā)射極電流：I IE E=InC+IB， =(IC-ICBO)+(IBICBO) =I=IC C+I+IB B三極管各極電流的代數(shù)和為0，滿足基爾荷夫電流定律。ICBOInCIB，InE三極管各極的電流：92 . 電流分配關(guān)系ECBOEBECBOECECECBOCnEnCIIIIIIIIIIIIIII)1 ()1 (BCBOBEBCBOBCBC

5、CBOBCBOCBnCIIIIIIIIIIIIIIII)1()1()1()1(定義 ： 共基極電流放大系數(shù)共射極電流放大系數(shù)CBOCEOII)1 (穿透電流：10、的關(guān)系)/(1/BnCBnCBnCnCnEnCIIIIIIIII發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，iE與VBE的關(guān)系ESETBEESESEIiVveIeIiTVBEVTVBEVln) 1(1 典型值為幾十幾百發(fā)射結(jié)反向飽和電流:ESI1111外部條件發(fā)射結(jié)必須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置。 內(nèi)部條件 發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，基區(qū)厚度要薄。三極管具有放大作用必須具備如下條件 ：3. 放大作用VCVBVEBCENPNBCEPNPVCVB

6、VE12vI的變化vBE的變化iE的變化iC的變化vO的變化共基極放大電路動態(tài)放大過程：iC =IC+iCiB =IB+iBiE=IE+iE vI=0靜態(tài)靜態(tài)時，電路中各電壓、電流均為直流量vO=VO+vORLVEEVCCvIVEEVCCVORLIEICIB13例：=0.98, RL=1K, vI=20mV,設(shè)由于vI引起的iE=1mA, iC= iE= 0.98mAvO=RLiC =0.98VAv= vO/ vI=49共基極聯(lián)結(jié):有電壓放大能力，vO、vI同相。輸入電流是iE，輸出電流iC，無電流放大能力。RLVEEVCCvI14根據(jù)輸入、輸出信號在外端結(jié)的連接方式不同，三極管放大電路有三種

7、組態(tài)：共基極共發(fā)射極共集電極iVoVoViVoViV輸入端輸出端公共端共基極ecb共發(fā)射極bce共集電極bec判別三種組態(tài)的方法主要看輸入、輸出信號端連接在哪個電極。154. 共射極連接方式iB=IB+iBiE=IE+iEiC=IC+iCvO=VO+vO共射極電路能放大電壓能放大電壓，輸出電壓與輸入電壓反相。共射極電路輸入電流是iB，輸出電流iC，能放大電流能放大電流，電流放大倍數(shù)為。例：=0.98, RL=1K, vI=20mV,設(shè)由于vI引起的iB= 20A, iC= iB= /(1- )iB =49 iB =0.98mAiE= iB+ iC=1mAvO=RLiC = 0.98VAV= v

8、O/ vI= 49iVRLTVCCVBBvBEvO164-1-3 BJT 的特性曲線1、共射極電路的特性曲線 vCE=0,輸入特性曲線與二極管的正向特性曲線相似。 0vCE1V,輸入特性基本不變。集電極已反偏，已具有足夠收集電子的能力。常數(shù)CEBEBvvfi)(1)輸入特性vBEvCEiCiB17vBC=0(2) 輸出特性 放大區(qū)飽和區(qū)截止區(qū)常數(shù)BCECivfi)(（A）放大區(qū)處于放大區(qū)的條件發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。NPN：vBE0 vBC0 （硅管vBE0.7V）, 特點(diǎn)： iC=iB+ICEOiB 在放大區(qū)內(nèi)，iC受iB控制。 iB不變，iC受vCE的影響很小，呈現(xiàn)很好的恒流特性。因為基區(qū)

9、寬度調(diào)制效應(yīng)，iC隨vCE增加有微小增加。vBEvCEiCiB擊穿區(qū)18（B）截止區(qū)發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。 NPN：vBE 0, vBC 0 （vBE0 vBC0 （硅管vBE0.7V）特點(diǎn)：iC隨vCE的增加而迅速增加。iCiB ， iC不受iB控制。vCE很小，稱飽和壓降飽和壓降VCES硅管：VCES 0.3v鍺管：VCES 0.1v(D) 擊穿區(qū)vCE 足夠大時，集電結(jié)發(fā)生反向擊穿，iC迅速增大。19NPN PNP三極管的比較NPN PNP 特 點(diǎn)放大區(qū)VCVBVEVBE為結(jié)電壓VCVBVEVBE為結(jié)電壓 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏iC=iE=iB截止區(qū)VBVCVB VCVBVE發(fā)射結(jié)反偏

10、集電結(jié)反偏iC iE iB 0飽和區(qū)VBVE VBVCVBE為結(jié)電壓VCE 為飽和壓降VBVE VBVCVBE為結(jié)電壓VCE 為飽和壓降發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)正偏iC iB飽和壓降硅管：|VCES| 0.3V鍺管：|VCES| 0.1V導(dǎo)通時結(jié)電壓硅管：|VBE|0.7V鍺管：|VBE| 0.2V20例:已知NPN型硅三極管各極的電位如下，試判斷下列管子的工作狀態(tài)。 VC 6V 6.3V 6V VB 0.7V 6.7V -0.1V VE 0V 6V 0V狀 態(tài)放大飽和截止例：在一正常放大電路中，測得三極管的三個電極的電壓分別如下圖，試判斷管子的類型和電極的名稱。BCEBCEBCEPNP鍺NPN硅PN

11、P硅-7V-2V-2.2V-0.7V0V5V-1.3V-2V-10V216v3-1-4 BJT 的主要參數(shù)1. 電流放大系數(shù) QBCII:共射直流放大系數(shù)常數(shù)）（共射交流放大系數(shù)CEBCvii:ECECdidiII:共基交流放大系數(shù)共基直流放大系數(shù)115 .3704. 05 . 14004. 006. 05 . 13 . 222集電極-基極反向飽和電流ICBO小功率鍺管，ICBO 約10A，硅管ICBO小于 1A。2 極間反向電流集電極-發(fā)射極的反向飽和電流ICEO 也稱穿透電流。 ICEO=(1+)ICBO 鍺管：十幾百微安 硅管：幾微安vCCICBOvCCICEO極間反向電流大小取決于少數(shù)

12、載流子 的濃度,與溫度密切相關(guān)。233 極限參數(shù) 集電極最大允許電流ICM 一般指 下降到最大值的0.5 時的電流值。 IC超過ICM時，值大大下降。 集電極最大允許功耗PCM 集電極功率損耗PC=ICVCE 當(dāng)PCPCM 時，集電極過熱會燒毀。反向擊穿電壓 晶體管的兩個PN結(jié)，在反向電壓超過規(guī)定值時，會發(fā)生電擊穿現(xiàn)象。24V(BR)EBO V(BR)CEO V(BR)CER IB VBVBE一般可?。?IRB1=（510）IB VB=（35）V （硅管）4-5-2 射極偏置電路RLoVTRCCb1RB1VCCCb2RSSVRB2REiV59交流通路（RB=RB1/RB2）(3)動態(tài)分析RLo

13、VTRCCb1RB1VCCCb2RSSVRB2REiV)(/212ECCCCCECBEBEBECBBBCCBRRIVVIIRVVIIRRRVV(2)靜態(tài)分析RERLTRBRCRSSViVoVrbeRBRSSViVoVBECREbIbIcIRLRC小信號模型60rbeRBRSSViVoVBECREbIbIcIRLRCEbbebLbEebebLbioVRIrIRIRIrIRIVVA)1(1、電壓增益RE使增益下降。增加射極旁路電容后beLVrRACERLoVTRCCb1RB1VCCCb2RSSVRB2REiVEbeLVRrRA)1 (612、輸入電阻RiRiEbebiiEbebEebebiRrIV

14、RRrIRIrIV)1 ()1 (射極加旁路電容Ri=RB1/RB2 /rbeRE使輸入電阻增加。rbeRBRSSViVoVBECREbIbIcIRLRCiIiBiiiRRIVR/)1 (/(/21EbeBBiRrRRR射極電阻RE等效到基極回路增加(1+)倍。62不考慮rce的影響輸入 回路方程?brbe + ?b(1+)RE+ ?bRS，=0 ?b=0 受控電流源開路3、 輸出電阻RoRorbecIRBRSTVBEREbIbIRCTIRSC考慮rce的影響cEsbeEbEcbsbeIRRrRIRIIRr0)()(IbrcecEsbeEEceEceEcbcebcTIRRrRRrRrRIIrI

15、IV)()()(Ro= Ro=RC63EsbeEEceEcecToRRrRRrRrIVR)(CCooEsbeEceoRRRRRRrRrR/)1 (rceRE)ccceoRRrR/RE使三極管集電極對地的輸出電阻 Ro大大增加射極加旁路電容后 Ro=rce64例：在下圖所示電路中，VCC=12V，RS=600，RB2=33K，RB1=10K RC=3.3K，RE1=200，RE2=1.3K, RL=5.1K 1、求靜態(tài)工作點(diǎn)解: 1、求靜態(tài)工作點(diǎn)VB=VCCRB2/(RB1+RB2) =2.79V CERLoVTRCCb1RB1VCCCb2RSSVRB2RE1iVRE2IE=(VB-VBE)/(

16、RE1+RE2) VBE=0.7v IE =1.46mAVCE=VCC-(RE1+RE2+RC)IE =5V65RB=RB1/RB2rbeRBRSSViVoVBECRE1bIbIcIRLRCEbbeIrr26)1 (1)1 ()/(EbeLCVRrRRAiBBiEbeiRRRRRrR/)1 (211isiVSVRRRAA)(Ro=3.3K.),(,2oiSVVRRAA求rbe=1.1K84. 8VAKRi57. 4Ro=RC81. 7)(SVA66RLTRBRERSSViVoV3-6 共集電極電路和共基極電路 3-6-1 共集電極電路（射極跟隨器） 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：負(fù)載接在發(fā)射極上，輸入、輸出公共集

17、電極，輸入回路包含了電路的輸出電壓。oiobeiVVVVVoViVRLTRECb1RBVCCCb2RSSV交流通路671、靜態(tài)分析2、動態(tài)分析bLoLbebLebebiIRVRrIRIrIV)1()1(輸出電壓與輸入電壓同相，且近似相等。ECCCCEEBBECCBBEEEBEBBCCRIVVRRVVIIIRIVRIV)1 ()1 (oViVRLTRECb1RBVCCCb2RSSVoVEcIrbeRBRSSViVBCREbIbIRLVA求) 1LELRRR/1)1()1(LbeLioVRrRVVA682) 求RiLbebLebebiRrIRIrIV)1 (LbeBiBiRrRRRR)1 (/共集

18、電路的輸入電阻比共射電路大大增加射極電阻RL等效到基極回路增加（1+）倍oVEcIrbeRBRSSViVBCREbIbIRLLELLbeiRRRRrR/)1 (69ETbETbbTRVIRVIII)1 (共集電路的輸出電阻很小基極回路電阻等效到射極回路，減少為（1+）分之一3)求RoRs=Rs/RBEcIrbeRBRSTVBCREbIbITIBsssbeTbRRRRrVI/ETsbeTTRVRrVI1EsbeTToRRrIVR/170共集電極電路的性能特點(diǎn)：放大倍數(shù)近似為1，但小于1， 輸出電壓與輸入電壓同相。（輸出電壓總是跟隨輸入電壓的變化而變化）。輸入電阻較大。輸出電阻很小。共集電極電路一

19、般用于多級放大器的輸入級，中間緩沖級和輸出級。714-6-2 共基極電路RCReTRb1VCCRb2ICIB1、靜態(tài)分析CBCb2RSRLCb1RcRb1Rb2VCCReSVoVRL=RL/RCRSRLResVoV)(/212ecCCCCECBeBEBECbbbCCBRRIVVIIRVVIIRRRVV722 、動態(tài)分析 bebiLbLcoVrIVRIRIVA)1()1()1()2(bebbebeiiirIrIIVRRRiRi基極回路電阻等效到射極回路，減少為（1+）分之一輸出電壓與輸入電壓同相RL=RL/RCRSRLResVoVRSRLResVoVbecbIrbebIiVeIbeLioVrRV

20、VAebeeiiRrRRR/1/73RcRSReTVbecbIrbebIeITI共基極電路的特點(diǎn):輸出電壓與輸入電壓同相，有電壓放大作用。 電流放大倍數(shù)近似為1。輸入電阻小。oR)3(RoRocobToRRIVR共基極電路頻率特性好，多在寬帶放大器中應(yīng)用。oIoRRIrIoRRIrIbsebbebseebeb)/)(1 ()/(744.7 組合放大電路組合放大電路4.7.1 共射共射-共基放大電路共基放大電路4.7.2 共集共集-共集放大電路共集放大電路754.7.1 共射共射-共基放大電路共基放大電路共射共基放大電路共射共基放大電路764.7.1 共射共射-共基放大電路共基放大電路21o1o

21、io1iovvvvvvvvvAAA )1(2be1be21be1L11rrrRA vbe2Lc22be2L222)|(rRRrRA v其中其中 be2Lc22be12be21)|()1(rRRrrA v所以所以 12因為因為be1Lc21)|(rRRA v因此因此 組合放大電路總的電壓增益等于組合放大電路總的電壓增益等于組成它的各級單管放大電路電壓增益組成它的各級單管放大電路電壓增益的乘積。的乘積。 前一級的輸出電壓是后一級的輸前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓，后一級的輸入電阻是前一級入電壓，后一級的輸入電阻是前一級的負(fù)載電阻的負(fù)載電阻RL。電壓增益電壓增益2be2L1rR 774.7.1

22、共射共射-共基放大電路共基放大電路輸入電阻輸入電阻RiiiivRb|rbe1Rb1|Rb2|rbe1 輸出電阻輸出電阻Ro Rc2 78T T1 1、T T2 2構(gòu)成復(fù)合管，可等效為一個構(gòu)成復(fù)合管，可等效為一個NPNNPN管管(a) (a) 原理圖原理圖 (b)(b)交流通路交流通路4.7.2 共集共集-共集放大電路共集放大電路79復(fù)合管=1+2+ 12 12rbe=rbe1+（1+1）rbe2pNNBCEBCEpNpPpNNNNBCET1T2BCEpNppNpT1T2 同種類型的管子復(fù)合80不同類型的管子復(fù)合 不同類型的管子復(fù)合，復(fù)合后的類型取決于第一管的管型，且管腳一致。12 rbe=rb

23、e1pNNBCEBCEpNppPpNNBCET1T2PpNNBCET2pNT181PNNT2PNT1N如下面的連接方式是錯誤的PPNNNT1T2P82 AV ()幅頻特性，增益的模與頻率的關(guān)系。 () 相頻特性，輸出、輸入的相位差與頻率的關(guān)系。4-8 放大器的頻率特性輸入正弦信號時，放大器特性隨頻率變化的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。)()(VioioioVAVVVVA頻率特性分析方法頻率特性分析方法求出放大器的傳輸函數(shù)，畫出幅頻與相頻特性曲線。波特圖：幅頻曲線，水平軸采用頻率對數(shù)坐標(biāo)， 垂直軸用增益的db值。 相頻曲線，水平軸采用頻率對數(shù)坐標(biāo)， 垂直軸用相位的線性坐標(biāo)。常用漸近線組成的折線近似繪制。常用漸近線組

24、成的折線近似繪制。83阻容放大器的幅頻特性截止頻率：AV下降至AV(max)的0.707 倍(1/2)時對應(yīng)的頻率。 fH-上限頻率 fL-下限頻率截止頻率處所對應(yīng)的 AV(db) 值下降了3db。也稱為半功率點(diǎn)半功率點(diǎn).AV(db)fL 20db 40db 60db110 102103104105ffH3db幅頻特性分為：中頻段、低頻段、高頻段。高頻段增益下降的原因是：極間電容和接線電容的影響。低頻段增益下降的原因是：耦合電容和旁路電容的影響。中頻段：極間電容和接線電容可視為開路， 耦合電容和旁路電容可視為短路。84頻率失真頻率失真（線性失真）產(chǎn)生原因：電路中存在電抗元件，其阻抗隨頻率變化，

25、導(dǎo)致對不同頻率信號分量有不同的增益和相移，使輸出波形失真。特點(diǎn):輸出信號中不產(chǎn)生新的頻率成分，輸入單一頻率的正弦信號，輸出波形不失真。不產(chǎn)生失真的條件：增益與頻率無關(guān)，幅頻特性為常數(shù)。輸出、輸入相位差與頻率成正比例。854-8-1 單時間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)1、一階RC低通電路的頻率響應(yīng)111111111)(CjRjCRjCVVjAioV111CRH2)(11HVffAHHffarctg電壓傳輸函數(shù)R1C1iVoVHHVffjjA11111121CRfH用一階RC低通電路的頻率特性來模擬放大器的高頻響應(yīng)。用一階RC高通電路的頻率特性來模擬放大器的低頻響應(yīng)。86 ffH (f10fH) AV(

26、db) =-20lg(f/fH) =-20lgf+20lgfH (高頻漸近線) 是一條以-20dB/十倍頻下降的斜線，與0db線交于fH。f=fH稱轉(zhuǎn)折頻率。f=fH AV(db)= -3dBfH即上截止頻率。最大誤差在f=fH處,誤差值為3dB2)(1lg20)(HVffdbA幅頻特性-20db/十倍頻-3dbf20lgAVH-20dbfH10fH102fH-40db0.1fH幅頻特性由0db水平線和在截止頻率處以-20db/十倍頻下降的斜線組成。87用三段直線來描述: f0.1fH, H(f) 0 (低頻漸近線)45/十倍頻相頻響應(yīng)H= -arctg f/fH相頻特性由三段組成：0水平線、

27、90水平線和斜率為45/十倍頻的斜線。轉(zhuǎn)折頻率點(diǎn)在0.1 fH和10 fH。最大誤差點(diǎn)在0.1 fH和10 fH處,誤差值為5.7 f10fH, H(f) -90 (高頻漸近線) 0.1fH f 10fH f =fH H(f) -45 用斜率45/十倍頻的斜線近似表示。882、RC高通電路 的頻率響應(yīng)R2C2iVoVffjALVL112)(11ffALVLffarctgLLf20lgAVL-20dbfL0.1fL10fL10fLfL0.1fL4590L2221CRfL45/十倍頻20db/ /十倍頻894-8-2 單級放大器的高頻響應(yīng)1、BJT高頻小信號建模（1）模型引出三極管高頻小信號模型是

28、根據(jù)三極管的物理特性，抽象而成的等效電路。頻率高時，三極管極間電容不可忽略。 rceebmVgbbecbbrcbcebccbrebrrceebmVgbbcbbrcbcebccbrebre混合型高頻小信號模型導(dǎo)致放大器高頻段增益下降的原因是三極管的極間電容和接線電容。90基區(qū)體電阻rbb（50300歐）發(fā)射結(jié)參數(shù)rbe和cbe rbe 發(fā)射結(jié)動態(tài)電阻re折合到基極回路中的值。 rb,e=(1 +0)re re=26(mv)/IECbe 發(fā)射結(jié)電容，正偏時主要為擴(kuò)散電容。(幾十幾百PF)集電結(jié)參數(shù)rbc和cbcrbc 集電結(jié)電阻，因集電結(jié)反偏，故rbc很大， (100K10M)Cbc 集電結(jié)電容，

29、反偏時為勢壘電容(210PF)rceebmVgbbcbbrcbcebccbrebre91受控電流源gmvb,e表示發(fā)射結(jié)電壓對集電極電流的控制，與低頻模型中的0Ib相對應(yīng)。（ 0低頻共射電流放大倍數(shù)） gm稱為跨導(dǎo)常數(shù)CEEBCmvvigLcecbcbRrcr1rceebmVgbbcbbrcbcebccbrebreeebmVgbbcbbrcbcebcebrrce輸出電阻表示輸出電壓對輸出電流的影響。簡化高頻小信號模型92ceebmVgbbbbrcbcebcebr(2)模型中參數(shù)的計算高頻小信號模型的元件參數(shù)在很寬的頻率范圍內(nèi)與頻率無關(guān)。低頻時該模型的元件參數(shù)，應(yīng)與低頻小信號模型的參數(shù)一致。Cb

30、c由手冊中查出ETbbeebbbbeIVrrrrr)1 (0ebbebbebmrIVIVg0rbebcebIbIeTEebmrVIrg10ETebIVr)1 (0eTcbeTebrfcrfc212193(3) BJT的頻率參數(shù)共發(fā)射極截止頻率共發(fā)射極截止頻率f下降到0的0.707時所對應(yīng)的頻率ebcbmcVcjgI)()(211100cbebebccrfffjj)(cbmcgceebmVgbbbbrcbcebcebrcIbI0/ceVbcII)(1)(1/cbebebebbcbebebbebccrjrIccjrIV)(1)(cbebebebcbmbcccrjrcjgII)(1cbebebebm

31、ccrjrg)(0ebmrg9420)(11ffffjo當(dāng)ff時 :特征頻率特征頻率fT：當(dāng)下降為1時所對應(yīng)的頻率fTffffooebmebcbebrgrccf0)(21ecbebcbebmTrccccgf)(21)(2ffoT95共基極截止頻率共基極截止頻率 f 下降到0的0.707時所對應(yīng)的頻率ffjffjffjffjffj1)1(111111100000000ff)1 (0ffT0fffT962 共射極放大電路的高頻響應(yīng)密勒電容 RB，RL視為開路共射放大器簡化交流通路：2Z1圖 1IZ112Z2圖2IIZVKZVVIKVV12112)1 (1：圖密勒定理：設(shè)RLvsRCTRBvo11:

32、2ZVI圖2122ZVKZVIKZZ11KZKZKZ/111297CmebCebmeboRgVRVgVVK用密勒定理將Cbc等效到輸入回路和輸出回路。eebmVgbbcbbrcbcebcebrRcRssVoVebcRseebmVgbbcbbrMcebrRcsVoVMccbcbCmMCCRgC)11 (cbCmMjCRgjC1111cbCmMCRgC)1 (CM很小，結(jié)電容的影響可忽略，但如果有較大負(fù)載電容，輸出回路的時間常數(shù)必須考慮。98ebcRseebmVgbbcbbrMcebrRcsVoVMccbCmebMebCRgCCCC)1 (RcRseebmVgbbcbbrebrsVoVCReebm

33、VgbcsVoVC)/(bbSebebbbSebSSrRrRrrRrVV利用戴維南定理將輸入回路簡化為一階RC電路.99(2) 高頻響應(yīng)與上限頻率scebmsoHVVRVgVVASHVOVHffjAA1MVebbbscoVOSArrRRAReebmVgbcsVoVCcbCmebCRgCC)1 ()/(bbSebrRrR)(1 (1/1/1ebbbsebssSebrrRRCjrVRCjVjCRjCVV)(1 (ebbbscoHVrrRRCjRASRCfH211001、高頻增益下降的主要原因是管子的極間電容。2、電路的高頻響應(yīng)取決于高頻等效電路的時間常數(shù)。3、求高頻截止頻率的方法：畫出三極管高頻等

34、效電路。利用密勒定理將跨接在輸入與輸出端的電容Cbc分別等效到輸入回路和輸出回路。將輸入和輸出回路分別化簡為簡單一階RC電路。分別求輸入回路和輸出回路的時間常數(shù)(1、2)。計算 fH1=1/(21 )（結(jié)電容的作用） fH2=1/(22 ) （負(fù)載電容的作用）如果其中有一個低的多，則由此確定上限頻率。 如果相近，1/f2H1/f2H1+ 1/f2H24、共射放大電路由于密勒效應(yīng)，使Cbc等效到輸入回路的電容大大增加，導(dǎo)致高頻截止頻率較低。101提高高頻截止頻率的措施：選擇fT高的管子, Cbc 、 Cbe 、 rbb 都小。減小信號源內(nèi)阻。減小負(fù)載電阻，（將使增益下降）一方面使密勒等效電容減小

35、，提高輸入回路的截止頻率；另一方面，減小了輸出電阻，提高輸出回路的截止頻率。減小分布電容和負(fù)載電容。cbCmebCRgCC)1 ()/()1(bbSETrRIVRRCfH21eTebrfc21102例: 設(shè)共射放大器在室溫下運(yùn)行,其參數(shù)為: RS=1K, rbb=100, Ic=1mA, 0=100, fT=400MHZ, Cbc=0.5pF, Rc=5K 求低頻源電壓增益和上限頻率。C=Cbe+(1+gmRc)Cbc =111.5pFR=(RS+rbb)/rbe =0.77KfH=1/(23.14RC) =1.58MHZRLvsRCTRBvoRs解：gm=IE/VT=1/26=0.038ms

36、 rbe=0/gm=100/0.038=2.6K Cbe=(gm/2fT)-Cbc=14.8pF CM=(1+gmRC)Cbc= 96.7pF AVs= -0RC/ (RS+rbe) = -133.5 103增益帶寬積 低頻電壓增益與通頻帶相乘的積稱為增益帶寬積.cbCmebebbbSbbSebbeSCebmHVoCRgCrrRrRrrRRrgfA)1 ()(21cbCmebCmCRgCRg1RCAVO RCCM fH在BJT管確定后,共射放大電路增益帶寬積基本上是一個常數(shù).因此提高低頻電壓增益和增加頻帶寬度存在矛盾cbbbSHVoCrRfA)(21104(3) 共基極電路的高頻響應(yīng)meboe

37、bebmebebmsoIHebebmebsgCjjCrgVVgIIAjCrgVI11111RLRSsVoVoIoVecbRSRLsIbebmVgbbrebrebccbc001cbbbbeScrrRebroIoVecbRLsIbebmVgebc105共基放大電路的輸入和輸出之間沒有反饋電容，所以不存在密勒效應(yīng)。共基電路輸入電阻很小，時間常數(shù)很小，輸入截止頻率很高。共基電路輸出回路輸出電阻較大，如果有負(fù)載電容，將制約上限頻率。共基電路常用于到寬頻帶,低輸入阻抗的場合。HoebemeboIHffjCrjgCjA1111110TeebHfrCf21ooo1106串接放大器VB1=VCCRb21/(Rb

38、11+Rb21)IC1=IC2=(VB1-0.7)/Re1VB2=VCCRb22/(Rb12+Rb22)VCE2=VCC-ICRc2-VB2+0.7VCE1=VB2-0.7-ICRe1直流通路T1Rc2Rb11VCCRb21Re1Rb22Rb12T2靜態(tài)分析T1Ce1oVRc2Cb1Rb11VCCCb2RSSVRb21iVRe1Rb22Rb12T2CB107(2)動態(tài)分析交流通路12211221111111bebebebebeLVrrrrrRARc2T1Rb1T21bI2eI2cIiVoV直接求增益121112111122becbbecbbbeccioVrRIrRIIrRIVVA2222beC

39、VrRA21VVVAAA兩級分別求：Ri2T1Rb1iV1oV12122212211beCbeCbebeVrRrRrrA108串接放大器特點(diǎn):由共射放大電路和共基放大電路串聯(lián)組成。整個電路增益與單級共射電路的電壓增益相同。共射放大電路電壓增益近似為-1,因而上限頻率大大提高。共基放大電路具有電壓放大作用,且上限頻率很高.該電路適應(yīng)于寬帶放大。輸入電阻由共射放大電路決定。1094-8-3 單級放大電路的低頻響應(yīng)頻率較低時,耦合電容，射極旁路電容的容抗增大，不能視為短路，對放大器低頻增益產(chǎn)生影響。CeRLoVTRcCb1Rb1VCCCb2RSSVRb2iVRe設(shè)RbRiRb看作開路設(shè)Re XCeR

40、e看作開路ReCeCb1RLTRbRSSViVoVCb2Rc1、低頻等效電路的簡化110Xce折合到輸入回路增大(1+)倍.Xce1= (1+)/CeCe1=Ce/(1+)Xce折合到輸出回路,容抗值近似不變，Ce2= CeerbeRSSViVoVbcbIbIcIRLRCCeCb1Cb2oVbIeRSSViVbcbIcIRLCe1Cb1Cb2Ce2rbeRCRSSViVbcbIcIRLC1Cb2rbeRCbIoV根據(jù)密勒定理的對偶定理，把Ce等效到輸入輸出回路。ebebebebccccccccc1111111)1 (1112 、低頻響應(yīng))1(112jCrRIVRjCRRRIVVVAbeSbSL

41、bLCCbosoVsLcbRIRCRSSViVbccIRLC1Cb2rbebIoV)(11)(11 )1)(1(1212besLcbbesLbeSbLCLcVsLrRjcRRjCrRRjCrRjCRRRRA)1)(1 (21ffjffjAALLMVVsLS112如果兩個轉(zhuǎn)折頻率的比值在4倍以上，則較大的那個決定低頻轉(zhuǎn)折頻率。Ce等效到輸入回路減小到1/(1+)，通常：C1Cb2 Rs+rbefL2Ce是影響低頻響應(yīng)的主要因素。beSLMVrRRAS)1)(1 (21ffjffjAALLMVVsLS111)(2121CrRfbeSLL222)(2121bLCLLCRRf低頻截止頻率也由低頻等效電路輸入、輸出回路的時間常數(shù)決定。1133-8-4 多級放大器的頻率響應(yīng)1、放大器的級間耦合方式阻容耦合方式優(yōu)點(diǎn)