清華大學(xué)模電華成英學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1清華大學(xué)清華大學(xué)(qn hu d xu)模電華成英模電華成英第一頁，共36頁。5.1 5.1 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)(pn l xin yn)(pn l xin yn)的有關(guān)概念的有關(guān)概念5.2 5.2 晶體管的高頻晶體管的高頻(o pn)(o pn)等等效電路效電路5.3 5.3 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)第1頁/共36頁第二頁，共36頁。一、本章要研究一、本章要研究(ynji)的的問題問題二、高通電路二、高通電路(dinl)和低通和低通電路電路(dinl)三、放大電路中的頻率參數(shù)三、放大電路中的頻率參數(shù)第2頁/共36頁第三頁，共36頁。第3頁/共36頁第四頁，共36頁。超前，時(shí)

2、；，當(dāng)超前900 0 iooioUUUfUUUi.I.2. 低通電路:信號(hào)頻率越低，輸出(shch)電壓越接近輸入電壓。Ui.Uo.I.。滯后，時(shí)；，當(dāng)滯后900 iooioUUUfUU 使輸出(shch)電壓幅值下降到70.7%，相位為45的信號(hào)頻率為截止頻率。Ui.Uo.I.1. 高通電路:信號(hào)頻率越高，輸出電壓越接近輸入電壓。信號(hào)頻率越高，輸出電壓越接近輸入電壓。第4頁/共36頁第五頁，共36頁。 在低頻在低頻(dpn)段，隨著信號(hào)頻率逐漸降低，耦合電段，隨著信號(hào)頻率逐漸降低，耦合電容、旁路電容等的容抗增大，使動(dòng)態(tài)信號(hào)損失，放容、旁路電容等的容抗增大，使動(dòng)態(tài)信號(hào)損失，放大能力下降。大能力

3、下降。高通高通電路電路(dinl)低低通通電電路路 在高頻段，隨著信號(hào)頻率逐漸升高，晶體管極間電容和分布電在高頻段，隨著信號(hào)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(dòng)態(tài)信號(hào)損失，放大能容、寄生電容等雜散電容的容抗減小，使動(dòng)態(tài)信號(hào)損失，放大能力下降。力下降。下限頻率下限頻率上限頻率上限頻率LHbwfff結(jié)電容結(jié)電容第5頁/共36頁第六頁，共36頁。一、混合一、混合(hnh)(hnh)模模型型二、電流放大倍數(shù)二、電流放大倍數(shù)(bish)的的頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)三、晶體管的頻率參數(shù)三、晶體管的頻率參數(shù)第6頁/共36頁第七頁，共36頁。1. 模型的建立：由結(jié)構(gòu)而建立，形狀(

4、xngzhun)像，參數(shù)量綱各不相同。 gm為跨導(dǎo)，它不隨信號(hào)(xnho)頻率的變化而變。阻值小阻值小阻值大阻值大連接了輸入回路連接了輸入回路(hul)和輸出回和輸出回路路(hul)第7頁/共36頁第八頁，共36頁。Lmebceeb)1 (RgkXUkXUUICCCLmeb 1RgXIUXCCCLm)1 (CRgC 1CkkC同理可得，等效變換等效變換(binhun)后電后電流不變流不變第8頁/共36頁第九頁，共36頁。EQT0ebbb)1 (CCCIUrCr可從手冊(cè)查得、TEQeb0mebbmebmb0 UIrgrIgUgI？如何得到模型中的參數(shù)？為什么不考慮 C？第9頁/共36頁第十頁，共

5、36頁。CEbc UIILm 0CCCRgk所以，因?yàn)?( 21j1 )( j1 eb0ebebebmCCrfffCCrUUg為什么短路為什么短路(dunl)？1. 適于頻率(pnl)從0至無窮大的表達(dá)式第10頁/共36頁第十一頁，共36頁。ffffff1200tg )(1j1 -90 0 -45 707. 02 0000，時(shí)，；時(shí)，；，時(shí)，；時(shí)，fffffffffo第11頁/共36頁第十二頁，共36頁。71. 5， lg20 采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)系，橫軸為采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)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

6、fdB32lg20注意注意(zh y)折線化曲線的折線化曲線的誤差誤差20dB/十倍頻折線折線(zhxin)化近化近似畫法似畫法第12頁/共36頁第十三頁，共36頁。 1 0TTffff 時(shí)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(jié)電容集電結(jié)電容(dinrng)通過以上通過以上(yshng)分析得出的結(jié)論：分析得出的結(jié)論： 低頻段和高頻段放大倍數(shù)的表達(dá)式；低頻段和高頻段放大倍數(shù)的表達(dá)式； 截止頻率與時(shí)間常數(shù)的關(guān)系；截止頻率與時(shí)間常數(shù)的關(guān)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

7、法。手冊(cè)手冊(cè)查得查得第13頁/共36頁第十四頁，共36頁。1. 若干個(gè)放大電路若干個(gè)放大電路(dinl)的放大倍數(shù)分別為的放大倍數(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(zhǎng)度的橫軸，在為什么波特圖開闊了視野？同樣長(zhǎng)度的橫軸，在單位長(zhǎng)度不變的情況下，采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)后，最高頻單位長(zhǎng)度不變的情況下，采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)后，最高頻率是原來的多少倍？率是原來的多少倍？102030405060Of10102103104105106lg f第14頁/共36頁第十五頁，共36頁。 電路如圖。已知各電阻阻值；靜態(tài)工作(gngzu)點(diǎn)合

8、適，集電極電流ICQ2mA；晶體管的rbb=200，Cob=5pF， f=1MHz。 試求解該電路中晶體管高頻等效模型中的各個(gè)參數(shù)。第15頁/共36頁第十六頁，共36頁。ebmCQrgI、Lcmob)(CRRgCC、ebob)(CrCCf、CCC第16頁/共36頁第十七頁，共36頁。一、單管共射放大一、單管共射放大(fngd)電路的頻電路的頻率響應(yīng)率響應(yīng)二、多級(jí)放大二、多級(jí)放大(fngd)電路的頻率響電路的頻率響應(yīng)應(yīng)第17頁/共36頁第十八頁，共36頁。適用于信號(hào)頻率從適用于信號(hào)頻率從0的的交流等效電路交流等效電路中頻段：中頻段：C 短路，短路， 開路。開路。CC低頻段：考慮低頻段：考慮C 的

9、影響，的影響， 開路。開路。高頻段：考慮高頻段：考慮 的影響，的影響，C 開路。開路。C第18頁/共36頁第十九頁，共36頁。eboiebsisosmUUUUUUUUAu)( LcmbeebisismRRgrrRRRAu帶負(fù)載時(shí)：帶負(fù)載時(shí)：)( cmbeebisismoRgrrRRRAu空載時(shí)：空載時(shí)：第19頁/共36頁第二十頁，共36頁。超前，時(shí)，當(dāng)超前900 0 oooooooUUUfUU)(cmbeebisismoRgrrRRRAuAu.Ui.Uoo.Uo.CRLsURs第20頁/共36頁第二十一頁，共36頁。 j1LcLsmoooosoososlRCRRAUUUUUUAuuCRRARR

10、RRRCRRAAuuu)(j11j1LcsmLcLcLcLsmosl)(cmbeebisismoRgrrRRRAu)(21 j1) j ()(j1LcLLLsmLsmslRRfffffAffAAuuuC所在所在(suzi)回路的時(shí)間回路的時(shí)間常數(shù)？常數(shù)？Au.Ui.Uoo.Uo.CRLsURs第21頁/共36頁第二十二頁，共36頁。)arctan90(180 )(11lg20lg20lg20L2LsmslffffAAuuCRRfffffAAuu)( 21 j1)j ( LcLLLsmsl135 dB3lg20 sL，下下降降時(shí)時(shí)，uAff)lg(20lg20 LsmsLffAAffuu時(shí)，。，

11、時(shí)，90 0 0suAfsmsLlg20lg20 uuAAff時(shí)，中頻段中頻段(pn dun)20dB/十倍頻十倍頻第22頁/共36頁第二十三頁，共36頁。滯后，時(shí)，當(dāng)，滯后)90(0 ssUUUfUUCCC)(sbbbebbeebisiiebsissRRrrRrrRRRUUUUUU，Au.Uo.RLsURbe第23頁/共36頁第二十四頁，共36頁。)(sbbbebRRrrR )( 21 21 j1sbbbebHHsmsoshCRRrrRCfffAUUAuu)( j1 j1 LmbeebisiCosCsssoshRgCRCrrRRRUUUUUUUUAu第24頁/共36頁第二十五頁，共36頁。

12、)( 21 j1sbbbebHHsmsoshCRRrrfffAUUAuu-225 dB3lg20 shH，下下降降時(shí)時(shí)，uAffH2Hmsharctan180 )(1lg20lg20lg20ffffAAuu；下降倍，每增大時(shí)，dB20lg20 10 shHuAfff。，時(shí)，-270 0 shuAf；時(shí)時(shí)，smshHlg20lg20 uuAAff第25頁/共36頁第二十六頁，共36頁。 )j1)( j1 ()j1)(j1 ()j (HLsmHLLsmsosffffAffffffAUUAuuu全頻段放大倍數(shù)表達(dá)式：全頻段放大倍數(shù)表達(dá)式：第26頁/共36頁第二十七頁，共36頁。 )( 21sbbbe

13、bHCRRrrfLm)1 (CRgCCHmbwm fAfAuu帶寬增益積mLmHLmuARgfCRg)( LcmbeebisismRRgrrRRRAu矛盾矛盾 當(dāng)提高增益時(shí)，當(dāng)提高增益時(shí)，帶寬帶寬(di kun)將變將變窄；反之，增益降窄；反之，增益降低，帶寬低，帶寬(di kun)將變寬。將變寬。第27頁/共36頁第二十八頁，共36頁。 )( 21sbbbebHCRRrrfLm)1 (CRgCC)( LcmbeebisismRRgrrRRRAu若若rbeRb、 Rs fL1， fH fH1，頻帶，頻帶(pndi)變窄！變窄！第29頁/共36頁第三十頁，共36頁。 ), 2 , 1( bwbw

14、HHLLnkffffffkkknkknkkf.ff.f12HH12LL1111 11 對(duì)于對(duì)于n級(jí)放大電路級(jí)放大電路(dinl)，若各級(jí)的下、上限頻率分別為，若各級(jí)的下、上限頻率分別為fL1 fLn、 fH1 fHn，整個(gè)電路，整個(gè)電路(dinl)的下、上限頻率分別為的下、上限頻率分別為fL、 fH，則，則nkknkukuAA11 lg20lg20由于由于求解使增益下降求解使增益下降(xijing)3dB的頻率，經(jīng)修的頻率，經(jīng)修正，可得正，可得1.1為修正系數(shù)為修正系數(shù)第30頁/共36頁第三十一頁，共36頁。 1. 信號(hào)頻率為信號(hào)頻率為0時(shí)電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式？時(shí)電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式？ 2.

15、若所有的電容容量都相同，則下限若所有的電容容量都相同，則下限(xixin)頻率等于多少？頻率等于多少？第31頁/共36頁第三十二頁，共36頁。所確定的截止頻率。、分別考慮e21CCCC1beb2b1s1)(CrRRR2Lc2)(CRR eb2b1sbeee)1(CRRRrRCC)RRRr(rb2b1sbbebC2、Ce短路，短路， 開路，求出開路，求出CC1、Ce短路，短路， 開路，求出開路，求出CC1、C2短路，短路， 開路，求出開路，求出CC1、 C2、 Ce短路短路(dunl)，求出求出若電容若電容(dinrng)值均相等，則值均相等，則e 1、2無本質(zhì)區(qū)別無本質(zhì)區(qū)別第32頁/共36頁第三十三頁，共36頁。1. 該放大電路為幾級(jí)放大電路該放大電路為幾級(jí)