ch放大電路的頻率響應(yīng)概述高頻等效模型

5.1.3波特圖在研究頻率響應(yīng)時(shí),輸入信號(hào)頻率范圍從幾赫到幾百兆赫，而放大倍數(shù)從幾倍到上百萬倍，為開闊視野,畫頻率特性曲線時(shí),頻率坐標(biāo)采用對(duì)數(shù)刻度(只是刻度取對(duì)數(shù)，但坐標(biāo)還是頻率)，幅值坐標(biāo)采用20lg|Au|(單位分貝)，相角坐標(biāo)不變。折線化(實(shí)線)：對(duì)幅頻特性，以fL為拐點(diǎn)，分別以20lg|Au|=0dB以及斜率為20dB/十倍頻的直線近似。對(duì)相頻特性，以10fL

和0.1fL為兩個(gè)拐點(diǎn)，當(dāng)f>10fL時(shí)用φ=0o的直線近似，當(dāng)f<0.1fL時(shí)用φ=+90o的直線近似，在0.1fL<f<10fL時(shí)φ隨f線性下降(f=fL時(shí)，φ是45o)。高通電路——虛線（非折線化）折線化(實(shí)線)：對(duì)幅頻特性，以fH為拐點(diǎn)，分別以20lg|Au|=0dB以及斜率為-20dB/十倍頻的直線近似。對(duì)相頻特性，以10fH

和0.1fH為兩個(gè)拐點(diǎn)，當(dāng)f<0.1fH時(shí)用φ=0o的直線近似，當(dāng)f>10fH時(shí)用φ=-90o的直線近似，在0.1fH<f<10fH時(shí)φ隨f線性下降(f=fH時(shí)，φ是-45o)

。低通電路——虛線（非折線化）總結(jié)(1)電路的上下限截止頻率決定于電容所在回路的時(shí)間常數(shù)τ，即決定了fL和fH。(2)當(dāng)信號(hào)頻率等于下限頻率fL或上限頻率fH時(shí)，放大電路的增益下降3dB，且產(chǎn)生+450或-450相移。(3)近似分析中，可以用折線化的近似波特圖表示放大電路的頻率特性。b/、c/、e/是假想點(diǎn)，rbb/為基區(qū)體電阻。5.2晶體管的高頻等效模型rc和re分別為集電區(qū)體電阻和發(fā)射區(qū)體電阻，數(shù)值較小可忽略不計(jì)。Cμ為集電結(jié)電容，Cπ為發(fā)射結(jié)電容，因此β

是頻率的函數(shù)。rb/c/為集電結(jié)電阻，rb

/e/為發(fā)射結(jié)電阻。5.2.1晶體管混合模型(源于物理結(jié)構(gòu))根據(jù)半導(dǎo)體物理，Ic與發(fā)射結(jié)電壓Ub/e成線性關(guān)系，與信號(hào)頻率無關(guān)。引入跨導(dǎo)gm(常數(shù))，使得Ic=gmUb/e，表明Ub/e對(duì)Ic

的控制。單向化：依靠等效電容變換(稍后說明)，設(shè)Cμ折合到b/-e間電容為C/μ,折合到c-e間電容為C//μ。最終簡(jiǎn)化：C/π(b/-e間總電容)=Cπ+C/μ；C//μ容抗遠(yuǎn)大于c-e間所接負(fù)載電阻，視為開路。簡(jiǎn)化：rce遠(yuǎn)大于c--e間所接負(fù)載電阻，而rb/c也遠(yuǎn)大于Cμ的容抗，可將rce和rb/c開路。密勒定理：一個(gè)線性電路，0為零電位，而節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2之間有阻抗Z相接。設(shè)節(jié)點(diǎn)電位U1和U2的比值為K，即U2/U1=K。把Z從節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2之間移去，在節(jié)點(diǎn)1與0之間接一個(gè)阻抗Z1，在節(jié)點(diǎn)2與0之間接另一個(gè)阻抗Z2。如果Z1=Z/1-K，Z2=Z/(1-1/K)，則變換前后兩電路就各節(jié)點(diǎn)的KCL方程(基爾霍夫第一定律：任一瞬時(shí)流向某一結(jié)點(diǎn)的電流之和恒等于由該結(jié)點(diǎn)流出的電流之和)來說完全等效。用兩個(gè)電容來等效Cμ，分別接b、e和c、e兩端兩個(gè)電容分別為：其中考慮近似計(jì)算(中頻情況)，Ub/e與Ube同相，所以Uce與Ub/e相位也相反，即：混合模型的主要參數(shù)將混合

模型和微變等效模型在同等情況下(即均沒有電容起作用，且電阻參數(shù)完全相同)相比較：Cμ可從手冊(cè)中查得Cob(是晶體管為共基接法且發(fā)射極開路時(shí)c-b間的結(jié)電容)

，Cob與Cμ近似相等。Cπ數(shù)據(jù)可從手冊(cè)中給定的特征頻率fT和放大電路的Q點(diǎn)求解，在后面分析中可以看到Cπ的求解過程。

回顧：由于晶體管中PN結(jié)結(jié)電容的存在，晶體管的交流放大系數(shù)(是所加信號(hào)頻率的函數(shù))會(huì)下降，使得的數(shù)值下降到1的信號(hào)頻率稱為特征頻率fT。當(dāng)工作頻率f＞fT時(shí)，三極管便失去了放大能力。β0

為低頻段晶體管的電流放大系數(shù)5.2.2晶體管電流放大倍數(shù)β的頻率響應(yīng)

所以在高頻段，信號(hào)頻率變化時(shí)，電流放大系數(shù)β不是常量，而是頻率的函數(shù)。

從混合π等效模型可看出(結(jié)合低通電路)，管子工作在高頻段時(shí)，若基極注入的電流Ib的幅值不變，則隨著信號(hào)頻率升高，b/-e間電壓Ub/e的幅值將減小且相移將增大(rb/e與C/π是并聯(lián)關(guān)系)，從而使IC的幅值隨Ub/e線性下降，并產(chǎn)生與Ub/e相同的相移。求共射接法交流電流放大系數(shù)β根據(jù)電流放大系數(shù)的定義：表明β是保持c-e間電壓恒定（即混合模型中c-e間動(dòng)態(tài)電壓為零）時(shí)動(dòng)態(tài)電流Ic與Ib

之比，因此K=0。稱fβ為共射截止頻率K=0(K=0)(K=0)