16单管共射放大电路的频率响应.doc

3.单管共射放大电路的频率响应 我们以图3-57(a)所示电路为例，来讨论频率响应的一般分析方法。考虑到耦合电容和结电容的影响，图(a)所示电路的交流等效电路如图(b)所示，它适用于信号频率从0至无穷大。 (a)基本共射放大电路 (b)共射放大电路的交流等效电路 图3-57 单管共射放大电路及其交流等效电路 ⑴中频电压放大倍数 在中频段，由于可视为开路；又由于输入电阻，耦合电容的容抗可视为短路。因此，图3-57(a)所示电路的中频等效电路可表示成图3-58形式。 图3-58 单管共射放大电路的中频等效电路 中频电压放大倍数为 （3-62） （3-63） ⑵低频电压放大倍数 由于半导体管的极间电容（即结电容）对于低频信号的容抗很大，相当于开路，另外考虑到低频电压信号作用时耦合电容C的影响，图3-57(a)电路的低频等效电路如图3-59所示。 图3-59 单管共射放大电路的低频等效电路 从图可知，在低频段，信号从晶体管基极回路到放大电路输出回路的传递关系没变（图中虚线右边部分），即 而信号源电压与晶体管基极回路的电压关系与中频段时不同（图中虚线左边部分），即 所以，低频电压放大倍数为 （3-64） 令 (3-65) 上式中，正是耦合电容C所在回路的时间常数，它等于从电容C两端向外看的等效总电阻乘以C。将式（3-65）代入式（3-64），可得 （3-66） 根据式（3-66），单管共射放大电路的对数幅频特性及相频特性的表达式为 (3-67) (3-68) 当，即增益下降3°。当，即频率每降低10倍，增益下降20。当趋于0时，趋于0，趋于-90°。 ⑶高频电压放大倍数 耦合电容对于高频信号相当于短路，又考虑到高频信号作用时的影响，故图3-57(a)电路的高频等效电路如图3-60所示。 高频等效电路 (b)输入回路的等效变换 (c) 的计算 图3-60单管共射放大电路的高频等效电路 利用戴维南定理，从两端向左看，(a)的输入电路可等效成图(b)所示电路。通过图(c)电路和戴维南定理，可以求出图(b)中电压及等效内阻的表达式为 又由图（b）可知 因为间电压与输出电压的关系没变，为“”,所以高频电压放大倍数为 将上式与式（3-63）比较，可得 令正是所在回路的时间常数，因而 (3-69) (3-70) 的对数幅频特性与相频特性表达式为 (3-71) (3-72) 当时，，=-180°。时，，即增益下降3；=-225°。时，，即频率每上升10倍，增益下降20。当趋于无穷大时，趋于0，趋于-270°。 ⑷波特图 综上所述，若考虑耦合电容及结电容的影响，对于频率从零到无穷大的输入电压，电压放大倍数的表达式应为 (3-73) 根据前面对低频电压放大倍数和高频电压放大倍数在信号频率变化时的分析，可得单管共射放大电路的波特图，如图3-61所示。图中蓝色虚线为实际特性，红色实线为折线化的近似特性。 图3-61单管共射放大电路的波特图 式（3-73）表示频率从0到无穷大时的电压放大倍数；上限频率和下限频率均可表示为，分别是极间电容和耦合电容所在回路的时间常数，等于从电容两端向外看的总等效电阻与相应的电容之积。可见，求解上、下限截止频率的关键是正确求出回路的等效电阻。 ⑸放大电路频率响应的改善和增益带宽积 ①改善单管放大电路低频特性的措施 为了改善单管放大电路的低频特性，需加大耦合电容及其回路电阻，以增大回路时间常数，从而降低下限频率。然而，这种改善是很有限的，因此在信号频率很低的使用场合，应考虑采用直接耦合方式。 ②上限频率改善与电路放大的矛盾性 为了改善单管放大电路的高频特性，需减小间等效电容及其回路电阻，以减小回路的时间常数，从而增大上限频率。 根据式（3-52），；而根据式（3-63），中频电压放大倍数；因此，为了减小需减小,而减小必然使减小。可见，的提高与的增大是相互矛盾的。 ③增益带宽积 对于大多数放大电路，,因而通频带。也就是说，与的矛盾就是带宽与增益的矛盾，即增益提高时，必使带宽变窄，增益减小时，必使带宽变宽。为了综合考察这两方面的性能，引入一个新的参数“带宽增益积”。 根据式（3-63）和式（3-