《模拟电子技术》第16讲频率响应概述与晶体管的高频等效电路.ppt

清华大学 华成英 hchya@tsinghua.edu.cn 第十六讲 频率响应概述与晶体管的高频等效电路 一、频率响应的基本概念 1. 研究的问题： 放大电路对信号频率的适应程度，即信号频率对放大倍数的影响。 由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导体器件极间电容的存在，使放大倍数为频率的函数。 在使用一个放大电路时应了解其信号频率的适用范围，在设计放大电路时，应满足信号频率的范围要求。 2. 基本概念（1）高通电路:信号频率越高，输出电压越接近输入电压。 （1）高通电路：频率响应 （2）低通电路: 信号频率越低，输出电压越接近输入电压。 （2）低通电路：频率响应 （3）几个结论 二、放大电路的频率参数 三、晶体管的高频等效电路 1. 混合π模型：形状像Π，参数量纲各不相同 混合π模型：忽略小电阻，考虑集电极电流的受控关系 混合π模型：忽略大电阻的分流 混合π模型的单向化（即使信号单向传递） 晶体管简化的高频等效电路 2. 电流放大倍数的频率响应 电流放大倍数的频率特性曲线 电流放大倍数的波特图: 采用对数坐标系 3. 晶体管的频率参数 讨论一 讨论二 讨论二 * 一、频率响应的基本概念 二、放大电路的频率参数 三、晶体管的高频等效电路 fL 低频段放大倍数表达式的特点？下限截止频率的特征？ ffL时放大倍数约为1 fH 高频段放大倍数表达式的特点？上限截止频率的特征？ ffH时放大倍数约为1 ① 电路低频段的放大倍数需乘因子 ② 当 f=fL时放大倍数幅值约降到0.707倍，相角超前45o； 当 f=fH时放大倍数幅值也约降到0.707倍，相角滞后45o。 ③ 截止频率决定于电容所在回路的时间常数 电路高频段的放大倍数需乘因子 ④ 频率响应有幅频特性和相频特性两条曲线。 在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。 高通电路 低通电路 在高频段，随着信号频率逐渐升高，晶体管极间电容和分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号损失，放大能力下降。 下限频率 上限频率 结构：由体电阻、结电阻、结电容组成。 rbb’：基区体电阻 rb’e’：发射结电阻 Cπ：发射结电容 re：发射区体电阻 rb’c’：集电结电阻 Cμ：集电结电容 rc：集电区体电阻 因多子浓度高而阻值小 因面积大而阻值小 gm为跨导，它不随信号频率的变化而变。 为什么引入参数gm？ 因在放大区iC几乎仅决定于iB而阻值大 因在放大区承受反向电压而阻值大 Cμ连接了输入回路和输出回路，引入了反馈，信号传递有两个方向，使电路的分析复杂化。 等效变换后电流不变 ＝？ 为什么短路？ 采用对数坐标系，横轴为lg f，可开阔视野；纵轴为 单位为“分贝” （dB），使得 “ ×” →“ ＋” 。 lg f 注意折线化曲线的误差 －20dB/十倍频 折线化近似画法 共射截止频率 共基截止频率 特征频率 集电结电容 通过以上分析得出的结论： ① 低频段和高频段放大倍数的表达式； ② 截止频率与时间常数的关系； ③ 波特图及其折线画法； ④ Cπ的求法。 手册查得 1. 若干个放大电路的放大倍数分别为1、10、102、103、104、105，它们的增益分别为多少？ 2. 为什么波特图开阔了视野？同样长度的横轴，在单位长度不变的情况下，采用对数坐标后，最高频率是原来的多少倍？ 10 20 30 40 50 60 O f 10 102 103 104 105 106 lg f 电路如图。已知各电阻阻值；静态工作点合适，集电极电流ICQ＝2mA；晶体管的rbb’=200Ω，Cob=5pF， fβ=1MHz。 试求解该电路中晶体管高频等效模型中的各个参数。 *