第14讲 频率响应概述与晶体管的高频等效电路1.ppt

第十四讲 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 习题 * 概 述 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 低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 做RC低通电路的近似频率特性曲线： 波特图 当 时，相频特性将滞后45°，并具有 -45?/dec的斜率。在0.1 和10 处与实际的相频 特性有最大的误差，其值分别为+5.7°和－5.7°。　这种折线化画出的频率特性曲线称为近似波特图，是 分析放大电路频率响应的重要手段。 　幅频特性的X轴和Y轴都是采用对数坐标, 称为上限截止频率。当 时，幅频特性将以十倍频20dB的斜率下降，或写成: -20dB/dec。 在 处的误差最大，有－3dB。 做RC高通电路的近似频率特性曲线： 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 清华大学 华成英 hchya@tsinghua.edu.cn