場效應(yīng)管的高頻等效模型54單管放大電路的頻率響應(yīng)ppt課件

1、第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)5.3 場效應(yīng)管的高頻等效模型場效應(yīng)管的高頻等效模型場效應(yīng)管各極之間存在極間電容，其高頻等效模型如下：場效應(yīng)管各極之間存在極間電容，其高頻等效模型如下：普通情況下，普通情況下， rgs和和 rds比外接電阻大得多，可以為是開路。比外接電阻大得多，可以為是開路。 Cgd可進(jìn)展等效變化，使電路單向化。可進(jìn)展等效變化，使電路單向化。第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng) Cgd等效變化：等效變化：g-s之間的等效電容為之間的等效電容為d-s之間的等效電容為之間的等效電容為)(1LmgddsdsRgKCKKCC )()1 (Lmgdgsgs

2、RgKCKCC 圖圖5.3.1 場效應(yīng)管的高頻等效模型場效應(yīng)管的高頻等效模型(b)簡化模型簡化模型第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)5.4 單管放大電路的頻率呼應(yīng)單管放大電路的頻率呼應(yīng)5.4.1 單管共射放大電路的頻率呼應(yīng)單管共射放大電路的頻率呼應(yīng)C1Rb+VCCC2Rc+Rs+SUOUiU+圖圖5.4.1 單管共射放大電路單管共射放大電路中頻段：各種電抗影中頻段：各種電抗影響忽略，響忽略，Au 與與 f 無關(guān)；無關(guān)；低頻段：耦合電容低頻段：耦合電容(或或旁路電容旁路電容)壓降增大，壓降增大，Au降降低。與電路中的電阻構(gòu)成低。與電路中的電阻構(gòu)成RC 高通電路；高通電路；高頻段：

3、三極管的極間電容并聯(lián)在電路中，高頻段：三極管的極間電容并聯(lián)在電路中，Au降低。降低。而且，構(gòu)成而且，構(gòu)成 RC 低通電路。低通電路。第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)一、中頻電壓放大倍數(shù)一、中頻電壓放大倍數(shù)耦合電容耦合電容 可以為交流短路；極間電容可視為交流開路?？梢詾榻涣鞫搪罚粯O間電容可視為交流開路。1. 中頻段等效電路中頻段等效電路由圖可得：由圖可得：bbebbebebisbeebisieb/ rrrrRRUrrRRRU式中式中scmbeebisicebmoURgrrRRRRUgU 圖圖5.4.2 中頻段等效電路中頻段等效電路e bc +sU +b eb rbb rRbRc

4、Rseb UoUiUebm Ug第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)2. 中頻電壓放大倍數(shù)中頻電壓放大倍數(shù)知知 ，那么，那么eb0m rg bec0isismrRRRRAu 結(jié)論：中頻電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式，與利用簡結(jié)論：中頻電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式，與利用簡化化h參數(shù)等效電路的分析結(jié)果一致。參數(shù)等效電路的分析結(jié)果一致。cmbeebisisosmRgrrRRRUUAu 第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)二、低頻電壓放大倍數(shù)二、低頻電壓放大倍數(shù)思索耦合電容思索耦合電容(或旁路電容或旁路電容)的作用，其等效電路：的作用，其等效電路：C1與輸入電阻與輸入電阻構(gòu)成一個構(gòu)成一個

5、RC 高通高通電路。電路。sbeeb1isiebj1UrrCRRRU 圖圖5.4.3 低頻段等效電路低頻段等效電路e bc +sUb eb rbb rRbRcRseb UoUiUebm UgC1bbebbebebi+=/=rrrrRR式式中中第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)sbeeb1isiebj1UrrCRRRU 輸出電壓：輸出電壓：s1iscmbeebisicebmo)(j111UCRRRgrrRRRRUgU 低頻電壓放大倍數(shù)：低頻電壓放大倍數(shù)：1issmsosl)(j111CRRAUUAuu 圖圖5.4.3低頻段等效電路低頻段等效電路e bc +sUb eb rbb r

6、RbRcRseb UoUiUebm UgC1第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)低頻時(shí)間常數(shù)為：低頻時(shí)間常數(shù)為：1isL)+(=CRR 下限下限(3 dB)頻率為：頻率為：1isLL)+(21=21=CRRf 那么那么LLsmLsmslj1jj11ffffAffAAuuu 對數(shù)幅頻特性：對數(shù)幅頻特性：2LLml)(+1lg20+lg20=lg20ffffAAusus對數(shù)相頻特性：對數(shù)相頻特性：LoLooarctan90=)arctan90(+180=ffff 因電抗元件引起的相移為附加相移。低頻段最大附加相移為因電抗元件引起的相移為附加相移。低頻段最大附加相移為+901issms

7、osl)(j111CRRAUUAuu 第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)三、高頻電壓放大倍數(shù)三、高頻電壓放大倍數(shù)思索極間電容的影響，其等效電路：思索極間電容的影響，其等效電路：圖圖5.4.4 高頻等效電路高頻等效電路(a) bce + +b eb rebm Ugbb rRbsURcRseb UoUiU C 第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)用戴維南定理簡化高頻等效電路：用戴維南定理簡化高頻等效電路：圖圖5.4.4 高頻等效電路高頻等效電路(b)輸入回路的等效變換輸入回路的等效變換 Re+b sU C 圖圖5.4.4 高頻等效電路高頻等效電路(c)輸入回路輸入回路

8、 be +b eb rbb rRbsU RsiU C sU+ )/(/bsbbebsbeebisisRRrrRUrrRRRU bbebbebebi+=/=rrrrRR式式中中第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)ssebj+11=j1+j1=UCRUCRCU scmbeebisicebmoj11UCRRgrrRRRRUgU 圖圖5.4.4 高頻等效電路高頻等效電路(a)ce +ebm UgsURcReb UoU C 第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng) CRAUUAuu j11smsosh高頻時(shí)間常數(shù)：高頻時(shí)間常數(shù)： CR H上限上限(-3 dB)頻率為：頻率為： C

9、Rf 2121HHHsmsh11ffjAAuu 故故shuA的對數(shù)幅頻特性和相頻特性：的對數(shù)幅頻特性和相頻特性：2Hsmsh)(1lg20lg20lg20ffAAuu Hoarctan180=ff 高頻段最大附加相移為高頻段最大附加相移為-90第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)四、波特圖四、波特圖)j+1)(j+1 (j=)j+1)(j+1 (=HLLsmHLsmsffffffAffffAAuuu繪制波特圖步驟：繪制波特圖步驟： 1. 根據(jù)電路參數(shù)計(jì)算根據(jù)電路參數(shù)計(jì)算 、fL 和和 fH ； smuA2. 由三段直線構(gòu)成對數(shù)幅頻特性；由三段直線構(gòu)成對數(shù)幅頻特性； smuA中頻段

10、：對數(shù)幅值中頻段：對數(shù)幅值 = 20lg 低頻段：低頻段： f = fL開場減小，作斜率為開場減小，作斜率為 20 dB/十倍頻直線；十倍頻直線； 高頻段：高頻段：f = fH 開場添加，作斜率為開場添加，作斜率為 20 dB/十倍頻直線。十倍頻直線。3. 由五段直線構(gòu)成對數(shù)相頻特性。由五段直線構(gòu)成對數(shù)相頻特性。 第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)對數(shù)幅頻特性：對數(shù)幅頻特性：fdB/lg20uAOfL20dB/十倍頻十倍頻fH20dB/十倍頻十倍頻smlg20uA270270225225180180對數(shù)相頻特性：對數(shù)相頻特性：909010 fL0.1fL0.1fH10 fHfO

11、 第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)5.4.2 單管共源放大電路的頻率呼應(yīng)單管共源放大電路的頻率呼應(yīng)圖圖5.4.7單管共源放大電路及其等效電路單管共源放大電路及其等效電路在中頻段開路，在中頻段開路，C短路，中頻電壓放大倍數(shù)為短路，中頻電壓放大倍數(shù)為gsC LmgsLdgsmiom)/(RgURRUgUUAu 第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)gsgH21CRf CRRf)(21LdL 在高頻段，在高頻段，C短路，思索的影響，上限頻率為：短路，思索的影響，上限頻率為：gsC 在低頻段，開路，思索在低頻段，開路，思索C的影響，下限頻率為：的影響，下限頻率為：gsC

12、)j1)(j1 (j.HLLmffffffAAuu 電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)：第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)5.4.3 放大電路頻率呼應(yīng)的改善和增益帶寬積放大電路頻率呼應(yīng)的改善和增益帶寬積為了改善放大電路低頻特性，需加大耦合電容及其回路為了改善放大電路低頻特性，需加大耦合電容及其回路電阻，以增大回路時(shí)間常數(shù)，從而降低下限頻率。在信電阻，以增大回路時(shí)間常數(shù)，從而降低下限頻率。在信號頻率很低的場所，應(yīng)思索采用直接耦合方式。號頻率很低的場所，應(yīng)思索采用直接耦合方式。2.為了改善單管放大電路的高頻特性，應(yīng)增大上限頻率。為了改善單管放大電路的高頻特性，應(yīng)增大上限頻率。 CRf21=

13、21=HH cmbeebisisosmRgrrRRRUUAu CRgCCKCC)1 ()1 (cm )/(/bsbbebRRrrR 問題：問題： fH的提高的提高與與Ausm的增大的增大是相互矛盾的。是相互矛盾的。第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)3.增益帶寬積增益帶寬積中頻電壓放大倍數(shù)與通頻帶的乘積。中頻電壓放大倍數(shù)與通頻帶的乘積。 CRfRgrrRRRAu 21Hcmbeebisism；因因?yàn)闉?)/(/bsbbebRRrrR CRgCC)1(cm Ri = Rb / rbe假設(shè)假設(shè) Rb Rs，Rb rbe；(1 + gmRc)C C CRRgrrRRRfAu 21 cm

14、beebisiHsm故故 CrR)(21bbs 第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng) CrRfAu)(21bbsHsm 闡明：闡明：HsmfAu 式不很嚴(yán)厲，但從中可以看出一個大約式不很嚴(yán)厲，但從中可以看出一個大約的趨勢，即選定放大三極管后，的趨勢，即選定放大三極管后，rbb 和和 C的值即被的值即被確定，增益帶寬積就根本上確定，此時(shí)，假設(shè)將放大倍確定，增益帶寬積就根本上確定，此時(shí)，假設(shè)將放大倍數(shù)提高假設(shè)干倍，那么通頻帶也將幾乎變窄同樣的倍數(shù)。數(shù)提高假設(shè)干倍，那么通頻帶也將幾乎變窄同樣的倍數(shù)。 如欲得到一個通頻帶既寬，電壓放大倍數(shù)又高的放如欲得到一個通頻帶既寬，電壓放大倍數(shù)又高的

15、放大電路，首要的問題是選用大電路，首要的問題是選用 rbb 和和 C均小的高頻三均小的高頻三極管。極管。第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：1.晶體管的混合晶體管的混合 模型模型2.單管共射放大電路的頻率呼應(yīng)單管共射放大電路的頻率呼應(yīng)表達(dá)式：表達(dá)式：)j+1)(j+1 (j=)j+1)(j+1 (=HLLsmHLsmsffffffAffffAAuuu波特圖的繪制：波特圖的繪制：三段直線構(gòu)成幅頻特三段直線構(gòu)成幅頻特性性五段直線構(gòu)成相頻特五段直線構(gòu)成相頻特性性第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)5.5 多級放大電路的頻率呼應(yīng)多級放大電路的頻率呼應(yīng)5.5.1多

16、級放大電路頻率特性的定性分析多級放大電路頻率特性的定性分析多級放大電路的電壓放大倍數(shù)：多級放大電路的電壓放大倍數(shù)：uNuuuAAAA 21對數(shù)幅頻特性為：對數(shù)幅頻特性為： NkukuNuuuAAAAA121lg20lg20lg20lg20lg20 在多級放大電路中含有多個放大管，因此在高頻等在多級放大電路中含有多個放大管，因此在高頻等效電路中有多個低通電路。在阻容耦合放大電路中，如效電路中有多個低通電路。在阻容耦合放大電路中，如有多個耦合電容或旁路電容，那么在低頻等效電路中就有多個耦合電容或旁路電容，那么在低頻等效電路中就含有多個高通電路。含有多個高通電路。第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大

17、電路的頻率響應(yīng)多級放大電路的總相位移為：多級放大電路的總相位移為： NkkN121 兩級放大電路的波特圖兩級放大電路的波特圖fHfL幅頻特性幅頻特性fdB/lg20uAOfL1fH16 dB3 dB3 dBfBW1fBW2一一 級級二二 級級-20dB/十倍頻十倍頻-40dB/十倍頻十倍頻第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)相頻特性相頻特性-270-360fL1fH1fO -540-180-450-90一一 級級二二 級級多級放大電路的通頻帶，總是比組成它的每一級的多級放大電路的通頻帶，總是比組成它的每一級的通頻帶窄。通頻帶窄。第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)5

18、.5.2 多級放大電路的上限頻率和下限頻率的估算多級放大電路的上限頻率和下限頻率的估算2H22H21HH1111 .11Nffff 2L22L21LL1 . 1Nffff 在實(shí)踐的多級放大電路中，當(dāng)各放大級的時(shí)間常數(shù)相在實(shí)踐的多級放大電路中，當(dāng)各放大級的時(shí)間常數(shù)相差懸殊時(shí)，可取其主要作用的那一級作為估算的根據(jù)。差懸殊時(shí)，可取其主要作用的那一級作為估算的根據(jù)。 即：假設(shè)某級的下限頻率遠(yuǎn)高于其它各級的下限頻率，即：假設(shè)某級的下限頻率遠(yuǎn)高于其它各級的下限頻率，那么可以為整個電路的下限頻率就是該級的下限頻率。那么可以為整個電路的下限頻率就是該級的下限頻率。同理假設(shè)某級的上限頻率遠(yuǎn)低于其它各級的上限頻率，同理假設(shè)某級的上限頻率遠(yuǎn)低于其它各級的上限頻率，那么可以為整個電路的上限頻率就是該級的上限頻率。那么可以為整個電路的上限頻率就是該級的上限頻率。第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)例例5.5.1知某電路的各級均為共射放大電路，其對數(shù)幅頻特性知某電路的各級均為共射放大電路，其對數(shù)幅頻特性如