模電例題分析PPT課件

1、單時間常數(shù)RC電路的頻率響應1. RC低通電路的頻率響應（電路理論中的穩(wěn)態(tài)分析）RC電路的電壓增益（傳遞函數(shù)）：則sRCsCRsCsVsVsAV 11/1/1)()()(ioHfsj2j 且令RCf21H 又)/j(11HioHffVVAV 電壓增益的幅值（模）2HH)/(11ffAV （幅頻響應）電壓增益的相角)/(arctanHHff （相頻響應）增益頻率函數(shù)RC低通電路 第1頁/共29頁最大誤差 -3dB頻率響應曲線描述幅頻響應2HH)/(11ffAV 1. RC低通電路的頻率響應相頻響應)/(arctanHHff 第2頁/共29頁2. RC高通電路的頻率響應RC電路的電壓增益：RCss

2、sCRRsVsVsAV/1 /1)()()(ioL 幅頻響應2LL)/(11ffAV 相頻響應)/(arctanLLff 輸出超前輸入RC高通電路 第3頁/共29頁的高頻小信號模型及頻率參數(shù)1. BJT的高頻小信號模型模型的引出 rbe 發(fā)射結(jié)電阻re歸算到基極回路的電阻 Cbe 發(fā)射結(jié)電容rbc 集電結(jié)電阻 Cbc 集電結(jié)電容 rbb 基區(qū)的體電阻，b是假想的基區(qū)內(nèi)的一個點互導CECEEBCEBCmVViig vvBJT的高頻小信號模型 第4頁/共29頁簡化模型混合形高頻小信號模型 cecbrr和和忽忽略略 1. BJT的高頻小信號模型第5頁/共29頁2. BJT高頻小信號模型中元件參數(shù)值的

3、獲得低頻時，混合模型與H參數(shù)模型等價ebbbbe rrrEQbbebbbe)1()1( IVrrrrT 又又所以EQeb)1(IVrT ebbebb rrr第6頁/共29頁又因為ebbeb rIVbebmIVg Tmeb2 fgC 從手冊中查出 TcbfC和和 所以TVIrgEQebm 2. BJT高頻小信號模型中元件參數(shù)值的獲得低頻時，混合模型與H參數(shù)模型等價第7頁/共29頁3. BJT的頻率參數(shù)由H參數(shù)可知CEBCfeViih 即0bcce VII 根據(jù)混合模型得cbebebmc1/j CVVgI )j/1(|)j/1(|cbebebbeb CCrIV低頻時ebm0 rg 所以)(j1/j

4、cbebebcbmbc CCrCgII 當cbm Cg 時，ebcbeb0)(j1 rCC 第8頁/共29頁ebcbeb0)(j1 rCC 令ebcbeb21 rCCf)( 的幅頻響應201)/(ff 共發(fā)射極截止頻率f特征頻率Tfebmcbebm0T22 CgCCgff)( Tfff 共基極截止頻率 f3. BJT的頻率參數(shù)arctanff 的相頻響應 f(10)fffT 第9頁/共29頁單級共射極放大電路的頻率響應1. 高頻響應形高頻等效電路第10頁/共29頁單級共射極放大電路的頻率響應1. 高頻響應形高頻等效電路對節(jié)點 c 列KCL得0j )(cbeboLoebm CVVRVVg 由于輸

5、出回路電流比較大，所以可以cb C忽略 的分流，得ebLmo VRgVcboebj )( cb CVVIC 又又因因為為稱為密勒電容M1CcbLmebMj )1(1cb CRgIVZC 則則表示表示若用若用之間存在一個電容之間存在一個電容和和相當于相當于 e b M1,C cbLmM1)1( CRgC而輸入回路電流比較小，所以不能cb C忽略 的電流。目標：斷開輸入輸出之間的連接第11頁/共29頁單級共射極放大電路的頻率響應cbLmM1)1( CRgC同理，在c、e之間也可以求得一個等效電容CM2，且cbM2 CC等效后斷開了輸入輸出之間的聯(lián)系1. 高頻響應形高頻等效電路第12頁/共29頁單級

6、共射極放大電路的頻率響應1. 高頻響應形高頻等效電路目標：簡化和變換cbLmM1)1( CRgC 輸出回路的時間常數(shù)遠小于輸入回路時間常數(shù)，考慮高頻響應時可以忽略CM2的影響。cbM2 CCM1M2CCM1ebCCC 第13頁/共29頁單級共射極放大電路的頻率響應1. 高頻響應形高頻等效電路目標：簡化和變換cbLmM1)1( CRgCM1ebCCC ebbbbs|)|( rrRRRsbebsbebbeebs|VrRRrRrrV ebbbberrr 第14頁/共29頁單級共射極放大電路的頻率響應1. 高頻響應高頻響應和上限頻率ebLmo VRgV由電路得soHVVAVS 電壓增益頻響其中RCf2

7、1H 中頻增益或通帶源電壓增益上限頻率sbebsbebbeebs|VrRRrRrrV RCrRRrRrrRg j11|bebsbebbeebLm)/j(1HMffAVS M1ebCCC ebbbbs|)|( rrRRRsebj11VRCV bebsbebbeebLmSM|rRRrRrrRgAV bebsbebbeL0|rRRrRrR 第15頁/共29頁1. 高頻響應高頻響應和上限頻率RC低通電路)/j(11HHffAV )/j(11HMHffAAVSVS 共射放大電路頻率響應曲線變化趨勢相同180arctan(f /fH) 相頻響應幅頻響應2HMH)/(11lg20 |lg20|lg20ffA

8、AVSVS 第16頁/共29頁增益-帶寬積RC21 BJT 一旦確定，帶寬增益積基本為常數(shù)1. 高頻響應HSMfAV cbLmebsbbbebbebsbebbeebLm1|21|CRgCRRrrrRRrRrrRg bebsbebbeebLm|rRRrRrrRg 當RbRs及Rbrbe時，有 cbLmebsbbLm12CRgCRrRg HSMfAV 第17頁/共29頁例題 解：模型參數(shù)為例4.7.1 設共射放大電路在室溫下運行，其參數(shù)為：， 1ksR，pF5 . 000MHz41001mA100cbT0Cbb CfIr 。 k5cR負載開路，Rb足夠大忽略不計。試計算它的低頻電壓增益和上限頻率。

9、 mgTVIEmV26mA1 S 038. 0 ebrm0g S 038. 0001 k 6 . 2 ebCcbTm2 CfgpF 8 .14 M1Ccbcm)1( CRgpF 7 .96 SMVAcmRg ebbbseb rrRr51.133 Ceb CM1C pF 5111. 低頻電壓增益為 R)(bbs rReb| r k 77. 0又因為所以上限頻率為 HfRC21MHz 85. 1 SMlg20VA51.133lg20 dB 5 .42 dB/lg20SVA第18頁/共29頁2. 低頻響應低頻等效電路第19頁/共29頁2. 低頻響應低頻等效電路Rb=（Rb1 | Rb2）遠大于Ri

10、ee1RC ，CeCb2 ceII Ri第20頁/共29頁eb1eb11)1(CCCCC soSLVVAV )/j(1)/j(1 L2 L1MLffffAAVSVS besLSMrRRAV )(21bes1L1rRCf )(21Lcb2L2RRCf 中頻區(qū)(即通常內(nèi))源電壓增益當則下限頻率取決于L1f2. 低頻響應低頻響應 Lcb2bes1besL/ j11/ j11RRCrRCrRR L2L14 ff 當?shù)?1頁/共29頁)/j(1)/j(1 L2 L1MLffffAAVSVS 2. 低頻響應低頻響應 下限頻率取決于L1f當 時，L2L14 ff 相頻響應 180arctan( fL1 /

11、f) 180 arctan(fL1/f) 幅頻響應2L1ML)/(11lg20 |lg20|lg20ffAAVSVS )/j(11 L1MLffAAVSVS 第22頁/共29頁2. 低頻響應低頻響應包含fL2的幅頻響應第23頁/共29頁單級共集電極和共基極放大電路的高頻響應1. 共基極放大電路的高頻響應高頻等效電路第24頁/共29頁高頻響應ebm2 CgTf 特征頻率1. 共基極放大電路的高頻響應 H2H1SMSHffffAAj1j1VV ebeesH1|21CrRRf cbLH221CRf eeseeLmSM|RrRRrRgAV 其中由于re很小由于Cbc很小，fH2也很高。 ebeebeesH121|21CrCrRRf 第25頁/共29頁單級共集電極和共基極放大電路的高頻響應2. 共集電極放大電路的高頻響應第26頁/共29頁1. 多級放大電路的增益)j ()j ()j (io VVAV )j ()j ()j ()j ()j ()j (-1)o(oo1o2io1 nnVVVVVV )j ()j ()j (21 VnVVAAA 前級的開路電壓是下級的信號源電壓 前級的輸出阻抗是下級的信號源阻抗 下級的輸入阻抗是前級的負載