模電例題分析PPT課件

1、單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)1. RC低通電路的頻率響應(yīng)（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(yīng)）電壓增益的相角)/(arctanHHff （相頻響應(yīng)）增益頻率函數(shù)RC低通電路 第1頁(yè)/共29頁(yè)最大誤差 -3dB頻率響應(yīng)曲線描述幅頻響應(yīng)2HH)/(11ffAV 1. RC低通電路的頻率響應(yīng)相頻響應(yīng))/(arctanHHff 第2頁(yè)/共29頁(yè)2. RC高通電路的頻率響應(yīng)RC電路的電壓增益：RCss

2、sCRRsVsVsAV/1 /1)()()(ioL 幅頻響應(yīng)2LL)/(11ffAV 相頻響應(yīng))/(arctanLLff 輸出超前輸入RC高通電路 第3頁(yè)/共29頁(yè)的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù)1. BJT的高頻小信號(hào)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(gè)點(diǎn)互導(dǎo)CECEEBCEBCmVViig vvBJT的高頻小信號(hào)模型 第4頁(yè)/共29頁(yè)簡(jiǎn)化模型混合形高頻小信號(hào)模型 cecbrr和和忽忽略略 1. BJT的高頻小信號(hào)模型第5頁(yè)/共29頁(yè)2. BJT高頻小信號(hào)模型中元件參數(shù)值的

3、獲得低頻時(shí)，混合模型與H參數(shù)模型等價(jià)ebbbbe rrrEQbbebbbe)1()1( IVrrrrT 又又所以EQeb)1(IVrT ebbebb rrr第6頁(yè)/共29頁(yè)又因?yàn)閑bbeb rIVbebmIVg Tmeb2 fgC 從手冊(cè)中查出 TcbfC和和 所以TVIrgEQebm 2. BJT高頻小信號(hào)模型中元件參數(shù)值的獲得低頻時(shí)，混合模型與H參數(shù)模型等價(jià)第7頁(yè)/共29頁(yè)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(shí)ebm0 rg 所以)(j1/j

4、cbebebcbmbc CCrCgII 當(dāng)cbm Cg 時(shí)，ebcbeb0)(j1 rCC 第8頁(yè)/共29頁(yè)ebcbeb0)(j1 rCC 令ebcbeb21 rCCf)( 的幅頻響應(yīng)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(yīng) f(10)fffT 第9頁(yè)/共29頁(yè)單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng)1. 高頻響應(yīng)形高頻等效電路第10頁(yè)/共29頁(yè)單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng)1. 高頻響應(yīng)形高頻等效電路對(duì)節(jié)點(diǎn) 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?yàn)闉榉Q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(gè)電容之間存在一個(gè)電容和和相當(dāng)于相當(dāng)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(biāo)：斷開(kāi)輸入輸出之間的連接第11頁(yè)/共29頁(yè)單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng)cbLmM1)1( CRgC同理，在c、e之間也可以求得一個(gè)等效電容CM2，且cbM2 CC等效后斷開(kāi)了輸入輸出之間的聯(lián)系1. 高頻響應(yīng)形高頻等效電路第12頁(yè)/共29頁(yè)單級(jí)

6、共射極放大電路的頻率響應(yīng)1. 高頻響應(yīng)形高頻等效電路目標(biāo)：簡(jiǎn)化和變換cbLmM1)1( CRgC 輸出回路的時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于輸入回路時(shí)間常數(shù)，考慮高頻響應(yīng)時(shí)可以忽略CM2的影響。cbM2 CCM1M2CCM1ebCCC 第13頁(yè)/共29頁(yè)單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng)1. 高頻響應(yīng)形高頻等效電路目標(biāo)：簡(jiǎn)化和變換cbLmM1)1( CRgCM1ebCCC ebbbbs|)|( rrRRRsbebsbebbeebs|VrRRrRrrV ebbbberrr 第14頁(yè)/共29頁(yè)單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng)1. 高頻響應(yīng)高頻響應(yīng)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(yè)/共29頁(yè)1. 高頻響應(yīng)高頻響應(yīng)和上限頻率RC低通電路)/j(11HHffAV )/j(11HMHffAAVSVS 共射放大電路頻率響應(yīng)曲線變化趨勢(shì)相同180arctan(f /fH) 相頻響應(yīng)幅頻響應(yīng)2HMH)/(11lg20 |lg20|lg20ffA

8、AVSVS 第16頁(yè)/共29頁(yè)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(yīng)HSMfAV cbLmebsbbbebbebsbebbeebLm1|21|CRgCRRrrrRRrRrrRg bebsbebbeebLm|rRRrRrrRg 當(dāng)RbRs及Rbrbe時(shí)，有 cbLmebsbbLm12CRgCRrRg HSMfAV 第17頁(yè)/共29頁(yè)例題 解：模型參數(shù)為例4.7.1 設(shè)共射放大電路在室溫下運(yùn)行，其參數(shù)為：， 1ksR，pF5 . 000MHz41001mA100cbT0Cbb CfIr 。 k5cR負(fù)載開(kāi)路，Rb足夠大忽略不計(jì)。試計(jì)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?yàn)樗陨舷揞l率為 HfRC21MHz 85. 1 SMlg20VA51.133lg20 dB 5 .42 dB/lg20SVA第18頁(yè)/共29頁(yè)2. 低頻響應(yīng)低頻等效電路第19頁(yè)/共29頁(yè)2. 低頻響應(yīng)低頻等效電路Rb=（Rb1 | Rb2）遠(yuǎn)大于Ri

10、ee1RC ，CeCb2 ceII Ri第20頁(yè)/共29頁(yè)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(dāng)則下限頻率取決于L1f2. 低頻響應(yīng)低頻響應(yīng) Lcb2bes1besL/ j11/ j11RRCrRCrRR L2L14 ff 當(dāng)?shù)?1頁(yè)/共29頁(yè))/j(1)/j(1 L2 L1MLffffAAVSVS 2. 低頻響應(yīng)低頻響應(yīng) 下限頻率取決于L1f當(dāng) 時(shí)，L2L14 ff 相頻響應(yīng) 180arctan( fL1 /

11、f) 180 arctan(fL1/f) 幅頻響應(yīng)2L1ML)/(11lg20 |lg20|lg20ffAAVSVS )/j(11 L1MLffAAVSVS 第22頁(yè)/共29頁(yè)2. 低頻響應(yīng)低頻響應(yīng)包含fL2的幅頻響應(yīng)第23頁(yè)/共29頁(yè)單級(jí)共集電極和共基極放大電路的高頻響應(yīng)1. 共基極放大電路的高頻響應(yīng)高頻等效電路第24頁(yè)/共29頁(yè)高頻響應(yīng)ebm2 CgTf 特征頻率1. 共基極放大電路的高頻響應(yīng) 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(yè)/共29頁(yè)單級(jí)共集電極和共基極放大電路的高頻響應(yīng)2. 共集電極放大電路的高頻響應(yīng)第26頁(yè)/共29頁(yè)1. 多級(jí)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(jí)的開(kāi)路電壓是下級(jí)的信號(hào)源電壓 前級(jí)的輸出阻抗是下級(jí)的信號(hào)源阻抗 下級(jí)的輸入阻抗是前級(jí)的負(fù)載