半導(dǎo)體三極管及其放大電路

1、第三章 半導(dǎo)體三極管及其放大電路本章內(nèi)容簡介本章首先討論半導(dǎo)體三極管（BJT ）的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線和主要參數(shù)。隨后著重討論BJT放大電路的三種組態(tài)，即共發(fā)射極、共集電極和共基極三種放大電路。內(nèi)容安排上是從共發(fā)射極電路入手，再推及其他兩種電路，并將圖解法和小信號(hào)模型法，作為分析放大電路的基本方法。 （一）主要內(nèi)容:² 半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)及工作原理，放大電路的三種基本組態(tài)² 靜態(tài)工作點(diǎn)Q的不同選擇對非線性失真的影響² 用H參數(shù)模型計(jì)算共射極放大電路的主要性能指標(biāo)² 共集電極電路和共基極電路的工作原理² 三極管放大電路的頻率響應(yīng)（二）教學(xué)要點(diǎn)

2、：從半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)及工作原理入手，重點(diǎn)介紹三種基本組態(tài)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、動(dòng)態(tài)參數(shù)（電壓增益、源電壓增益、輸入電阻、輸出電阻）的計(jì)算方法，H參數(shù)等效電路及其應(yīng)用。（三）基本要求:² 了解半導(dǎo)體三極管的工作原理、特性曲線及主要參數(shù)² 了解半導(dǎo)體三極管放大電路的分類² 掌握用圖解法和小信號(hào)分析法分析放大電路的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)工作情況² 理解放大電路的工作點(diǎn)穩(wěn)定問題² 掌握放大電路的頻率響應(yīng)及各元件參數(shù)對其性能的影響3.1 半導(dǎo)體三極管（BJT）3.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡介：半導(dǎo)體三極管有兩種類型:NPN型和PNP型。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；

3、集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；基區(qū)很薄，一般在幾個(gè)微米至幾十個(gè)微米，且摻雜濃度最低。3.1.2 BJT的電流分配與放大原理三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載流子傳輸體現(xiàn)出來的。外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。載流子的傳輸過程1. 內(nèi)部載流子的傳輸過程1.發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子；集電區(qū)：收集載流子；基區(qū)：傳送和控制載流子（以NPN為例） 以上看出，三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管，或BJT (Bipolar Junction Transistor)。2. 電流分配關(guān)系3. 三極管的三種組態(tài)共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示。共基極接法

4、，基極作為公共電極，用CB表示。共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示。BJT的三種組態(tài)4. 放大作用綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳輸，然后到達(dá)集電極而實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)這一傳輸過程的兩個(gè)條件是：（1）內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。（2）外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。3.1.3 BJT的特性曲線1. 輸入特性曲線 (1) 當(dāng) 時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。vCE = 0VvCE ³ 1V(2) 當(dāng) 時(shí)， ，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的 下， 減小，特性曲線右移。(3) 輸入特性

5、曲線的三個(gè)部分：死區(qū)；非線性區(qū)；線性區(qū)2. 輸出特性曲線放大區(qū)：iC平行于vCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時(shí)，vBE小于死區(qū)電壓，集電結(jié)反偏。飽和區(qū)：iC明顯受vCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般vCE0.7V(硅管)。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。3.1.4 BJT的主要參數(shù) 1. 電流放大系數(shù) (1) 共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)(2) 共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)(3) 共基極直流電流放大系數(shù)(4) 共基極交流電流放大系數(shù)當(dāng)ICBO和ICEO很小時(shí)，直流和交流可以不加區(qū)分。2. 極間反向電流(1) 集

6、電極基極間反向飽和電流ICBO；發(fā)射極開路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流。(2) 集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO：即輸出特性曲線IB = 0那條曲線所對應(yīng)的Y坐標(biāo)的數(shù)值。ICEO也稱為集電極發(fā)射極間穿透電流。3. 極限參數(shù) (1) 集電極最大允許電流ICM(2) 集電極最大允許功率損耗PCM = ICVCE(3) 反向擊穿電壓V(BR)CBO發(fā)射極開路時(shí)的集電結(jié)反向擊穿電壓。V(BR) EBO集電極開路時(shí)發(fā)射結(jié)的反向擊穿電壓。V(BR)CEO基極開路時(shí)集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓。幾個(gè)擊穿電壓有如下關(guān)系：V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO由PCM、 ICM和V(BR)CEO在輸出

7、特性曲線上可以確定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)。小結(jié)：本節(jié)主要介紹了三極管的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性曲線。作業(yè)：3.1.1，3.1.2，3.1.43.2 共射極放大電路1. 電路組成放大電路組成原則： 1提供直流電源，為電路提供能源。2電源的極性和大小應(yīng)保證BJT基極與發(fā)射極之間處于正向偏置；而集電極與基極之間處于反向偏置，從而使BJT工作在放大區(qū)。 3電阻取值與電源配合，使放大管有合適的靜態(tài)點(diǎn)。 4輸入信號(hào)必須能夠作用于放大管的輸入回路。 5當(dāng)負(fù)載接入時(shí)，必須保證放大管輸出回路的動(dòng)態(tài)電流能夠作用于負(fù)載，從而使負(fù)載獲得比輸入信號(hào)大得多的信號(hào)電流或信號(hào)電壓。共射極放大電路2. 簡化電路及習(xí)慣畫法3.

8、簡單工作原理共射極基本放大電路的電壓放大作用是利用了BJT的電流控制作用，并依靠Rc將放大后的電流的變化轉(zhuǎn)為電壓變化來實(shí)現(xiàn)的。4. 放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)靜態(tài)：輸入信號(hào)為零時(shí)，電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)。動(dòng)態(tài)：輸入信號(hào)不為零時(shí)，電路的工作狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)。電路處于靜態(tài)時(shí)，三極管個(gè)電極的電壓、電流在特性曲線上確定為一點(diǎn)，稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，常稱為Q點(diǎn)。一般用IB、IC、和VCE （或IBQ、ICQ、和VCEQ ）表示。5. 直流通路和交流通路根據(jù)疊加原理可將電路中的信號(hào)分解為：直流信號(hào)和交流信號(hào)。直流信號(hào)通過直流通路求解，交流信號(hào)通過交流通路求解。直流通路:當(dāng)沒加輸入信號(hào)時(shí)，電路在直流電源

9、作用下，直流電流流經(jīng)的通路。直流通路用于確定靜態(tài)工作點(diǎn)。直流通路畫法：電容視為開路；電感線圈視為短路；信號(hào)源視為短路，但保留其內(nèi)阻。交流通路:在輸入信號(hào)作用下交流信號(hào)流經(jīng)的通路。交流通路用于計(jì)算電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。交流通路畫法：容量大的電容視為短路；直流電源視為短路。對于放大電路來說其最基本要求，一是不失真，二是能夠放大。只有在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)BJT始終工作在放大狀態(tài)，輸出信號(hào)才不會(huì)產(chǎn)生失真。靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置合適能實(shí)現(xiàn)線性放大；靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置偏高會(huì)產(chǎn)生飽和失真；靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置偏低會(huì)產(chǎn)生截止失真。Q點(diǎn)不僅影響電路是否會(huì)產(chǎn)生失真，而且影響著放大電路幾乎所有的動(dòng)態(tài)系數(shù)。小結(jié)：本節(jié)主要介紹了共射極放大電

10、路簡單工作原理。作業(yè)：3.2.13.3 圖解分析法3.3.1 靜態(tài)工作情況分析1. 用近似估算法求靜態(tài)工作點(diǎn)：采用該方法，必須已知三極管的值。根據(jù)直流通路：硅管VBE=0.7V，鍺管VBE=0.2V2. 用圖解分析法確定靜態(tài)工作點(diǎn)(Q點(diǎn))：采用該方法分析靜態(tài)工作點(diǎn)，必須已知三極管的輸入輸出特性曲線。首先，畫出直流通路；在輸入特性曲線上，作出直線VBE =VCCIBRb，兩線的交點(diǎn)即是Q點(diǎn)，得到IBQ 。在輸出特性曲線上，作出直流負(fù)載線 VCE=VCCICRC，與IBQ曲線的交點(diǎn)即為Q點(diǎn)，從而得到VCEQ 和ICQ 。3.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析 1. 交流通路及交流負(fù)載線 過輸出特性曲線上的Q

11、點(diǎn)做一條斜率為-1/(RLRc)直線，該直線即為交流負(fù)載線。交流負(fù)載線是有交流輸入信號(hào)時(shí)Q點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。R'L= RLRc，是交流負(fù)載電阻。2. 輸入交流信號(hào)時(shí)的圖解分析通過圖解分析，可得如下結(jié)論：1. 2. vo與vi相位相反；3. 可以測量出放大電路的電壓放大倍數(shù)；4. 可以確定最大不失真輸出幅度。3. BJT的三個(gè)工作區(qū)飽和區(qū)特點(diǎn)： iC 不再隨iB 的增加而線性增加，截止區(qū)特點(diǎn)：iB = 0，iC = ICEO當(dāng)工作點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)時(shí)，將產(chǎn)生非線性失真1. 波形的失真1.飽和失真：由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為底部失

12、真。截止失真：由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管的截止區(qū)而引起的非線性失真。對于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。2. 放大電路的動(dòng)態(tài)范圍放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，要求：工作點(diǎn)Q要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位，即： ；要有合適的交流負(fù)載線。3. 輸出功率和功率三角形3.放大電路向電阻性負(fù)載提供的輸出功率在輸出特性曲線上，正好是三角形DABQ的面積，這一三角形稱為功率三角形。要想Po大，就要使功率三角形的面積大，即必須使Vom 和Iom 都要大。放大電路如圖所示。已知BJT的 ß=80， Rb=300K， Rc=2K， VCC= +12V，求：（1）放大電路的Q點(diǎn)。此時(shí)B

13、JT工作在哪個(gè)區(qū)域？（2）當(dāng)Rb=100K時(shí)，放大電路的Q點(diǎn)。此時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域？（忽略飽和壓降）解：（1）放大電路的Q點(diǎn)：靜態(tài)工作點(diǎn)為Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大區(qū)。（2）當(dāng)Rb=100K時(shí)，VCE不可能為負(fù)值，其最小值也只能為0，即IC的最大電流為： 小結(jié)：本節(jié)主要介紹了圖解分析法的原理和主要應(yīng)用。作業(yè)：3.3.1,3.3.2,3.3.4,3.3.6,3.3.83.4 小信號(hào)模型分析法3.4.1 BJT的小信號(hào)建模建立小信號(hào)模型的意義：由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的分析非常困難。建立小信號(hào)模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡化放大電路的分

14、析和設(shè)計(jì)。建立小信號(hào)模型的思路：當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)電壓很小時(shí)，就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極管這個(gè)非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來處理。H參數(shù)都是小信號(hào)參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。H參數(shù)與工作點(diǎn)有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。H參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對交流信號(hào)的分析。hrevceibhiehfeibic1/hoevcevbe+-+-+-ebcBJT的H參數(shù)模型ibhiehfeibic1/hoevcevbe+-+-ebcBJT的H參數(shù)簡化模型ibrbeibicrcevcevbe+-+-ebcBJT的H參數(shù)簡化模型模型的簡化：H參數(shù)的確定： 一般用測試儀測出

15、；rbe 與Q點(diǎn)有關(guān)，可用圖示儀測出。一般也用公式估算：3.4.2 用H參數(shù)小信號(hào)模型分析共射極基本放大電路1. 利用直流通路求Q點(diǎn)：共射極放大電路一般硅管VBF=0.7V，鍺管VBE=0.2V， 已知。2. 畫出小信號(hào)等效電路3. 求電壓增益：4. 求輸入電阻：5. 求輸出電阻：放大電路小信號(hào)模型分析法的一般步驟：1根據(jù)直流通路估算靜態(tài)工作點(diǎn)，并確定H參數(shù)； 2畫出放大電路的交流通路； 3根據(jù)交流通路用BJT的H參數(shù)小信號(hào)模型代替電路中的BJT，畫出放大電路的小信號(hào)模型等效電路。 4根據(jù)放大電路的小信號(hào)模型等效電路計(jì)算放大電路的交流指標(biāo) 、 、 。圖解法和小信號(hào)模型分析方法的比較圖解法的特點(diǎn)

16、是真實(shí)地根據(jù)BJT的非線性特性求解。它在輸入大信號(hào)以及分析輸出幅值和波形失真的情況時(shí)比較合適。小信號(hào)模型分析法的特點(diǎn)是在小信號(hào)條件下，將BJT線性化為我們所熟悉的線性網(wǎng)絡(luò)來，進(jìn)而利用電路理論的方法分析放大電路的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，它適用于放大電路工作于小信號(hào)時(shí)的動(dòng)態(tài)分析。 小結(jié)：本節(jié)主要介紹了小信號(hào)模型分析法基本原理及應(yīng)用。作業(yè)：3.4.1,3.4.4,3.4.53.5 放大電路的工作點(diǎn)穩(wěn)定問題3.5.1 溫度對工作點(diǎn)的影響溫度T上升，則輸出特性曲線上移3.5.2 溫度變化對輸入特性曲線的影響3.5.3 溫度變化對 的影響1.溫度每升高1，要增加0.5%1.0%；溫度T上升，則輸出特性曲線族間距增大

17、總之： ICBO ­ ® ICEO ­ T ­ ® VBE ¯ ® IB ­ ® IC ­ b ­綜合上述： ICBO、b、VBE隨溫度T升高的結(jié)果，都集中表現(xiàn)在Q點(diǎn)電流IC的增大。 硅管的ICBO小，溫度的變化主要考慮對VBE和b的影響，。 鍺管的ICBO大，ICBO的溫度影響對鍺管是主要的。 3.5.2 射極偏置電路1. 穩(wěn)定工作點(diǎn)原理：目標(biāo)：溫度變化時(shí)，使IC維持恒定。如果溫度變化時(shí)，b點(diǎn)電位能基本不變，則可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。射極偏置電路電路穩(wěn)定工作點(diǎn)的物理過程：利用Rb1和

18、Rb2組成的分壓器以固定基極電位。如果I1>>IB（I1是流經(jīng)Rb1、Rb2的電流），就可近似地認(rèn)為基極電位VBRb2VCC/（Rb1+ Rb2）。在此條件下，當(dāng)溫度上升時(shí)，IC（IE）將增加，由于IE的增加，在Re上產(chǎn)生的壓降IERe也要增加，使外加于管子的VBE減?。ㄒ騐BE=VBIERe，而VB又被Rb1和Rb2所固定），由于VBE的減小使IB自動(dòng)減小，結(jié)果牽制了IC的增加，從而使IC基本恒定。這就是反饋控制的原理。 由上述分析可知，I愈大于IB及VB愈大于VBE，則該電路穩(wěn)定Q的效果愈好。為兼顧其他指標(biāo)，設(shè)計(jì)此種電路時(shí)，一般可選取I1=（510）IB （硅管）；I

19、1=（1020）IB （鍺管） VB=（35）V （硅管）；VB=（13）V ；（鍺管） 2. 放大電路指標(biāo)分析靜態(tài)工作點(diǎn)：電壓增益：輸入電阻： 輸出電阻：電路處于放大區(qū)的條件： 3. 射極偏置電路做如何改進(jìn)，既可以使其具有溫度穩(wěn)定性，又可以使其具有與固定偏流電路相同的動(dòng)態(tài)指標(biāo)？VCCRLRCReRb1Rb2Rb可選大電阻 使得：小結(jié)：本節(jié)主要介紹了射極偏置電路的工作原理及改進(jìn)電路。作業(yè)：3.5.1,3.5.2,3.5.3,3.5.4,3.5.53.6 共集電極電路和共基極電路3.6.1 共集電極電路：該電路也稱為射極輸出器VCCRLReRbuiuo+-+-求靜態(tài)

20、工作點(diǎn)：電壓增益：VCCRLReRb1Rb2Rbuiuo+-+-輸入電阻：輸出電阻：共集電極電路特點(diǎn)：電壓增益接近于1；輸入電阻大，對電壓信號(hào)源衰減??；輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)：電壓跟隨器。共集電極電路做如何改進(jìn)，既可以使其具有溫度穩(wěn)定性，又可以不影響其動(dòng)態(tài)指標(biāo)？3.6.2 采用復(fù)合管進(jìn)一步提高輸入電阻電壓增益：       輸入電阻：    輸出電阻： VCCRLReRb1Rb2Rbuiuo+-+-12由于采用復(fù)合管，使共集放大電路Ri大、Ro小的特點(diǎn)得到進(jìn)一步的發(fā)揮。 在多級電子電路中， 因電壓跟隨器的輸入電阻高而用作輸

21、入級； 因輸出電阻低且電流增益大而用作輸出級； 因輸入電阻高且輸出電阻低而用作緩沖級。3.6.2 共基極電路1. 靜態(tài)工作點(diǎn)：VCCRLRCReRb1Rb2RSuSuo+-共基放大電路直流通路與射極偏置電路相同2. 動(dòng)態(tài)指標(biāo)電壓增益： 輸入電阻： 輸出電阻：共基極電路的輸入電阻很小，最適合用來放大何種信號(hào)源的信號(hào)？電流源。3. 三種組態(tài)的比較電壓增益：輸入電阻：輸出電阻：小結(jié)：本節(jié)主要介紹了共集電極電路和共基極電路的工作原理。作業(yè)：3.6.1,3.6.2,3.6.3,3.6.53.7 放大電路的頻率響應(yīng)在實(shí)際應(yīng)用中，電子電路所處理的信號(hào)，如語音信號(hào)、電視信號(hào)等都不是簡單的單一頻率信號(hào)，它們都是

22、由幅度及相位都有固定比例關(guān)系的多頻率分量組合而成的復(fù)雜信號(hào)，即具有一定的頻譜。如音頻信號(hào)的頻率范圍從20Hz到20Hz，而視頻信號(hào)從直流到幾十兆赫。 由于放大電路中存在電抗元件（如管子的極間電容，電路的負(fù)載電容、分布電容、耦合電容、射極旁路電容等），使得放大器可能對不同頻率信號(hào)分量的放大倍數(shù)和相移不同。 如放大電路對不同頻率信號(hào)的幅值放大不同，就會(huì)引起幅度失真。如放大電路對不同頻率信號(hào)產(chǎn)生的相移不同就會(huì)引起相位失真。幅度失真和相位失真總稱為頻率失真，由于此失真是由電路的線性電抗元件（電阻、電容、電感等）引起的，故不稱為線性失真。 為實(shí)現(xiàn)信號(hào)不失真放大所以要需研究放大器的頻率響應(yīng)。 頻率失真與非

23、線性失真頻率失真和非線性同樣都是使輸出信號(hào)產(chǎn)生畸變，但兩者在實(shí)質(zhì)上是不同的。具體體現(xiàn)以下兩點(diǎn)： 1. 起因不同：頻率失真是由電路中的線性電抗元件對不同信號(hào)頻率的響應(yīng)不同而引起，非線性失真由電路的非線性元件（如BJT、FET的特性曲線性等）引起的。2. 結(jié)果不同：頻率失真只會(huì)使各頻率分量信號(hào)的比例關(guān)系和時(shí)間關(guān)系發(fā)生變化，或?yàn)V掉某些頻率分量信號(hào)。但非線失真，會(huì)將正弦波變?yōu)榉钦也?，它不僅包含輸入信號(hào)的頻率成分（基波），而且還產(chǎn)生許多新的諧波成分。3.7.1 時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)放大電路頻率響應(yīng)的基本概念1. 放大電路的頻率響應(yīng) 頻率響應(yīng)表達(dá)式     表示電壓放

24、大倍數(shù)的模與頻率 的關(guān)系，稱為幅頻響應(yīng)。 表示放大器輸出電壓與輸入電壓之間的相位差 與頻率的關(guān)系，稱為相頻響應(yīng)。2. RC耦合放大器的幅頻特性RC耦合放大器的幅頻特性曲線如圖所示。中頻區(qū)：在一個(gè)較寬的頻率范圍內(nèi)，曲線是平坦的。即放大倍數(shù)不隨信號(hào)頻率而變。（在此頻率范圍內(nèi)，耦合電容、射極旁路電容視為短路，極間電容視為開路）。高頻區(qū)（高于fH的頻率范圍）：當(dāng)信號(hào)頻率升高時(shí)，放大倍數(shù)隨頻率的升高而減少。（在此頻率范圍幅頻特性主要受BJT的極間電容的影響）。低頻區(qū)（低于fL的頻率范圍）當(dāng)頻率降低時(shí)，放大倍數(shù)隨頻率的降低而減少。（在此頻率范圍幅頻特性主要受耦合電容和旁路電容的影響）。通頻帶（BW）當(dāng)AV

25、H下降到0.707AVH時(shí)所確定的兩個(gè)頻率fH和fL之間的頻率范圍：BW=fH-fL波特圖在研究放大電路的頻率響應(yīng)時(shí)，由于信號(hào)的頻率范圍很寬（從幾赫到幾百兆赫以上），放大電路的放大倍數(shù)也很大（可達(dá)百萬倍），為壓縮坐標(biāo)，擴(kuò)大視野，在畫頻率特性曲線時(shí)，頻率坐標(biāo)采用對數(shù)刻度，而幅值（用dB表示）或相角采用線性刻度。這種半對數(shù)坐標(biāo)特性曲線稱為對數(shù)頻率特性或波特圖。波特圖可采用如前所述折線法近似作出。 RC低通電路的頻率響應(yīng) 放大電路高頻區(qū)的頻率響應(yīng)可用圖所示的RC低通電路來模擬。1. 頻率響應(yīng)           

26、;                    其中                                 2. 幅

27、頻響應(yīng)波特圖幅頻響應(yīng)可在波特圖中用兩條直線來近似描述：當(dāng) 時(shí)用分貝表示為：當(dāng) 時(shí)用分貝表示為此直線的斜率為20dB/十倍頻程，它與零分貝線在 處相交。近似的幅頻響應(yīng)如圖所示。3、相頻響應(yīng)可用三條直線來近似描述：（1）當(dāng) 時(shí)，得一條 的直線。（2）當(dāng) 時(shí)，得一條 的直線。（3）當(dāng) 時(shí)， 。由于當(dāng) 或 時(shí)，相應(yīng)可近似得 和 ，故在 和 之間，可用一條斜率為 /十倍頻程的直線來表示?？僧嫷孟囝l響應(yīng)圖。RC高通電路的頻率響應(yīng)                

28、;                                         頻率響應(yīng) 令 則：         

29、              幅頻響應(yīng)為：            幅頻響應(yīng)為：采用與低通電路同樣的折線似方法，可畫出高通電路的幅頻和相頻響應(yīng)曲線圖。3.7.2 單級放大器的高頻響應(yīng)1. BJT高頻小信號(hào)建模模型的引出：根據(jù)BJT的特性方程，H參數(shù)低頻小信號(hào)模型不適用于高頻特性分析，這是因?yàn)樵诟哳l運(yùn)用的情況下，其物理過程與低頻小信號(hào)比較有差異,主要表現(xiàn)在BJT的

30、極間電容不可可略。BJT的高頻小信號(hào)模型如圖所示。 模型中參數(shù)的獲取高頻小信號(hào)模型中的元件參數(shù)可以通過實(shí)驗(yàn)得到，這里介紹的是它與低頻小信號(hào)模型參的關(guān)系。由于高頻小信號(hào)模型中的元件參數(shù)，在很寬的頻率范圍內(nèi)與頻率無關(guān)，所以模型中的電阻參數(shù)和互導(dǎo)gm都可以通過低頻小信號(hào)模型參數(shù)得到。在低頻區(qū)，如果忽略Cb¢c和Cb¢e影響時(shí)，可得如圖1所示的低頻小信號(hào)模型。將圖2與低頻小信號(hào)模型比較，在輸入回路有：由上式得再從輸出回路比較可得如下的關(guān)系：             

31、;      圖2 小信號(hào)模型等效電路圖1 低頻小信號(hào)模型 將圖2與低頻小信號(hào)模型比較，在輸入回路有：由上式得      再從輸出回路比較可得如下的關(guān)系：由于                            Cbc

32、¢就是電容Cob，可以從手冊中查到。Cbe¢可通過下式計(jì)算：式中fT為BJT的特征頻率，亦可從手冊中查到。BJT頻率參數(shù) 可得其幅頻特性曲線，如圖所示。特征頻率fT當(dāng) 的頻響曲線以-20dB/十倍頻程的斜率下降，直至增益為0dB時(shí)的某一頻率fT稱為特征頻率。當(dāng) 時(shí) 。fT的典型值在1001000MHz之間。           單級共射放大電路的高頻響應(yīng)1. 根據(jù)高頻區(qū)工作特點(diǎn)畫出高頻小信號(hào)等效電路高頻區(qū)考慮 的作用，而耦合電容 C仍可視為短路，高頻小信號(hào)等效電路如下圖所示。

33、                  2. 頻響分析電路高頻響應(yīng)與低通電路的頻率響應(yīng)相似，可按以前的方法畫出相類似的波特圖。單級共射放大電路的低頻響應(yīng)1、畫出低頻小信號(hào)等效電路在低頻區(qū)應(yīng)將 開路，而考慮C的作用，可畫出低頻小信號(hào)等效電路如圖所示。2、頻響分析低頻電壓放大倍數(shù)用 表示放大電路的低頻響應(yīng)與RC高通頻響形式一樣，只差一個(gè)常數(shù)倍。所以它的波特圖形式與RC高通類似。單級共射放大電路的全頻域響應(yīng)的綜合前面我們已分別討論了電壓

34、放大倍數(shù)在中頻段、低頻段和高頻段的頻率響應(yīng)，現(xiàn)在把它們加以綜合，就可得到完整的單級共射電路電壓放大倍數(shù)的全頻域響應(yīng)。將放大倍數(shù)的三個(gè)頻區(qū)的頻響表達(dá)式綜合，可寫出放大倍數(shù) 的近似式：當(dāng) 時(shí)，則上式變?yōu)? 單級放大電路的帶寬-增益積增益帶寬積的引入為了使帶寬增加，可設(shè)法提高上限頻率，即減小 及其回路電阻。減小 則 需減小 則 減小?？梢?，fH的提高與 相矛盾。為了綜合考察這兩方面的性能，引入一個(gè)新的參數(shù)增益帶寬積。增益-帶寬積的定義：放大電路電壓增益（ ）與通頻帶（fbw）的乘積。上式表明，為了改善電路的高頻特性，展寬頻帶，首先應(yīng)選用rbb¢和Cob均小的高頻管，并且與此同時(shí)，

35、盡量減小 所在回路的總等效電阻。另外，還可考慮采用共基電路。射極偏置電路的低頻響應(yīng)要分析簡化電路其低頻響應(yīng)，首先畫出它的低頻小信號(hào)等效電路，如圖1所示。為便于分析對電路需作一些合理的近似，使其簡化。1、設(shè) 遠(yuǎn)大于放大電路本身的輸入阻抗，以致Rb的影響可以忽略；Ce的值足夠大                除去Re、Rb得簡化電路如圖2所示。2、把Ce折算到基極電路，折算后的容抗為折算后的電容為基極回路中的總電容C1為 且一般 ，Ce的作用可忽略。

36、這樣可最后的簡化電路圖。                                                

37、                                                  

38、         射極偏置電路的下限截止頻率的確定由圖可得設(shè)中頻區(qū)電壓增益為                                    

39、因此                        式中                                    如果fL1和fL二者之間的比值在四倍以上，則可取較大的值作為放大電路的下限頻率。共基放大電路的高頻響應(yīng)根據(jù)共基電路的交流通路可畫出其高頻小信號(hào)等效電路如圖所示。我們來考察BJT電容Cb¢e和Cb¢e以及負(fù)載電容CL對高頻響應(yīng)的影響。一、Cb¢e的影響：由共基電路高頻小信號(hào)等效電路可見，如果忽略rbb¢的影響，則Cb¢c直接接于輸入端，輸入電容Ci=Cb¢c，不存在密勒倍增效應(yīng)，且與Cb¢c無關(guān)。所以，共基電路的輸