模擬電子電路課件第8章

1、第八章第八章 放大器的頻率響放大器的頻率響應應主要內(nèi)容主要內(nèi)容o8.1 8.1 晶體管高頻參數(shù)和高頻等效電路晶體管高頻參數(shù)和高頻等效電路nBJTBJT高頻混合高頻混合 模型模型nMOSMOS高頻混合高頻混合 模型模型o8.2 8.2 單極放大器的頻率響應單極放大器的頻率響應n頻率響應概論頻率響應概論nCSCS和和CECE放大器的頻率響應放大器的頻率響應o8.3 8.3 多級放大器和寬帶放大器的頻率響多級放大器和寬帶放大器的頻率響 應應(1)(1)基區(qū)電荷和擴散電容基區(qū)電荷和擴散電容C Cde(2)(2)發(fā)射結(jié)結(jié)電容發(fā)射結(jié)結(jié)電容CjeCje : : 發(fā)射結(jié)處在截止狀態(tài)時發(fā)射結(jié)處在截止狀態(tài)時 發(fā)射

2、結(jié)正向工作時發(fā)射結(jié)正向工作時TCFmFBEndeVIgdVdQcmoeBEjejeVVCC1002jejeCC(3)(3)集電結(jié)結(jié)電容集電結(jié)結(jié)電容CmocCBVVCC10(4)(4)高頻混合高頻混合 模型模型( (如右圖如右圖8.1)8.1)其中其中jedeCCC8.1 晶體管高頻參數(shù)和高頻等效電路 BJT截止頻率的推導通常已知和C，分析混合模型進行推導，可確定C的值0.2Tff混合模型的使用條件8.1.2 MOSFET內(nèi)部電容與高頻模型1.兩類基本的內(nèi)部電容： 柵極電容 源-襯底、漏-襯底耗盡層電容。這兩類電容效應可以通過MOS模型中的4個電極之間增加電容來建模，這里共有5個電容：Cgs、C

3、gd、Cgb、Csb和Cdb2.高頻MOSFET模型當源極和襯底相連，模型變得相當簡單。Csb電容Cgb一般出現(xiàn)在截止區(qū)，故此處不予考慮3. 3.MOSFETMOSFET單位增益頻率單位增益頻率f fT TfT越高，用做放大器使用時，放大器頻帶越寬，性能越好。omgsIg Vgsigsgd/ ()VIs CC又omigsgd()IgIs CC8.2 8.2 單級放大器的頻率響應單級放大器的頻率響應 1 1高頻增益函數(shù)高頻增益函數(shù) 放大電路增益的一般形式:2 2一階一階RCRC電路頻率響應電路頻率響應o求解的關鍵是電路的求解的關鍵是電路的)()(sFAsAHM)/1).(/1)(/1 ()/1)

4、.(/1)(/1 ()(2121pmppznzzHsssssssF（1）時間常數(shù)快速計算法o當只有一個電抗元件和多個電阻時，可求出電抗元件兩端視入的等效電阻Reqo時間常數(shù)為ReqC或L/Req（2）一階低通RC電路的頻率響應傳輸函數(shù)為：oi1/1( )11VsCT sVsRCRsC011RC01( )1/T ss01(j )1j/T 201|(j )|(1/)T 10( )tg (/) 令s=j，并且定義則 其幅頻響應 相頻響應 一階RC低通電路頻率響應曲線（3）一階高通RC電路的頻率響應傳輸函數(shù)為：011RC01( )1/T ss01(j )1j/T 201|(j )|(1/)T 10(

5、)tg (/) 令s=j，并且定義則 其幅頻響應 相頻響應 ( )11RsRCT ssRCRsC一階RC高通電路的頻率響應 3. 3.fH的確定對于主極點響應類型的放大電路，設 為主極點，則 若主極點不存在，可利用計算機進行仿真確定3dB頻率。4.開路時間常數(shù)法估算開路時間常數(shù)法估算f fH H212H2121( )1nnnna sa sa sFsb sb sb s利用相關理論可以證明依次考慮高頻等效電路中的電容，考慮一個電容Ci作用時，其他電容和信號源設為零，求出從Ci看進去的等效電阻Rio。將所有的時間常數(shù)相加，得到開路時間常數(shù)b1，即利用b1，估算5.5.密勒定理密勒定理 密勒定理是處理

6、跨接在雙端口網(wǎng)絡輸入和輸出之間的阻抗時的一種將輸入和輸出之間的聯(lián)系分開的處理方法參數(shù)間的等效關系為1/(1)ZZK21/ 1ZZK6.6.短路時間常數(shù)法求短路時間常數(shù)法求f fL L 分開考慮每個電容，即假定其他電容相當于短路 對每一電容求從其兩端看進去的總電阻，確定一個時間常數(shù)RipCi，該時間常數(shù)將引入一個低端轉(zhuǎn)折極點頻率 ，引入的頻率響應因子為 多個電容共同作用，引入的頻響因子為 當電路出現(xiàn)主極點情況時，即其中一個極點頻率 高于其他極點頻率4倍以上時，即可認為電路的 由該主極點確定，即 pp1iiiR Cpp11iisssp1p2pp1nniisssssssspiLLpi8.2.2 MO

7、SFET8.2.2 MOSFET放大電路頻率響應放大電路頻率響應 實際放大電路的完整頻率響應特性由3個頻段的工作特性共同構(gòu)成：中頻段、低頻段、高頻段。 增益帶寬積增益帶寬積GB=|AGB=|AMM|BW|BW是放大器的一個重要指標，通常是一個是放大器的一個重要指標，通常是一個常數(shù)。若提高增益，則犧牲帶寬。常數(shù)。若提高增益，則犧牲帶寬。（1）高頻響應考慮高頻部分的頻率響應，可以用高頻模式來代替MOSFET。RL=roRDRLCeq=(1+gmRL)CgdeqgdmL11CCg R 令Cin=Cgs+Ceq，Rsig=RsigRG，可得HgseqsigGinsig112()/2fCCRRC Ro

8、結(jié)論：o 上限3dB頻率由Rsig和Cin共同決定，Rsig越大，fH越小。o Cin通常由Ceq決定，而Ceq和gmRL關系極大。（1+ gmRL ）稱為倍增因子。減少中頻增益 ，可以提高fH的值。（2）低頻響應o 截止角頻率：o 合成的頻率響應函數(shù)：11)(1CRRGsigp23)(1CRRLDp321ssssssAVVppMsigOsmPCg2總的放大電路頻率響應函數(shù)：8.2.3 BJT8.2.3 BJT共射放大電路的頻率響應分析共射放大電路的頻率響應分析頻率響應曲線 由分立元件組成的共射放大電路，從頻率響應曲線圖中可以看出，其響應曲線分為3個頻段。1 1中頻段中頻段放大電路的增益為2 2高頻響應（高頻等效電路如下圖）高頻響應（高頻等效電路如下圖）密勒定理3 3低頻響應低頻響應 通過以上分析可以看出：（1）多級放大電路的上限截止頻率fH比其中任