雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)、原理和分析方法

1、雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)、原理和分析方法124.1 半導(dǎo)體三極管4.3 放大電路的分析方法4.4 放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問題4.5 共集電極放大電路和共基極放大電路4.2 共射極放大電路的工作原理4.6 組合放大電路4.7 放大電路的頻率響應(yīng)34.1 半導(dǎo)體三極管4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡介4.1.2 放大狀態(tài)下BJT的工作原理4.1.3 BJT的VI特性曲線4.1.4 BJT的主要參數(shù)4 半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。它有兩種類型:NPN型和PNP型。兩種類型的三極管發(fā)射結(jié)(Je) 集電結(jié)(Jc) 基極，用B或b表示（Base） 發(fā)射極，用E或e表示（Emitter）；集電極，用C

2、或c表示（Collector）。 發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)三極管符號(hào)4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡介5 BJT結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高； 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。管芯結(jié)構(gòu)剖面圖6 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4.1.2 放大狀態(tài)下BJT的工作原理1. 內(nèi)部載流子的傳輸過程 由于三極管內(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)。 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

3、和控制載流子 （以NPN為例） IC= InC+ ICBOIE=IB+ IC72. 電流分配關(guān)系根據(jù)傳輸過程可知 IC= InC+ ICBO通常 IC ICBO 為電流放大系數(shù)。它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般 = 0.90.99 。IE=IB+ IC放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過程8 是另一個(gè)電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般 1 。根據(jù)IE=IB+ IC IC= InC+ ICBO且令I(lǐng)CEO= (1+ ) ICBO（穿透電流）2. 電流分配關(guān)系93. 三極管的三種組態(tài)共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示。共基極

4、接法，基極作為公共電極，用CB表示；共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示；BJT的三種組態(tài)10+-bce共射極放大電路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB=f(vBE) vCE=const(2) 當(dāng)vCE1V時(shí)， vCB= vCE - vBE0，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vBE下 IB減小，特性曲線右移。(1) 當(dāng)vCE=0V時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。1. 輸入特性曲線（以共射極放大電路為例）4.1.3 BJT的V-I 特性曲線0.40.2(V)(uA)BE80400.80.6iBv1VCEv=0VvCE11飽和區(qū)：iC明顯受vCE控制的

5、區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。iC=f(vCE) iB=const2. 輸出特性曲線輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域: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小于門檻電壓。硅管，鍺管放大區(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。4.1.3 BJT的V-I 特性曲線12(1) 共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const1. 電流放大系數(shù) 4.1.4 BJT的主要參數(shù)134.1.4 BJT的主要參數(shù)(2) 共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) =IC/IBvCE=const 當(dāng)ICBO和ICEO很小時(shí)

6、， ，可以不加區(qū)分。14 2. 極間反向電流 (1) 集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。 4.1.4 BJT的主要參數(shù)15 (2) 集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO 4.1.4 BJT的主要參數(shù) 2. 極間反向電流16(1) 集電極最大允許電流ICM(2) 集電極最大允許功率損耗PCM PCM= ICVCE 3. 極限參數(shù)4.1.4 BJT的主要參數(shù)17 3. 極限參數(shù)4.1.4 BJT的主要參數(shù)(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。

7、 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) EBO184.1.5 溫度對(duì)BJT參數(shù)及特性的影響(1) 溫度對(duì)ICBO的影響溫度每升高10，ICBO約增加一倍。 (2) 溫度對(duì) 的影響溫度每升高1， 值約增大0.5%1%。 (3) 溫度對(duì)反向擊穿電壓V(BR)CBO、V(BR)CEO的影響溫度升高時(shí)，V(BR)CBO和V(BR)CEO都會(huì)有所提高。 2. 溫度對(duì)BJT特性曲線的影響1. 溫度對(duì)BJT參數(shù)的影響194.2 共射極放大電路的工作原理4.2.1 基本共射極放大電路的組成輸入回路（基極回路）輸出回路（集電極

8、回路）20簡化電路及習(xí)慣畫法習(xí)慣畫法 共射極基本放大電路21vi=04.2.2 基本共射極放大電路的工作原理22vi=Vsint23放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài) 靜態(tài)：輸入信號(hào)為零（vi= 0 或 ii= 0）時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)。 動(dòng)態(tài)：輸入信號(hào)不為零時(shí)，放大電路的工作狀態(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。24直流通路和交流通路交流通路 直流通路 耦合電容：通交流、隔直流 直流電源和耦合電容對(duì)交流相當(dāng)于短路 共射極放大電路254.3

9、 放大電路的分析方法 4.3.1 圖解分析法 4.3.2 小信號(hào)模型分析法 靜態(tài)工作情況分析 動(dòng)態(tài)工作情況分析 BJT的小信號(hào)建模 共射極放大電路的小信號(hào)模型分析26 共射極放大電路 1. 用近似估算法求靜態(tài)工作點(diǎn)根據(jù)直流通路可知： 采用該方法，必須已知三極管的 值。一般硅管VBE，鍺管VBE。直流通路+-一、 靜態(tài)工作情況分析 4.3.1 圖解分析法27 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。 共射極放大電路2. 用圖解分析法確定靜態(tài)工作點(diǎn) 首先，畫出直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-28直流通路IBVBE+-ICVCE+- 列輸入回路方程：VBE =VCCI

10、BRb 列輸出回路方程（直流負(fù)載線）：VCE=VCCICRc 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。29 二、 動(dòng)態(tài)工作情況分析由交流通路得純交流負(fù)載線： 共射極放大電路交流通路icvce+-vce= -ic (Rc /RL) 因?yàn)榻涣髫?fù)載線必過Q點(diǎn)，即 vce= vCE - VCEQ ic= iC - ICQ 同時(shí)，令RL = Rc/RL1. 交流通路及交流負(fù)載線則交流負(fù)載線為vCE - VCEQ= -(iC - ICQ ) RL

11、 即 iC = (-1/RL) vCE + (1/RL) VCEQ+ ICQ 過輸出特性曲線上的Q點(diǎn)做一條斜率為-1/RL 直線，該直線即為交流負(fù)載線。 RL= RLRc， 是交流負(fù)載電阻。 交流負(fù)載線是有交流輸入信號(hào)時(shí)工作點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。 如果不外接負(fù)載電阻RL，則直流負(fù)載線和交流負(fù)載線重合302. 輸入交流信號(hào)時(shí)的圖解分析 動(dòng)態(tài)工作情況分析 共射極放大電路通過圖解分析，可得如下結(jié)論： 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. vo與vi相位相反； 3. 可以測(cè)量出放大電路的電壓放大倍數(shù)；31用圖解法分析非線性失真靜態(tài)工作點(diǎn)過低，引起 iB、iC、vCE 的波形失真ibui結(jié)論

12、：iB 波形失真OQOttOvBE/ViB / AvBE/ViB / AIBQ 截止失真32iC 、 vCE (vo )波形失真NPN 管截止失真時(shí)的輸出 vo 波形。vo =vceOiCtOOQ tvCE/VvCE/ViC / mAICQUCEQvo頂部失真33飽和失真截止失真 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(duì)于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。 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(duì)于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。 注意：對(duì)于PNP管，由于是負(fù)電源供電，失真的表現(xiàn)形式，與NPN管正好相反。34用圖解法估算最大輸出幅度OiB = 0Q

13、uCE/ViC / mAACBDE交流負(fù)載線 輸出波形沒有明顯失真時(shí)能夠輸出最大電壓。即輸出特性的 A、B 所限定的范圍。 Q 盡量設(shè)在線段 AB 的中點(diǎn)。則 AQ = QB，CD = DE問題：如何求最大不失真輸出電壓？Vomax=min(VCEQ-VCES), ICQRL35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； 要有合適的交流負(fù)載線。 36BJT的三個(gè)工作區(qū)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。飽和區(qū)特點(diǎn)： iC不再隨iB的增加而線性增加，即此時(shí)截止區(qū)特點(diǎn)：iB=0， iC= ICEOvCE= VCES ，

14、典型值為硅管0.2V-0.3V 鍺管370.8 共射極放大電路380.8解390.840放大電路如圖所示。已知BJT的 =80， Rb=300k， Rc=2k， VCC= +12V，求：（1）放大電路的Q點(diǎn)。此時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域？（2）當(dāng)Rb=100k時(shí)，求放大電路的Q點(diǎn)。此時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域？（忽略BJT的飽和壓降） 共射極放大電路例題：例題：41作業(yè)：424.3.2 小信號(hào)模型分析法1. BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型建立小信號(hào)模型的意義建立小信號(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)

15、作線性電路來處理。 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析和設(shè)計(jì)。431. BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型 H參數(shù)的引出在小信號(hào)情況下，對(duì)上兩式取全微分得用小信號(hào)交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 對(duì)于BJT雙口網(wǎng)絡(luò)，已知輸入輸出特性曲線如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以寫成：BJT雙口網(wǎng)絡(luò)44輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻；輸出端交流短路時(shí)的正向電流傳輸比或電流放大系數(shù)；輸入端交流開路時(shí)的反向電壓傳輸比；輸入端交流開

16、路時(shí)的輸出電導(dǎo)。其中：四個(gè)參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（H參數(shù)）。vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce1. BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型 H參數(shù)的引出451. BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型 H參數(shù)小信號(hào)模型根據(jù)可得小信號(hào)模型BJT的H參數(shù)模型vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceBJT雙口網(wǎng)絡(luò)461. BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型 H參數(shù)小信號(hào)模型 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(duì)交流信號(hào)的分析。 受控電流源hfeib ，反映了BJT的基極電流對(duì)

17、集電極電流的控制作用。電流源的流向由ib的流向決定。 hrevce是一個(gè)受控電壓源。反映了BJT輸出回路電壓對(duì)輸入回路的影響。471. BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型 模型的簡化 hre和hoe都很小，常忽略它們的影響。 BJT在共射連接時(shí)，其H參數(shù)的數(shù)量級(jí)一般為481. BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型 H參數(shù)的確定 一般用測(cè)試儀測(cè)出；rbe 與Q點(diǎn)有關(guān)，可用圖示儀測(cè)出。rbe= rbb + (1+ ) re其中對(duì)于低頻小功率管 rbb200 則 而 (T=300K) 一般也用公式估算 rbe （忽略 re ）494.3.2 小信號(hào)模型分析法2. 用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路（1）利用直流

18、通路求Q點(diǎn) 共射極放大電路一般硅管VBE，鍺管VBE， 已知。502. 用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路（2）畫小信號(hào)等效電路H參數(shù)小信號(hào)等效電路512. 用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路（3）求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)根據(jù)則電壓增益為（可作為公式）電壓增益H參數(shù)小信號(hào)等效電路522. 用H參數(shù)小信號(hào)模型分析基本共射極放大電路（3）求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)輸入電阻輸出電阻令Ro = Rc 所以533. 小信號(hào)模型分析法的適用范圍 放大電路的輸入信號(hào)幅度較小，BJT工作在其VT特性曲線的線性范圍（即放大區(qū)）內(nèi)。H參數(shù)的值是在靜態(tài)工作點(diǎn)上求得的。所以，放大電路的動(dòng)態(tài)性能與靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)值的大小及

19、穩(wěn)定性密切相關(guān)。優(yōu)點(diǎn)： 分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)(Av 、Ri和Ro等)非常方便，且適用于頻率較高時(shí)的分析。4.3.2 小信號(hào)模型分析法缺點(diǎn)： 在BJT與放大電路的小信號(hào)等效電路中，電壓、電流等電量及BJT的H參數(shù)均是針對(duì)變化量(交流量)而言的，不能用來分析計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。54 1. 電路如圖所示。試畫出其小信號(hào)等效模型電路。 解：例題55 放大電路如圖所示 。 試求：（1）Q點(diǎn)(2) 例題已知=50。 (3)若出現(xiàn)如下圖所示的失真現(xiàn)象，問是截至失真還是飽和失真，應(yīng)如何調(diào)整電路中那個(gè)元件？56作業(yè)： 574.4 放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問題4.4.1 溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響4.4.2 射極偏

20、置電路1. 基極分壓式射極偏置電路2. 含有雙電源的射極偏置電路3. 含有恒流源的射極偏置電路581. 溫度變化對(duì)ICBO的影響溫度T 輸出特性曲線上移2. 溫度變化對(duì) 的影響溫度每升高1 C ， 要增加0.5%1.0%溫度T 輸出特性曲線族間距增大總之： ICBO ICEO T IC 4.4.1 溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響594.4.2 射極偏置電路601. 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。T 穩(wěn)定原理： IC IEIC VE、VB不變 VBE IB（反饋控制）b點(diǎn)電位基本不變的條件：I1 IB ，此時(shí)，不隨溫度變化

21、而變化。VB VBE 且Re可取大些，反饋控制作用更強(qiáng)。 一般取 I1 =(510)IB ， VB =3V5V I1VBIB612. 放大電路指標(biāo)分析靜態(tài)工作點(diǎn)I1VBIB62工作點(diǎn)穩(wěn)定，增益下降。解決這個(gè)矛盾的方法是加電容Ce。電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：63Ri輸入電阻 提高了，相當(dāng)于增加了一個(gè)(1+)Re的電阻。輸入電阻64輸出電阻輸出電阻求輸出電阻的等效電路 輸入信號(hào)端短路 負(fù)載開路 輸出端口加測(cè)試電壓其中則當(dāng)時(shí)，一般（）Ro65作業(yè)：664.5 共集電極放大電路和共基極放大電路4.5.1 共集電極放大電路4.5.2 共基極放大電路4.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較674.5

22、.1 共集電極放大電路1.靜態(tài)分析共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示該電路也稱為射極輸出器由得直流通路 68小信號(hào)等效電路4.5.1 共集電極放大電路2.動(dòng)態(tài)分析交流通路 694.5.1 共集電極放大電路2.動(dòng)態(tài)分析電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：其中一般，則電壓增益接近于1，電壓跟隨器即。704.5.1 共集電極放大電路2.動(dòng)態(tài)分析輸入電阻當(dāng)，時(shí)，輸入電阻大其中71輸出電阻由電路列出方程其中則輸出電阻當(dāng)，時(shí)，輸出電阻小4.5.1 共集電極放大電路2.動(dòng)態(tài)分析72共集電極電路特點(diǎn)： 電壓增益小于1但接近于1， 輸入電阻大，對(duì)電壓信號(hào)源衰減小 輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)4.5.1 共集電極放大電路734

23、.5.2 共基極放大電路1.靜態(tài)工作點(diǎn) 直流通路與射極偏置電路相同742.動(dòng)態(tài)指標(biāo)電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：交流通路 小信號(hào)等效電路 75 輸入電阻 輸出電阻2.動(dòng)態(tài)指標(biāo)小信號(hào)等效電路 764.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較1.三種組態(tài)的判別以輸入、輸出信號(hào)的位置為判斷依據(jù)： 信號(hào)由基極輸入，集電極輸出共射極放大電路 信號(hào)由基極輸入，發(fā)射極輸出共集電極放大電路 信號(hào)由發(fā)射極輸入，集電極輸出共基極電路 772.三種組態(tài)的比較pp.148 表783.三種組態(tài)的特點(diǎn)及用途共射極放大電路： 電壓和電流增益都大于1，輸入電阻在三種組態(tài)中居中，輸出電阻與集電極電阻有很大關(guān)系。適用于低頻情況下，

24、作多級(jí)放大電路的中間級(jí)。共集電極放大電路： 只有電流放大作用，沒有電壓放大，有電壓跟隨作用。在三種組態(tài)中，輸入電阻最高，輸出電阻最小，頻率特性好。可用于輸入級(jí)、輸出級(jí)或緩沖級(jí)。共基極放大電路： 只有電壓放大作用，沒有電流放大，有電流跟隨作用，輸入電阻小，輸出電阻與集電極電阻有關(guān)。高頻特性較好，常用于高頻或?qū)掝l帶低輸入阻抗的場(chǎng)合。 4.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較79804.6 組合放大電路4.6.1 共射共基放大電路4.6.2 共集共集放大電路814.6.1 共射共基放大電路共射共基放大電路824.6.1 共射共基放大電路其中 所以 因?yàn)橐虼?組合放大電路總的電壓增益等于組成它的各級(jí)單管放大

25、電路電壓增益的乘積。 前一級(jí)的輸出電壓是后一級(jí)的輸入電壓，后一級(jí)的輸入電阻是前一級(jí)的負(fù)載電阻RL。電壓增益834.6.1 共射共基放大電路輸入電阻RiRb|rbe1Rb1|Rb2|rbe1 輸出電阻Ro Rc2 84T1、T2構(gòu)成復(fù)合管，可等效為一個(gè)NPN管(a) 原理圖 (b)交流通路4.6.2 共集共集放大電路85討論：（1）等效電流放大系數(shù)大：12 。（2）等效輸入電阻高。（3）根據(jù)管子的類型，復(fù)合管有四種：+VCCviT2voT1T2T1T86T2T1TT2T1TT2T1T等效管的類型與T1 相同。874.6.2 共集共集放大電路1. 復(fù)合管的主要特性兩只NPN型BJT組成的復(fù)合管 兩

26、只PNP型BJT組成的復(fù)合管 rberbe1(11)rbe2 884.6.2 共集共集放大電路1. 復(fù)合管的主要特性PNP與NPN型BJT組成的復(fù)合管 NPN與PNP型BJT組成的復(fù)合管 rberbe1894.6.2 共集共集放大電路2. 共集共集放大電路的Av、 Ri 、Ro 式中 12 rberbe1(11)rbe2 RLRe|RL RiRb|rbe(1)RL 90作業(yè)914.7 放大電路的頻率響應(yīng)4.7.1 單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)4.7.2 BJT的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù)4.7.3 單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng)4.7.4 單級(jí)共集電極和共基極放大電路的高頻響應(yīng)4.7.5 多級(jí)放大

27、電路的頻率響應(yīng) 研究放大電路的動(dòng)態(tài)指標(biāo)（主要是增益）隨信號(hào)頻率變化時(shí)的響應(yīng)。92問題提出 前面所講述的均以單一頻率的正弦信號(hào)來研究，事實(shí)上信號(hào)的頻率變化比較寬（例如聲音信號(hào)、圖象信號(hào)），對(duì)一個(gè)放大器，當(dāng)ui 一定時(shí)，f變化 uo變化，即Au=uo/ui 變化，換句話說：Au與f有關(guān)。 頻率響應(yīng)概述 頻率響應(yīng)是放大電路的一項(xiàng)重要特性，它是用來衡量一個(gè)放大電路對(duì)不同輸入信號(hào)頻率的適應(yīng)程度。9394放大電路頻率響應(yīng)就是指電壓放大倍數(shù)與頻率的關(guān)系，即：幅頻特性是描繪放大倍數(shù)的幅度隨頻率變化而變化的規(guī)律。即 相頻特性是描繪輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間相位差隨頻率變化而變化的規(guī)律。即幅頻特性相頻特性由于電壓放大

28、倍數(shù)是矢量，故包含兩個(gè)內(nèi)容：電壓放大倍數(shù)的模與頻率的關(guān)系，稱為幅頻特性;電壓放大倍數(shù)的相位與頻率的關(guān)系，稱為相頻特性頻率響應(yīng)的基本概念1、幅頻特性和相頻特性95典型的單管共射放大電路的幅頻特性和相頻特性962、下限頻率、上限頻率和通頻帶下限頻率上限頻率97 產(chǎn)生頻率失真的原因是:1.放大電路中存在電抗性元件，例如 耦合電容、旁路電容、分布電容、變壓 器、分布電感等; 2.三極管的()是頻率的函數(shù)。 在研究頻率特性時(shí)，三極管的低頻小信號(hào)模型不再適用，而要采用高頻小信號(hào)模型。幅頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象稱為幅度頻率失真; 相頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象稱為相位頻率失真。98二、波特（Bode）圖1、坐標(biāo)軸的

29、選取橫坐標(biāo)（f）：用對(duì)數(shù)刻度，故每十倍頻率在坐標(biāo)軸上的長度是相等的，稱十倍頻程縱坐標(biāo)：幅頻特性：相頻特性：目的：(1)橫坐標(biāo)可以容納很寬的頻率范圍(2)對(duì)幅頻特性,多項(xiàng)的乘除可以變?yōu)楦黜?xiàng)對(duì)數(shù)的加減994.7.1 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)RC電路的電壓增益（傳遞函數(shù)）：則且令電壓增益的幅值（模）（幅頻響應(yīng)）電壓增益的相角（相頻響應(yīng)）增益頻率函數(shù)RC低通電路 100最大誤差 -3dB0分貝水平線斜率為 -20dB/十倍頻程 的直線幅頻響應(yīng)：f0.1fH0fH10fH100fH-20-40-20dB/十倍頻程101相頻響應(yīng) 可見：當(dāng)頻率較低時(shí)，AVH 1，輸出與輸入電

30、壓之間的相位差=0。隨著頻率的提高， AVH下降，相位差增大，且輸出電壓是滯后于輸入電壓的，最大滯后90o。 其中fH是一個(gè)重要的頻率點(diǎn)，稱為上限截止頻率。 f0.1fH0fH10fH100fH-20-40-20dB/十倍頻程f0.1fH0fH10fH100fH-45-90102 當(dāng) 時(shí)，相頻特性將滯后45，并具有 -45/dec的斜率。在0.1 和10 處與實(shí)際的相頻特性有最大的誤差，其值分別為+5.7和5.7。 這種折線化畫出的頻率特性曲線稱為波特圖，是分析放大電路頻率響應(yīng)的重要手段。 幅頻特性的X軸和Y軸都是采用對(duì)數(shù)坐標(biāo),fH稱為上限截止頻率。當(dāng) 時(shí)，幅頻特性將以十倍頻20dB的斜率下降，或?qū)懗?20dB/dec。在 處的誤差最大，有3dB。1032. RC高通電路的頻率響應(yīng)RC電路的電壓增益：幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)RC高通電路 104f0.01fL00.1fL fL10fL-20-40最大誤差 -3dB斜率為 20dB/十倍頻程 的直線幅頻響應(yīng)：20dB/十倍頻105 可見