模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第四版)第五章-課件

華北科技學(xué)院電子信息工程學(xué)院主講人：林亭生—多媒體教學(xué)課件模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

FundamentalsofAnalogElectronics

華成英、童詩白主編—多媒體教學(xué)課件模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

Fundamental1第5章放大電路的頻率響應(yīng)重點(diǎn)：1.頻率響應(yīng)的基本概念、波特圖。2.晶體管（場效應(yīng)管）的高頻等效模型

（混合模型）。3.單管放大電路的頻率響應(yīng)。4.多級放大電路的頻率響應(yīng)。第5章放大電路的頻率響應(yīng)重點(diǎn)：1.頻率響應(yīng)的基本概念、波特25.1頻率響應(yīng)概述5.1.1研究放大電路頻率響應(yīng)的必要性由于放大電路中存在電抗性元件及晶體管極間電容，所以電路的放大倍數(shù)為頻率的函數(shù)，這種關(guān)系稱為頻率響應(yīng)或頻率特性。小信號等效模型只適用于低頻信號的分析。本章將引入高頻等效模型，并闡明放大電路的上限頻率、下限頻率和通頻帶的求解方法，以及頻率響應(yīng)的描述方法。5.1頻率響應(yīng)概述5.1.1研究放大電路頻率響應(yīng)的必要性3一、

高通電路+_+_CR

RC

高通電路令：5.1.2頻率響應(yīng)的基本概念fL稱為下限截止頻率一、高通電路+_+_CRRC高通電路令：5.1.24則有：放大電路的對數(shù)頻率特性稱為波特圖。則有：放大電路的對數(shù)頻率特性稱為波特圖。5對數(shù)幅頻特性：實(shí)際幅頻特性曲線：圖5.1.3(a)

幅頻特性當(dāng)f≥

fL(高頻)，當(dāng)f<fL(低頻)，高通特性：且頻率愈低，的值愈小，低頻信號不能通過。0.1fLfL

10

fLf0-20-403dB最大誤差為3dB，發(fā)生在f=fL處20dB/十倍頻對數(shù)幅頻特性：實(shí)際幅頻特性曲線：圖5.1.3(a)幅6對數(shù)相頻特性圖5.1.3(a)

相頻特性5.71o-45o/十倍頻fL0.1fL

10

fL45o90o0

f誤差在低頻段，高通電路產(chǎn)生0~90°的超前相移。5.71o對數(shù)相頻特性圖5.1.3(a)相頻特性5.71o-457二、RC

低通電路的波特圖圖5.1.2RC

低通電路圖+_+_CR令：則：fH稱為上限截止頻率二、RC低通電路的波特圖圖5.1.2RC低通電路圖8圖5.1.3(b)低通電路的波特圖對數(shù)幅頻特性：0.1fHfH

10

fHf0-20-403dB-20dB/十倍頻對數(shù)相頻特性：fH

10

fH-45o5.71o5.71o-45o/十倍頻-90o0.1fH0f在高頻段，低通電路產(chǎn)生0~90°的滯后相移。圖5.1.3(b)低通電路的波特圖對數(shù)幅頻特性：0.19小結(jié)（1）電路的截止頻率決定于電容所在回路的時(shí)間常數(shù)τ，即決定了fL和fH。（2）當(dāng)信號頻率等于fL或fH放大電路的增益下降3dB，且產(chǎn)生+450或-450相移。（3）近似分析中，可以用折線化的近似波特圖表示放大電路的頻率特性。小結(jié)（1）電路的截止頻率決定于電容所在回路的時(shí)間常105.2.1晶體管的混合模

型一、完整的混合

模型圖5.2.1晶體管結(jié)構(gòu)示意圖及混合模型5.2晶體管的高頻等效模型(a)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖(b)混合模型

rbb'——基區(qū)的體電阻rb‘e——發(fā)射結(jié)電阻

b'是假想的基區(qū)內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)Cb‘e——發(fā)射結(jié)電容rb‘c——集電結(jié)電阻Cb‘c——集電結(jié)電容——受控電流源，代替了5.2.1晶體管的混合模型一、完整的混合模型圖11二、簡化的混合

模型通常情況下，rce遠(yuǎn)大于c--e間所接的負(fù)載電阻，而rb/c也遠(yuǎn)大于Cμ的容抗，因而可認(rèn)為rce和rb/c開路。二、簡化的混合模型通常情況下，rce遠(yuǎn)大于c12Cμ跨接在輸入與輸出回路之間，電路分析變得相當(dāng)復(fù)雜。常將Cμ等效在輸入回路和輸出回路，稱為單向化。單向化靠等效變換實(shí)現(xiàn)。圖5.2.2簡化混合

模型的簡化(b)單向化后的混合模型圖5.2.2簡化混合

模型的簡化(C)

忽略C／／μ的混合模型因?yàn)镃π＞＞，且一般情況下。的容抗遠(yuǎn)大于集電極總負(fù)載電阻R／Ｌ，中的電流可忽略不計(jì)，得簡化模型圖（C）。Cμ跨接在輸入與輸出回路之間，電路分析變得相當(dāng)復(fù)雜。常將Cμ13單向化單向化14三、混合

模型的主要參數(shù)將混合

模型和簡化的h參數(shù)等效模型相比較，它們的電阻參數(shù)完全相同。Cμ可從手冊中查得Cob

，Cob與Cμ近似相等。Cπ數(shù)據(jù)可從手冊中給定的特征頻率fT和放大電路的Q點(diǎn)求解。三、混合模型的主要參數(shù)將混合模型和簡化的h155.2.2晶體管電流放大倍數(shù)β的頻率響應(yīng)

當(dāng)信號頻率發(fā)生變化時(shí)，電流放大系數(shù)β不是常量，而是頻率的函數(shù)。

電流放大系數(shù)的定義：

從混合π等效模型可以看出，管子工作在高頻段時(shí)，若基極注入的交流電流Ib的幅值不變，則隨著信號頻率的升高，b'-e間的電壓Ub'e的幅值將減小，相移將增大；從而使IC的幅值隨Ub'e線性下降，并產(chǎn)生與Ub'e相同的相移。5.2.2晶體管電流放大倍數(shù)β的頻率響應(yīng)當(dāng)16求共射接法交流短路電流放大系數(shù)β求共射接法交流短路電流放大系數(shù)β17β的對數(shù)幅頻特性與對數(shù)相頻特性β的對數(shù)幅頻特性與對數(shù)相頻特性18對數(shù)幅頻特性fTfOf20lg0-20dB/十倍頻f0對數(shù)相頻特性10f0.1f-45o-90o對數(shù)幅頻特性fTfOf20lg0-20dB/十倍頻f0191.共射截止頻率f值下降到0.7070

(即)時(shí)的頻率。當(dāng)

f=f

時(shí)，值下降到中頻時(shí)的70%左右?；?qū)?shù)幅頻特性下降了3dB。幾個(gè)頻率的分析1.共射截止頻率f值下202.特征頻率fT值降為1時(shí)的頻率。f>fT

時(shí)，，三極管失去放大作用；

f

=

fT

時(shí)，由式得：2.特征頻率fT值降為121因?yàn)榭傻?.共基截止頻率f

值下降為低頻0時(shí)

的0.707時(shí)的頻率。因?yàn)榭傻?.共基截止頻率f值下降為低頻0時(shí)的22說明：所以：1.f

比f

高很多，等于f

的(1+0)倍；2.f

<fT<

f

3.低頻小功率管f

值約為幾十至幾百千赫，高頻小功率管的

fT約為幾十至幾百兆赫?？梢?，fα>>fβ,因此共基極放大電路可作為寬頻帶放大電路。說明：所以：1.f比f高很多，等于f的235.3場效應(yīng)管的高頻等效模型場效應(yīng)管各極之間存在極間電容，其高頻等效模型如下圖5.3.1場效應(yīng)管的高頻等效模型（a)一般情況下

rgs和

rds比外接電阻大得多，可認(rèn)為是開路

Cgd可進(jìn)行等效變化，使電路單向化5.3場效應(yīng)管的高頻等效模型場效應(yīng)管各極之間存在極間電容，24

Cgd等效變化g-s之間的等效電容為d-s之間的等效電容為由于輸出回路的時(shí)間常數(shù)比輸入回路的小得多，故分析頻率特性時(shí)可忽略的影響。圖5.3.1場效應(yīng)管的高頻等效模型(b)簡化模型Cgd等效變化g-s之間的等效電容為d-s之間的等效電容255.4單管放大電路的頻率響應(yīng)5.4.1單管共射放大電路的頻率響應(yīng)圖5.4.1單管共射放大電路

中頻段：各種電抗影響忽略，Au

與f無關(guān)；低頻段：隔直電容壓降增大，Au降低。與電路中電阻構(gòu)成RC高通電路；高頻段：三極管極間電容并聯(lián)在電路中，Au

降低。而且，構(gòu)成RC低通電路。5.4單管放大電路的頻率響應(yīng)5.4.1單管共射放大電路的頻26一、中頻電壓放大倍數(shù)耦合電容

可認(rèn)為交流短路；極間電容可視為交流斷路。1.中頻段等效電路圖5.4.2中頻段等效電路由圖可得

bce

+Rb~+++RcRs－一、中頻電壓放大倍數(shù)耦合電容可認(rèn)為交流短路；極間電容可視為272.中頻電壓放大倍數(shù)已知，則

結(jié)論：中頻電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式，與利用簡化h參數(shù)等效電路的分析結(jié)果一致。2.中頻電壓放大倍數(shù)已知28二、低頻電壓放大倍數(shù)考慮隔直電容的作用，其等效電路：圖5.4.3低頻等效電路

C1

與輸入電阻構(gòu)成一個(gè)RC高通電路式中Ri=Rb//rbe

bce

+Rb~+++RcRs－C1二、低頻電壓放大倍數(shù)考慮隔直電容的作用，其等效電路：圖5.29輸出電壓低頻電壓放大倍數(shù)

bce

+Rb~+++RcRs－C1輸出電壓低頻電壓放大倍數(shù)bce+Rb~+++RcR30低頻時(shí)間常數(shù)為：下限(-3dB)頻率為：則對數(shù)幅頻特性對數(shù)相頻特性因電抗元件引起的相移為附加相移。低頻段最大附加相移為+90度低頻時(shí)間常數(shù)為：下限(-3dB)頻率為：則對數(shù)幅頻特性對數(shù)31三、高頻電壓放大倍數(shù)考慮并聯(lián)在極間電容的影響，其等效電路：圖5.4.4高頻等效電路

bce

+Rb~+++RcRs三、高頻電壓放大倍數(shù)考慮并聯(lián)在極間電容的影響，其等效電路：圖32圖5.4.4高頻等效電路的簡化(a)由于輸出回路時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于輸入回路時(shí)間常數(shù)，故可忽略輸出回路的結(jié)電容。用戴維南定理簡化圖5.4.4(b)圖5.4.4高頻等效電路的簡化(a)由于輸出回路時(shí)間常數(shù)33—C

與R

構(gòu)成RC

低通電路。

ce

+~++Rc—C與R構(gòu)成RC低通電路。ce+~+34高頻時(shí)間常數(shù)：上限(-3dB)頻率為：高頻時(shí)間常數(shù)：上限(-3dB)頻率為：35四、波特圖對頻率從0到∞的電壓放大倍數(shù)表達(dá)式為的對數(shù)幅頻特性和相頻特性高頻段最大附加相移為-90度四、波特圖對頻率從0到∞的電壓放大倍數(shù)表達(dá)式為的對數(shù)幅頻特性361.根據(jù)電路參數(shù)計(jì)算、fL

和fH

；2.由三段直線構(gòu)成幅頻特性。中頻段：對數(shù)幅值低頻段：

f=fL開始減小，作斜率為20dB/十倍頻直線；高頻段：f=fH開始增加，作斜率為–20dB/十倍頻直線。3.由五段直線構(gòu)成相頻特性。繪制波特圖步驟：

1.根據(jù)電路參數(shù)計(jì)算、fL和fH；37圖5.4.5幅頻特性fOfL-20dB/十倍頻fH20dB/十倍頻-270o-225o-135o-180o相頻特性-90o10fL0.1fL0.1fH10fHfO圖5.4.5幅頻特性fOfL-20dB/十倍頻fH20dB385.4.3放大電路頻率響應(yīng)的改善和增益帶寬積為了改善放大電路頻率響應(yīng)，應(yīng)降低下限頻率,放大電路可采用直接耦合方式，使得fL

=0。2.為了改善單管放大電路的高頻特性，應(yīng)增大上限頻率fH。(場效應(yīng)管為Cgs)5.4.3放大電路頻率響應(yīng)的改善和增益帶寬積為了改善放大電393.增益帶寬積中頻電壓放大倍數(shù)與通頻帶的乘積。Ri=Rb//rbe假設(shè)Rb>>Rs，Rb>>rbe；(1+gmRc)Cμ

>>C為了綜合考的性能引入“增益帶寬積”的參數(shù)。3.增益帶寬積中頻電壓放大倍數(shù)與通頻帶的乘積。Ri=Rb40說明：晶體管選定后，和就隨之確定，增益帶寬積也就確定，增益增大多少倍，帶寬幾乎就變窄多少倍。

若要改善電路的高頻特性，展寬通頻帶，首先應(yīng)選用都小的高頻管，且減小所在的回路的總等效電阻?；虿捎霉不鶚O電路。說明：晶體管選定后，和415.5多級放大電路的頻率響應(yīng)5.5.1多級放大電路頻率特性的定性分析多級放大電路的電壓放大倍數(shù)：對數(shù)幅頻特性為：在多級放大電路中含有多個(gè)放大管，因而在高頻等效電路中有多個(gè)低通電路。在阻容耦合放大電路中，如有多個(gè)耦合電容或旁路電容，則在低頻等效電路中就含有多個(gè)高通電路。5.5多級放大電路的頻率響應(yīng)5.5.1多級放大電路頻率特42多級放大電路的總相位移為：兩級放大電路的波特圖圖5.5.1fHfL幅頻特性fOfL1fH16dB3dB3dBfBW1fBW2一級二級-20dB/十倍頻-40dB/十倍頻多級放大電路的總相位移為：兩級放大電路的波特圖圖5.5.143圖5.5.1相頻特性-270o-360ofL1fH1fO-540o-180o-450o-90o一級二級多級放大電路的通頻帶，總是比組成它的每一級的通頻帶為窄。圖5.5.1相頻特性-270o-360ofL1fH1fO445.5.2

截止頻率的估算1.下限頻率多級放大電路低頻段的電壓放大倍數(shù)：根據(jù)定義，當(dāng)時(shí)，兩邊取平方，得展開得忽略高次項(xiàng)，得修正得5.5.2截止頻率的估算1.下限頻率多級放大電路低頻452.上限頻率多級放大電路高頻段的電壓放大倍數(shù)：根據(jù)定義，當(dāng)時(shí)，兩邊取平方，得展開得忽略高次項(xiàng)，得修正得2.上限頻率多級放大電路高頻段的電壓放大倍數(shù)：根據(jù)定義，當(dāng)46若放大電路是由兩級頻率特性相同的電路組成，則若放大電路是由三級頻率特性相同的電路組成，則若放大電路是由兩級頻率特性相同的電路組成，則若放大電路是由三47注：(1)在實(shí)際的多級放大電路中，當(dāng)各放大級的時(shí)間常數(shù)相差懸殊時(shí)，可取其主要作用的那一級作為估算的依據(jù)，即：若某級的下限頻率遠(yuǎn)高于其它各級的下限頻率，則可認(rèn)為整個(gè)電路的下限頻率就是該級的下限頻率。同理若某級的上限頻率遠(yuǎn)低于其它各級的上限頻率，則可認(rèn)為整個(gè)電路的上限頻率就是該級的上限頻率。(2)有多個(gè)耦合電容和旁路電容的單管放大電路中，在分析下限頻率時(shí)，應(yīng)先求出每個(gè)電容所確定的截止頻率，然后代入中，求出電路的下限頻率。

注：(1)在實(shí)際的多級放大電路中，當(dāng)各放大級的時(shí)間常數(shù)相差48例5.5.1已知某電路的各級均為共射放大電路，其對數(shù)幅頻特性如圖所示。求下限頻率、上限頻率和電壓放大倍數(shù)。（2）高頻段只有一個(gè)拐點(diǎn)，斜率為-60dB/十倍頻程，電路中應(yīng)有三個(gè)電容，為三級放大電路。解：（1）低頻段只有一個(gè)拐點(diǎn)，說明影響低頻特性的只有一個(gè)電容，故電路的下限頻率為10Hz。fH≈0.52fH1=(0.52×2×105)Hz=106KHz（3）電壓放大倍數(shù)例5.5.1已知某電路的各級均為共射放大電路，其對數(shù)幅頻特49例5.5.2分別求出如圖所示Q點(diǎn)穩(wěn)定電路中C1C2和Ce所確定的下限頻率的表達(dá)式及電路上限頻率表達(dá)式。C1RcRb2+VCCC2RL+++++CeuoRb1Reui

圖2.4.2阻容耦合的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路b解：交流等效電路例5.5.2分別求出如圖所示Q點(diǎn)穩(wěn)定電路中C1C2和Ce501.考慮C1對低頻特性的影響C1所在回路的等效電路2.考慮C2對低頻特性的影響C2所在回路的等效電路1.考慮C1對低頻特性的影響C1所在回路的等效電路2.考513.考慮Ce對低頻特性的影響4.考慮結(jié)電容對高頻特性的影響比較C1、C2、Ce所在回路的時(shí)間常數(shù)τ1、τ2、τe,當(dāng)取C1＝C2＝Ce時(shí)，τe將遠(yuǎn)小于τ1、τ2，即fLe遠(yuǎn)大于fL1和fL2。因此，fLe就約為電路的下限頻率。Ce所在回路的等效電路結(jié)電容所在回路的等效電路3.考慮Ce對低頻特性的影響4.考慮結(jié)電容對高頻特性的影525.4.2單管共源放大電路的頻率響應(yīng)圖5.4.7單管共源放大電路及其等效電路在中頻段開路，C短路，中頻電壓放大倍數(shù)為5.4.2單管共源放大電路的頻率響應(yīng)圖5.4.7單管共源53在高頻段，C短路，考慮的影響，上限頻率為：在低頻段，開路，考慮C的影響，下限頻率為：電壓放大倍數(shù)在高頻段，C短路，考慮的影響，上限頻率為：在低頻段，開545.6頻率響應(yīng)：描述放大電路對不同頻率正弦信號放大的能力，即在輸入信號幅值不變的情況下改變頻率，來考察輸出信號幅值與相位的變化。階躍響應(yīng)：用階躍函數(shù)作為放大電路的輸入信號，考察輸出信號前沿與頂部的變化，稱時(shí)域法。頻率響應(yīng)與階躍響應(yīng)5.6頻率響應(yīng)：描述放大電路對不同頻率正弦信號放大的能力，即55上升時(shí)間：輸出電壓從穩(wěn)態(tài)值的10%上升到穩(wěn)態(tài)值的90%所需要的時(shí)間。傾斜率：在指定的時(shí)間內(nèi)，輸出電壓頂部的變化量與上升的終了值的百分比。5.6.1階躍響應(yīng)的指標(biāo)超載量：指在輸出電壓上升的瞬態(tài)過程中，上升值超過終了值的部分，一般用超過終了值的百分比來表示。5.6.1階躍響應(yīng)的指標(biāo)超載量：指在輸出電壓上升的瞬態(tài)561.fH愈大，tr愈小，放大電路的高頻特性愈好。2.fL愈低，δ愈小，放大電路的低頻特性愈好。5.6.2頻率響應(yīng)與階躍響應(yīng)的關(guān)系1.fH愈大，tr愈小，放大電路的高頻特性愈好。5.6.257本章基本要求1.掌握以下概念：上限頻率，下限頻率，通頻帶，波特圖，增益帶寬積。2.

能夠計(jì)算放大電路中只含一個(gè)時(shí)間常數(shù)時(shí)的fH和fL，并會畫出波特圖。3.了解多級放大電路頻率響應(yīng)與組成它的各級電路頻率響應(yīng)間的關(guān)系。本章基本要求1.掌握以下概念：上限頻率，下限頻率，通頻帶，258華北科技學(xué)院電子信息工程學(xué)院主講人：林亭生—多媒體教學(xué)課件模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

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Fundamental59第5章放大電路的頻率響應(yīng)重點(diǎn)：1.頻率響應(yīng)的基本概念、波特圖。2.晶體管（場效應(yīng)管）的高頻等效模型

（混合模型）。3.單管放大電路的頻率響應(yīng)。4.多級放大電路的頻率響應(yīng)。第5章放大電路的頻率響應(yīng)重點(diǎn)：1.頻率響應(yīng)的基本概念、波特605.1頻率響應(yīng)概述5.1.1研究放大電路頻率響應(yīng)的必要性由于放大電路中存在電抗性元件及晶體管極間電容，所以電路的放大倍數(shù)為頻率的函數(shù)，這種關(guān)系稱為頻率響應(yīng)或頻率特性。小信號等效模型只適用于低頻信號的分析。本章將引入高頻等效模型，并闡明放大電路的上限頻率、下限頻率和通頻帶的求解方法，以及頻率響應(yīng)的描述方法。5.1頻率響應(yīng)概述5.1.1研究放大電路頻率響應(yīng)的必要性61一、

高通電路+_+_CR

RC

高通電路令：5.1.2頻率響應(yīng)的基本概念fL稱為下限截止頻率一、高通電路+_+_CRRC高通電路令：5.1.262則有：放大電路的對數(shù)頻率特性稱為波特圖。則有：放大電路的對數(shù)頻率特性稱為波特圖。63對數(shù)幅頻特性：實(shí)際幅頻特性曲線：圖5.1.3(a)

幅頻特性當(dāng)f≥

fL(高頻)，當(dāng)f<fL(低頻)，高通特性：且頻率愈低，的值愈小，低頻信號不能通過。0.1fLfL

10

fLf0-20-403dB最大誤差為3dB，發(fā)生在f=fL處20dB/十倍頻對數(shù)幅頻特性：實(shí)際幅頻特性曲線：圖5.1.3(a)幅64對數(shù)相頻特性圖5.1.3(a)

相頻特性5.71o-45o/十倍頻fL0.1fL

10

fL45o90o0

f誤差在低頻段，高通電路產(chǎn)生0~90°的超前相移。5.71o對數(shù)相頻特性圖5.1.3(a)相頻特性5.71o-4565二、RC

低通電路的波特圖圖5.1.2RC

低通電路圖+_+_CR令：則：fH稱為上限截止頻率二、RC低通電路的波特圖圖5.1.2RC低通電路圖66圖5.1.3(b)低通電路的波特圖對數(shù)幅頻特性：0.1fHfH

10

fHf0-20-403dB-20dB/十倍頻對數(shù)相頻特性：fH

10

fH-45o5.71o5.71o-45o/十倍頻-90o0.1fH0f在高頻段，低通電路產(chǎn)生0~90°的滯后相移。圖5.1.3(b)低通電路的波特圖對數(shù)幅頻特性：0.167小結(jié)（1）電路的截止頻率決定于電容所在回路的時(shí)間常數(shù)τ，即決定了fL和fH。（2）當(dāng)信號頻率等于fL或fH放大電路的增益下降3dB，且產(chǎn)生+450或-450相移。（3）近似分析中，可以用折線化的近似波特圖表示放大電路的頻率特性。小結(jié)（1）電路的截止頻率決定于電容所在回路的時(shí)間常685.2.1晶體管的混合模

型一、完整的混合

模型圖5.2.1晶體管結(jié)構(gòu)示意圖及混合模型5.2晶體管的高頻等效模型(a)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖(b)混合模型

rbb'——基區(qū)的體電阻rb‘e——發(fā)射結(jié)電阻

b'是假想的基區(qū)內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)Cb‘e——發(fā)射結(jié)電容rb‘c——集電結(jié)電阻Cb‘c——集電結(jié)電容——受控電流源，代替了5.2.1晶體管的混合模型一、完整的混合模型圖69二、簡化的混合

模型通常情況下，rce遠(yuǎn)大于c--e間所接的負(fù)載電阻，而rb/c也遠(yuǎn)大于Cμ的容抗，因而可認(rèn)為rce和rb/c開路。二、簡化的混合模型通常情況下，rce遠(yuǎn)大于c70Cμ跨接在輸入與輸出回路之間，電路分析變得相當(dāng)復(fù)雜。常將Cμ等效在輸入回路和輸出回路，稱為單向化。單向化靠等效變換實(shí)現(xiàn)。圖5.2.2簡化混合

模型的簡化(b)單向化后的混合模型圖5.2.2簡化混合

模型的簡化(C)

忽略C／／μ的混合模型因?yàn)镃π＞＞，且一般情況下。的容抗遠(yuǎn)大于集電極總負(fù)載電阻R／Ｌ，中的電流可忽略不計(jì)，得簡化模型圖（C）。Cμ跨接在輸入與輸出回路之間，電路分析變得相當(dāng)復(fù)雜。常將Cμ71單向化單向化72三、混合

模型的主要參數(shù)將混合

模型和簡化的h參數(shù)等效模型相比較，它們的電阻參數(shù)完全相同。Cμ可從手冊中查得Cob

，Cob與Cμ近似相等。Cπ數(shù)據(jù)可從手冊中給定的特征頻率fT和放大電路的Q點(diǎn)求解。三、混合模型的主要參數(shù)將混合模型和簡化的h735.2.2晶體管電流放大倍數(shù)β的頻率響應(yīng)

當(dāng)信號頻率發(fā)生變化時(shí)，電流放大系數(shù)β不是常量，而是頻率的函數(shù)。

電流放大系數(shù)的定義：

從混合π等效模型可以看出，管子工作在高頻段時(shí)，若基極注入的交流電流Ib的幅值不變，則隨著信號頻率的升高，b'-e間的電壓Ub'e的幅值將減小，相移將增大；從而使IC的幅值隨Ub'e線性下降，并產(chǎn)生與Ub'e相同的相移。5.2.2晶體管電流放大倍數(shù)β的頻率響應(yīng)當(dāng)74求共射接法交流短路電流放大系數(shù)β求共射接法交流短路電流放大系數(shù)β75β的對數(shù)幅頻特性與對數(shù)相頻特性β的對數(shù)幅頻特性與對數(shù)相頻特性76對數(shù)幅頻特性fTfOf20lg0-20dB/十倍頻f0對數(shù)相頻特性10f0.1f-45o-90o對數(shù)幅頻特性fTfOf20lg0-20dB/十倍頻f0771.共射截止頻率f值下降到0.7070

(即)時(shí)的頻率。當(dāng)

f=f

時(shí)，值下降到中頻時(shí)的70%左右?；?qū)?shù)幅頻特性下降了3dB。幾個(gè)頻率的分析1.共射截止頻率f值下782.特征頻率fT值降為1時(shí)的頻率。f>fT

時(shí)，，三極管失去放大作用；

f

=

fT

時(shí)，由式得：2.特征頻率fT值降為179因?yàn)榭傻?.共基截止頻率f

值下降為低頻0時(shí)

的0.707時(shí)的頻率。因?yàn)榭傻?.共基截止頻率f值下降為低頻0時(shí)的80說明：所以：1.f

比f

高很多，等于f

的(1+0)倍；2.f

<fT<

f

3.低頻小功率管f

值約為幾十至幾百千赫，高頻小功率管的

fT約為幾十至幾百兆赫。可見，fα>>fβ,因此共基極放大電路可作為寬頻帶放大電路。說明：所以：1.f比f高很多，等于f的815.3場效應(yīng)管的高頻等效模型場效應(yīng)管各極之間存在極間電容，其高頻等效模型如下圖5.3.1場效應(yīng)管的高頻等效模型（a)一般情況下

rgs和

rds比外接電阻大得多，可認(rèn)為是開路

Cgd可進(jìn)行等效變化，使電路單向化5.3場效應(yīng)管的高頻等效模型場效應(yīng)管各極之間存在極間電容，82

Cgd等效變化g-s之間的等效電容為d-s之間的等效電容為由于輸出回路的時(shí)間常數(shù)比輸入回路的小得多，故分析頻率特性時(shí)可忽略的影響。圖5.3.1場效應(yīng)管的高頻等效模型(b)簡化模型Cgd等效變化g-s之間的等效電容為d-s之間的等效電容835.4單管放大電路的頻率響應(yīng)5.4.1單管共射放大電路的頻率響應(yīng)圖5.4.1單管共射放大電路

中頻段：各種電抗影響忽略，Au

與f無關(guān)；低頻段：隔直電容壓降增大，Au降低。與電路中電阻構(gòu)成RC高通電路；高頻段：三極管極間電容并聯(lián)在電路中，Au

降低。而且，構(gòu)成RC低通電路。5.4單管放大電路的頻率響應(yīng)5.4.1單管共射放大電路的頻84一、中頻電壓放大倍數(shù)耦合電容

可認(rèn)為交流短路；極間電容可視為交流斷路。1.中頻段等效電路圖5.4.2中頻段等效電路由圖可得

bce

+Rb~+++RcRs－一、中頻電壓放大倍數(shù)耦合電容可認(rèn)為交流短路；極間電容可視為852.中頻電壓放大倍數(shù)已知，則

結(jié)論：中頻電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式，與利用簡化h參數(shù)等效電路的分析結(jié)果一致。2.中頻電壓放大倍數(shù)已知86二、低頻電壓放大倍數(shù)考慮隔直電容的作用，其等效電路：圖5.4.3低頻等效電路

C1

與輸入電阻構(gòu)成一個(gè)RC高通電路式中Ri=Rb//rbe

bce

+Rb~+++RcRs－C1二、低頻電壓放大倍數(shù)考慮隔直電容的作用，其等效電路：圖5.87輸出電壓低頻電壓放大倍數(shù)

bce

+Rb~+++RcRs－C1輸出電壓低頻電壓放大倍數(shù)bce+Rb~+++RcR88低頻時(shí)間常數(shù)為：下限(-3dB)頻率為：則對數(shù)幅頻特性對數(shù)相頻特性因電抗元件引起的相移為附加相移。低頻段最大附加相移為+90度低頻時(shí)間常數(shù)為：下限(-3dB)頻率為：則對數(shù)幅頻特性對數(shù)89三、高頻電壓放大倍數(shù)考慮并聯(lián)在極間電容的影響，其等效電路：圖5.4.4高頻等效電路

bce

+Rb~+++RcRs三、高頻電壓放大倍數(shù)考慮并聯(lián)在極間電容的影響，其等效電路：圖90圖5.4.4高頻等效電路的簡化(a)由于輸出回路時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于輸入回路時(shí)間常數(shù)，故可忽略輸出回路的結(jié)電容。用戴維南定理簡化圖5.4.4(b)圖5.4.4高頻等效電路的簡化(a)由于輸出回路時(shí)間常數(shù)91—C

與R

構(gòu)成RC

低通電路。

ce

+~++Rc—C與R構(gòu)成RC低通電路。ce+~+92高頻時(shí)間常數(shù)：上限(-3dB)頻率為：高頻時(shí)間常數(shù)：上限(-3dB)頻率為：93四、波特圖對頻率從0到∞的電壓放大倍數(shù)表達(dá)式為的對數(shù)幅頻特性和相頻特性高頻段最大附加相移為-90度四、波特圖對頻率從0到∞的電壓放大倍數(shù)表達(dá)式為的對數(shù)幅頻特性941.根據(jù)電路參數(shù)計(jì)算、fL

和fH

；2.由三段直線構(gòu)成幅頻特性。中頻段：對數(shù)幅值低頻段：

f=fL開始減小，作斜率為20dB/十倍頻直線；高頻段：f=fH開始增加，作斜率為–20dB/十倍頻直線。3.由五段直線構(gòu)成相頻特性。繪制波特圖步驟：

1.根據(jù)電路參數(shù)計(jì)算、fL和fH；95圖5.4.5幅頻特性fOfL-20dB/十倍頻fH20dB/十倍頻-270o-225o-135o-180o相頻特性-90o10fL0.1fL0.1fH10fHfO圖5.4.5幅頻特性fOfL-20dB/十倍頻fH20dB965.4.3放大電路頻率響應(yīng)的改善和增益帶寬積為了改善放大電路頻率響應(yīng)，應(yīng)降低下限頻率,放大電路可采用直接耦合方式，使得fL

=0。2.為了改善單管放大電路的高頻特性，應(yīng)增大上限頻率fH。(場效應(yīng)管為Cgs)5.4.3放大電路頻率響應(yīng)的改善和增益帶寬積為了改善放大電973.增益帶寬積中頻電壓放大倍數(shù)與通頻帶的乘積。Ri=Rb//rbe假設(shè)Rb>>Rs，Rb>>rbe；(1+gmRc)Cμ

>>C為了綜合考的性能引入“增益帶寬積”的參數(shù)。3.增益帶寬積中頻電壓放大倍數(shù)與通頻帶的乘積。Ri=Rb98說明：晶體管選定后，和就隨之確定，增益帶寬積也就確定，增益增大多少倍，帶寬幾乎就變窄多少倍。

若要改善電路的高頻特性，展寬通頻帶，首先應(yīng)選用都小的高頻管，且減小所在的回路的總等效電阻。或采用共基極電路。說明：晶體管選定后，和995.5多級放大電路的頻率響應(yīng)5.5.1多級放大電路頻率特性的定性分析多級放大電路的電壓放大倍數(shù)：對數(shù)幅頻特性為：在多級放大電路中含有多個(gè)放大管，因而在高頻等效電路中有多個(gè)低通電路。在阻容耦合放大電路中，如有多個(gè)耦合電容或旁路電容，則在低頻等效電路中就含有多個(gè)高通電路。5.5多級放大電路的頻率響應(yīng)5.5.1多級放大電路頻率特100多級放大電路的總相位移為：兩級放大電路的波特圖圖5.5.1fHfL幅頻特性fOfL1fH16dB3dB3dBfBW1fBW2一級二級-20dB/十倍頻-40dB/十倍頻多級放大電路的總相位移為：兩級放大電路的波特圖圖5.5.1101圖5.5.1相頻特性-270o-360ofL1fH1fO-540o-180o-450o-90o一級二級多級放大電路的通頻帶，總是比組成它的每一級的通頻帶為窄。圖5.5.1相頻特性-270o-360ofL1fH1fO1025.5.2

截止頻率的估算1.下限頻率多級放大電路低頻段的電壓放大倍數(shù)：根據(jù)定義，當(dāng)時(shí)，兩邊取平方，得展開得忽略高次項(xiàng)，得修正得5.5.2截止頻率的估算1.下限頻率多級放大電路低頻1032.上限頻率多級放大電路高頻段的電壓放大倍數(shù)：根據(jù)定義，當(dāng)時(shí)，兩邊取平方，得展開得忽略高次項(xiàng)，得修正得2.上限頻率多級放大電路高頻段的電壓放大倍數(shù)：根據(jù)定義，當(dāng)104若放大電路是由兩級頻率特性相同的電路組成，則若放大電路是由三級頻率特性相同的電路組成，則若放大電路是由兩級頻率特性相同的電路組成，則若放大電路是由三105注：(1)在實(shí)際的多級放大電路中，當(dāng)各放大級的時(shí)間常數(shù)相差懸殊時(shí)，可取其主要作用的那一級作為估算的依據(jù)，即：若某級的下限頻率遠(yuǎn)高于其它各級的下限頻率，則可認(rèn)為整個(gè)電路的下限頻率就是該級的下限頻率。同理若某級的上限頻率遠(yuǎn)低于其它各級的上限頻率，則可認(rèn)為整個(gè)電路的上限頻率就是該級的