晶體管放大電路的高頻響應(yīng)

1、晶體管放大電路的高頻響應(yīng)15.5 晶體管放大 共射(共源)放大電路的帶寬由于Miller效應(yīng)而減小.要想增加帶寬,就應(yīng)該減小或消除Miller效應(yīng).本節(jié)將討論的共基(共柵)放大電路能減小或消除Miller效應(yīng).本節(jié)還會(huì)討論射極(源極)跟隨器的高頻響應(yīng).5.5.1 共基放大器的高頻響應(yīng)圖5.20 共基極放大電路圖5.21 高頻小信號(hào)等效電路當(dāng) Rs/RE/rbe時(shí)=這樣,輸入回路和輸出回路的等效電路分別如圖5.23(a),5.23(b)所示.5.23(a)5.23(b)求 決定的上轉(zhuǎn)折頻率 求 和 決定的上轉(zhuǎn)折頻率 對(duì)圖5.22,用網(wǎng)孔分析法或節(jié)點(diǎn)法可得到電壓增益函數(shù):例5.9目的:求共基極放大

2、器的上轉(zhuǎn)折頻率.電路如圖5.20所示,電路參數(shù)為V+=5V,V-=-5V,Rs=0.1k,R1=40k,R2=5.72k,RE=0.5k,Rc=5k,RL=10k,CL=15pF.晶體管參數(shù)為 =150,VBE(on)=0.7V,VA= ,Cbe=35pF,Cbc=4pF.求該放大器的上轉(zhuǎn)折頻率 . 解:由直流分析可得ICQ=1.02mA,gm=39.2mA/V,rbe=3.82k.由 決定的上轉(zhuǎn)折頻率為由Cbc和CL決定的上轉(zhuǎn)折頻率為(主極點(diǎn)頻率)如果沒(méi)有負(fù)載 從原理上看,因?yàn)楣不鶚O放大器沒(méi)有Miller效應(yīng),所以它的上轉(zhuǎn)折頻率一般比共射極電路要高.圖5.24是一個(gè)共射-共基兩級(jí)放大電路.輸

3、入信號(hào)從共射極電路(Q1)輸入,Q1的輸出信號(hào)作為共基極電路(Q2)的輸入信號(hào).Q2的輸入阻抗很小,作為Q1的負(fù)載,從而大大降低了的Miller效應(yīng)見(jiàn)式(5.29),即大大減小了Miller電容CM,從而提高了共射極電路的帶寬. 圖5.24 共射共基電路 圖5.25是一個(gè)帶負(fù)載的射極跟隨器.其高頻小信號(hào)等效電路如圖5.26所示(忽略Rbb).圖5.26中,RB=R1/R2,RL=RE/RL.5.5.2 射極跟隨器的高頻響應(yīng)圖5.25 射極跟隨器圖5.26 高頻小信號(hào)等效電路用網(wǎng)孔分析法或節(jié)點(diǎn)分析法可求得(忽略CL):(5.42)兩個(gè)極點(diǎn):一個(gè)零點(diǎn):(5.43)(5.44)(5.45)例5.10

4、目的:求射極跟隨器的上轉(zhuǎn)折頻率.電路如圖5.25所示.電路參數(shù)為V+=5V,V-=-5V,Rs=0.1k,R1=40k,R2=5.72k,RE=0.5k,RL=10k.晶體管參數(shù)為 =150,VBE(on)=0.7V,VA= ,Cbe=35pF,Cbc=4pF,求該電路的上轉(zhuǎn)折頻率. 解:由例5.9可知ICQ=1.02mA,gm=39.2mA/V,rbe=3.82k.由式(5.43)可得由式(5.44)可得由式(5.45)可得由于零點(diǎn)和極點(diǎn)非常接近,它們可以近似抵消.所以fH=fH1=398MHz 說(shuō)明:1)射極跟隨器的帶寬遠(yuǎn)高于共射和共基放大電路,屬于寬帶電路. 2)由于零點(diǎn)的絕對(duì)值比極點(diǎn)的

5、絕對(duì)值還小,所以用開(kāi)路時(shí)間常數(shù)法(若不考慮零點(diǎn))來(lái)計(jì)算上轉(zhuǎn)折頻率會(huì)不可靠.3)若考慮負(fù)載電容CL,由式(5.43),式(5.44)和式(5.45)可知,它只會(huì)影響其中一個(gè)極點(diǎn)p2,式(5.44)變?yōu)槿鬋L=15pF,則fH2=132MHz; 若CL=150pF,則fH2=35.8MHz.此時(shí),fH2為主極點(diǎn)頻率,射極跟隨器的上轉(zhuǎn)折頻率為35.8MHz,仍然比較高,這說(shuō)明射極跟隨器的帶負(fù)載能力比較強(qiáng). 5.6 多級(jí)放大器的轉(zhuǎn)折頻率的計(jì)算方法對(duì)n級(jí)放大器,設(shè)各單級(jí)放大器(考慮了后級(jí)對(duì)前級(jí)的負(fù)載效應(yīng)后)的上,下轉(zhuǎn)折頻率分別為fL1,fL2,fLn和fH1,fH2, fHn.下面分三種情況討論多級(jí)放大

6、器的上,下轉(zhuǎn)折頻率的估算方法.1.如果fL1,fL2,fLn中最大的(如fL1)比其它大很多(如4倍以上),則總的下轉(zhuǎn)折頻率近似等于該最大的單級(jí)下轉(zhuǎn)折頻率,即fL=fL1.類似地,如果fH1,fH2, fHn中最小的(如fH1)比其他小很多(如4倍以上),則總的上轉(zhuǎn)折頻率近似等于該最小的單級(jí)下轉(zhuǎn)折頻率,即fH=fH1 .2.若各單級(jí)放大器存在主極點(diǎn)且零點(diǎn)與極點(diǎn)相差很大(如小于下轉(zhuǎn)折頻率或大于上轉(zhuǎn)折頻率4倍以上),且各單級(jí)放大器的上,下轉(zhuǎn)折頻率相同,則當(dāng)n=3時(shí),fH=0.51fH1;fL=1.96fL1.3.若不滿足以上條件,則轉(zhuǎn)折頻率需要借助計(jì)算機(jī)軟件或硬件系統(tǒng)或系統(tǒng)函數(shù)來(lái)獲取.5.7 小 結(jié)1,放大電路的頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)中頻增益轉(zhuǎn)折頻率上轉(zhuǎn)折頻率fH下轉(zhuǎn)折頻率fL帶寬fBW=fH-fLfH2,轉(zhuǎn)折頻率的計(jì)算方法轉(zhuǎn)折頻率的計(jì)算方法增益函數(shù)法時(shí)間常數(shù)法AMFL(s)FH(s)fLfH短路時(shí)間常數(shù)法開(kāi)路時(shí)間常數(shù)法fLfH注意:1)零點(diǎn)與極點(diǎn)對(duì)消的可能性2)利用主極點(diǎn)的概念簡(jiǎn)化分析3,基本單級(jí)放大器的帶寬比較射極跟隨器共基放大器共射放大器注意:增益帶寬積為常數(shù)(靜態(tài)工作點(diǎn)一定)4,單級(jí)放大器中各電容對(duì)帶寬(轉(zhuǎn)折頻率)的影響1)外電容影響fL.旁路電容影響