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文檔簡介
頻率響應(yīng)概述與晶體管的高頻等效電路第一頁,共二十三頁,2022年,8月28日一、頻率響應(yīng)的基本概念1、研究的問題:放大電路對信號頻率的適應(yīng)程度,即信號頻率對放大倍數(shù)的影響。由于放大電路中耦合電容、旁路電容、半導體器件極間電容的存在,使放大倍數(shù)為頻率的函數(shù)。在使用一個放大電路時應(yīng)了解其信號頻率的適用范圍,在設(shè)計放大電路時,應(yīng)滿足信號頻率的范圍要求。第二頁,共二十三頁,2022年,8月28日5.1.1研究頻率響應(yīng)的必要性1.頻率響應(yīng):放大電路中存在電抗性元件及晶體管極間電容,電路的放大倍數(shù)為頻率的函數(shù)2.
小信號等效模型只適用于低頻信號的分析3.
高頻等效模型,上限頻率、下限頻率和通頻帶的求解,頻率響應(yīng)的描述方法。第三頁,共二十三頁,2022年,8月28日2、基本概念
(1)高通電路:信號頻率越高,輸出電壓越接近輸入電壓。第四頁,共二十三頁,2022年,8月28日(1)高通電路:頻率響應(yīng)fLf>>fL時放大倍數(shù)約為1第五頁,共二十三頁,2022年,8月28日(2)低通電路:
信號頻率越低,輸出電壓越接近輸入電壓。第六頁,共二十三頁,2022年,8月28日(2)低通電路:頻率響應(yīng)fH高頻段放大倍數(shù)表達式的特點?上限截止頻率的特征?f<<fH時放大倍數(shù)約為1第七頁,共二十三頁,2022年,8月28日(3)幾個結(jié)論1、電路低頻段的放大倍數(shù)需乘因子2、當f=fL時放大倍數(shù)幅值約降到0.707倍,相角超前45o;當f=fH時放大倍數(shù)幅值也約降到0.707倍,相角滯后45o。3、截止頻率決定于電容所在回路的時間常數(shù)電路高頻段的放大倍數(shù)需乘因子4、頻率響應(yīng)有幅頻特性和相頻特性兩條曲線。第八頁,共二十三頁,2022年,8月28日1、電路低頻段的放大倍數(shù)需乘因子當f=fL時放大倍數(shù)幅值約降到0.707倍,相角超前45o;2.電路高頻段的放大倍數(shù)需乘因子當f=fH時放大倍數(shù)幅值約降到0.707倍,相角滯后45o;第九頁,共二十三頁,2022年,8月28日二、放大電路的頻率參數(shù)
在低頻段,隨著信號頻率逐漸降低,耦合電容、旁路電容等的容抗增大,使動態(tài)信號損失,放大能力下降。高通電路低通電路
在高頻段,隨著信號頻率逐漸升高,晶體管極間電容和分布電容、寄生電容等雜散電容的容抗減小,使動態(tài)信號損失,放大能力下降。下限頻率上限頻率第十頁,共二十三頁,2022年,8月28日伯特圖橫坐標:采用對數(shù)刻度包含:對數(shù)幅頻特性和對數(shù)相頻特性縱坐標:幅頻特性增益 相頻特性優(yōu)點:開闊視野,將放大倍數(shù)的乘除運算轉(zhuǎn)換 為加減運算輸入信號頻率從幾赫到上百赫茲,放大倍數(shù)從幾倍到上百萬倍第十一頁,共二十三頁,2022年,8月28日第十二頁,共二十三頁,2022年,8月28日三、晶體管的高頻等效電路
1、混合π模型:形狀像Π,參數(shù)量綱各不相同結(jié)構(gòu):由體電阻、結(jié)電阻、結(jié)電容組成。rbb’:基區(qū)體電阻rb’e’:發(fā)射結(jié)電阻Cπ:發(fā)射結(jié)電容re:發(fā)射區(qū)體電阻rb’c’:集電結(jié)電阻Cμ:集電結(jié)電容rc:集電區(qū)體電阻因多子濃度高而阻值小因面積大而阻值小第十三頁,共二十三頁,2022年,8月28日混合π模型:忽略小電阻,考慮集電極電流的受控關(guān)系
gm為跨導,它不隨信號頻率的變化而變。為什么引入?yún)?shù)gm?因在放大區(qū)iC幾乎僅決定于而阻值大因在放大區(qū)承受反向電壓而阻值大阻值小,忽略第十四頁,共二十三頁,2022年,8月28日混合π模型:忽略大電阻的分流
Cμ連接了輸入回路和輸出回路,引入了反饋,信號傳遞有兩個方向,使電路的分析復雜化。
忽略了大電阻的分流作用如何使電路分析簡單化?第十五頁,共二十三頁,2022年,8月28日混合π模型的單向化(即使信號單向傳遞)等效變換后電流不變第十六頁,共二十三頁,2022年,8月28日晶體管簡化的高頻等效電路=?的阻抗比實際負載大的多,所以其分流作用忽略第十七頁,共二十三頁,2022年,8月28日2、電流放大倍數(shù)的頻率響應(yīng)為什么短路?UCE為常數(shù),對交流信號來講,相當于短路兩者并聯(lián)第十八頁,共二十三頁,2022年,8月28日電流放大倍數(shù)的頻率特性曲線表現(xiàn)出低通特性第十九頁,共二十三頁,2022年,8月28日電流放大倍數(shù)的波特圖:采用對數(shù)坐標系
采用對數(shù)坐標系,橫軸為lgf,可開闊視野;縱軸為單位為“分貝”(dB),使得“×”→“+”。lgf注意折線化曲線的誤差-20dB/十倍頻折線化近似畫法第二十頁,共二十三頁,2022年,8月28日3、晶體管的頻率參數(shù)共射截止頻率共基截止頻率特征頻率集電結(jié)電容通過以上分析得出的結(jié)論:1、低頻段和高頻段放大倍數(shù)的表達式;2、截止頻率與時間常數(shù)的關(guān)系;3、波特圖及其折線畫法;4、Cπ的求法。手冊查得求解電容的方法第二十一頁,共二十三頁,2022年,8月28日四、場效應(yīng)管的高頻等效電路可與晶體管高頻等效電路類比,簡化、單向化變換。很大,可
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