晶體管高頻等效模型

放大電路的頻率指標(biāo)通頻帶：fbw=

fH

–

fL

同一放大電路對(duì)幅值相同、頻率不同的信號(hào)的放大能力是不同的，而且在一般情況下，放大電路只適用于放大某一個(gè)特定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)。因此，可以用通頻帶來(lái)衡量放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的放大能力。第5章放大電路的頻率響應(yīng)5.1.1研究頻率響應(yīng)的必要性

在放大電路中，電抗元件(電容)及半導(dǎo)體極間電容的存在，輸入信號(hào)的頻率過(guò)高或過(guò)低，不但放大倍數(shù)的數(shù)值會(huì)減小，而且還會(huì)產(chǎn)生超前或滯后的相移。

任何一個(gè)具體的放大電路都有一個(gè)確定的通頻帶，因此在設(shè)計(jì)電路時(shí)，必須首先了解信號(hào)的頻率范圍，以便使設(shè)計(jì)的電路具有適應(yīng)于該信號(hào)頻率范圍的通頻帶。5.1.2頻率響應(yīng)的基本概念RC+-+-電容的阻抗一、高通電路信號(hào)頻率越高，輸出電壓越接近輸入電壓.:輸入信號(hào)角頻率單位:弧度/秒頻率f

，單位:赫茲.用其幅值和相角表示RC為回路的時(shí)間常數(shù)τ模相角ffL0.7071fφf(shuō)L該電路中，頻率越低，衰減越大，相移越大；∴為高通電路。fL：下限截止頻率+-+-RC回路的時(shí)間常數(shù)τ=RC二、低通電路信號(hào)頻率越低，輸出電壓越接近輸入電壓。fH：上限截止頻率ffH0.7071fφf(shuō)H模相角5.1.3波特圖在畫(huà)頻率特性曲線時(shí)采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)，即為波特圖高通電路當(dāng)頻率f每減小10倍fL，模將下降20分貝當(dāng)當(dāng)20dB/十倍頻低通電路當(dāng)頻率f每增大10倍fH，模將下降20分貝當(dāng)當(dāng)-20dB/十倍頻5.2晶體管的高頻等效模型考慮到晶體管發(fā)射結(jié)和集電結(jié)電容的影響高頻信號(hào)作用的模型混合π模型5.2.1晶體管的混合π模型一、完整的混合π模型二、簡(jiǎn)化的混合π模型三、混合π模型的主要參數(shù)bceNNPbec一、混合π模型很小很小bec晶體管結(jié)構(gòu)be+-+-混合π模型做開(kāi)路處理bec晶體管結(jié)構(gòu)新參數(shù)gmbe+-+-混合π模型的簡(jiǎn)化c密勒定理：對(duì)于一個(gè)含有N個(gè)節(jié)點(diǎn)的任意電路，如圖，記每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓為，其中設(shè)若節(jié)點(diǎn)1，2之間有一阻抗Z相連接，流過(guò)的電流分別為，若已知?jiǎng)t原電路可以用另一個(gè)圖代替，而保持節(jié)點(diǎn)1，2的電流關(guān)系不變。12345N12345Nbe+-+-混合π模型的簡(jiǎn)化c混合π模型的單向化be+-+-be+-+-混合π模型的簡(jiǎn)化c混合π模型的單向化be+-+-be+-+-做開(kāi)路處理be+-+-簡(jiǎn)化模型三、混合π模型的主要參數(shù)手冊(cè)給出①②be+-+-④③(手冊(cè)給出)∴關(guān)鍵是求解be+-+-5.2.2晶體管電流放大倍數(shù)的頻率響應(yīng)共射截止頻率低通電路特征頻率fT

β當(dāng)下降到1時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率f頻率升高，β幅值下降，相位增大be+-+--20dB/十倍頻手冊(cè)給出混合π模型的參數(shù)全部求解出來(lái)！5.4單管放大電路的頻率響應(yīng)+_uo+VccRbRc+_uscRsRL+_uoRbRcRL交流通路+_usRsCRb適應(yīng)于頻率從零到無(wú)窮大的交流等效電路bbr￠be+_Rsus+_uoRbRcRL交流通路+_usRsCRcRL+-uo

輸入頻率為f的信號(hào)us，輸出信號(hào)uo，輸出信號(hào)大小受到頻率f的影響。將輸入信號(hào)的頻率范圍分為:中頻、低頻、高頻be+-+-一、中頻段不考慮電容影響Rb適應(yīng)于頻率從零到無(wú)窮大的交流等效電路bbr￠be+_RsusRcRL+-uo中頻段的交流等效電路Rbbbr￠be+_RsusRcRL+-uo一、低頻段開(kāi)路處理電容C兩端壓降不可忽略Rb適應(yīng)于頻率從零到無(wú)窮大的交流等效電路bbr￠be+_RsusRcRL+-uo一、低頻段Rb適應(yīng)于頻率從零到無(wú)窮大的交流等效電路bbr￠be+_RsusRcRL+-uo低頻段的交流等效電路Rbbbr￠be+_RsusRcRL+-uo設(shè)：二、高頻段不可忽略短路處理Rb適應(yīng)于頻率從零到無(wú)窮大的交流等效電路bbr￠be+_RsusRcRL+-uo電容C兩端壓降為零Rb高頻段的交流等效電路bbr￠be+_RsusRcRL+-uoRb高頻段的交流等效電路bbr￠be+_RsusRcRL+-uo戴維南等效高頻段的交流等效電路RcRL+-uo高頻段的交流等效電路RcRL+-uo設(shè)：一、中頻段二、低頻段三、高頻段四、全頻段電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式當(dāng)當(dāng)當(dāng)四、全頻段電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式上限頻率和下限頻率均可表示為:低頻特性主要受耦合電容、旁路電容C影響高頻特性主要受放大管的極間電容影響關(guān)鍵：求解電容所在回路的等效電阻。圖5.4.5單管共射放大電路的波特圖返回fbw=fH-fL帶寬提高fbw≈fH即帶寬變寬，必使增益減??；增益提高，必使帶寬變窄帶寬與增益之間矛盾。

∴選擇與信號(hào)頻帶相對(duì)應(yīng)的通頻帶即可，不要盲目追求寬頻帶。例題：VCC=15V，RS=1k，Rb=20k，RC=RL=5K，C=5uF;晶體管的UBEQ=0.7V，rbb’=100?，β=100，fβ=0.5MHZ，Cob=5PF試估算電路的截止頻率fH和fL，并求解：（1）求解Q點(diǎn)（2）求解混合π模型中的參數(shù)（3）求解中頻電壓放大倍數(shù)（4）求解上下限截止頻率５.５多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)對(duì)于一個(gè)多級(jí)放大電路，設(shè)組成它的各級(jí)下限頻率分別為fL1、fL1…fＬＮ,上限頻率分別為fH1、fH2…fHＮ下限截止頻率取大上限截止頻率取小該多級(jí)放大電路的下限截止頻率為fL，上限截止頻率為fH：例1：簡(jiǎn)單定性畫(huà)出兩級(jí)共射電路的頻率響應(yīng)圖（波特圖）當(dāng)f<<fH時(shí)：波特圖當(dāng)f<<fH時(shí)：當(dāng)f<<fL1fL2時(shí)：20dB/十倍頻40dB/十倍頻當(dāng)f>>fL時(shí)：當(dāng)f>>fH1和fH2時(shí)，波特圖-20dB/十倍頻-40dB/十倍頻波特圖-20dB/十倍頻-40dB/十倍頻20dB/十倍頻40dB/十倍頻已知：