5.2三极管放大电路的频率响应

IEQ
gm 0.075 Cb'e = F - 5pF = 114pF − Cb'c = 6 2 π fT 2 π×100×10
解续： 例 5.2.1 解续：
2. 求中频源电压增益
中频段小信号等效电路
− β 0 RC − 65× 1000 Ausm = . = = = −55.7 Us RS + rbb' + rb'e 200+ 100+ 867
.
β
.
下降为
α 下降为
1 fβ = 2πrb′e (Cb′e + Cb′c )
fα ≈ fT >> f β 三者可互求
>
gm fT = = β0 fβ 2π(Cb′e + Cb′c ) 1 fα = 2πre (C b′e + C b′c )
三、 场效应管的高频小信号等效电路
很小， 很小，通常可略
补例
已知某放大器的幅频特性如图所示。 已知某放大器的幅频特性如图所示。试求该放大器的 中频增益、 及通频带BW。若输入信号 中频增益、fH、fL及通频带 。 ui=[5sin(2π×107t)+10sin(2π×105t)+20sin(2π×103t)]m × × × V，说明输出有无频率失真？ ，说明输出有无频率失真？
gm Cb'e = − Cb'c 2π fT
二、三极管的频率参数
共发射极截止频率 f β ：共发射极短路电流放大系数 0.707 β 0 时的频率。 时的频率。 . 特征频率f 特征频率 T ： β 下降为 1 时的频率。 时的频率。 共基极截止频率 fα ： 共基极短路电流放大系数 0.707 α 0 时的频率。 时的频率。
1 fL = = 41Hz 2 π(RS + rbe )C
BW = f H − f L ≈ f H = 1.45MHz
解续： 例 5.2.1 解续：
4. 作放大电路的渐近波特图 幅频特性
35dB
lgfL=lg41=1.61
lgfH=lg1.45×106=6.61 ×
解续： 例 5.2.1 解续：
.
Aus =
.
A usm fL f (1 − j )(1 + j ) f fH
1 fH = ' 2 π RSCi
− β0 RC Ausm = RS + rbe
.
1 fL = 2 π(RS + rbe )C
Ci= Cb ′e+(1 + gmRC) Cb′′c R´s = (RS + r bb′′ )//rb′′e
单管共发射极放大电路的频响分析步骤 单管共发射极放大电路的频响分析步骤 续
3. 求高频段源电压增益 输入回路低通等效电路为： 输入回路低通等效电路为：
CM= (1 + gmRC) Cb′′c
Ci = Cb′′e + CM = Cb ′e+(1 + gmRC) Cb′′c
R´S = (RS + r bb′′ )//rb′′e
5.2.2 单管共发射极放大电路的频率响应
RB1 C1 + RS • US RB2
RC
+VCC C2 + V + CE RL
RE
单管共发射极放大电路的频响分析方法 单管共发射极放大电路的频响分析方法
1. 画放大电路的全频段小信号等效电路
例图 2. 求中频段源电压增益 RB 阻值很大，其作用可忽略 阻值很大， . .
图示放大电路中，已知U ， ， ´ 例5.2.1 图示放大电路中，已知 BEQ=0.7V，β0=65，rbb´=100 ， Cb´c=5pF，fT =100MHz，试估算该电路的中频源电压增益、 ， ，试估算该电路的中频源电压增益、 ´ 上限频率、下限频率和通频带，并画出渐近波特图。 上限频率、下限频率和通频带，并画出渐近波特图。 解：1. 求三极管混合π型等效电路 参数 求三极管混合π
4. 作放大电路的渐近波特图 幅频特性
+20dB/十倍频 ห้องสมุดไป่ตู้倍频
-20dB/十倍频 十倍频
15dB
0.1fL
10fH
解续： 例 5.2.1 解续：
4. 作放大电路的渐近波特图 幅频特性
+20dB/十倍频 十倍频
-20dB/十倍频 十倍频
-45°/十倍频 ° 十倍频 -45°/十倍频 ° 十倍频
相频特性
. . .
U s' =
.
rb'e RS + rbb' + rb'e
.
Us
A usm A us = . = f Us 1+ j fH
Uo
1 fH = ' 2 π RSCi
单管共发射极放大电路的频响分析步骤 单管共发射极放大电路的频响分析步骤 续
4. 求低频段源电压增益
低频段小信号等效电路
. . .
A usm Aus = . = fL Us 1− j f
I BQ = VCC − U BEQ RB 10 − 0.7 mA = 0.03 mA = 310
I C Q = β 0 I BQ = 65 × 0.03mA = 1.95mA
U CEQ = VCC − I CQ RC = (10 − 1.95 × 1)V = 8.05V
1.95 S = 0.075 S ≈ 可见放大电路工作点合适， 可见放大电路工作点合适，故可求得 gm = UT 26 UT UT 26 rb'e = (1 + β 0 ) = = Ω = 867Ω I EQ I B Q 0.03
重点： 重点：
三极管的混合π型高频等效电路和特征频率。 三极管的混合π型高频等效电路和特征频率。
作业： 作业：
5.2.3 多级放大电路的频率响应
存在多个耦合电容和旁路电容， 存在多个耦合电容和旁路电容 ， 故低频段等效电路中含 有多个高通电路，因而存在多个低频转折点频率； 有多个高通电路，因而存在多个低频转折点频率； 存在多个三极管的等效结电容，故高频段等效电路中含 存在多个三极管的等效结电容，故高频段等效电路中含 有多个低通电路，因而存在多个高频转折点频率。 有多个低通电路，因而存在多个高频转折点频率。
.
.
Uo
20lg Ausm = 20lg 55.7 dB = 35dB
.
解续： 例 5.2.1 解续：
3. 求上限、下限频率及通频带 求上限、
R´S = (RS + r bb′′ )//rb′′e= 223Ω Ω Ci = Cb′′e + CM= Cb ′e+(1 + gmRC) Cb′′c=494pF
解：由图可得中频增益为 由图可得中频增益为60dB，即1000倍 ， 倍 fH=106Hz fL=100Hz BW=fH－fL=（106－102）Hz ≈106Hz （
由于输入信号由频率为10 的正弦波叠加而成， 由于输入信号由频率为 7Hz、105Hz、103Hz的正弦波叠加而成， 、 、 的正弦波叠加而成 其中频率10 已在通频带以外， 其中频率 7Hz已在通频带以外，所以输出信号会产生频率失真。 已在通频带以外 所以输出信号会产生频率失真。
-20 fL≈100Hz BW ≈ fH ≈105Hz
*讨论 讨论
为什么多级放大电路的通频带不会大于构成它的任一单 级电路的频带？ 级电路的频带？ 答： 由于多级放大电路总的对数增益等于各级电路对数增益 的代数和，而各单级电路在其上、 的代数和，而各单级电路在其上、下限频率处对数增益均下 降了3dB，因此在各单级上、下限频率处，多级放大电路总对 ，因此在各单级上、下限频率处， 降了 数增益的下降不可能小于3dB，即总对数增益下降3dB所对应 ，即总对数增益下降 数增益的下降不可能小于 所对应 的fL 将上移，fH 将下移，所以多级放大电路的频带宽度不会 将上移， 将下移， 大于构成它的任一单级电路的频带。 大于构成它的任一单级电路的频带。
Uo
1 fL = 2 π(RS + rbe )C
单管共发射极放大电路的频响分析步骤 单管共发射极放大电路的频响分析步骤 续
.
5. 求全频段源电压增益 6. 画渐近波特图
Aus =
.
A usm fL f (1 − j )(1 + j ) f fH
图示放大电路中，已知U ， ， ´ 例5.2.1 图示放大电路中，已知 BEQ=0.7V，β0=65，rbb´=100 ， Cb´c=5pF，fT =100MHz，试估算该电路的中频源电压增益、 ， ，试估算该电路的中频源电压增益、 ´ 上限频率、下限频率和通频带，并画出渐近波特图。 上限频率、下限频率和通频带，并画出渐近波特图。 解：1. 求三极管混合π型等效电路参数 求三极管混合π
1 fH = = 1.45MHz ' 2 π RS C i
解续： 例 5.2.1 解续：
3. 求上限、下限频率及通频带 求上限、
R´S = (RS + r bb′′ )//rb′′e= 223Ω Ω Ci = Cb′′e + CM= Cb ′e+(1 + gmRC) Cb′′c=494pF
1 fH = = 1.45MHz ' 2 π RS C i
5.2 三极管放大电路的频率响应
5.2.1 半导体三极管的高频特性 5.2.2 单管共发射极放大电路的频率响应 5.2.3 多级放大电路的频率响应
5.2.1 半导体三极管的高频特性
一、三极管混合π型高频等效电路 三极管混合π
三极管低频小信号等效电路的另一种表示方法 . Ic 低频跨导 g m = . rbb’ 为基区体电阻，约几十欧 为基区体电阻，约几十欧 U b 'e . U ce = 0 UT . . . rb'e = (1 + β 0 ) = (1 + β 0 )re 由 β 0 I b = g m U b ' e = g m r b 'e I b I EQ