頻率響應概述與晶體管的高頻等效電路.ppt

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第十四講頻率響應概述與晶體管的高頻等效電路 頻率響應概述與晶體管的高頻等效電路 一 頻率響應的基本概念 二 放大電路的頻率參數 三 晶體管的高頻等效電路 四 場效應管的高頻等效電路 一 頻率響應的基本概念 1 研究的問題 放大電路對信號頻率的適應程度 即信號頻率對放大倍數的影響 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 使放大倍數為頻率的函數 在使用一個放大電路時應了解其信號頻率的適用范圍 在設計放大電路時 應滿足信號頻率的范圍要求 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 1 高通電路 頻率響應 fL 低頻段放大倍數表達式的特點 下限截止頻率的特征 f fL時放大倍數約為1 2 低通電路 信號頻率越低 輸出電壓越接近輸入電壓 2 低通電路 頻率響應 fH 低頻段放大倍數表達式的特點 上限截止頻率的特征 f fH時放大倍數約為1 3 幾個結論 電路低頻段的放大倍數需乘因子 當f fL時放大倍數幅值約降到0 707倍 相角超前45 當f fH時放大倍數幅值也約降到0 707倍 相角滯后45 截止頻率決定于電容所在回路的時間常數 電路高頻段的放大倍數需乘因子 頻率響應有幅頻特性和相頻特性兩條曲線 二 放大電路的頻率參數 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 三 晶體管的高頻等效電路1 混合 模型 形狀像 參數量綱各不相同 結構 由體電阻 結電阻 結電容組成 rbb 基區(qū)體電阻rb e 發(fā)射結電阻C 發(fā)射結電容re 發(fā)射區(qū)體電阻rb c 集電結電阻C 集電結電容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 混合 模型 忽略小電阻 考慮集電極電流的受控關系 gm為跨導 它不隨信號頻率的變化而變 為什么引入參數gm 因在放大區(qū)iC幾乎僅決定于iB而阻值大 因在放大區(qū)承受反向電壓而阻值大 混合 模型 忽略大電阻的分流 混合 模型的單向化 即使信號單向傳遞 等效變換后電流不變 晶體管簡化的高頻等效電路 2 電流放大倍數的頻率響應 為什么短路 電流放大倍數的頻率特性曲線 電流放大倍數的波特圖 采用對數坐標系 采用對數坐標系 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 3 晶體管的頻率參數 共射截止頻率 共基截止頻率 特征頻率 集電結電容 通過以上分析得出的結論 低頻段和高頻段放大倍數的表達式 截止頻率與時間常數的關系 波特圖及其折線畫法 C 的求法 四 場效應管的高頻等效電路 可與晶體管高頻等效電流類比 簡化 單向化變換 單向化變換 討論一 1 若干個放大電路的放大倍數分別為1 10 102 103 104 105 它們的增益分別為多少 2 為什么波特圖開闊了視野 同樣長度的橫軸 在單位長度不變的情況下 采用對數坐標后 最高頻率是原來的多少倍 討論二 電路如圖 已知各電阻阻值 靜態(tài)工作點合適 集電極電流ICQ 2mA 晶體管的rbb 200 Cob 5pF f 1MHz 試求解該電路中晶體管高頻等效模型中的各個參數 清華大學華成英hchya 討論二