5.1-5.3概述 晶体管场效应管高频等效电路

第五章放大电路的频率响应5.1频率响应概述5.2晶体管的高频等效模型5.3场效应管的高频等效模型5.4多级放大电路的频率响应5.1频率响应概述一、研究的问题：放大电路对信号频率的适应程度，即信号频率对放大倍数的影响。由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导体器件极间电容的存在，当输入信号频率过低或过高时，放大倍数的数值变小，而且产生超前或滞后相移，即放大倍数为频率的函数。这种函数关系称为频率响应或频率特性。在使用一个放大电路时应了解其信号频率的适用范围，在设计放大电路时，应满足信号频率的范围要求。二、基本概念1.高通电路:信号频率越高，输出电压越接近输入电压。。超前，时，当超前900:0iooioUUUfUUUi.Uo.I.RCRCRCRUUAuj1jj1io1.高通电路：频率响应RCRCUUAuj1jiofLLLLj1jπ21ffffARCfu，则令)arctan(90)(1L2LLffffffAuffL时放大倍数约为1。时，大，只有当低，衰减越大，相移越对于高通电路，频率越iLUUff02.低通电路:信号频率越低，输出电压越接近输入电压。Ui.Uo.I.。滞后，时，当滞后900:iooioUUUfUURCRCCUUAuj11j1j1io2.低通电路：频率响应HHj11π21ffARCfu，则令fHRCUUAuj11io)arctan()(11H2HffffAuffH时放大倍数约为1。时，大，只有当高，衰减越大，相移越对于低通电路，频率越iHUUff03.几个结论LLj1jffff①电路低频段的放大倍数需乘因子②当f=fL时放大倍数幅值约降到0.707倍，相角超前45º；当f=fH时放大倍数幅值也约降到0.707倍，相角滞后45º。③截止频率决定于电容所在回路的时间常数π21L(H)f④频率响应有幅频特性和相频特性两条曲线。电路高频段的放大倍数需乘因子Hj11ff三、放大电路的频率参数在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。高通电路低通电路在高频段，随着信号频率逐渐升高，晶体管极间电容和分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号损失，放大能力下降。下限频率上限频率LHbwfff5.2晶体管的高频等效模型5.2.1混合π模型：形状像Π，参数量纲各不相同结构：由体电阻、结电阻、结电容组成。rbb’：基区体电阻rb’e’：发射结电阻Cπ：发射结电容re：发射区体电阻rb’c’：集电结电阻Cμ：集电结电容rc：集电区体电阻因多子浓度高而阻值小因面积大而阻值小混合π模型：忽略小电阻,考虑集电极电流的受控关系gm为跨导，它是一个常数，不随信号频率的变化而变。与与晶体管结构示意图对应的混合π模型：简化的混合π模型：忽略大电阻的分流Cμ连接了输入回路和输出回路，引入了反馈，信号传递有两个方向，使电路的分析复杂化。单向化后的混合π模型（即使信号单向传递）'Lmeb'μeb'μceeb'μ)1(RgUUkXUkXUUIceCCC'Lmμμeb'μ'1RgXIUXCCCμ'Lmμ'μ)1()1(CRgCkCμ''μ1CkkC同理可得，等效变换后电流不变晶体管简化的高频等效模型'μπ'πEQT0eb'μbb')1(CCCIUrCr可从手册查得、TEQeb'0meb'bmeb'mb0UIrgrIgUgI求模型中的参数：的作用忽略容抗且''μ''μ''μ,CRCCCCCCL＝？5.2.2晶体管电流放大倍数的频率响应CEbcUIIμπ'π'Lm0CCCRgk所以，因为)(π21j1)(j1)](j1[μπeb'0μπeb'eb'mμπeb'eb'eb'mCCrfffCCrrgCCrUUg短路电流放大倍数的频率特性曲线ffffff1200tg)(1j1－-900-45707.020,0000，时，；时，；，时，；时，fffffffffo电流放大倍数的波特图:采用对数坐标系71.5，lg20采用对数坐标系，横轴为lgf，可开阔视野；纵轴为单位为“分贝”（dB），使得“×”→“＋”。lgfdB32lg20注意折线化曲线的误差－20dB/十倍频折线化近似画法晶体管的频率参数10TTffff时的频率为使)CC(rfffμπeb'0π21j1。、、、)(obTCCfff共射截止频率共基截止频率特征频率集电结电容通过以上分析得出的结论：①低频段和高频段放大倍数的表达式；②截止频率与时间常数的关系；③波特图及其折线画法；④Cπ的求法。手册查得5.3场效应管的高频等效电路可与晶体管高频等效电路类比，简化、单向化变换。很大，可忽略其电流单向化变换极间电容CgsCgdCds数值/pF1～101～100.1～1dg'Lmgs'gs)1(CRgCC忽略d-s间等效电容讨论一电路如图。已知各电阻阻值；静态工作点合适，集电极电流ICQ＝1.5mA；晶体管的rbb’=100Ω，β=100，Cob=5pF，fβ=0.5MHz。试求解该电路中晶体管高频等效模型中的各个参数。讨论一eb'mCQrgI、'μLcmobμ)(CRRgCC、、、πeb'obμ)(CrCCf、、'ππ'μCCC