第14讲 频率响应概述与晶体管的高频等效电路1

概述第十四讲频率响应概述与晶体管的高频等效电路一、频率响应的基本概念二、放大电路的频率参数三、晶体管的高频等效电路概述一、频率响应的基本概念1.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，使放大倍数为频率的函数。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。概述2.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。RCRCRCRUUAuj1jj1io概述（1）高通电路：频率响应RCRCUUAuj1jiofL低频段放大倍数表达式的特点？下限截止频率的特征？LLLj1jπ21ffffARCfu，则令)arctan(90)(1L2LLffffffAuffL时放大倍数约为1概述（2）低通电路:信号频率越低，输出电压越接近输入电压。RCRCCUUAuj11j1j1io概述（2）低通电路：频率响应HHj11π21ffARCfu，则令fHRCUUAuj11io)arctan()(11H2HffffAu低频段放大倍数表达式的特点？上限截止频率的特征？ffH时放大倍数约为1概述做RC低通电路的近似频率特性曲线：2H)(11ffAvarctg(Hff)波特图概述fHfHf=fH当时，相频特性将滞后45°，并具有-45/dec的斜率。在0.1和10处与实际的相频特性有最大的误差，其值分别为+5.7°和－5.7°。这种折线化画出的频率特性曲线称为近似波特图，是分析放大电路频率响应的重要手段。幅频特性的X轴和Y轴都是采用对数坐标,称为上限截止频率。当时，幅频特性将以十倍频20dB的斜率下降，或写成:-20dB/dec。在处的误差最大，有－3dB。f≥fHf=fHfH概述做RC高通电路的近似频率特性曲线：2LL)(1/ffffAv)arctg(90Loff概述（3）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)f电路高频段的放大倍数需乘因子Lj11ff④频率响应有幅频特性和相频特性两条曲线。概述二、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概述三、晶体管的高频等效电路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概述混合π模型：忽略小电阻，考虑集电极电流的受控关系gm为跨导，它不随信号频率的变化而变。为什么引入参数gm？因在放大区iC几乎仅决定于iB而阻值大因在放大区承受反向电压而阻值大概述混合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。概述混合π模型的单向化（即使信号单向传递）'Lmμeb'μceeb'μ)1(RgkXUkXUUICCC'Lmμμeb'μ'1RgXIUXCCCμ'Lm'μ)1(CRgCμ''μ1CkkC同理可得，等效变换后电流不变概述晶体管简化的高频等效电路'μπ'πEQT0eb'μbb')1(CCCIUrCr可从手册查得、TEQeb'0meb'bmeb'mb0UIrgrIgUgI？如何得到模型中的参数？为什么不考虑''μC＝？概述2.电流放大倍数的频率响应CEbcUIIμπ'π'Lm0CCCRgk所以，因为)(π21j1)](j1[μπeb'0μπeb'eb'eb'mCCrfffCCrUUg为什么短路？概述电流放大倍数的频率特性曲线ffffff1200tg)(1j1－-900-45707.020000，时，；时，；，时，；时，fffffffffo概述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概述3.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。手册查得概述清华大学华成英[e-mail]讨论eb'mCQrgI、'μLcmobμ)(CRRgCC、、、πeb'obμ)(CrCCf、、'πμ'μCCC概述习题电路如图。已知各电阻阻值；静态工作点合适，集电极电流ICQ＝2mA；晶体管的rbb’=200Ω，Cob=5pF，fβ=1MHz。试求解该电路中晶体管高频等效模型中的各个参数。