第十二讲基本放大器高低截止频率的估算介绍

§5-3基本放大器高、低截止频率的估算一、主极点的概念二、基本放大器上、下限截止频率的估算三、多级放大器上、下限截止频率的估算方法一、主极点的概念1、基本放大器零、极点的分布特点低频段：零点通常比极点在数值上小得多。高频段：零点通常比极点在数值上大得多。零点对高、低截止频率的影响通常可以忽略不计。2、低频主极点在低频段的极点中，若某极点的绝对值比其它极点的绝对值大4倍以上，则该极点对低频截止频率起决定作用，称之为低频主极点。3、高频主极点在高频段的极点中，若某极点的绝对值比其它极点的绝对值小4倍以上，称之为高频主极点，它对高频截止频率起决定作用。即放大器的高、低截止频率主要由高、低频段的极点决定。例如：某放大器高频区的电压增益为：;41MHzfP;2.962MHzfP20lg|Au|/dB4f/MHz4096.29624020-20dB/十倍频-40dB/十倍频fP1对BW起主导作用，为主极点。fP2对BW基本无作用，为非主极点。)2.961)(41(100)1)(1()0()(21ssfsfsAsAppuuh)MHz(两个极点：;41MHzfBWP二、基本放大器上、下限截止频率的估算方法C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+在已知电路参数的条件，如何估算放大器的上限截止频率fH和下限截止频率fL？估算上限截止频率fH－－开路时间常数法估算下限截止频率fL－－短路时间常数法适用范围：适合用于不含电感的放大电路。只含电阻和受控源的线性网络C1C2二阶的线性网络模型1、开路时间常数法（估算上限截止频率fH）（1）什么叫开路时间常数R1OR2OC2开路时，C1的开路时间常数。ORC111C1开路时，C2的开路时间常数。ORC222某个电容的开路时间常数是指将电路中的其他电容开路时，该电容两端的等效电阻与该电容的乘积。1、开路时间常数法（估算上限截止频率fH）（2）放大电路上限截止频率fH与各电容开路时间常数间的关系2HHfjnjjOCR121式子的意义：----放大电路上限截止角频率的倒数恒等于相应的高频等效电路中各电容的开路时间常数之和。jnjjOHCR11利用这个开路时间常数法计算得到的fH总是低于实际的上限频率，为此引入修正系数(1.14)以减小误差。14.1修正系数1、开路时间常数法（估算上限截止频率fH）（3）估算放大电路的上限截止频率fH的方法①首先画出放大电路的在高频段的微变等效电路，此时耦合电容、旁路电容等大电容应短路，放大管的极间电容、电路的分布电容须考虑，因此BJT的模型应该用混π模型。②分别求出电路中每一个电容的开路时间常数；jjOjCR关键是求RjO：应将Cj以外的其他电容都开路，把独立信号源置零，此时该电容两端的等效电阻即为RjO.③将所有电容的开路时间常数代入计算公式即可估算出fH。jnjjOHCRf1214.1bb'rb'eCb'cgmub'ecerbb'Cb'eub'e+-应用1－估算共射放大器的上限截止频率：C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+RbRSuS+bceLRLRRbRSuS高频段的微变等效电路://://sj.39.net/dx/150630/4647608.html://sj.39.net/dx/150701/4648262.html://sj.39.net/dx/150702/4649163.html://sj.39.net/dx/150703/4650035.html://sj.39.net/dx/151231/4752773.html://sj.39.net/dx/160101/4753082.html://sj.39.net/dx/160103/4753250.html://sj.39.net/dx/160104/4753459.html://sj.39.net/dx/160108/4756010.html://sj.39.net/dx/160109/4756283.htmlRbRSuS高频段的微变等效电路•Cb´e的开路时间常数：ebOCR11R1OebSbbbOrRRrR//)//(1bRebbCR1bb'rb'eCb'cgmub'ecerbb'Cb'eub'e+-LRRbRSuS高频段的微变等效电路•Cb´C的开路时间常数：cbOCR22bRR2Oii;/2iURcbO;iRubebLbmbCbRiRgiiRu)(;iRgugbmebmLbmbcbORRgRiuR)1(2cbLbmbCRRgR)1(2•Cb´e的开路时间常数：ebOCR11ebSbbbOrRRrR//)//(1bRebbCR1•Cb´C的开路时间常数：cbOCR22)(214.121Hf•放大电路的上限截止频率fH：CbLbmbebbHCRRgRCRf])1([14.121;/2iURcbO;iRubebLbmbCbRiRgiiRu)(;iRgugbmebmLbmbcbORRgRiuR)1(2cbLbmbCRRgR)1(2•Cb´e的开路时间常数：ebOCR11ebSbbbOrRRrR//)//(1bRebbCR1应用2－估算共基放大器的上限截止频率：（1）共基放大器的高频微变等效电路：uSRSCLRCRL负载电容rbb'bb'rb'egmu1ceCb'eu1+-Cb'CRSuSLRCL忽略rbb´后的等效电路：uSRSR'Lrb'e+-u1gmu1ecC'LbCb'eLCbLCCC忽略rbb´后的等效电路：uSRSR'Lrb'e+-u1gmu1ecC'LbCb'eR'1OuSRSR'Lrb'e+-u1gmu1ecC'LbCb'eR'2OLCbLCCC受控电流源的内阻很大，所以当在C'L两端加上电压后，rb'e上的分压u10；gmu10；R'2O。•Cb´e的开路时间常数：ebOCR11;//)//(11OebSORrRRmmOguguR/1/111)/1//()//(1mebSOgrRR（很小）mg/1•CL´的开路时间常数：LOCR22LOORRR//22LR•Cb´e的开路时间常数：ebOCR11;//)//(11OebSORrRRmmOguguR/1/111)/1//()//(1mebSOgrRR（很小）mg/1•CL´的开路时间常数：LOCR22)(LCbLCCCLOORRR//22LR)(214.121Hf•放大电路的上限截止频率fH：LLebmCRCg/11214.1当C’L0时，TebmHfCgf14.1)2(14.1此时放大器的高频特性受负载电阻的影响很小。共基放大电路的上限截止频率很高，高频特性好，通频带宽。只含电阻和受控源的线性网络C1C2二阶的线性网络模型2、短路时间常数法（估算下限截止频率fL）（1）什么叫短路时间常数R1SR2SC2短路时，C1的短路时间常数。SRC111C1短路时，C2的短路时间常数。SRC222某个电容的短路时间常数是指将电路中的其他电容短路时，该电容两端的等效电阻与该电容的乘积。（2）放大电路下限截止频率fL的估算方法njjjSLCRf112114.11修正系数（3）估算放大电路的下限截止频率fL的步骤①首先画出放大电路的在低频段的微变等效电路，此时放大管的极间电容、分布电容视为开路，耦合电容、旁路电容等大电容必须保留。②分别求出电路中每一个电容的短路时间常数；jjsjCR③将所有电容的短路时间常数代入计算公式即可估算出fL。njjjSLCRf112114.11uSRbRCrbeibcbRSC1RLCeReibC2e应用1－估算共射放大器的下限截止频率：C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+低频段的微变等效电路C1两端的等效电阻：bebSSrRRR//1C2两端的等效电阻：LCSRRR2Ce两端的等效电阻：1//SbeeeSRrRRC2各电容的短路时间常数：应用1－估算共射放大器的下限截止频率：C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+C1两端的等效电阻：bebSSrRRR//1C2两端的等效电阻：LCSRRR2Ce两端的等效电阻：各电容的短路时间常数：njjjSLCRf112114.11)111(14.12132211eSSSLCRCRCRf1//SbeeeSRrRR三、多级放大器高低截止频率的估算222211.1LnLLLffff可以证明：222211111.11HnHHHffff级联的级数越多，fLfH放大器的总的通频带越窄。Au1（fH1，fL1）uiAu2（fH2，fL2）Aun（fHn，fLn）…uO放大器的总的通频带比任何单级的通频带都要窄。222211.1LnLLLffff222211111.11HnHHHffff),,max(21LnLLLffff2、若各级放大器的高、低截止频率相差较大（4倍以上），则：),,min(21HnHHHffff1、若各级放大器的高、低截止频率数值相等，则有：;12/1nLiLff12/1nHiHff第五章小结一、放大器频率响应的基本概念1、频率特性函数：)(juue|)j(A|)j(A2、影响放大器频率特性的主要因素：低频区：耦合和旁路电容；高频区：极间电容和分布电容3、表征放大器频率特性的主要特征参数：（1）中频增益Au0及相角O：（与频率无关）在整个频段内，|Au0|是最大的。（2）fH和fL：021)()(uLuHuAfAfA（3）BW：LHffBW（4）GBW：||0BWAGBWu综合表征增益与带宽的性能uOjiHA)p()z(K)s(Alim0s二、放大电路的增益函数的特点放大电路的一般表达式及特点：njjmiiupszsKsA11)()()(;nm;0ipn等于电路中独立电抗元件的数目。1、低频段的增益函数：;nmuOLAKsA)(lims2、高频段的增益函数：;nm3、全频段的增益函数：;nm