模拟电子技术-放大电路分析-放大电路三种组态的比较

4.5.3放大电路三种组态的比较3.三种组态的特点及用途共射极放大电路：电压和电流增益都大于1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。共集电极放大电路：只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。共基极放大电路：只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。4.5.3放大电路三种组态的比较4.6组合放大电路4.6.1共射—共基放大电路4.6.2共集—共集放大电路！介于单级放大电路各有优缺点在实际使用中往往采用组合放大电路组合电路分析基本原则：组合放大电路总的电压增益等于组成它的各级单管放大电路电压增益的乘积。前一级的输出电压是后一级的输入电压，后一级的输入电阻是前一级的负载电阻RL。4.6.1共射—共基放大电路共射－共基放大电路4.6.1共射—共基放大电路21o1oio1iovvvvvvvvvAAA)1(2be1be21be1L11βrrβrRβAvbe2Lc22be2L222)||('rRRβrRβAv其中be2Lc22be12be21)||()1(rRRβrβrβAv所以12β因为be1Lc21)||(rRRβAv因此组合放大电路总的电压增益等于组成它的各级单管放大电路电压增益的乘积。前一级的输出电压是后一级的输入电压，后一级的输入电阻是前一级的负载电阻RL。电压增益2be2L1βrR4.6.1共射—共基放大电路输入电阻Ri＝iiiv＝Rb||rbe1＝Rb1||Rb2||rbe1输出电阻RoRc2T1、T2构成复合管，可等效为一个NPN管(a)原理图(b)交流通路4.6.2共集—共集放大电路4.6.2共集—共集放大电路1.复合管的主要特性两只NPN型BJT组成的复合管rbe＝rbe1＋(1＋1)rbe2PNP4.6.2共集—共集放大电路1.复合管的主要特性PNP与NPN型BJT组成的复合管NPN与PNP型BJT组成的复合管rbe＝rbe14.6.2共集—共集放大电路2.共集共集放大电路的Av、Ri、RoiovvvALbeL'1'1RβrRβ1||||bebseorRRRR式中≈12rbe＝rbe1＋(1＋1)rbe2RL＝Re||RLRi＝Rb||[rbe＋(1＋)RL]4.7.1单时间常数RC电路的频率响应4.7.2单极放大电路的高频响应RC低通电路的频率响应RC高通电路的频率响应4.7BJT放大电路的频率响应4.7.3单极放大电路的低频响应4.7.4多级放大电路的频率响应多级放大电路的增益多级放大电路的频率响应低频等效电路低频响应实践表明：BJT放大器对不同频率信号的放大能力不相同，表现为（1）相同幅度不同频率的信号通过放大器放大以后输出幅度不相同，即放大器对于不同频率信号的增益不同；（2）不同频率信号通过放大器放大以后输出信号的相位与输入信号的相位之差不相同，即放大器对于不同频率的信号产生的相移不同。前者我们称之为放大器的幅频响应，后者我们称之为放大器的相频响应。放大电路的幅频特性和相频特性，称为频率响应。因放大电路对不同频率成分信号的增益不同，从而使输出波形产生失真，称为幅度频率失真，简称幅频失真。放大电路对不同频率成分信号的相移不同，从而使输出波形产生失真，称为相位频率失真，简称相频失真。幅频失真和相频失真是线性失真。产生频率失真的原因?Why？（1）.放大电路中存在电抗性元件，例如耦合电容、旁路电容、分布电容、变压器、分布电感等;（2）.三极管的()是频率的函数。在研究频率特性时，三极管的低频小信号模型不再适用，而要采用高频小信号模型。频率响应——放大器的电压放大倍数与频率的关系其中：称为放大器的幅频响应)(||fAV称为放大器的相频响应)(f)()(||)(ffAVVfAVioV4.7BJT放大电路的频率响应放大电路对于中频信号的频率响应按照前面已经学习的放大电路的分析方法（遵循画交流通路的原则-电容对于交流信号看作短路，且忽略三极管中PN结的电容效应）放大电路对于高频信号的频率响应可以等效于无源RC低通电路的高频响应放大电路对于中频信号的频率响应？放大电路对于低频信号的频率响应可以等效于无源RC高通电路的低频响应下面先分析无源RC网络的频率响应4.7.1单时间常数RC电路的频率响应1.RC低通电路的频率响应（电路理论中的稳态分析）RC电路的电压增益（传递函数）：则fsj2j且令RCf21H又)/j(11HioHffVVAV电压增益的幅值（模）（幅频响应）电压增益的相角)/(arctgHHff（相频响应）①增益频率函数研究放大电路的动态指标（主要是增益）随信号频率变化时的响应。SRCSCRSCSVSVSAioVH11/1/1)()()(2)/(11HVHffA上限频率最大误差-3dB②频率响应曲线描述幅频响应2HH)/(11ffAV时，当Hff1)/(112HHffAVdB01lg20lg20HHVVAA时，当HffffffAV/)/(11H2HH)/lg(20lg20HHffAV0分贝水平线斜率为-20dB/十倍频程的直线相频响应时，当Hff时，当Hff)/(arctgHHff0H90H时，当Hff45H时，当100.1HHfff十倍频程的直线斜率为/451.RC低通电路的频率响应VVAVVAioio表示输出与输入的相位差高频时，输出电压滞后输入电压因为所以2.RC高通电路的频率响应RC电路的电压增益：幅频响应相频响应)/(arctgLLff低频时，输出超前输入RCSSSCRRSVSVSAioVL/1/1)()()(2)/(11ffALVLRCf21L下限频率主要结论：1）电路的截止频率决定于相关电容所在回路的时间常数T=RCRCf21HRCf21L2）当输入信号的频率等于上限频率或下限频率时，放大电路的增益下降3d，或者下降为通带增益的0.707倍，并且在通带相移的基础上产生-450或者+450的相移3）工程上常用折线化的近似波特图表示放大电路的频率响应简单RC电路的频率特性RC低通电路RCoV•iV•RCoViV••RC高通电路Hj11ffAVffAVLj11本节的知识要点)j1)(j(1HAVMffffALVffAVLj11Hj11ffAV•–90°fO|AV|10.707O–45°fHf•90°fO|AV|10.707O45°fLfRC低通电路RC高通电路RC低通电路波特图RC高通电路波特图4.7.2单极放大电路的高频响应1.BJT的高频小信号建模◆模型的引出◆模型简化◆模型参数的获得◆的频率响应2.共射极放大电路的高频响应◆型高频等效电路◆高频响应3.共基极放大电路的高频响应◆增益-带宽积◆高频等效电路◆高频响应◆几个上限频率的比较4.7.2单极放大电路的频率响应（中频响应，低频响应，高频响应）中频响应：按照前面已经学习了的微变等效电路方法进行分析低频响应：对于BJT按照前面已经学习了的h参数模型处理，而交流通路画法变化为：藕合电容和旁路电容保留，不能看作短路。高频响应：交流通路画法为：耦合电容和旁路电容看作短路。而对于BJT的模型采用高频小信号模型。希望同学们自己总结在不同频段分析放大电路的区别与联系下面以单管共射放大电路的频率响应为例，介绍单极放大电路的频率响应的分析方法从下面的分析可以看出；在高频区放大器放大能力下降的原因是有三极管结电容和连接电路的分布电容影响；在低频区放大器放大能力下降的原因是存在信号的藕合电容和旁路的电容的影响，只有在中频区放大器放大能力最佳，原因上以上情况都不要考虑。+++ecbb＇bcberCbcbeCrrbb＇＇＇＇＇cergmube＇低频区高频区中频区beLc)//(rRRAv中频区?)//(beLcrRRAv低频区?)//(beLcrRRAv高频区ffvLjrRRA11)//(beLcHffvjrRRA11)//(beLc低频区：找出低频区的等效RC回路，确定fL高频区：找出高频区的等效RC回路，确定fH频率响应分析核心工作为：中频区：按照微变效电路方法完成对放大电路的分析RCfL21CRfH211.中频段等效电路beLc)//(rRRAvSSvRrRRAbeLc)//(4.7.2单极放大电路的低频响应2.低频等效电路4.7.2单极放大电路的低频响应.低频响应发射极电容折合值）(1,)1(eb1eb11eCCCCCCiVVVA0L)]/j(1)][/j(1[L2L1MLffffAAVVbesMrRRAcV)(21bes1L1rRCf)(21Lcb2L2RRCf)(j/11)(j/11Lcb2bes1besRRCrRCrRRc按图3.7.13参数计算Hz129L1fHz7.23L2f中频增益，对于Rb作了近似处理当则L2L14ff下限频率取决于L1f即Hz129L1Lff4.7.3单极放大电路的高频响应3.BJT的高频小信号建模①模型的引出rb'e---发射结电阻re归算到基极回路的电阻---发射结电容Cbe---集电结电阻rbc---集电结电容Cbcrbb'---基区的体电阻，b'是假想的基区内的一个点。互导CECEEBCEBCmVVvivigBJT的高频小信号物理模型混合π型高频小信号模型是通过三极管的物理模型而建立的。---发射结电容，Cbe---集电结电阻rbc---集电结电容Cbcrbb'---基区的体电阻，b'是假想的基区内的一个点。三极管的物理模型1.BJT的混合π型模型-高频小信号模型---发射结电阻re（1）物理模型根据这一物理模型可以画出混合π型高频小信号模型。高频混合π型小信号模型电路这一模型中用代替，这是因为β本身就与频率有关，而gm与频率无关。eb'.mVg.b0I（2）用代替eb'.mVg.bI（Cμ）（Cπ）rb’c很大，可以忽略。rce很大，也可以忽略。（3）简化的混合π模型将Cμ等效到输入端，条件是流过电容器Cμ的电流不变。从输出端等效Cμ？合并电容很小4.7.3单极放大电路的高频响应3.BJT的高频小信号建模②模型简化bebmIVg代替#为什么用能反映频率对受控源的影响？混合型高频小信号模型cecbrr和忽略又因为所以③模型参数的获得（与H参数的关系）3.BJT的高频小信号建模低频时，混合模型与H参数模型等效ebbbberrrebbebrIVbebmIVg所以又rbe=rb+(1+)reETb)1(IVrETeb)1(IVrebbebbrrrTmeb2fgC从手册中查出TcbfC和TEebmVIrgTEebmVIrg④的频率响应由H参数可知1.BJT的高频小信号建模CEBCfeViih即0bcceVII根据混合模型得cbebebmc1/jCVVgI)/1///1//(cbebebbebCjCjrIV低频时ebm0rg所以)(j1/jcbebebcbmbcCCrCgII当cbmCg时，ebcbeb0)(j1rCC——共发射极截止频率④的频率响应3.