模拟电子技术(江晓安)(第三版)第3章剖析

1、第三章 放大电路的频率特性第三章第三章 放大电路的频率特性放大电路的频率特性3.1 频率特性的一般概念频率特性的一般概念 3.2 三极管的频率参数三极管的频率参数 3.3 共共e极放大电路的频率特性极放大电路的频率特性 3.4 多级放大电路的频率特性多级放大电路的频率特性 第三章 放大电路的频率特性3.1 频率特性的一般概念频率特性的一般概念3.1.1 频率特性的概念频率特性的概念 在各种电容作用可以忽略的频率范围(通常称为中频区)内,电压放大倍数Au基本上不随频率而变化,保持一常数,此时的放大倍数称为中频区放大倍数Aum。由于电容不考虑,所以也无附加相移,所以输出电压和输入电压相位相反,即电

2、压放大倍数的相位角=180。 对低频段, 由于耦合电容的容抗变大, 高频时1/cR, 可视为短路, 低频段时1/C1, 所以上式可简化为fT0f上式表示了fT和f的关系。 (3-6)第三章 放大电路的频率特性3.2.3 共基极电流放大系数共基极电流放大系数的截止频率的截止频率f 1ffjo1定义当 下降为中频0的0.707倍时的频率f为的截止频率。 (3-7)(38) 由前述与的关系得 .显然,考虑三极管的电容效应,也是频率的函数,表示为 .第三章 放大电路的频率特性f、f、 fT之间有何关系? 将式(3 - 3)代入式(3 - 7)得ffjfjffjf)1 (11/11/10000000(1

3、)aaTfffff(39) 比较式(38)和(39),可得 (310) 一般01,所以 (311) 第三章 放大电路的频率特性3.2.4 三极管混合参数三极管混合参数型等效电路型等效电路 1.完整的混合完整的混合型模型型模型 图35(a)是三极管的结构示意图,图(b)是混合型等效电路。其中,C为发射结的结电容,C为集电结的结电容。受控源用gmUbe而不用Ib,其原因是Ib不仅包含流过rbe的电流,还包含了流过结电容的电流,因此受控电流已不再与Ib成正比。理论分析表明,受控源与基极、射极之间的电压成正比。gm称为跨导,表示Ube变化1V时,集电极电流的变化量。 . .第三章 放大电路的频率特性图

4、3 5 三极管的混合型等效电路第三章 放大电路的频率特性由于集电结处于反向应用,所以rbc很大,可以视为开路,且rce通常比放大电路中的集电极负载电阻Rc大得多,因此rce也可忽略。当中频区时,不考虑C和C的作用,这样图35(b)就成为我们熟悉的简化h参数等效电路形式,如图36(a)所示。将简化h参数等效电路重画,如图36(b)所示。对比图36的(a)、(b)图,就可建立混合型参数和h参数之间的关系。 第三章 放大电路的频率特性图3 6 混合型参数和h参数之间的关系第三章 放大电路的频率特性26262626)1 (26)1 (CQCQebmbebbmebmebbebbCQEQebEQbbbee

5、bbbIIrgIrIgUgrrrIIrIrrrrCgfmT2(3-12)(3-13)(3-14)(3-15)第三章 放大电路的频率特性经过上述分析,当考虑到C和C的作用后,其简化等效电路如图37(a)所示。由于C跨接在基-集极之间,分析计算时列出的电路方程较复杂,解起来十分麻烦，为此,可以利用密勒定理,将C分别等效为输入端的电容和输出端的电容。C等效关系如图37(b)、(c)所示。 第三章 放大电路的频率特性图3 7 C的等效过程第三章 放大电路的频率特性CjUUUCjUUIebceebceeb1)1 (1令 则,KUUebceCKjUCjKUIebeb)1 (11)1 (图37(b)中,从b

6、、e两端向右看,流入C的电流为 (316) 此式表明,从b、e两端看进去,跨接在b、c之间的电容C的作用,和一个并联在b、e两端,其电容值为C=(1+K)C的电容等效。这就是密勒定理，如图37(c)所示。 第三章 放大电路的频率特性CKKjUCjKUCjUUIceecebce)1(11)11 (1 根据同样的道理,从c、e向左看,流入C的电流为 (3-17)此即表明,从c、e两端看进去,C的作用和一个并联在c、e两端,而电容值为的电容等效。 这样，图37(b)即可用图37(c)等效。 1KCK第三章 放大电路的频率特性3.3 共共e极放大电路的频率特性极放大电路的频率特性 图3 8 共e极放大

7、电路及其混合型等效电路第三章 放大电路的频率特性 具体分析时, 通常分成三个频段考虑: (1) 中频段: 全部电容均不考虑, 耦合电容视为短路, 极间电容视为开路。 (2) 低频段: 耦合电容的容抗不能忽略, 而极间电容视为开路。 (3) 高频段: 耦合电容视为短路, 而极间电容的容抗不能忽略。 这样求得三个频段的频率响应, 然后再进行综合。 这样做的优点是, 可使分析过程简单明了, 且有助于从物理概念上来理解各个参数对频率特性的影响。 第三章 放大电路的频率特性3.3.1 中频放大倍数中频放大倍数Ausm 中频段的等效电路如图39所示。 OmcbebeiibebbbeiissiUg U Rr

8、UUpUrrrUURr 而 第三章 放大电路的频率特性图3 - 9 中频段等效电路第三章 放大电路的频率特性/();beibbbbebbberrRrrprr式中 将上述关系代入Uo的表达式中,得 scmisiscmebbbebisiOURpgrRrURgrrrrRrUcmisisOusmRpgrRrUUA(3-18)第三章 放大电路的频率特性3.3.2 低频放大倍数低频放大倍数Ausl及波特图及波特图 图3 10 低频段等效电路第三章 放大电路的频率特性sisiiiiebbbebebcebmOUCjrRrUUpUrrrURUgU11(3-19)式中p、ri同中频段的定义。将 、 代入式(3 -

9、 19), 得ebUiUscmisioURpgCjrRrU11低频段的等效电路如图310所示。 第三章 放大电路的频率特性siscmisioUCrRjRpgrRrU1)(11111)(111CrRjRpgrRrUUAiscmisisOus为了找出Ausl与中频区放大倍数Ausm的关系,便于推导出低频段电压放大倍数的频率特性方程,从而求得下限频率,将上述公式进行变换如下: 第三章 放大电路的频率特性将公式(3 - 18)代入, 并令 ffjAjAACrRfCrRusmusmusisis1111111111111)(2121)(则当f=fl时, ， fl为下限频率。由(3 - 20)式可看出, 下

10、限频率fl主要由电容C1所在回路的时间常数l决定。 ,121usmusAA（3-20）（3-21）第三章 放大电路的频率特性将式(3 - 21)分别用模和相角来表示: ffffAAusmus1211arctan1801（3-22）（3-23）根据公式(3 - 22)画对数幅频特性, 将其取对数, 得211120120120ffgAgAIgGusmusu（3-24）第三章 放大电路的频率特性先看式(3 - 24)中的第二项, 当ffl时0120121ffg故它将以横坐标作为渐近线；当ffl时, 趋于0, 则-180; 当ffl1、fl2,所以 1152Hzeff第三章 放大电路的频率特性(3)估算上限频率fh。高频等效电路如图319所示。根据给定参数可算出 12312m6121216.9 1026.9 1026.9pF22100 10(1)26.9 10(1 16.9 2.9) 4 10226.9pF/(/)5.9/0.1 (0.24/30/91)0.32TmLb ebbsbbgCfCCg R CRrrRRRk 输入回路的时间常数为 1129320226.9 1072.6 10hRCs第三章 放大电路的频率特性则 119112.19MHz2272.6 10hhf输出回路的时间常数为 23129116.9 2.9 12.9