半导体及三极管放大电路

1、1 半导体三极管及半导体三极管及 放大电路放大电路 2 3.1.13.1.1基本结构 集电结 发射结 NPN型型 C P P N N N N E E B B 发射区 集电区 基区 基极 发射极 集电极 PNP型型 N N P P P P E E B B 基区 发射结 集电结 集电区 发射区 集电极C 发射极 基极 B E T C NPN B E T C PNP 3 3.1.23.1.2晶体管的电流分配及放大基础 IE IB RB UBB IC UCC 输输 入入 电电 路路 输输 出出 电电 路路 公共端公共端 发射结正向偏置发射结正向偏置 集电结反向偏置集电结反向偏置 NPN 管：管： UB

2、E0 UBCVBVE RC B C E 共发射极放大电路共发射极放大电路 PNP 管：管： UBE0 即即V VCVBIB 或或 ICIB 2 当基极电路由于外加电压或电阻改变而引起当基极电路由于外加电压或电阻改变而引起IB的微的微 小变化时，必定使小变化时，必定使IC发生较大的变化。即三极管的发生较大的变化。即三极管的 基极电流对集电极电流具有控制作用。基极电流对集电极电流具有控制作用。 复合与扩散到集电区的电子数目满足统计学规律复合与扩散到集电区的电子数目满足统计学规律 7 3.1.3 特性曲线特性曲线 IB = f (UBE )UC E = 常数常数 UCE1V IE IB RB UB

3、IC UCC RC - - - - UBE UCE UBE/V IB/A O 材料不同，死 区电压不同 8 O IC = g (UCE ) | IB = 常数常数 IB 减小 IB增加 UCE IC IB = 20A IB =60A IB =40A IE IB RB UB IC UCC RC - - - - UBE UCE 9 3.1.4.3.1.4.主要参数主要参数 集电极基极间反向饱和电流集电极基极间反向饱和电流 ICBO 集电极发射极间穿透电流集电极发射极间穿透电流 ICEO ICEO=(1+)ICBO 交流电流放大系数交流电流放大系数=IC / IB 直流电流放大系数直流电流放大系数=

4、IC / IB ICEO C B E A A ICBO C E B 10 集电极最大允许电流集电极最大允许电流 ICM 集集- -射反向击穿电压射反向击穿电压 U(BR)CEO 集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率 PCM PCM=ICUCE UCE/VU(BR)CEO IC/mA ICM O 11 3.2 3.2 共射放大电路共射放大电路 一三极管的放大原理一三极管的放大原理 三极管工作在放大区： 发射结正偏， 集电结反偏。 UCE（-ICRc） 放大原理： i U UBEIBIC（b bIB） 电压放大倍数：电压放大倍数： o U i o u U U A - + +V T 1 2

5、3 U R B I R BB BE C CC C b （+12V） I U V CE BE +U I U B +I IC + U+ CE UO BC E 12 ceCECE cCC bBB beBEBE uUu iIi iIi uUu - + +V T 1 2 3 U R B I R BB BE C CC C b （+12V） I U V CE BE +U I U B +I IC + U+ CE UO 符号说明 13 Rb +VCC VBB RC C1 C2 T 放大元件放大元件 iC=b biB，工作，工作 在放大区，在放大区， 要保证集电要保证集电 结反偏，发结反偏，发 射结正偏。射结正偏

6、。 ui uo 输入输入 输出输出 参考点参考点 R L 二. .单管共射极放大电路的结构及各元件的作用 14 共射放大电路组成共射放大电路组成 使发射结正使发射结正 偏，并提供偏，并提供 适当的静态适当的静态 工作点工作点IB和和 UBE。 Rb +VCC VBB RC C1 C2 T RL 基极电源基极电源 与基极电与基极电 阻阻 15 集电极电源，集电极电源， 为电路提供为电路提供 能量。并保能量。并保 证集电结反证集电结反 偏。偏。 Rb +VCC VBB RC C1 C2 T RL 16 共射放大电路共射放大电路 集电极电阻，集电极电阻， 将变化的电将变化的电 流转变为变流转变为变

7、化的电压。化的电压。 Rb +VCC VBB RC C1 C2 T RL 17 耦合电容：耦合电容： 电解电容，有极性，电解电容，有极性， 大小为大小为10 F50 F 作用：作用：隔直通隔直通 交交隔离输入输隔离输入输 出与电路直流出与电路直流 的联系，同时的联系，同时 能使信号顺利能使信号顺利 输入输出。输入输出。 Rb +VCC VBB RC C1 C2 T RL + + ui uo 18 单电源供电单电源供电 可以省去可以省去 Rb +VCC VBB RC C1 C2 T RL 19 Rb 单电源供电单电源供电 +VCC RC C1 C2 T RL 20 Rb +VCC RC C1 C

8、2 T ui=0时时 由于电由于电 源的存源的存 在在IB 0 IC 0 IC IE=IB+IC RL IB 无信号输入时无信号输入时 3.3.1静态工作点静态工作点Ui=0时电路的工作状态时电路的工作状态 3.3 3.3 图解分析法图解分析法 21 Rb +VCC RC C1 C2 T IC UBE UCE ( IC,UCE ) (IB,UBE) RL IB 静态工作点静态工作点 22 (IB,UBE) 和和( IC,UCE )分别对应于输入输出特分别对应于输入输出特 性曲线上的一个点称为静态工作点。性曲线上的一个点称为静态工作点。 IB UBE Q IB UBE Q UCE IC IC U

9、CE I B 为什么要设置静态工作点？为什么要设置静态工作点？ 放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三 极管工作在线性区，以保证信号不失真。 23 开路开路 Rb +VCC RC C1 C2 RL 画出放大电路的直流通路画出放大电路的直流通路 2. 2. 静态工作点的估算静态工作点的估算 将交流电压源短路，将电容开路。 直流通路的画法： 开路开路 24 Rb +VCC RC 直流通道直流通道 25 （1）估算）估算IB（ UBE 0.7V) Rb +VCC RC IB UBE b BECC B R UV I b CC7 . 0 R V bR VCC Rb称为偏置电阻，称为偏置电阻，IB 称为

10、偏置电流。称为偏置电流。 1.近似估算静态工作点（近似估算静态工作点（ IB、 UBE、IC、UCE） 26 （2）估算）估算UCE、IC Rb +VCC RC IC UCECCCCCE RIVU IC= b bIB 27 例：用估算法计算静态工作点。例：用估算法计算静态工作点。 已知：已知：VCC=12V，RC=4K ， Rb=300K ，b b=37.5。 解：解： A400.04mA 300 12 R V I b CC B mAIIBC5 . 104. 05 .37b 6V41.512RIVUCCCCCE 请注意电路中请注意电路中IB和和IC的数量级的数量级 UBE 0.7V Rb +V

11、CC RC 28 UCE=VCCICRC 直流负载线直流负载线 由估算法求出由估算法求出 I IB B，I IB B对应的对应的 输出特性与直输出特性与直 流负载线的交流负载线的交 点就是工作点点就是工作点 Q Q VCC IC UCE C CC R V Q IB 静态静态UCE 静态静态IC 2. 用图解法分析放大器的静态工作点用图解法分析放大器的静态工作点 29 IB UBE Q IC UCE ui ib ibic uCE怎么变化怎么变化 1. 交流放大原理（设输出空载）交流放大原理（设输出空载） 假设在静态工作点的基假设在静态工作点的基 础上，输入一微小的正础上，输入一微小的正 弦信号弦

12、信号 ui 静态工作点静态工作点 二二. 用图解法分析放大器的动态工作情况用图解法分析放大器的动态工作情况 30 IC UCE ic uCE uCE也沿着也沿着 负载线变化负载线变化 UCE与与Ui反相！反相！ 31 各点波形各点波形 uo比比ui幅度放大且相位相反幅度放大且相位相反 Rb +VCC RC C1 C2 ui iB iC uCE uo ceCECE cCC bBB beBEBE uUu iIi iIi uUu 32 对交流信号对交流信号(输入信号输入信号ui) 短短 路路 短短 路路 置置 零零 2.放大器的交流通路放大器的交流通路 Rb +VCC RC C1 C2 RLui u

13、o 1/ C 0 将直流电压源短路，将电容短路。 交流通路分析动态工作情况 交流通路的画法： 33 Rb RCRL ui uo 交流通道交流通道 34 Rb +VCC RC C1 C2 RL 3.交流负载线交流负载线 输出端接入负载RL：不影响Q 影响动态！ 35 交流负载线交流负载线 Rb RCRL ui uo ic uce 其中：其中：CLLR/RR uce=-ic（RC/RL） = -ic RL 36 交流量交流量ic和和uce有如下关系：有如下关系： 这就是说，交流负载线的斜率为：这就是说，交流负载线的斜率为： L R 1 uce=-ic（RC/RL）= -ic RL 或或ic=（-1

14、/ RL） uce 交流负载线的作法：交流负载线的作法： 斜 率为- -1/RL 。（ RL= RLRc ） 经过Q点。 37 交流负载线的作法交流负载线的作法 IC UCE VCC C CC R V Q IB 交流负载线交流负载线 直流负载线直流负载线 斜 率为- -1/RL 。 （ RL= RLRc ） 经过Q点。 注意： （1）交流负载线是有交流 输入信号时工作点的运动轨迹。 （2）空载时，交流负载线与直流负载线重合。 38 iC uCE uo 可输出可输出 的最大的最大 不失真不失真 信号信号 （1）合适的静态工作点）合适的静态工作点 ib 4非线性失真与非线性失真与Q Q的关系的关系

15、 39 iC uCE uo （2）Q点过低点过低信号进入截止区信号进入截止区 称为截止失真称为截止失真 信号波形信号波形 40 饱和失真与截止失真模拟 41 42 O O uCE uBE uCE UCES UCE IB IC QQ M N iciciB Uom t ui O Q点过高引起的饱和点过高引起的饱和 失真失真 43 晶体管输出特性曲线分三个工作区晶体管输出特性曲线分三个工作区 UCE /V IC / mA 80 60 40 0 IB= 20 A O 2468 1 2 3 4 截止区截止区 饱和区饱和区 放大区放大区 44 晶体管三个工作区的特晶体管三个工作区的特 点点发射结正偏,集电

16、结反偏 有电流放大作用, IC=IB 输出曲线具有恒流特性 发射结、集电结处于反 偏 失去电流放大作用, IC0 晶体管C、E之间相当于开 路 发射结、集电结处于正偏 失去放大作用 晶体管C、E之间相当于短路 C E B + - - + C E B+ - - + C E B + - - + 45 建立小信号模型的意义建立小信号模型的意义 由于三极管是非线性器件，这样就使得放由于三极管是非线性器件，这样就使得放 大电路的分析非常困难。建立小信号模型，就大电路的分析非常困难。建立小信号模型，就 是在一定的条件下（工作点附近）将非线性器是在一定的条件下（工作点附近）将非线性器 件做线性化处理，从而简

17、化放大电路的分析和件做线性化处理，从而简化放大电路的分析和 设计。设计。 由于研究对象的多样性和复杂性，往往把对象 的某些特征提取出来，用已知的、相对明了的 单元组合来说明，并作为进一步研究的基础， 这种研究方法称为建模。 3.4 放大电路的交流模型分析 法 46 当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三 极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而 可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性 电路来处理。电路来处理。 建立小信号模型的思路建立小信号模型

18、的思路 47 共射极放大电路 3.4.1 BJT的小信号建模的基础直流工作点的小信号建模的基础直流工作点 先求直流工作点 48 在小信号情况下， 对上两式取全微分得 CE CE BE B B BE BE BCE dv v v di i v dv IV 用小信号交流分量表示 vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce 对于BJT双口网络，我们已 经知道输入输出特性曲线如 下： uBE=f(iB， ，vCE) iC=g(iB ，vCE) CE CE C B B C BCE dv v i di i i d IV Ci 说明diB 与交 流信号的关系 1. H参数的引出参

19、数的引出 49 CE B BE ie V i v h 输出端交流短路时的输入电阻； 输出端交流短路时的正向电流传输比或电 流放大系数； 输入端电流恒定（交流开路）的反向电压传输比 输入端电流恒定（交流开路）时的输出电导。 其中：其中： 四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H H参数）。 vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce CE B C fe V i i h B CE BE re I v v h B CE C oe I v i h 能构成电路图吗 50 2. H参数小信号模型参数小信号模型 根据 可得小信号模型 BJT的H参数模型 hfeib ic vce

20、 ib vbehrevce hie hoe vbe= hieib+ hrevce ic= hfeib+ hoevce vBE vCE iB c e b iC BJT双口网络 H H参数都是小信号参数，即微变参数 或交流参数。 H H参数与工作点有关，在放大区基本 不变。 51 3. 模型的简化模型的简化 hfeib ic vce ib vbehrevce hie hoe 即 rbe= hie b b = hfe uT = hre rce= 1/hoe 一般采用习惯符号 则BJT的H参数模型为 uT很小，一般为10-3 10-4 ， rce很大，约为100k 。故一 般可忽略它们的影响，得 到简

21、化电路 b b ib 是受控源 ，且为电流 控制电流源(CCCS)。 电流方向与ib的方向是关 联的。 52 4. H参数的确定参数的确定 b b 一般用测试仪测出；一般用测试仪测出； rbe 与与Q点有关，可用点有关，可用 图示仪测出。图示仪测出。 一般也用公式估算 rbe rbe= rb + (1+ b b ) re 其中对于低频小功率管 rb(100300） 则 )mA( )mV(26 )1(200 EQ be I rb b )mA( )mV( )mA( )mV( EQEQ T e II V r 26 而 (T=300K) 53 3.4.23.4.2电压放大倍数的计算： 共射极放大电路

22、ui uo 54 be birIU L boRIU b b be L u r R A b b LCL R/RR 负载电阻越小，放大倍数越小。负载电阻越小，放大倍数越小。 画微变等效电路 rbe Rb RC RL i U i I b I c I o U B I b b 55 i i I U Ri beb /rR be r 电路的输入电阻越大，从信号源取电路的输入电阻越大，从信号源取 得的电流越小，因此一般总是希望得得的电流越小，因此一般总是希望得 到较大的的输入电阻。到较大的的输入电阻。 rbe Rb RC RL i U i I b I c I o U B I b b 3 3、输入电阻的计算：

23、根据输入电阻的定义：根据输入电阻的定义： 56 当信号源有内阻时： Ui . UO . Ui . Us . 57 c o o o R I U R 所以：所以： 用加压用加压 求流法求流法 求输出求输出 电阻：电阻： 4、输出电阻的计算：、输出电阻的计算： 0U,R . o . o o SL I U =R 根据定义根据定义 oU oI rbe Rb RC iI b I cI bI b b 0 0 58 小信号模型画法步骤 59 求：1. 静态工作点。 2.电压增益AU、输入电阻Ri、 输出电阻R0 。 3. 若输出电压的波形出现如 下失真 ，是截止还是饱和 失真？应调节哪个元件？ 如何调节？ 6

24、0 解：1 . Ic VCE 2. 思路：微变等效电路 AU、Ri 、 R0 61 )(945 76. 1 26 )431 (200 26 )1 (200 mA mV I mV r E be b be L i u r R U U A 0 b 103 945. 0 )2 . 6/9 . 3(43 )(945. 0945. 0/470/krRR bebi C RR 0 62 对于前面的电路（固定偏置电路）而言，对于前面的电路（固定偏置电路）而言， 静态工作点由静态工作点由UBE、b b和和ICEO决定，这三个参决定，这三个参 数随温度而变化。数随温度而变化。 Q变变 UBE b b ICEO 变变

25、T变变 IC变变 1. 温度对静态工作点的影响 3.5 静态工作点的稳定 63 温度对温度对UBE的影响的影响 iB uBE 25 C 50C TUBE曲线左移 IB IC 64 温度对温度对b b值及值及ICEO的影响的影响 T b b、 ICEOIC iC uCE Q Q 总的效果是：总的效果是： 温度上升时，温度上升时， 输出特性曲线输出特性曲线 上移，造成上移，造成Q 点上移。点上移。 65 总之：总之： T IC 常采用常采用射极偏置电路射极偏置电路来稳定静态工作点。来稳定静态工作点。 电路见下页。电路见下页。 为此，需要改进偏置电路，当温度升高为此，需要改进偏置电路，当温度升高 时

26、时,能够自动减少能够自动减少IB， IB IC ， ，从而抑 从而抑 制制Q点的变化。保持点的变化。保持Q点基本稳定。点基本稳定。 66 67 I1 I2 IB CC b2b1 b2 B V RR R U 2.射极偏置电路射极偏置电路 I2=（510）IB I1 I2 Rb1 +VCC RC C1 C2 Rb2 Ce Re RL uiuo B E C 分压式偏置电路 Re射极直流 负反馈电阻 Ce 交流旁路 电容 IC IE 68 Rb1 +VCC RC C1 C2 Rb2 Ce Re RL uiuo I1 I2 IB 静态工作点稳定过程静态工作点稳定过程 T UBEIC IC IE UE C

27、C b2b1 b2 B V RR R U UBE=UB-UE =UB - IE RE UB被认为较稳定 IC IE IB 由输入特性曲线 本电路稳压本电路稳压 的过程实际的过程实际 是由于加了是由于加了 RE形成了负形成了负 反馈过程反馈过程 E C B 69 直流通道及静态工作点估算直流通道及静态工作点估算 CC b2b1 b2 B V RR R U IB=IC/b b UCE = VCC - ICRC - IERe IC IE =UE/Re = （UB- UBE）/ Re UBE 0.7V +VCC Rb1RC Rb2 Re IC IE IB UCE 电容开路,画出直流通道 70 电容短路

28、,直流电源短 路，画出交流通道 交流通道及微变等效电路 Rb1 +EC RC C1 C2 Rb2 CE RE RL uiuo B E C 71 交流通道 Rb1 RC Rb2 RL ui u o B E C ib ic ii i2i1 微变等效电路 rbe RCRL iU oU bI b b Rb1Rb2 iI bI cI B E C I1 I2 72 微变等效电路及电压放大倍数、输入电阻、微变等效电路及电压放大倍数、输入电阻、 输出电阻的计算输出电阻的计算 be L u r R A b b Ri= Rb1/ Rb2/ rbe Ro= RC rbe RCRL iU oU bI b b Rb1R

29、b2 iI bI cI B E C I1 I2 RL= RC / RL )mA(I )mV(26 )1()(300r E be b b 73 电容CE的作用： 74 75 76 77 例题： 78 （2 2）求电压放大倍数： 79 80 其他形式的工作点稳定电路 81 一. . 共集电极放大电路 Rb +VCC C1 C2 Re RL uiuo 1. 结构： 3.6 3.6 共集和共基放大电路 82 2. 2. 直流通道及静态工作点分析： eb BECC B RR UV I )1 (b EECCCE RIVU VCC=IBRb+ UBE +IERe =IBRb+ UBE +(1+b b ）IB

30、Re Rb +VCC Re IB IE UBE UCE IC= b bIB 83 3. 3. 动态分析 交流通道及微变等效电路 RB +EC C1 C2 RE RL ui u o 84 交流通道及微变等效电路 rbe iU iI bI cI oU bI b b B R ReRL E B C Rb Re RL u i u o B C E 85 L eoRIU LeL RRR/ L bRI1 b b ）（ L e be biRIrIU L b be bRI)1 (rI b b L b be b L b RI )1 (rI RI )1 ( b b b b Lbe L R)1(r R1 b b b b

31、 ）（ （1）电压放大倍数）电压放大倍数 rbe iU iI bI cI oU bI b b B R RERLR L Ie u A= Uo Ui 86 1、,R)1(r Lbe b b 所以所以，1Au 2、输入输出同相，输出电压跟随输入电压，、输入输出同相，输出电压跟随输入电压， 故称故称电压跟随器电压跟随器。 讨论讨论 输出电压与输入电压近似相等，电 压未被放大，但是电流放大了，即 输出功率被放大了。 Lbe L R)1(r R1 b b b b ）（ Au 87 （2）输入电阻）输入电阻 rbe iU iI bI cI oU bI b b B R ReRL IRB L e be biRI

32、rIU L b be bRI )1 (rI b b Ri= Ui Ib rbe+(1+ b b)RL= Ri= Ui Ii =Rb/rbe+(1+ b b)RL Ri Ri 88 3、输出电阻、输出电阻 用加压求流法求输出电阻。用加压求流法求输出电阻。 rbe iU iI bI cI sU bI b b B R RE Rs ro 置置0 保留 89 ebbIIII b b Esbesbe R U Rr U Rr U b b Bss R/RR U I bI bI b b Rs rbe B R Re eI 输出电阻输出电阻 I U r o E sbe R 1 Rr 1 1 b b b b 1 Rr

33、 /R sbe E ro=Re/ rbe 1+ b b 当RS=0时 （加电压求流法） 90 例例3.2.1 在射极输出器中在射极输出器中 已知已知 UCC = 12V， RB = 240k， RE = 3k， RL = 6k， RS = 150， = 50 。 试求（1）静态工作点；（2）Au、ri 和 rO 。 ro=Re/ rbe 1+ b b 当RS=0时 r o b b 1 Rr /R sbe E RS uS + RL iC iB T C2 C1 + + RB RE +UCC + uO 91 （1 1）静态工作点 IB = = = 0.029mA UCC UBE 127 RB +（1

34、+）RE 240 +（1+50）3 IE =（1+）IB = （1 + 50）0.029 = 1.48mA UCE = UCCREIE = 1231.48 = 7.56V 返回 RS uS + RL iC iB T C2 C1 + + RB RE +UCC + uO 92 （2 2）Au、ri 和和 r0 rbe = 200+ （1+） IE 26 Au = = = 0.99 （1+）RL （1+）RLrbe （1+50）（3/6） 1.20+（1+50）（3/6） ri = RB / rbe+ （1+）RL = 240 / 1.2+ （1+50）（2/6） = 72.17k rO = = =

35、 26.47 rbe + RS 1+ 1200 + 150 1+50 . . UO RS RE RL e b c I b Ie . I C rbe riri US . Ii . Ib RB + + . Uo . = 1.20k = 200+（1+50） 26 1.48 93 射极输出器的特点：电压放大倍数=1， 输入阻抗高，输出阻抗小。 94 3.6.2 共基极电路共基极电路 95 1. 静态工作点 直流通路与射 极偏置电路相同 CC b2b1 b2 B V RR R V e BEB EC R VV II )( ecCCCeEcCCCCE RRIVRIRIVV b b C B I I 96 2

36、. 动态指标 电压增益电压增益 输出回路： 输入回路： bebi rIV 电压增益： be L beb Lb i o V r R rI RI V V A b bb b LbLco RIRIV b b LcL / RRR 97 2. 动态指标 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻 b bb b 1)(1 be b beb e i ebi r I rI I V rR b bb b 11 / bebe eebe i i i rr RrR I V R co RR 98 3. 三种组态的比较三种组态的比较 电压增益：电压增益： be Lc )/( r RR b b 输入电阻：输入电阻： beb /rR 输

37、出电阻：输出电阻： c R )/)(1( )/()1( Lebe Le RRr RR b b b b )/)(1(/ Lebeb RRrRb b b b 1 )/( / bebs e rRR R be Lc )/( r RR b b b b 1 / be e r R c R 99 3.7 3.7 放大电路的频率响应 频率响应放大器的电压放大倍数 与频率的关系 下面先分析无源RC网络的频率响应 100 1. 1. RCRC低通网络 2 H )(1 1 f f Av RC f 2 1 H arctg( H f f ) R C + - io . V V RC低通电路 （1）频率响应表达式： 一. .

38、 无源RCRC电路的频率响应 H RCV V j1 1 j1 1 i o v A . = . . 式中 RC H 1 。 v A的模、上限截止频率和相角分别为 . 101 图3.7.1 3.7.1 低频电路及其频率响应 102 最大误差最大误差 -3dB 幅频响应幅频响应 2 H )/(1 1 ff AV 时时，当当 H ff 1 )/(1 1 2 H ff AV dB 01lg20lg20 V A 时时，当当 H ff ff ff AV/ )/(1 1 H 2 H )/lg(20lg20 H ffAV 0分贝水平线分贝水平线 斜率为斜率为 -20dB/十倍频程十倍频程 的直线的直线 相频响应

39、相频响应 时时，当当 H ff 时时，当当 H ff )/(arctg H ff 0 90 时时，当当 H ff 45 时时，当当 100.1 HH fff 十十倍倍频频程程的的直直线线斜斜率率为为/45 （2 2） RCRC低通电路的波特图 可见：当频率较低时，A AV V 11，输出与输入电压之间的相位差=0=0。随 着频率的提高， A AV V 下降，相位差增大，且输出电压是滞后于输入电 压的，最大滞后9090o o。在此频率响应中，上限截止频率fH H是一个重要的频率 点。 103 )arctg( L f f 2. 2. RCRC高通网络 RC f 2 1 L 2 L )(1 1 f

40、f Av RC 1 L 。 式中 下限截止频率、模和相角分别为 RC 高通电路 （1）频率响应表达式： /j1 1 / j1 1 / 1 i o LRCCjR R V V v A= . . . 104 图3.7.3 3.7.3 高通电路及频率响应 105 RC高通电路的频率特性曲线 （2 2） RCRC高通网络的波特图 )arctg( L f f 2 L )(1 1 f f Av 可见：当频率较高时，A AV V 11，输出与输入电压之间的相位差=0=0。 随着频率的降低， A AV V 下降，相位差增大，且输出电压是超前于 输入电压的，最大超前9090o o。在此频率响应中，下限截止频率fL

41、 L是一个 重要的频率点。 106 二.BJT.BJT的高频响应 混合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， C b e -集电结电阻rbc -集电结电容 Cb c rbb -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.BJTBJT的混合的混合型模型型模型 - 发射结电阻 r e （1）物理模型 107 根据这一物理模型可以画出混 合型高频小信号模型。 高频混合型小信号模型电路 这一模型中用 代替 ，这是因 为本身就与频率有关，而gm与频率无关。 eb . mV g . b0 Ib （2）用 代替 eb . mV g . b Ib （C） （C

42、） 108 rbc很大，可以忽略。 rce很大，也可以忽略。 （3 3）简化的混合）简化的混合模型 109 将C等效到输入端，条件是流过电容器C的电流不变。 从输出端 等效C？ 110 合并电容 很 小 111 低频时，混合 模型与H参数模型等效 ebbbbe rrr 所以 又 rbe= rb + (1+ b b ) re E T b )1( I V rb b E T eb )1( I V rb b 2. 混合混合参数参数 的估算的估算 又因为 所以 b bo o ：低频电流放大系数 m g ebbeb rIV ebm0Ib Vgb b . . T E eb m V I r g b b T E

43、 eb m V I r g b b0 0 IC= gm Ube=o Ib . 112 3. BJT3. BJT的频率参数f f 、f fT T 由定义： 由可求出共射接法交流电 流放大系数。 e be bb )(+)/1(CCjrVI . e bmc Vg I . . )( 2 1 cbeb CC Rbe f b：共射截止频率, 一般f与Cbc已知，通过 此式可求C be即C =C 1 fb2 eb r cb C 1 )(1 0 cbebeb ebm f j CCrj rg b b= fb . 0 b c ce V I I b . . . 约去V be，分母通分 113 做出的幅频特性和相频特

44、性曲线。 三极管的幅频特性和相频特性曲线 当=1时对应的频率称为 特征频率fT，且有fT0fb 当20lg下降3dB时,频率fb 称为共发射极接法的截止频率 114 三. 阻容耦合共射放大电路的频率响应 对于如图所示的共射放大电路， 分低、中、高三个频段加以研究。 共射放大电路 1 .中频段 所有的电容均可忽略。可用前面讲 的h参数等效电路分析。 中频电压放大倍数： be L i S i r R RR R V V A b S O usm 115 2. 2. 低频段 在低频段，三极管的极间电容可视为开路，耦合 电容C1、C2不能忽略。 方便分析，现在只考虑C1，将C2归入第二级。画出低频 等效电

45、路如图所示。 低频等效电路 可推出低频电压放大倍数： f f j A V V A L 1 usm S O usL 1 L /(2 1 CRrR f Sbeb ） 该电路有 一个RC电路高通环节。有下限截止频率： 116 共射放大电路低频段的波特图 幅频响应 ： 2 L usmusL )(1 1 lg20lg20lg20 f f |A|A| 相频响应 ： )arctg(180 L f f 117 其中： 3. 3. 高频段 为电压放大倍数cbLm )1 ( CRg Lm Rg C c bc b Lm ) 1 1 (CC Rg C C C 在高频段，耦合电容C1、C2可以可视为短路，三极管的 极间

46、电容不能忽略。 这时要用混合等效电路，画出高频等效电路如图所示。 118 其中： RC f 2 1 H 该电路有 一个RC电路低通环节。有上限截止频率： CbeC )( sbbbeb R/Rr/rR C e 119 可推出高频电压放大倍数： H f f j A V V A 1 usm S O usH 其中： Lm e bbb e b is i usm Rg rr r RR R A be L i S i r R0 RR R 120 共射放大电路高频段的波特图 幅频响应 ： 2 H usmusH )(1 1 lg20|lg20lg20 f f |A|A| 相频响应 ：)arctg(180 H f f 121 4. 4. 完整的共射放大电路的频率响应 )j1 ( 1 )j1 ( 1 H L usmus f f f f AA 122 （1）通频带：）通频带： （2 2）带宽- -增益积： fbwAum BJT BJT 一旦确定， 高频带宽增益积 基本为常数 5. 5. 频率失真由于放大器对不同频率信号的放大 倍数不同而产生的失真。 HLHbw ffff 两个频率响应指标：两个频率响应指标： 频率每增加10 倍,幅度下降20 分贝,带宽增益 乘积不变. 123 例题例题 解：解：模型参数为 设共射放大电路在室温下运行，其参数为： ，pF5 .000MHz41001mA