场效应管的高频等效模型54单管放大电路的频率响应ppt课件

1、第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应5.3 场效应管的高频等效模型场效应管的高频等效模型场效应管各极之间存在极间电容，其高频等效模型如下：场效应管各极之间存在极间电容，其高频等效模型如下：普通情况下，普通情况下， rgs和和 rds比外接电阻大得多，可以为是开路。比外接电阻大得多，可以为是开路。 Cgd可进展等效变化，使电路单向化。可进展等效变化，使电路单向化。第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应 Cgd等效变化：等效变化：g-s之间的等效电容为之间的等效电容为d-s之间的等效电容为之间的等效电容为)(1LmgddsdsRgKCKKCC )()1 (Lmgdgsgs

2、RgKCKCC 图图5.3.1 场效应管的高频等效模型场效应管的高频等效模型(b)简化模型简化模型第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应5.4 单管放大电路的频率呼应单管放大电路的频率呼应5.4.1 单管共射放大电路的频率呼应单管共射放大电路的频率呼应C1Rb+VCCC2Rc+Rs+SUOUiU+图图5.4.1 单管共射放大电路单管共射放大电路中频段：各种电抗影中频段：各种电抗影响忽略，响忽略，Au 与与 f 无关；无关；低频段：耦合电容低频段：耦合电容(或或旁路电容旁路电容)压降增大，压降增大，Au降降低。与电路中的电阻构成低。与电路中的电阻构成RC 高通电路；高通电路；高频段：

3、三极管的极间电容并联在电路中，高频段：三极管的极间电容并联在电路中，Au降低。降低。而且，构成而且，构成 RC 低通电路。低通电路。第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应一、中频电压放大倍数一、中频电压放大倍数耦合电容耦合电容 可以为交流短路；极间电容可视为交流开路。可以为交流短路；极间电容可视为交流开路。1. 中频段等效电路中频段等效电路由图可得：由图可得：bbebbebebisbeebisieb/ rrrrRRUrrRRRU式中式中scmbeebisicebmoURgrrRRRRUgU 图图5.4.2 中频段等效电路中频段等效电路e bc +sU +b eb rbb rRbRc

4、Rseb UoUiUebm Ug第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应2. 中频电压放大倍数中频电压放大倍数知知 ，那么，那么eb0m rg bec0isismrRRRRAu 结论：中频电压放大倍数的表达式，与利用简结论：中频电压放大倍数的表达式，与利用简化化h参数等效电路的分析结果一致。参数等效电路的分析结果一致。cmbeebisisosmRgrrRRRUUAu 第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应二、低频电压放大倍数二、低频电压放大倍数思索耦合电容思索耦合电容(或旁路电容或旁路电容)的作用，其等效电路：的作用，其等效电路：C1与输入电阻与输入电阻构成一个构成一个

5、RC 高通高通电路。电路。sbeeb1isiebj1UrrCRRRU 图图5.4.3 低频段等效电路低频段等效电路e bc +sUb eb rbb rRbRcRseb UoUiUebm UgC1bbebbebebi+=/=rrrrRR式式中中第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应sbeeb1isiebj1UrrCRRRU 输出电压：输出电压：s1iscmbeebisicebmo)(j111UCRRRgrrRRRRUgU 低频电压放大倍数：低频电压放大倍数：1issmsosl)(j111CRRAUUAuu 图图5.4.3低频段等效电路低频段等效电路e bc +sUb eb rbb r

6、RbRcRseb UoUiUebm UgC1第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应低频时间常数为：低频时间常数为：1isL)+(=CRR 下限下限(3 dB)频率为：频率为：1isLL)+(21=21=CRRf 那么那么LLsmLsmslj1jj11ffffAffAAuuu 对数幅频特性：对数幅频特性：2LLml)(+1lg20+lg20=lg20ffffAAusus对数相频特性：对数相频特性：LoLooarctan90=)arctan90(+180=ffff 因电抗元件引起的相移为附加相移。低频段最大附加相移为因电抗元件引起的相移为附加相移。低频段最大附加相移为+901issms

7、osl)(j111CRRAUUAuu 第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应三、高频电压放大倍数三、高频电压放大倍数思索极间电容的影响，其等效电路：思索极间电容的影响，其等效电路：图图5.4.4 高频等效电路高频等效电路(a) bce + +b eb rebm Ugbb rRbsURcRseb UoUiU C 第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应用戴维南定理简化高频等效电路：用戴维南定理简化高频等效电路：图图5.4.4 高频等效电路高频等效电路(b)输入回路的等效变换输入回路的等效变换 Re+b sU C 图图5.4.4 高频等效电路高频等效电路(c)输入回路输入回路

8、 be +b eb rbb rRbsU RsiU C sU+ )/(/bsbbebsbeebisisRRrrRUrrRRRU bbebbebebi+=/=rrrrRR式式中中第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应ssebj+11=j1+j1=UCRUCRCU scmbeebisicebmoj11UCRRgrrRRRRUgU 图图5.4.4 高频等效电路高频等效电路(a)ce +ebm UgsURcReb UoU C 第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应 CRAUUAuu j11smsosh高频时间常数：高频时间常数： CR H上限上限(-3 dB)频率为：频率为： C

9、Rf 2121HHHsmsh11ffjAAuu 故故shuA的对数幅频特性和相频特性：的对数幅频特性和相频特性：2Hsmsh)(1lg20lg20lg20ffAAuu Hoarctan180=ff 高频段最大附加相移为高频段最大附加相移为-90第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应四、波特图四、波特图)j+1)(j+1 (j=)j+1)(j+1 (=HLLsmHLsmsffffffAffffAAuuu绘制波特图步骤：绘制波特图步骤： 1. 根据电路参数计算根据电路参数计算 、fL 和和 fH ； smuA2. 由三段直线构成对数幅频特性；由三段直线构成对数幅频特性； smuA中频段

10、：对数幅值中频段：对数幅值 = 20lg 低频段：低频段： f = fL开场减小，作斜率为开场减小，作斜率为 20 dB/十倍频直线；十倍频直线； 高频段：高频段：f = fH 开场添加，作斜率为开场添加，作斜率为 20 dB/十倍频直线。十倍频直线。3. 由五段直线构成对数相频特性。由五段直线构成对数相频特性。 第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应对数幅频特性：对数幅频特性：fdB/lg20uAOfL20dB/十倍频十倍频fH20dB/十倍频十倍频smlg20uA270270225225180180对数相频特性：对数相频特性：909010 fL0.1fL0.1fH10 fHfO

11、 第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应5.4.2 单管共源放大电路的频率呼应单管共源放大电路的频率呼应图图5.4.7单管共源放大电路及其等效电路单管共源放大电路及其等效电路在中频段开路，在中频段开路，C短路，中频电压放大倍数为短路，中频电压放大倍数为gsC LmgsLdgsmiom)/(RgURRUgUUAu 第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应gsgH21CRf CRRf)(21LdL 在高频段，在高频段，C短路，思索的影响，上限频率为：短路，思索的影响，上限频率为：gsC 在低频段，开路，思索在低频段，开路，思索C的影响，下限频率为：的影响，下限频率为：gsC

12、)j1)(j1 (j.HLLmffffffAAuu 电压放大倍数：电压放大倍数：第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应5.4.3 放大电路频率呼应的改善和增益带宽积放大电路频率呼应的改善和增益带宽积为了改善放大电路低频特性，需加大耦合电容及其回路为了改善放大电路低频特性，需加大耦合电容及其回路电阻，以增大回路时间常数，从而降低下限频率。在信电阻，以增大回路时间常数，从而降低下限频率。在信号频率很低的场所，应思索采用直接耦合方式。号频率很低的场所，应思索采用直接耦合方式。2.为了改善单管放大电路的高频特性，应增大上限频率。为了改善单管放大电路的高频特性，应增大上限频率。 CRf21=

13、21=HH cmbeebisisosmRgrrRRRUUAu CRgCCKCC)1 ()1 (cm )/(/bsbbebRRrrR 问题：问题： fH的提高的提高与与Ausm的增大的增大是相互矛盾的。是相互矛盾的。第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应3.增益带宽积增益带宽积中频电压放大倍数与通频带的乘积。中频电压放大倍数与通频带的乘积。 CRfRgrrRRRAu 21Hcmbeebisism；因因为为 )/(/bsbbebRRrrR CRgCC)1(cm Ri = Rb / rbe假设假设 Rb Rs，Rb rbe；(1 + gmRc)C C CRRgrrRRRfAu 21 cm

14、beebisiHsm故故 CrR)(21bbs 第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应 CrRfAu)(21bbsHsm 阐明：阐明：HsmfAu 式不很严厉，但从中可以看出一个大约式不很严厉，但从中可以看出一个大约的趋势，即选定放大三极管后，的趋势，即选定放大三极管后，rbb 和和 C的值即被的值即被确定，增益带宽积就根本上确定，此时，假设将放大倍确定，增益带宽积就根本上确定，此时，假设将放大倍数提高假设干倍，那么通频带也将几乎变窄同样的倍数。数提高假设干倍，那么通频带也将几乎变窄同样的倍数。 如欲得到一个通频带既宽，电压放大倍数又高的放如欲得到一个通频带既宽，电压放大倍数又高的

15、放大电路，首要的问题是选用大电路，首要的问题是选用 rbb 和和 C均小的高频三均小的高频三极管。极管。第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应复习：复习：1.晶体管的混合晶体管的混合 模型模型2.单管共射放大电路的频率呼应单管共射放大电路的频率呼应表达式：表达式：)j+1)(j+1 (j=)j+1)(j+1 (=HLLsmHLsmsffffffAffffAAuuu波特图的绘制：波特图的绘制：三段直线构成幅频特三段直线构成幅频特性性五段直线构成相频特五段直线构成相频特性性第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应5.5 多级放大电路的频率呼应多级放大电路的频率呼应5.5.1多

16、级放大电路频率特性的定性分析多级放大电路频率特性的定性分析多级放大电路的电压放大倍数：多级放大电路的电压放大倍数：uNuuuAAAA 21对数幅频特性为：对数幅频特性为： NkukuNuuuAAAAA121lg20lg20lg20lg20lg20 在多级放大电路中含有多个放大管，因此在高频等在多级放大电路中含有多个放大管，因此在高频等效电路中有多个低通电路。在阻容耦合放大电路中，如效电路中有多个低通电路。在阻容耦合放大电路中，如有多个耦合电容或旁路电容，那么在低频等效电路中就有多个耦合电容或旁路电容，那么在低频等效电路中就含有多个高通电路。含有多个高通电路。第五章第五章 放大电路的频率响应放大

17、电路的频率响应多级放大电路的总相位移为：多级放大电路的总相位移为： NkkN121 两级放大电路的波特图两级放大电路的波特图fHfL幅频特性幅频特性fdB/lg20uAOfL1fH16 dB3 dB3 dBfBW1fBW2一一 级级二二 级级-20dB/十倍频十倍频-40dB/十倍频十倍频第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应相频特性相频特性-270-360fL1fH1fO -540-180-450-90一一 级级二二 级级多级放大电路的通频带，总是比组成它的每一级的多级放大电路的通频带，总是比组成它的每一级的通频带窄。通频带窄。第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应5

18、.5.2 多级放大电路的上限频率和下限频率的估算多级放大电路的上限频率和下限频率的估算2H22H21HH1111 .11Nffff 2L22L21LL1 . 1Nffff 在实践的多级放大电路中，当各放大级的时间常数相在实践的多级放大电路中，当各放大级的时间常数相差悬殊时，可取其主要作用的那一级作为估算的根据。差悬殊时，可取其主要作用的那一级作为估算的根据。 即：假设某级的下限频率远高于其它各级的下限频率，即：假设某级的下限频率远高于其它各级的下限频率，那么可以为整个电路的下限频率就是该级的下限频率。那么可以为整个电路的下限频率就是该级的下限频率。同理假设某级的上限频率远低于其它各级的上限频率，同理假设某级的上限频率远低于其它各级的上限频率，那么可以为整个电路的上限频率就是该级的上限频率。那么可以为整个电路的上限频率就是该级的上限频率。第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应例例5.5.1知某电路的各级均为共射放大电路，其对数幅频特性知某电路的各级均为共射放大电路，其对数幅频特性如