晶体管放大电路的高频响应

1、5.5 5.5 晶体管放大电路的高频响应晶体管放大电路的高频响应 共射共射( (共源共源) )放大电路放大电路的带宽由于的带宽由于MillerMiller效应而减小。效应而减小。要想增加带宽，就应该减小或消除要想增加带宽，就应该减小或消除MillerMiller效应。效应。 本节将讨论的本节将讨论的共基（共栅）放大电路共基（共栅）放大电路能减小或消除能减小或消除MillerMiller效应。效应。 本节还会讨论本节还会讨论射极（源极）跟随器射极（源极）跟随器的高频响应。的高频响应。5.5.1 共基放大器的高频响应共基放大器的高频响应图图5.20 5.20 共基极放大电路共基极放大电路图图5.2

2、1 5.21 高频小信号等效电路高频小信号等效电路当当 1/ R Rs s/R/RE E/r/rb bee时时 这样，输入回路和输出回路的等效电路分别如图这样，输入回路和输出回路的等效电路分别如图5.23（a）、5.23(b)所示。所示。1Z1mg2ZsI b ej CsI1()/mSmsEb egRgRRrsV5.23(a)5.23(b)求求 决定的上转折频率决定的上转折频率 b eC求求 和和 决定的上转折频率决定的上转折频率 b cCLC11111(/)1122 (/)mmHsEb eb egHHsEb eb egRRrCfRRrC222(/)()1122 (/)()HcLb cLHHc

3、Lb cLRRCCfRRCC对图对图5.22，用网孔分析法或节点法可得到电压增益函数，用网孔分析法或节点法可得到电压增益函数: :(/)( )mCLSgRRA sR11(/)CLb cs RR C1111mb eSEb egsCRRr例例5.9目的：求共基极放大器的上转折频率。目的：求共基极放大器的上转折频率。电路如图电路如图5.20所示，电路参数为所示，电路参数为V V+ +=5V，V V- -5V，R Rs s0.1k，R R1 140k，R R2 25.72k，R RE E0.5k，R Rc c5k，R RL L10k，C CL L15pF。晶体管。晶体管参数为参数为 150，V VBE

4、BE(on)=0.7V，V VA A ，C Cb bee35pF，C Cb bcc4pF。求该放大器的上转折频率求该放大器的上转折频率 。 Hf解：由直流分析可得解：由直流分析可得I ICQCQ=1.02mA，g gm m39.2mA/V，r rb bee3.82k。由由 决定的上转折频率为决定的上转折频率为 b eC1112342 (/)mHsEb eb egfMHzRRrC由由C Cb bcc和和C CL L决定的上转折频率为决定的上转折频率为212.512 (/)()HcLb cLfMHzRRCC（主极点频率）（主极点频率）如果没有负载电容如果没有负载电容C CL L，则，则 2111.

5、942 (/)()HcLb cfMHzRRC说明说明：共基放大电路的上转折频率：共基放大电路的上转折频率f fH H由由C Cb bcc决定。决定。 从原理上看，因为共基极放大器没有从原理上看，因为共基极放大器没有Miller效应，所以它效应，所以它的上转折频率一般比共射极电路要高。的上转折频率一般比共射极电路要高。 图图5.24是一个共射共基两级放大电路。输入信号从共射极电是一个共射共基两级放大电路。输入信号从共射极电路（路（Q Q1 1）输入，）输入，Q Q1 1的输出信号作为共基极电路（的输出信号作为共基极电路（Q Q2 2）的输入信号。）的输入信号。Q Q2 2的输入阻抗很小，作为的输

6、入阻抗很小，作为Q Q1 1的负载，从而大大降低了的的负载，从而大大降低了的Miller效应效应见式（见式（5.29），即大大减小了，即大大减小了Miller电容电容C CM M，从而提高了共射极电，从而提高了共射极电路的带宽。路的带宽。 图图5.24 共射共射共基电路共基电路 图图5.25是一个带负载的射极跟随器。其高频小信号等效电路如是一个带负载的射极跟随器。其高频小信号等效电路如图图5.26所示（忽略所示（忽略R Rbbbb）。图）。图5.26中，中，R RB BR R1 1/R2，R RL LR RE E/RL。5.5.2 射极跟随器的高频响应射极跟随器的高频响应图图5.25 射极跟随

7、器射极跟随器图图5.26 高频小信号等效电路高频小信号等效电路用网孔分析法或节点分析法可求得（忽略用网孔分析法或节点分析法可求得（忽略C CL L）：）：( )osVA sVBSBRRR11(/)SBb cs RRC111mb eb emb eLb egsCrgsCRr11(/)SBb cpRRC 2111()mb eLb epgCRr (5.42)两个极点：两个极点：一个零点：一个零点：11()mb eb ezgCr （5.43)(5.44)(5.45) 例例5.10目的：求射极跟随器的上转折频率。目的：求射极跟随器的上转折频率。电路如图电路如图5.25所示。电路参数为所示。电路参数为V V

8、+ +=5V，V V- -5V，R Rs s0.1k，R R1 140k，R R2 25.72k，R RE E0.5k，R RL L10k。晶体管参数为。晶体管参数为 150，V VBEBE(on)=0.7V，V VA A ，C Cb bee35pF，C Cb bcc4pF，求该电路的上转折频率。，求该电路的上转折频率。 解：由例解：由例5.95.9可知可知I ICQCQ=1.02mA，g gm m39.2mA/V，r rb bee3.82k。1113982 (/)2HsBb csb cfMHzRR CRC2111111()() 18922Hmmb eLb eb eEb efggMHzCRrC

9、Rr由式（由式（5.43）可得）可得由式（由式（5.44）可得）可得由式（由式（5.45）可得）可得11()1792zmb eb efgMHzCr由于零点和极点非常接近，它们可以近似抵消。所以由于零点和极点非常接近，它们可以近似抵消。所以f fH H=f=fH1H1=398MHz=398MHz 说明说明：1 1）射极跟随器的带宽远高于共射和共基放大电路，属于宽带电路。射极跟随器的带宽远高于共射和共基放大电路，属于宽带电路。 2 2）由于零点的绝对值比极点的绝对值还小，所以用开路时间常数）由于零点的绝对值比极点的绝对值还小，所以用开路时间常数法（若不考虑零点）来计算上转折频率会不可靠。法（若不考

10、虑零点）来计算上转折频率会不可靠。3）若考虑负载电容若考虑负载电容C CL L，由式（，由式（5.43）、式（）、式（5.44）和式（）和式（5.45）可）可知，它只会影响其中一个极点知，它只会影响其中一个极点p p2 2，式（，式（5.44）变为）变为2111()mb eLLb epgCCRr 若若C CL L15pF，则，则f fH2H2=132MHz;=132MHz; 若若C CL L150pF，则，则f fH2H2=35.8MHz=35.8MHz。此时，此时，f fH2H2为主极点频率，射极跟随器的上转折频率为为主极点频率，射极跟随器的上转折频率为35.8MHz，仍然比较高，这说明仍然

11、比较高，这说明射极跟随器的带负载能力比较强射极跟随器的带负载能力比较强。 5.6 5.6 多级放大器的转折频率的计算方法多级放大器的转折频率的计算方法 对对n级放大器，设各单级放大器（考虑了后级对前级的负载效级放大器，设各单级放大器（考虑了后级对前级的负载效应后）的上、下转折频率分别为应后）的上、下转折频率分别为f fL1L1、f fL2L2、f fLnLn和和f fH1H1、f fH2H2、 f fHnHn。下面分三种情况讨论多级放大器的上、下转折频率的估算方法。下面分三种情况讨论多级放大器的上、下转折频率的估算方法。1如果如果f fL1L1、f fL2L2、f fLnLn中最大的（如中最大

12、的（如f fL1L1）比其它大很多（如）比其它大很多（如4倍以上），则倍以上），则总的下转折频率近似等于该最大的单级下转折频率，即总的下转折频率近似等于该最大的单级下转折频率，即f fL L=f=fL1L1。 类似地，如果类似地，如果f fH1H1、f fH2H2、 f fHnHn中最小的（如中最小的（如f fH1H1）比其他小很多（如）比其他小很多（如4倍以倍以上），则总的上转折频率近似等于该最小的单级下转折频率，即上），则总的上转折频率近似等于该最小的单级下转折频率，即f fH H=f=fH1H1 . .2若各单级放大器存在主极点且零点与极点相差很大（如小于下转折频率或大若各单级放大器存在

13、主极点且零点与极点相差很大（如小于下转折频率或大于上转折频率于上转折频率4倍以上），且各单级放大器的上、下转折频率相同，则倍以上），且各单级放大器的上、下转折频率相同，则111121; /21 nnHHLLffff当当n=3n=3时，时，f fH H=0.51f=0.51fH1H1;f;fL L=1.96f=1.96fL1L1。3.3.若不满足以上条件，则转折频率需要借助计算机软件或硬件系统或系统函若不满足以上条件，则转折频率需要借助计算机软件或硬件系统或系统函数来获取。数来获取。5.7 5.7 小小 结结1 1、放大电路的频率响应、放大电路的频率响应频率响应频率响应中频增益中频增益转折频率转

14、折频率上转折频率上转折频率f fH H下转折频率下转折频率f fL L带宽带宽f fBWBW=f=fH H-f-fL LffH H2 2、转折频率的计算方法、转折频率的计算方法转折频率的计算方法转折频率的计算方法增益函数法增益函数法时间常数法时间常数法A AM MF FL L(s)(s)F FH H(s)(s)f fL Lf fH H短路时间常数法短路时间常数法开路时间常数法开路时间常数法f fL Lf fH H注意注意：1 1）零点与极点对消的可能性）零点与极点对消的可能性 2 2）利用主极点的概念简化分析）利用主极点的概念简化分析3 3、基本单级放大器的带宽比较、基本单级放大器的带宽比较射极跟随器射极跟随器共基放大器共基放大器共射放大器共射放大器 注意：注意：增益带宽积为常数增益带宽积为常数（静态工作点一定）（静态工作点一定）4 4、单级放大器中各电容对带宽（转折频率）的影响、单级放大器中各电容对带宽（转折频率）的影响1 1）外电容影响）外电容影响f fL L。旁路电