模拟电子电路课件第8章

1、第八章第八章 放大器的频率响放大器的频率响应应主要内容主要内容o8.1 8.1 晶体管高频参数和高频等效电路晶体管高频参数和高频等效电路nBJTBJT高频混合高频混合 模型模型nMOSMOS高频混合高频混合 模型模型o8.2 8.2 单极放大器的频率响应单极放大器的频率响应n频率响应概论频率响应概论nCSCS和和CECE放大器的频率响应放大器的频率响应o8.3 8.3 多级放大器和宽带放大器的频率响多级放大器和宽带放大器的频率响 应应(1)(1)基区电荷和扩散电容基区电荷和扩散电容C Cde(2)(2)发射结结电容发射结结电容CjeCje : : 发射结处在截止状态时发射结处在截止状态时 发射

2、结正向工作时发射结正向工作时TCFmFBEndeVIgdVdQcmoeBEjejeVVCC1002jejeCC(3)(3)集电结结电容集电结结电容CmocCBVVCC10(4)(4)高频混合高频混合 模型模型( (如右图如右图8.1)8.1)其中其中jedeCCC8.1 晶体管高频参数和高频等效电路 BJT截止频率的推导通常已知和C，分析混合模型进行推导，可确定C的值0.2Tff混合模型的使用条件8.1.2 MOSFET内部电容与高频模型1.两类基本的内部电容： 栅极电容 源-衬底、漏-衬底耗尽层电容。这两类电容效应可以通过MOS模型中的4个电极之间增加电容来建模，这里共有5个电容：Cgs、C

3、gd、Cgb、Csb和Cdb2.高频MOSFET模型当源极和衬底相连，模型变得相当简单。Csb电容Cgb一般出现在截止区，故此处不予考虑3. 3.MOSFETMOSFET单位增益频率单位增益频率f fT TfT越高，用做放大器使用时，放大器频带越宽，性能越好。omgsIg Vgsigsgd/ ()VIs CC又omigsgd()IgIs CC8.2 8.2 单级放大器的频率响应单级放大器的频率响应 1 1高频增益函数高频增益函数 放大电路增益的一般形式:2 2一阶一阶RCRC电路频率响应电路频率响应o求解的关键是电路的求解的关键是电路的)()(sFAsAHM)/1).(/1)(/1 ()/1)

4、.(/1)(/1 ()(2121pmppznzzHsssssssF（1）时间常数快速计算法o当只有一个电抗元件和多个电阻时，可求出电抗元件两端视入的等效电阻Reqo时间常数为ReqC或L/Req（2）一阶低通RC电路的频率响应传输函数为：oi1/1( )11VsCT sVsRCRsC011RC01( )1/T ss01(j )1j/T 201|(j )|(1/)T 10( )tg (/) 令s=j，并且定义则 其幅频响应 相频响应 一阶RC低通电路频率响应曲线（3）一阶高通RC电路的频率响应传输函数为：011RC01( )1/T ss01(j )1j/T 201|(j )|(1/)T 10(

5、)tg (/) 令s=j，并且定义则 其幅频响应 相频响应 ( )11RsRCT ssRCRsC一阶RC高通电路的频率响应 3. 3.fH的确定对于主极点响应类型的放大电路，设 为主极点，则 若主极点不存在，可利用计算机进行仿真确定3dB频率。4.开路时间常数法估算开路时间常数法估算f fH H212H2121( )1nnnna sa sa sFsb sb sb s利用相关理论可以证明依次考虑高频等效电路中的电容，考虑一个电容Ci作用时，其他电容和信号源设为零，求出从Ci看进去的等效电阻Rio。将所有的时间常数相加，得到开路时间常数b1，即利用b1，估算5.5.密勒定理密勒定理 密勒定理是处理

6、跨接在双端口网络输入和输出之间的阻抗时的一种将输入和输出之间的联系分开的处理方法参数间的等效关系为1/(1)ZZK21/ 1ZZK6.6.短路时间常数法求短路时间常数法求f fL L 分开考虑每个电容，即假定其他电容相当于短路 对每一电容求从其两端看进去的总电阻，确定一个时间常数RipCi，该时间常数将引入一个低端转折极点频率 ，引入的频率响应因子为 多个电容共同作用，引入的频响因子为 当电路出现主极点情况时，即其中一个极点频率 高于其他极点频率4倍以上时，即可认为电路的 由该主极点确定，即 pp1iiiR Cpp11iisssp1p2pp1nniisssssssspiLLpi8.2.2 MO

7、SFET8.2.2 MOSFET放大电路频率响应放大电路频率响应 实际放大电路的完整频率响应特性由3个频段的工作特性共同构成：中频段、低频段、高频段。 增益带宽积增益带宽积GB=|AGB=|AMM|BW|BW是放大器的一个重要指标，通常是一个是放大器的一个重要指标，通常是一个常数。若提高增益，则牺牲带宽。常数。若提高增益，则牺牲带宽。（1）高频响应考虑高频部分的频率响应，可以用高频模式来代替MOSFET。RL=roRDRLCeq=(1+gmRL)CgdeqgdmL11CCg R 令Cin=Cgs+Ceq，Rsig=RsigRG，可得HgseqsigGinsig112()/2fCCRRC Ro

8、结论：o 上限3dB频率由Rsig和Cin共同决定，Rsig越大，fH越小。o Cin通常由Ceq决定，而Ceq和gmRL关系极大。（1+ gmRL ）称为倍增因子。减少中频增益 ，可以提高fH的值。（2）低频响应o 截止角频率：o 合成的频率响应函数：11)(1CRRGsigp23)(1CRRLDp321ssssssAVVppMsigOsmPCg2总的放大电路频率响应函数：8.2.3 BJT8.2.3 BJT共射放大电路的频率响应分析共射放大电路的频率响应分析频率响应曲线 由分立元件组成的共射放大电路，从频率响应曲线图中可以看出，其响应曲线分为3个频段。1 1中频段中频段放大电路的增益为2 2高频响应（高频等效电路如下图）高频响应（高频等效电路如下图）密勒定理3 3低频响应低频响应 通过以上分析可以看出：（1）多级放大电路的上限截止频率fH比其中任