电子科技模拟电路基础第5章6课时

Chap5放大器的频率响应（6学时，第2课）

放大器中的电容及其影响

耦合电容和旁路电容

晶体管电容典型值：10F→大电容；影响增益函数的低频特性，决定下转折频率fL。典型值：1~10pF→小电容；影响增益函数的高频特性，决定上转折频率fH。5.2转折频率的另一种求法→时间常数法时间常数法→分别根据高、低频等效电路求转折频率io为高频等效电路中电容Ci的开路时间常数。5.2.1高频等效电路→开路时间常数法H高频增益函数因式项：式中Rio为高频等效电路中电容Ci端口视入的Thevenin等效电阻（端口内的电容全部开路，电压源短路，电流源开路）。若所有零点的绝对值均远大于主极点的绝对值（如p1），则：高频等效电路的上转折频率讨论→2.若所有零点的绝对值均远大于所有极点的绝对值，即使不存在主极点，式（5.15）的估算结果也会获得较好结果，但偏小。不存在主极点时，一个工程上常用的估算式：低频增益函数因式项：

式中is为低频等效电路中电容Ci的短路时间常数。5.2.2低频等效电路→短路时间常数法L式中Ris为低频等效电路中电容Ci端口视入的Thevenin等效电阻（端口内的电容全部短路，电压源短路，电流源开路）。若所有零点的绝对值均远小于主极点的绝对值（如p1），则：低频等效电路的下转折频率讨论→若所有零点的绝对值均远小于所有极点的绝对值，即使不存在主极点，式（5.20）的估算结果也会获得较好结果，但偏大。不存在主极点时，工程常用以下估算式：BJT的高频小信号模型发射结电容Cb’e：发射结正偏→扩散电容和势垒电容集电结电容Cb’c：集电结反偏→势垒电容BJT的交流小信号模型简化gm参数小信号模型

简化参数小信号模型BJT的低频小信号模型FET的交流小信号模型FET低频小信号模型FET高频小信号模型栅源电容Cgs、栅漏电容Cgd→接触结电容：（1~10pF）；漏源电容Cds→主要由封装电容和引线电容所组成，数值较小（0.1-1pF）。Cds很小，可忽略题型：利用开路时间常数法求高频等效电路的上转折频率时间常数法估算上、下转折频率实例题型：利用短路时间常数法求高频等效电路的下转折频率题型：利用开路时间常数法求高频等效电路的上转折频率分析→例5.4

单级共源极放大电路：已知FET参数gm＝3.4mA/V，rds＝100k，Cgd=1.2pF。电路参数R1＝1.5M，R2＝330k，RD＝2k，RS＝820，Rg＝20k，RL＝40k，C1＝C2＝0.02F，CS＝1.0F。估算该放大器电路的源电压增益（Avs=vo/vs）的上转折频率fH。求fH，首先要画出FET的高频等效电路模型：题型：利用开路时间常数法求高频等效电路的上转折频率接着画高频等效电路（此时，耦合电容C1、C2和旁路电容CS均短路；电路中的FET用其高频等效电路模型代替），图中RG=R1//R2=270k。计算由两个电容决定的两个开路时间常数（忽略Cds）。1）由电容Cgs决定的开路时间常数gs此时Cgd开路，vs短路：2）由Cgd决定的开路时间常数gd题型：利用开路时间常数法求高频等效电路的上转折频率用外施电源法可以求得从Cgd视入的戴维南电阻为此时，电容Cgs开路，vs短路。题型：利用开路时间常数法求高频等效电路的上转折频率讨论：①在一定条件下，跨接在输入回路与输出回路的电容Cgd可以分别等效到输入回路和输出回路中，使计算大为简化。②可以求出题型：利用开路时间常数法求高频等效电路的上转折频率再对照本例中gs和gd的表达式，可得：但由FH(s)表达式求得的极点分别为-2.6Mrad/s和-1.40Grad/s，主极点为-2.6Mrad/s，开路时间常数法估算的上转折频率>精确计算结果。由FH(s)的表达式可知，它有一个零点：它大于主极点的绝对值。题型：利用短路时间常数法求高频等效电路的下转折频率分析→例5.5

下图是一个单级共源极放大电路。已知FET参数gm＝3.4mA/V，rds＝100k，Cgd=1.2pF。电路参数R1＝1.5M，R2＝330k，RD＝2k，RS＝820，Rg＝20k，RL＝40k，C1＝C2＝0.02F，CS＝1.0F。估算该放大器电路的源电压增益的下转折频率fL。FET的低频等效电路模型（同中频段等效电路模型）→题型：利用短路时间常数法求高频等效电路的下转折频率低频等效电路（FET的内部电容均开路）①由耦合电容C1决定的短路时间常数1s

vs短路，电容C2和Cs短路：三个电容决定三个短路时间常数：RG=R1//R2=270k。②由耦合电容C2决定的短路时间常数2svs短路，电容C1和Cs短路：③由旁路电容CS决定的短路时间常数Ssvs短路，电容C1和C2短路。由外施电源法可求得：讨论→①旁路电容Cs对fL的影响最大→旁路电容减小通频带最明显；耦合电容的影响→输出端比输入端对fL的影响大。②零点对fL的影响：只含外部电容的低频电路中，“零点数＝极点数＝独立电容的个数”，本例有3个零点。耦合电容C1和C2：当f→0时，开路，输出电压为零，即增益为零由C1和C2决定的两个零点均为零。假设C1和C2短路，CS保留在电路中，忽略rds。可以求得增益的旁路电容CS：当f→0时，开路，输出电压不为零由CS决定的零点不为零。C2产生的极点：C1产生的极点：与CS产生的零点抵消。所以Cs产生的极点（－4.62krad/s）是主极点。即ωL≈4.62krad/s，fL≈736Hz。题型：求BJT共射放大器的通频带分析→例5.6

下图是一个共射放大电路。已知BJT参数gm＝80mA/V，rbb’＝200，rb’e＝800，Cb’e=100pF，Cb’c=1pF。电路参数Rc＝2k，Rs＝50，RE＝RL＝1k，R1//R2=10k，C1＝5F，C2＝10F，CE＝100F。求该放大器的通频带。1.用短路时间常数法求fL

2.用开路时间常数法求fH

1.根据低频等效电路，采用短路时间常数法求fL

低频等效电路①计算由耦合电容C1决定的短路时间常数1s

此时电容C1和C2短路，电压源vs短路。计算等效电阻的等效电路其等效电阻为:计算等效电阻的等效电路②计算由耦合电容C2决定的短路时间常数2S

此时，电容C2和CE短路，电压源vs短路。从电容C2端口视入的等效电路如图(b)所示。其等效电阻为:低频等效电路③计算由旁路电容CE决定的短路时间常数ES

此时电容C1和C2短路，电压源vs短路。从电容CE端口视入的等效电路如图(c)所示。其等效电阻为：

共射放大器高频等效电路2.根据高频等效电路，采用开路时间常数法求fH

①计算由电容Cb’e决定的开路时间常数b’e此时电容Cb’c开路，电压源vs短路。从Cb’e看入的电阻为：②

计算由电容Cb’c决定的开路时间常数b’c此时电容Cb’e开路，电压源vs短路。用外施电源法可以求得从Cb’c看入等效电阻为通频带为143Hz～5.30MHz，带宽近似为5.30MHz。①画出放大器低频段交流通路和低频段小信号模型；（模型中含有耦合、旁路电容←大电容)②求每个电容对应的短路时间常数。难点：求各端口电容视入的等效电阻，其方法与求放大器输出电阻的方法相同。①画出放大器低频段交流通路和高频段小信号模型；（模型中含有晶体管内部小电容←小电容)②求每个电容对应的开