晶體管及放大電路第1頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月輸出信號二次諧波基波二次諧波基波輸入信號輸出信號二次諧波基波幅度失真相位失真相位失真幅度失真頻率失真分為頻率失真說明圖假定輸入信號由基波和二次諧波組成第2頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2.8.2放大電路的頻率響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)

1．頻率響應(yīng)

頻域法——在頻率范疇內(nèi)研究頻率特性的方法，或稱穩(wěn)態(tài)法。幅頻、相頻特性曲線。描述頻率特性的參數(shù)fL、fH、fbwfLfHffbw·90_o180_o225_o270_o135_ofbwfφ描述頻率特性的方法第3頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2．瞬態(tài)響應(yīng)

瞬態(tài)法——通過分析研究放大電路瞬態(tài)響應(yīng)，研究放大電路的頻率特性的方法。瞬態(tài)響應(yīng)——將一單位階躍信號加到放大電路的輸入端，觀察輸出信號隨時間變化的情況。0輸出電壓波形01輸入階躍信號第4頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月

trfH≈0.35

δ=2πfLtp×100%

a.tr與fH的關(guān)系上升時間tr描述失真的參數(shù)b.δ與fL的關(guān)系平頂降落率δ0第5頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2.8.3晶體管的高頻特性1．晶體管的高頻模型JCJE+–第6頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月基區(qū)體電阻發(fā)射區(qū)體電阻集電區(qū)體電阻發(fā)射結(jié)電阻集電結(jié)電阻C、E極間電阻+–第7頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)射結(jié)電容集電結(jié)電容C、E極間電容+–第8頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月壓控電流源+–第9頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月晶體管混合π型等效模型

電路模型ec+_+_+_˙˙˙˙˙˙˙第10頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月通常re、

rc很小，

rce、

很大，均可以忽略。ec+_+_+_˙˙˙˙˙˙˙第11頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月簡化的混合π型等效模型ec+_+_+_˙˙˙˙˙˙第12頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月低頻混合π型等效電路ec+_+_+_˙˙˙˙˙˙ec+_+_+_˙˙˙˙˙˙第13頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月晶體管混合π型低頻等效電路與微變等效電路π型低頻等效電路微變等效電路兩者等效ec_+_+˙˙˙˙˙ec+_+_+_˙˙˙˙˙˙第14頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月故有為晶體管低頻電流放大系數(shù)其中π型低頻等效電路微變等效電路兩者等效ec_+_+˙˙˙˙˙ec+_+_+_˙˙˙˙˙˙第15頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月gm的物理意義表示晶體管的發(fā)射結(jié)電壓對管子集電極電流的控制能力，稱為跨導(dǎo)?！ぁざxec+_+_+_˙˙˙˙˙˙第16頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月等效電路˙ec+_+_+_˙˙˙˙˙ec+_+_+_˙˙˙˙˙˙對密勒等效第17頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月圖中··式中···ec+_+_+_˙˙˙˙˙第18頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2．晶體管的高頻特性和高頻參數(shù)由描述晶體管特性的H參數(shù)方程(1)晶體管電流放大倍數(shù)·得·············由上式可畫出求的等效電路·第19頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月由圖可知˙˙˙˙˙因很小,˙˙····˙由畫出求的等效電路ec+_˙˙+_˙+˙_˙˙第20頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月····˙˙由以上各式得第21頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月˙即令或得˙第22頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月由˙得的幅頻特性˙˙相頻特性a.畫的幅頻特性曲線˙第23頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月˙將上式表示為˙在坐標(biāo)系中表示一條直線。式中,˙——第24頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月0˙˙第25頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月˙對于式中的當(dāng)時(a)

故式在˙——表示的一條直線。坐標(biāo)系中，第26頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)時(b)故式表示一條斜率為-20dB/十倍頻的直線。˙——在坐標(biāo)系中第27頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月˙由此可知，式0˙的圖形是由橫軸與斜率為–20dB/十倍頻的直線合成的曲線。第28頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月的圖形是由直線綜上所述˙˙˙及曲線合成的。第29頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月0˙0˙第30頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月0˙這種圖形稱為波特圖第31頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)時即實(shí)際值比

小3dB˙第32頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月0˙實(shí)際的幅頻曲線第33頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月fβ稱為晶體管的共射極截止頻率由可知˙當(dāng)f=fβ時˙b.畫相頻特性曲線第34頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月由相頻特性知當(dāng)f<<f(實(shí)際只要f<0.1f)時當(dāng)f>>f(實(shí)際只要f>10f)時當(dāng)f=f時實(shí)際上當(dāng)f=0.1f或f=10f時或第35頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月畫出的相頻特性˙十倍頻第36頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)晶體管特征頻率fT當(dāng)f=fT時，˙由于定義故即第37頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月fT是衡量晶體管高頻特性的最常用指標(biāo)由得f和fT都與晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)有關(guān)第38頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)晶體管電流放大倍數(shù)=(f)·可以證明式中0——晶體管共基極低頻電流放大系數(shù)f——晶體管共基極截止頻率·第39頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月晶體管共基極截止頻率由與的關(guān)系通常將的晶體管稱為高頻管將的晶體管稱為低頻管將代入上式，得˙第40頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月晶體管共基極截止頻率特征頻率fβ、fT和f

a之間的關(guān)系為(4)fβ、fT和f

a的關(guān)系第41頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2.8.4單管共射極放大電路的頻率響應(yīng)

單管共射極放大電路電路中存在的電容a.耦合電容、旁路電容。b.結(jié)電容、極間電容、分布電容及負(fù)載電容等。+_T+_++++_···第42頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月放大電路頻率響應(yīng)的分析方法a.

將放大電路分為中頻、低頻和高頻三個工作區(qū)域。b.

分別畫出三個區(qū)域的微變等效電路。c.

分別寫出電路在三個區(qū)域頻率響應(yīng)的表達(dá)式。d.

求出相應(yīng)的參數(shù)Aum、fH和fL。e.

畫出幅頻和相頻特性曲線。第43頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月不同電容對電路性能的影響a.耦合電容、旁路電容較大，主要影響電路的低頻性能。b.結(jié)電容、極間電容及分布電容等很小，主要影響電路的高頻性能。+_T+_++++_···第44頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月畫各個區(qū)域等效電路的原則a.低頻區(qū)考慮耦合電容、旁路電容的作用。結(jié)電容、極間電容及分布電容視為開路。b.中頻區(qū)耦合電容、旁路電容視為短路。結(jié)電容、極間電容及分布電容視為開路。+_T+_++++_···第45頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月c.高頻區(qū)耦合電容、旁路電容視為短路?？紤]結(jié)電容、極間電容及分布電容的作用。+_T+_++++_···第46頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1．中頻區(qū)的頻率響應(yīng)中頻區(qū)微變等效電路······+_T+_++++_···第47頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月忽略RB············對電路進(jìn)行簡化第48頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月電壓放大倍數(shù)·················可見,|Aums|及均與頻率f無關(guān)?！さ?9頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2．低頻區(qū)的頻率響應(yīng)和下限截止頻率

低頻區(qū)微變等效電路+_T+_++++_·········第50頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月忽略RB············對電路進(jìn)行簡化與等效第51頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月忽略RE(因RE>>1/LCE)············第52頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月將CE等效到輸入回路············第53頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月將電流源轉(zhuǎn)換為電壓源············第54頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月將輸入回路電容合并圖中············第55頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月在輸出回路····故·········第56頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月在輸入回路·········第57頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月得低頻區(qū)放大電路電壓放大倍數(shù)由·······第58頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月上式中，令、分別為輸入、輸出回路的時間常數(shù)?！ぁぁぁぁぁぁぁぁさ?9頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月令·····中頻電壓放大倍數(shù)第60頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月式中··第61頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月···即C2的影響可以忽略時······式中

為由引起的附加相移當(dāng)?shù)?2頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月知當(dāng)時由····故為僅考慮時放大電路的下限截止頻率第63頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月···式中

為由C2引起的附加相移······當(dāng)即的影響可以忽略時第64頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月知當(dāng)時同理,由····故fL2為僅考慮C2時放大電路的下限截止頻率第65頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月故在一般情況下，對整個電路下限截止頻率起決定作用的是旁路電容的容量。由于旁路電容CE折算到基極回路的等效電容為又由于第66頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月3．高頻區(qū)的頻率響應(yīng)和上限截止頻率

+_T+_++++_···第67頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月高頻區(qū)等效電路對密勒等效..+e++_._+_c_....·+_T+_++++_··第68頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月對輸入回路簡化、等效Ci=CM+Cb'e.+e++__+_c_......+++_._+_c_e......第69頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月進(jìn)行戴維寧等效...+e++__+_c_......e++__+_c....圖中等效電路第70頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月對輸出回路簡化、等效e++__+_c....e++__+_c....圖中第71頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月將電流源轉(zhuǎn)換為電壓源e++__+_c....e++__+_c+_....第72頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月由圖可知······e++__+_c+_....第73頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月高頻區(qū)電壓放大倍數(shù)

···········由于····e++__+_c+_....第74頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月.·第75頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月令、分別為輸入、輸出回路的時間常數(shù)··e++__+_c+_....第76頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月或那么故····第77頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)Ci>>Co即Co的影響可以忽略時···其中為由Ci引起的附加相移e++__+_c+_....第78頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月知當(dāng)時即fH1為僅考慮Ci時放大電路的上限截止頻率··由··第79頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)Co>>Ci時即Ci的影響可以忽略時···其中為由Co引起的附加相移e++__+_c+_....第80頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月知當(dāng)時故fH2為僅考慮Co時放大電路的上限截止頻率····第81頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月名詞解釋慣性環(huán)節(jié)——含慣性元件的回路

慣性元件——指其上能量不能突變的元件(如電容）

第82頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月放大電路的電壓放大倍數(shù)可表示為即當(dāng)?shù)?、高頻區(qū)的等效電路都只含一個慣性環(huán)節(jié)時··當(dāng)?shù)皖l區(qū)只考慮一個電容或C2高頻區(qū)只考慮一個電容Ci

或Co第83頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月討論a.當(dāng)時當(dāng)（實(shí)際只要）時·····第84頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月b.當(dāng)時當(dāng)（實(shí)際只要）時·····第85頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月c.當(dāng)時·····由以上分析可畫出放大電路的幅頻和相頻特性曲線(低、高頻區(qū)等效電路都只含一個慣性環(huán)節(jié))第86頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月幅頻特性3dB–20dB/十倍頻20dB/十倍頻··相頻特性十倍頻第87頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2.8.5放大電路的增益帶寬積

放大電路的帶寬可見，擴(kuò)展放大電路帶寬的關(guān)鍵就在于提高fH。由于fH>>fL故第88頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月可見，提高電路的Au，CM增大，