华中科技大学：《模拟电子技术》教学资源（PPT课件）第三章 半导体三极管及放大电路基础（3.7）放大电路的频率响应

3.7放大电路的频率响应 3.7.1单时间常数RC电路的频率响应 RC低通电路的频率响应 研究放大 RC高通电路的频率响应 电路的动态指 372单极放大电路的高频响应标(主要是增 3.73单极放大电路的低频响应益)随信号频 低频等效电路 率变化时的响 低频响应 应。 3.7.4多级放大电路的频率响应 多级放大电路的增益 多级放大电路的频率响应 HOME

3.7.1 单时间常数RC电路的频率响应 3.7.2 单极放大电路的高频响应 • RC低通电路的频率响应 • RC高通电路的频率响应 3.7 放大电路的频率响应 3.7.3 单极放大电路的低频响应 3.7.4 多级放大电路的频率响应 • 多级放大电路的增益 • 多级放大电路的频率响应 • 低频等效电路 • 低频响应 研究放大 电路的动态指 标（主要是增 益）随信号频 率变化时的响 应

+371单时间常数RC电路的频率响应 1.RC低通电路的频率响应 R ①增益频率函数(电路理论中的稳态分析) RC电路的电压增益(传递函数): Cl 4n(s)=1(s)21/sC1 V;(s)R1+1/sC11+sR1C1 图37用来摸拟放大电略 又s=ja=j丌且令f1= 高须啊应的RC低通电寄 2TR,CI 则A4 Vi 1+j(f/fH) 电压增益的幅值(模)Am (幅频响应) 1+(f/fn)2 电压增益的相角q1=artg(/)(相频响应) HOME BACK NEXT

3.7.1 单时间常数RC电路的频率响应 1. RC低通电路的频率响应 （电路理论中的稳态分析） RC电路的电压增益（传递函数）： 则 1 1 1 1 1 i o H 1 1 1/ 1/ ( ) ( ) ( ) R sC sR C sC V s V s A s V + = + = = s = j = j2f 且令 1 1 H 2 1 R C f  又 = 1 j( / ) 1 i H o H V f f V AV + = =    电压增益的幅值（模） 2 H H 1 ( / ) 1 f f AV + = （幅频响应） 电压增益的相角 arctg( / ) H H  = − f f （相频响应） ①增益频率函数

的率)1.RC低通电路的频率响应 响应 ②频率响应曲线描述 201gAvH/dB 相频响应 20 gu=-aret(f/升1) 40 当f0° 0.01fH 01fH fH 10fH 100fH n2 当∫>>f时,gn1→>-90° fhz 当f=f1时,g1=-45° 当0.1f<f<10f时, 90 斜率为-45°/十倍频程的直线 图372RC低通电路的频率功应 因为4==14∠ (a)幅频响应(b)相频应 所以=9-9表示输出与输入的相位差 HOME高频时,输出滞后输入 BACK NEXT

最大误差-3dB ②频率响应曲线描述 3.7.1 RC电 路的频率 响应 幅频响应 2 H H 1 ( / ) 1 f f AV + = 当 f  f H 时， 1 1 ( / ) 1 2 H H  + = f f AV 20lg AVH = 20lg1  0dB 当 f  f H 时， f f f f AV / 1 ( / ) 1 H 2 H H  + = 20lg 20lg( / ) H H A f f V = 0分贝水平线 斜率为-20dB/十倍频程的直线 相频响应 当 f  f H 时， 当 f  f H 时，arctg( / ) H H  = − f f →0  H → −90  H 当 f = f H 时， = −45  H 当0.1 f H  f  10 f H 时， 斜率为− 45/十倍频程的直线 1. RC低通电路的频率响应 V = = AV  V V A     i o  = o −i 表示输出与输入的相位差 高频时，输出滞后输入 因为 所以

路的颜来)2.RC高通电路的频率响应 响应 20lgAyL/dB + 0 R2 20 图373用来摸拟放大电略 低频响应的RC高通电路 0. 01f,0.1f. fL 10f. loof MHz RC电路的电压增益: A()=1o(s) R2 V;(s)R2+1/sC2 45 s+1/R2C2 THz (b) 0.01fl 01f f 10fL 100fL 幅频响应A41 图374RC高通电路的频率功应 1+(/∫) (a)幅频响应)相频响应 HOME 相频响应q Hart t(1/f 输出超前输入 BACK NEXT

3.7.1 RC电 路的频率 响应 2. RC高通电路的频率响应 RC电路的电压增益： 2 2 2 2 2 i o H 1/ ( ) 1/ ( ) ( ) s R C s R sC R V s V s A s V + = + = = 幅频响应 2 L L 1 ( / ) 1 f f AV + = 相频响应 arctg( / ) H L  = f f 输出超前输入

372单极放大电路的高频响应 1.BJT的高频小信号建模 ◆模型的引出 ◆模型简化 ◆模型参数的获得 ◆的的频率响应 2.共射极放大电路的高频响应 ◆Ⅱ型高频等效电路 ◆高频响应 ◆增益带宽积 3.共基极放大电路的高频响应 ◆高频等效电路 ◆高频响应 HOME ◆几个上限频率的比较 BACK NEXT

3.7.2 单极放大电路的高频响应 1. BJT的高频小信号建模 ◆ 模型的引出 ◆ 模型简化 ◆ 模型参数的获得 ◆ 的频率响应 2. 共射极放大电路的高频响应 ◆ 型高频等效电路 ◆ 高频响应 3. 共基极放大电路的高频响应 ◆ 增益-带宽积 ◆ 高频等效电路 ◆ 高频响应 ◆ 几个上限频率的比较

372单极放大电路的高频响应 1.BJT的高频小信号建模 ①模型的引出 rb-基区的体电阻,b'是 假想的基区内的一个点。 rbe-发射结电阻r归算到 基极回路的电阻 NPN Cbe--发射结电容 rbc--集电结电阻 bc--集电结电容 BJT的高频小信号模型 i 互导gm △ HOME BACK NEXT

3.7.2 单极放大电路的高频响应 1. BJT的高频小信号建模 ①模型的引出 rb'e---发射结电阻re归算到 基极回路的电阻 Cbe ---发射结电容 rbc ---集电结电阻 Cbc ---集电结电容 rbb' ---基区的体电阻，b'是 假想的基区内的一个点。 互导 CE CE B E C B E C m V V v i v i g     =   =

3.72单极放大电路的高频响应 1.BJT的高频小信号建模 ②模型简化 Do b b 忽略;。和 混合型高频小信号模型 令 图375RJT的高频小信号建模的过程 HOME BACK NEXT

3.7.2 单极放大电路的高频响应 1. BJT的高频小信号建模 ②模型简化 混合型高频小信号模型 b c ce 忽略r 和r 

单级高)1.BJT的高频小信号建模 频响应 ③模型参数的获得(与H参数的关系) 低频时,混合∏模型与H参数模型等效 e 又re=+(1+B)r=r+(1+B) E 所以5=(1+B b E b e gave gnV 又因为「。=。%“c令 8m/be= Blb B 所以gm ≈E 图375BJT的高频小信号模型 BJT的低频小信号模型 b'e g1 b'e 2 b和fr从手册中查出 HOME BACK NEXT

3.7.2 单级高 频响应 又因为 所以 ③模型参数的获得 （与H参数的关系） 1. BJT的高频小信号建模 低频时，混合模型与H参数模型等效 be = bb + be r r r be = b be V I r   m b e b g V I  =    所以 又 rbe= rb + (1+  ) re E T b (1 ) I V = r + +  E T b e (1 ) I V r  = +  bb = be − be r r r T m b e 2 f g C   = Cbc 和 f T 从手册中查出 T E b e m V I r g =   

单级高)1.BJT的高频小信号建模 频响应 ④的频率响应 b 由H参数可知 ai ai gmF B 即B 根据混合∏模型得 g m b'e 图375BJT的高频小信号建模的过程 /jaCh be=lb(be∥ 1/jaCh∥1/joCb) gm-jaCh 所以B==1/n+j0(Cm+Ce 当gm>>Cb时 B≈ 低频时0=gmbe +ja(Cbe+ Cbs)rb HOME BACK NEXT

3.7.2 单级高 频响应 ④的频率响应 由H参数可知 1. BJT的高频小信号建模 CE B C f e V i i h   = 即 0 b c ce = = V I I      根据混合模型得 b c b e c m b e 1/j   =  − C V I g V     ( //1/ //1/ ) be = b be be Cbc V  I  r jC j 低频时 0 = m be  g r 所以 1 / j ( ) j b e b e b c m b c b c     + + − = = r C C g C I I       当 g m Cbc 时， b e b c b e 0 1 j ( ) +  +     C C r   

单级高)1.BJT的高频小信号建模 频响应 ④的频率响应 B /dB 1+jo(Cbe +Cbs)rb β的幅频响应 令fA≈ B≈)(Cbe b'c)b'e 0 (对数刻度 +(f/fp) 图377|B的波特圈 f∫B—共发射极截止频率 f1—特征频率 fa<fr<f fr= Bofa= m m ≈ 2r(Cbe +Cbs) 2nch ∫-共基极截止频率 b'e HOME BACK NEXT

——共发射极截止频率 3.7.2 单级高 频响应 ④的频率响应 1. BJT的高频小信号建模 b e b c b e 0 1 j ( ) +  +     C C r    的幅频响应 令 b e b c b e 2 ( ) 1  +    C C r f   则 2 0 1 ( / )    + f f =   f f T ——特征频率 b e m b e b c m T 0 2 (   ) 2   + = = C g C C g f f       f  f  f T f  ——共基极截止频率