《极管及放大电路》PPT课件.ppt

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1、4.2 共 射 极 放 大 电 路 的 工 作 原 理4.2.1 基 本 共 射 极 放 大 电 路 的 组 成基 本 共 射 极 放 大 电 路 4.2.2 基 本 共 射 极 放 大 电 路 的 工 作 原 理1. 静 态 (直 流 工 作 状 态 ) 输 入 信 号 vi 0时 ，放 大 电 路 的 工 作 状 态 称为 静 态 或 直 流 工 作 状 态 。 直 流 通 路 b BEQBBBQ RVVI BQCEOBQCQ IIII VCEQ=VCC ICQRc 例 4.2.1 设 VBB=4V, VCC=12V,Rb=220k, Rc=5.1k,=80,VBEQ=0.7V。 试 求

2、IBQ， ICQ，VCEQ， 并 说 明 BJT的 工 作 状 态 。 4.2.2 基 本 共 射 极 放 大 电 路 的 工 作 原 理2. 动 态 输 入 正 弦 信 号 vs后 ，电 路 将 处 在 动 态 工 作 情 况 。此 时 ， BJT各 极 电 流 及 电压 都 将 在 静 态 值 的 基 础 上随 输 入 信 号 作 相 应 的 变 化 。 交 流 通 路 4. 3 放 大 电 路 的 分 析 方 法4.3.1 图 解 分 析 法4.3.2 小 信 号 模 型 分 析 法1. 静 态 工 作 点 的 图 解 分 析2. 动 态 工 作 情 况 的 图 解 分 析3. 非 线

3、性 失 真 的 图 解 分 析4. 图 解 分 析 法 的 适 用 范 围1. BJT的 H 参 数 及 小 信 号 模 型2. 用 H 参 数 小 信 号 模 型 分 析 基 本 共 射 极 放 大 电 路3. 小 信 号 模 型 分 析 法 的 适 用 范 围 4.3.1 图 解 分 析 法1. 静 态 工 作 点 的 图 解 分 析 采 用 该 方 法 分 析 静 态 工 作 点 ， 必 须 已 知 三 极 管的 输 入 输 出 特 性 曲 线 。 共 射 极 放 大 电 路 4.3.1 图 解 分 析 法1. 静 态 工 作 点 的 图 解 分 析 列 输 入 回 路 方 程 列 输

4、出 回 路 方 程 （ 直 流 负 载 线 ）V CE=VCC iCRc 首 先 ， 画 出 直 流 通 路 直 流 通 路 bBBBBE RiV v 在 输 出 特 性 曲 线 上 ， 作 出 直 流 负 载 线 VCE=VCC iCRc， 与 IBQ曲线 的 交 点 即 为 Q点 ， 从 而 得 到 VCEQ 和 ICQ。 在 输 入 特 性 曲 线 上 ， 作 出 直 线 ， 两 线 的 交 点即 是 Q点 ， 得 到 IBQ。 bBBBBE RiV v 根 据 vs的 波 形 ， 在 BJT的 输 入 特 性 曲 线 图 上 画 出 vBE 、 iB 的 波 形2. 动 态 工 作 情

5、 况 的 图 解 分 析tsinsms Vv bBsBBBE RiV vv 根 据 iB的 变 化 范 围 在 输 出 特 性 曲 线 图 上 画 出 iC和vCE 的 波 形2. 动 态 工 作 情 况 的 图 解 分 析cCCCCE RiV v 共 射 极 放 大 电 路 中 的 电 压 、电 流 波 形2. 动 态 工 作 情 况 的 图 解 分 析 3. 静 态 工 作 点 对 波 形 失 真 的 影 响截 止 失 真 的 波 形 饱 和 失 真 的 波 形3. 静 态 工 作 点 对 波 形 失 真 的 影 响PNP管 共 射 电 路 中 ， 输 出 电 压 信 号 底 部 削 波

6、， 是 失 真 例 4.3.1 电 路 如 图 ， 设 VBEQ=0.7V（ 1） 画 出 该 电 路 的 直 流 通 路 与 交 流 通 路（ 2） 估 算 静 态 电 流 IBQ， 并 利 用 图 解 法 确 定 ICQ、 VCEQ（ 3） 写 出 加 上 输 入 信 号 后 ， 电 压 vBE的 表 达 式 及 输 出交 流 负 载 线 方 程 4. 图 解 分 析 法 的 适 用 范 围适 用 于 幅 度 较 大 而 工 作 频 率 不 太 高 的 工 作 情 况 。优 点 ： 直 观 、 形 象 。 有 助 于 建 立 和 理 解 交 、 直 流 共 存 ，静 态 和 动 态 等 重

7、 要 概 念 ； 有 助 于 理 解 正 确 选 择 电 路 参数 、 合 理 设 置 静 态 工 作 点 的 重 要 性 。 能 全 面 地 分 析 放大 电 路 的 静 态 、 动 态 工 作 情 况 。缺 点 ： 不 能 分 析 工 作 频 率 较 高 时 的 电 路 工 作 状 态 ， 也 不能 用 来 分 析 放 大 电 路 的 输 入 电 阻 、 输 出 电 阻 等 动 态 性能 指 标 。 4.3.2 小 信 号 模 型 分 析 法1. BJT的 H 参 数 及 小 信 号 模 型建 立 小 信 号 模 型 的 意 义建 立 小 信 号 模 型 的 思 路 当 放 大 电 路 的

8、 输 入 信 号 电 压 很 小 时 ， 就 可 以 把 三极 管 小 范 围 内 的 特 性 曲 线 近 似 地 用 直 线 来 代 替 ， 从 而可 以 把 三 极 管 这 个 非 线 性 器 件 所 组 成 的 电 路 当 作 线 性电 路 来 处 理 。 由 于 三 极 管 是 非 线 性 器 件 ， 这 样 就 使 得 放 大 电 路的 分 析 非 常 困 难 。 建 立 小 信 号 模 型 ， 就 是 将 非 线 性 器件 做 线 性 化 处 理 ， 从 而 简 化 放 大 电 路 的 分 析 和 设 计 。 1. BJT的 H 参 数 及 小 信 号 模 型 H 参 数 的 引

9、出 ),( CEB1BE vv if在 小 信 号 情 况 下 ， 对 上 两 式 取 全 微 分 得 ：CECEBEBBBEBE ddd BCE vvvvv IV ii用 小 信 号 交 流 分 量 表 示 ： vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 对 于 BJT双 口 网 络 ， 已 知 输 入 输 出特 性 曲 线 如 下 ：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可 以 写 成 ： ),( CEB2C vifi CECECBBCC ddd BCE vv IV iiiii BJT双 口 网 络 CEBBEie Vih v

10、 输 出 端 交 流 短 路 时 的 输 入 电 阻 ；输 出 端 交 流 短 路 时 的 正 向 电 流 传 输 比 或 电流 放 大 系 数 ；输 入 端 交 流 开 路 时 的 反 向 电 压 传 输 比 ；输 入 端 交 流 开 路 时 的 输 出 电 导 。其 中 ：四 个 参 数 量 纲 各 不 相 同 ， 故 称 为 混 合 参 数 （ H 参 数 ） 。vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceCEBCfe Viih BCEBEre Ih vv BCECoe Iih v 1. BJT的 H 参 数 及 小 信 号 模 型 H 参 数 的 引 出 1.

11、 BJT的 H 参 数 及 小 信 号 模 型 H 参 数 小 信 号 模 型根 据可 得 小 信 号 模 型 BJT的 H 参 数 模 型 vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce BJT双 口 网 络 1. BJT的 H 参 数 及 小 信 号 模 型 H 参 数 小 信 号 模 型 H参 数 都 是 小 信 号 参 数 ， 即 微 变 参 数 或 交 流 参 数 。 H参 数 与 工 作 点 有 关 ， 在 放 大 区 基 本 不 变 。 H参 数 都 是 微 变 参 数 ， 所 以 只 适 合 对 交 流 信 号 的 分 析 。 受 控 电 流 源 hfe

12、ib ， 反映 了 BJT的 基 极 电 流 对 集 电极 电 流 的 控 制 作 用 。 电 流源 的 流 向 由 ib的 流 向 决 定 。 hrevce是 一 个 受 控 电 压源 。 反 映 了 BJT输 出 回 路电 压 对 输 入 回 路 的 影 响 。 1. BJT的 H 参 数 及 小 信 号 模 型 模 型 的 简 化 h re和 hoe都 很 小 ， 常 忽略 它 们 的 影 响 。 BJT在 共 射 连 接 时 ， 其H 参 数 的 数 量 级 一 般 为 ： S1010 101010 52 433oefe reiee hh hhh 1. BJT的 H 参 数 及 小 信

13、 号 模 型 H 参 数 的 确 定 一 般 用 测 试 仪 测 出 ；rbe 与 Q点 有 关 ， 可 用 图 示 仪 测 出 。rbe= rbb + (1+ ) re其 中 对 于 低 频 小 功 率 管 rbb200 则 )mA( )mV(26)1(200 EQbe Ir )mA( )mV(26)mA( )mV( EQEQe IIVr T 而 (T=300K) 一 般 也 用 公 式 估 算 rbe （ 忽 略 re ） 4.3.2 小 信 号 模 型 分 析 法2. 用 H 参 数 小 信 号 模 型 分 析 基 本 共 射 极 放 大 电 路（ 1） 利 用 直 流 通 路 求 Q点

14、 共 射 极 放 大 电 路b BEBBB RVVI 一 般 硅 管 VBE = 0.7V， 锗 管 VBE = 0.2V， 已 知 。BC II LCc CECCCE )( RIRVVV 共 射 极 放 大 电 路 放 大 电 路 如 图 所 示 。 已 知 BJT的 =80， Rb=300k ， Rc=2k， VCC= +12V， 求 ：（ 1） 放 大 电 路 的 Q点 。 此 时 BJT工 作 在 哪 个 区 域 ？（ 2） 当 Rb=100k时 ， 放 大 电 路 的 Q点 。 此 时 BJT工作 在 哪 个 区 域 ？ （ 忽 略 BJT的 饱 和 压 降 ）解 ： （ 1） A4

15、0300k2V1b BECCBQ RVVI（ 2） 当 Rb=100k时 ， 3.2mAA4080BQCQ II 5.6V3.2mA2k-V12CQcCCCEQ IRVV静 态 工 作 点 为 Q（ 40A， 3.2mA， 5.6V） ， BJT工 作 在 放 大 区 。其 最 小 值 也 只 能 为 0， 即 IC的 最 大 电 流 为 ： A120100k2V1bCCBQ RVI mA6.9A12080BQCQ II V2.79.6mA2k-V12CQcCCCEQ IRVV mA62k2V1 c CESCCCM RVVI CMBQ II 由 于 ， 所 以 BJT工 作 在 饱 和 区 。

16、VCE不 可 能 为 负 值 ，此 时 ， Q（ 120uA， 6mA， 0V） ， 4.2.2 当 开 关 S分 别 接 通 A、 B、 C三 位 置 时 ， BJT各 工 作 在其 输 出 特 性 曲 线 的 哪 个 区 域 ， 并 求 出 相 应 的 集 电 极 电流 2. 用 H 参 数 小 信 号 模 型 分 析 基 本 共 射 极 放 大 电 路（ 2） 画 小 信 号 等 效 电 路 H 参 数 小 信 号 等 效 电 路 2. 用 H 参 数 小 信 号 模 型 分 析 基 本 共 射 极 放 大 电 路（ 3） 求 放 大 电 路 动 态 指 标根 据 ： )( bebbi

17、rRi v bc ii )/( Lcco RRi v则 电 压 增 益 为 ： )( )/()( )/( )( )/( beb Lcbebb Lcb bebb Lccio rR RRrRi RRi rRi RRiA vvv 电 压 增 益 H 参 数 小 信 号 等 效 电 路 2. 用 H 参 数 小 信 号 模 型 分 析 基 本 共 射 极 放 大 电 路（ 3） 求 放 大 电 路 动 态 指 标输 入 电 阻输 出 电 阻令 0i v 0b i 0b iRo = Rc 所 以 bebb bebb biiii )( rRi rRi iiR vv Ls R,0tto vviR 例 4.3

18、.2 电 路 如 图 ， BJT的 =40，rbb=200 ,VBEQ=0.7V试 求 该 电 路 的 Av， Ri， Ro。 若 RL开 路 ， 则 Av如 何 变 化 ？ 3. 小 信 号 模 型 分 析 法 的 适 用 范 围 放 大 电 路 的 输 入 信 号 幅 度 较 小 ， BJT工 作 在 其 V T特性 曲 线 的 线 性 范 围 （ 即 放 大 区 ） 内 。 H参 数 的 值 是 在 静 态工 作 点 上 求 得 的 。 所 以 ， 放 大 电 路 的 动 态 性 能 与 静 态 工作 点 参 数 值 的 大 小 及 稳 定 性 密 切 相 关 。优 点 ： 分 析 放

19、大 电 路 的 动 态 性 能 指 标 (Av 、 Ri和 Ro等 )非 常方 便 ， 且 适 用 于 频 率 较 高 时 的 分 析 。4.3.2 小 信 号 模 型 分 析 法缺 点 ： 在 BJT与 放 大 电 路 的 小 信 号 等 效 电 路 中 ， 电 压 、 电流 等 电 量 及 BJT的 H 参 数 均 是 针 对 变 化 量 (交 流 量 )而 言 的 ，不 能 用 来 分 析 计 算 静 态 工 作 点 。 4.3.8 画 出 所 示 电 路 的 小 信 号 等 效 电 路 ， 设 电 路中 各 电 容 容 抗 均 可 忽 略 。 4.4 放 大 电 路 静 态 工 作 点

20、的 稳 定 问 题4.4.1 温 度 对 静 态 工 作 点 的 影 响4.4.2 射 极 偏 置 电 路1. 基 极 分 压 式 射 极 偏 置 电 路2. 含 有 双 电 源 的 射 极 偏 置 电 路3. 含 有 恒 流 源 的 射 极 偏 置 电 路 4.4.1 温 度 对 静 态 工 作 点 的 影 响 4.1.6节 讨 论 过 ， 温 度 上 升 时 ， BJT的 反 向 电 流ICBO、 ICEO及 电 流 放 大 系 数 或 都 会 增 大 ， 而 发 射 结正 向 压 降 VBE会 减 小 。 这 些 参 数 随 温 度 的 变 化 ， 都 会使 放 大 电 路 中 的 集

21、电 极 静 态 电 流 ICQ随 温 度 升 高 而 增 加（ ICQ= IBQ+ ICEO） ， 从 而 使 Q点 随 温 度 变 化 。 要 想 使 I CQ基 本 稳 定 不 变 ， 就 要 求 在 温 度 升 高 时 ，电 路 能 自 动 地 适 当 减 小 基 极 电 流 IBQ 。 4.4.2 射 极 偏 置 电 路（ 1） 稳 定 工 作 点 原 理 目 标 ： 温 度 变 化 时 ，使 IC维 持 恒 定 。 如 果 温 度 变 化 时 ， b点 电 位 能 基 本 不 变 ， 则 可实 现 静 态 工 作 点 的 稳 定 。T 稳 定 原 理 ： I C IE VE、 VB不

22、 变 VBE IBIC （ 反 馈 控 制 ）1. 基 极 分 压 式 射 极 偏 置 电 路 (a) 原 理 电 路 (b) 直 流 通 路 b点 电 位 基 本 不 变 的 条 件 ：I1 IBQ ， CCb2b1 b2BQ VRR RV 此 时 ，VBQ与 温 度 无 关 VBQ VBEQRe取 值 越 大 ， 反 馈 控 制 作 用 越 强一 般 取 I 1 =(510)IBQ ， VBQ =35V 1. 基 极 分 压 式 射 极 偏 置 电 路（ 1） 稳 定 工 作 点 原 理 1. 基 极 分 压 式 射 极 偏 置 电 路（ 2） 放 大 电 路 指 标 分 析 静 态 工

23、作 点 CC b2b1 b2BQ VRR RV e BEQBQEQCQ RVVII )( ecCQCCeEQcCQCCCEQ RRIVRIRIVV II CQBQ 电 压 增 益画 小 信 号 等 效 电 路（ 2） 放 大 电 路 指 标 分 析 电 压 增 益输 出 回 路 ： )/( Lcbo RRiv输 入 回 路 ： ebbebeebebi )1( RiriRiri v电 压 增 益 ： ebe Lcebeb Lcbio )1( )/()1( )/( Rr RRRri RRiA vvv 画 小 信 号 等 效 电 路确 定 模 型 参 数 已 知 ， 求 rbe )mA( )mV(2

24、6)1(200 EQbe Ir 增 益（ 2） 放 大 电 路 指 标 分 析 （ 可 作 为 公 式 用 ） 输 入 电 阻则 输 入 电 阻 放 大 电 路 的 输 入 电 阻 不 包 含 信 号 源 的 内 阻 （ 2） 放 大 电 路 指 标 分 析)1( ebebi Rri v b2ib1iei )1( RRRr iii vvv bebi bR b2b1eiii 11)1( 1 1 RRRriR bev )1(| ebeb2b1 RrRR 输 出 电 阻输 出 电 阻 ： oco /RRR 求 输 出 电 阻 的 等 效 电 路 网 络 内 独 立 源 置 零 负 载 开 路 输 出

25、 端 口 加 测 试 电 压0)()( ecbsbeb RiiRri 0)()( ebccebct Riiriiv 其 中 ： b2b1ss / RRRR 则 )1( esbe ececto RRr RriR v当 co RR 时 ， co RR （ 一 般 ）cceo RrR （ 2） 放 大 电 路 指 标 分 析 2. 含 有 双 电 源 的 射 极 偏 置 电 路（ 1） 阻 容 耦 合静 态 工 作 点 00 EEEe2e1BEBb )()( VIRRVIR EC II )()( e1e1EcCEECCCE RRIRIVVV CB II BE 1 II )( 2. 含 有 双 电 源

26、 的 射 极 偏 置 电 路（ 2） 直 接 耦 合 3. 含 有 恒 流 源 的 射 极 偏 置 电 路静 态 工 作 点 由 恒 流 源 提 供分 析 该 电 路 的 Q点 及 、 、 vA iR oR 4.5 共 集 电 极 放 大 电 路 和共 基 极 放 大 电 路4.5.1 共 集 电 极 放 大 电 路4.5.2 共 基 极 放 大 电 路4.5.3 放 大 电 路 三 种 组 态 的 比 较 4.5.1 共 集 电 极 放 大 电 路1.静 态 分 析共 集 电 极 电 路 结 构 如 图 示该 电 路 也 称 为 射 极 输 出 器 eb BEQCCBQ )1( RR VVI

27、 eCQCCeEQCCCEQ RIVRIVV BQCQ II eEQBEQbBQCC RIVRIV BQEQ )1( II 由 得 直 流 通 路 小 信 号 等 效 电 路4.5.1 共 集 电 极 放 大 电 路2.动 态 分 析交 流 通 路 4.5.1 共 集 电 极 放 大 电 路2.动 态 分 析 电 压 增 益输 出 回 路 ：输 入 回 路 ： Lbbeb Lbbbebi )1( )( Riri Riiri v电 压 增 益 ： 1)1( )1()1( )1( Lbe LLbe LLbeb Lbio Rr RRr RRri RiA vvv其 中 LeL /RRR LbLbbo

28、)1()( RiRii v一 般 beL rR ， 则 电 压 增 益 接 近 于 1， 同 相与 io vv电 压 跟 随 器 1vA即 。 4.5.1 共 集 电 极 放 大 电 路2.动 态 分 析 输 入 电 阻当 1 ， beL rR 时 ， Lbi / RRR 输 入 电 阻 大 )1(| )1( Lb Libi iiii RrR RrRiR be be vv vv 输 出 电 阻由 电 路 列 出 方 程 ebbt Riiii )( sbebt Rri v et e RiRv其 中 bss /RRR 则 输 出 电 阻 : rRRiR 1/ besetto v当 1 bes e

29、rRR ， 1 时 ， beso rRR 输 出 电 阻 小 4.5.1 共 集 电 极 放 大 电 路2.动 态 分 析 rRRR 1/ beseo共 集 电 极 电 路 特 点 ： 同 相与 io vv 电 压 增 益 小 于 1但 接 近 于 1， 输 入 电 阻 大 ， 对 电 压 信 号 源 衰 减 小 输 出 电 阻 小 ， 带 负 载 能 力 强)1(/ Lbebi RrRR 1vA 。4.5.1 共 集 电 极 放 大 电 路 例 4.5.1 电 路 如 下 图 所 示 ， 已 知 的 ， ， 试 求 该 电 路 的 静 态 工 作 点 、 、 、 ， 并 说 明 它 属 于

30、什 么 组 态 。 4.5.2 共 基 极 放 大 电 路1.静 态 工 作 点直 流 通 路 与 射 极 偏 置 电 路 相 同CCb2b1 b2BQ VRR RV e BEQBQEQCQ RVVII )( ecCQCC eEQcCQCCCEQ RRIV RIRIVV II CQBQ 2.动 态 指 标 电 压 增 益输 出 回 路 ：输 入 回 路 ：电 压 增 益 ： LcL /RRR 交 流 通 路 小 信 号 等 效 电 路 Lbo Riv bebi riv beLio rRA vvv 输 入 电 阻 输 出 电 阻 co RR 2.动 态 指 标 小 信 号 等 效 电 路 be

31、ee iiiii RR )1(i e e RiR /iv beb ri /iv beieiiiii )1(/ rRiR vvvv rR 1| bee 4.5.3 放 大 电 路 三 种 组 态 的 比 较1.三 种 组 态 的 判 别以 输 入 、 输 出 信 号 的 位 置 为 判 断 依 据 ：信 号 由 基 极 输 入 ， 集 电 极 输 出 共 射 极 放 大 电 路信 号 由 基 极 输 入 ， 发 射 极 输 出 共 集 电 极 放 大 电 路信 号 由 发 射 极 输 入 ， 集 电 极 输 出 共 基 极 电 路 2.三 种 组 态 的 比 较 3.三 种 组 态 的 特 点

32、及 用 途共 射 极 放 大 电 路 ： 电 压 和 电 流 增 益 都 大 于 1， 输 入 电 阻 在 三 种 组 态 中 居 中 ， 输出 电 阻 与 集 电 极 电 阻 有 很 大 关 系 。 适 用 于 低 频 情 况 下 ， 作 多 级 放大 电 路 的 中 间 级 。共 集 电 极 放 大 电 路 ： 只 有 电 流 放 大 作 用 ， 没 有 电 压 放 大 ， 有 电 压 跟 随 作 用 。 在 三种 组 态 中 ， 输 入 电 阻 最 高 ， 输 出 电 阻 最 小 ， 频 率 特 性 好 。 可 用 于输 入 级 、 输 出 级 或 缓 冲 级 。共 基 极 放 大 电

33、路 ： 只 有 电 压 放 大 作 用 ， 没 有 电 流 放 大 ， 有 电 流 跟 随 作 用 ， 输 入电 阻 小 ， 输 出 电 阻 与 集 电 极 电 阻 有 关 。 高 频 特 性 较 好 ， 常 用 于 高频 或 宽 频 带 低 输 入 阻 抗 的 场 合 ， 模 拟 集 成 电 路 中 亦 兼 有 电 位 移 动的 功 能 。 4.5.3 放 大 电 路 三 种 组 态 的 比 较 4.6 组 合 放 大 电 路4.6.1 共 射 共 基 放 大 电 路4.6.2 共 集 共 集 放 大 电 路 4.6.1 共 射 共 基 放 大 电 路共 射 共 基 放 大 电 路 4.6.

34、1 共 射 共 基 放 大 电 路21o1oio1io vvv vvvvvv AAA )1( 2be1 be21be1L11 r rrRA v be2 Lc22be2L222 )|( r RRrRA v其 中 : be2 Lc22be12be21 )|()1( r RRrrA v所 以 : 12 因 为 : be1 Lc21 )|( r RRA v因 此 : 组 合 放 大 电 路 总 的 电 压 增 益等 于 组 成 它 的 各 级 单 管 放 大 电 路电 压 增 益 的 乘 积 。 前 一 级 的 输 出 电 压 是 后 一 级的 输 入 电 压 ， 后 一 级 的 输 入 电 阻是 前

35、 一 级 的 负 载 电 阻 RL。 电 压 增 益 : 2be2L 1 rR 4.6.1 共 射 共 基 放 大 电 路输 入 电 阻 :输 出 电 阻 :Ro Rc2 1211 / bebbbebiii rRRrRiuR T1、 T2构 成 复 合 管 ， 可 等 效 为 一 个 NPN管(a) 原 理 图 (b)交 流 通 路4.6.2 共 集 共 集 放 大 电 路 4.6.2 共 集 共 集 放 大 电 路1. 复 合 管 的 主 要 特 性 两 只 NPN型 BJT组 成 的 复 合 管 两 只 PNP型 BJT组 成 的 复 合 管 rbe rbe1 (1 1 ) rbe2 4.

36、6.2 共 集 共 集 放 大 电 路1. 复 合 管 的 主 要 特 性 PNP与 NPN型 BJT组 成 的 复 合 管 NPN与 PNP型 BJT组 成 的 复 合 管 rbe rbe1 4.6.2 共 集 共 集 放 大 电 路2. 共 集 共 集 放 大 电 路 的 Av、 Ri 、 Ro iovvvA Lbe L 1 1 Rr R 1/ bebseo rRRRR式 中 12 rbe rbe1 (1 1)rbe2 RL Re/RL Ri Rb/rbe (1 ) RL 例 . . 共 射 共 基 电 路 如 图 所 示 ， 已 知 两 只 BJT的=100。 VBEQ=0.7V,rce

37、=,其 他 参 数 如 图 所 示(1)当 ICQ=0.5m A,VCEQ1=VCEQ2=4V,R1+R2+R3=100k时 ， 求 Rc、R1、 R2、 R3的 值 。(2)求 该 电 路 的 总 电 压 增 益 AV。(3)求 该 电 路 的 输 入 电 路 Ri和 输 出 电 阻 Ro。 4.7 放 大 电 路 的 频 率 响 应4.7.1 单 时 间 常 数 RC电 路 的 频 率 响 应4.7.2 BJT的 高 频 小 信 号 模 型 及 频 率 参 数4.7.3 单 级 共 射 极 放 大 电 路 的 频 率 响 应4.7.4 单 级 共 集 电 极 和 共 基 极 放 大 电 路

38、 的 高 频 响 应4.7.5 多 级 放 大 电 路 的 频 率 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 。 频 率 响 应 的 概 念 在 放 大 电 路 的 通 频 带 中 给 出 了 频 率 特 性 的 概 念 -一 、 频 率 响 应 的 概 念 幅 频 特 性 是 描 绘 输 入 信 号 幅 度固 定 ， 输 出 信 号 的 幅 度 随 频 率 变 化而 变 化 的 规 律 。 即 = =A io /VV )(fA幅 度 频 率 特 性 相 频 特 性 是 描 绘 输 出 信 号 与 输 入信 号 之

39、 间 相 位 差 随 频 率 变 化 而 变 化的 规 律 。 即 )(io fVVA 相 位 频 率 特 性 这 些 统 称 放 大 电 路 的 频 率 响 应 。幅 频 特 性 偏 离 中 频 值 的 现 象 称 为 幅 度 频 率 失 真 ; 相 频 特 性 偏 离 中 频 值 的 现 象 称 为 相 位 频 率 失 真 。 放 大 电 路 的 幅 频 特 性 和 相 频 特 性 ， 也 称 为 频 率 响应 。 因 放 大 电 路 对 不 同 频 率 成 分 信 号 的 增 益 不 同 ， 从而 使 输 出 波 形 产 生 失 真 ， 称 为 幅 度 频 率 失 真 ， 简 称 幅频

40、失 真 。 放 大 电 路 对 不 同 频 率 成 分 信 号 的 相 移 不 同 ，从 而 使 输 出 波 形 产 生 失 真 ， 称 为 相 位 频 率 失 真 ， 简 称相 频 失 真 。 幅 频 失 真 和 相 频 失 真 是 线 性 失 真 。 产 生 频 率 失 真 的 原 因 是 :1.放 大 电 路 中 存 在 电 抗 性 元 件 ， 例 如 耦 合 电 容 、旁 路 电 容 、 分 布 电 容 、 变 压 器 、 分 布 电 感 等 ; 2.三 极 管 的 ()是 频 率 的 函 数 。 在 研 究 频 率 特 性 时 ， 三 极 管 的 低 频 小 信 号 模型 不 再 适

41、 用 ， 而 要 采 用 高 频 小 信 号 模 型 。 4.7.1 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 1111 1ioH 1 1/1/1)( )()( CsRsCR sCsV sVsAV fs j2j 且 令 11H 2 1 CRf 又 )/j(1 1 HioH ffVVAV 电 压 增 益 的 幅 值 （ 模 ） 2HH )/(1 1 ffAV （ 幅 频 响 应 ）电 压 增 益 的 相 角 )/(arctan HH ff

42、 （ 相 频 响 应 ） 增 益 频 率 函 数 RC低 通 电 路 最 大 误 差 -3dB 频 率 响 应 曲 线 描 述幅 频 响 应 2HH )/(1 1 ffAV 1. RC低 通 电 路 的 频 率 响 应相 频 响 应 )/(arctan HH ff最 大 误 差 5.7 2. RC高 通 电 路 的 频 率 响 应RC电 路 的 电 压 增 益 ： 22 22 2ioL /1 /1)( )()( CRs s sCR RsV sVsAV 幅 频 响 应 2LL )/(1 1 ffAV 相 频 响 应 )/(arctan LL ff 输 出 超 前 输 入RC高 通 电 路 4.7

43、.2 BJT的 高 频 小 信 号 模 型 及 频 率 参 数1. BJT的 高 频 小 信 号 模 型 模 型 的 引 出rbe-发 射 结 电 阻 re归 算到 基 极 回 路 的 电 阻 。 -发 射 结 电 容-集 电 结 电 阻 rbc -集 电 结 电 容 C bc rbb -基 区 的 体 电 阻 ， b是 假 想 的 基 区 内的 一 个 点 。互 导 CECE EBCEBCm VV iig vv BJT的 高 频 小 信 号 模 型 三 极 管 物 理 模 型 简 化 模 型 混 合 型 高 频小 信 号 模 型 。1. BJT的 高 频 小 信 号 模 型忽 略 rbc和

44、rce 2. BJT高 频 小 信 号 模 型 中 元 件 参 数 值 的 获 得低 频 时 ， 混 合 模 型 与 H 参 数 模 型 等 价 ebbbbe rrr EQbbebbbe )()( IVrrrr T 11又所 以 EQeb )1( IVr T ebbebb rrr 又 因 为 ebbeb rIV bebm IVg Tmeb 2 fgC 从 手 册 中 查 出 Tcb fC 和所 以 TVIrg EQebm 2. BJT高 频 小 信 号 模 型 中 元 件 参 数 值 的 获 得低 频 时 ， 混 合 模 型 与 H参 数 模 型 等 价 4.7.3 单 级 共 射 极 放 大

45、 电 路 的 频 率 响 应1. 高 频 响 应 Ce 11 11111Meb Vcb ebcb ebVcb oebC CjV ACj VCj VACj VVI cb )()( cbVMeboV CACVVA )(, 11其 中21 1111111Mo Vcb ocb oVcb eboC Cj V ACj VCj VACj VVI cb )()( cbVM CAC )( 112 其 中 cbMcbM LmVcb Lcb LmV LmLVcb eb LebmebVcbeb LebmCeboV CCCC RgAC RCj RgA RgRACj V RVgVACjV RVgIVVA cb 1 )()

46、( 21 1因 此 有 很 小 ， 所 以 得由 于即 cbLmebMeb CRgCCCC )( 11 )( sbbbeb sbebs bebbeebiebbb ebs RRrrR VrRR rRrrVrr rV RCf rRR rRrR rRR rRrrRrrRR rRrrRgA ffjARCjA rRR rRrrCjR CjV RVgVVVVVVVVA H bebs bebbe L bebs bebbeebLebbebs bebbeebLmVSM HVSMVSM bebs bebbeebeb LebmsssebebosoVSH 2 1 11 1 1 1 0 0 式 中 增 益 带 宽 积将

47、 中 频 增 益 与 通 频 带 相 乘 所 得 的 乘 积 称 为 增 益 带 宽 积 HVSM fA )()( cbLmebbbs Lm CRgCrR Rg 12 由 上 式 可 见 ， 当 电 路 参 数 及 三 极 管 都 选 定 后 ， 增 益-带 宽 积 基 本 上 是 个 常 数 ， 因 此 放 大 电 路 的 中 频 增 益 与 通频 带 存 在 矛 盾 ， 两 这 相 互 制 约 。时及当 bebsb rRRR )/arctan( Hff 180 21202020 )/(lglglg HVSMVSH ffAA 例 4.7.1 设 电 路 在 室 温 （ 300K） 下 运 行

48、 ， 且 BJT的 VBEQ=0.6V，rbb=100,0=100,Cbc=0.5pF,fT=400MHz;VCC=12V,Rb1=100k, Rb2=16k,Re=Rs=1k,RC=RL=5.1k,试 计 算 该 电 路 的 中 频 源 电 压 增益 及 上 限 频 率 Ce 2. 低 频 响 应 Ce eb ebee CCCCC CC 111 11 )( bbesbesbbess LCb bLCbbLC Lo IrRCjrRICjrRV RRCj IRRICjRR RV )(/)()/( )(/ 11 22 111 )( )( )/()/( )(/)(/ LcbL besL bes LVS

49、M LLVSM Lcbbesbes LsoVSL RRCf rRCf rR RA ffjffjA RRCjrRCjrR RVVA 22 11 21 212 12 1 1 11 1 1 11 1 式 中 )/arctan()/arctan( )/(lglglg )/( , ffff ffAA ffjAA CCC LL LVSMVSL LVSMVSL ebb 11 211 12 180180 1202020 1 1 为幅 频 和 相 频 特 性 表 达 式 对 低 频 特 性 的 影 响很 大 时 ， 只 考 虑当 例 4.7.2 设 电 路 中 BJT的 =80， rbe=1.5k, VCC=1

50、5V, Rs=50, Rb1=110k,Rb2=33k, Re=1.8k,RC=4k,RL=2.7k, Cb1=30F, Cb2=1F, Ce=50F.试 计 算 该 电 路 的 下 限 频 率 Ce 1. 多 级 放 大 电 路 的 增 益)j( )j()j( io VVAV )j( )j()j( )j()j( )j( -1)o(oo1o2io1 nnVVVVVV )j()j()j( 21 VnVV AAA 前 级 的 开 路 电 压 是 下 级 的 信 号 源 电 压 前 级 的 输 出 阻 抗 是 下 级 的 信 号 源 阻 抗 下 级 的 输 入 阻 抗 是 前 级 的 负 载 4.7.5 多 级 放 大 电 路 的 频 率 响 应 2. 多 级 放 大 电 路 的 频 率 响 应 多 级 放 大 电路 的 通 频 带 比它 的 任 何 一 级都 窄 。 （ 以 两 级 为 例 ）则 单 级 的 上 下 限 频 率 处 的 增 益 为当 两 级 增 益 和 频 带 均 相 同 时 ， 。 707.0 M1VA两 级 的 增 益 为 。 5.0)707.0( M122M1 VV AA 即 两 级 的 带 宽 小 于 单 级 带 宽 。4.7.5 多 级 放 大 电 路 的 频 率 响 应