第五章 放大电路的频率响应第五章 放大电路的频率响应5.1 5.1 频率响应概述频率响应概述5.2 5.2 晶体管的高频等效模型晶体管的高频等效模型5.3 5.3 场效应管高频等效模型场效应管高频等效模型5.4 5.4 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应1频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应第十五讲 频率响应概述与晶体管的高频等效电路一、频率响应的基本概念一、频率响应的基本概念二、放大电路的频率参数二、放大电路的频率参数三、晶体管的高频等效电路三、晶体管的高频等效电路四、场效应管的高频等效电路四、场效应管的高频等效电路2频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应低频段，低频段，C、Ce容抗增大，信号容抗增大，信号被分压衰减被分压衰减|Au|fL（下限频率）（下限频率）高通高通电路电路低通低通电路电路高频段，高频段，管管极间电容和分布电容、寄生电容等容抗减小，信号极间电容和分布电容、寄生电容等容抗减小，信号被分流被分流 损失损失|Au|fH（上限频率）。（上限频率）。5.1 频率响应的基本概念频率响应的基本概念C、L及晶体管及晶体管Cj存在存在Au=|Au|(f)幅频特性幅频特性=(f)相频特性相频特性5.1.1幅频幅频-相频特性相频特性频率失真（频率失真（C、LAu(f)、(f)）线性失真）；晶体管线性失真）；晶体管非线性失真非线性失真3频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应5.1.2 5.1.2 高通、低通电路高通、低通电路fLffL时放大时放大倍数约为倍数约为1（令L=1/RC=1/）1.1.高通电路高通电路当当 f fL、f = fL、f fL |Au|、各多少？各多少？频向曲线频向曲线图图5.1.15.1.14频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应2.2.低通电路低通电路fHf fH时放大时放大倍数约为倍数约为1图图5.1.25.1.2当当 f fH |Au|、各多少？各多少？频向曲线频向曲线5频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应5.1.3 5.1.3 波特图波特图对数频率特性对数频率特性1.1.高通电路波特图高通电路波特图当当 f fL、f = fL、f fL20 |Au|、各多少？各多少？波特图波特图图图5.1.35.1.36频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应2.2.低通电路波特图低通电路波特图当当ffL20|Au|、各多少？各多少？波特图波特图图图5.1.35.1.37频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应结论结论（1 1）截止频率决定于电路所在回路的时间常数：）截止频率决定于电路所在回路的时间常数：(2) 当 f=fL，20lg|Au|=-3dB，=+45。 当当 f=fH，20lg|Au|=-3dB，=-45。fL=1/（2RC并）低通电路低通电路fH=1/（2RC串）高通电路高通电路（3 3）可用波特图近似描述放大电路的频率特性。）可用波特图近似描述放大电路的频率特性。8频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应5.2 5.2 晶体管的高频等效模型晶体管的高频等效模型晶体管晶体管结构：结构：由体电阻、结电阻、结电容组成。由体电阻、结电阻、结电容组成。rbb 基区体电阻基区体电阻rbe发射结电阻发射结电阻C 发射结电容发射结电容re 发射区体电阻发射区体电阻rbc集电结电阻集电结电阻C 集电结电容集电结电容rc 集电区体电阻集电区体电阻因多子浓度因多子浓度高而阻值小高而阻值小因面积大而因面积大而阻值小阻值小5.2.1 5.2.1 晶体管的混合晶体管的混合模型模型9频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应忽略小电阻忽略小电阻r rc c、r re e；考虑考虑i iC C的受控关系：的受控关系： gm跨导，表明跨导，表明Ube对对Ic控制控制作用，作用，gm与信号与信号 f 无关无关。1.1.完整的混合完整的混合模型模型（形状像形状像，参数量纲各不相同），参数量纲各不相同）因面积大因面积大而阻值小而阻值小因多子浓度因多子浓度高而阻值小高而阻值小图图5.2.15.2.110频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应2.2.简化的混合简化的混合模型模型放大区：放大区：Jc反偏反偏rbc1/( jC)；输出曲线近似水平输出曲线近似水平rceRLrbc、rce开路开路（1 1）忽略大电阻的分流）忽略大电阻的分流图图5.2.2 (a)5.2.2 (a)11频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应（2 2）单向化单向化将将C C等效到输入、输出回路等效到输入、输出回路利用密勒定理利用密勒定理：将将 C C、C图图5.2.2 (b)5.2.2 (b)12频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应* * 单向化过程单向化过程等效变换后电流不变等效变换后电流不变13频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应（3 3）忽略）忽略C C，合并，合并C C、CC简化混合简化混合模型模型3.3.混合混合模型的主要参数模型的主要参数图图5.2.2 (c)5.2.2 (c)Ic14频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应5.2.2 5.2.2 电流放大系数的频率响应电流放大系数的频率响应1.1.定性分析定性分析15频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应2. 2. 频率响应的定量关系频率响应的定量关系为什么短路？为什么短路？Ic=gmUbe，gm=0/rbeuCE=0uCE=0(1)(1)推导过程推导过程16频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应(2)(2)电流放大倍数的频率特性曲线电流放大倍数的频率特性曲线f17频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应波特图波特图: lg f20dB/十倍频折线化近似画法折线化近似画法f共射截止频率共射截止频率(3dB)fT特征频率特征频率(0dB):0 ff共基截止频率共基截止频率 f =(1+0)ffT18频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应3. 3. 晶体管的频率参数晶体管的频率参数共射截共射截止频率止频率共基截共基截止频率止频率特征特征频率频率集电结电容集电结电容通过以上分析得出的结论：通过以上分析得出的结论： 低频段和高频段放大倍数的表达式；低频段和高频段放大倍数的表达式； 截止频率与时间常数的关系；截止频率与时间常数的关系； 波特图及其折线画法；波特图及其折线画法； C的求法。的求法。手册手册查得查得19频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应5.3 5.3 场效应管的高频等效电路场效应管的高频等效电路可与晶体管高频等效电流类比，简化、单向化变换。可与晶体管高频等效电流类比，简化、单向化变换。很大，可忽略其电流很大，可忽略其电流单向化变换单向化变换极间电容极间电容CgsCgdCds数值数值/pF1101100.11忽略忽略d-s间等效电容间等效电容20频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应讨论一1. 若干个放大电路的放大倍数分别为若干个放大电路的放大倍数分别为1、10、102、103、104、105，它们的增益分别为多少？，它们的增益分别为多少？2. 为什么波特图开阔了视野？同样长度的横轴，在为什么波特图开阔了视野？同样长度的横轴，在单位长度不变的情况下，采用对数坐标后，最高频单位长度不变的情况下，采用对数坐标后，最高频率是原来的多少倍？率是原来的多少倍？102030405060Of10102103104105106lg f21频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应讨论二讨论二 电路如图。已知各电阻阻电路如图。已知各电阻阻值；静态工作点合适，集电值；静态工作点合适，集电极电流极电流ICQ2mA；晶体管的；晶体管的rbb=200，Cob=5pF， f=1MHz。 试求解该电路中晶体管高试求解该电路中晶体管高频等效模型中的各个参数。频等效模型中的各个参数。22频率响应概述与晶体管的高频等效电路放大电路的频率响应讨论二讨论二23频率响应概述与晶体管的高频等效电路