第五章低噪放4-2晶体管模型

1、5.2 5.2 晶体管高频等效电路晶体管高频等效电路 射频集成电路主要工艺射频集成电路主要工艺 双极双极（Bipolar）砷化钾砷化钾 GaAs最高频率达到最高频率达到10050GHz 超高速微电子学和光电子学超高速微电子学和光电子学 CMOS 噪声低、线性好、与数字集成电路兼容噪声低、线性好、与数字集成电路兼容 3GHz以上以上Tf工艺技术工艺技术截止频率截止频率 (GHZ) Bipolar 25 50 BiCMOS 10 20 SiGe HBT 40 - 80描述晶体管的两种模型描述晶体管的两种模型特点：特点：模型中的每个参数均对应一定的物理意义模型中的每个参数均对应一定的物理意义适用的频

2、率范围较宽适用的频率范围较宽举例：举例：混合混合 型模型型模型1.1. 物理模型物理模型等效电路模型等效电路模型2. 网络模型网络模型特点：特点：把晶体管视为一个双端口黑盒子，分析其端口参数把晶体管视为一个双端口黑盒子，分析其端口参数适用于特定频率、线性参数适用于特定频率、线性参数举例：举例：S参数参数注意：注意：应用不同的模型，分析设计低噪放的方法不同应用不同的模型，分析设计低噪放的方法不同本章重点本章重点用晶体管的混合用晶体管的混合 型模型分析、设计低噪放型模型分析、设计低噪放共射放大器共射放大器原理图原理图 BiBQIBEQV基极基极偏置偏置VBEQ 集电极电源集电极电源 VCC负载电阻

3、负载电阻 RL共同决定共同决定工作点工作点Q决定基极偏置电流决定基极偏置电流 IBQ、ICQBQICQICCLVR5.2.1 5.2.1 双极型晶体管共射小信号等效电路双极型晶体管共射小信号等效电路mVqkTVT26当当 ( ) 时时smTVV，晶体管可用其，晶体管可用其等效电路等效电路代替代替输入信号输入信号为为 , , sv求求输出电流输出电流Ci混合混合 型等效电路型等效电路理解电路中理解电路中各元件的物理意义各元件的物理意义从从两个两个层次上加强对等效电路的理解层次上加强对等效电路的理解理解晶体管作为理解晶体管作为放大器的本质放大器的本质注意两点注意两点电路中的所有电路中的所有参数均与

4、工作点参数均与工作点Q有关有关 该电路是该电路是交流交流小信号小信号等效电路等效电路 晶体管作为晶体管作为放大器的本质放大器的本质一个一个电压控制的电流源电压控制的电流源 正向传输正向传输cm b eig v放大器的放大器的输入输入阻抗，电阻和电容阻抗，电阻和电容 、()b er r()b eCC放大器放大器输出输出电阻电阻 （很大）（很大）orce极限极限工作频率工作频率 由等效电路中的电容引起由等效电路中的电容引起 TfCgccgfmmT2)(2反向反向传输器件传输器件C引起放大器引起放大器不稳定不稳定5.2.2 5.2.2 场效应管小信号模型场效应管小信号模型场效应管工作的场效应管工作的

5、两个区两个区以以 大小划分大小划分DSv饱和区（恒流区）饱和区（恒流区）可变电阻区可变电阻区)()(DSthGSGSnDvVvi可变电阻区特性（可变电阻区特性（ 很小）很小）DSv理解：理解：)()(thGSGSnDSDVvvig 和和 成成线性关系线性关系DiDSv电导值为电导值为GSv 此电阻此电阻受栅源电压受栅源电压 的控制（可变电阻）的控制（可变电阻） 恒流区恒流区场效应管等效为一个理想的电压控制电流源场效应管等效为一个理想的电压控制电流源恒流区特性恒流区特性2)()(21thGSGSnDVvi伏安特性为：伏安特性为：DiGSv 成成平方律平方律关系关系DQnthGSGSQnQGSDmIVVvig2)()(转移跨导（转移跨导（ 对对 的控制能力）的控制能力）GSvDi小信号跨导与管子特性及工作点偏置有关小信号跨导与管子特性及工作点偏置有关小信号等效电路小信号等效电路正向传输正向传输电压控制电流源电压控制电流源输入阻抗呈容性输入阻抗呈容性输出电