线性电子线路0421学习教案

1、会计学1线性电子线路线性电子线路0421第一页，共69页。q 差放半电路(dinl)分析法 因电路(dinl)两边完全对称，因此差放分析的关键，就是如何在差模输入与共模输入时，分别画出半电路(dinl)交流通路。在此基础上分析电路(dinl)各项性能指标。分析(fnx)步骤： 差模分析画半电路差模交流通路 计算 Avd、Rid、Rod 。 共模分析画半电路共模交流通路 计算 Avc、KCMR、Ric 。 根据需要计算输出电压 双端输出： 计算 vo 。单端输出： 计算 vo1 、 vo2 。第 4 章放大器基础第2页/共69页第二页，共69页。q 差模性能(xngnng)分析T1+-+ -VC

2、CREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL 双端输出(shch)电路 REE 对差模视为短路(dunl)。iC2 = ICQ - iCiC1 = ICQ + iC因IEE = iC1 + iC2 = 2ICQ(不变)故RL 中点视为交流地电位，即每管负载为 RL / 2 。直流电源短路接地。1)半电路差模交流通路注意：关键在于对公共器件的处理。 第 4 章放大器基础RC+ -vod1+ -vid1RL2T1半电路差模交流通路 第3页/共69页第三页，共69页。2)差模性能指标分析(fnx)iididivR 差模输入电阻eb1i22 rRiid2id1ivv iid12iv 差模输出电阻

3、C1ood22RRR 差模电压(diny)增益idoddvvAv id2id1od2od1vvvv id1od122vv 1vA ebLC)2/( rRR 注意(zh y)：电路采用了成倍元件，但电压增益并没有得到 提高。 第 4 章放大器基础半电路差模交流通路 RC+ -vod1+ -vid1RL2T1ii第4页/共69页第四页，共69页。 单端输出(shch)电路 与双端输出电路的区别(qbi)：仅在于对 RL 的处理上。T1+-+ -VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RLiididivR eb1i22 rR不变C1o1odRRR idod1d1vvAv id1od12vv

4、 21vA ebLC)/(21 rRR 减小减小d2vA 第 4 章放大器基础(jch)RC+ -vod1= vod+ -vid1RLT1ii半电路差模交流通路第5页/共69页第五页，共69页。q 共模(n m)性能分析T1+-+ -VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL 双端输出(shch)电路每管发射极接 2REE。iC2 = ICQ + iCiC1 = ICQ + iC因IEE = iC1 + iC2 = 2ICQ+ 2iC则RL 对共模视为开路(kil)。直流电源短路接地。1)半电路共模交流通路因此 REE 上的共模电压：2iC REE因此流过 RL 的共模电流为 0。

5、第 4 章放大器基础半电路共模交流通路RC+ -voc1+ -vic1= vicT12REE第6页/共69页第六页，共69页。2)共模(n m)性能指标分析iicicivR 共模(n m)输入电阻1iR iic1iv 共模(n m)输出电阻共模电压增益icocdvvAv icoc2oc1vvv 0 电路特点)1(2EEeb Rr无意义双端输出电路利用对称性抑制共模信号。利用对称性抑制共模信号(温漂)原理： CQ2CQ1IIT0)(CQ2CQ1O VVV)(CCQ1CCCQ2CQ1RIVVV 第 4 章放大器基础半电路共模交流通路RC+ -voc1+ -vic1= vicT12REE第7页/共6

6、9页第七页，共69页。 单端输出(shch)电路 T1+-+ -VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL与双端输出电路的区别(qbi)：仅在于对 RL 的处理上。iicicivR 1iR )1(2EEeb Rr不变C1o1ocRRR icocc1vvAv 1vA EELEEebLC2)1(2)/(RRRrRR c2vA 第 4 章放大器基础(jch)半电路共模交流通路RC+ -voc1=voc+ -vic1= vicT12REERL第8页/共69页第八页，共69页。单端输出电路(dinl)特点单端输出(shch)电路利用 REE 的负反馈作用抑制共模信号。利用 REE 抑制共模(

7、n m)信号原理： CQIT EQV BQI)(EQBQBEQVVV T1+-+ -VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL CQI 一般射极电阻 REE 取值较大EELc12RRAv 因此很小。结论 无论电路采用何种输出方式，差放都具有放大 差模信号、抑制共模信号的能力。第 4 章放大器基础第9页/共69页第九页，共69页。差放性能指标归纳(gun)总结 Rid 与电路(dinl)输入、输出方式无关。 Rod 仅与电路输出方式(fngsh)有关。 Avd 仅与电路输出方式有关。 Avc仅与电路输出方式有关。eb1id22 rRRi双端输出， 22C1oodRRR 单端输出C1o

8、od1RRR 双端输出， ebL1d rRAAvv 单端输出， 2ebLd2d1 rRAAvv 双端输出0icoc vvAvc单端输出1icoc1c2c1vvvAvvAA EEL2RR )2/(LCLRRR 其中LCL/ RRR 其中第 4 章放大器基础第10页/共69页第十页，共69页。q 共模(n m)抑制比KCMR 是用来衡量(hng ling)差分放大器对共模信号抑制能力的一项重要指标，其值越大越好。定义(dngy) cdCMRvvAAKcdCMRvvAAK 双端输出电路单端输出电路c1d1CMRvvAAK EEmebEERgrR 提高 IEE(即增大 gm)、增大 REE提高 KCM

9、R第 4 章放大器基础第11页/共69页第十一页，共69页。 普通(ptng)差放存在的问题：q 采用(ciyng)恒流源的差分放大器REE KCMR 抑制零点漂移(pio y)能力但 IEE Q 点降低 输出动态范围T1VCCvi1voVEEvi2RCRCT2R1R2R3T333BE(on)EE212EE)(RVVRRRI ebid2 rRCod2RR ebCd22 rRAv o3C2c2RRAv )/1(21e3b333ce3o3RRrRRrR 其中2/EE2CQ1CQIII o3mCMRRgK 很大第 4 章放大器基础第12页/共69页第十二页，共69页。 双端输出(shch)时 单端输

10、出(shch)时q 任意(rny)输入时，输出信号的计算idd2o1oovAvvvv i2i1idvvv 其中idd1icc1od1oc11ovAvAvvvvv idd2icc2od2oc22ovAvAvvvvv 其中i2i1idvvv 2i2i1icvvv ebLCd)2/( rRRAv ebLCd2d12)/( rRRAAvv c2c1vvAA EELC2/RRR 第 4 章放大器基础第13页/共69页第十三页，共69页。例：图示电路(dinl)，已知 = 100，vi = 20sint (mV)，求 vo 。 解：T1VCCREEvivoVEERCRCT2RL22.6 k10 k10 k

11、(12 V)(-12 V)(1)分析(fnx) Q 点mA 25. 02/EECQ2CQ1 IIImA 5 . 0/ )(EEEEBE(on)EE RVVI(2)分析(fnx) Avd2 、Avc2252)/(ebLCd2 rRRAv 11. 02/EELC2c RRRAv由于 k 4 .1026)1(1CQebIr 则(3)计算 voii2i1idvvvv 2/2/ )(ii2i1icvvvv 由于则(mV) sin479idd2icc2o2otvAvAvvvv 第 4 章放大器基础第14页/共69页第十四页，共69页。电路(dinl)两边不对称对性能的影响实际(shj)差分放大器，电路不可

12、能做到完全对称：q 双端输出(shch)时的 KCMRT1、T2 两管集电极电阻 RC 不相等或 T1、T2 两管的 及 VBE(on)不对称例如产生运算误差理想情况od2od1vv 实际情况2/d)o(dc)o(dod1 vvv2/d)o(dc)o(dod2 vvvoc2oc1vv cdCMR/vvAAK2/d)o(cc)o(coc1 vvv2/d)o(cc)o(coc2 vvv由于od1oc11ovvv od2oc22ovvv icd)c (idd)d(d)c (od)d(o2o1oovAvAvvvvvvv 则d)c(d)d(CMR/ vvAAK因此第 4 章放大器基础第15页/共69页第

13、十五页，共69页。由两管参数不对称(如 VBE(on)、IS、RC 不等)引起(ynq)失调。q 失调(shtio)及其温漂 输入(shr)失调电压 VIOT1T2实际差放+-VO 0零输入时等效为理想差放+-VOVIO+-从等效的观点看：VIO 就是使 VO = 0 时，在实际差放输入端所加的补偿电压。dOIO/vAVV 失调电压VIO 产生原因：第 4 章放大器基础第16页/共69页第十六页，共69页。两管 不等，造成(zo chn) ICQ1 ICQ2 输入(shr)失调电流 IIO从等效(dn xio)的观点看：IIO 就是使 ICQ1 = ICQ2 时，在实际差放输入端所加的补尝电流

14、。 BQ2BQ1IOIII 失调电流IIO 产生原因：T1VCCREEVEERCRCT2RSRSIBQ1IBQ2若取2)(BQ2BQ1BIII 则2IOBBQ1III 2IOBBQ2III 第 4 章放大器基础第17页/共69页第十七页，共69页。 失调(shtio)模型总输入失调电压SIOIOIORIVV 当 R S 较 大(jio d)时：当 RS 较小时(xiosh)：失调以 IIO为主，为减小 VIO ，应选 IIO 小的差放。失调以 VIO 为主，为减小 VIO ，应选 VIO 小的差放；第 4 章放大器基础T1T2- +IBIBIIO2IIO2VIORSRS第18页/共69页第十八

15、页，共69页。 调 零 电 路(dinl)T1VCCREEVEERCRCT2RSRSVEE+ -VORW(发射极调零电路)T1VCCREERCRCT2RSRSVEE+ -VORW(集电极调零电路)调节电位器 RW ，改变两端发射极电位或集电极电阻(dinz)，使静态工作时双端输出电压减小到零。第 4 章放大器基础(jch)第19页/共69页第十九页，共69页。 VIO 和 IIO 的温漂若环境温度、电源电压等外界因素(yn s)变化：三极管参数变化VIO 和 IIO 变化。其中(qzhng)温度变化引起的温漂最大。可以(ky)证明：IOIOVTV IOIOITI 注意：调零电路可以克服失调，但

16、不能消除温漂。 MOS 差放的失调因IG 0IOSIOIOIOVRIVV 则(mV 量级)由两管参数(如 W/l、VGS(th)及 RD 不匹配引起失调。VIO 产生原因：注意： MOS 管差放的 VIO 三极管差放的 VIO 。第 4 章放大器基础第20页/共69页第二十页，共69页。差模传输(chun sh)特性完整描述(mio sh)差模输出电流随任意输入差模电压变化的特性。q 双极型差放的差模传输(chun sh)特性T1VCCIEEVEERCRCT2iC1iC2+-vID假设电路对称121 TBE1eSC1VvIi TBE2eSC2VvIi C2C1EEiiI BE2BE1IDvvv

17、 则TID/EEC2e1VvIi TID/EEC1e1VvIi 得)2(thTIDEEC2C1VvIii 第 4 章放大器基础第21页/共69页第二十一页，共69页。差模传输(chun sh)特性曲线1OiC/IEEvID/VT0.5QiC1/IEEiC2/IEEOiC1- iC2vID/VTIEE-IEE可以(ky)证明： 当| vID | 26 mV 时，差放线性工作(gngzu)(单管电路 vI 100 mV 后，一管截止、另一管导通，差放非线性工作。说明：若在两管发射极上串联电阻 RE，则利用 RE 的负反馈 作用，可扩展线性范围。RE 线性范围 但 Avd 第 4 章放大器基础第22

18、页/共69页第二十二页，共69页。最大差模输入(shr)电压范围：最大共模(n m)输入电压范围：受 VBR(BEO) 限制的最大差模输入(shr)电压。T1VCCvi1voVEEvi2RCRCT2R1R2R3T3保证 T1、T2、T3 管工作在放大区，所对应的最大共模输入电压。BE(on)1CE(sat)1CCCCIC VVRIVv 要保证 T1、T2 管放大区工作：BE(on)1CE(sat)33E3EEIC VVRIVv 要保证 T3 管放大区工作：第 4 章放大器基础第23页/共69页第二十三页，共69页。q MOS 差放-差模传输(chun sh)特性 假设(jish)两管特性完全相

19、同，且工作于饱和区，则：2GS(th)GSQIDGS(th)GSQIDSSSSD141122 VVvVVvIIi得T1VDDISSVSSRDRDT2iD1iD2vI1vI22GS(th)GS1OXnD1)(2VVlWCi D2D1SSiiI GS2GS1IDvvv 2GS(th)GS2OXnD2)(2VVlWCi 2GS(th)GSQIDGS(th)GSQIDSSSSD241122 VVvVVvIIi第 4 章放大器基础(jch)第24页/共69页第二十四页，共69页。可以(ky)证明：当| vID | 2)第27页/共69页第二十七页，共69页。 当温度变化时，由于(yuy) 、VBE(on

20、) 的影响，I0 热稳定性降低。 IO 精度(jn d)及热稳定性由当 较小时，I0 与 IR 之间不满足严格的镜像关系，I0 精度(jn d)降低。 输出电阻 RO由RVVIBE(on)CCR 得知，当考虑基宽调制效应时，根据)/1 (eACESCTBEVvIiVv VA 除了降低 I0 精度外，还造成 Ro 较小，I0 恒流特性变差。RO = rce2第 4 章放大器基础得知， /21R0 II则 BE(on)ACEQ2AR0/21VVVVII 得 BE(on)ACEQ2AC1C2VVVVii第28页/共69页第二十八页，共69页。q 减小 影响(yngxing)的镜像电流源T1VCCiC

21、1RT2IRIOiRET3 结构(jigu)特点T1 管 c、b 之间插入(ch r)一射随器 T3。 电路优点减小分流 i ，提高 I0 作为 IR 镜像的精度。由图 12B1C1C1RiiiiI)1(210 IR2202II 整理得式中RVVIBE(on)CCR2 输出电阻Ro = rce2第 4 章放大器基础第29页/共69页第二十九页，共69页。q 比 例 式 镜 像 电 流(dinli)源T1VCCiE1RT2IRIOR1R2iE2 结构(jigu)特点两管射极串接不同(b tn)阻值的电阻。 电路优点R 增大，I 恒流特性得到改善。)/1(1e2b222ce2oRRrRRrR 由(

22、 较大)2E2BE21E1BE1RivRiv )/ln(C2C1TBE2BE1iiVvv RC1E1Iii 0C2E2Iii ( 较大)得)/ln()/(/0R2T21R0IIRVRRII 当)/ln(0RT1RIIVRI时，得21R0/ RRII 式中1BE(on)CCRRRVVI 第 4 章放大器基础第30页/共69页第三十页，共69页。q 微电流(dinli)源T1VCCRT2IRIOR2iE2令比例(bl)镜像电流源中的 R1 = 0 。由)/ln()/(/0R2T21R0IIRVRRII 式中RVVIBE(on)CCR 根据集成(j chn)工艺的要求，电阻 R 不易做太大，故前述电

23、流源的 I0 只能做到 mA 量级。 )/ln()/(0R2T0IIRVI 得)1(e2b222ce2o rRRrR 输出电阻电路优点：可提供 A 量级的电流，且 Ro 大，精度高。第 4 章放大器基础第31页/共69页第三十一页，共69页。q MOS 镜像电流(dinli)源MOS 镜像电流源与三极管基本镜像电流源结构相似，只是原参考(cnko)支路中的电阻 R 被有源电阻 T3 取代。T1VCCT2IRIOT3VSS若T1 T2 性能匹配，工作在饱和区宽长比分别为(W/l )1 、(W/l )2根据2GS(th)GSOXnD)(2VVlWCi 0D2D1RIiiI DS1DS3SSDDvv

24、VV GS1DS1vv GS3DS3vv ，得R120)/()/(IlWlWI 2GS(th)GS1SSDDGS(th)GS113)()/()/(VvVVVvlWlW 2GS(th)GS11OXnR)()(2VvlWCI 其中第 4 章放大器基础(jch)第32页/共69页第三十二页，共69页。有源负载(fzi)差分放大器 T1、T2 构成的镜像电流(dinli)源代替 RC4 。T1VCCiC3T2vi1T3T4IEEVEEiOiC4iC2vi2 电路(dinl)组成：T3、T4 构成双端输入单端输出差放。 电路特点： 由镜像电流源知C3C2ii 当差模输入时C3C4ii 则差模输出电流C3

25、C4C2o2iiii 当共模输入时C3C4ii 则共模输出电流0C4C2o iii第 4 章放大器基础第33页/共69页第三十三页，共69页。T1VCCiC3T2vi1T3T4IEEVEEiOiC4iC2vi2 性能(xngnng)分析： 结论(jiln)：该电路不仅具有放大(fngd)差模、抑制共模的能力，在单端输出时，还获得双端输出的增益。2/EECQ4CQ3CQ2CQ1IIIII 由于则TCQm4m3m2m1/VIgggg )/(ce4ce2m4Lm4drrgRgAv 差模增益差模输入电阻ebe4be3bid2)(2 rrrR差模输出电阻ce4ce2o/rrR 第 4 章放大器基础第34

26、页/共69页第三十四页，共69页。4.6集成(j chn)运算放大器集成运放是实现高增益放大功能(gngnng)的一种集成器件。 集成运放性能(xngnng)特点Av 很大：(104 107 或 80 140 dB)Ri 很大：(几 k 105 M )Ro 很小：(几十 )静态输入、输出电位均为零。 集成运放电路符号反相输入端同相输入端输出端v-v+vo+-第 4 章放大器基础第35页/共69页第三十五页，共69页。 集成(j chn)运放电路组成由于实际电路较复杂 ，因此读图时，应根据电路组成，把整个电路划分成若干(rugn)基本单元进行分析。输入级中间增益级输出级偏置电路采用改进型差分放大

27、器采用 1 2 级共发电路 采用射随器或互补对称放大器采用电流源第 4 章放大器基础(jch)第36页/共69页第三十六页，共69页。q F007 集成运放内部(nib)电路输入级组成：由 T1、T3 和 T2、T4 组成的共集共基组合(zh)电路构成双入单出差放。T5、T6、T7 组成的改进型镜像电流源作 T4 管的有源负载。T8、T9 组成的镜像电流源代替差放的公共射极电阻 REE。输入级特点：改进型差放具有共模抑制比高、输入电阻大、输入失调小等特点，是集成运放中最关键的一部分电路。中间级组成： T17 构成共发放大(fngd)器。 T13B、T12 组成的镜像电流源作有源负载，代替集电极

28、电阻 RC。电路特点： 中间级是提供增益的主体，采用有源负载后，电压增益很高。隔离级 ： T16 管构成的射随器作为隔离级 ，利用其高输入阻抗的特点，提高输入级放大(fngd)倍数。输出级组成：T14 与 T20 组成甲乙类互补对称放大器。该放大器采用两个射随器组合而成。电路特点：输出电压大，输出电阻小，带负载能力强。过载保护电路 ：T15、R6 保护 T14管，T21、T22、T24、R7 保护 T20 管。正常情况保护电路不工作，只有过载时，保护电路才启动。隔离级 ：T23A 管构成的有源负载射随器作为隔离级，可提高中间级电压增益。T13A 与 T12 组成的镜像电流源作有源负载，代替 T

29、23A 的发射极电阻 RE。偏置电路：偏置电路一般包含在各级电路中，采用多路偏置的形式。T10、T11构成微电流源，作为整个集成运放的主偏置。电平位移电路 ：输入级共集共基组合电路中，采用极性相反的 NPN与 PNP 管进行电平位移。不专门另设电平位移电路。将上述单元电路功能综合起来可见，F007 是实现高增益放大功能的一种集成器件。它具有高 Ri、低 Ro、高 Av、高 KCMR 、零输入时零输出等特点，是一种较理想的电压放大器件。第 4 章放大器基础第37页/共69页第三十七页，共69页。4.7放大器的频率响应(pn l xin yn)从系统的观点(gundin)看，小信号放大器为线性时不

30、变系统。q 传递函数和极零点(ln din)复频域分析法输入激励信号 x(t)输出激励信号 y(t)若设拉氏变换X(s)Y(s)011n011)()()(asasabsbsbsXsYsAnnnmmmm 在初始条件为零时，定义系统的传递函数：)()()()(21210nmpspspszszszsH (m n)式中：标尺因子 H0 = bm/an ， z 为零点，p 为极点。第 4 章放大器基础第38页/共69页第三十八页，共69页。 在可实现的稳定有源线性系统中，分母多项式各系数恒 为正实数(shsh)，极点必为负实数(shsh)或实部为负值的共轭复数。 零点(ln din)可以是负实数或实部为

31、负值的共轭复数；也可以是 正实数或实部为正值的共轭复数。 在仅含容性电抗元件(yunjin)的系统中：只要不出现由电容构成的闭合回路，则极点数 = 电容数。若出现闭合回路，则极点数 = 独立电容数。C1C2C3图示闭合回路，极点数 = 2说明第 4 章放大器基础第39页/共69页第三十九页，共69页。1)写出电路(dinl)传递函数表达式 A(s) q 频率响应分析(fnx)步骤 复频域内，无零多极系统(xtng)传递函数一般表达式： )1()1)(1()(21InpspspsAsA 2)令 s = j，写出频率特性表达式 A(j)设极点均为负实数( p = -p )，则)j1()j1)(j1

32、()j (p2p1pInAA 4)确定上、下限角频率 3)绘制渐近波特图第 4 章放大器基础第40页/共69页第四十页，共69页。q RC 低通电路(dinl)频率响应 CR+-+-vi(t)vo(t) 由图，传递函数表达式 ：pio/11)(1)/(1)()()( ssCRsCsVsVsAv RC 时间常数式中 /1P ， 令 s = j，则频率特性表达式：Pj11)j ( vA幅值：2P)(11)( vA2PdB)(1lg20)( vA或相角：)arctan()(PA 第 4 章放大器基础(jch)第41页/共69页第四十一页，共69页。Op0.1p10pAv( )/dB-20-3Op0.

33、1p10pA( )- 45- 90- 5.7 绘制(huzh)渐近波特图：2PdB)(1lg20)( vA)arctan()(PA 根据画出幅频波特图画出相频波特图渐近波特(b t)图画法：幅频 p 时，PdBlg20)( vA = p 时，dB 3)(dB vA相频oA0)( 10p 时，oA90)( = p 时，oA45)( -20 dB/10 倍频(bi pn)-45/10 倍频第 4 章放大器基础第42页/共69页第四十二页，共69页。 确定(qudng)上限角频率：Op0.1p10pAv( )/dB-20Op0.1p10pA( )- 45- 90-20 dB/10 倍频(bi pn)

34、-45/10 倍频(bi pn)归纳一阶因子渐近波特图画法：幅频渐近波特图：Pj11)j ( vA已知自 0 dB水平线出发，经 p 转折成斜率为(20 dB/10 倍频)的直线。相频渐近波特图：自 0 水平线出发，经 0.1p 处转折，斜率为(45/ 10 倍频)，再经 10p 处转折为 -90 的水平线。dB3)(1lg20)(2pdB vA因 = p 时，H = p第 4 章放大器基础第43页/共69页第四十三页，共69页。q RC 高通电路(dinl)频率响应 由图，传递函数表达式 ：ssCRRsVsVsAv/11)(1)()()(pio RC 时间常数式中 /1P ， 令 s = j

35、，则频率特性表达式： Pj11)j ( vA幅值：2PdB)(1lg20)( vA相角：)arctan()(PA CR+-+-vi(t)vo(t)下限(xixin)角频率：dB 3)(1lg20)(2PdB vA因 = p 时，L = p第 4 章放大器基础(jch)第44页/共69页第四十四页，共69页。Op0.1p10pA( )4590 绘制(huzh)渐近波特图：2PdB)(1lg20)( vA)arctan()(PA 根据画出幅频波特图画出相频波特图Op0.1p10pAv( )/dB-2020 dB/十倍频-45/十倍频幅频渐近波特(b t)图： p：0 dB 水平线； p：斜率(xi

36、l)为(20 dB/十倍 频)的直线。相频渐近波特图： 0.1p： 90 的水平线。 0.1p 10p ：0 水平线。第 4 章放大器基础第45页/共69页第四十五页，共69页。q 多极点(jdin)系统频率响应 利用 RC 低通电路分析(fnx)结果，得传递函数表达式 ：)/1)(/1)(/1()(p3p2p1I sssAsAvv 式中11P11CR C1R1+-+-vivoAv1C2R2Av2C3R3Av3如图所示的三级理想电压(diny)放大器，Ri ，Ro 0。试画渐近波特图，并求 H 。已知 R1 C1 R2 C2 R3 C3 。22P21CR 33P31CR 321IvvvvAAA

37、A 第 4 章放大器基础第46页/共69页第四十六页，共69页。 频率特性表达式：2P32P22P1IdB)(1lg20)(1lg20)(1lg20lg20)( vvAAP3P2P1A/arctan/arctan/arctan)( )/j1)(/j1)(/j1()(p3p2p1I vvAsA幅频及相频表达式：均为单阶因子(ynz)波特图的叠加。假设dB 60I vAP1P2P310010 Op20.1p110p3A( )- 90p1p3- 180- 270Op2p1p3Av( )/dB204060-20p3-20 dB/10 倍频(bi pn)-40 dB/十倍频-60 dB/十倍频-45/

38、10 倍频(bi pn)-90/十倍频-45/十倍频第 4 章放大器基础第47页/共69页第四十七页，共69页。归纳(gun)多极点系统渐近波特图画法：幅频渐近波特(b t)图：自中频增益 AvI(dB)的水平线出发，经 pn 转折成斜率(xil)为( 20 dB/十倍频)的直线。相频渐近波特图：自 0 水平线出发，经 0.1p1 处开始转折，斜率为：( 45/十倍频)乘以(单阶因子重叠的段数)，再经 10pn ，转折成 - 90 的折线。)/j1)(/j1)(/j1()j (p3p2p1I vvAA已知第 4 章放大器基础第48页/共69页第四十八页，共69页。 确定(qudng)上限角频率

39、：根据(gnj)定义，当 = H 时：2)(1 )(1)(1 )(I2P3H2P2H2P1HIHvvvAAA 即2)(1 )(1)(1 2P3H2P2H2P1H 整理并忽略高阶小量(xioling)得到上限角频率为23P22P21PH/1/1/11 若 p2 4p1 ，则称 p1 为主极点，p2 、 p3 为非主极点。p1H 上限角频率取决于主极点角频率：第 4 章放大器基础第49页/共69页第四十九页，共69页。高频工作(gngzu)，考虑三极管极间电容影响时， 为频率的复函数。q 三极管频率特性参数(cnsh)0)(bcce)()()( sVsIsIs rbbrberceCbeCbcgmV

40、be(s)bebcIb(s)Ic(s)根据(gnj)定义经推导得 /j1)j ( Hcbebeb)(1 CCr其中 指 ()下降到中频 的 0.707 倍时对应的角频率。共发电路截止角频率 第 4 章放大器基础 ()2/ O第50页/共69页第五十页，共69页。当 = T 时T2TT)/(1)( 因此(ync) T = 指 () 下降(xijing)到 1 时，对应的角频率。 特征(tzhng)角频率 T根据 T T 是三极管具有电流放大作用的最高极限角频率。2)/(1)( 及1 第 4 章放大器基础T1 ()2/ O第51页/共69页第五十一页，共69页。 指 ()下降到中频 的 0.707

41、 倍时对应的角频率。 共基电路(dinl)截止角频率 T 根据)j (1)j ()j ( /j1)j ( 及整理得 /j1)j ( )1( 其中三个频率参数中应用最广、最具代表性的是特征角频率 T。通常，T 越高，三极管高频(o pn)性能越好，构成的放大器上限频率越高。 第 4 章放大器基础(jch)第52页/共69页第五十二页，共69页。设原四端网络传递函数：q 密勒定理(dngl)共发放大器的频率响应(pn l xin yn) 网络+-+-V1(s)V2(s)Y (s)网络+-+-V1(s)V2(s)Y1 (s)Y2 (s)(/ )()(12sVsVsA 密勒定理(dngl)等效后：)(

42、1)()(1)(11sAsYsZsY )(11)()(1)(22sAsYsZsY 第 4 章放大器基础第53页/共69页第五十三页，共69页。q 单向(dn xin)化近似高频等效电路 rbbrberceCbeCbcgmVbe(s)bVo(s)RS+ -RCRL+ -Vs(s)ecIc(s)cboebebmc)()()()( sCsVsVsVgsI)/)()(ceLcorRsIsV 由等效电路cbLLmcbebo1)()()()( CRsRgsCsVsVsA整理得cbm Cg )/(1cbL CR 单向化近似条件Lm)(RgsA 则第 4 章放大器基础(jch)共发交流通路 RC+ -vo+

43、-vsRLRS+ -vi第54页/共69页第五十四页，共69页。q 共发高频(o pn)等效电路及密勒近似密勒等效rbbrbeCbegmVbe(s)bVo(s)RS+ -RL+ -Vs(s)Y1 (s)Y2 (s)高频等效电路 rbbrberceCbeCbcgmVbe(s)bVo(s)RS+ -RCRL+ -Vs(s)ec)(1 )(cb1sAsCsY )(11 )(cb2sAsCsY 1 LmcbRgsC M1sC cbLmM1 CRgC11 LmcbRgsC cbM2 CCM2sC 第 4 章放大器基础(jch)第55页/共69页第五十五页，共69页。rbbrbeCbegmVbe(s)bV

44、o(s)RS+ -RL+ -Vs(s)CM1CM2简化(jinhu)等效电路中：ebbbst/)( rrRRebcbLm/1 CCRgDebM1ebt CDCCC密勒效应倍增(bi zn)因子：cbLT1 CR CtgmVbe(s)bRt+ -RL+ -)(ssV )(osVPsIsos/1)()()( sAsVsVsAvv ebbbsLsI rrRRAv 由简化(jinhu)等效电路得式中ttpH1CR q 共发电路频率响应第 4 章放大器基础第56页/共69页第五十六页，共69页。q 共发电(fdin)路增益带宽积 GBW 定义(dngy)HsIfAGBWv ttebbbsL21CRrrR

45、R bbsLT2 rRRD cbT1 CRDL 其中1)选 rbb 小、 Cbc 小、T 高的三极管 使 GBW 。若 D 1，则 H T ，此时(c sh)上限角频率最高。2)管子选定后 采用恒压源(RS 0)激励：DrRrrRCRTbbsebbbsttH)(1 DrrDrrTbbeTbbeb 采用恒流源(RS )激励：DD/TH D 1 时，H ，上限频率降低。3)RL D H ，但 AvsI 。需兼顾两者。第 4 章放大器基础第57页/共69页第五十七页，共69页。提高(t go)共发电路上限频率的方法： 在电路输入端采用低阻节点(即 RS 小)。 在电路输出端也采用低阻节点(即 RL小

46、)。此时，共发电路上限角频率 H 最高，且接近(jijn)管子特征角频率 T 。第 4 章放大器基础(jch)第58页/共69页第五十八页，共69页。q 共集放大器共集和共基放大器的频率响应(pn l xin yn) 高频等效电路 rbbrberceCbeCbcgmVbe(s)bVo(s)RS+ -RERL+ -Vs(s)ec)()/(1bbScb rRC 由于简化等效电路 rbbrbeCbegmVbe(s)bVo(s)RS+ -RL+ -Vs(s)eIb(s)因此(ync)，Cbc 可忽略不计。令 RL = rce/ RE / RL第 4 章放大器基础(jch)共集交流通路 RE+ -vo+

47、 -vsRLRS第59页/共69页第五十九页，共69页。共集简化等效电路 rbbrbeCbegmVbe(s)bVo(s)RS+ -RL+ -Vs(s)eIb(s)由简化(jinhu)等效电路：式中pZsIsos11)()()( ssAsVsVsAvv 1)1 ()1 (LebbbSLsI RrrRRAv TZ 零点角频率： 极点(jdin)角频率： )/(1ebtP CR LmbbsLebt1/RgrRRrR 并联在 Cbe 两端(lin dun)的总电阻 采用恒压源(RS 0)激励：LbbsTLPRrRR T 共集电路输入为低阻节点(RS 小)时，上限角频率 H 。考虑到混型电路实际情况，共

48、集电路应工作在 T /3 以下。 第 4 章放大器基础第60页/共69页第六十页，共69页。q 共基放大器由图)/1/()()()(ebebbemebe sCrsVgsIsV高频等效电路(忽略 rbb、rce)rbeCbeCbcgmVeb (s)bVo(s)RS+ -RL+ -Vs(s)ecIe(s)整理(zhngl)得)/1/()()(ebeebe sCrsIsV)/1/()()(ebeembem sCrsIgsVg)()(/1)(eessIssI 受控源)/(1ebe Cr 其中共基交流通路 + -vo+ -vsRSRCRLreCbeCbc (s) Ie (s)bVo(s)RS+ -RL+ -Vs(s)ecIe(s)共基简化等效电路第 4 章放大器基础(jch