北邮模电第五讲 放大电路的频率特性分析(1)

1、电子电路基础电子电路基础第五讲第五讲放大电路的频率特性分析放大电路的频率特性分析（1 1）2主要内容主要内容v3.1 频率特性分析基础v3.2 三极管的高频等效模型（1）三极管的PN结电容效应及其等效（2）共射混合模型（3）简化单向混和模型高频结构3一、频率特性分析基础一、频率特性分析基础 v影响频率特性的因素阻容耦合电路中的耦合电容晶体三极管极间电容频率上升，三极管等效 下降，过高的频率会引起放大倍数下降，产生相移v耦合电容影响可等效为高通电路来描述v极间电容影响可等效为低通电路来描述41、低通电路、低通电路 1/1/1/ 2HHRCfRCarctan/Hff + R + Ui U0 C21

2、|()|1(/)HH jffv电压传输系数1()1oiUH jj RCUv上限截止频率11()()11HHH jH jffjjfv幅频特性v相频特性5低通电路频率特性低通电路频率特性v幅频特性v相频特性21|()|1 (/)HH jffarctan/Hff Hf0.7074590Hf62、高通电路、高通电路11LLj RCjj RCj 1/1/2LLRCfRC2/|()|1(/)LLffH jfffv相频特性90arctan/Lff()1LLj ffH jfj ffv电压传递函数oi()UH jUv下限截止频率v幅频特性7高通电路频率特性高通电路频率特性v幅频特性v相频特性2/|()|1(/)

3、LLffH jff90arctan/Lffv通频带HLBffLHfffLf0.7074590Lf83 3、波特图、波特图2220lg|20lg 1dBHHff v采用对数坐标系画出电路的幅频特性曲线和相频特性曲线称为波特图v低通电路频率特性的波特图arctanHff 对数幅频特性对数相频特性| H(j ) |=-20lg,4520lg23dB,Hff ，半功率点2| H(j )|20lg,020lg1(/) =0dBHHffff ，|() |20lg-20lg(/)20lg-20lgHHHH jffffff，| H(j ) |-20lgf ，9低通电路的近似波特图低通电路的近似波特图| H(j

4、)|020lgHff，Hff，近似为斜率为00.1Hff，9010Hff，0.11045 /HHfff，以斜率为-十倍频的直线下降45Hff ，v幅频特性以fH为拐点，用两段直线近似v 相频特性曲线用三段直线来近似20dB-/十倍频的直线|() |20lg20lg-20lgHH jffarctanHff 10高通电路的对数幅频和相频特性高通电路的对数幅频和相频特性220lg| 20lg20lg 1 ()dBLLffHffv低通电路频率特性的波特图90arctan(/)Lff对数幅频特性对数相频特性H(j )-20lg,4520lg23dB,Lff ，半功率点|()| 20lg(lg(,020l

5、g/)20/)0LLLH jffffdBff?，|()| 20lg20lg(/)20lg120lg-20lgLLLH jffffff=，| H(j ) |020lgf ，11高通电路的近似波特图高通电路的近似波特图|() | 020lgLH jff，20/LffdB，斜率为十倍频900.1Lff，010Lff，0.110-45 /LLfff，以斜率为十倍频的直线下降45Lff，v幅频特性以fL为拐点，用两段直线近似v相频特性用三段直线来近似|()|20lg20lg-20lgLH jff12频率响应的特点频率响应的特点v电路的截止频率取决于电容所在回路的时间常数。放大电路的增益下降3dB，且产生

6、 相移45v当信号频率等于下限频率 或上限频率LfHfv近似分析中，可以用折线化的近似波特图表示放大电路的频率特性13二、三极管的高频等效模型二、三极管的高频等效模型空穴-电子对v势垒电容：由PN结两边存储的电荷形成这些变化与电容充放电特性一致v扩散电容：正偏压，PN结两边多子扩散形成v势垒和扩散电容合成为PN结电容。14三极管的三极管的PN结高频等效结构结高频等效结构CEBB Cbcb eCb crcrbbrb ererv 集电极区体电阻erv 发射极区体电阻crv 基区体电阻bbrv 发射结电阻b erv 集电结电阻b crv 发射结电容b eCmb eg uceRv 跨导 mgv 集射间

7、电阻 ceRv 集电结电容b cC15三极管的三极管的PN结高频等效结构结高频等效结构v 值很小可忽略ecrr和vRce远大于外接负载，视为开路v集电结等效电阻rbc远大于Cbc的容抗，可认为rbc开路；CEBB Cbcb eCb crcrbbrb erermb eg uceRCEBB Cbcb eCbbrb erermb eg u16三极管的三极管的PN结高频等效结构结高频等效结构CEBB Cbcb eCbbrb erermb eg u17gm只与静态工作点有关0Cmb em b e BBig ug r ii三极管的三极管的PN结高频等效结构结高频等效结构v信号频率较低时，C be、 C b

8、c作用可忽略，退化为h参数等效模型00(1)TTb eCQEQUUrII0mb egrCQEQTTIIUU18简化单向化混合简化单向化混合 模型模型 12132()()ii Zi Z1()b eob ciuuj C21/b eiuZ32/oiuZ 等效方法19单向化单向化 模型模型CLob emLi Rguu R vCbc等效到输入回路仍是一个电容CM(密勒电容)(1)MmLb cCg R C1()b eob ciuuj C21/b eiuZ32/oiuZ 1/1/ Z(1)bob ecuuj C21/)/(1b eob cb cZjjuCCu123iiiv电路等效11(1)mLb cZjg

9、R Cv电容Cbc等效到输出回路仍是一个电容，大小与Cbc相等,与负载RL的作用相比可忽略20单向化单向化 模型模型 EB B rbe C be ube C CM rbb ugmbevCbc等效到输入回路仍是一个电容CM(密勒电容)(1)MmLb cCg R C1()b eob ciuuj C21/b eiuZ32/oiuZ 11/Z(1/)ob eb cuuj C21/(1/)b eob cb cZuuj Cj C123iiiv电路等效11(1)mLb cZjg R Cv电容Cbc等效到输出回路仍是一个电容，大小与Cbc相等,与负载RL的作用相比可忽略CLob emLi Rguu R 二、三极管交流电流放大倍数二、三极管交流电流放大倍数 的高频特性的高频特性v 是f 的函数v高频交流电流放大倍数呈低通特性 cmb eig u0()(j )()oCBuijij1()mb eb eb eb cb eg uujCCr01b ej Cr1122 ()b eb eb cb efCrCCrv截止频率1| | |bebCm beiu j Cg ubCC 因为 较小v对数幅频和相频特性 的波特图的波特图0()1jfjf20220lg()20lg20l