清华大学：《模拟电子技术基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第14讲 频率响应概述与晶体管的高频等效电路

堂學单 第十四讲频率响应概述与 晶体管的高频等效电路

第十四讲 频率响应概述与 晶体管的高频等效电路

③大学 第十四讲频率响应概述与 晶体管的高频等效电路 频率响应的基本概念 二、放大电路的频率参数 、晶体管的高频等效电路 四、场效应管的高频等效电路

第十四讲 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 二、放大电路的频率参数 三、晶体管的高频等效电路 四、场效应管的高频等效电路

频率响应的基本概念 1.研究的问题: 放大电路对信号频率的适应程度,即信号频 率对放大倍数的影响。 由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导 体器件极间电容的存在,使放大倍数为频率的 函数。 在使用一个放大电路时应了解其信号频率的 适用范围,在设计放大电路时,应满足信号频 率的范围要求

一、频率响应的基本概念 1. 研究的问题： 放大电路对信号频率的适应程度，即信号频 率对放大倍数的影响。 由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导 体器件极间电容的存在，使放大倍数为频率的 函数。 在使用一个放大电路时应了解其信号频率的 适用范围，在设计放大电路时，应满足信号频 率的范围要求

2.基本概念 (1)高通电路:信号频率越高,输出电压越接近输入电压。 U超前,当∫→0时;→>0,乙超前U190° R jORC +a 1tJORC

2. 基本概念 （1）高通电路:信号频率越高，输出电压越接近输入电压。 U o 超前U i ，当 f → 0时； U o → 0，U o 超前U i 90 。 RC RC R C R U U Au    1 j j j 1 i o + = + = =   

(1)高通电路:频率响应 0.707 90 」时放大 。JORC 倍数约为1 0. 1+ IRC 令几 2RC,则=J +(f/1) 1+jf/f =90°- arctan(f/f1) 低频段放大倍数表达式的特点?下限截止频率的特征?

（1）高通电路：频率响应 RC RC U U Au   1 j j i o + = =    fL 低频段放大倍数表达式的特点？下限截止频率的特征？ L L L 1 j j 2π 1 f f f f A RC f u + = = 令 ，则      =  − + = 90 arctan( ) 1 ( ) L 2 L L f f f f f f Au   f>>fL时放大 倍数约为1

(2)低通电路: 信号频率越低,输出电压越接近输入电压。 U滞后U,当∫→>∞时→>0,U滞后U90° JOc+r 1+JaRC

（2）低通电路: 信号频率越低，输出电压越接近输入电压。 U o 滞后U i ，当 f → 时；U o → 0，U o 滞后U i 90 。 RC R C C U U Au    1 j 1 j 1 j 1 i o + = + = =   

(2)低通电路:频率响应 f<时放大 R 倍数约为1 0.707 C U 1+jORC 90° 令f 则A 1+(/ 2πRC 1+if/fr P=-arctan(f/fu) 低频段放大倍数表达式的特点?上限截止频率的特征?

（2）低通电路：频率响应 H H 1 j 1 2π 1 f f A RC f u + = = 令 ，则 fH U RC U Au 1 j 1 i o + = =         = − + = arctan( ) 1 ( ) 1 H 2 H f f f f Au   低频段放大倍数表达式的特点？上限截止频率的特征？ f<<fH时放大 倍数约为1

(3)几个结论 if/fL ①电路低频段的放大倍数需乘因子 +i/f1 电路高频段的放大倍数需乘因子1+j/ ②当∫=时放大倍数幅值约降到0.707倍,相角超前45°; 当ff时放大倍数幅值也约降到0.707倍,相角滞后45° ③截止频率决定于电容所在回路的时间常数 L(H) 2兀了 ④频率响应有幅频特性和相频特性两条曲线

（3）几个结论 L L 1 j j f f f f ① 电路低频段的放大倍数需乘因子 + ② 当 f=fL时放大倍数幅值约降到0.707倍，相角超前45º ； 当 f=fH时放大倍数幅值也约降到0.707倍，相角滞后45º 。 ③ 截止频率决定于电容所在回路的时间常数 2π 1 f L(H) = 电路高频段的放大倍数需乘因子 L 1 j 1 + f f ④ 频率响应有幅频特性和相频特性两条曲线

二、放大电路的频率参数 高通 ∥y·/电路 007|| hw=fh-f 低通 R电路 低频段 中频段 高频段 通频带) 下限频率 上限频率 在低频段,随着信号频率逐渐降低,耦合电容、旁路电 容等的容抗增大,使动态信号损失,放大能力下降。 在高频段,随着信号频率逐渐升高,晶体管极间电容和 分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小,使动态信号 损失,放大能力下降

二、放大电路的频率参数 在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电 容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。 高通 电路 低通 电路 在高频段，随着信号频率逐渐升高，晶体管极间电容和 分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号 损失，放大能力下降。 下限频率 上限频率 bw H L f = f − f

三、晶体管的高频等效电路 1.混合π模型:形状像Ⅱ,参数量纲各不相同 结构:由体电阻、结电阻、结电容组成。 因面积大 基区体电阻 而阻值小 be:发射结电阻 rb n:发射结电容 :发射区体电阻 r b’c :集电结电阻 因多子浓 度高而阻 集电结电容 值小 :集电区体电阻

三、晶体管的高频等效电路 1. 混合π模型：形状像Π，参数量纲各不相同 结构：由体电阻、结电阻、结电容组成。 rbb’：基区体电阻 rb’e’：发射结电阻 Cπ：发射结电容 re：发射区体电阻 rb’c’：集电结电阻 Cμ：集电结电容 rc：集电区体电阻 因多子浓 度高而阻 值小 因面积大 而阻值小