模擬電子技術(shù) 第2章晶體管 考研備考期末復(fù)習(xí)

C、E極間電容發(fā)射結(jié)電容集電結(jié)電容壓控電流源晶體管混合π型等效模型

電路模型ec+_+_+_˙˙˙˙˙˙˙通常re、rc很小，rce、rb'c很大，均可以忽略。ec+_+_+_˙˙˙˙˙˙˙簡(jiǎn)化的混合π型等效模型ec+_+_+_˙˙˙˙˙˙低頻混合π型等效電路ec+_+_+_˙˙˙˙˙˙ec+_+_+_˙˙˙˙˙˙晶體管混合π型低頻等效電路與微變等效電路的關(guān)系低頻等效電路微變等效電路兩者等效ec+_+_+_˙˙˙˙˙˙_˙ec_+_+˙˙˙˙˙rbe=rbb'+rb'e故有為晶體管低頻電流放大系數(shù)其中兩者等效ec+_+_+_˙˙˙˙˙˙_˙ec_+_+˙˙˙˙˙gm的物理意義：表示晶體管的發(fā)射結(jié)電壓對(duì)管子集電極電流的控制能力，稱為跨導(dǎo)?！ぁざx：ec+_+_+_˙˙˙˙˙˙_˙晶體管混合π型電路的密勒等效電路密勒等效電路ec+_+_+_˙˙˙˙˙˙ec+_+_+_˙˙˙˙˙˙圖中··式中···ec+_+_+_˙˙˙˙˙˙2．晶體管的高頻特性和高頻參數(shù)由描述晶體管特性的H參數(shù)方程得（1）晶體管電流放大倍數(shù)=(f)··············由上式可畫出求的等效電路·由圖可知˙˙˙˙˙因很小˙˙····˙由畫出求的等效電路ec+_˙˙+_˙+˙_˙˙····˙˙由以上各式得˙即令或得˙由˙得的幅頻特性˙˙相頻特性a)畫幅頻特性曲線˙將上式表示為˙在坐標(biāo)中表示一條直線˙式中項(xiàng)0˙˙當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)˙對(duì)于式中的項(xiàng)在坐標(biāo)系中表示橫軸在坐標(biāo)系中表示斜率為-20dB/十倍頻的一條直線˙即式0˙的圖形是由橫軸與斜率為-20dB/十倍頻的直線合成的曲線。的圖形是由直線綜上所述˙˙˙曲線合成的0˙0˙0˙這種圖形稱為波特圖當(dāng)時(shí)即實(shí)際值比

小3dB˙0˙實(shí)際的幅頻曲線fβ稱為晶體管的共射極截止頻率由可知˙當(dāng)f=fβ時(shí)˙b)畫相頻特性曲線由相頻特性知當(dāng)f<<f(實(shí)際只要f<0.1f)時(shí)當(dāng)f>>f(實(shí)際只要f>10f)時(shí)當(dāng)f=f時(shí)實(shí)際上當(dāng)f=0.1f或f=10f時(shí)或由以上討論可畫出的相頻特性˙(2)晶體管特征頻率fT當(dāng)f=fT時(shí)，˙由于定義故fT是衡量晶體管高頻特性的最常用指標(biāo)

由得可見f和fT都與晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)有關(guān)（3）晶體管電流放大倍數(shù)=(f)·可以證明式中0——晶體管共基極低頻電流放大系數(shù)f——晶體管共基極截止頻率·得晶體管共基極截止頻率由與的關(guān)系通常將的晶體管稱為高頻管將的晶體管稱為低頻管將代入上式˙晶體管共基極截止頻率特征頻率fβ、fT和f

a之間的關(guān)系為(4)fβ、fT和f

a的關(guān)系2.8.4單管共射極放大電路的頻率響應(yīng)

單管共射極放大電路電路中存在的電容：a.耦合電容、旁路電容b.結(jié)電容、極間電容、分布電容及負(fù)載電容等+_T+_++++_···不同電容對(duì)電路性能的影響a.耦合電容、旁路電容較大，主要影響電路的低頻性能。b.結(jié)電容、極間電容及分布電容等很小，主要影響電路的高頻性能。+_T+_++++_···不同頻率區(qū)域?qū)﹄娙莸奶幚碓瓌ta.低頻區(qū)考慮耦合電容、旁路電容的作用。結(jié)電容、極間電容及分布電容等小電容視為開路。b.中頻區(qū)耦合電容、旁路電容視為短路。結(jié)電容、極間電容及分布電容等仍視為開路。+_T+_++++_···c.高頻區(qū)耦合電容、旁路電容視為短路?？紤]結(jié)電容、極間電容及分布電容等小電容的作用。+_T+_++++_···1．中頻區(qū)的頻率響應(yīng)中頻區(qū)微變等效電路?······+_T+_++++_···忽略RB·?·····?······電壓放大倍數(shù)············?·····2．低頻區(qū)的頻率響應(yīng)和下限截止頻率

低頻微變等效電路······+_T+_++++_···忽略RB············忽略RE(因RE>>1/LCE)············?將CE等效到輸入回路······?······?將電流源轉(zhuǎn)換為電壓源······?······?將輸入回路電容合并······?······?圖中在輸出回路····故·········?在輸入回路·········?得低頻區(qū)放大電路電壓放大倍數(shù)由·······上式中，令、分別為輸入、輸出回路的時(shí)間常數(shù)?！ぁぁぁぁぁ?···令·····中頻電壓放大倍數(shù)式中··當(dāng)C2＞＞C'1式中

為由C'1引起的附加相移?！ぁぁぁぁぁぁぁぁ?即C2的影響可以忽略時(shí)知當(dāng)時(shí)由····故為僅考慮時(shí)放大電路的下限截止頻率當(dāng)C2<<C1'時(shí)···式中

為由C2引起的附加相移?！ぁぁぁぁぁ?即C1'的影響可以忽略時(shí)知當(dāng)時(shí)同理由····故為僅考慮時(shí)放大電路的下限截止頻率故旁路電容是影響電路低頻性能的主要元件。一般情況下，由于即旁路電容折算到輸入端的等效電容很小。3．高頻區(qū)的頻率響應(yīng)和上限截止頻率

+_T+_++++_···高頻等效電路對(duì)密勒等效..+e++_._+_c_....·+_T+_++++_··對(duì)輸入回路簡(jiǎn)化、等效Ci=CM+Cb'e+++_._+_c_e?.......+e++__+_c_......戴維南等效..e++__+_c?.....+e++__+_c_......對(duì)輸出回路簡(jiǎn)化、等效e++__+_c?....e++__+_c?....將電流源轉(zhuǎn)換為電壓源e++__+_c?....?e++__+_c+_....由圖可知······?e++__+_c+_....高頻區(qū)電壓放大倍數(shù)

···········由于····?e++__+_c+_.....·令、分別為輸入、輸出回路的時(shí)間常數(shù)··?e++__+_c+_....或那么故····當(dāng)Ci＞＞Co即Co的影響可以忽略時(shí)···其中為由Ci引起的附加相移。?e++__+_c+_....知當(dāng)時(shí)故fH1為僅考慮Ci時(shí)放大電路的上限截止頻率?！ぁび伞ぁぎ?dāng)Co

＞＞Ci時(shí)即Ci的影響可以忽略時(shí)···其中為由Co引起的附加相移。?e++__+_c+_....知當(dāng)時(shí)故fH2為僅考慮Co時(shí)放大電路的上限截止頻率?！ぁぁぁっ~：慣性環(huán)節(jié)——含慣性元件的回路。

慣性元件——指其能量不能突變的元件(如電容）。

當(dāng)?shù)皖l區(qū)只考慮一個(gè)電容C1'或C2放大電路的電壓放大倍數(shù)可表示為高頻區(qū)只考慮一個(gè)電容Ci

或Co即當(dāng)?shù)?、高頻區(qū)的等效電路都只含一個(gè)慣性環(huán)節(jié)時(shí)··討論：a.當(dāng)時(shí)當(dāng)（實(shí)際只要）時(shí)·····b.當(dāng)時(shí)當(dāng)（實(shí)際只要）時(shí)·····c.當(dāng)時(shí)·····由以上分析可畫出放大電路的幅頻和相頻特性曲線（低、高頻區(qū)等效電路都只含一個(gè)慣性環(huán)節(jié)）3dB-20dB/dec20dB/dec··幅頻特性相頻特性2.8.5放大電路的增益帶寬積

放大電路的帶寬可見，擴(kuò)展放大電路帶寬的關(guān)鍵就在于提高fH。由于fH＞＞fL故提高fH的途徑：可見，降低電路Au時(shí)，將使CM減小，fH1提高。由于1.通過fH1而·減小R'L，fH2提高,但降低電路Au2.通過fH2由于由上述討論可知：提高放大電路的增益與擴(kuò)展放大電路帶寬之間有矛盾。

為了全面的衡量電路的高頻性能，采用指標(biāo)：增益帶寬積GBP（gainbandwidthproduct）GBP的定義GBP=Aumsfbw≈AumsfH設(shè)放大電路的低高頻區(qū)的等效電路均有多個(gè)慣性環(huán)節(jié)2.8.6多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)

1.如果各個(gè)慣性環(huán)節(jié)決定的下限截止頻率分別為則，電路的下限截止頻率fLfL1，fL2，……，fLn

電路上限截止頻率fHb.各個(gè)慣性環(huán)節(jié)決定的上限截止頻率分別為特別地，當(dāng)（）時(shí)fH1，fH2，……，

fHn特別地，當(dāng)（）時(shí)對(duì)于多級(jí)放大電路（相對(duì)于單級(jí)放大電路）：（1）增益高。（2）下限截止頻率fL增大。（3）上限截止頻率fH降低。（4）頻帶fbw變窄。小結(jié)：思考題1.通常影響晶體管高頻性能的主要因素有那些？3.放大電路頻率特性用波特圖表示有何好處？2.影響放大電路低頻性能的主要因素是什么？例1在圖示放大電路中，已知VCC=15V,RB1=90kΩ,

RB2=60kΩ,

RC=RL=2kΩ,RE1=0.2kΩ,RE2=1.8kΩ,C1=C2=10F,CE=50F,Co=1600pF。三極管的

rbb'=300Ω，

β=100，UBE=0.7V,

結(jié)電容可以忽略。試求練習(xí)題T+_++++_T+_++++_(1)靜態(tài)工作點(diǎn)ICQ,UCEQ：(2)

Aum、

Ri、Ro；(3)估計(jì)上、下限截止頻率fH和fL；(4)

Uopp及輸入電壓最大值Uim;(5)當(dāng)輸入電壓ui的最大值大于Uim時(shí)，輸出將首先出現(xiàn)什么失真？解：(1)估算法T+_++++_UCEQ=VCC－ICQRC－IEQ(RE1+RE2)

(2)T+_++++_≈VCC－IEQ（RC+RE1+RE2）=15－3.15×(2＋2)=2.4V·T+_++++_RiRo(3)a.估算法下限截止頻率(a)

C1決定的下限截止頻率T+_++++_RiRo(b)

C2決定的下限截止頻率(c)

CE決定的下限截止頻率RT+_++++_RiRoRT+_++++_RiRo圖中故由此可得電路的下限截止頻率T+_++++_b.估算法上限截止頻率根據(jù)題意，影響電路上限截止頻率的電容只有Co。故T+_++++_Ro(4)UCEQ=2.4V由得(5)由于故當(dāng)輸入電壓ui的最大值大于Uim時(shí)輸出將首先出現(xiàn)飽和失真例2在圖示電路中，已知晶體管T1、T2的電流放大系數(shù)β1＝β

2＝50,UBE1=UBE2=0.7V。穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ＝4.7V。（1）試計(jì)算電路各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)值。（2）如IC1由于溫度的升高而增加1％，試計(jì)算輸出電壓Uo變化多少？T2+12VUOT1RIC2+VCCIC1解：(1)