1、場效應管高頻等效模型單管放大電路頻率響應 Cgd等效變化：等效變化：g-s之間的等效電容為之間的等效電容為d-s之間的等效電容為之間的等效電容為)(1LmgddsdsRgKCKKCC )()1 (LmgdgsgsRgKCKCC 圖圖5.3.1 場效應管的高頻等效模型場效應管的高頻等效模型(b)簡化模型簡化模型5.4 單管放大電路的頻率響應單管放大電路的頻率響應5.4.1 單管共射放大電路的頻率響應單管共射放大電路的頻率響應C1Rb+VCCC2Rc+Rs+SUOUiU+圖圖5.4.1 單管共射放大電路單管共射放大電路中頻段：各種電抗影中頻段：各種電抗影響忽略，響忽略，Au 與與 f 無關；無關；

2、低頻段：耦合電容低頻段：耦合電容(或或旁路電容旁路電容)壓降增大，壓降增大，Au降降低。與電路中的電阻構成低。與電路中的電阻構成RC 高通電路；高通電路；高頻段：三極管的極間電容并聯在電路中，高頻段：三極管的極間電容并聯在電路中，Au降低。降低。而且，構成而且，構成 RC 低通電路。低通電路。一、中頻電壓放大倍數一、中頻電壓放大倍數耦合電容耦合電容 可認為交流短路；極間電容可視為交流開路。可認為交流短路；極間電容可視為交流開路。1. 中頻段等效電路中頻段等效電路由圖可得：由圖可得：bbebbebebisbeebisieb/ rrrrRRUrrRRRU式中式中scmbeebisicebmoURg

3、rrRRRRUgU 圖圖5.4.2 中頻段等效電路中頻段等效電路e bc +sU +b eb rbb rRbRcRseb UoUiUebm Ug2. 中頻電壓放大倍數中頻電壓放大倍數已知已知 ，則，則eb0m rg bec0isismrRRRRAu 結論：中頻電壓放大倍數的表達式，與利用簡結論：中頻電壓放大倍數的表達式，與利用簡化化h參數等效電路的分析結果一致。參數等效電路的分析結果一致。cmbeebisisosmRgrrRRRUUAu 二、低頻電壓放大倍數二、低頻電壓放大倍數考慮耦合電容考慮耦合電容(或旁路電容或旁路電容)的作用，其等效電路：的作用，其等效電路：C1與輸入電阻與輸入電阻構成一

4、個構成一個 RC 高通高通電路。電路。sbeeb1isiebj1UrrCRRRU 圖圖5.4.3 低頻段等效電路低頻段等效電路e bc +sUb eb rbb rRbRcRseb UoUiUebm UgC1bbebbebebi+=/=rrrrRR式中式中sbeeb1isiebj1UrrCRRRU 輸出電壓：輸出電壓：s1iscmbeebisicebmo)(j111UCRRRgrrRRRRUgU 低頻電壓放大倍數：低頻電壓放大倍數：1issmsosl)(j111CRRAUUAuu 圖圖5.4.3低頻段等效電路低頻段等效電路e bc +sUb eb rbb rRbRcRseb UoUiUebm U

5、gC1低頻時間常數為：低頻時間常數為：1isL)+(=CRR 下限下限(3 dB)頻率為：頻率為：1isLL)+(21=21=CRRf 則則LLsmLsmslj1jj11ffffAffAAuuu 對數幅頻特性：對數幅頻特性：2LLml)(+1lg20+lg20=lg20ffffAAusus對數相頻特性：對數相頻特性：LoLooarctan90=)arctan90(+180=ffff 因電抗元件引起的相移為附加相移。低頻段最大附加相移為因電抗元件引起的相移為附加相移。低頻段最大附加相移為+901issmsosl)(j111CRRAUUAuu 三、高頻電壓放大倍數三、高頻電壓放大倍數考慮極間電容的

6、影響，其等效電路：考慮極間電容的影響，其等效電路：圖圖5.4.4 高頻等效電路高頻等效電路(a) bce + +b eb rebm Ugbb rRbsURcRseb UoUiU C 用戴維南定理簡化高頻等效電路：用戴維南定理簡化高頻等效電路：圖圖5.4.4 高頻等效電路高頻等效電路(b)輸入回路的等效變換輸入回路的等效變換 Re+b sU C 圖圖5.4.4 高頻等效電路高頻等效電路(c)輸入回路輸入回路 be +b eb rbb rRbsU RsiU C sU+ )/(/bsbbebsbeebisisRRrrRUrrRRRU bbebbebebi+=/=rrrrRR式中式中ssebj+11=

7、j1+j1=UCRUCRCU scmbeebisicebmoj11UCRRgrrRRRRUgU 圖圖5.4.4 高頻等效電路高頻等效電路(a)ce +ebm UgsURcReb UoU C CRAUUAuu j11smsosh高頻時間常數：高頻時間常數： CR H上限上限(- -3 dB)頻率為：頻率為： CRf 2121HHHsmsh11ffjAAuu 故故shuA的對數幅頻特性和相頻特性：的對數幅頻特性和相頻特性：2Hsmsh)(1lg20lg20lg20ffAAuu Hoarctan180=ff 高頻段最大附加相移為高頻段最大附加相移為- -90四、波特圖四、波特圖)j+1)(j+1 (

8、j=)j+1)(j+1 (=HLLsmHLsmsffffffAffffAAuuu繪制波特圖步驟：繪制波特圖步驟： 1. 根據電路參數計算根據電路參數計算 、fL 和和 fH ； smuA2. 由三段直線構成對數幅頻特性；由三段直線構成對數幅頻特性； smuA中頻段：對數幅值中頻段：對數幅值 = 20lg 低頻段：低頻段： f = fL開始減小，作斜率為開始減小，作斜率為 20 dB/十倍頻直線；十倍頻直線； 高頻段：高頻段：f = fH 開始增加，作斜率為開始增加，作斜率為 20 dB/十倍頻直線。十倍頻直線。3. 由五段直線構成對數相頻特性。由五段直線構成對數相頻特性。 對數幅頻特性：對數幅

9、頻特性：fdB/lg20uAOfL20dB/十倍頻十倍頻fH20dB/十倍頻十倍頻smlg20uA 270 225 135 180對數相頻特性：對數相頻特性： 9010 fL0.1fL0.1fH10 fHfO 5.4.2 單管共源放大電路的頻率響應單管共源放大電路的頻率響應圖圖單管共源放大電路及其等效電路單管共源放大電路及其等效電路在中頻段在中頻段開路，開路，C短路，中頻電壓放大倍數為短路，中頻電壓放大倍數為gsC LmgsLdgsmiom)/(RgURRUgUUAu gsgH21CRf CRRf)(21LdL 在高頻段，在高頻段，C短路，考慮短路，考慮的影響，上限頻率為：的影響，上限頻率為：

10、gsC 在低頻段，在低頻段，開路，考慮開路，考慮C的影響，下限頻率為：的影響，下限頻率為：gsC )j1)(j1 (j.HLLmffffffAAuu 電壓放大倍數：電壓放大倍數：5.4.3 放大電路頻率響應的改善和增益帶寬積放大電路頻率響應的改善和增益帶寬積為了改善放大電路低頻特性，需加大耦合電容及其回路為了改善放大電路低頻特性，需加大耦合電容及其回路電阻，以增大回路時間常數，從而降低下限頻率。在信電阻，以增大回路時間常數，從而降低下限頻率。在信號頻率很低的場合，應考慮采用直接耦合方式。號頻率很低的場合，應考慮采用直接耦合方式。2.為了改善單管放大電路的高頻特性，應增大上限頻率為了改善單管放大

11、電路的高頻特性，應增大上限頻率。 CRf21=21=HH cmbeebisisosmRgrrRRRUUAu CRgCCKCC)1 ()1 (cm )/(/bsbbebRRrrR 問題：問題： fH的提高的提高與與Ausm的增大是的增大是相互矛盾的。相互矛盾的。3.增益帶寬積增益帶寬積中頻電壓放大倍數與通頻帶的乘積。中頻電壓放大倍數與通頻帶的乘積。 CRfRgrrRRRAu 21Hcmbeebisism；因因為為 )/(/bsbbebRRrrR CRgCC)1(cm Ri = Rb / rbe假設假設 Rb Rs，Rb rbe；(1 + gmRc)C C CRRgrrRRRfAu 21 cmbe

12、ebisiHsm故故 CrR)(21bbs CrRfAu)(21bbsHsm 說明：說明：HsmfAu 式不很嚴格，但從中可以看出一個大概式不很嚴格，但從中可以看出一個大概的趨勢，即選定放大三極管后，的趨勢，即選定放大三極管后，rbb 和和 C的值即被確定，的值即被確定，增益帶寬積就基本上確定，此時，若將放大倍數提高若增益帶寬積就基本上確定，此時，若將放大倍數提高若干倍，則通頻帶也將幾乎變窄同樣的倍數。干倍，則通頻帶也將幾乎變窄同樣的倍數。 如欲得到一個通頻帶既寬，電壓放大倍數又高的放如欲得到一個通頻帶既寬，電壓放大倍數又高的放大電路，首要的問題是選用大電路，首要的問題是選用 rbb 和和 C

13、均小的高頻三極管。均小的高頻三極管。復習：復習：1.晶體管的混合晶體管的混合 模模型型2.單管共射放大電路的頻率響應單管共射放大電路的頻率響應表達式：表達式：)j+1)(j+1 (j=)j+1)(j+1 (=HLLsmHLsmsffffffAffffAAuuu波特圖的繪制：波特圖的繪制：三段直線構成幅頻特性三段直線構成幅頻特性五段直線構成相頻特性五段直線構成相頻特性5.5 多級放大電路的頻率響應多級放大電路的頻率響應多級放大電路頻率特性的定性分析多級放大電路頻率特性的定性分析多級放大電路的電壓放大倍數：多級放大電路的電壓放大倍數：uNuuuAAAA 21對數幅頻特性為：對數幅頻特性為： Nku

14、kuNuuuAAAAA121lg20lg20lg20lg20lg20 在多級放大電路中含有多個放大管，因而在高頻等在多級放大電路中含有多個放大管，因而在高頻等效電路中有多個低通電路。在阻容耦合放大電路中，如效電路中有多個低通電路。在阻容耦合放大電路中，如有多個耦合電容或旁路電容，則在低頻等效電路中就含有多個耦合電容或旁路電容，則在低頻等效電路中就含有多個高通電路。有多個高通電路。多級放大電路的總相位移為：多級放大電路的總相位移為： NkkN121 兩級放大電路的波特圖兩級放大電路的波特圖fHfL幅頻特性幅頻特性fdB/lg20uAOfL1fH16 dB3 dB3 dBfBW1fBW2一一 級級

15、二二 級級-20dB/十倍頻十倍頻-40dB/十倍頻十倍頻相頻特性相頻特性-270-360fL1fH1fO -540-180-450-90一一 級級二二 級級多級放大電路的通頻帶，總是比組成它的每一級的多級放大電路的通頻帶，總是比組成它的每一級的通頻帶窄。通頻帶窄。5.5.2 多級放大電路的上限頻率和下限頻率的估算多級放大電路的上限頻率和下限頻率的估算2H22H21HH1111 .11Nffff 2L22L21LL1 . 1Nffff 在實際的多級放大電路中，當各放大級的時間常數相在實際的多級放大電路中，當各放大級的時間常數相差懸殊時，可取其主要作用的那一級作為估算的依據。差懸殊時，可取其主要

16、作用的那一級作為估算的依據。 即：若某級的下限頻率遠高于其它各級的下限頻率，即：若某級的下限頻率遠高于其它各級的下限頻率，則可認為整個電路的下限頻率就是該級的下限頻率。同則可認為整個電路的下限頻率就是該級的下限頻率。同理若某級的上限頻率遠低于其它各級的上限頻率，則可理若某級的上限頻率遠低于其它各級的上限頻率，則可認為整個電路的上限頻率就是該級的上限頻率。認為整個電路的上限頻率就是該級的上限頻率。例例已知某電路的各級均為共射放大電路，其對數幅頻特性如已知某電路的各級均為共射放大電路，其對數幅頻特性如圖所示。求圖所示。求下限頻率、上限頻率和電壓放大倍數。下限頻率、上限頻率和電壓放大倍數。（2）高頻段只有