模拟电路基础：第5章 基本放大电路（第十七讲）

第第5章章 基本放大电路基本放大电路一、放大电路的组成及分析方法一、放大电路的组成及分析方法二、二、放大电路的稳定偏置放大电路的稳定偏置三、各种基本组态放大电路的分析与比较三、各种基本组态放大电路的分析与比较四、四、放大电路的频率响应放大电路的频率响应五、一般组合放大电路五、一般组合放大电路 12四、放大电路的频率响应 （一）放大电路的通频带（一）放大电路的通频带 （二）（二）三极管的高频参数三极管的高频参数 （三）（三）共发射极放大电路的高频特性共发射极放大电路的高频特性 （四）共基极（四）共基极电路的高频特性电路的高频特性 （五）共（五）共集电极电路的高频特性集电极电路的高频特性3（一）（一）放大电路的通频带放大电路的通频带 前面讨论放大电路时，为了便于研究，都假定了输入信前面讨论放大电路时，为了便于研究，都假定了输入信号号u ui i是单一频率的正弦波，而实际工作中所要放大的信号是单一频率的正弦波，而实际工作中所要放大的信号并不是单一频率的正弦波。如电视信号中的图像信号，其并不是单一频率的正弦波。如电视信号中的图像信号，其频率包括了频率包括了6 66MHz6MHz范围内各种频率分量。由于放大电路范围内各种频率分量。由于放大电路中电抗元件的存在，放大电路对不同频率分量的信号放大中电抗元件的存在，放大电路对不同频率分量的信号放大能力是不相同的，而且不同频率分量的信号通过放大电路能力是不相同的，而且不同频率分量的信号通过放大电路后还会产生不同的相移。因此，衡量放大电路放大能力的后还会产生不同的相移。因此，衡量放大电路放大能力的放大倍数也就成为频率的函数。放大倍数也就成为频率的函数。4 放大电路的电压放大倍数与频率放大电路的电压放大倍数与频率的关系称为的关系称为幅频特性幅频特性,输出信号与输输出信号与输入信号的相位差与频率之间的关系称入信号的相位差与频率之间的关系称为为相频特性相频特性。两者统称。两者统称频率特性频率特性。5由于电抗元件的电抗是频率的函数，随着由于电抗元件的电抗是频率的函数，随着频率的变化而变化。如电路中的耦合电容和射频率的变化而变化。如电路中的耦合电容和射极旁路电容，在频率较低时，其容抗较大，它极旁路电容，在频率较低时，其容抗较大，它们对交流信号不能视为短路，这就必须考虑其们对交流信号不能视为短路，这就必须考虑其容抗对电路的影响。在分析放大电路的频率特容抗对电路的影响。在分析放大电路的频率特性时，通常采用频率分段法进行分析，即将放性时，通常采用频率分段法进行分析，即将放大电路的工作频率范围划分为低频、中频和高大电路的工作频率范围划分为低频、中频和高频三个频段，分别求出各频段中的频率特性，频三个频段，分别求出各频段中的频率特性，然后综合求得完整的频率特性。然后综合求得完整的频率特性。6放大电路的频率特性中有三项性能指标，它们是：放大电路的频率特性中有三项性能指标，它们是：1 1下限频率下限频率在低频段，放大电路的电压放大倍数降到中频段电压在低频段，放大电路的电压放大倍数降到中频段电压放大倍数放大倍数A Aumum的的0.7070.707A Aumum时的频率值叫做时的频率值叫做下限频率下限频率f fL L。引起低频段电压放大倍数下降的原因主要是输入耦合引起低频段电压放大倍数下降的原因主要是输入耦合电容、输出耦合电容和射极旁路电容，对低频信号形成较电容、输出耦合电容和射极旁路电容，对低频信号形成较大的衰减，从而使电压放大倍数下降。大的衰减，从而使电压放大倍数下降。72 2上限频率上限频率 在高频段，放大电路的电压放大倍数降到在高频段，放大电路的电压放大倍数降到中频段电压放大倍数中频段电压放大倍数A Aumum的的0.7070.707A Aumum时的频率值叫做时的频率值叫做上限频率上限频率f fH H。引起高频段电压放大倍数下降的原因主要引起高频段电压放大倍数下降的原因主要是三极管的极间电容和放大电路的输入电路和输是三极管的极间电容和放大电路的输入电路和输出电路的分布电容，将高频信号旁路，从而使电出电路的分布电容，将高频信号旁路，从而使电压放大倍数下降。压放大倍数下降。83 3通频带通频带在频率特性的中频段，放大电路的各种电容在频率特性的中频段，放大电路的各种电容对交流信号的影响均可以忽略，因此电压放大倍对交流信号的影响均可以忽略，因此电压放大倍数数A Aumum基本不变。这个频率带宽基本不变。这个频率带宽BWBW f fH H f fL L，称，称BWBW为为通频带通频带。放大电路的通频带越宽，即放大电。放大电路的通频带越宽，即放大电路的频率特性就越好。路的频率特性就越好。9阻容耦合电路的频率特性：阻容耦合电路的频率特性：fA耦合电耦合电容造成容造成三极管结三极管结电容造成电容造成10fA耦合电耦合电容造成容造成三极管结三极管结电容造成电容造成RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo11通频带通频带fAuAum0.7AumfL下限截下限截止频率止频率fH上限截上限截止频率止频率通频带：通频带：BW=fbw=fH fL放大倍数随频率变化放大倍数随频率变化曲线曲线幅频特性曲幅频特性曲线线1213 放大电路的频带宽度主要由高频放大电路的频带宽度主要由高频特性决定，电路的信号源内阻与三特性决定，电路的信号源内阻与三极管的结间电容是决定上限截止频极管的结间电容是决定上限截止频率率f fH H的主要因素。理论分析表明，的主要因素。理论分析表明，放大电路的增益带宽积近似为一常放大电路的增益带宽积近似为一常数。在共发射极放大电路中，由于数。在共发射极放大电路中，由于存在密勒电容效应，所以高频特性存在密勒电容效应，所以高频特性比共基极和共集电极放大电路差。比共基极和共集电极放大电路差。14（二）（二）三极管的高频参数三极管的高频参数1.1.三极管的频率特三极管的频率特性性fTff(1)(1)共射截止频率共射截止频率(2)(2)特征频率特征频率(3)(3)共基截止频率共基截止频率15fffj100f(1)(1)共射截止频率共射截止频率中频时共射电流放大倍数中频时共射电流放大倍数共射截止频率。共射截止频率。降至降至 时的频率时的频率 共射电流放大倍数共射电流放大倍数021的模和相角的模和相角201ff)/arctan(ff16对幅频特性方程取对数，可得对幅频特性方程取对数，可得20ff1lg20lg20lg20)/arctan(ff1718Tf(2)(2)特征频率特征频率TfffT0定义为定义为 值下降为值下降为1 1时的频率时的频率20ff11ff19f(3)(3)共基截止频率共基截止频率f共基截止频率。共基截止频率。降至降至 时的频率时的频率 021ff)1(0fffTffj1f)1(fj1110000201.1.三极管的频率特三极管的频率特性性fTff(1)(1)共射截止频率共射截止频率(2)(2)特征频率特征频率(3)(3)共基截止频率共基截止频率ffT0ff)1(0fffT212.2.三极管的混合三极管的混合型等效电路型等效电路 高频时，考虑到结间电容的影响，三高频时，考虑到结间电容的影响，三极管的高频微变等效电路重画如图所示。极管的高频微变等效电路重画如图所示。此时，输出回路的受控源是此时，输出回路的受控源是b0I22TmebfgC2EQTEQmI5.38UIgEQebIr26)1(0ebbebbrrrcbCTf ,为三极管产品手册所给参数为三极管产品手册所给参数23（三）（三）共发射极放大电路的共发射极放大电路的高频特性高频特性24共射放大电路共射放大电路高频等效电路如图所示。高频等效电路如图所示。25密勒定理密勒定理26应用密勒定理的放大电路如图所示。应用密勒定理的放大电路如图所示。CbLCm1MC)R/R(gCCb2MCC27应用密勒定理化简后的放大电路如图所示。应用密勒定理化简后的放大电路如图所示。1MebMCCC28CoRR)/(/ebbbBbeBirrRrRRbeLCiSiusmrRRRrRA)/(HusmusffAAj1129TmebfgC2ebmrg)/(LCmcbebMRRgCCC)/(BsbbebRrrrRMHCRf21EQebIr26)1(030 假定满足假设条件：假定满足假设条件：cbbbsebHusmCrrrfAGBW)(2sBrR beBrR ebcbLCmCCRRg)/(则共发射极放大器的增益带宽积为：则共发射极放大器的增益带宽积为：三极管选定后，增益带宽积也基本确定了三极管选定后，增益带宽积也基本确定了 若将通频带提高若干倍，则电压增益几乎同倍数下降若将通频带提高若干倍，则电压增益几乎同倍数下降 要有效增大要有效增大 和和GBWGBW，应选用，应选用 、小而小而 高的管高的管子子 源电阻越小越好源电阻越小越好bbrcbCTfHf31例例1 1 在图示电路中，在图示电路中，R RB B=470K=470K，R RC C=6K=6K，r rs s=1K=1K，R RL L开路，开路，C C1 1=C=C2 2=5uf=5uf，三极管的，三极管的=49,=49,，,，求电路的上限频率，求电路的上限频率 Krbb5.0pfCcb5MHzfT70HfKreb5.132TmebfgC2ebmrg)/(LCmcbebMRRgCCC)/(BsbbebRrrrRMHCRf2133KRrrrRBsbbeb75.0)/(mSrgebm67.3234KHzCRfMH3.20021pFfgCTmeb3.742pFRRgCCCLCmcbebM4.1054)/(35（四）（四）共基极放大电路的共基极放大电路的高频特性高频特性 共基极放大器的交流通路共基极放大器的交流通路36三极管的混合三极管的混合型等效电路型等效电路37 共基极放大器高频等效电路共基极放大器高频等效电路38 共基极放大器简化高频等效电路共基极放大器简化高频等效电路39 共基极放大器等效电路共基极放大器等效电路)()1(ebmebebmebebeCjgUCjgrUI40HfebEmSHCRgrf)/1/(211EmSEmLCmusmRgrRgRRgA/1/1)/(j1j1 121HHusmusffffAAcbLCHCRRf)/(212上限上限频率频率 主要由主要由 决定决定。在例在例1 1 同样同样参数参数下，下，约为约为71.4MHz,71.4MHz,约为约为5.3MHz,5.3MHz,f fH H约为约为5.3MHz.5.3MHz.2Hf1Hf2Hf41 共集电极放大器的交流通路共集电极放大器的交流通路（五）（五）共集电极放大电路的共集电极放大电路的高频特性高频特性4243 共集电极放大器高频等效电路共集电极放大器高频等效电路44cbbbBBSHCrRRrf)/(2121)/)(1(/21LEbeBBBRRrRRRj1 1HusmusffAA)/)(1()/)(1(LEbeLEsBBusmRRrRRrRRA在在例例1 1同样参数下，上限频率同样参数下，上限频率f fH H 约为约为21.2MHz21.2MHz。共集电极放大电路具有极好的共集电极放大电路具有极好的高频特性。高频特性。45第十七讲 结束模拟电子电路模拟电子电路基础基础叶桦叶桦四牌楼校区：自动化学院四牌楼校区：自动化学院 中心楼中心楼208室室Email:13601588921