场效应管的高频等效模型单管放大电路的频率响应

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 放大电路的频率响应,5.3 场效应管的高频等效模型,场效应管各极之间存在极间电容，其高频等效模型如下：,一般情况下，,r,gs,和,r,ds,比外接电阻大得多，可认为是开路。,C,gd,可进行等效变化，使电路单向化。,1,C,gd,等效变化：,g-s之间的等效电容为,d-s之间的等效电容为,图5.3.1 场效应管的高频等效模型(b)简化模型,2,5.4 单管放大电路的频率响应,5.4.1 单管共射放大电路的频率响应,C,1,R,b,+V,CC,C,2,R,c,+,+,+,R,s,+,+,图5.4.1 单管共射放大电路,中频段：,各种电抗影响忽略，,A,u,与,f,无关；,低频段：,耦合电容(或旁路电容)压降增大，,A,u,降低。与电路中的电阻构成,RC,高通电路；,高频段：,三极管的极间电容并联在电路中，,A,u,降低。而且，构成,RC,低通电路。,3,一、中频电压放大倍数,耦合电容,可认为交流短路；极间电容可视为交流开路。,1. 中频段等效电路,由图可得：,图5.4.2 中频段等效电路,e,b,c,+,+,+,+,R,b,R,c,R,s,4,2. 中频电压放大倍数,已知 ，则,结论：,中频电压放大倍数的表达式，与利用简化h参数等效电路的分析结果一致。,5,二、低频电压放大倍数,考虑,耦合电容(或旁路电容),的作用，其等效电路：,C,1,与输入电阻构成一个,RC,高通电路。,图5.4.3 低频段等效电路,e,b,c,+,+,+,+,R,b,R,c,R,s,C,1,6,输出电压：,低频电压放大倍数：,图5.4.3低频段等效电路,e,b,c,+,+,+,+,R,b,R,c,R,s,C,1,7,低频时间常数为：,下限(3 dB)频率为：,则,对数幅频特性：,对数相频特性：,因电抗元件引起的相移为附加相移。,低频段最大附加相移为+90,8,三、高频电压放大倍数,考虑,极间电容,的影响，其等效电路：,图5.4.4 高频等效电路(a),b,c,e,+,+,+,+,R,b,R,c,R,s,9,用戴维南定理简化高频等效电路：,图5.4.4 高频等效电路,(b)输入回路的等效变换,R,e,+,图5.4.4 高频等效电路,(c)输入回路,b,e,+,+,R,b,R,s,+,10,图5.4.4 高频等效电路(a),c,e,+,+,+,R,c,R,11,高频时间常数：,上限(,-,3 dB)频率为：,的对数幅频特性和相频特性：,高频段最大附加相移为,-,90,12,四、波特图,绘制波特图步骤：,1. 根据电路参数计算 、,f,L,和,f,H,；,2. 由三段直线构成对数幅频特性；,中频段：,对数幅值 = 20lg,低频段：,f,=,f,L,开始减小，作斜率为 20 dB/十倍频直线；,高频段：,f,=,f,H,开始增加，作斜率为 20 dB/十倍频直线。,3. 由五段直线构成对数相频特性。,13,对数幅频特性：,f,O,f,L,20dB/十倍频,f,H,20dB/十倍频,-,270,-,225,-,135,-,180,对数相频特性：,-,90,10,f,L,0.1,f,L,0.1,f,H,10,f,H,f,O,14,5.4.2 单管共源放大电路的频率响应,图5.4.7单管共源放大电路及其等效电路,在中频段开路，C短路，中频电压放大倍数为,15,在高频段，,C,短路，考虑的影响，上限频率为：,在低频段，开路，考虑,C,的影响，下限频率为：,电压放大倍数：,16,5.4.3 放大电路频率响应的改善和增益带宽积,为了改善放大电路,低频特性,，需加大耦合电容及其回路电阻，以增大回路时间常数，从而降低,下限频率,。在信号频率很低的场合，应考虑采用,直接耦合方式,。,2.为了改善单管放大电路的,高频特性,，应增大,上限频率,。,问题：,f,H,的提高与,A,u,sm,的增大是相互矛盾的。,17,3.增益带宽积,中频电压放大倍数与通频带的乘积。,R,i,=,R,b,/,r,be,假设,R,b,R,s,，,R,b,r,be,；,(1 +,g,m,R,c,),C,C,18,说明：,式不很严格，但从中可以看出一个大概的趋势，即选定放大三极管后，,r,bb,和,C,的值即被确定，增益带宽积就基本上确定，此时，若将放大倍数提高若干倍，则通频带也将几乎变窄同样的倍数。,如欲得到一个通频带既宽，电压放大倍数又高的放大电路，首要的问题是选用,r,bb,和,C,均小的高频三极管。,19,复习：,1.晶体管的混合, 模,型,2.单管共射放大电路的频率响应,表达式：,波特图的绘制：,三段直线构成幅频特性,五段直线构成相频特性,20,5.5 多级放大电路的频率响应,5.5.1多级放大电路频率特性的定性分析,多级放大电路的电压放大倍数：,对数幅频特性为：,在多级放大电路中含有多个放大管，因而在高频等效电路中有,多个低通电路,。在阻容耦合放大电路中，如有多个耦合电容或旁路电容，则在低频等效电路中就含有,多个高通电路,。,21,多级放大电路的总相位移为：,两级放大电路的波特图,f,H,f,L,幅频特性,f,O,f,L1,f,H1,6 dB,3 dB,3 dB,f,BW1,f,BW2,一 级,二 级,-20dB/十倍频,-40dB/十倍频,22,相频特性,-270,-360,f,L1,f,H1,f,O,-540,-180,-450,-90,一 级,二 级,多级放大电路的通频带，总是比组成它的每一级的通频带窄。,23,5.5.2 多级放大电路的上限频率和下限频率的估算,在实际的多级放大电路中，当各放大级的时间常数相差悬殊时，可取其主要作用的那一级作为估算的依据。,即：,若某级的下限频率远高于其它各级的下限频率，则可认为整个电路的下限频率就是该级的下限频率。,同理若某级的上限频率远低于其它各级的上限频率，则可认为整个电路的上限频率就是该级的上限频率。,24,例5.5.1已知某电路的各级均为共射放大电路，其对数幅频特性如图所示。求,下限频率、,上限频率和电压放大倍数。,（2）高频段只有一个拐点，斜率为-60dB/十倍频程，电路中应有三个电容，为三级放大电路。,解：（1）低频段只有一个拐点，说明影响低频特性的只有一个电容，故电路的下限频率为10Hz。,f,H,0.52,f,H1,=(0.52210,5,)Hz=104kHz,（3）电压放大倍数,25,