模拟电子电路课件第8章

第八章 放大器的频率响 应

主要内容 8.1 晶体管高频参数和高频等效电路 BJT高频混合Π模型 MOS高频混合Π模型 8.2 单极放大器的频率响应 频率响应概论 CS和CE放大器的频率响应 8.3 多级放大器和宽带放大器的频率响 应

8.1 晶体管高频参数和高频等效电路(1)基区电荷和扩散电容Cdecde dQn I F gm F C dVBE VT

(2)发射结结电容Cje : 发射结处在截止状态时

C je

C je0 VBE 1 Voe m

(3)集电结结电容 C C C 0 VCB 1 V oc m

发射结正向工作时 C je 2C je0

(4)高频混合 模型(如右图8.1) 其中

C Cde C je

BJT截止频率的推导通常已知β和Cμ ,分析混合π 模型进行推导，可 确定Cπ 的值

混合π模型的使用条件

f 0.2 fT

8.1.2 MOSFET内部电容与高频模型 1.两类基本的内部电容： 栅极电容 源-衬底、漏-衬底耗尽层电容。 这两类电容效应可以通过MOS模型中的4个 电极之间增加电容来建模，这里共有5个电 容：Cgs、Cgd、Cgb、Csb和Cdb

2.高频MOSFET模型电容Cgb一般出现在截止 区，故此处不予考虑Csb

当源极和衬底相连，模型 变得相当简单。

3.MOSFET单位增益频率fTI o g mVgs

又 Vgs Ii /[s(Cgs Cgd )]

Io gm I i s (Cgs Cgd )

fT越高，用做放大器使用时，放大器频带越宽，性能越好。

8.2

单级放大器的频率响应

1.高频增益函数A(s) AM FH (s)

放大电路增益的一般形式:

(1 s / z1 )(1 s / z 2 )...( 1 s / zn ) FH (s) (1 s / p1 )(1 s / p 2 )...( 1 s / pm )

2.一阶RC电路频率响应 求解的关键是电路的

(1)时间常数快速计算法 当只有一个电抗元件和多个电阻时， 可求出电抗元件两端视入的等效电 阻Req

时间常数为ReqC或L/Req

(2)一阶低通RC电路的频率响应传输函数为：T ( s) Vo 1 1/ sC Vi R 1 1 sRC sC

1 1 令s=j ,并且定义 0 RC 则 T ( s) 1

1 s / 0

T ( j )

1 j / 0

1

其幅频响应 | T ( j ) | 相频响应

1 (1 / 0 ) 2

( ) tg 1 ( / 0 )

一阶RC低通电路频率响应曲线

(3)一阶高通RC电路的频率响应传输函数为：T ( s) sRC R 1 1 sRC sC R

1 1 令s=j ,并且定义 0 RC 则 T ( s) 1

1 s / 0

T ( j )

1 j / 0

1

其幅频响应 | T ( j ) | 相频响应

1 (1 / 0 ) 2

( ) tg 1 ( / 0 )

一阶RC高通电路的频率响应

3.fH的确定

对于主极点响应类型的放大电路，设 为主极点，则

若主极点不存在，可利用计算机进行 仿真确定3dB频率。

4.开路时间常数法估算fH

1 a1 s a2 s 2 an s n FH (s ) 1 b1 s b2 s 2 bn s n

利用相关理论可以证明 依次考虑高频等效电路中的电容，考虑一个电容Ci作用 时，其他电容和信号源设为零，求出从Ci看进去的等效 电阻Rio。将所有的时间常数相加，得到开路时间常数b1, 即 利用b1,估算