密勒效应的特性分析与应用

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1、北京交通大学模拟电子技术研宄论文密勒效应的特性分析与应用学院:专业:学号:学生:指导教师：电信学院自动化（铁道信号）10213053徐莹莹侯建军2012年5月AZi—►11H11>0图1n型网络图2密勒定理等效后的n型网络=(1-K}C密勒效应的特性分析与应用徐莹莹北京交通大学电子信息工程学院自动化1005班摘要：本文通过研究密勒定理与密勒效应，分析了在高频电路中，密勒效应对共射、共集、共基电路频带的影响，并找到改善共射电路高频特性的方案。分析了密勒效应在积分电路、多级放大电路和滤波器中的应用。通过对密勒效应的研究，可利用其特点在不同的电路中取其利避其害。关键字：密勒效应高频频

2、带密勒电容一、密勒定理与密勒效应密勒定理由M.M/7/er于1920年在研究真空电子三极管输入阻抗时提出的，但是这个效应也适用于现代半导体三极管。在进行电路的分析过程中，利用密勒定理能够有效的简化电路，方便对电路分析。在电路分析时，有时会如图1所示的网络结构：阻抗Z接在输入输出端。这样的接法增加了计算的复杂程度。密勒定理则提供/一种简化分析的方法，把图1所示的电路转换为图2所示的电路，后者称为前者的密勒等效电路。如果电路输出输入电压之比为则可以根据输入输出之间的电压电流的关系，得到Z.可以通过这个关系得到等效的阻抗值。如果网络两端之间不是由阻抗连接，面是由电容连接，则可以得到亦

3、分析高频电路的时候，三极管的结电容会对电路产生一定的影响，利用密勒定理b图3三极管的高频模型Cbc2Cee图5三极管的结电容等效电路图4三极管的结电容等效分析这些问题时，会出现一些特殊的现象，影响电路的性能。密勒效应是指在放大电路中，输入与输出之间的分布电容由于放人器的作用，等效到输入端的电容值扩大/+/C倍，其中火为该级放大电路的电压放大倍数。该效应在放大电路中可以影响到其工作频率。二、密勒效应的高频分析在高频分析的时候，三极管的扩散电容和势垒电容是不容忽视的。图3是三极管的高频模型。在=(1—K}Cbc,高频分析时，需要考虑集电极和基极之间的势垒电容、发射极和基极的扩散电容

4、。将三极管的结电容提取出来，得到图4所示电路。由于是Qt.、C&连接之后的等效电容，故C&的值很小。根据密勒定理，可将电路图简化为图5所示形式，得到(1)2.1共射电路在共射电路中，电路的电压增益为,=^=2^=2^即为扣te我们知道共射电路的电压增益比较大，即久比较大，则根据式（1）可知，密勒效应的影响大，Cbcl、Gw的值比较大，则可得到从三极管输入端看的等效的电容C大。由电路分析的相关知识可以知道，对于一个/?C电路，其频率响应为/=去，如果C比较大，则导致电路的频率/I七较小。由此可以看出，密勒效应影响到共射电路的高频特性，故共射电路的工作频率较低。对于A/asFFr管

5、，在共源组态中，栅极与漏极之间的电容c#为密勒电容，c#跨接在输入与输出端，密勒效应使得等效电容增大，导致频率特性降低。2.2共集电路我们知道，共集电路的电压增益的范围是0.95〜0.99，即厂~1,根据在共射电路中的分析，可知在共集电路中，密勒效应的影响较小，高频特性的影响也比较的小。则共集电路的高频特性比较好。2.3共基电路在共基电路中，三极管的放置方式发生改变，其结电容的分布图也将发生改变。结电容的分布图如图6所示，艽通过密勒等效之后的电路如图7所示。与共射电路、井集电路相比较，CwC&的位置互换。通过上述的分析，我们知道比较小，利用密勒定理，等效而来的的值比较小，密勒效

6、应的影响比较小。所以共基电路的高频C特性也比共射电路的高频特性好。-2.4宽带放大器图7共基状态下三极管的结电容的等效电路共射电路的共作频率较低，为了弥补这一劣势，可以通过共射一共基、共集一共射电路来拓宽频带。2.4.1共射一共基电路图8为共射共基电路的连接图。对于共基电路而言，其输入电阻r/h,而共基电路的输入电阻作为共射电路的负载，应为共射电路的电压增益与负载的大小成正比，共射电路的负载小，则电压增益RS,yIT2$T1J图6共基状态下三极管的结电容图8共射一共基电路I丫厂2T!比较小，所以密勒效应的影响比小。2.4.2共集一共射电路图9为共集一共射电路的连接图。对于共集电

7、路，其输出电阻m小，而共集电路的输出电m作为共射电路的源m抗，卜七，r小，扩展了共射电路的上限频率。图9共集一共射电路三、密勒效应的应用3.1密勒积分积分电路是我们常见的一种电路，图10为我们常见的积分电路，根据电路分析的知识，可以知道，其吋间常数r=/?C。图11为通过密勒电容改进的积分电路，利用了一个密勒电容C,通过密勒定理，电容可以等效为Gp其中Cm=(1+A)Ct可见时间常数扩大了(1+A)倍。R0_□□OC00图10简单积分电路在分析动态电路时，响应/⑴='+y(oo),r值增大，