模拟 电子技术基础.ppt

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1、模拟电子技术基础安徽理工大学电气工程系主讲：黄友锐第八讲5.2双极型三极管的高频小信号模型5.2.1.混合π型高频小信号模型5.2.2电流放大系数β的频响5.2.1混合π型高频小信号模型混合π型高频小信号模型是通过三极管的物理模型而建立的，三极管的物理结构如图05.05所示。rb'e---re归算到基极回路的电阻---发射结电容，也用C这一符号---集电结电阻---集电结电容，也用C这一符号rbb'---基区的体电阻，b'是假想的基区内的一个点。图05.05双极型三极管物理模型（1）物理模型---发射结电阻re根据这一物理模型可以

2、画出混合π型高频小信号模型，如图05.06所示。图05.06高频混合π型小信号模型电路这一模型中用代替，这是因为β本身就与频率有关，而gm与频率无关。推导如下:（2）用代替由此可见gm是与频率无关的0和rb’e的比值，因此gm与频率无关。若IE=1mA，gm=1mA/26mV≈38mS。gm称为跨导，还可写成β0反映了三极管内部，对流经rb‘e的电流的放大作用。是真正具有电流放大作用的部分，β0即低频时的β。而：在π型小信号模型中，因存在Cb’c和rb’c,对求解不便，可通过单向化处理加以变换。首先因rb’c很大，可以忽略，只剩下C

3、b’c。可以用输入侧的C’和输出侧的C’’两个电容去分别代替Cb’c，但要求变换前后应保证相关电流不变，如图05.07所示。（3）单向化图05.07高频混合π型小信号电路输入侧图05.07高频混合∏型小信号电路则定义令放大倍数,’LmRgK=输出侧所以由于C“<

4、图05.09的等效电路。由此可求出共射接法交流短路电流放大系数。β可由下式推出由此可做出β的幅频特性和相频特性曲线，如05.10图所示。图05.10三极管β的幅频特性和相频特性曲线当β=1时对应的频率称为特征频率fT，且有fT≈β0f当20lgβ下降3dB时,频率f称为共发射极接法的截止频率fT≈β0f可由下式推出当f=fT时,有：因fT>>f,所以,fT≈β0f5.3共发射极接法放大电路的频率特性5.3.1全频段小信号模型5.3.2高频段小信号微变等效电路5.3.3低频段小信号微变等效电路5.3.1全频段小信号模型对于图0

5、5.11所示的共发射极接法的基本放大电路，分析其频率响应，需画出放大电路从低频到高频的全频段小信号模型，如图05.12所示。然后分低、中、高三个频段加以研究。图05.11CE接法基本放大电路图05.12全频段微变等效电路显然这是一个RC低通环节，其时间常数H={[(Rs//R'b)+rbb']//rb'e}C'于是上限截止频率fH=1/2H。5.3.2高频段小信号微变等效电路将全频段小信号模型中的C1、C2和Ce短路，即可获得高频段小信号模型微变等效电路，如图05.13所示。图05.13高频段微变等效电路图05.13高频段微变

6、等效电路H={[(Rs//R'b)+rbb']//rb'e}C'设放大电路的中频电压放大倍数为AvsM，其频率特性曲线与RC低通电路相似。只不过其幅频特性在Y轴方向上上移了20lgAvsM(dB)。相频特性则在Y轴方向上向下移180，以反映单级放大电路倒相的关系。（动画5-3）5.3.3低频段小信号微变等效电路低频段的微变等效电路如图05.14所示，C1、C2和Ce被保留，C‘被忽略。显然如单独考虑该电路有三个RC电路环节。当信号频率提高时，它们的作用相同，都有利于放大倍数的提高，相当于高通环节，有下限截止频率。L1=[(R

7、'b//rbe)+RS]C1L2=(Rc+RL)C2L3={Re//[(R'S+rbe)/(1+)]}Ce式中R'S=RS//R'b（动画5-2）图05.14低频段微变等效电路在波特图上可确定fL1、fL2和fL3，分别做出三条曲线，然后相加。如果L在数值上较小的一个与其它两个相差较大，有4～5倍之多，可将最大的fL作为下限截止频率，然后做波特图。当R’b较大，并且Re>>1/Ce时。为了简单起见，先将Ce归算到基极回路后再与C1串联，设C'e=Ce/(1+)。同时在输出回路用戴文宁定理变换，得到简化的微变等效电路，如图0

8、5.15所示。所以输入回路的低频时间常数为：L1=(C1//C'e)(Rb+rbe)图05.15简化后的低频段等效电路图05.14低频段微变等效电路在此简化条件下，低频段的电压放大倍数的复数形式为总电压放大倍数的复数形