一、三極管的高頻小信號(hào)模型
前面已介紹過(guò)低頻小信號(hào)模型,在低頻條件下,是不計(jì)晶體三極管和場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)電容的。而在高頻條件下,必須考慮器件內(nèi)部的結(jié)電容效應(yīng),所以,高頻小信號(hào)模型將從器件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)著手分析。最終得出簡(jiǎn)化的高頻小信號(hào)模型:
二、場(chǎng)效應(yīng)管的高頻小信號(hào)模型
高頻等效模型和簡(jiǎn)化模型:
其中。
三、放大電路的頻率特性分析
分析所用的手段是:將頻率分成三個(gè)頻段進(jìn)行分析—即低頻段、中頻段和高頻段。如右圖的單管放大電路,c是耦合電容器,容量較大,通常為:10~100uf。
晶體管用簡(jiǎn)化高頻小信號(hào)模型代入后畫(huà)出共射放大電路全頻段等效電路如圖,等效結(jié)電容ci 通常為10~100pf。
1. 中頻段:耦合電容c容量大容抗很小,在中頻段時(shí)當(dāng)短路;ci 容量小容抗很大,中頻段時(shí)交流開(kāi)路。
2. 低頻段:頻率降低c容抗增大,不能忽略;頻率降低ci 容抗更大,交流開(kāi)路。
3. 高頻段:頻率升高c容抗更小,可完全當(dāng)作短路;頻率升高ci 容抗增大,已不能忽略。
中頻段電壓放大倍數(shù):。與以前所求的低頻(音頻范圍)電壓放大倍數(shù)是一致的。說(shuō)明以前討論的是指中頻范圍。
低頻段電壓放大倍數(shù):,。
令:,則。
高頻段電壓放大倍數(shù):。令:,共射放大電路在高頻段的電壓增益復(fù)數(shù)表達(dá)式如下:。
共射放大電路的全頻段電壓放大倍數(shù)表達(dá)式:。在中頻段,因 fh >>f >>fl,上式近似為 :。在高頻段,因 f>>fl,上式近似為 :。在低頻段,因 f<<fh,上式近似為 :。
多級(jí)放大電路電壓放大倍數(shù)的頻率響應(yīng)表達(dá)式:多級(jí)放大器由許多單級(jí)放大器組成,而每級(jí)又有一上限截止(轉(zhuǎn)折)頻率fh和一個(gè)下限截止(轉(zhuǎn)折)頻率fl,所以有如下的多級(jí)放大器的頻響總表達(dá)式,。低頻轉(zhuǎn)折頻率和高頻轉(zhuǎn)折頻率的個(gè)數(shù)由放大電路中的電容個(gè)數(shù)所決定,其數(shù)值則與電容所在回路的時(shí)間常數(shù)相關(guān)。
四、頻率響應(yīng)的bode圖表示
波特圖(bode map)的畫(huà)法:橫坐標(biāo)采用對(duì)數(shù)頻率刻度表示,縱坐標(biāo)用對(duì)數(shù)(分貝)表示幅頻特性的增益幅度,相頻特性曲線(xiàn)的縱坐標(biāo)表示放大器輸出和輸入之間的相位角j。
波特圖表示的優(yōu)點(diǎn):
1) 把很寬的頻率變化范圍壓縮在較窄的對(duì)數(shù)頻率坐標(biāo)以?xún)?nèi)。
2) 增益的乘、除運(yùn)算變成了坐標(biāo)的加、減運(yùn)算。
3) 近似用漸近折線(xiàn)繪制代替了十分麻煩的頻率特性曲線(xiàn)。
1. 低頻段波特圖的繪制
頻率特性復(fù)數(shù)表達(dá)式:,幅頻特性表達(dá)式:
對(duì)數(shù)幅頻特性表達(dá)式:,相頻表達(dá)式:
對(duì)數(shù)幅頻特性可取以下三點(diǎn)來(lái)畫(huà)出,其幅頻特性如下:
;;
其相頻特性如下:
;;
2. 高頻段波特圖的繪制
頻率特性復(fù)數(shù)表達(dá)式:,幅頻特性表達(dá)式:
對(duì)數(shù)幅頻特性表達(dá)式:,相頻表達(dá)式: