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低频电子电路习题答案及指导.doc

1、题图1-41-8 在题图1-4所示的硅二极管电路中,输入交流信号Vim为5mV,问输出交流电压Vom为多少?设电容C对交流信号的容抗可忽略不计。 【分析思路】 (1)从电路结构出发,在两个电源作用下,电路中每个元器件的电压和电流原则上均包含两部分响应,即不变的直流和变化的交流;(2)具体说来,电容所在支路因电容的存在不可能含直流电流的流动,即电阻上无直流电压降;(3)考虑到交流电压的变化范围较小,由此在各元件上引起的变化电压和电流也不会大,即相对于直流属于小信号。综合起来,该题可以采用在直流工作点下的小信号分析方法。【解答】(1)在令交流电压源为零条件下,画出原电路的直流通路如图1-8-1(a

2、)所示。 (a)题图1-4在Vim=0时的电路图 (b)直路分析图 (c)二极管分析模型图1-8-1 题图1-4的直流通路获取在只提供二极管为“硅管”信息条件下,我们能采用的最精确二极管模型也只有图1-8-1(c)的模型了。据此,得,;管子处于导通状态。(2)在令原图中直流电压源为零条件下,画出原电路的交流通路如图1-8-2(a)所示,在二极管用小信号电阻替代,容抗为零的电容用短路线替代后得小信号等效图(c)。 (a)令原图直流源为零时的电路 (b)整理后的交流通路 (c)小信号等效图图1-8-2 题图1-4的交流分析图获取 【结论】 在二极管直流压降,交流压降条件下,可知满足计算前的“小信号

3、分析”假设条件,因此分析合理,即。1-9 请思考下列说法是否正确:(1)二极管的结电容越大二极管允许的最高工作频率越高;(2)二极管的结电容与外加电压的关系是线性的;(3)二极管的结电容由势垒电容和扩散电容组成;(4)在反偏时主要由扩散电容起作用。1-10 在某电路保持不变的条件下,温度为20时测得二极管的电压VD=0.7V。当温度上升到40时,则VD的大小将增加还是减小。1-11 如何用万用表来判断二极管好坏、极性。1-12 电路如题图1-5所示,请在选用图1-3-7(b)的二极管模型,以及时,画出电路输入输出电压关系曲线。题图1-51-13 电路如题图1-6所示,已知稳压管VDZ的稳压值V

4、Z10V,稳定电流的最大值IZmax=20mA,稳定电流的最小值IZmin= 5mA,负载电阻RL2kW。要求当输入电压VI由正常值发生20%波动时,输出电压基本不变。试求:电阻R和输入电压VI的正常值。解:【分析思路】:根据精度选择的不同得到两种结果: 题图1-6 1-14 请从工程实现角度出发,思考代表数字信息1和0的电位要设定为有一定误差的电位范围,而非固定的电位值。1-15 电路如题图1-7所示,请在输入只能取+5V和0V条件下,给出输入、和输出的关系。 题图1-7【提示】:(1)在信息处理电路范畴内,该题的二极管模型选取原因与对应低频电子电路教材21页对应,即采用直折线电阻近似模型2

5、;(2)做题时采用列表方式给出不同输入与输出的对应结果。思考与练习2-1 晶体管的基区为什么必须很薄?发射区和集电区有哪些异同点?2-2 有一锗晶体管的ICBO=5mA,。试求它的ICEO与值。 【解答】 , 2-3 请在晶体管输入特性曲线图2-1-6(a)中,标注出截止区、放大区和饱和区的位置。2-4 锗PNP型晶体管作为放大应用时,其极间电压如何设置? 2-5 当温度升高时,晶体管参数ICBO、b、IC将如何变化?(提示:根据导电原理和二极管导电特性定性分析)2-6 问:(1)已知某电路中未损坏晶体管的各端电位如题图2-1(a)(b)所示,请判断该晶体管所处的工作状态;(2)处于放大状态的

6、晶体管各端电位如题图2-1(c)(d)所示,请标明该晶体管各电极名称、晶体管类型和制造晶体管的材料类型。题图2-1【解答】(a)根据图可知,晶体管的发射结正偏,集电结反偏,即处于放大状态;(b)(c)2-7 问:(1)测得一个硅PNP型晶体管的b、c、e三个电极对地电压分别为:,判断该管工作于什么状态;(2)测得NPN型晶体管的e、b、c三个电极对地电压分别为:,判断该管工作于什么状态。2-8 问:与PNP晶体管发射极电流最大相对应的直流是:0.02V、0.05V、0.10V、0.10V?题图2-22-9 请思考基区调宽效应对晶体管特性有何影响。2-10 电路如题图2-2所示,在每个输入信号均

7、可以选择5V或0V的情况下,用列表方式给出3个输入端不同选择组合得到的输入输出信号对应关系。【讨论】二极管和晶体管的输入特性的导通电压不能近似等于零。2-11 场效应管的输出特性曲线如题图2-3所示,请画出相应的转移特性曲线,指出管子类型,写出饱和区转移特性表达式和相应的条件。题图2-3题图2-3(续)题图2-42-12 测得在放大状态下,MOS场效应管各管脚的电位如题图2-4所示,试判断这是一种什么类型的场效应管?并将相应的电路符号绘在图中,并标出各管脚的符号及衬底箭头。2-13 请问你能从题图2-5(a)(b)两图分别读出管子什么信息?请画出对应的管子电路符号,并思考管子安全区由什么参数确

8、定。题图2-52-14 请仿照图2-1-10对晶体管的大信号模型的构造,分析题图2-6所示场效应管的大信号模型,同时指出题图2-6(a)(b)两图各为什么管子的模型。(提示:图中电容为大信号变化引起的电容效应)题图2-6思考与练习2-1 晶体管的基区为什么必须很薄?发射区和集电区有哪些异同点?【解答】为了保证发射区来的绝大部分载流子能扩散到集电结边界,减少基区的复合机会,因而基区必须很薄。发射区和集电区掺入相同的杂质元素,发射区的掺杂的杂质浓度比集电区的高。2-2 有一锗晶体管的ICBO=5mA,。试求它的ICEO与值。 【解答】 , 2-3 请在晶体管输入特性曲线图2-1-6(a)中,标注出

9、截止区、放大区和饱和区的位置。【解答】标注如图:题图2-32-4 锗PNP型晶体管作为放大应用时,其极间电压如何设置?【分析思路】无论NPN管还是PNP管,若要放大应用,必须工作于放大状态,即必须满足发射结正偏,集电结反偏。对NPN管:VCVBVE 对PNP管:VCVB VEB(on), VEC VECS2-5 当温度升高时,晶体管参数ICBO、b、IC将如何变化?(提示:根据导电原理和二极管导电特性定性分析)【分析思路】温度升高时反向饱和电流ICBO增大(由少数载流子漂移运动形成的,少数载流子由本征激发产生,本征激发跟温度有关),温度每升高10 C ,ICBO 增大一倍;温度每升高1C, b

10、/b 增大(0.5 1)%,【解答】温度升高时,ICBO增大, b/b 增大,又因为IC =IB+(1+)ICBO, IC增大。2-6 问:(1)已知某电路中未损坏晶体管的各端电位如题图2-1(a)(b)所示,请判断该晶体管所处的工作状态;(2)处于放大状态的晶体管各端电位如题图2-1(c)(d)所示,请标明该晶体管各电极名称、晶体管类型和制造晶体管的材料类型。题图2-1(1)【分析思路】发射结正偏,集电结反偏,工作于放大状态;发射结和集电结都正偏工作于饱和状态;发射结和集电结都反偏工作于截止状态;【解答】对于(a)满足发射结正偏,集电结反偏,所以工作于放大状态;对于(b)满足发射结正偏,集电

11、结反偏,所以工作于放大状态。(2)【分析思路】无论NPN管还是PNP管,工作于放大状态,必须满足发射结正偏,集电结反偏。对NPN管:VCVBVE ; 对PNP管:VCVB4.74,所以4.7V对应的电极为基极,4V对应的电极是发射极,9V对应的电极是集电极。因VBE=0.7V,所以是硅管;又因为VCVBVE,所以是NPN管。对于(d)因-5-5.7-10,所以-5.7V对应的电极为基极,-5V对应的电极是发射极,-10V对应的电极是集电极。因VBE=-0.7V,所以是硅管;又因为VCVB 0,ID自漏极流向源极。 P沟道:VDS 0,ID自源极流向漏极。 2、VGS的极性取决于工作方式及沟道类

12、型,比较难记,结合转移特性曲线来记较易。即对N沟道管子:结型VGS(off)VGS VGS(th) 0对P沟道管子:结型VGS(off)VGS 0;耗尽型VGS可正、可负,也可为零;增强型VGS VGS(th)0,所以为N沟道管子,又因为vGS1V0,所以为增强型管子,其中vGS(th) =1V。管子类型为:N沟道增强型FET。饱和区转移特性表达式:(条件:vDS vGS vGS(th))(b)转移特性曲线的画法跟(a)一样。因为vDS0,所以为P沟道管子,又因为vGS-1V0,所以为增强型管子,其中vGS(th) =-1V。管子类型为:P沟道增强型FET。饱和区转移特性表达式:(条件:vDS

13、 0,所以为N沟道管子,又因为vGS0,所以为结型场效应管,其中vGS(off) =-3.5V。管子类型为:N沟道结型FET。饱和区转移特性表达式:(条件:vDS vGS vGS(off))(d)转移特性曲线的画法跟(a)一样。因为vDS0,所以为N沟道管子,又因为vGS有正、有0、有负值,所以为耗尽型场效应管,其中vGS(off) =-1.5V。管子类型为:N沟道耗尽型FET。饱和区转移特性表达式:(条件:vDS vGS vGS(off))题图2-42-12 测得在放大状态下,MOS场效应管各管脚的电位如题图2-4所示,试判断这是一种什么类型的场效应管?并将相应的电路符号绘在图中,并标出各管

14、脚的符号及衬底箭头。【分析思路】绝缘栅型场效应管电路符号中除了三个电极之外,还有一个衬底,结型场效应管只有三个电极。另外场效应管要工作于放大状态,必须工作于饱和区,即要加合适的偏置电压才行:1、VDS的极性与漏极电流的流向取决于沟道类型: N沟道:VDS 0,ID自漏极流向源极。 P沟道:VDS 0,ID自源极流向漏极。 2、VGS的极性取决于工作方式及沟道类型,比较难记,结合转移特性曲线来记较易。即对N沟道管子:结型VGS(off)VGS VGS(th) 0对P沟道管子:结型VGS(off)VGS 0;耗尽型VGS可正、可负,也可为零;增强型VGS VGS(th)0,所以为N沟道管子,且vG

15、S=0所以为耗尽型场效应管。电路符号及管脚标注如图题图解2-4所示。2-13 请问你能从题图2-5(a)(b)两图分别读出管子什么信息?请画出对应的管子电路符号,并思考管子安全区由什么参数确定。题图2-5【解答】(a)由图可知,该图是三极管的输入特性曲线和输出特性曲线。由输入特性曲线知,该管的导通电压VBE(on)-0.2V,所以是PNP型的锗管;由输出特性曲线可得三极管的=iC/iB100,VCES-1V。管子的安全工作区域由:ICM、PCM、VBR(CEO)确定。(b)由图可知,该图是场效应管的输出特性曲线。因为vDS0,所以为P沟道管子,又因为vGS有正、有0、有负值,所以为耗尽型场效应

16、管,其中vGS(off) =0.75V。管子的安全工作区域由:IDM、PDM、VDS (BR)、VGS (BR)确定。2-14 请仿照图2-1-10对晶体管的大信号模型的构造,分析题图2-6所示场效应管的大信号模型,同时指出题图2-6(a)(b)两图各为什么管子的模型。(提示:图中电容为大信号变化引起的电容效应)图2-6【解答】(a)图是绝缘栅型管子的等效模型;(b)图是结型管子的等效模型。思考与练习3-8 在外接电容交流短路时,画出题图3-6所示电路的交流通路、小信号等效电路,写出电路的交流输入电阻。题图3-6 【分析思路】(1)交流输入电阻是指在交流小信号条件下,从电路输入端看入的低中频交

17、流等效电阻。(2)分析应按画出电路交流通路、画出小信号等效电路、求出输入电阻的步骤进行;(3)在求输入电阻时,我们会遇到含受控源的等效电阻求解问题,此时,应根据电量控制过程找出具体的解题方法。 【解答】(a):(1)根据已知“外接电容交流短路”,可以得出交流条件下,外接电容相当于短路线;以及直流电压源在交流条件下,也相当于短路线的结论,可得 (a) 交流通路 (b) 小信号等效电路图3-6-1 题图3-6(a)的交流分析图 (2)根据小信号等效电路的线性电路特征,利用“电路分析”原理求解如下。由图可知电路输入电流和场效应管d端电流都会流入电阻,为此,设电阻的压降为中间变量,于是 (3-8-1)

18、 又因为 (3-8-2) 所以 (3-8-3) 又因为 (3-8-4) 即 (3-8-5) 代入式(3-8-3),整理得 (3-8-6)(b):(1)画出交流通路和小信号等效电路如下 (a) 交流通路 (b) 小信号等效电路图3-6-2 题图3-6(b)的交流分析图1 (2)设电阻的压降为中间变量,于是 (3-8-7) 由小信号等效图可知,取决和。其中,取决,取决。相对来说,是通过作用形成的。 (a) 与和的交流分析图 (b) 与的交流分析图图3-6-3 题图3-6(b)的交流分析图2 由图3-6-3(a),得 (3-8-8) 解得 (3-8-9) 由图3-6-3(b),得 (3-8-10)

19、(3-8-11) 代入式(3-8-9),得 (3-8-12) 代入式(3-8-7),得 (3-8-13) (c)、(d)解答: 【结论】(1)在做题过程中,我们始终从求解输入电阻的目标出发,通过不断提出问题,不断解决问题的方法来完成求解的整个过程。(2)为了充分利用图形的直观性,我们应在求解过程中,正确和灵活利用简化、等效图形来凸显做题目标和思路。3-9 设题图3-7所示电路的=Vim sinwt,VimR1和R2,rds (R1+R2),C1、C2足够大。(1)画小信号交流等效电路;(2)写出电路的电压放大倍数表达式。 题图3-8 【分析思路】(1)按已知定义,电压放大倍数是指在交流小信号条

20、件下,电路输出端的电压响应与电路输入端电压的比值。(2)分析应按画出电路交流通路、画出小信号等效电路、求电压放大倍数表达式的步骤进行。3-11 晶体管的和场效应管的与管子工作点参数的关系如何?为什么会与工作点有关?原则上管子的所有小信号参数均与工作点有关吗?【分析思路】 原则上管子的所有小信号参数均与工作点有关,其原因在于小信号分析是建立在工作点基础上的微小变化的分析方法。3-12 电路如题图3-9所示,已知3只晶体管的VBE(on)=0.6V,b=100,rce。试计算VT1管的静态工作点电流IC1和电路端口看入的输入电阻Ri。题图3-9【分析思路】(1)根据已知判断,该电路的晶体管均处于放

21、大状态;(2)在进一步具体解题前,应充分把握相关电量的制约关系,并据此寻求具体做题步骤。第5章放大器频率特性基础放大器频率特性是指放大电路的输入与输出电量关系表达式受输入信号频率变化的影响特性。根据电路分析原理,这一影响特性的起因在于放大器内部存在电容或电感等动态记忆元器件,即无论放大器内部存在的电容或电感是否线性,都将引起放大倍数表达式随信号频率变化。一般来说,应排除如下情况,即时或表达式(5-0-1)式中,表示输入信号,表示输出信号,为电路比例常数,为常数,表示输出信号相对于输入的时延大小。式(5-0-1)也可以用频域方式表示为(5-0-2)式中,表示放大器的传递函数,其中表明放大器有时延

22、;表示输出信号;表示输入信号。也就是说,在放大器的传递函数采用表达,即(5-0-3)时,只要(5-0-4)就会出现不希望看到的输出失真,常称为放大器线性失真。在实际放大器的传递函数情况下,将不满足的情况称为幅度失真;将不满足的情况称为相位失真。思考题5.0.1 在放大器输入信号条件下,请通过编程画图的方法,举例给出输出只出现幅度失真,或只出现相位失真的波形图案例。本章将围绕基本放大单元电路的频率特性,展开讨论和分析。5.1频率特性描述方法与基本增益器件频率特性 由图5-1-1给出的共发射极小信号交流等效电路可以得出,该电路因电容的存在必然会出现线性失真,即不可能在全频域内满足式(5-0-2)的

23、关系。图5-1-1 共发射极放大器的频率分析图再进一步的分析下可以得出:(1)串联电容和将在频率减小时,使放大电路增益降低;(2)电容和将在频率增加时,使放大电路增益降低。由此,可以通过电路参数的选取,确保增益下降的下边界频率远离上边界频率,即上、下边界频率之间有一段增益稳定,电路不出现线性失真的频率范围。通常将该增益稳定的频率范围称为放大器的中频区,用WB表示;中频区的下边界频率称为下限截止频率,用或表示;中频区的上边界频率称为上限截止频率,用或表示。一般来说,传递函数可以由一系列乘除因子组成,即 (5-1-1)对于中频区范围较大的A(s),人们也常采用波特图的形式来描述放大器传递函数的频率

24、特性。基于图形的二维特性,波特图分为幅频特性波特图和相频特性图波特图。5.1.1频率特性的稳态描述方法 下面就放大器频率特性的波特图描述和表达式描述的具体问题,以及相互关系讲解如下。1波特图的坐标特点幅频和相频特性波特图的横坐标均采用对数坐标,如图5-1-2所示。图5-1-2对数横坐标特点分析该对数坐标由于历史原因在标注上仍采用频率(或),但在数值位置上则以频率对数的差值来定位。例如,频率2Hz与频率1Hz之间的坐标距离为长度单位;频率10Hz与频率1Hz之间的坐标距离为长度单位;频率100Hz与频率10Hz之间的坐标距离为长度单位。可见,该横坐标体系具有压缩高频、扩展低频,表现频率范围广,以

25、及无零频标注点的特点。对于纵坐标,如图5-1-3所示。其中,相频特性纵坐标为一般的比例坐标,如图5-1-3(a)所示,这里不再讲解。幅频特性纵坐标对增益来说是对数坐标,如图5-1-3(b)所示,但增益通过dB方式标注,如电压增益,该纵坐标在数值标注上仍属于比例标注方式。思考题5.1.1 在波特图的坐标中横坐标有无原点,纵坐标有无原点?2基本传递函数因子的波特图 基于波特图的对数坐标特点,可以推得表达式(5-1-1)的波特图由组成表达式的各因子波特图图形组合而成,因此下面将研究各基础因子的波特图。(1)RC低通电路的波特图。图5-1-4所示电路为RC低通电路,电路的电压传递函数(或称电压增益)为

26、(5-1-2)其中(5-1-3) 图5-1-3波特图纵坐标特点分析 图5-1-4RC低通电路由式(5-1-3)可得电压增益的幅频特性表达式和相频特性表达式分别为(5-1-4)(5-1-5)由此,可描绘出电路增益的幅频和相频特性波特图如图5-1-5中的虚线所示。在工程上,为了快速画出波特图,常采用近似的渐进线画法,如图5-1-5中实线所示。近似线分析如下。图5-1-5低通电路的幅频和相频特性波特图(虚线)和渐近波特图(实线)对幅频特性,在f时(5-1-7)当f=10时,;f=100时,。也就是说,为一根斜率为-20dB/十倍频的直斜线,即f每增大十倍,下降20dB。上述两根直线交于,如图5-1-

27、5(a)中实线所示。由此可见,折线与虚线的最大误差在点,其值为-3dB。对相频响应,由式(5-1-5)得f10时,90,为90的直线;f=时,45,即在0.1f10频率范围内,可画一条通过点(,45),以斜率为45/十倍频的斜直线来近似表示相频特性。上述3条线如图5-1-5(b)中实线所示。由图可见,直折线与虚线的最大误差在10fH和0.1fH两点,其值为5.7。(2)RC高通电路的波特图。图5-1-6所示电路为RC高通电路,电路的电压传递函数为(5-1-8)图5-1-6RC高通电路记 (5-1-9)其中 (5-1-10)由式(5-1-9)可得电压增益的幅频特性表达式和相频特性表达式(5-1-

28、11)(5-1-12)由以上两式,在给定不同的f时,可描绘出高通电路的增益幅频特性和相频特性波特图如图5-1-7中的虚线所示,图中实线为对应的近似波特图。近似波特图的分析与低通滤波器类似,不再进一步分析。图5-1-7高通电路的幅频和相频特性波特图(虚线)和渐近波特图(实线)思考题5.1.2 请画出的幅频特性和相频特性波特图,并说明该图有无上、下限截止频率。思考题5.1.3 如将式(5-1-8)等效为,在下,利用式(5-1-2)和思考题5.1.2的频率特性画法结论,以及两因子和波形的叠加,画出该函数的幅频特性和相频特性波特图。(3)多个一阶因子传递函数的上、下限截止频率。上限截止频率定义:比中频

29、增益下降(5-1-13)的高端截止频率。对多因子传递函数的上限截止频率求解问题,直接用上式定义求解比较繁琐,工程上可以用下述方法进行估算。已知某放大器的传递函数表达式为(5-1-14)试求上限频率fH。解:根据式(5-1-13)定义,可得(5-1-15)整理(5-1-16)在,的实际情况下,若忽略式中的高阶小量,经整理后可求得上限截止频率的近似表达式为(5-1-17a)若在式(5-1-16)左边用一较大的高阶小量2取代,即 则得出另一近似表达式为(5-1-17b)从数学角度进一步分析,式(5-1-17a)的截止频率会大于截止频率,式(5-1-17b)的截止频率会小于截止频率,因此,在实际工程中

30、为保证上限截止频率以下频率的恒定增益可靠性,往往会采用式(5-1-17b)的近似表达式。将上式推广到多级放大器。设各级的上限角频率之间是彼此不相等的,则上限截止频率为(5-1-18a)若满足,则上式可以进一步简化为。常称该情况的为主极点。对于情况,根据式(5-1-15),可推广得出求得上限频率(5-1-18b)总之,上述分析表明上限截止频率因分母因子增加而降低,中的最小值对上限截止频率影响最大,并且小于任意的或。对于下限截止频率也可以推出结论如下(5-1-19a)若满足,则上式可以进一步简化为。常称该情况的为主极点。若,则有(5-1-19b)总之,下限截止频率也会因与式(5-1-8)相似的分母

31、因子增多而增高,即大于任意的或,并且中数值最大的对下限截止频率影响最大。思考题5.1.4 你能理解式(5-1-17b)比式(5-1-17a)更有利的工程原因吗?5.1.2基本增益器件的频率特性与电路模型增益器件频率特性是以整体形式呈现的,即增益器件内部PN结的电容效应与器件整体频率描述之间的关系就必然成为讨论放大电路频率特性的前提。1晶体管的频率特性描述根据图3-2-5(b)可得出影响晶体管频率特性的关键内部动态参数是管子发射结电容Cbe和集电结电容Cbc,为此,为了讨论频率特性的方便,在保持含义不变的条件下,定义共发射极负载短路情况下的电流放大系数为(5-1-20)晶体管共发射极c、e短路的

32、交流小信号等效图如图5-1-8所示,由图可得图5-1-8输出端短接时的混合型等效电路上面2式联立求解,可得在满足条件下(实际情况常如此),上式可以简化为(5-1-21)式中,为的最大值,也是晶体管内部结电容等效为开路时的共发射极电流放大系数。(5-1-22)式中,称为的上限截止频率,反映了考虑PN结结电容后的线性放大范围。(5-1-23)在发射结正偏、集电结反偏的小信号情况下,常满足。与式(5-1-22)对应的幅频特性波特图如图5-1-9所示。图5-1-9的幅频特性波特图此外,新定义晶体管特征频率,该频率表示晶体管丧失电流放大能力时,即时的极限频率。若时,式(5-1-22)可以简化为(5-1-

33、24)将,(或0dB)代入上式得(5-1-25)将式(5-1-23)代入,可得(5-1-26)在实际工程中,通常将3MHz的晶体管称为低频管,3MHz的晶体管称为高频管。高频晶体管的典型值在1001000MHz,集成电路中的NPN型晶体管约为400MHz。与第2章一样,也可以并行定义共基截止频率。根据的定义,可以推得(5-1-27)(5-1-28)式中,a为低频共基电流放大系数,共基截止频率为(5-1-29)由此,可知图5-1-10 场效应管的频率特性计算模型(5-1-30)2场效应管的频率特性描述 一般来说,场效应管比晶体管有更高的上限截止频率。在单个场效应管的频率特性计算时,常采用如图5-

34、1-10所示的小信号等效电路。由此可见,场效应管的、直接与外接电极相连,因此、的测量和相关计算比晶体管更容易,这里就不再进一步讲解。5.2 单元放大器频率特性基础 单元放大器频率特性的讨论应基于放大电路本应具有较宽的中频频率范围的基本要求来展开。中频频率范围较宽的描述以及电路实际构成结构,就意味着放大单元的下限截止频率由外接电容决定,上限截止频率由增益管内部结电容决定。由此,可以设想外接电容大小可以根据下限截止频率来挑选,因此不再是讨论的重点。对于直接耦合放大器,因无外接电容,即电路下限截止频率=0,通频带BW0.7=。5.2.1双极型单元放大电路的频率特性1密勒定理和单向化近似模型密勒定理是

35、针对非单向电路的单向化提出的。为了便于说明,以图5-2-1(a)为例。图中表示通过的受控的正向放大传递通路,则具有将输出反向传回,影响输入电压电流分配的能力,为此密勒定理的目标是通过将虚线内电路等效变换为图5-2-1(b)所示电路,实现电路的单向化。图5-2-1密勒定理的等效电路密勒等效推导如下。由图5-2-1(a)得式中,电压增益(5-2-1)当体现的放大能力远大于通过的反向传输能力时,式中的,则输入等效导纳记(5-2-2)式中(5-2-3)在保持输出不变条件下,同样可以分析得(5-2-4)上述单向化等效方法称为密勒定理。、称为密勒电容。必需指出:利用上述具体结论开展电路计算时,可能因电路结

36、构的差异而有所不同。但一般来说,在针对具体电路计算时,若采用先找出密勒等效具体公式,再开展电路分析的两步分析方案并不一定是合理的,除非为了探讨原理,或者有相同结构的大量电路需要计算。此外,密勒定理的重要价值还在于更宏观认识电路时,可以不经严格计算,就能得出:的存在相当于在输入和输出端口存在使电压放大倍数随频率增加而降低的等效并联阻抗。2共发射极放大电路的频率特性基于图5-2-2(a)所示的共发射极放大电路的需求和结构的特点,可以得出表5-2-1所示结论。表5-2-1共发射极放大电路频率区域定性分析电 容 特 性低 频 区中 频 区高 频 区外接隔直电容C1、C2,旁路电容CE从电路结构看,均不利于低频增益提升,通常取值大容抗较大,决定下限截止频率,即中频区的下边界容抗较小,短路容抗较小,短路晶体管内部电容、从电路结构看,均不利于高频增益提升,且通常较小容抗较大,开路容抗较大,开路容抗变小,决定上限截止频率,即中频区的上边界(1)共发放大电路的上限截止频率分析。图5-2-2(a)所示为共发射极放大电路,图5-2-2(b)、(c)所示为中高频时的交流通路和小信号等效电路,图5-2-2(d)所示为直接利用式(5-2-1)密勒等效结论后

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