2,含有双电源的射极偏置电路
( 2) 直接耦合
3,含有恒流源的射极偏置电路静态工作点由恒流源提供分析该电路的 Q点及,,
vA iR oR
end
4.5 共集电极放大电路和共基极放大电路
4.5.1 共集电极放大电路
4.5.2 共基极放大电路
4.5.3 放大电路三种组态的比较
4.5.1 共集电极放大电路
1.静态分析共集电极电路结构如图示该电路也称为 射极输出器
eb
B E QCC
BQ )1( RβR
VVI


eCQCCeEQCCC E Q RIVRIVV
BQCQ IβI
eEQBEQbBQCC RIVRIV
BQEQ )1( IβI
由得直流通路
① 小信号等效电路
4.5.1 共集电极放大电路
2.动态分析交流通路
4.5.1 共集电极放大电路
2.动态分析
② 电压增益输出回路:
输入回路:
Lbbeb
Lbbbebi )1( )( Rβiri Riβiriv
电压增益:
1)1( )1(])1([ )1(
Lbe
L
Lbe
L
Lbeb
Lb
i
o?






Rβr

Rr
R
Rβri
RβiA
v
v
v
其中
LeL // RRR
LbLbbo )1()( RβiRiβiv
一般 beL rR,则电压增益接近于 1,同相与
io vv
电压跟随器
1?vA即 。
4.5.1 共集电极放大电路
2.动态分析
③ 输入电阻当 1,beL rR 时,Lbi // RRR
输入电阻大
]')1([||
')1(
Lb
L
i
b
i
i
i
i
i
RβrR
RβrR
i
R



be
be
vv
vv
④ 输出电阻由电路列出方程
ebbt Riβiii
)( sbebt Rriv
et e RiR?v
其中
bss // RRR
则 输出电阻
β
rRR
iR?

1//
bes
e
t
t
o
v



1
bes
e
rRR,1 时,
bes
o
rRR 输出电阻小
4.5.1 共集电极放大电路
2.动态分析
β
rRRR

1//
bes
eo
共集电极电路特点:
同相与 io vv◆ 电压增益小于 1但接近于 1,
◆ 输入电阻大,对电压信号源衰减小
◆ 输出电阻小,带负载能力强
])1(//[ Lbebi RβrRR
1?vA 。
4.5.1 共集电极放大电路
4.5.2 共基极放大电路
1.静态工作点直流通路与射极偏置电路相同
CC
b2b1
b2
BQ VRR
RV?

e
BEQBQ
EQCQ R
VVII
)( ecCQCC
eEQcCQCCC E Q
RRIV
RIRIVV


β
II CQ
BQ?
2.动态指标
① 电压增益输出回路:
输入回路:
电压增益:
LcL // RRR
交流通路小信号等效电路
Lbo 'Rβiv
bebi riv
be
L
i
o '
r
βRA
v
v
v
② 输入电阻
③ 输出电阻
co RR?
2.动态指标小信号等效电路
be ee iβiiii RR )1(i
ee RiR /iv?
beb ri /iv



be
i
e
i
iiii )1(/ rβRiR
vvvv
β
rR
1||
be
e
4.5.3 放大电路三种组态的比较
1.三种组态的判别以输入、输出信号的位置为判断依据:
信号由基极输入,集电极输出 —— 共射极放大电路信号由基极输入,发射极输出 —— 共集电极放大电路信号由发射极输入,集电极输出 —— 共基极电路
2.三种组态的比较
3.三种组态的特点及用途共射极放大电路:
电压和电流增益都大于 1,输入电阻在三种组态中居中,输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下,作多级放大电路的中间级。
共集电极放大电路:
只有电流放大作用,没有电压放大,有电压跟随作用。在三种组态中,
输入电阻最高,输出电阻最小,频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。
共基极放大电路:
只有电压放大作用,没有电流放大,有电流跟随作用,输入电阻小,
输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好,常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合,模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。
4.5.3 放大电路三种组态的比较
end
4.6 组合放大电路
4.6.1 共射 — 共基放大电路
4.6.2 共集 — 共集放大电路
4.6.1 共射 — 共基放大电路共射-共基放大电路
4.6.1 共射 — 共基放大电路
21
o1
o
i
o1
i
o
vvv v
v
v
v
v
v AAA

)1( 2b e 1 b e 21b e 1 L11 βr

r
RβA


v
b e 2
Lc22
b e 2
L222 )||(' r RRβrRβAv
其中
b e 2
Lc22
b e 12
b e 21 )||()1( r RRβrβrβAv所以
12β因为
b e 1
Lc21 )||( r RRβAv
因此组合放大电路总的电压增益等于组成它的各级单管放大电路电压增益的乘积。
前一级的输出电压是后一级的输入电压,后一级的输入电阻是前一级的负载电阻 RL。
电压增益
2
be 2L 1 βrR
4.6.1 共射 — 共基放大电路输入电阻
Ri=
i
i
i
v = Rb||rbe1= Rb1||Rb2||rbe1
输出电阻
Ro?Rc2
T1,T2构成复合管,可等效为一个 NPN管
(a) 原理图 (b)交流通路
4.6.2 共集 — 共集放大电路
4.6.2 共集 — 共集放大电路
1,复合管的主要特性两只 NPN型 BJT组成的复合管 两只 PNP型 BJT组成的复合管
rbe= rbe1+ (1+?1)rbe2
4.6.2 共集 — 共集放大电路
1,复合管的主要特性
PNP与 NPN型 BJT组成的复合管NPN与 PNP型 BJT组成的复合管
rbe= rbe1
4.6.2 共集 — 共集放大电路
end
2,共集?共集放大电路的 Av,Ri,Ro

i
o
v
v
vA

Lbe L '1
'1
Rβr




1
|||| bebs
eo
rRRRR
式中
≈?1?2
rbe= rbe1+ (1+?1)rbe2
R?L= Re||RL
Ri= Rb||[rbe+ (1+?)R?L]
4.7 放大电路的频率响应
4.7.1 单时间常数 RC电路的频率响应
4.7.2 BJT的高频小信号模型及频率参数
4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应
4.7.4 单级共集电极和共基极放大电路的高频响应
4.7.5 多级放大电路的频率响应研究放大电路的动态指标(主要是增益)随信号频率变化时的响应。
4.7.1 单时间常数 RC电路的频率响应
1,RC低通电路的频率响应
(电路理论中的稳态分析)
RC电路的电压增益(传递函数):

1111
1
i
oH
1
1
/1
/1
)(
)()(
CsRsCR
sC
sV
sVsA
V
fs j2 πj 且令
11
H π2
1
CRf?

)/j(1
1
Hi
o
H ffV
VA
V

电压增益的幅值(模)
2
H
H )/(1
1
ffA V
(幅频响应)
电压增益的相角 )/(a rc t a n HH ff (相频响应)
① 增益频率函数
RC低通电路最大误差 -3dB
② 频率响应曲线描述幅频响应
2
H
H )/(1
1
ffA V
1,RC低通电路的频率响应相频响应 )/(a rc t a n HH ff
2,RC高通电路的频率响应
RC电路的电压增益:
22
22
2
i
o
L
/1
/1)(
)(
)(
CRs
s
sCR
R
sV
sV
sA V

幅频响应
2
L
L )/(1
1
ffA V
相频响应 )/(a rc t a n
LL ff
输出超前输入
RC高通电路
4.7.2 BJT的高频小信号模型及频率参数
1,BJT的高频小信号模型
① 模型的引出
rb'e---发射结电阻 re归算到基极回路的电阻
---发射结电容C
b?e
---集电结电阻rb?c
---集电结电容 Cb?c
rbb' ---基区的体电阻,b'是假想的基区内的一个点互导
CECE EB
C
EB
C
m VV
iig



vv
BJT的高频小信号模型
② 简化模型混合?型高频小信号模型
cecb rr 和忽略?
1,BJT的高频小信号模型
2,BJT高频小信号模型中元件参数值的获得低频时,混合?模型 与 H参数 模型等价
ebbbbe rrr
EQ
bbebbbe )1()1( I
Vβrrβrr T
又所以
EQ
eb )1( I
Vβr T
ebbebb rrr
又因为
ebbeb rIV
bebm IVg
T
m
eb π2 f
gC?
从手册中查出
Tcb fC 和?所以
TV
I
r
βg EQ
eb
m
2,BJT高频小信号模型中元件参数值的获得低频时,混合?模型 与 H参数 模型等价
3,BJT的频率参数由 H参数可知
CEB
Cfe V
i
ih


0b
c
ce VI
I


根据混合?模型得
cb
eb
ebmc 1 / j
C
VVgI

)]///()///([ cbebebbeb j1j1 CCrIV
低频时 ebm0 rg?
所以
)(j1/
j
cbebeb
cbm
b
c



CCr
Cg
I
I


当 cbm Cg? 时,
ebcbeb
0
)(j1 rCC?

ebcbeb
0
)(j1 rCC?


ebcbeb
β 2 π
1

rCCf )(
的幅频响应
2
β
0
1 )/( ff
ββ

—— 共发射极截止频率
βf
—— 特征频率
Tf
eb
m
cbeb
m
β0T 2 π2 π

CgCC gff )(?
αTβ fff
—— 共基极截止频率
f
3,BJT的频率参数
β
a r c t g ff
的相频响应
f?= (1+?0)f?≈f?+ fT
4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应
1,高频响应
①?型高频等效电路
4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应
1,高频响应
①?型高频等效电路对节点 c 列 KCL得
0j)( cbebo
L
o
ebm CVVR
VVg
由于输出回路电流比较大,所以可以
cb?C
忽略 的分流,得
ebLmo VRgV
cboeb j)( cb CVVI C又因为称为 密勒电容M1C
cbLm
eb
M j)1(
1
cb?

CRgI
VZ
C
则表示若用之间存在一个电容和相当于
e b
M1,
,
C
cbLmM1 )1( CRgC
而输入回路电流比较小,所以不能
cb?C
忽略 的电流。
目标:断开输入输出之间的连接
4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应
cbLmM1 )1( CRgC
同理,在 c,e之间也可以求得一个等效电容 CM2,且
cbM2 CC
等效后断开了输入输出之间的联系
1,高频响应
①?型高频等效电路
4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应
1,高频响应
①?型高频等效电路目标:简化和变换
cbLmM1 )1( CRgC
输出回路的时间常数远小于输入回路时间常数,
考虑高频响应时可以忽略
CM2的影响。
cbM2 CC
M1M2 CC
M1eb CCC
4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应
1,高频响应
①?型高频等效电路目标:简化和变换
cbLmM1 )1( CRgC
M1eb CCC
ebbbbs rrRRR //)//(
s
bebs
beb
be
eb'
s //
// V
rRR
rR
r
rV?

eb'b b 'be rrr
4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应
1,高频响应
② 高频响应和上限频率
ebLmo VRgV
由电路得
s
o
HV V
VA
S?
电压增益频响其中
RCf π2
1
H?
中频增益或通带源电压增益上限频率
s
bebs
beb
be
eb'
s //
// V
rRR
rR
r
rV?

RCjrRR
rR
r
rRg
1
1
bebs
beb
be
eb'Lm
//
//'
)/ H
M
j(1 ff
A VS

M1eb CCC ebbbbs rrRRR //)//(
seb j1
1 V
RCV
bebs
beb
be
eb'LmV S M
rRR
rR
r
rRgA
//
//'
bebs
beb
be
L0 '
rRR
rR
r
R
//
//

1,高频响应
② 高频响应和上限频率
RC低通电路
)/ HH j(1
1
ffA V
)/ HMHV j(1
1
ffAA VSS
共射放大电路频率响应曲线变化趋势相同
=- 180?- arctg(f/fH)相频响应幅频响应
2
H
MHV
(1
120
2020
)/
lg
||lg||lg
ff
AA VSS

③ 增益 -带宽积
RCπ2
1?
BJT 一旦确定,带宽增益积基本为常数
1,高频响应
HVSM fA
cb'Lmeb'sbbb'eb'bebs bebbe eb'Lm 1π2 1 CRgCRRrrrRR rRrrRg '////////'
bebs
beb
be
eb'Lm
rRR
rR
r
rRg
//
//'

当 Rb>>Rs及 Rb>>rbe时,有
cb'Lmeb'sbb' Lm 1π2 CRgCRr Rg ''HVSM fA
例题解,模型参数为例 3.7.1 设共射放大电路在室温下运行,其参数为:, 1ksR
,,,,,pF5.00 0 M H z41 0 01 m A1 0 0 cbT0Cbb CfIr?。? k5cR
负载开路,Rb足够大忽略不计。试计算它的低频电压增益和上限频率。
mg
TV
IE
mV26
mA1? S 038.0?
ebr
m
0
g
S 038.0
001 k 6.2
ebC
cb
T
m
2π Cf
g pF 8.14?
M1C cbcm )1( CRg pF 7.96?
VSMA? cmRg?
ebbbs
eb

rrR
r 51.1 3 3
C eb?C M1C? pF 5111,?低频电压增益为
R )( bbs rR eb//?r k 77.0又因为所以上限频率为
Hf
RCπ2
1 M H z 85.1V SM20 A?lg 51.133lg20? dB 5.42?
dB/lg20 SVA?
2,低频响应
① 低频等效电路
2,低频响应
① 低频等效电路
Rb=( Rb1//Rb2)远大于 R’i
e
e
1 R
C
,Ce>>Cb2
ce II R’i
eb1
eb1
1 )1( CC
CCC

s
o
VSL V
VA

)])][[ ffff
AA VS
VS /j(1/j(1
L2 L1
M
L

bes
L
V S M rR
RA

)(π2
1
bes1
L1 rRCf
)(π2
1
Lcb2
L2 RRCf
中频区 (即通常内 )源电压增益当则下限频率取决于
L1f
2,低频响应
② 低频响应
Lcb2bes1bes L 1 11 1 RRCjrRCjrR R //'
L2L1 4 ff?

)])][[ ffff
AA VS
VS /j(1/j(1
L2 L1
M
L

2,低频响应
② 低频响应下限频率取决于
L1f
当 时,
L2L1 4 ff?
相频响应?=- 180?- arctg(- fL1 / f) =- 180+ arctg(fL1/f)
幅频响应
2
L1
MLV
(1
120
2020
)/
lg
||lg||lg
ff
AA VSS

)ffAA VSVS /j(1
1
L1
ML
2,低频响应
② 低频响应包含 fL2的幅频响应
4.7.4 单级共集电极和共基极放大电路的高频响应
1,共基极放大电路的高频响应
① 高频等效电路
② 高频响应
eb
m
π2 C
g Tf? 特征频率
1,共基极放大电路的高频响应




H2H1
SM
SH
f
f
f
f
AA
j1j1
V
V

eb'eesH1 ||||π2 1 CrRRf?
cb'L
H2 'π2
1
CRf?
ees
ee
LmSM ||
||'
RrR
RrRgA
V
其中由于 re很小由于 Cb?c很小,fH2也很高。
eb'eeb'eesH1 π2 1||||π2 1 CrCrRRf
4.7.4 单级共集电极和共基极放大电路的高频响应
2,共集电极放大电路的上限频率
1,多级放大电路的增益
)j(
)j()j(
i
o

V
VA
V?

)j(
)j(
)j(
)j(
)j(
)j(
- 1 )o(
o
o1
o2
i
o1
n
n
V
V
V
V
V
V


)j()j()j( 21 VnVV AAA
前级的开路电压是下级的信号源电压
前级的输出阻抗是下级的信号源阻抗
下级的输入阻抗是前级的负载
4.7.5 多级放大电路的频率响应
2,多级放大电路的频率响应
多级放大电路的通频带比它的任何一级都窄。
(以两级为例)
则单级的上下限频率处的增益为当两级增益和频带均相同时,
。 7 0 7.0 M1VA?
两级的增益为
。 5.0)707.0( M122M1 VV AA
即两级的带宽小于单级带宽。
4.7.5 多级放大电路的频率响应
end