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1、3.單管共射放大電路的頻率響應(yīng) 我們以圖3-57(a)所示電路為例，來討論頻率響應(yīng)的一般分析方法?？紤]到耦合電容和 結(jié)電容的影響，圖(a)所示電路的交流等效電路如圖 (b)所示，它適用于信號頻率從 0至無窮 大。 (a)基本共射放大電路 (b)共射放大電路的交流等效電路 圖3-57單管共射放大電路及其交流等效電路 ⑴中頻電壓放大倍數(shù) 在中頻段，由于 rbe,C 可視為開路；又由于輸入電阻 R Rb〃(「bb 「be) Rb〃「be，耦合電容的容抗 R , C可視為短路。因此，圖3-57 (a) 所示電路的中頻等效電路可表示成圖 3

2、-58形式。 圖3-58單管共射放大電路的中頻等效電路 中頻電壓放大倍數(shù)為 Aum 土 Ube _U0 Pbe ( gmRc) Ui Ui U be 「be Uo Ui Uo (3-62) Ausm Us Us Ui Ri Rs Ri Aum R Rs R (gmRc) rbe (3-63)  ⑵低頻電壓放大倍數(shù) 由于半導(dǎo)體管的極間電容 （即結(jié)電容）對于低頻信號的容抗很大， 相當(dāng)于開路，另外考 慮到低頻電壓信號作用時耦合電容 C的影響，圖3-57（a）電路的低頻等效電路如圖 3-59所示。 圖3-59單管共射放大電路的

3、低頻等效電路 從圖可知，在低頻段，信號從晶體管基極回路到放大電路輸出回路的傳遞關(guān)系沒變 （圖 中虛線右邊部分），即 Ub^ (gmRc) Aum rb e C所在回路的時間常數(shù)，它等于從電容 C兩端向外看的 而信號源電壓 Us與晶體管基極回路的電壓 Uj關(guān)系與中頻段時不同（圖中虛線左邊部 Ui Ri Ri(J C) Rs Ri J (Rs Ri)C R Us Rs 1 Ri 1 (Rs Ri)(J C) Rs Ri 1 J (Rs R )C Rs Ri J c 所以，低頻電壓放大倍數(shù)為

4、Ausl U0 Ui u。 J (Rs Ri)C R Aum (3-64 ) Us Us Ui 1 J (Rs Ri)C Rs R 令 人 1 A usm _ Ri Aum (3-65) 2 (Rs R)C Rs Ri 分），即 上式中，（& Ri）C正是耦合電容 等效總電阻乘以 Co將式（3-65）代入式（3-64），可得 fL jf (3-66) 根據(jù)式（3-66 ）,單管共射放大電路的對數(shù)幅頻特性及相頻特性的表達(dá)式為 3dB, 20 lg Ausl 20 lg Ausm 20

5、lg 1 (fL) (3-67) 1800 (900 fL 時，Ausl 135。。當(dāng) f arcta n -) L 90 arcta n 了 (3-68) 180。當(dāng) f fL時，Aus 0.707 Ausm ,即增益下降 A ^usm ，即頻率每降低10倍，增益下降20 dB。 L Ausl趨于0， ⑶高頻電壓放大倍數(shù) 當(dāng)f趨于 0時, 趨于-90 。 耦合電容對于高頻信號相當(dāng)于短路， 又考慮到高頻信號作用時 C的影響，故圖3-57(a) 電路的高頻等效電路如圖 3-60所示。 島D咚廿~二二匚 (a)高頻

6、等效電路 o + -cr (b)輸入回路的等效變換 (c) U s的計算 圖3-60單管共射放大電路的高頻等效電路 利用戴維南定理，從 C兩端向左看，(a)的輸入電路可等效成圖 (b)所示電路。通過圖(c) 電路和戴維南定理，可以求出圖 （b）中電壓Us及等效內(nèi)阻R的表達(dá)式為 rbe rbe Ui rbe Ri U s rbe RS Ri R rbe〃（rbb Rs〃Rb） 1 又由圖（b）可知 ube j C 1 U? R 1 1 j RC j C 因為b e間電壓Ube與輸出電壓u0的關(guān)系沒變，為“ gmRC ”所以高頻電壓放大倍數(shù)為 A

7、ush Uo UI Us Ube Uo Us Us Ube Ri 阮 1 Rs R rbe 1 j RC (gmRL) 將上式與式（3-63）比較，可得 1 RC 齊，RC正是C所在回路的時間常數(shù)，因而 (3-69) 2 rbe〃(rbb Rs〃Rb)C (3-70) Aush的對數(shù)幅頻特性與相頻特性表達(dá)式為 20lg Aush 20lg Ausm 20 lg )2 (3-71) 180 arctan fH (3-72) 當(dāng)f fH時， Aush Ausm =-180

8、。f fH 時，Aush 0.707Ausm，即增 益下降 3dB ； =-225 。f fH 時， Aush A ^usm 上，即頻率每上升10倍，增益下 f 降20 dB。當(dāng)f趨于無窮大時， Aush 趨于 0, 趨于-270 。 ⑷波特圖 綜上所述，若考慮耦合電容及結(jié)電容的影響， 對于頻率從零到無窮大的輸入電壓， 電壓 放大倍數(shù)的表達(dá)式應(yīng)為 1 (1 加(1 jfH) (3-73) 根據(jù)前面對低頻電壓放大倍數(shù)和高頻電壓放大倍數(shù)在信號頻率變化時的分析， 可得單管共射 放大電路的波特圖，如圖 3-61所示。圖中藍(lán)色虛線為實際特性，紅

9、色實線為折線化的近似 特性。 式(3-73 )表示頻率從 0到無窮大時的電壓放大倍數(shù)；上限頻率和下限頻率均可表示為 1 ， 分別是極間電容 c和耦合電容c所在回路的時間常數(shù)，等于從電容兩端向外看 2 的總等效電阻與相應(yīng)的電容之積。 可見，求解上、下限截止頻率的關(guān)鍵是正確求出回路的等 效電阻。 ⑸放大電路頻率響應(yīng)的改善和增益帶寬積 ① 改善單管放大電路低頻特性的措施 為了改善單管放大電路的低頻特性， 需加大耦合電容及其回路電阻， 以增大回路時間常 數(shù)，從而降低下限頻率。然而，這種改善是很有限的，因此在信號頻率很低的使用場合，應(yīng) 考慮采用直接耦合方式。 ② 上限頻

10、率改善與電路放大的矛盾性 為了改善單管放大電路的高頻特性，需減小 b e間等效電容c及其回路電阻，以減 小回路的時間常數(shù)，從而增大上限頻率。 根據(jù)式(3-52)，C C (1 K)C C (1 gmRL)C ；而根據(jù)式(3-63)， 減小gmRL必然使Ausm減小?？梢姡绲奶岣吲cAusm的增大是相互矛盾的。 中頻電壓放大倍數(shù) Ausm Rs Ri rb e rbe (gmR )；因此，為了減小 C需減小gmRL ,而 ③ 增益帶寬積 對于大多數(shù)放大電路，fH 人，因而通頻帶fbw fH fL fH。也就是說，fH與 Ausm的矛盾就是帶寬與增益的矛盾，即增益提高

11、時，必使帶寬變窄，增益減小時，必使帶 寬變寬。為了綜合考察這兩方面的性能，引入一個新的參數(shù)“帶寬增益積” 。 根據(jù)式（3-63 ）和式（3-70），圖3-57（a）所示單管共射放大電路的帶寬增益積 A f usm bw 通常，由于 gmRc 1，即 A usm Rb Rs rbe j R gmRcC rbe Rs rbe rb e rbe Ri 「be Ri rbe r be j Rb 。因此 g m Rc gmRc 2 rbe//(rbb Rs//Rb)C Rs, Rb// Rs Rs ;設(shè)(1 gmRc)C C ,且 2 rbe〃(「bb

12、Rs) gmRcC 整理可得 rb e Rs rbe 1 rb e (rbb Rs) c rb e rbb Rs bw 2 (rbb (3-74) 上式表明，當(dāng)晶體管 （即 rbb和C ）和信號源確定后，增益帶寬積幾乎是常量，即增益增 大多少倍，帶寬就幾乎變窄多少倍， 這個結(jié)論具有普遍性。而且， 改善電路的高頻特性的基 本方法是選用rbb禾口Cob均小的高頻管。當(dāng)然，在寬頻帶放大電路中應(yīng)考慮采用共基電路， 因為在三種放大電路中，共基電路的通頻帶最寬。 應(yīng)當(dāng)指出，并不是在所有的應(yīng)用場合都需要寬頻帶放大電路。 例如，在信號的接收電路 中，就采用選頻放大電路，使之僅對某一頻率的信號放大，對其余頻率的信號均衰減， 而且 衰減速度愈快，電路性能愈好。因此，放大電路只需具有與信號頻率范圍相對應(yīng)的通頻帶即 可，盲目追求寬頻帶不但無益，而且還將犧牲放大電路的增益，降低抗干擾能力。