第2章 高频小信号放大-定2.ppt

2.3 宽频带放大器 宽频带放大器既要有较大的电压增益, 又要有很宽的通频带, 所以常用电压增益Au和通频带BW的乘积作为衡量其性能的重要指标, 称为增益带宽积, 写成G·BW=Au fH。增益带宽积越大的宽频带放大器的性能越好。  宽频带放大器既可由晶体管和场效应管组成, 也可以由集成电路组成。  在通信系统中，前置低噪放大器和混频器之后的中频放大器一般采用宽带小信号放大器。 宽带放大器的晶体管特性一般采用混合π型等效电路 ｒbb′： 基区体电阻, 约１５Ω～５０Ω。  ｒb′e： 发射结电阻re折合到基极回路的等效电阻, 约 几十欧到几千欧。  ｒb′c：集电结电阻, 约１０kΩ～１０MΩ。  ｒce：集电极—发射极电阻, 几十千欧以上。 ｃb′e：发射结电容, 约１０ 皮法到几百皮法。 ｃb′c：集电结电容, 约几个皮法。 ｇm：晶体管跨导, 几十毫西门子以下。 由于集电结电容C b′c跨接在输入输出端之间, 是双向传输元件, 使电路分析复杂化。为了简化电路, 可以把C b′c折合到输入端b′、 e之间, 与电容C b′e并联, 其等效电容为：  CM=(1+gmR′L)Cb′c  即把Cb′c的作用等效到输入端, 这就是密勒效应。其中gm是晶体管跨导, R′L是考虑负载后的输出端总电阻, CM称为密勒电容。 另外, 由于rce和rb′c较大, 一般可视其开路。这样可 利用密勒效应简化高频混合π型等效电路。 其中k为波尔兹曼常数, T是电阻温度(以绝对温度K计量), IEQ是发射极静态电流, β0是晶体管低频短路电流放大系数, fT是晶体管特征频率。  确定晶体管混合π型参数可以先查阅手册。 晶体管手册中一般给出rbb′、Cb′c、β0和fT等参数, 然后根据此式可以计算出其它参数。 注意各参数均与静态工作点有关。 2.2.3晶体管的高频参数 考虑电容效应后, 晶体管电流增益是工作频率的函数。 1、共射晶体管截止频率ｆβ 共射短路电流放大系数 是指混合π型等效电路输出交流短路时, 集电极电流 与基极电流 的比值。从图可以知, 当输出端短路后, r b′e、Cb′e和Cb′c三者并联。 其中： 由此式可知, 的幅值随频率的增高而下降。 当下降到 时, 对应的频率定义为共射晶体管截止频率fβ。 2、特征频率fT 当 的幅值下降到1时, 对应的频率定义为特征频率fT。 3、共基晶体管截止频率fα 共基短路电流放大系数 是晶体管共基组态时的输出交流短路参数, 其幅值也是随频率的增高而下降 fα定义为 的幅值下降到 时的频率。  fT≈β0fβ=g m rb′e f β fT≈α0fα fα＞fT 2.4.1单级差分宽频带放大器 集成宽频带放大器常采用单级或多级差分电路形式。 由于单级共射电路可看成是单级差分电路的差模半电路, 所以先分析单级共射电路的电压增益和通频带(用上限截止频率fH表示)。  宽频带放大器中的晶体管特性适合采用混合π型等效电路。下图(a)、 (b)分别是共射电路的交流通路和高频等效电路。 设R/ L是交流负载，且 其中： 其中上限截止频率： 差分电路的差分电压增益和上限截止频率 上图是一个双端输入双端输出的差分放大电路， 它的差模电压增益与单管共射电路的电压增益相同。 此处 上限截止频率 增益带宽积 例2.3 在图2.4.2所示差分放大器中, V1管和V2管的参数相同, 在IEQ=1mA时，均为β0=100, rbb′=50Ω, C b′c=2pF, fT=200MHz。RC=2 kΩ，RL=10 kΩ。计算此差分放大器的差模电压增益、 上限截止频率和增益带宽积。 解: 先求晶体管混合π型参数。根据上述公式可以得出： r b′e=(1+βo)r e=(1+100)·26=2.6 kΩ R′L=Rc//0.5RL=2k//5k≈1.43kΩ 2.3.1展宽放大器频带的方法 在实际宽频带放大电路中, 要展宽通频带, 即要提高上