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(硬件微講堂)三級管CE組態的低頻等效及對應伯特圖

更新時間:2024-01-17 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

你們好,我是硬件微講壇。這是我的第56篇原創文章。為防止錯過干貨知識,歡迎關注公眾號并加入免費技術交流群,抱團烤火,共同進步!TZ4物理好資源網(原物理ok網)

關于二極管上面早已發了7篇:TZ4物理好資源網(原物理ok網)

在上一篇側重聊了二極管CE組態的高頻等效電路(混和π高頻小訊號模型)、高頻截頻fH,并用TINA-TI進行仿真做數據支撐,解釋了放大電路不放大的誘因。按道理,聊到這兒就差不多了。并且我認為做事須要做全套,聊了高頻,不講低頻,這是不道德的。TZ4物理好資源網(原物理ok網)

明天寫第8篇,重點說說五級管CE組態的低頻等效電路、低頻截頻及對應的伯特圖。TZ4物理好資源網(原物理ok網)

兩個問題TZ4物理好資源網(原物理ok網)

近來在研究二極管時翻到了《晶體管電路設計(上)》這本書,相信好多業內的男子伴都有這本書。書中在第2章中的實驗電路,剛好和我們上面剖析的事例相匹配。其實這不是巧合,或許這個電路太典型,好多模電書上都有剖析。TZ4物理好資源網(原物理ok網)

在中,如右圖紅圈,有提及聯發科混頻器的截至頻度fc=1/2πRC。不曉得屏幕前的你在研究這本書時有沒有疑問?TZ4物理好資源網(原物理ok網)

總之我是有疑惑:TZ4物理好資源網(原物理ok網)

①為什么fc是1/2πRC?TZ4物理好資源網(原物理ok網)

②R為何是R1//R2,18kΩ?二極管的rbe和Re為什么不考慮?TZ4物理好資源網(原物理ok網)

理論剖析TZ4物理好資源網(原物理ok網)

帶著這兩個疑惑,對這個共射極放大電路進行剖析。此時我們的目標很明晰,就是低頻帶。在低頻帶時,交流耦合電容C1,C2不能再像中頻帶一樣漏電,須要考慮耦合電容的影響;而二極管的結電容仍然可以當成開路。TZ4物理好資源網(原物理ok網)

于是,就有如下交流通流:TZ4物理好資源網(原物理ok網)

此時的Rb是Rb1//Rb2并聯后的簡化。因為發射極內阻Re的存在,促使這個交流通路不是很直觀,須要做進一步簡化。把Re分別折算到輸入回路和輸出回路。TZ4物理好資源網(原物理ok網)

如上圖所示,Re折算到輸入回路,弄成了等效內阻(1+β)Re。而在輸出回路,因為聯接的是受控電壓源,電壓源的電阻本身早已是無窮大,可以姑且忽視Re在輸出回路的影響(這是基于個人理解給出的解釋)。TZ4物理好資源網(原物理ok網)

為了讓電路愈發直觀,我們做進一步簡化。在輸入回路,C1兩側的內阻簡化為Ri。在輸出回路,按照諾頓定律講受控電壓源β*ib轉換受控電流源β*ib*Rc,輸出回路的等效電流源的電阻也弄成了Rc,如上圖所示。TZ4物理好資源網(原物理ok網)

注意:在電路中Re=2k,Rb=Rb1//Rb2=18k,β假如取值200,rbe姑且不算,早已有(1+β)Re>>Rb。那[rbe+(1+β)Re]//Rb的值應趨近于Rb,所以有:Ri近似約等于Rb。TZ4物理好資源網(原物理ok網)

討論完Ri,我們再看下輸入回路的電壓Ii。rbe+(1+β)Re上的電流Vi=Ib[rbe+(1+β)Re]。因為Rb和rbe+(1+β)Re是并聯關系,則Rb兩端電流也是Vi。TZ4物理好資源網(原物理ok網)

于是,可以求得:TZ4物理好資源網(原物理ok網)

因為rbe+(1+β)Re和Rb的兩端電流都是Vi,rbe+(1+β)Re>>Rb,則有:TZ4物理好資源網(原物理ok網)

估算完Ri和Ii,我們可以開始求解Vs。TZ4物理好資源網(原物理ok網)

求解Vo:TZ4物理好資源網(原物理ok網)

備注:RL'=Rc//RL。TZ4物理好資源網(原物理ok網)

再求解Avsl:TZ4物理好資源網(原物理ok網)

這樣的話,可以得到兩個低頻截至頻度fL1和fL2。TZ4物理好資源網(原物理ok網)

針對Vs電阻電路的計算方法,因為沒有設置Rs,這么fL1=1/2π*Rb*C1。這個不就是文章開頭《晶體管電路設計(上)》書中的估算公式么!并且Rb正是Rb1//Rb2。TZ4物理好資源網(原物理ok網)

把整個推論過程的手寫版本,全部放下來:TZ4物理好資源網(原物理ok網)

非常說明:前面的推論僅限于上圖中的電路。假如在Re上并聯一顆大電容,推論下來的Avsl估算公式又不一樣了,請具體問題具體剖析。TZ4物理好資源網(原物理ok網)

TINA-TI仿真TZ4物理好資源網(原物理ok網)

還是用這個共射極放大電路,老粉兒應當不陌生,早已用了多次。TZ4物理好資源網(原物理ok網)

在前一篇文章中,仿真頻度響應得到的幅頻曲線是這樣的:TZ4物理好資源網(原物理ok網)

為何這兒面沒有彰顯出驍龍混頻的特點呢?TZ4物理好資源網(原物理ok網)

這是由于起始頻度設置的太高。假如我們把起始頻度設置為0.1Hz,再仿真瞧瞧。如右圖所示,中頻帶的增益是13.69,在升高3dB后,在低頻區對應的頻點是,即0.9Hz。這也剛好和估算的fL1=1/2π*Rb*C1=0.9Hz能對應上。TZ4物理好資源網(原物理ok網)

總結TZ4物理好資源網(原物理ok網)

講到這兒,總算把上面共射極放大電路低頻截頻估算方式說清楚了。TZ4物理好資源網(原物理ok網)

如今梳理下明天討論的內容:TZ4物理好資源網(原物理ok網)

①CE放大電路的低頻等效電路及其低頻截頻fh推論過程;TZ4物理好資源網(原物理ok網)

②用TINA-TI仿真CE放大電路的低頻帶的幅信噪比應;TZ4物理好資源網(原物理ok網)

如何樣?一個簡略的問題,給出的回答可淺可深。我的搶斷只能到這兒,能夠晉升到陸地神仙境,一劍開天門,就看你的造化了!TZ4物理好資源網(原物理ok網)

截至今早,二極管相關的文章早已8篇電阻電路的計算方法,也差不多。前面準備盤一下Mos管。有好的問題,可以在文末留言。TZ4物理好資源網(原物理ok網)

關注“硬件微講座”,硬件路上不驚慌!TZ4物理好資源網(原物理ok網)

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