共射极放大电路的低频响应(三极管)
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三极管放大电路的频率响应
• 若用分贝表达增益G，则：
• GH=20lgAuH= 20lgAum-3dB • GL=20lgAuL= 20lgAum-3dB
• 故又称H点和L点为-3dB点，BW为-3dB带宽。
12
二、实际旳频率特征及通频带定义
• 中频区增益与通频带是放大器旳二个主要指标，而 且这两者往往又是一对矛盾旳指标，所以引进增益带宽 乘积来表征放大器旳性能：
16
三、RC电路旳频率响应
• 1、高通电路
• RC高通电路如图所示：
•
•
Au
UO
•
Ui
1 R R 1
jC
1 1
jRC
17
三、RC电路旳频率响应
• 式中为输入信号旳角频率，RC为回路旳时间常数，
令：
L
1 RC
1
fL
L 2
1
2
1
2RC
f
j
•
Au
1
1 L
1
1
f
L
1
fL jf
j
jf
fL
18
三、RC电路旳频率响应
• 上限截止频率ƒH定义为高频区放大倍数下降为中频区旳 1/2时所相应旳频率，即：
AuH
1 2
Aum
0.707 Aum
• 同理，下限截止频率ƒL为：
AuL
1 2
Aum
0.707 Aum
• 通频带为：
BW= ƒH- ƒL ƒH
11
二、实际旳频率特征及通频带定义
• 上、下限截止频率所相应旳H点和L点又称为半功率点 （因为功率与电压平方成正比）。
15
三、RC电路旳频率响应
• 与耦合电容相反，因为半导体管极间电容旳存在， 对信号构成了低通电路，即对于频率足够低旳信号相 当于开路，对电路不产生影响；而当信号频率高到一 定程度时，极间电容将分流，从而造成放大倍数旳数 值减小且产生相移。
• GH=20lgAuH= 20lgAum-3dB • GL=20lgAuL= 20lgAum-3dB
• 故又称H点和L点为-3dB点，BW为-3dB带宽。
12
二、实际旳频率特征及通频带定义
• 中频区增益与通频带是放大器旳二个主要指标，而 且这两者往往又是一对矛盾旳指标，所以引进增益带宽 乘积来表征放大器旳性能：
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三、RC电路旳频率响应
• 1、高通电路
• RC高通电路如图所示：
•
•
Au
UO
•
Ui
1 R R 1
jC
1 1
jRC
17
三、RC电路旳频率响应
• 式中为输入信号旳角频率，RC为回路旳时间常数，
令：
L
1 RC
1
fL
L 2
1
2
1
2RC
f
j
•
Au
1
1 L
1
1
f
L
1
fL jf
j
jf
fL
18
三、RC电路旳频率响应
• 上限截止频率ƒH定义为高频区放大倍数下降为中频区旳 1/2时所相应旳频率，即：
AuH
1 2
Aum
0.707 Aum
• 同理，下限截止频率ƒL为：
AuL
1 2
Aum
0.707 Aum
• 通频带为：
BW= ƒH- ƒL ƒH
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二、实际旳频率特征及通频带定义
• 上、下限截止频率所相应旳H点和L点又称为半功率点 （因为功率与电压平方成正比）。
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三、RC电路旳频率响应
• 与耦合电容相反，因为半导体管极间电容旳存在， 对信号构成了低通电路，即对于频率足够低旳信号相 当于开路，对电路不产生影响；而当信号频率高到一 定程度时，极间电容将分流，从而造成放大倍数旳数 值减小且产生相移。
(完整版)三极管及放大电路原理
测判三极管的口诀三极管的管型及管脚的判别是电子技术初学者的一项基本功，为了帮助读者迅速掌握测判方法，笔者总结出四句口诀：“三颠倒，找基极；PN结，定管型；顺箭头，偏转大；测不准，动嘴巴。
”下面让我们逐句进行解释吧。
一、三颠倒，找基极大家知道，三极管是含有两个PN结的半导体器件。
根据两个PN结连接方式不同，可以分为NPN型和PNP型两种不同导电类型的三极管，图1是它们的电路符号和等效电路。
测试三极管要使用万用电表的欧姆挡，并选择R×100或R×1k挡位。
图2绘出了万用电表欧姆挡的等效电路。
由图可见，红表笔所连接的是表内电池的负极，黑表笔则连接着表内电池的正极。
假定我们并不知道被测三极管是NPN型还是PNP型，也分不清各管脚是什么电极。
测试的第一步是判断哪个管脚是基极。
这时，我们任取两个电极(如这两个电极为1、2)，用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻，观察表针的偏转角度；接着，再取1、3两个电极和2、3两个电极，分别颠倒测量它们的正、反向电阻，观察表针的偏转角度。
在这三次颠倒测量中，必然有两次测量结果相近：即颠倒测量中表针一次偏转大，一次偏转小；剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小，这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极(参看图1、图2不难理解它的道理)。
二、PN结，定管型找出三极管的基极后，我们就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定管子的导电类型(图1)。
将万用表的黑表笔接触基极，红表笔接触另外两个电极中的任一电极，若表头指针偏转角度很大，则说明被测三极管为NPN型管；若表头指针偏转角度很小，则被测管即为PNP型。
三、顺箭头，偏转大找出了基极b，另外两个电极哪个是集电极c，哪个是发射极e呢?这时我们可以用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e。
(1) 对于NPN型三极管，穿透电流的测量电路如图3所示。
根据这个原理，用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec，虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小，但仔细观察，总会有一次偏转角度稍大，此时电流的流向一定是：黑表笔→c 极→b极→e极→红表笔，电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致(“顺箭头”)，所以此时黑表笔所接的一定是集电极c，红表笔所接的一定是发射极e。
共射极放大器原理
IC
Q′
IC
Q
0
t
0
Ib = 0 Q
ib2
0 u ce2 u ce
t
为了使放大电路的输出电压幅度 尽可能大，而非线性失真小一般将静 态工作点设置在交流负载线中段稍下 一点。
二、稳定工作点的偏置电路
在共射基本放大器中，IBQ
=
EC
UBEQ Rb
EC Rb
是固定不变的，叫固定偏置电路，其温度稳
性很差，当温度变化时，三极管的反向饱和
0
u ce
(d)
0
UBE U beq
u BE
+
t0
t0
t
IB Ibq
iB
+
t0
t
0
t
IC Icq
iC
+0
t
t0
t
UCE Uceq
u CE
+
t0
t0
t
由图可得:
基极总电压是静态电压 UBE 和信号电
压 ui 的叠加，
即： uCE = UBEQ ui
同理，基极总电流也是静态基极电流 IBQ 和交变信号电流 Ib 的叠加.
(IBQ<<I1)
C1
则基极电位为： ui I2
IBQ b c
V
e
R
U
b2
E
Re
u0
UB
=
Rb2 R b1 R b2
EC
分压式偏置稳定电路
(2)、利用发射极电阻 Re 来获得直流负 反馈，稳定静态工作点。过程如下：
T(C) ICEO ICQ UE UBE IBQ ICQ
通常，UB>>UBE 所以发射极电流为：
Q′
IC
Q
0
t
0
Ib = 0 Q
ib2
0 u ce2 u ce
t
为了使放大电路的输出电压幅度 尽可能大，而非线性失真小一般将静 态工作点设置在交流负载线中段稍下 一点。
二、稳定工作点的偏置电路
在共射基本放大器中，IBQ
=
EC
UBEQ Rb
EC Rb
是固定不变的，叫固定偏置电路，其温度稳
性很差，当温度变化时，三极管的反向饱和
0
u ce
(d)
0
UBE U beq
u BE
+
t0
t0
t
IB Ibq
iB
+
t0
t
0
t
IC Icq
iC
+0
t
t0
t
UCE Uceq
u CE
+
t0
t0
t
由图可得:
基极总电压是静态电压 UBE 和信号电
压 ui 的叠加，
即： uCE = UBEQ ui
同理，基极总电流也是静态基极电流 IBQ 和交变信号电流 Ib 的叠加.
(IBQ<<I1)
C1
则基极电位为： ui I2
IBQ b c
V
e
R
U
b2
E
Re
u0
UB
=
Rb2 R b1 R b2
EC
分压式偏置稳定电路
(2)、利用发射极电阻 Re 来获得直流负 反馈，稳定静态工作点。过程如下：
T(C) ICEO ICQ UE UBE IBQ ICQ
通常，UB>>UBE 所以发射极电流为：
三极管共射极放大电路
03
三极管共射极放大电路 的应用
音频信号放大
总结词
三极管共射极放大电路在音频信号放大方面具有重要作用，能够将微弱的音频信号放大，满足音频处理和播放的 需求。
详细描述
三极管共射极放大电路具有较高的电压放大倍数和电流放大倍数，适用于音频信号的放大。在音响设备、麦克风、 录音设备等音频处理和播放设备中，三极管共射极放大电路被广泛应用，以提高音频信号的幅度和音质。
用于调节三极管的工作点、偏置电路和信 号的输入输出，包括基极偏置电阻、集电 极负载电阻和发射极电阻。
用于将信号传输到三极管输入端，同时隔 断电路中的直流成分。
放大倍数与输入输出电阻
01
02
03
放大倍数
由三极管的电流放大倍数 和电路参数决定，是衡量 放大电路性能的重要指标。
输入电阻
反映放大电路对信号源的 负载能力，较高的输入电 阻可以提高信号源的利用 率。
输出电阻
反映放大电路带负载的能 力，较低的输出电阻可以 保证在负载变化时输出信 号的稳定性。
02
三极管共射极放大电路 的特性
电压放大特性
总结词
三极管共射极放大电路具有显著的电压放大能力，能够将输入信号的微小变化放 大成较大的输出信号。
详细描述
三极管共射极放大电路通过控制基极和集电极之间的电压差，实现对输入信号的 电压放大。在合适的偏置条件下，三极管能够将输入信号的电压幅度放大数倍至 数百倍，以满足各种电路应用的需求。
工作原理
在共射极放大电路中，输入信号通过基极与发射极之间的电压差控制三极管的 电流，从而控制集电极与发射极之间的输出信号。通过改变三极管的工作点， 可以实现对输入信号的放大。
电路组成
电源
3第三节 单管共射放大电路的频率响应
Ib rbb´ + Rb Ub´e -
b´
C´
c
Ic + 1-K C b´e K
+
Ui -
rb´e
gmUb´e e
Rc Uo
-
高频等效电路
一般情况下，输出回路的时间常数比输入回路的小得多，
因此，输出回路的电容可忽略不计。输入回路可简化。
开路电压： 等效电阻：
Us rbe Ri Us Rs Ri rbe
f
阻容耦合单管共射放大电路的波特图
11
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第三节 单管共射放大电路的频率响应
5. 增益带宽积
20lg|Au|/dB
20lg|Ausm|
O
0.1fL
fL
10fL 0.1fH
fH 10fH
f f
O 90 0 1350 1800 1350 2700
Ausm f H
rbe Ri 1 1 g m Rc Rs Ri rbe 2πR C 2π Rs rbb Cbe
7
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第三节 单管共射放大电路的频率响应
2. 低频段
Rs + Us +
Ui -
C1 b
Ib
rbb´
b +´
c
Ic +
Rb
Ub´e rb´e
gmUb´e
Rc Uo -
e 低频等效电路
U o gmU b / e Rc
rb / e Ri g rbe rb´e Ub´e Uce gmUb´e e 混合П参数与h参数之间的关系
26(mV) rbb´ + rb´e = rbe = rbb´ +（1+ β ） IEQ rbb´ = rbe - rb´e 26(mV) 可得： rb´e =（1+ β ） gm IEQ Cb´e≈ gmUb´e = gm Ibrb´e = βIb 2πfT
三极管放大电路的频率响应
补例
.
1000
画出函数
Au
(1
j 10)(1 f
j
100 )(1 f
j
f 105
)(1
j
f 107
旳幅频 )
特征渐近波特图，并求上限频率、下限频率、通频带。
解：
.
Au / dB
60
– 20 dB/十倍频
40
20 dB/十倍频
– 40 dB/十倍频
20
40 dB/十倍频
O
10 102 103 104 105 106 107 108 f / Hz
解：1. 求三极管混合型等效电路 参数
I BQ
VCC
U BEQ RB
10 0.7 mA 0.03 mA 310
ICQ 0 IBQ 65 0.03mA 1.95mA
U CEQ VCC I CQ RC (10 1.95 1)V 8.05V
可见放大电路工作点合适，故可求得
gm
I EQ UT
0.1fL
10fH
例 5.2.1 解续：
4. 作放大电路旳渐近波特图
幅频特征
+20dB/十倍频
-20dB/十倍频
-45°/十倍频
相频特征
-45°/十倍频
补例
已知某放大器旳幅频特征如图所示。试求该放大器旳 中频增益、fH、fL及通频带BW。若输入信号 ui=[5sin(2π×107t)+10sin(2π×105t)+20sin(2π×103t)]m V，阐明输出有无频率失真？
UT I EQ
(1 0 )re
0 为低频共发射极电流放大系数
低频跨导 gm
Ic
.
.
三极管及其放大电路 ppt课件
② 基区：很薄（通常为几微米～几十微米），低
掺杂浓度；(薄牛肉)
c
③ 集电区： 掺杂浓度要比发 射区低；
面积比发射区大；
N
b
P
N
e
ppt课件
7
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
2.1.2 BJT的电流放大作用
1.三极管的偏置 为实现放大，必须满足三极管的内部结构和外部 条件两方面的要求。
c
N
输出特性曲线可以划分为三个区域： 饱和区——iC受vCE控制的区域，该区域内vCE的 数值较小。此时Je正偏，Jc正偏
iC /mA
pp2t课5件℃
=80μA =60μA =40μA
=20μA
vCE /2V0
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
饱和区——iC受vCE显著控制的区域，该区域内vCE的数值较 小。此时Je正偏，Jc正偏。
2.极限参数 （1）集电极最大允许电流ICM 指BJT的参数变化不超过允许值时集电极允 许的最大电流。
ppt课件
27
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
（1）集电极最大允许电流ICM
指BJT的参数变化不超过允许值时集电极允许的最大电流。
（2）集电极最大允许功率损耗PCM
表示集电极上
过流区
允许损耗功率
Ii
Io
+
+
Rs Vi
放大电路 Ri (放大器)
Vo
RL
-
-
Ri
Ri决定了放大电路从信号源吸取信号幅值的大
小，即它决定了放大电路对信号源的要求。
Ri越大，Ii就越小，放大电路从信号源索取的电流越
小。放大电路所得到的输入电压Vi越接近信号源电压Vs。
三极管ppt课件
生变化。
晶体管截止频率影响
晶体管的截止频率限制了其放大高频信号 的能力，当输入信号频率接近或超过截止 频率时，晶体管放大倍数急剧下降。
负载效应影响
在高频段，负载效应对信号产生较大的影 响，使得输出信号的幅度和相位发生变化 。
05
三极管功率放大电路设计 与应用
功率放大电路类型及特点
甲类功率放大电路
采用单电源供电，输出端通过大容量电容与负载耦合，具 有电路简单、成本低等优点，但电源功率利用率较低且存 在较大的非线性失真。
集成功率放大器简介与应用
集成功率放大器概述
将功率放大电路与必要的辅助电路集成在同一芯片上，具 有体积小、重量轻、可靠性高等优点。
集成功率放大器的应用
广泛应用于音响设备、电视机、计算机等电子设备中，用 于驱动扬声器、耳机等负载，提供足够的输出功率和良好 的音质效果。
工作点设置在截止区，主要用于高频功率放大，效率很高但非线性失 真严重。
OCL和OTL功率放大电路设计实例
要点一
OCL（Output Capacitor Less ）功…
采用双电源供电，输出端与负载直接耦合，具有低失真、 高效率等优点，但需要较大的电源功率和输出电容。
要点二
OTL（Output Transformer Less…
02
三极管基本放大电路
共射放大电路组成及原理
组成
输入回路、输出回路、耦合电容、直 流电源
特点
电压放大倍数大，输出电阻较大，输 入电阻适中
原理
利用三极管的电流放大作用，将输入 信号放大并
共基放大电路组成及原理
01
02
03
组成
输入回路、输出回路、耦 合电容、直流电源
晶体管截止频率影响
晶体管的截止频率限制了其放大高频信号 的能力，当输入信号频率接近或超过截止 频率时，晶体管放大倍数急剧下降。
负载效应影响
在高频段，负载效应对信号产生较大的影 响，使得输出信号的幅度和相位发生变化 。
05
三极管功率放大电路设计 与应用
功率放大电路类型及特点
甲类功率放大电路
采用单电源供电，输出端通过大容量电容与负载耦合，具 有电路简单、成本低等优点，但电源功率利用率较低且存 在较大的非线性失真。
集成功率放大器简介与应用
集成功率放大器概述
将功率放大电路与必要的辅助电路集成在同一芯片上，具 有体积小、重量轻、可靠性高等优点。
集成功率放大器的应用
广泛应用于音响设备、电视机、计算机等电子设备中，用 于驱动扬声器、耳机等负载，提供足够的输出功率和良好 的音质效果。
工作点设置在截止区，主要用于高频功率放大，效率很高但非线性失 真严重。
OCL和OTL功率放大电路设计实例
要点一
OCL（Output Capacitor Less ）功…
采用双电源供电，输出端与负载直接耦合，具有低失真、 高效率等优点，但需要较大的电源功率和输出电容。
要点二
OTL（Output Transformer Less…
02
三极管基本放大电路
共射放大电路组成及原理
组成
输入回路、输出回路、耦合电容、直 流电源
特点
电压放大倍数大，输出电阻较大，输 入电阻适中
原理
利用三极管的电流放大作用，将输入 信号放大并
共基放大电路组成及原理
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02
03
组成
输入回路、输出回路、耦 合电容、直流电源
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K
VO Vi
gmRLVbe Vbe
g m RL
解：
Z1
Z 1 K
2fCbc
1 gm RL
1
2f (1 gmRL )Cbc
CM1 (1 gmRL )Cbc
1
Z2
Z
1
1 K
2fCbc
1 1 g m R
2f
(1
1 1
gm RL
)Cbc
CM2
(1
1 g m RL
)Cbc Cbc
Cbc
CM1 CM 2
Re + Ce
2.7k
1.8k 50
例6.3.2
设共射放大电路在室温下运行，其参数为： rbe 1.5k ， 80，
忽略 Rb Re的影响试计算它源电压增益的下限频率。
解:
C1为Cb1和
Ce
(1
)
的串联
C1
(1
Cb1Ce
)Cb1
Ce
3050 F 0.6F
81 30 50
f L1
1 2πC1 ( Rs
]Ib
AvsL
V0 Vs
R'L
Rs rbe
•
1
1
j
C1
1
Rs
rbe
•
1
1
j
Cb2
1
Rc
RL
AvsM
•
1
1 j
f L1
•
1
1 j fL2
f
f
1
f
L1 2C1 Rs rbe
1
f
L2 2Cb2 Rc RL
6.3.2 共射极放大电路的低频响应
4、低频响应
AVSL
[1
j
f
A VSM L1 ][1
Cb1和
Ce 1
串联后，为
C1
输出回路： Ie Ic ，Ce>>Cb2
6.3.2 共射极放大电路的低频响应
3、低频源电压增益和下限频率
V0
RC
RL RL
1
jCb2
Ib RC
1 j
Ib RL
1
Cb2 (RC
RL
)
Vs
(Rs
rbe
1
jC1
)
Ib
(
Rs
rbe )[1
j
(Rs
1
rbe
)C1
1
1
jRc
f
H
1 2πRC
上限频率
A vsM 1 j f fH
中频源电 压增益
中频增益或通 带源电压增益
6.4.4 共射放大电路的高频响应
②高频响应 共射放大电路高频源电压增益
和RC低通电路相似
[ AvH
1
1 j( f
/
] fH )
A vsH A vsM 1
j(
1 f
/
fH )
幅频响应
20 lg |A vsH | 20 lg |A vsM |
rbe )
1 2 3.14 0.6 106 (50 1500 )
Hz 171.2HZ
f L2
1 2πCb2 (Rc
RL )
2 3.14
1 110 6 (4
2.7) 103
Hz
23.8HZ
所以该电路源电压增益的下限频率为 171.2HZ Rb1 110k
Rc 4k Cb2
+
Vcc +15V
20 lg
1
1 ( f / fH)2
相频响应 ＝－180－arctg(f/fH)
[实验二 频率特性研究]
设共射放大电路在室温下运行，其参数为：
rbb 100 ，0 100，fT 400MHz ，Cbc 0.5pF， VBEQ 0.7V
1、求静态工作点: VBQ VEQ VCQ I BQ ICQ I EQ 2、试计算它的中频源电压增益，并用分贝数表示；
6.4.4 共射放大电路的高频响应
3、等效图的进一步简化
CM2≈ Cb'c可以忽略，等 效图可进一步简化
b
rbb
b'
I Cbc
Cbc c I RL
+
+
+
g mVb ' e
Rs
Vi
Rb Vbe rbe
Cbe
+
Vo
VS
RL
--
-
e
-
C Cbe CM1 Cbe (1 gmRL )Cbc
Rs Rs
①高频源电压增益
Vs
rb'e rbe
•
Rb // rbe Rs Rb // rbe
Vs
A vsH
Vo Vs
Vo Vbe
Vbe Vs
Vs Vs
gm RLVbe Vbe
1
R
jc
1
rb'e Rb // rbe rbe Rs Rb // rbe
jc
g
m
R'L
rb'e rbe
Rb // rbe Rs Rb // rbe
b 和c之间的电压传输系数
K
VO Vi
gmRLVbe Vbe
gmRL
目标：断开输入输出之间的连接
CM1 CM 2
自我检查题
阅读教材P552-P553,了解密勒定理。电压传输系数为 求密勒电容 CM1 CM2
K
VO Vi
gmRLVbe Vbe
g m RL
Cbc
CM 1
CM 2
自我检查题
求密勒电容 CM1 C1M2
Vs
rb'e rbb rbe
• Vi
rb'e rbb rbe
•
Rb // rbe Rs Rb // rbe
Vs
rb'e rbe
•
Rb // rbe Rs Rb // rbe
Vs
R (Rs // Rb rbb ) // rbe
C Cbe CM1
6.4.4 共射放大电路的高频响应
5、高频响应和上限频率
Cb+1
1
RS
30
vi
50
Rb2
33k
vo RL
Re + Ce
2.7k
1.8k 50
6.4.4 共射放大电路的高频响应
1.共射放大电路的高频等效电路
C
rbc
Cbc
B rbb B
Cbe
rbe
E
共射电路原理图
高频小信号等效电路
6.4.4 共射放大电路的高频响应
2、求密勒电容 CM1 CM2
由于输出回路电流比较大，所以可以忽略 cbc 的分流，得 Vo gm RL Vbe
j
fL2
]
f
f
当 fL1 4时fL2，
下限频率取决于 fL1
例6.3.2
设共射放大电路在室温下运行，其参数为： rbe 1.5k ， 80，
忽略 Rb Re的影响试计算它源电压增益的下限频率。
Rb1 110k
Cb+1
RS
30
vi
50
Rb2
33k
Rc 4k Cb2
+
1
Vcc +15V
vo RL
3、试计算它源电压增益的上限频率;
4、忽略Rb Re试计算它源电压增益的下限频率。
Rb1
91k
RS
1k vi
Cb+ 10
Rb2 24k
Rc 5.1k +Cc
10
Vcc +12V
vo RL
++
b
b
r rbb bb
b' b'
++
++
Vi Vi Rb Rb
V r V r bbee bebe
Cbe
ICM 1
CHale Waihona Puke M1VS VS- - --
--
ee
c
c IRL
++
g mVb ' e
g V I m b'e CM2
CM2
VoVo
RRL L
-
--
6.4.4 共射放大电路的高频响应
4、利用戴维宁定理，简化信号源
6.3.2 共射极放大电路的低频响应
1、共射极放大电路的低频等效电路
f (Hz)
10 1k 10k
c 10F
zc
1 2fc
()
1592
15.92
1.592
6.3.2 共射极放大电路的低频响应
2、低频等效电路的简化
输入回路：Re
1 Ce
Rb ( R1 // R2 )很大
X Ce
(1 ) 1 2fC e