模电第五章
模电第五章答案解析
【例5-1】电路如图 (a)、(b)所示。
（1）判断图示电路的反馈极性及类型；（2）求出反馈电路的反馈系数。
图(a) 图(b)【相关知识】负反馈及负反馈放大电路。
【解题思路】（1）根据瞬时极性法判断电路的反馈极性及类型。
（2）根据反馈网络求电路的反馈系数。
【解题过程】（1）判断电路反馈极性及类型。
在图(a)中，电阻网络构成反馈网络，电阻两端的电压是反馈电压，输入电压与串联叠加后作用到放大电路的输入端（管的）；当令=0时，＝0，即正比与；当输入信号对地极性为♁时，从输出端反馈回来的信号对地极性也为♁，故本电路是电压串联负反馈电路。
在图（b）电路中，反馈网络的结构与图（a）相同，反馈信号与输入信号也时串联叠加，但反馈网络的输入量不是电路的输出电压而是电路输出电流（集电极电流），反馈极性与图（a）相同，故本电路是电流串联负反馈电路。
（2）为了分析问题方便，画出图(a) 、(b)的反馈网络分别如图（c）、(d)所示。
图(c) 图(d)由于图(a)电路是电压负反馈，能稳定输出电压，即输出电压信号近似恒压源，内阻很小，计算反馈系数时，不起作用。
由图（c）可知，反馈电压等于输出电压在电阻上的分压。
即故图(a)电路的反馈系数由图（d）可知反馈电压等于输出电流的分流在电阻上的压降。
故图(b)电路的反馈系数【例5-2】在括号内填入“√”或“×”，表明下列说法是否正确。
（1）若从放大电路的输出回路有通路引回其输入回路，则说明电路引入了反馈。
（2）若放大电路的放大倍数为“＋”，则引入的反馈一定是正反馈，若放大电路的放大倍数为“−”，则引入的反馈一定是负反馈。
（3）直接耦合放大电路引入的反馈为直流反馈，阻容耦合放大电路引入的反馈为交流反馈。
（4）既然电压负反馈可以稳定输出电压，即负载上的电压，那么它也就稳定了负载电流。
（5）放大电路的净输入电压等于输入电压与反馈电压之差，说明电路引入了串联负反馈；净输入电流等于输入电流与反馈电流之差，说明电路引入了并联负反馈。
模拟电子技术 第五章
4、电流源电路一般都利用PN结的温度特性，对电流 源电路进行温度补偿，以减小温度对电流的影响。
5.2、电流源电路
二、电流源电路的用途： 1、给直接耦合放大器的各级电路提供直流偏 置电流，以获得极其稳定的Q点。 2、作各种放大器的有源负载，以提高增益、 增大动态范围。 3、由电流源给电容充电，可获得随时间线性 增长的电压输出。
5.1. 直接耦合放大电路的零点漂移现象
一、直接耦合放大电路的零点漂移
零漂：输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生。
主要原因：温度变化引起，也称温漂。电源电压波动、 元件老化等也会产生输出电压的漂移。
温漂指标：温度每升高1度时，输出漂移电压按电压增益
折算到输入端的等效输入漂移电压值。
u
二、抑制零点漂移的方法
其中：基准电流 I R 是稳定的，故输出电流 I C 2 也是稳定的。
一、镜象电流源
动态电阻
ro
= ( iC2 )1 vCE2
IB2
= rce
一般ro在几百千欧以上
二、多路镜像电流源
通过一个基准电流源 稳定多个三极管的工作点 电流，即可构成多路电流 源。
图中一个基准电流IREF
可获得多个恒定电流
2
b(b 2)
ro
1 2
b rce
动态输出电阻ro远比微电流源的动态输出电阻为高
电流稳定
有源负载电路
VCC
T1
IC1
vo
vi
T0
T2 R I REF
VCC
ro
IC1
vo
vi
T0
（a）共射极放大电路
（b）等效电路
精品课件-模拟电子技术-第5章
第五章 负反馈放大电路
(2)电流反馈：对交变信号而言,若基本放大器、反馈 网络、负载三者在取样端是串联连接,则称为串联取样，如图 5-3所示。由于在这种取样方式下,Xf正比于输出电流,Xf反映 的是输出电流的变化,所以又称之为电流反馈。
第五章 负反馈放大电路
图 5 – 3 反馈电路与输出回路的联接
第五章 负反馈放大电路
第五章 负反馈放大电路
5.1 反馈的基本概念 5.2 反馈放大器的四种组态 5.3 负反馈对放大器性能的影响 5.4 负反馈放大器的指标计算 5.5 负反馈放大电路的自激振荡
第五章 负反馈放大电路
5.1 反馈的基本概念
5.1.1 反馈的定义 所谓反馈就是把放大器的输出量(电压或电流)的
Ui' Ui U f
第五章 负反馈放大电路
图 5-4 串联反馈与并联反馈
第五章 负反馈放大电路
(2)并联反馈：对交流信号而言,信号源、基本放大器、 反馈网络三者在比较端是并联连接,则称为并联反馈。并联反 馈要求信号源趋近于恒流源,若信号源是恒压源,则并联反馈 无效。因为若信号源为恒压源,则并联反馈的净输入信号不随 反馈信号而变,从而使反馈失去作用。
第五章 负反馈放大电路
图5-2 反馈极性判断
第五章 负反馈放大电路
2. 电压反馈与电流反馈
(1)电压反馈：对交变信号而言,若基本放大器、 反馈网络、负载三者在取样端是并联连接,则称为并联取 样，如图5-2所示。由于在这种取样方式下,Xf正比于输出 电压,Xf反映的是输出电压的变化,所以又称之为电压反馈。
4. 直流反馈和交流反馈
(1) 直流反馈：若反馈环路内, 直流分量可以流通, 则该反馈环可以产生直流反馈。直流负反馈主要用于稳定静 态工作点。
模电第5章
低通电路： 二. 低通电路：频率响应
f<<fH时放大 倍数约为1 倍数约为
fH
1 Uo 1 jω C = Au = = 1 1 + jωRC Ui R+ jω C
1 1 = 令f H = ，则Au 2 πRC 1+ j f fH
1 Au = 1 + ( f fH )2 = arctan( f f ) H
fL
= 1 ， = 45 0； f = f L : Au 2 f f
f << f L : A << 1， u ≈
fL fL Au 也下降10倍；当 f 趋于0时， u 趋于0，趋于90 0 。 A
，表明 f 每下降10倍,
画出特性曲线如图， 称为下限截止频率。 画出特性曲线如图， fL称为下限截止频率。
' 高频段： 的影响， 开路。 高频段：考虑 Cπ 的影响，C 开路。 '
'
一. 中频电压放大倍数
Uo Ausm = Us U i U b'e U o = U U Us i b'e
带负载时： 带负载时： Ausm = 空载时： 空载时：
rb'e Ri [ g m ( Rc ∥ RL )] Rs + Ri rbe
5.2 晶体管的高频等效电路
5.2.1 混合π模型：形状像Π，参数量纲各不相同 混合π模型：形状像Π
完整的混合π模型 一. 完整的混合 模型 结构：由体电阻、结电阻、结电容组成。 结构：由体电阻、结电阻、结电容组成。
因面积大 而阻值小
因多子浓 度高而阻 值小
rbb’：基区体电阻 rb’e’：发射结电阻 Cπ：发射结电容 re：发射区体电阻 rb’c’：集电结电阻 C：集电结电容 rc：集电区体电阻
孙肖子模电第二版笫5章
-
RE
RL
+ U o -
第五章 基本放大电路
微变等效电路
I i
RS + RB1 U
i
Ib b
rbe
RB2
βI b
e
c
Ic
R // R U I L o e E A u r U U I i b be o
R (1 ) I b L r (1 ) I R I b be b L
RS es –
+
ui 短路 –
交流通路
RS
+ ui RB RC RL
es
+
– –
+ uO –
第五章 基本放大电路
放大电路的分析方法
估算法 静态分析 (直流通路)
图解法
放大 电路 分析
微变等效电路法 动态分析
(交流通路) 图解法 计算机仿真
静态分析
RB
估算法
+UCC RC C2 + + RL uo
电压放大倍数 小于且接近1
射极跟随器
1. 电压放大倍数 A u
US -
+
Ie
RE
Io
RL
+ U o -
-
2. 电流放大倍数 A i
R ( 1 ) I b E I o i RE RL A I I
+UCC
RE1 100, RE 2 900
求Au，Ri，Ro和Aus，并 与上例比较分析。
+ RE1
RE2
RS
+ RB2 US – –
RL uo
模拟电子技术基础第四版第5章
20lg Au 20lg 2 3 dB, 45
20 lg Au
20 lg
f fL
20dB／十倍频
多级放大：
Au Au1 • Au2 • Au3
Au Au1 1 • Au2 2 • Au3 3
Au Au1 • Au2 • Au3
1 2 3 各级放大电路相频图的叠加
Ic c
gmUbe
RC
RE
Ce
•
RL Uo
ＲＣ高通或低通电路？
b rbb b rbe e
•
Ib
•
Ui
RB
oIb
c
e 1
RＥ
Ce
RＣ
RL
Reqe RE //[(rbb rbe ) /(1 0 )]
Ui
rbb
rbe
Ui (1
0 )RE
• (1
0 )RE
Reqe
U i
e Ce
ＲＣ低通电路
Req2 RC RL
f
90 45
0
45 90
m 180
0.1 fL2 fL2 10 fL2
0.1 fH fH 10ffH
Au
低频段
Aum
中频段
高频段
0.707 0.6
AAuumm
0
f1 fL2
0
fL2
–90º
–100º
– 180º
通频带
f2
fbw fH fL
-3dB带宽
fH
f
fL fL2
fH f
– 270º
Au
Uo Ui
R R 1
1 1 1
jC
j RC
模电-电子线路线性部分第五版-主编-冯军-谢嘉奎第五章课件
第 5 章 放大器中的负反馈
判断反馈极性 — 采用瞬时极性法
用正负号表示电路中各点电压的瞬时极性，或用箭头表示
各节点电流瞬时流向的方法称瞬时极性法。
xi
xi A
xo
xf
kf
▪设 vi 瞬时极性为
经 A 判断 vo
？ ？
经
kf
判断
xf
？ ？
▪比较 xf 与 xi 的极性 ( xi = xi - xf )
5.2.3 改变输入、输出电阻
输入电阻
ii
▪ 串联反馈 基放输入电阻 Ri vi / ii 环路增益 T vf / vi Akf
++
Rs
v-i Ri A
vs+ -
vi
+
-
vf -
kf
xo
反馈电路输入电阻：
Rif
vi ii
vi vf ii
vi viAkf ii
vi ii
(1
Akf
)
Ri F
由图
i (v Ast xs ) / Ro xs xf kf v
xf
放 - Ast xs
得
Rof
v i
Ro 1 Astkf
Ro Fst
反馈 网络
RL v+- o
i + v -
结论 引入电压反馈，反馈越深，输出电阻越小，vo 越稳定。
第 5 章 放大器中的负反馈
▪ 电流反馈
Ro ：考虑反馈网络负 载效应后，基放输出电阻。
5.2.2 减小增益灵敏度(或提高增益稳定性)
定义
SA Af
Af / Af A/ A
A Af
Af A
模电第5章课件PPT学习教案
VT1
VT2
R2 uI2
第12页/共53页
动态分析：
（1）信号输入方式
共模输入电压 uIc 差模输入电压 uId
第13页/共53页
第14页/共53页
第15页/共53页
共模电压放大倍数：
Ac
Δ uo Δ uIc
Ac 愈小愈好， 而Ad 愈大愈好 +
uIc ~
+VCC
Rb
Rc
+ uo
Rc Rb
R
+VCC Rb2
ICQ1
ICQ2
1 2
ICQ3
R
U U V I R CQ1
CQ2
CC
CQ1
(对地)
C
IBQ1
IBQ2
ICQ1
1
(对地)
UBQ1 UBQ2 IBQ1R
VT1
图
VT3
Re
R
VT2
Rb1
VEE
恒流源式差分放大电路
第24页/共53页
3. 动态分析 由于恒流三极管相当于一个阻值很大的长尾电阻 ，它的作用也是引入一个共模负反馈，对差模电压放 大倍数没有影响，所以与长尾式交流通路相同。
IB1 +
UBE1
IC2
IB2 U+BE2 VT2
IC2
I C1
I REF
2IB
I REF
2
IC2
图
所以
1
IC2
I R EF 1
2
当满足 >> 2 时，则
IC2
I R EF
VCC
UB E1 R
第5页/共53页
二、比例电流源
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第五章放大器的频率响应
习题类型
5.1 频率响应的基本概念
5.3 增益函数的零点、极点概念
5.2及.4～5.6 利用增益函数极点求解电路转折频率
5.7～5.12及5.16～5.20 利用时间常数法求解电路转折频率
5.13～5.15 求解BJT的频率参数
5.1某单级阻容耦合共射放大电路中频电压增益A vm=40dB，通频带为20Hz～20KHz，最大不失真电压范围为－3V～+3V。
（1）若输入电压v i=20sin（2π×103）mV，输出电压幅值v om是多少？是否会出现失真？（2）若输入为谐波频率范围在1kHz～30kHz的非正弦波，其最大幅值为50mV，输出电压v o是否失真？若失真，属于什么失真？
解: （1）V om=V i m A v m=20×100=2×103mV=2V，
且不会出现失真。
（2）会出现失真，非线性失真和频率失真。
5.2某放大电路当输入信号频率在f =5～40kHz范围时，电压增益为100，而当f=500kHz 时，增益降为10。
求该放大电路上转折频率f H。
解: 由题意有：
解出：
5.3某放大电路增益函数为，指出A(s)的极点和零点并求中
频段增益A m（dB）。
解: 极点为：－107，－108，－5×108（rad/s）
有限零点为：1010，1012（rad/s）
∵A（s）极点数>零点数，且
∴ A（s）=A H（s）
····
5.4某放大电路电压增益函数，
求出其中频电压增益A v m及下转折频率f L、上转折频率f H。
解: ∵ A v(s) 极点数>零点数，
且，
∴ A v(s) 是全频段增益函数。
低频极点 p1=－10；p2=－20；
高频极点 p1=－105；p2=－2×105；
令低频极点s→∞，高频极点s→0，A v(s) →A vm=400
又：s→jω ,
同理 ,
由
解出ωH=83666 rad/s , → f H=13.3 kHz
5.5某放大电路的电压增益函数
（1）求A v m，F L(s)和F H(s) ；
（2）求ωL、ωH和通频带。
解:（1）
令低频极点 s→∞；高频极点 s→0，A v(s)→A vm=－300
（2）确定ωL：由
据题意
解出：ωL=155.52 rad/s
同理，
解出：ωH=644×103 rad/s
5.6某放大电路高频增益函数为
求（1）中频增益A vm；
（2）上转折频率f H。
解: （1）
（2）∵p1=－5×106；p2=－60×106； p3=－20×107；
∴ p1为主极点，
故
5.7如题图 5.7电路，三极管β=50，r be=2kΩ，R b=470kΩ，R S=500Ω，中频电压增益
A v m=40dB，带宽f BW=10Hz～100kHz。
画出对应的低频等效电路并计算电容C1的值。
题图5.7
解: 低频等效电路如题图5.7.1。
题图5.7.1
5.8电路如题图5.8所示。
晶体管参数为K p=0.5mA/V2 , V TP=－2V , λ=0。
(1) 求输出电阻R o；(2) 若f L=20Hz , 确定C C的值。
题图5.8
解:（1）场效应管为P沟道增强型管。
输出电阻（1）
先求栅源电压V SG。
代入（1）式，R o=1//12=0.923 kΩ
（2）
5.9如题图5.9电路，三极管β=60，r be=1kΩ，
（1）求各电容引起的短路时间常数（C e=50μF）；
（2）求放大电路的下转折频率f L；
题图5.9
解：（1）∵ R b=R b1//R b2>> r be , 忽略R b；
C1引起的短路时间常数τS1（C2 C e短路）
C2引起的短路时间常数τS2（C1 C e短路）
C e引起的短路时间常数τSe（C1 C2短路）
（2）放大电路下转折频率f L
5.10 已知题图5.10所示电路中BJT参数为β=150，，f T=750MHz，
，I C=5mA。
（1）求出电路上转折频率f H。
（2）不更换BJT，仅改变电路参数能否增加带宽？
题图5.10
解: （1）画出密勒等效后简化的高频混合π型等效电路。
题图5.10.1
∵ R b= R b1//R b2 >> r be , ∴计算中忽略R b 。
（2）放大电路带宽 f BW=f H－f L≈f H
由f H表达式可知，三极管参数r bb，、C b,c和f T对f H有影响，电路参数也对f H有影响。
这些电路参数是：R s（R s↓→R↓→ f H↑）
R c（R c↓→(1+g m R c)C b,c↓→f H↑）
R b1、R b2、R e（I E↓→g m↓→ f H↑）。
5.11 FET电路如题图 5.11所示。
晶体管参数为K n=1mA/V2 , V TN=2V , λ
=0 , C gs=5pF , C gd=1pF 。
（1）画出简化的高频等效电路。
（2）计算等效Miller电容；
（3）求小信号电压增益的上转折频率f H及中频电压增益
题图5.11
解：
（1）高频简化等效电路为：
题图5.11.1
（2）等效密勒电容 C M=C gd（1+g m R D）=1×(1+2.2×5)=12 pF
（3）上转折频率f H
中频段电压增益A v
5.12 共源放大器FET如题图5.12所示。
器件及电路参数为：g m=1ms，r ds=40kΩ，R g=500k Ω，R1//R2=50kΩ，R3=1MΩ，R S=5kΩ，R D=R L=20kΩ，C1=0.1μF，C2=0.4μF，C S=4μF。
用短路时间常数法求源电压增益的f L近似值。
题图5.12
解：先求C
1、C
2
和C
s
视入的等效电阻。
C1视入的等效电阻R1s
R1s=R g+R3+R1//R2=500+103+50=1550kΩ
C2视入的等效电阻R2s
R2s=R L +R D//r ds=20+20//40=33.33kΩ
C s视入的等效电阻R ss=R s//R’
求R’电路如图
题图5.12.1
由定义
R ss=R s//R’=500//1.22≈1.22 kΩ电路不存在低频主极点
∴求出电路下转折频率
5.13 一个双极型晶体管偏置电流I
CQ =1mA，其参数为β
=120，
求f
β和f T。
解:
5.14一个高频双极型晶体管偏置电流I CQ=0.5mA，其参数为β0=150，，
f T=5GHz。
求和fβ。
解:
5.15一个双极型晶体管的特征频率f T=2GHz，β0=150。
求（1）f
β，（2）对应的频率。
解:
（1）
（2）
5.16 共源极等效电路如图5.16所示。
场效应管跨导g m=3mS。
(1)计算Miller电容。
（2）求小信号电压增益的上转折频率。
题图5.16
解：（1）折合到输入端的密勒电容
C M=C gd [1+g m(r ds//R D)]=5[1+3×(15//10)]=95pF
（2）电路上转折频率f H
5.17 共基放大器交流通路如题图 5.17所示。
当晶体管工作在I C=0.35mA时,β0=120，
r ce=300kΩ，r bb，=0，f T=700MHz，=0.5μF。
电路参数R s=75Ω，R C =4.7kΩ，R L=5.6k Ω。
试求放大器中频源电压增益及上截止频率f H。
题图5.17
解:（1）先画出高频段小信号等效电路，如题图5.17.1所示。
题图5.17.1
在中频段，三极管结电容开路，求出
（2）高频等效电路中的两个电容对应的角频率分别为
5.18 如题图5.18射极输出器电路，晶体管参数为β=200，V BE=0.7V，V A=∞。
若f L=15HZ，求C c的值。
题图5.18
解：
5.19电路如题图5.19所示。
晶体管参数为β=100，V BE=0.7V，V A=∞，并忽略晶体管基区体电阻。
忽略晶体管的电容效应。
（1）画出放大电路在低频、中频和高频范围内三种不同的等效电路。
（2）求出（dB）、f L和f H。
题图5.19
解：（1）低频等效电路为
题图5.19.1中频等效电路为
题图5.19.2高频等效电路为
题图5.19.3（2）
5.20 电路如题图5.20。
晶体管参数为K n=0.5mA/V2 , V TN=0.8V , λ=0。
（1）设计电路参数R D和R S使I DQ=0.5mA , V DSQ=4V；
（2）求下转折频率。
题图5.20
解:（1）
（2）
电压增益表达式中各有一个零点和一个极点。