《模拟电子技术基础》第14讲主要探讨的是频率响应的概念以及晶体管和场效应管在高频条件下的等效电路。这一部分的知识点主要包括以下几个方面:
1. 频率响应的基本概念:
- 频率响应研究的是放大电路对于不同频率信号的放大能力,即信号频率对放大倍数的影响。
- 放大电路中的耦合电容、旁路电容以及半导体器件内部的极间电容会影响放大倍数与频率的关系。
- 设计放大电路时需要了解其频率适用范围,确保能够处理目标信号频率。
2. 高通和低通电路:
- 高通电路:当信号频率增加时,输出电压更接近输入电压。在高频段,放大倍数趋向于1,而在低频段,由于电容的容抗增大,放大能力会下降。下限截止频率(fL)处,放大倍数约为0.707倍,相位超前45度。
- 低通电路:相反,当信号频率降低时,输出电压更接近输入电压。在高频段,放大能力下降,而在低频段,放大倍数趋向于1。上限截止频率(fH)处,放大倍数同样约为0.707倍,但相位滞后45度。
3. 放大电路的频率参数:
- 下限频率(fL)和上限频率(fH)决定了放大电路的带宽,决定了电路在哪个频率范围内能有效工作。
- 随着频率变化,耦合电容、旁路电容等的容抗在低频段增大,高频段减小,影响动态信号的放大。
4. 晶体管的高频等效电路:
- 混合π模型是分析晶体管高频特性的工具,由体电阻、结电阻和结电容构成,简化了晶体管内部的复杂结构。
- 混合π模型中的跨导gm表示输入电压对输出电流的影响,它是频率无关的。
- 为了简化分析,可以通过等效变换将模型转化为单向传递的形式,如使用晶体管的开路电压增益和短路电流增益。
5. 电流放大倍数的频率响应:
- CE配置的晶体管放大电路中,电流放大倍数(β)随频率变化,其频率特性受到π模型中各元件的影响。
- 当频率增加时,集电结电容Cμ的容抗减小,导致电流放大倍数下降,呈现频率响应特性。
- 通过计算可以得出,电流放大倍数与频率之间的关系,这在设计和分析高频放大电路时非常关键。
这些知识点对于理解和设计模拟电子系统,特别是在通信和信号处理领域中,具有至关重要的作用。掌握这些原理,工程师可以更好地设计和优化放大电路,确保它们在各种频率条件下都能有效地工作。
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