【文章內容簡介】 有部分中和作用 , 又因為ｙ re是一個復數(shù) , 中和電路應該是一個由電阻和電容組成的電路 , 但這給調試增加了困難 。 另外 , 如果再考慮到分布參數(shù)的作用和溫度變化等因素的影響 , 中和電路的效果很有限 。 失配法通過增大負載電導Ｙ L, 進而增大總回路電導 , 使輸出電路嚴重失配 , 輸出電壓相應減小 , 從而反饋到輸入端的電流減小 , 對輸入端的影響也就減小 。 可見 , 失配法是用犧牲增益而換取電路的穩(wěn)定 。 寬頻帶放大器 寬頻帶放大器既要有較大的電壓增益 , 又要有很寬的通頻帶 , 所以常用電壓增益 Au和通頻帶 BW的乘積作為衡量其性能的重要指標 , 稱為增益帶寬積 , 寫成 GBW=AufH。 此處的通頻帶用上限截止頻率 fH表示 , 因為寬頻帶放大器的下限截止頻率fL一般很低或為零頻 。 Au是電壓增益幅值 。 增益帶寬積越大的寬頻帶放大器的性能越好 。 寬頻帶放大器既可以由晶體管和場效應管組成 , 也可以由集成電路組成 。 本節(jié)以單級差分放大器為例進行分析 , 可以推廣到由差分電路組成的單級或多級集成電路寬頻帶放 . 集成寬頻帶放大器常采用單級或多級差分電路形式 。 由于單級共射電路可看成是單級差分電路的差模半電路 , 所以先分析單級共射電路的電壓增益和通頻帶 (用上限截止頻率 fH 表示 )。 寬頻帶放大器中的晶體管特性適合采用混合 π型等效電路 。圖 (a)、 (b)分別是共射電路的交流通路和高頻等效電路 。 設 R′L是交流負載 ， 且 Z b′e= r b′e‖ = ijwc1iebjwcr???1Ct=Cb′e+CM=Cb′e+(1+gmR′L) bec? Rt=r b′e‖r bb′= () 則 () bbebbbebrrrr???????ittbbtiebbbebeb Ucj w RrRUzrzU ??????? ???? 1/Lebmeb RUgU ??? ???HbbLtmuwwjrRRgUUA?????????1110 其中 ωH= , 即上限截止頻率 fH= () 下面繼續(xù)推導差分電路的差分電壓增益和上限截止頻率 。 圖 。 它的差 相同 。 ttCR1ttCR21HbbLtmudwwjrRRgA???????11?udA ?udA 此處 R′L=Rc‖ 。 上限截止頻率 fH與式 ()相同 。 增益帶寬積 2LR? GBW=AudfH = tbbLud crRgmfHA?? ?? ?2 例 在圖 , V1管和 V2管的參數(shù)相同 , 在 IEQ=1mA時 ， 均為 βo=100, rbb′=50 Ω, C b′c=2pF, fT=200MHz。 RC=2 kΩ， RL=10 kΩ。 計算此差分放大器的差模電壓增益 、 上限截止頻率和增益帶寬積 。 解 : 先求晶體管混合 π型參數(shù) 。 根據(jù)式 ()和式 ()可以得出： re= ??? 2612626EQIgm≈ sre ?? R b′e=(1+βo)r e=(1+100)26= kΩ R′L=Rc‖ RL=2k‖5k≈ 21 CM=(1+g mR′L)Cb′c=(1+ 103) 2 1012≈116pF C b′e= 然后求差模電壓增益 、 上限截止頻率和增益帶寬積 。 由式 ()和式 ()可以求得： 261020221216 ????? ? ?? cbeTCrfHHHbbymudwwjwwjwwjrRgA????????????????156115011 3 12 1 12 ?????? ???ttH CRf GBW=AudfH=56 106= 109 如果在圖 , 兩個晶體管的基極上各外接一個電阻 Rb, 這時的電路如圖 。 容易看出 , 與圖(b)比較 , 在圖 , Rb與 rbb′串聯(lián) , R′b=Rb+rbb′ () 則相應的 R′t=r b′e‖R′b () HbLtudwwjRRRgmA????????11ttH cRf ?? ?21 對于差分放大器的其它三種組態(tài) , 即雙端輸入單端輸出 、 單端輸入雙端輸出和單端輸入單端輸出 , 讀者可以根據(jù) 《 模擬電子線路 》 課程中的知識 , 分別推導出相應的差模電壓增益和上限截止頻率公式 。 在實際寬頻帶放大電路中 , 要展寬通頻帶 , 也就是要提高上限截止頻率 , 主要有組合法和反饋法兩種方法 。 1 在集成寬頻帶放大器中廣泛采用共射 共基組合電路 , 如圖 。 共射電路的電流增益和電壓增益都較大 , 是放大器最常用的一種組態(tài) 。 但它的上限截止頻率較低 , 從而帶寬受到限制 , 這主要是由于密勒效應的緣故 。 圖 集成寬帶放大器中的共射 —共基電路 從式 ()可以看到 , 集電結電容 C b′c等效到輸入端以后 , 電容值增加為原來的 (1+gmR′L)倍 。 雖然 Cb′c數(shù)值很小 , 一般僅幾個皮法 , 但Ｃ M一般卻很大 。 密勒效應使共射電路輸入電容增大 , 容抗減小 , 且隨頻率的增大容抗更加減小 , 因此高頻性能降低 。 在共基電路和共集電路中 , Ｃ b′c或者處于輸出端 , 或者處于輸入端 , 無密勒效應 , 所以上限截止頻率遠高于共射電路 。 在圖 —共基組合電路中 , 上限頻率由共射電路的上限截止頻率決定 。 利用共基電路輸入阻抗小的特點 , 將它作為共射電路的負載 , 使共射電路輸出總電阻Ｒ ′L大大減小 , 進而使密勒電容Ｃ M大大減小 , 高頻性能有所改善 , 從而有效地擴展了共射電路亦即整個組合電路的上限截止頻率 。 由于共射電路負載減小 , 所以電壓增益減小 。 但這可以由電壓增益較大的共基電路進行補償 。而共射電路的電流增益不會減小 , 因此整個組合電路的電流增益和電壓增益都較大 。 在集成電路里 , 可以采用共射 —共基差分對電路 。 圖 （ 與國外產(chǎn)品Ｕ２３５０ , Ｕ２４５０相當 ） 里采用了這種電路 , 它的帶寬可達到１ ＧＨ z。 該電路由 V V3（ 或 V4） 與 V V6(或 V5)組成共射 —共基差分對 , 輸出電壓特性由外電路控制 。 如外電路使Ｉ b2＝０ , Ｉ b1≠０時 , V8和 V4 、 V5截止 , 信號電流由 V V2流入 V V6后輸出 。 如外電路使Ｉ b1＝０ , Ｉ b2≠０時 , V7和 V V6截止 , 信號電流由 V V2 流入 V V5后輸出 , 輸出極性與第一種情況相反 。 如外電路使Ｉ b1＝Ｉ b2時 , 通過負載的電流則互相抵消 , 輸出為零 。 Ｃ e用于高頻補償 , 因高頻時容抗減小 , 發(fā)射極反饋深度減小 , 使頻帶展寬 。 這種集成電路常用作３５０ MHz以上寬帶示波器中的高頻 、 中頻和視頻放大 。 采用共集 —共基 , 共集 —共射等組合電路也可以提高上限截止頻率 。 例 π型參數(shù)與例 , 分別求出圖例 (a)、 (b)所示共射 —共基電路和單管共射電路的電壓增益和上限截止頻率 。 交流負載Ｒ ′L=15kΩ。 解 : 先求共射 —共基電路的電壓增益和上限截止頻率 。 共射 —共基電路的交流等效電路如圖例 (c)所示 , 其中虛線框內是共基電路混合 π型等效電路 。 在共射電路中 ， 由式 ()可以寫出 : ?????? ittbbteb Ucjw RrRU1/ 其中 cbmebbbebbbebt cregcctrrrrR?????? ????? )1(, 注意此時共射電路的輸出端負載電阻是 re。 因為 ????????????????? ebebeemtebeebeebeb UCj w rrgj w crj w crUgmU111???????????????? 01010111UcRjwRgmj w cRj w cRUgmUebLLebLebL 其中 ， 所以 01?U???????????????iebebiuUUUUUUUUA 0101003212111111wwjwwjwwjrRrRgbbLetm??????????其中 ,11ttcRw ? ,12beecrw ? ,13ebL cRw??? 代入已知各參數(shù) , 可求得： 612????bbLetmu rRrRgAZttMHCRf 11 ?? ?ZebeMHCrf 13452 12 ????ZebLMHCRf 3332 13 ?????因為 f1f2, f1f3 ZH MHff 9 31 ?? 因為 gm≈ , 所以共射 —共基電路的電壓增益幅值與單級共射電路大致相同 , 上限截止頻率提高為單級共射電路的 4倍多 。 調節(jié)負反饋電路中的某些元件參數(shù) , 可以改變反饋深度 , 從而調節(jié)負反饋放大器的增益和頻帶寬度 。 如果以犧牲增益為代價 , 可以擴展放大器的頻帶 , 其類型可以是單級負反饋 , 也可以是多級負反饋 。 單管負反饋放大器可以采用電流串聯(lián)和電壓并聯(lián)兩種反饋電路 , 其交流等效電路分別如圖 （ ａ ） 、 （ ｂ ） 所示 。 er1 其中電流串聯(lián)負反饋電路的特點是輸入 、 輸出阻抗高 , 所以適合與低內阻的信號電壓源連接 。 電壓并聯(lián)負反饋電路的特點是輸入 、 輸出阻抗低 , 所以適合與高內阻的信號電流源連接在集成電路里 , 用差分電路代替單管電路 , 將電流串聯(lián)負反饋電路和電壓并聯(lián)負反饋電路級聯(lián) , 可提高上限截止頻率 。 圖 .7所示Ｆ７３３集成寬帶放大電路中 , V V2組成電流串聯(lián)負反饋差分放大器 , V3～ V6組成電壓并聯(lián)負反饋差分放大器 (其中 V5和 V6兼作輸出級 ), V7～ V11為恒流源電路 。 改變第一級差放的負反饋電阻 , 可調節(jié)整個電路的電壓增益 。 將引出端 ⑨ 和 ④ 短接 , 增益可達４００倍； 10和 ③ 短接 , 增益可達１００倍 。 各引出端均不短接 , 增益為１０倍 。 以上三種情況下的上限截止頻率依次為４０ MHz, ９０ MHz和１２０ MHz 。 圖 F733 用作可調增益放大器時的典型接法 。 圖中電位器 R是用于調節(jié)電壓增益和帶寬的 。 當