第九章 BJT 與 JFET頻率響應 1

對數 常對數 自然對數 2

對數 圖 9.1 半對數繪圖紙 3

分貝 圖 9.3 1貝爾 ＝10 dB 4

例題 例題 9.7 5

一般的頻率考慮 放大器之頻率響應的參考範圍是放大器能夠操作與可忽略來自電容器以及裝置內電容的影響，此頻率的範圍可被稱為中頻。 在中頻域之上與之下的頻率，電容與電會影響放大器增益。 在低頻的交連或旁路電容器有較低的增益。 在高頻的殘餘寄生電容會伴隨主動裝置的較低增益。 同時在串接的放大器會限制放大器在高頻與低頻的增益。 6

波德圖 波德圖示表示放大器的頻率響應。 水平的比例表示頻率(單位Hz)與垂直的比例表示增益(單位dB)。 圖 9.4 7

截止頻率 放大器的中頻域是稱為放大器頻寬 頻寬 被定義為較低與較高的截止頻率。 截止—在增益下降如下條件之頻率: 0.5 功率 0.707 電壓 -3dB 圖 9.4 8

低頻分析—波德圖 圖 9.8 圖 9.9 圖 9.10 9

低頻分析—波德圖 輸出與輸入電壓的關係以向量形式表示： 圖 9.8 10

低頻分析—波德圖 圖 9.11 11

低頻分析—波德圖 如果將增益方程式寫成： 12

低頻分析—波德圖 以分貝(dB)為單位的增益為： 13

低頻分析—波德圖 圖 9.12 14

低頻分析—波德圖 圖 9.15 相位響應 15

BJT 放大器的低頻響應 圖 9.16 在低頻之交連電容器 (CS, CC) 與旁路電容器 (CE) 會有電容抗 (XC) 而影響電路阻抗。

交連電容器—CS 由於 CS 造成的截止頻率之計算 如下： 與 圖 9.16 圖 9.18 17

交連電容器—CC 由於 CS 造成的截止頻率之計算 如下： 與 圖 9.16 圖 9.20 18

旁路電容器—CE 由於 CE 造成的截止頻率之計算 如下： 與 其中 圖 9.15 圖 9.22 19

例題 例題 9.9 圖 9.16 20

例題 21

例題 22 22

例題 23 23

例題 圖 9.25 24 24

BJT 放大器的低頻響應之波德圖 圖 9.25 波德圖顯示每個電容器會有一不同之截止頻率。那就是元件有其最高之較低截止頻率 (fL) 即為放大器主要的整體頻率響應。 25

波德圖上增益的滑止 圖 9.25 波德圖不只表示不同電容器的截止頻率，也顯示在這些頻率的衰減量(增益的損失)。衰減量有時候是只滑止大小。滑止是描述為每兩倍頻損失的dB值或是每十倍頻損失的dB值。 26

-dB/十倍 是表示對頻率每改變10倍之轉折的衰減量。 圖 9.25 -dB/十倍 是表示對頻率每改變10倍之轉折的衰減量。 在低頻末端的衰減是表示自低的截止頻率到截止值的十分之一頻率的增益損失。 在本例子中 fLS = 9kHz 的增益為 0dB fLS/10 = .9kHz的增益為 –20dB 因此該滑止是 20dB/十倍 增益是以 –20dB/十倍 減少 27

–dB/兩倍 圖 9.25 在本範例中 fLS = 9kHz 增益是 0dB fLS / 2 = 4.5kHz增益是 –6dB 在此圖形上看出一些小困擾是因為水平比例以對數尺寸表示 。 -dB/兩倍 是表示頻率上每改變2倍之轉折的衰減量。在低頻末端的衰減量是表示自低的截止頻率到截止值之一半頻率的增益損失。 28

FET 放大器的低頻響應 圖 9.26 在低頻交連電容器 (CG, CC) 與旁路電容器 (CS) 會有電容抗 (XC) 而影響電路阻抗。 29

交連電容器—CG 圖 9.26 由於 CG 所造成的截止頻率可計算如下： 其中 30

交連電容器—CC 圖 9.26 由於 CG 所造成的截止頻率可計算如下： 其中 31

旁路電容器—CS 圖 9.26 由於 CS 所造成的截止頻率可以計算如下： 其中 32

例題 例題 9.10 圖 9.26 33

例題 34

例題 35

例題 圖 9.30 36

FET 放大器的低頻響應波德圖 圖 9.30 波德圖示表示每個電容器會有不同的截止頻率。電容器對最高的低截止頻率 (fL) 是最接近於放大器的實際截止頻率。 37

米勒效應電容 任何 p-n 接面可以發展成電容；這是在二極體章節中提過的。 在BJT 放大器中，這電容器介於下述之中變成不可忽略的。 在高頻的共源極 FET 放大器組態中閘—汲極接面。 這就是所謂的米勒電容, 且它會影響輸入與輸出電路。 38

米勒輸入電容 (CMi) 圖 9.31 39

米勒輸入電容 (CMi) 由米勒效應產生之輸入電容定義為： 圖 9.32 40

米勒輸入電容 (CMi) 請注意米勒電容量是依賴輸入到輸出之極間電容 (Cf) 與增益 (Av)而定。 41

米勒輸出電容 (CMo) 圖 9.33 42

米勒輸出電容 (CMo) 43

BJT放大器的高頻響應 電容影響高頻響應有 接面電容 Cbe, Cbc, Cce 線電容 Cwi, Cwo 交連電容器 CS, CC 旁路電容器 CE 圖 9.36 44

BJT放大器的高頻響應 圖 9.37 高頻交流等效電路 45

輸入電路之高頻截止 (fHi) 圖 9.37 其中 與 46

輸出電路之高頻截止 (fHo) 圖 9.37 其中 與 47

例題 例題 9.11 圖 9.36 48

例題 49

FET 放大器的高頻率響應 電容影響高頻響應有： 接面電容 Cgs, Cgd, Cds 線電容 Cwi, Cwo 交連電容器 CG, CC 旁路電容器 CS 圖 9.39 50

輸入電路的高頻截止 (fHi) 圖 9.40 51

輸出電路的高頻截止 (fHo) 圖 9.40 52

例題 例題 9.12 圖 9.39 53

例題 54