§ 9-6 BJT 放大器的低頻響應 • 應用：BJT 任何組態。 • 步驟： 1. 對每個C ⇒求出 R-C 組合電路 等效電阻。

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1 § 9-6 BJT 放大器的低頻響應 • 應用：BJT 任何組態。 • 步驟： 1. 對每個C ⇒求出 R-C 組合電路 等效電阻。
2. CS、CC、CE 會決定 網路的 低頻響應-截止頻率。 (所定出之 最高的低頻截止頻率 對 增益影響最大，因最近中頻範圍) ← Re ← Ro Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey All rights reserved. 1

2 § 9-6 BJT 放大器的低頻響應 CS 電容 (忽略 CC、CE 效應) 連接於 外加訊號源 和 主動裝置 間。
總電阻 RTH = Rs + Ri 截止頻率 中(高)頻時，XC 很小 (近似短路) 低頻 fLs 時， 系統 Ri → 輸入部分 之 交流等效網路 (左圖)： CC 和 CE 的電抗 視為 短路。 Ri = R1 //R2 //βre Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey All rights reserved. 2

3 § 9-6 BJT 放大器的低頻響應 CC 電容 (忽略 CS、CE 效應) 耦合電容器；連接於 主動裝置之 輸出與外接負載 間。
系統 戴維寧 總串聯電阻 RTH = Ro + RL 截止頻率 低頻 fLc 時， 輸出部分 之 交流等效網路 (左圖)： CS 和 CE 的電抗 視為 短路。 (令 Vi =0V) Ro = Rc //ro Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey All rights reserved. 3

4 § 9-6 BJT 放大器的低頻響應 CE 電容 (忽略 CC、CS 效應) CE 對 AV 的影響 (右圖) ：
系統 CE 對 AV 的影響 (右圖) ： 低頻時，XCE = ∞(開路) ⇒ RE(max) ⇒ AV (min) f↑⇒ XCE ↓⇒ (RE//XCE )↓ RE = 0 (短路) ⇒ 截止頻率 從 CE 看入 之 交流等效網路 (左圖)： CC 和 CS 的電抗 視為 短路。 其中 Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey All rights reserved. 4

5 § 9-6 BJT 放大器的低頻響應 例題 9.9：a.試求出 BJT有載分壓器網路的 低頻截止頻率，使用下面參數：
CS =10μF， CE =20μF， CC =1μF， RS =1kΩ， R1=40kΩ， R2=10kΩ ， RE =2kΩ ， RC =4kΩ，RL=2.2kΩ，β=100 ， ro=∞Ω ， VCC=20V b.使用 波德圖 繪出 頻率響應。 解： a. βRE =100×2kΩ =200kΩ>10R2=100kΩ VB=VCCR2 /(R1＋R2)=20V×10kΩ/(40kΩ+10kΩ)=4V VE=VB－VBE =4V－0.7V=3.3V IE=VE /RE=3.3V/ 2kΩ=1.65mA re=26mV/IE=26mV/1.65mA=15.76Ω Zi=Ri=R1//R2 //βre= 40kΩ//10kΩ//(100×15.76Ω)≅1.32kΩ 直流分析→re ↑ 近似法 交流分析---輸入阻抗 Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey All rights reserved. 5

6 § 9-6 BJT 放大器的低頻響應 CS CC (低頻截止頻率)
PS：fLE >>fLC>fLS → fLE是決定系統“低頻響應”因子 (較影響“低頻截止頻率”) b. CS CE CC 交流分析---中頻增益 Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey All rights reserved. 6

7 § 9-6 BJT 放大器的低頻響應 波德圖 ↖ 實際頻率響應 (∣AVmid∣=51.21) (0.707AVmid) 截止頻率 ↓
(對數 標度) 中頻值 二倍頻 十倍頻 ↖ 實際頻率響應 (∣AVmid∣=51.21) (0.707AVmid) 截止頻率 ↓ －6dB/ 二倍頻 漸近線 0dB 漸近線 註：大小值 合成漸近線斜率 = 同樣頻率間隔內具 同樣斜率漸近線總和 fLC ≦ f ≦fLE → －6dB/ 二倍頻 fLS ≦ f ≦fLC → －12dB/ 二倍頻 f ≦fLS → －18dB/ 二倍頻 Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey All rights reserved. 7

8 § 9-7 FET 放大器的低頻響應 • 分析方法：與 BJT 類似。 • 應用：FET 任何組態。 ← Ro Ri → ← Req 8
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9 § 9-7 FET 放大器的低頻響應 CG 電容 CC 電容 在 訊號源 及 主動裝置 間的 耦合電容。 截止頻率 其中 Ri = RG
系統 截止頻率 其中 Ri = RG 典型 RG >>Rsig→ (RG很大→CG用小) 介於 主動裝置 與 負載 間的 耦合電容。 CC 電容 系統 截止頻率 其中 Ro = RD //rd Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey All rights reserved. 9

10 § 9-7 FET 放大器的低頻響應 CS 電容 從 CS 看入 之 系統 等效電阻 截止頻率 ↑ rd ≅ ∞ 系統 Req 10
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11 § 9-7 FET 放大器的低頻響應 例題 9.10：a.試求出 JFET 有載自偏壓網路的 低頻截止頻率，使用下列各
項參數：CG =0.01μF，CC =0.5μF ，CS =2μF，Rsig=10kΩ， RG=1MΩ，RD = 4.7kΩ，RS =1kΩ，RL= 2.2kΩ，IDSS = 8mA， VP=－4V，rd=∞Ω，VDD=20V b.使用 波德圖 繪出 頻率響應。 解： a. IG≅0A→VRG=0(短路)→KVL:VGS＋IDRS =0V→VGS =－IDRS 代入 蕭克萊方程式 →0.5ID2－5ID＋8=0 → VGSQ =－IDRS =－2mA×1kΩ=－2V 直流分析→VGSQ →gm 工 作 點 Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey All rights reserved. 11

12 § 9-7 FET 放大器的低頻響應 ， (低頻截止頻率)
PS：fLS >fLC>fLG → fLS是決定系統“低頻響應”因子 (較影響“低頻截止頻率”) b. AVmid=Vo /Vi =－gm(RD //RL)=－2mS(4.7kΩ//2.2kΩ)≅－3 CG CS CC 交流分析---中頻增益 Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey All rights reserved. 12

13 § 9-7 FET 放大器的低頻響應 註：大小值 合成漸近線斜率 = 同樣頻率間隔內具 同樣斜率漸近線總和
波德圖 (對數 標度) ＼ 中頻值 二倍頻 十倍頻 實際頻率響應 (∣AVmid∣=3) (0.707AVmid) 截止頻率 ↙ －6dB/ 二倍頻 漸近線 0dB 漸近線 註：大小值 合成漸近線斜率 = 同樣頻率間隔內具 同樣斜率漸近線總和 fLC ≦ f ≦fLS → －6dB/ 二倍頻 fLG ≦ f ≦fLC → －12dB/ 二倍頻 f ≦fLG → －18dB/ 二倍頻 Boylestad and Nashelsky Electronic Devices and Circuit Theory Copyright ©2006 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey All rights reserved. 13