RD120009Nq=vs-v1/vs*100%=tp/rc×1O0%[見式(4.86)]

因tp=t/2,而1/t

及fl=1/2trc

則有q=tfl/f*100%                (4.8.7)

式(4.8.7)說明ε與fl成正比.如要求50HZ的方波通過時(shí)平頂降落不超過10%,則FL不能高于1.6Hz。

從本節(jié)的分析可知,瞬態(tài)分析法和穩(wěn)態(tài)分析法雖然是兩種不同的方法,但它們是有內(nèi)在聯(lián)系的,當(dāng)放大電路的輸人信號為階躍電壓時(shí),在階躍電壓的上升階段,放大電路的瞬態(tài)響應(yīng)(上升時(shí)間)決定于放大電路的高頻響應(yīng)(九);而在階躍電壓的平頂階段,放大電路的瞬態(tài)響應(yīng)(平頂降落)又決定于放大電路的低頻響應(yīng)(兌),因此,一個(gè)頻帶很寬的放大電路,同時(shí)也是一個(gè)很好的方波信號放大電路,在實(shí)用上常用一定頻率的方波信號去測試寬頻帶放大電路的頻率響應(yīng),如它的方波響應(yīng)很好,則說明它的頻帶較寬。根據(jù)式(4.8.3),如測得上升時(shí)間莎r=0・35us,則放大電路的通頻帶為1M Hz。

但是,穩(wěn)態(tài)分析法在放大電路的分析中仍占主導(dǎo)地位,這是因?yàn)?

任何周期性的信號都可分解為一系列的正弦波,因此放大電路的主要著重點(diǎn)是正弦信號,放大電路的技術(shù)指標(biāo)之一常用頻率響應(yīng)來給定,例如頻帶寬度;

關(guān)于電路分析和綜合,在頻域中比在時(shí)域中一般要成熟得多,所以網(wǎng)絡(luò)(含有源網(wǎng)絡(luò))的設(shè)計(jì)常常在頻率響應(yīng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行;

在瞬態(tài)計(jì)算極其復(fù)雜時(shí),往往可根據(jù)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的研究來間接地對電路的瞬態(tài)響應(yīng)得到一個(gè)定性的了解;

在反饋放大電路中,消除自激的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)也是以頻率響應(yīng)為基礎(chǔ)的(見7.8.2節(jié))。

當(dāng)一階躍信號加人放大電路的輸人端時(shí),若其響應(yīng)信號的上升時(shí)間很短,意味著該放大電路的高頻響應(yīng)好,這種說法科學(xué)嗎?

同前題,若輸出信號的平頂降落很小,表示放大電路的低頻響應(yīng)好,試從電路的工作原理來理解。

BJT的大信號SPICE模型如圖4.9.1所示。其中氣、氣和、分別為基區(qū)、發(fā)射區(qū)和集電區(qū)體電阻。Cbc和C氏分別為發(fā)射結(jié)和集電結(jié)電容,它們都包含了擴(kuò)散電容和勢壘電容,且為非線性電容。Ccs為集成電路中BJT集電極-襯底之間的電容。受控電流源ib和ic受vbE和vbc控制,當(dāng)發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏,且vbc>>7r,則它們有如下關(guān)系①(設(shè)發(fā)射系數(shù)刀為1):

其中,卩F是正向電流放大系數(shù)(即卩);卩R是反向電流放大系數(shù)(倒置放大時(shí)電流放大系數(shù)),一般遠(yuǎn)小于1。

B刀的小信號SPICE模型采用附加了氣和εcs的混合Π模型。

實(shí)際上,BJT的SPICE模型中的參數(shù)是比較復(fù)雜的,許多參數(shù)都與管子的工作狀態(tài)有關(guān)。如C阮和Cbc,模型參數(shù)中只給出了零偏壓時(shí)的電容值。BJT工作時(shí),電容的值由相應(yīng)的公式計(jì)算出,且公式中還涉及其他參數(shù),所以BJT的SPICE模型參數(shù)超過了翎個(gè),表4.9.1列出了部分常用的主要參數(shù)。關(guān)于參數(shù)計(jì)算公式的分析已超出本書的范圍,讀者可參閱半導(dǎo)體器件和集成電路設(shè)計(jì)的相關(guān)文獻(xiàn)。

圖49.1 BJT的大信號sPICE模型,雙極結(jié)型三極管及放大宅路基礎(chǔ),表4.9.1 BJT的sPICE模型部分常用主要參數(shù)

例SPE4.9.1 共射極放大電路分別如圖4.4.1和圖4,3.7所示。設(shè)兩圖中BJT均為NPN型硅管,型號為2N39⒄,卩=50。圖4.4.1中電路參數(shù):Rc=3.3kΩ, 盡e=1.3kΩ, Rb1=33kΩ, R匣=10kΩ, RL=5,1kΩ, C"=Cm=10uF,C。=50uF(Rc的旁路電容),ycc=12Ⅴ。試用SPICE程序分析:

分別求兩電路的o點(diǎn);

作溫度特性分析,觀察當(dāng)溫度在-30℃~+70℃范圍內(nèi)變化時(shí),比較兩電跨BJT的集電極電流Jc的相對變化量。

解:設(shè)置靜態(tài)工作'點(diǎn)分析,對于圖4,⒋1(BJT為T)得到:幾Q=u・1uA,JcQ-1.4mA,‰EQ=5・52Ⅴ。對于圖4.3.7(BJT為T2)得到:J:Q=37.74uA,fcQ=1.6mA,/cEQ=5.6Ⅴ。

設(shè)置直流掃描分析,對溫度進(jìn)行掃描,得兩管fcQ隨溫度變化的曲線如圖4.9.2所示。由圖中看出,基極分壓式射極偏置電路(圖4.4.1)的溫度穩(wěn)定性大大優(yōu)于固定偏置電路(圖4.3.7)。

圖4.9,2 圖441電路和圖4.37電路的集電極電流JcQ隨溫度變化的曲線例sPE4.9.2 電路如圖4,4.1所示。設(shè)信號源內(nèi)阻Rs=0,BJT的型號為2N39∝,卩=80,rbv(rb)=100Ω,其他參數(shù)與例叩E4.9.1相同。試分析電壓增益的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng),并求fl和fh。