大家好,我是硬件微讲堂。这是我的第36篇原创文章。
关于三极管前面已经发了3篇:
前2篇都是偏理论的,第3篇是偏工程的。在第3篇中文章中留了个问题,这里先回复下。
1、问题回复
如上图所示三极管放大电路,直流电源给15V,输入信号VG1为Vpp=2V,f=100MHz的正弦波,输出端没有放大效果,输出端的波形基本和输入端一致。什么原因?
共有3位小伙伴做了回复,感谢三位的留言,特别是第一位小伙伴,回复很详细。这个电路失去放大效果,确实是由于输入波形的频率过高。如果把输入信号频率降下来,放大效果就出来了。感兴趣的同学,可以自己试一把。原始的仿真工程文件,我已经放在文末。
2、知识点:特征频率fT
细心的小伙伴,可能会问:
①为什么把输入信号频率降下来,就有放大作用了呢?
②输入信号频率高到什么程度才会失去放大作用呢?
这都是好问题,用心思考过,才会有这样的问题。
敲黑板,知!识!点!来!了!
三极管有个参数“特征频率fT”,当晶体工作频率超过一定值时,β值开始下降。当β值下降到1时所对应的频率即为该管的特征频率。在三极管的Datasheet上,一定会标注出来该数值,如下图所示,即为MMBT3904L的fT值,300MHz。
如此,当工作频率f>特征频率fT时,三极管必然失去放大作用。细心的小伙伴,可能又会问:③输入信号频率是100MHz,还远小于fT=300MHz啊,怎么会没有放大作用?
又是一个好问题!
确实没有超过300MHz,100MHz和300MHz之间差着200MHz呢!我们不妨看看输入信号频率在100MHz时的仿真结果。
如上图所示,VF1是输入端信号波形,100MHz,VF2是输出端信号波形,也是100MHz。从幅值上看,VF2比VF1稍微大一点点。
如果我们把VF1的频率调整为200MHz,再看下仿真效果,如下图所示。VF2比VF1稍微大一点。
如果我们把VF1的频率调整为300MHz,会怎样?再仿真看下。
3、降低工作频率
基于上面的分析,需要我们把输入信号的频率降下来,三极管电路才能表现出明显的放大作用。细心的小伙伴,又会问了:输入信号要比三极管的特征频率低多少才能有明显的放大作用呢?或者换一种问法:
④三极管的工作频率要比fT低多少才算合适的工作频率呢?工作频率和放大倍数是否有定量关系?
不妨我们把VF1降到10MHz,看看效果。
如上图所示,VF2确实表现出明显的放大波形。我们把VF1降到100kHz,再看看效果。
什么鬼?VF2是表现出放大效果,但是失真了!
又产生一个问题:
⑤当VF1在100kHz时,VF2为什么会出现失真?如何消除失真?
怎么突然有种挖坑,越挖越深的赶脚!不行了,今天先挖到这里。
4、总 结
简单总结下今天聊的内容:
1、回复下上一篇文章留下的问题,确实是由于输入波形的频率过高导致三极管放大电路失去放大作用;
2、抛出3个问题:
①为什么把输入信号频率降下来,就有放大作用了?
②输入信号频率高到什么程度才会失去放大作用呢?
③输入信号频率是100MHz,还远小于fT=300MHz啊,怎么会没有放大作用?
3、引出了特征频率fT的概念。并用多组仿真数据探讨了在不同频率下的放大效果,尤其说明了在100MHz、200MHz和300MHz时。
4、继续降低频率,引出两个问题。
④三极管的工作频率要比fT低多少才算合适的工作频率呢?工作频率和放大倍数是否有定量关系?
⑤当VF1在100kHz时,VF2为什么会出现失真?如何消除失真?
为方便大家一起讨论,本文中的仿真电路原始工程文件,可在文末免费获取。
本文只是提出了问题,并没有回答。欢迎小伙伴们在文末留言讨论。