三極管的頻率問題,怎么越挖越深~
針對這個問題,有小伙伴留言說,這個電路失去放大效果,確實(shí)是由于輸入波形的頻率過高。如果把輸入信號頻率降下來,放大效果就出來了。
知識點(diǎn):特征頻率fT
細(xì)心的小伙伴可能會問:為什么把輸入信號頻率降下來,就有放大作用了?輸入信號頻率高到什么程度,才會失去放大作用?這兩個都是好問題,用心思考過才會有這樣的問題。
敲黑板,知!識!點(diǎn)!來!了!三極管有個參數(shù)“特征頻率fT”,當(dāng)晶體工作頻率超過一定值時,β值開始下降。當(dāng)β值下降到1時,所對應(yīng)的頻率即為該管的特征頻率。在三極管的Datasheet上,一定會標(biāo)注出來該數(shù)值。如下圖所示,即為MMBT3904L的fT值,300MHz。
如此,當(dāng)工作頻率f>特征頻率fT時,三極管必然失去放大作用。
這時細(xì)心的小伙伴可能又會問:輸入信號頻率是100MHz,還遠(yuǎn)小于fT=300MHz啊,怎么會沒有放大作用?確實(shí)沒有超過300MHz,100MHz和300MHz之間差著200MHz呢!我們不妨看看輸入信號頻率在100MHz時的仿真結(jié)果。
如上圖所示,VF1是輸入端信號波形,100MHz,VF2是輸出端信號波形,也是100MHz。從幅值上看,VF2比VF1稍微大一點(diǎn)點(diǎn)。其實(shí),此時是有放大倍數(shù)的,只是倍數(shù)比1大一點(diǎn)點(diǎn),假定該放大倍數(shù)為A。
如果我們把VF1的頻率調(diào)整為200MHz,再看一下仿真效果,如下圖所示,VF2比VF1稍微大一點(diǎn),此時依然是有放大倍數(shù),比1大一點(diǎn),記為B。
如果我們把VF1的頻率調(diào)整為300MHz,又會怎樣呢?再仿真看一下。
如上圖所示,VF2和VF1基本重合。此時的放大倍數(shù)記作C,則C約等于1。如果把A、B、C放在一起看,一定是A>B>C≈1。其實(shí),A和B也只是分別比C大一點(diǎn)點(diǎn)。
現(xiàn)在回答上面的問題,從微觀上看,像100Mhz,200Mhz這種小于三極管的fT特征頻率,三極管放大電路同樣表現(xiàn)出放大作用,只是放大倍數(shù)較小,略大于1。
進(jìn)而在從宏觀上看,此時的三極管放大電路沒有放大效果。而像300MHz時,當(dāng)工作頻率等于fT特征頻率時,三極管確實(shí)無放大作用。
降低工作頻率
基于上面的分析,需要我們把輸入信號的頻率降下來,三極管電路才能表現(xiàn)出明顯的放大作用。
這時細(xì)心的小伙伴又會問了,輸入信號要比三極管的特征頻率低多少,才能有明顯的放大作用呢?
或者換種問法,三極管的工作頻率要比fT低多少,才算合適的工作頻率呢?工作頻率和放大倍數(shù)是否有定量關(guān)系?
我們不妨把VF1降到10MHz看看效果。
如上圖所示,VF2確實(shí)表現(xiàn)出明顯的放大波形。
我們把VF1降到100kHz,再看看效果。
什么鬼?VF2是表現(xiàn)出放大效果,但是失真了!
于是又產(chǎn)生一個問題,當(dāng)VF1在100kHz時,VF2為什么會出現(xiàn)失真?如何消除失真?
怎么突然有種挖坑,越挖越深的趕腳!不行了,今天先挖到這里
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