頻率響應

(1)

第 13 章頻率響應

13-1-A CR 網路 Pspice 分析

RC 網路 : 安排電路，如下圖所示

按[分析 / 交流分析 / 交流轉換特性]

(2)

在臨界頻率時，振幅−3 dB，相位角45°

如圖電路，求臨界頻率 fc

(3)

CR 網路的頻率響應圖：參考檔案 cr.m

(4)

按，或快速鍵F5 執行

如圖電路，求臨界頻率 fc。

(5)

RC 網路：安排電路，如下圖所示

按[分析 / 交流分析 / 交流轉換特性]：頻率範圍 1Hz~1MHz

(6)

在頻率為 317kHz 時，振幅 3 dB−

RC 網路的頻率響應圖：請自行練習。

(7)

共射放大器：安排電路，如下圖所示

按[分析 / 交流分析 / 交流轉換特性]：頻率範圍 1Hz~1MHz

(8)

只考慮C 有作用：1 fc(in ) =792.22 Hz

(9)

其餘只考慮C 與₂ C 有作用，請自行練習。 _E

(10)

13-3-B BJT 放大器低頻響應 MATLAB 分析

共射 CE 放大器：參考檔案 ce_low.m

(11)

(12)

行號 35~37：耦合電容C 、1 C 與旁路電容2 C 在不同頻率的阻抗值，意即必須考E

慮電容對整個放大器的影響；行號 50：總電壓增益取分值；按，或快速鍵 F5 執行。

只考慮單一電容有作用，留作練習。

(13)

已知高通濾波器可以寫成

c c

1 1 1 1 f

j jf ω =

+ +

ω

將此關係代入共射放大器的三個臨界頻率，如下圖行號 46~48 所示，合成後再乘上中頻帶的最大電壓增益值，即構成整個放大器的低頻響應方程式。

(14)

觀察如上圖所示的頻率響應圖，很明顯看出振幅的輸出結果與前述不同處理方式的結果類似，但是，相位角頻率響應有部分資訊遺失。

淹沒共射 CE 放大器之低頻響應

請自行比照前例練習。

共集放大器 MATLAB 分析

CC 放大器：參考檔案 cc_low.m，僅列出部分程式碼

(15)

按，或快速鍵F5 執行

(16)

撰寫程式碼：CB 放大器

(17)

如圖電路，β =100，C_be =20 pF，C_bc =3 pF，C_ce =0 pF，求頻率響應。

共射放大器：續前 CE_bode 電路，另存新檔為 CE；雙按電晶體，輸入電晶體內部電容資料

(18)

按[分析 / 交流分析 / 交流轉換特性]：頻率範圍 10Hz~100MHz，並且使用游標量測

結果在主要高頻臨界頻率1.93 MHz 時，總電壓增益為 24.22 dB ，相位角為 255.56− 度，與理論值非常穩接近。

(19)

選尼奎斯圖選項

結果如下圖所示

(20)

請自行模擬共淹沒共射 CE 放大器。

請自行模擬共共集 CC 放大器。

如圖電路，假設β =150，V_A= ∞ ， Cπ =35 pF，Cμ=4 pF，計算零點與極點頻率。

(21)

請自行模擬共共基 CB 放大器。

如圖電路，β =100，C_π=20 pF，C_μ=3 pF，求頻率響應。

(22)

13-5-B BJT 放大器 MATLAB 分析

共射 CE 放大器：如圖電路，β =100，C_be =20 pF，C_bc =3 pF，C_ce =0 pF，求頻率響應。

參考檔案 ce_fr.m，僅列出部分程式碼

(23)

(24)

已知低頻帶高通濾波器特性可以寫成

c c

1 1

ω f

1 1

jω jf

=

+ +

高頻帶低通濾波器特性可以寫成

c c

1 1

jω jf

1 1

ω f

=

+ +

將以上關係代入共射放大器的低頻帶三個臨界頻率，以及高頻帶二個臨界頻率，

合成後再乘上中頻帶的最大電壓增益值，即構成整個放大器的響應方程式，此部分請自行習作。

(25)

共集 CC

^放大器

之頻率響應

如圖電路，假設β =150，V_A = ∞ ， C_π =35 pF， C_μ=4 pF，計算零點與極點頻率

。

(26)

共基 CB 放大器之頻率響應

如圖電路，

^{β =}¹⁰⁰

，

Cπ =20 pF

，

Cμ=3 pF

，求頻率響應。

(27)

(28)

13-6-A FET 放大器 Pspice 分析

共源 CS 放大器：

假設I_DSS =12 mA，V_{GS(off )}= −4 V，按[分析 / 交流分析 / 交流轉換特性 ]，勾選尼奎斯圖，選項頻率範圍 10Hz~10MHz，並且使用游標量測

結果在主要高頻臨界頻率134 kHz 時，總電壓增益為 11.65 dB ，相位角為 225.01− 度，與理論值非常穩接近。

(29)

請自行模擬共淹沒共源 CS 放大器。

請自行

^模擬

MOSFET 共洩 CD 放大器。

(30)

如圖電路，K_n =5 mA / V，V_TN=1 V，Cgs =5 pF，Cgd=2 pF，求頻率響應。

(31)

請自行模擬共共閘 CG 放大器。

(32)

13-6-B FET 放大器 MATLAB 分析

共源 CS 放大器：參考檔案 cs-fr.m，僅列出部分程式碼

(33)

淹沒共源 CS 與共閘 CG 放大器之頻率響應。

(34)

13-7-A 共射串級共射放大器 Pspice 分析

續檔案 CE，修改新增電路如下所示，更名為 CECE

按[ 分析 / 交流分析 / 交流轉換特性 ] ，勾選尼奎斯圖，選項頻率範圍 10Hz~10MHz，並且使用游標量測

(35)

(36)

13-7-B 共射串級共射放大器 MATLAB 分析

共射 CE 串級共射 CE 放大器：已知 β =100 ， C_be =20 pF ， Cbc=3 pF，C_ce =5 pF

(37)

共射 CE 串級共集 CC 放大器：已知 β =100 ， C_be =20 pF ， Cbc=3 pF，C_ce =5 pF

(38)

共射 CE 串級共基 CB 放大器：請自行參考前述的範例，練習構思電路結構，並撰寫程式執行驗證。

共源 CS 串級共源 CS 放大器：已知IDSS =12 mA，VGS(off )= −4 V， Cgs =4 pF，Cgd =3 pF，C_ds =1 pF