第5章放大电路的频率响应.ppt

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1、一、频率响应的基本概念,1、研究的问题： 放大电路对信号频率的适应程度，即信号频率对放大倍数的影响。 由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导体器件极间电容的存在，使放大倍数为频率的函数。 在使用一个放大电路时应了解其信号频率的适用范围，在设计放大电路时，应满足信号频率的范围要求。,第五章 放大电路的频率特性,2、基本概念 （1）高通电路:信号频率越高，输出电压越接近输入电压。,（1）高通电路：频率响应,幅频特性曲线和相频特性曲线如图所示,fL,ffL时放大倍数约为1,（2）低通电路: 信号频率越低，输出电压越接近输入电压。,（2）低通电路：频率响应,fH,ffH时放大倍数约为1,幅频特性曲线和

2、相频特性曲线如图所示,放大电路的通频带,fbw=fH - fL,),90,0,(,H,-,j,u,u,H,A,f,f,f,A,f,f,&,&,5.1.3 波特图,用对数坐标表示的频率特性曲线称为波特图,波特图的组成,对数幅频特性,横轴,lgf刻度,纵轴,（单位：dB）,对数相频特性,横轴,lgf刻度,纵轴,一、高通电路的波特图,对数幅频特性,对数相频特性,波特图如图所示,说明,通常采用近似波特图（将波特图的曲线线性化）,二、低通电路的波特图,对数幅频特性,对数相频特性,波特图如图所示,（3）几个结论,1、(高通电路)电路低频段的放大倍数需乘因子,2、(高通)当 f=fL时放大倍数幅值约降到0.

3、707倍，相角超前45o； (低通)当 f=fH时放大倍数幅值也约降到0.707倍，相角滞后45o。,3、截止频率决定于电容所在回路的时间常数,(低通电路)电路高频段的放大倍数需乘因子,4、频率响应有幅频特性和相频特性两条曲线。,5.2、放大电路的频率参数,在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。,高通电路,低通电路,在高频段，随着信号频率逐渐升高，晶体管极间电容和分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号损失，放大能力下降。,下限频率,上限频率,晶体管的高频等效电路 1、混合模型：形状像，参数量纲各不相同,结构：由体电阻、结电阻、

4、结电容组成。,rbb：基区体电阻 rbe：发射结电阻 C：发射结电容 re：发射区体电阻 rbc：集电结电阻 C：集电结电容 rc：集电区体电阻,因多子浓度高而阻值小,因面积大而阻值小,混合模型：忽略小电阻，考虑集电极电流的受控关系,gm为跨导，它不随信号频率的变化而变。,为什么引入参数gm？,因在放大区iC几乎仅决定于而阻值大,因在放大区承受反向电压而阻值大,混合模型：忽略大电阻的分流,混合模型的单向化（即使信号单向传递）,等效变换后电流不变,晶体管简化的高频等效电路,？,2、电流放大倍数的频率响应,为什么短路？,电流放大倍数的频率特性曲线,电流放大倍数的波特图: 采用对数坐标系,采用对数坐

5、标系，横轴为lg f，可开阔视野；纵轴为 单位为“分贝” （dB），使得 “ ” “ ” 。,lg f,注意折线化曲线的误差,20dB/十倍频,折线化近似画法,3、晶体管的频率参数,共射截止频率,共基截止频率,特征频率,集电结电容,通过以上分析得出的结论： 1、低频段和高频段放大倍数的表达式； 2、截止频率与时间常数的关系； 3、波特图及其折线画法； 4、C的求法。,5.3、场效应管的高频等效电路,可与晶体管高频等效电流类比，简化、单向化变换。,单向化变换,讨论一,1、若干个放大电路的放大倍数分别为1、10、102、103、104、105，它们的增益分别为多少？ 2、为什么波特图开阔了视野？同

6、样长度的横轴，在单位长度不变的情况下，采用对数坐标后，最高频率是原来的多少倍？,讨论二,电路如图。已知各电阻阻值；静态工作点合适，集电极电流ICQ2mA；晶体管的rbb=200，Cob=5pF， f=1MHz。 试求解该电路中晶体管高频等效模型中的各个参数。,讨论二,5.4、单管共射放大电路的频率响应,适用于信号频率从0的交流等效电路,中频段：C 短路， 开路。,高频段：考虑 的影响，C 开路。,低频段：考虑C的影响， 开路。,1、中频电压放大倍数,带负载时：,空载时：,2、低频电压放大倍数:定性分析,2、低频电压放大倍数：定量分析,C所在回路的时间常数？,2、低频电压放大倍数：低频段频率响应

7、分析,中频段,20dB/十倍频,3、高频电压放大倍数：定性分析,3、高频电压放大倍数：定量分析,3、高频电压放大倍数：高频段频率响应分析,4、电压放大倍数的波特图,全频段放大倍数表达式：,5、带宽增益积：定性分析,fbw fH fL fH,当提高增益时，带宽将变窄；反之，增益降低，带宽将变宽。,5、带宽增益积：定量分析,若rbeRb、 RsRb、 ，则可以证明图示电路的,对于大多数放大电路，增益提高，带宽都将变窄。 要想制作宽频带放大电路需用高频管，必要时需采用共基电路。,约为常量,根据,二、多级放大电路的频率响应：分析举例,一个两级放大电路每一级（已考虑了它们的相互影响）的幅频特性均如图所示

8、。,6dB,3dB,fL,fH,0.643fH1,fL fL1， fH fH1，频带变窄！,二、多级放大电路的频率响应,对于N级放大电路，若各级的下、上限频率分别为fL1 fLn、 fH1 fHn，整个电路的下、上限频率分别为fL、 fH，则,由于,求解使增益下降3dB的频率，经修正，可得,1.1为修正系数,讨论一：问题,1、信号频率为0时的电压放大倍数的表达式？ 2、若所有的电容容量都相同，则下限频率等于多少？,讨论一：时间常数分析,C2、Ce短路、 、开路，求出,C1、Ce短路、 、开路，求出,C1、C2短路、 、开路，求出,C1、 C2、 Ce短路、求出,讨论一：电压放大倍数分析,讨论二,1、该放大电路为几级放大电路? 2、耦合方式? 3、在 f 104Hz 时，增益下降多少？附加相移？ 4、在 f 105Hz 时，附加相移？ 5、画出相频特性 6、fH？,已知某放大电路的幅频特性如图所示，讨论下列问题：,