模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2篇 5章1

1、前面所討論的放大器還沒(méi)有涉及對(duì)信號(hào)頻率的響應(yīng)問(wèn)題,只是把放大信號(hào)的頻率鎖定在音頻范圍(20Hz20kHz)-中頻范圍,此時(shí)，耦合電容當(dāng)短路，管子的PN結(jié)電容作開(kāi)路處理,在放大電路中，存在耦合電容，晶體管的結(jié)電容，還會(huì)有電感等電抗元件。當(dāng)輸入不同頻率的信號(hào)時(shí)，放大器的輸出將不完全一樣,2.5.1 頻率響應(yīng)概述,輸入信號(hào)頻率升高或降低時(shí)對(duì)輸出信號(hào)影響的定性說(shuō)明,一、通頻帶和頻率失真,在整個(gè)頻帶內(nèi)，放大器電壓增益的復(fù)函數(shù)為,幅頻特性,相頻特性,低頻段,中頻段,高頻段,中頻增益,帶寬,下限頻率,上限頻率,放大器電壓增益下降為中頻增益的,倍對(duì)應(yīng)頻率為上、下限頻率,在實(shí)際應(yīng)用中，放大器的輸入信號(hào)不是單一頻

2、率的信號(hào)，而是包含有多種頻率成分的信號(hào)，可以表示為,經(jīng)放大器放大后的輸出電壓為,下的電壓增益,附加相移,為了實(shí)現(xiàn)高保真的放大，必須做到,當(dāng)增益不是常數(shù)時(shí)，稱(chēng)幅頻失真,附加相移不相同時(shí)，稱(chēng)頻率失真,兩者都是線性失真，有時(shí)總稱(chēng)頻率失真,注意與晶體管非線性特性引起的飽和和截止失真不同,二、一階RC電路的頻響特性分析,一階RC低通濾波電路(積分電路,輸出電壓和輸入電壓傳輸比為,寫(xiě)成幅模型式,對(duì)數(shù)幅頻特性,相頻特性,將頻率取三個(gè)特殊點(diǎn)時(shí),可畫(huà)出RC低通濾波器的頻率特性曲線圖,實(shí)際的幅頻和相頻特性曲線,說(shuō)明,相位同相,輸出電壓衰減20dB,輸出電壓滯后輸入信號(hào)電壓相位90o,一階RC高通濾波電路,微分電路

3、,輸出電壓和輸入電壓傳輸比為,寫(xiě)成幅模型式,對(duì)數(shù)幅頻特性,相頻特性,將頻率取三個(gè)特殊點(diǎn)時(shí),可畫(huà)出RC低通濾波器的頻率特性曲線圖,2.5.2 半導(dǎo)體三極管的高頻小信號(hào)模型,一、三極管的高頻小信號(hào)電路模型,前面已介紹過(guò)低頻小信號(hào)模型，在低頻條件下，分析時(shí)不計(jì)晶體三極管和場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)電容（或極間電容）。而在高頻條件下，必須考慮器件內(nèi)部的結(jié)電容（或極間電容）效應(yīng)，所以，高頻小信號(hào)模型將從器件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)著手分析,發(fā)射結(jié)正偏，結(jié)電容由擴(kuò)散電容決定(約幾十至一百皮法左右)；集電結(jié)反偏，結(jié)電容由勢(shì)壘電容決定(幾個(gè)皮法,三極管放大狀態(tài)時(shí)的物理模型,集電區(qū)和發(fā)射區(qū)體電阻rc、re,混合模型,流過(guò) 產(chǎn)生 壓降，故有

4、,略去re和rc體電阻下得出,略rbc和rce下的混合模型,簡(jiǎn)化的混合模型,略rbc rce下,其中,單向化處理-用密勒定理,C1h,C2h,其中,最終得出簡(jiǎn)化的高頻小信號(hào)模型,容量很小，略去，因?yàn)樗c負(fù)載形成的時(shí)間常數(shù)也很小，具有很高的截止頻率,二、場(chǎng)效應(yīng)管的高頻小信號(hào)模型,高頻小信號(hào)模型,其中,單向化處理后,2.5.3 放大電路的頻率特性分析,分析所用的手段：將信號(hào)頻率分成三個(gè)頻段進(jìn)行分析即低頻段、中頻段和高頻段,如下面的單管放大電路,C是耦合電容器，容量較大，通常為,一、頻率特性的分頻段法分析,晶體管用簡(jiǎn)化高頻小信號(hào)模型代入后畫(huà)出共射放大電路全頻段等效電路如圖,等效結(jié)電容Ci 通常為10

5、100pF,耦合電容C容量大容抗很小，在中頻段時(shí)當(dāng)短路處理；Ci 容量小容抗很大，中頻段時(shí)交流開(kāi)路處理,中頻段,中頻段電壓放大倍數(shù),求法與低頻小信號(hào)時(shí)求法相同，因?yàn)殡娙軨當(dāng)短路，Ci開(kāi)路,中頻段等效電路,源電壓增益與以前所求的低頻（音頻范圍）電壓增益是一致的。說(shuō)明以前討論的是指中頻范圍,其中,信號(hào)頻率降低，C容抗增大不能忽略； 頻率降低Ci容抗更大，交流開(kāi)路,低頻段,低頻段等效電路,低頻段電壓放大倍數(shù),輸出電壓對(duì)源電壓的比,共射放大電路低頻段的電壓增益復(fù)數(shù)表達(dá)式,頻率升高C容抗更小，可完全當(dāng)作短路； 頻率升高Ci 容抗減少，已不能忽略,高頻段,高頻段等效電路,高頻段電壓放大倍數(shù),其中,將方框內(nèi)

6、電路進(jìn)行戴維南等效后得,所以，高頻段的源電壓增益為,設(shè),則,所以，有共射放大電路在高頻段的源電壓增益復(fù)數(shù)表達(dá)式如下,其中：中頻增益為,共射放大電路全頻段的電壓放大倍數(shù)表達(dá)式,在中頻段，因 fHffL，上式近似為,中頻段,低頻段,高頻段,在高頻段，因 f f L,上式近似變?yōu)?在低頻段，因 f f H,上式近似變?yōu)?二、頻率響應(yīng)的Bode圖表示,橫坐標(biāo)采用對(duì)數(shù)頻率刻度表示,波特圖（Bode Map)的畫(huà)法,相頻特性曲線的縱坐標(biāo)表示放大器輸出信號(hào)電壓和輸入信號(hào)之間的相位角,縱坐標(biāo)用對(duì)數(shù)（分貝）表示幅頻特性的增益幅度,波特圖表示的優(yōu)點(diǎn),近似用漸近折線繪制代替了十分麻煩的頻率特性曲線,增益的乘、除運(yùn)算

7、變成了坐標(biāo)的加、減運(yùn)算,把很寬的頻率變化范圍壓縮在較窄的對(duì)數(shù)頻率坐標(biāo)以內(nèi),1.低頻段波特圖的繪制,頻率特性復(fù)數(shù)表達(dá)式,幅頻特性表達(dá)式,相頻表達(dá)式,幅頻特性,將幅頻表達(dá)式取對(duì)數(shù)得,根據(jù)幅頻表達(dá)式,對(duì)數(shù)幅頻特性可取以下三點(diǎn)來(lái)畫(huà)出,畫(huà)幅頻特性過(guò)程如圖所示,20,其相頻特性如下,幅度最大誤差在ffL處(誤差3dB,相移最大誤差在f0.1fL處(誤差+5.71)及在 f=10fL處(誤差為 -5.71,幅頻和相頻特性畫(huà)在一起后,fL的定義,2.高頻段波特圖的繪制,頻率特性表達(dá)式,幅頻特性表達(dá)式,對(duì)數(shù)幅頻特性表達(dá)式,對(duì)數(shù)相頻特性表達(dá)式,幅度最大誤差在ffH處(誤差3dB,相移最大誤差在f0.1fH處(誤差為+5.71) 及在 f=10fH處(誤差為-5.71,高頻段頻率特性曲線如下,fH的定義,例2.5.1