模電第3章PPT課件

1、第三章 放大電路的頻率響應,3.1頻率響應的一般概念,3.2三極管的頻率參數,3.3單管共射放大電路的頻率響應,3.4多級放大電路的頻率響應,2,3.1頻率響應的一般概念,由于放大器件本身具有極間電容,且放大電路中存在電抗性元件，所以電路的放大倍數為頻率的函數，這種關系稱為頻率響應或頻率特性,幅度頻率特性 相位頻率特性,3,3.1.1幅頻特性和相頻特性,電壓放大倍數的幅值和相角都是頻率的函數,即,4,3.1.2 典型的單管共射放大電路的幅頻特性和相頻特性,圖 3.1.1,5,3.1.3頻率失真,圖 3.1.2頻率失真,a)幅頻失真,b)相頻失真,6,3.1.4波特圖,放大電路的對數頻率特性稱為

2、波特圖,對數幅頻特性的縱坐標是電壓放大倍數幅值的 對數 ，即對數增益，單位是分貝（dB）,但 對數相頻特性的縱坐標是相角 ，不取對數,7,一、RC 高通電路的波特圖,令,3.1.5無源RC電路的頻率響應,8,9,對數幅頻特性,實際幅頻特性曲線,圖 3.1.4(a) 幅頻特性,當 f fL(高頻)， 當 f fL (低頻,高通特性,且頻率愈低，的值愈小，低頻信號不能通過,最大誤差為 3 dB，發(fā)生在 f = fL處,10,11,對數相頻特性,圖 3.1.4(b) 相頻特性,誤差,在低頻段，高通電路產生 0 90 的超前相移,12,二、 RC 低通電路的波特圖,圖 3.1.5 RC 低通電路,令,

3、則,13,14,15,圖 3.1.6低通電路的波特圖,對數幅頻特性,對數相頻特性,在高頻段，低通電路產生0 90的滯后相移,16,3.2三極管的頻率參數,三極管,f ：為 值下降至 時的頻率,0 ：低頻共射電流放大系數,17,對數幅頻特性,fT,20lg 0,對數相頻特性,0.1f,共射截止頻率,特征頻率,18,3.2.1共射截止頻率 f,值下降到 0.707 0 (即 )時的頻率稱f,當 f = f 時,值下降到中頻時的 70% 左右。或對數幅頻特性下降了 3 dB,19,3.2.2特征頻率 f T,值降為 1 時的頻率稱f T,f fT 時，三極管失去放大作用,f = fT 時，由式,得,

4、20,3.2.3共基截止頻率 f,值下降為低頻 0 時 的 0.707 時的頻率,21,f 與 f 、 fT 之間關系,因為,可得,22,說明,所以,1. f 比 f 高很多，等于 f 的 (1 + 0) 倍,2. f fT f,3. 低頻小功率管 f 值約為幾十至幾百千赫，高頻小功率管的 fT 約為幾十至幾百兆赫,23,例：已知某三極管中頻時的共射電流放大系數0=100，特征頻率fT =200MHZ。 試估算三極管的其它兩個頻率參數f 和 f ； 畫出三極管的對數幅頻特性和相頻特性的示意圖，并在圖上標出有關數值,24,3.3單管共射放大電路的頻率響應,定性分析,各種容抗影響忽略，Au 與 f

5、 無關,隔直電容容抗增大，電容上壓降增大， Au 降低。與電路中輸入電阻構成 RC 高通電路,隔直電容可忽略，但三極管極間電容并聯(lián)在電路中， Au 降低。而且，構成 RC 低通電路,低頻段,高頻段,中頻段,25,圖 3.3.10,幅頻特性,相頻特性,26,3.3.1混合 型等效電路,一、混合 型等效電路,圖 3.3.1混合 型等效電路,a)三極管結構示意圖,b)等效電路,27,二、混合 參數與 h 參數的關系,低頻時，不考慮極間電容作用，混合 等效電路和 h 參數等效電路相仿，即,圖 3.3.1混合 參數與 h 參數之間的關系,通過對比可得,28,則,則,一般小功率三極管,29,三、混合 型等

6、效電路中電容,可從器件手冊中查到；并且,估算，fT 要從器件手冊中查到,注意,將輸入回路與輸出,回路直接聯(lián)系起來，使解電路的過程變得十分麻煩,可用密勒定理簡化電路,30,密勒定理,用兩個電容來等效 Cbc 。分別接在 b、e 和 c、e 兩端,圖 3.3.4單向化的混合 型等效電路,其中,電容值分別為,31,3.3.2阻容耦合單管共射放大電路 的頻率響應,圖 3.3.5阻容耦合單管共射放大電路,將 C2 和 RL 看成下一級的輸入耦合電容和輸入電阻,32,一、中頻段,C1 可認為交流短路；極間電容可視為交流開路,1. 中頻段等效電路,圖 3.3.6中頻段等效電路,由圖可得,33,2. 中頻電壓

7、放大倍數,已知 ，則,結論：中頻電壓放大倍數的表達式，與利用簡化 h 參數等效電路的分析結果一致,34,二、低頻段,考慮隔直電容的作用，使電壓放大倍數降低。其等效電路,圖 3.3.7低頻等效電路,C1 與輸入電阻構成一個 RC 高通電路,式中 Ri = Rb / rbe,35,輸出電壓,低頻電壓放大倍數,36,低頻時間常數為,下限(-3 dB)頻率為,則,37,三、高頻段,考慮并聯(lián)在極間電容的影響，其等效電路,圖 3.3.8高頻等效電路,由于輸出回路時間常數遠小于輸入回路時間常數，故可忽略輸出回路的結電容。并用戴維南定理簡化,38,圖中（高頻等效電路的簡化,C 與 R 構成 RC 低通電路,3

8、9,高頻時間常數,上限(-3 dB)頻率為,40,四、完整的波特圖,繪制波特圖步驟,1. 根據電路參數計算 、fL 和 fH,2. 由三段直線構成幅頻特性,中頻段：對數幅值 = 20lg,低頻區(qū)： f = fL開始，作斜率為 20 dB/十倍頻直線,高頻段：f = fH 開始，作斜率為 20 dB/十倍頻直線,3. 由五段直線構成相頻特性,41,圖 3.3.10,幅頻特性,相頻特性,42,五、增益帶寬積,中頻電壓放大倍數與通頻帶的乘積,Ri = Rb / rbe,43,說明,式很不嚴格，但從中可以看出一個大概的趨勢，即選定放大三極管后，rbb 和 Cbc 的值即被確定，增益帶寬積就基本上確定，此時，若將放大倍數提高若干倍，則通頻帶也將幾乎變窄同樣的倍數,如想得到一個通頻帶既寬，電壓放大倍數又高的放大電路，首要的問題是選用 rbb 和 Cbc 均小的高頻三極管,44,3.3.3直接耦合單管共射放大電路 的頻率響應,圖 3.3.13,45,3.4多級放大電路的頻率響應,3.4.1多級放大電路的幅頻特性 和相頻特性,多級放大電路的電壓放大倍數,對數幅頻特性為,46,多級放大電路的通頻帶，總是比組成它的每一級的通頻帶都窄,多級放大電路的總