模擬電子電路基礎(chǔ)：5-5放大電路的頻率特性

1、5.5.1 概述 5.5.2 RC電路的頻率響應(yīng) 5.5.3 三極管的高頻參數(shù) 5.5.4 共射放大電路的頻率特性 5.5.5 場效應(yīng)三極管高頻小信號模型,5.5 放大電路的頻率特性,幅度頻率特性 相位頻率特性,幅頻特性是描繪輸入信號幅度 固定，輸出信號的幅度隨頻率變化 而變化的規(guī)律。即,相頻特性是描繪輸出信號與輸入 信號之間相位差隨頻率變化而變化 的規(guī)律。即,一、頻率響應(yīng)（頻率特性） 放大器的電壓放大倍數(shù)與頻率的關(guān)系,5.5.1 概述,二、典型頻率特性曲線,1,中頻放大倍數(shù),2、fL : 下限截止頻率（下邊頻,3、fH : 上限截止頻率（上邊頻,4、 f : 通頻帶（BW,波特圖（Bode,

2、dB(decibel):分貝 Au(db)=20logAu,Au: 10 102 103 10-1 10-2 Au(db): 20 40 60 -20 -40 -3,優(yōu)點：1、乘加 2、人耳對聲能的辨別能力與其對數(shù)成正比,產(chǎn)生原因: 1.放大電路中存在電抗性元件，例如 耦合電容、旁路電容、分布電容等,2.三極管的()是頻率的函數(shù)。 低頻小信號模型不再適用,幅頻失真 相頻失真,線性失真 （組合失真,三、頻率失真,設(shè)計電路時，要合適選擇耦合電容和旁路電容,5.5.2 RC電路的頻率響應(yīng),一、 RC低通電路 二、 RC高通電路,頻率特性曲線,一、 RC低通電路,傳遞函數(shù)為,模,相 角,頻率特性曲線,

3、傳遞函數(shù)為,模,相 角,二、 RC高通電路,一、 各種組態(tài)放大電路的比較a、對應(yīng)關(guān)系，體現(xiàn)在動態(tài)性能上b、輸入電阻，場效應(yīng)管放大電路比雙極型高c、輸出電阻，cc與cd都較小，帶負(fù)載能力強,上節(jié)課內(nèi)容提要,動態(tài)性能比較表,CE / CB / CC CS / CG / CD,Ri,CS：RG CG：RS/(1/gm) CD：RG3+ (RG1 / RG2,Ro,CS：RD CG：RD CD：RS/(1/gm,二、放大電路的頻率特性 1、基本概念,頻率特性,頻率特性曲線,頻率失真,2、RC電路的頻率響應(yīng),上限截止頻率（上邊頻,下限截止頻率（下邊頻,1）RC低通,2） RC高通,5.5.3 三極管的高

4、頻參數(shù),一、混合型高頻小信號模型 二、 電流放大系數(shù)的頻響,一、混合型高頻小信號模型,簡化： 忽略rbc 、 rce,1.等效電路,2.參數(shù)計算,3.單向化,密勒定理,Cbc很小,若電壓放大倍數(shù)Au增加，CM也增加，上限截止頻率就下降，通頻帶變窄。增益和帶寬是一對矛盾，所以常把增益帶寬積作為衡量放大電路性能的一項重要指標(biāo)。 若管子參數(shù)給定,則增益帶寬積=常數(shù),圖 的等效電路,二、 電流放大系數(shù)的頻響,1.共射截止頻率,當(dāng) f = fT 時, 有,2. 特征頻率,由此可做出的幅頻特性和相頻特性曲線， 如圖所示。 三極管的幅頻特性和相頻特性曲線圖,當(dāng)=1時對應(yīng)的頻率稱為 特征頻率fT，且有fT0f

5、,當(dāng)20lg下降3dB時,頻率f 稱為共發(fā)射極接法的截止頻率,二、 高頻段微變等效電路 三、 低頻段微變等效電路,5.5.4 共射放大電路的頻率特性,一、 全頻段小信號模型,一、 全頻段小信號模型,以共射放大電路為例，全頻段小信號模型如圖,CE接法基本放大電路,全頻段微變等效電路,分低、中、高三個頻段研究,前述電路分析默認(rèn)為中頻段,大C短，小C斷! 無頻率影響,二、 高頻段微變等效電路,將全頻段小信號模型中的C1、C2和Ce短路,顯然這是一個RC低通環(huán)節(jié)，其時間常數(shù),于是上限截止頻率fH=1/2H,動畫5-3,三、 低頻段微變等效電路,保留C1、C2和Ce，忽略CM,5.5.5 場效應(yīng)三極管高

6、頻小信號模型,a) 場效應(yīng)三極管高頻小信號模型,b) 單向化高頻小信號模型,它是在低頻模型的基礎(chǔ)上增加了三個極間電容而構(gòu)成的，其中Cgs、Cgd一般在10pF以內(nèi)，Cds一般不到1pF。為了分析方便，用密勒定理將Cgd折算到輸入和輸出側(cè)。只要保證折算前后的電流相等即可，于是從輸入側(cè)有,而輸入回路的高頻時間常數(shù)為,于是可得場效應(yīng)三極管的簡化高頻小信號模型，如圖所示,簡化高頻小信號模型,幾點結(jié)論,3.三極管的結(jié)電容和分布電容是引起放大電路高頻響應(yīng)的主要原因，上限截止頻率由高頻時間常數(shù)中較大的一個決定,2.放大電路的耦合電容、旁路電容是引起低頻響應(yīng)的主要原因，下限截止頻率主要由低頻時間常數(shù)中較小的一個決定,1. C：CM 、C1、C2、Ce R: 與各電容構(gòu)成回路的等效電阻值,4.若電壓放大倍數(shù)Au增加，CM也增加，上限截止頻率就下降，通頻帶變窄。增益和