康第四章45—47多級(jí)放大器和頻率特性和噪聲

1、 單管單管( (單級(jí)單級(jí)) )放大器，放大器，AV幾十倍。實(shí)際的電子設(shè)幾十倍。實(shí)際的電子設(shè)備要求備要求A AV V很大。因此，需由若干單級(jí)放大器串接構(gòu)很大。因此，需由若干單級(jí)放大器串接構(gòu)成成: :多級(jí)放大器多級(jí)放大器。 多級(jí)放大電路中，多級(jí)放大電路中，輸入級(jí)：輸入級(jí)：常用高常用高Ri的共集電極的共集電極電路電路或場(chǎng)效應(yīng)管放大或場(chǎng)效應(yīng)管放大 電路，且多采用低噪聲管；電路，且多采用低噪聲管；中間級(jí)中間級(jí): :多級(jí)共發(fā)射極放大電路，以獲得較大的電壓多級(jí)共發(fā)射極放大電路，以獲得較大的電壓 放大倍數(shù)；放大倍數(shù)；輸出級(jí)輸出級(jí): :輸出功率要大，常用大信號(hào)放大輸出功率要大，常用大信號(hào)放大功率放功率放 大電路

2、。大電路。 1 1、放大器的概念放大器的概念( (以擴(kuò)音機(jī)為例以擴(kuò)音機(jī)為例) ) 放大的對(duì)象：放大的對(duì)象：變化量。變化量。 放大的本質(zhì)：放大的本質(zhì)：能量的控制和轉(zhuǎn)換。能量的控制和轉(zhuǎn)換。直流電源的能量直流電源的能量輸出信號(hào)輸出信號(hào)正弦波正弦波的能量。的能量。放大電路的基本特征：放大電路的基本特征：功率放大。功率放大。放大的前提：放大的前提：信號(hào)不失真。信號(hào)不失真。 換能器：換能器：擴(kuò)音器的話筒：聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變成微弱的電信號(hào)。擴(kuò)音器的話筒：聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變成微弱的電信號(hào)。收錄機(jī)的磁頭：磁信號(hào)轉(zhuǎn)變成微弱的電信號(hào)。收錄機(jī)的磁頭：磁信號(hào)轉(zhuǎn)變成微弱的電信號(hào)。VCDVCD、DVDDVD的激光頭：光信號(hào)轉(zhuǎn)變成微弱電

3、信號(hào)。的激光頭：光信號(hào)轉(zhuǎn)變成微弱電信號(hào)。例：收音機(jī)、擴(kuò)音機(jī)例：收音機(jī)、擴(kuò)音機(jī)等電子設(shè)備中的各種放大電路。等電子設(shè)備中的各種放大電路。 擴(kuò)音機(jī)：擴(kuò)音機(jī)：放大微弱聲音的放大器。話筒將聲音信號(hào)放大微弱聲音的放大器。話筒將聲音信號(hào)變成變成微弱的微弱的電信號(hào)；經(jīng)放大電路，將電源提供的能量轉(zhuǎn)電信號(hào)；經(jīng)放大電路，將電源提供的能量轉(zhuǎn)換為較強(qiáng)的電信號(hào)輸出，并驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器播出放大后的原換為較強(qiáng)的電信號(hào)輸出，并驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器播出放大后的原聲音信號(hào)。聲音信號(hào)。 1 1、放大器的概念放大器的概念( (以擴(kuò)音機(jī)為例以擴(kuò)音機(jī)為例) )vs 放大器與信號(hào)源、放大器級(jí)與級(jí)之間、（放大器與信號(hào)源、放大器級(jí)與級(jí)之間、（以及以及放大器末級(jí)

4、與負(fù)載：高頻放大器末級(jí)與負(fù)載：高頻）的連接方式稱耦合方式。）的連接方式稱耦合方式。交流交流信號(hào)正常傳輸。信號(hào)正常傳輸。耦合耦合方式必須保證：方式必須保證：不失真放不失真放大大。q放大器組成框圖放大器組成框圖耦合電路耦合電路耦合電路耦合電路輸出負(fù)載輸出負(fù)載輸入信號(hào)輸入信號(hào)直流偏置電路直流偏置電路外外 圍圍 電電 路路放大器輸出端放大器輸出端與輸出負(fù)載的與輸出負(fù)載的連接。連接。輸入信號(hào)源與輸入信號(hào)源與放大器輸入端放大器輸入端的連接。的連接。保證三極管工作保證三極管工作在放大模式在放大模式 電隔離耦合方式：電隔離耦合方式：變壓器耦合；變壓器耦合；光電耦合光電耦合(P44)。 先介紹。先介紹。實(shí)際電路

5、常采用兩種耦合方式：實(shí)際電路常采用兩種耦合方式：電容耦合（電容耦合（阻容耦合）阻容耦合）。直接耦合。直接耦合。1 1、放大器與換能器的連接。、放大器與換能器的連接。要求：要求：（1）有效將）有效將換能器的輸出（換能器的輸出（P、V或或I）加到放大加到放大器輸入端。如要器輸入端。如要Pimax，則插入匹配網(wǎng)絡(luò)。又如，則插入匹配網(wǎng)絡(luò)。又如Vimax，則則RiRS。（2 2）接入后不影響放大器的）接入后不影響放大器的Q Q點(diǎn)。點(diǎn)。2 2、級(jí)、級(jí)間的連接。、級(jí)、級(jí)間的連接。先介紹，電隔離耦合方式：先介紹，電隔離耦合方式：兩級(jí)通過(guò)變壓器連接，由變壓器的磁路耦合，將原兩級(jí)通過(guò)變壓器連接，由變壓器的磁路耦合

6、，將原邊的前級(jí)交流輸出傳送到副邊，作為后級(jí)的輸入邊的前級(jí)交流輸出傳送到副邊，作為后級(jí)的輸入傳傳送到送到變壓器耦合方式（電變壓器耦合方式（電磁磁電轉(zhuǎn)換）：電轉(zhuǎn)換）：L221LRNNR beLurRA 音頻功放電路中，輸出級(jí)與負(fù)音頻功放電路中，輸出級(jí)與負(fù)載間用變壓器耦合，可實(shí)現(xiàn)阻抗變換，使負(fù)載獲得最高的輸出功率。載間用變壓器耦合，可實(shí)現(xiàn)阻抗變換，使負(fù)載獲得最高的輸出功率?；ゲ挥绊懀种茰仄?；互不影響，抑制溫漂； 很多缺點(diǎn)：很多缺點(diǎn)： 變壓器體積大，變壓器體積大，重量大、重量大、笨重，笨重，不適不適合小型化和集成化；合小型化和集成化； 頻率特性差，直流、頻率低的信號(hào)頻率特性差，直流、頻率低的信號(hào)不能

7、通過(guò)變壓器，不能通過(guò)變壓器，應(yīng)用局限性許多應(yīng)用局限性許多。變壓器耦合方式（電變壓器耦合方式（電磁磁電轉(zhuǎn)換）：電轉(zhuǎn)換）：先介紹，電隔離耦合方式：先介紹，電隔離耦合方式： 器件由器件由LED和光電三極管（又叫光敏三極管）構(gòu)成。和光電三極管（又叫光敏三極管）構(gòu)成。光電耦合放大電路前級(jí)的負(fù)載就是發(fā)光二極管，前光電耦合放大電路前級(jí)的負(fù)載就是發(fā)光二極管，前級(jí)輸出電流的變化級(jí)輸出電流的變化決定決定發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)弱。發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)弱。 通過(guò)光耦合，使光電三極管輸出電流也發(fā)生變化，通過(guò)光耦合，使光電三極管輸出電流也發(fā)生變化，經(jīng)后級(jí)放大后輸出。因?yàn)楣怆婑詈贤ㄟ^(guò)電經(jīng)后級(jí)放大后輸出。因?yàn)楣怆婑詈贤ㄟ^(guò)電光光電電

8、的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)級(jí)間耦合，所以前后級(jí)間處于電隔離狀的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)級(jí)間耦合，所以前后級(jí)間處于電隔離狀態(tài)。態(tài)。 便于集成，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。便于集成，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。光電耦合方式：用光電耦合器件。書(shū)光電耦合方式：用光電耦合器件。書(shū)P44先介紹，電隔離耦合方式：先介紹，電隔離耦合方式： 1. 靜態(tài)分析：靜態(tài)分析： 2. 動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析：光敏元件光敏元件發(fā)光元件發(fā)光元件 光電耦合放大電路光電耦合放大電路電容耦合電容耦合方式方式：VCCR3R1R2R4RSvS+- - -+CBviT1+R7R5R6R8CCT2+ 直流工作時(shí)：直流工作時(shí)：耦合電容耦合電容CB、CC具有具有“隔直流隔直流通交流通交流”作用作用。信

9、號(hào)源不影響放大器信號(hào)源不影響放大器Q點(diǎn)正常設(shè)置，且各級(jí)點(diǎn)正常設(shè)置，且各級(jí)Q點(diǎn)相互獨(dú)立。點(diǎn)相互獨(dú)立。 交流工作時(shí)：交流工作時(shí)： CB 、CC較大，近似看作短路。較大，近似看作短路。因此，因此，C CB B 、CC的接入不影響信的接入不影響信號(hào)的正常傳輸。號(hào)的正常傳輸。 又稱又稱阻容耦阻容耦合。合。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易調(diào)整，適合于易調(diào)整，適合于交流放大電路。交流放大電路。題題4-，不，不2 2、級(jí)、級(jí)間的連接。、級(jí)、級(jí)間的連接。抑制溫漂抑制溫漂 大容量電容體積大，難于集成。大容量電容體積大，難于集成。 直接耦合：直接耦合：沒(méi)大電容、變壓器，沒(méi)大電容、變壓器，IC中廣泛采用中廣泛采用。VCCRC2

10、RE2T2RC1T1RC3RE3T3RCnREnTn各級(jí)間無(wú)任何元件（直接相連）。各級(jí)間無(wú)任何元件（直接相連）。放大器級(jí)、級(jí)間的連接方式。放大器級(jí)、級(jí)間的連接方式。2 2、級(jí)、級(jí)間的連接。、級(jí)、級(jí)間的連接。級(jí)級(jí)間直流電平配置問(wèn)題。間直流電平配置問(wèn)題。各級(jí)間直流互各級(jí)間直流互 通，通，各級(jí)各級(jí)Q Q點(diǎn)移動(dòng)問(wèn)題點(diǎn)移動(dòng)問(wèn)題漂移漂移2 2、級(jí)、級(jí)間的連接。、級(jí)、級(jí)間的連接。級(jí)間耦合級(jí)間耦合方式方式的優(yōu)、缺點(diǎn)及應(yīng)用比較的優(yōu)、缺點(diǎn)及應(yīng)用比較 耦合方式耦合方式 優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn) 缺缺 點(diǎn)點(diǎn) 應(yīng)應(yīng) 用用 直流或交流直流或交流放大，分立放大，分立或集成電路?；蚣呻娐贰?可放大直流及可放大直流及緩慢變化的信號(hào)，緩慢變

11、化的信號(hào)，低頻響應(yīng)好低頻響應(yīng)好 便于集成便于集成 有嚴(yán)重的零點(diǎn)有嚴(yán)重的零點(diǎn)漂移問(wèn)題漂移問(wèn)題 各級(jí)各級(jí)Q不獨(dú)立，不獨(dú)立，設(shè)計(jì)計(jì)算及調(diào)試設(shè)計(jì)計(jì)算及調(diào)試不便不便直接耦合直接耦合 阻容耦合阻容耦合 各級(jí)各級(jí)Q獨(dú)立獨(dú)立 體積小成本低體積小成本低 無(wú)法集成無(wú)法集成傳輸交流信號(hào)傳輸交流信號(hào)損失小，增益高損失小，增益高 不能放大直流不能放大直流及緩慢變化的信及緩慢變化的信號(hào)，低頻響應(yīng)差號(hào)，低頻響應(yīng)差交流放交流放大大 分立分立電路電路 變壓器耦合變壓器耦合 無(wú)法集成無(wú)法集成功率放大功率放大 調(diào)諧放大調(diào)諧放大 高頻和低頻高頻和低頻響應(yīng)差響應(yīng)差 體積大，笨重體積大，笨重 各級(jí)各級(jí)Q獨(dú)立獨(dú)立 可以改變交流可以改變交流

12、信號(hào)的電壓、電信號(hào)的電壓、電流和阻抗流和阻抗 njAA1VjVq（1 1）級(jí)間直流電平配置）級(jí)間直流電平配置 ( (問(wèn)題一問(wèn)題一) ) VCCRC2RE2T2RC1T1RC3RE3T3RCnREnTn結(jié)果：結(jié)果：T1管管Q點(diǎn)靠近飽和區(qū)，輸出易出現(xiàn)點(diǎn)靠近飽和區(qū)，輸出易出現(xiàn)飽和飽和失真。失真。 由圖由圖E2CQ2BE(on)2CEQ1RIVV若若0E2R則則V7 . 0BE(on)2CEQ1VV用用R RE E調(diào)節(jié)電位。調(diào)節(jié)電位。 Rc1Rb1+VCC+VT1+ iUOURc2Re2VT2改進(jìn)電路改進(jìn)電路圖圖( (1) ) 解決方法：解決方法：(1)(1)后級(jí)接入后級(jí)接入R RE E。擴(kuò)大前級(jí)擴(kuò)大

13、前級(jí)動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍, , 也提也提高了前級(jí)集電極高了前級(jí)集電極靜態(tài)靜態(tài)電壓（電壓（第一級(jí)），脫離飽和工作區(qū)第一級(jí)），脫離飽和工作區(qū)。但等于提高了第二級(jí)的基級(jí)電位。使第二級(jí)放大倍數(shù)但等于提高了第二級(jí)的基級(jí)電位。使第二級(jí)放大倍數(shù)嚴(yán)重下降。嚴(yán)重下降。 解決方法：解決方法：(2)(2)串聯(lián)二極管或穩(wěn)壓管，提高前級(jí)集電極電壓。串聯(lián)二極管或穩(wěn)壓管，提高前級(jí)集電極電壓。圖圖(2)用二極管調(diào)節(jié)電位用二極管調(diào)節(jié)電位 圖圖(2)用穩(wěn)壓管調(diào)節(jié)電位用穩(wěn)壓管調(diào)節(jié)電位 穩(wěn)壓管動(dòng)態(tài)電阻很小，可使第穩(wěn)壓管動(dòng)態(tài)電阻很小，可使第二級(jí)放大倍數(shù)損失小。但集電極二級(jí)放大倍數(shù)損失小。但集電極電壓變化范圍減小。電壓變化范圍減小。VDZR

14、c1Rb1+VCC+VT1+ iUOURc2RVT2q（1 1）級(jí)間直流電平配置）級(jí)間直流電平配置 ( (但，接入但，接入RE后問(wèn)題二后問(wèn)題二)VCCRC2RE2T2RC1T1RC3RE3T3RCnREnTn工作在放大模式時(shí)工作在放大模式時(shí): : BQ1BQ2BQ3CQ3VVVV)(E3C3CQ3CCCEQ3RRIVV由圖由圖E3CQ3BE(on)3BQ3RIVV越往后級(jí)越往后級(jí)VBQ3 ICQ3 VCEQ3 輸出動(dòng)態(tài)范圍輸出動(dòng)態(tài)范圍 改進(jìn)電路改進(jìn)電路右圖右圖+VCCRc1Rb1+VT1+ iUOURc2Rb2VT2VDz 可降低第二級(jí)的集可降低第二級(jí)的集電極電位，又不損失電極電位，又不損失放

15、大倍數(shù)。放大倍數(shù)。但穩(wěn)壓管噪聲較大。但穩(wěn)壓管噪聲較大。解決方法解決方法: :（1 1）接電阻或穩(wěn)壓管，利用）接電阻或穩(wěn)壓管，利用R R或穩(wěn)壓管的壓降使前級(jí)或穩(wěn)壓管的壓降使前級(jí)V VO O降低后降低后, ,再接后級(jí)輸入，讓兩管均有較合適的再接后級(jí)輸入，讓兩管均有較合適的Q Q點(diǎn)。點(diǎn)。解決方法：解決方法：加電平位移電路。加電平位移電路。解決方法解決方法:（2 2）采用）采用PNP管的電平位移電路：管的電平位移電路：P221P221 利用利用NPN管與管與PNP管電位極性相反的特點(diǎn)，將直管電位極性相反的特點(diǎn)，將直流電平下移，可擴(kuò)大后級(jí)的輸出動(dòng)態(tài)范圍。流電平下移，可擴(kuò)大后級(jí)的輸出動(dòng)態(tài)范圍。VCCRC2

16、RET2RC1T1RB+- - -+VBQ1VCQ2+- -VCQ1VCQ1VBQ1放大模式放大模式NPNNPN管：管：放大模式放大模式PNPPNP管：管： VCQ2 0T1導(dǎo)通，導(dǎo)通，T2截止截止iL=iC1ui0T1截止，截止，T2導(dǎo)通導(dǎo)通iL=iC2兩管交替工作得到完整的正弦波。兩管交替工作得到完整的正弦波。ic1ic2RL V1 V2 + UCC UCC + ui + uo T23AT14T204.5 4.5 互補(bǔ)型乙類對(duì)稱功率放大電路互補(bǔ)型乙類對(duì)稱功率放大電路4.5 4.5 互補(bǔ)型乙類對(duì)稱功率放大電路互補(bǔ)型乙類對(duì)稱功率放大電路放大器工作狀態(tài)放大器工作狀態(tài)1、甲類：、甲類：A2、乙類：

17、、乙類：B3、甲乙類：、甲乙類：AB4、丙類：、丙類：C一個(gè)周期內(nèi)一個(gè)周期內(nèi)360，2均導(dǎo)通。均導(dǎo)通。導(dǎo)通角導(dǎo)通角等于等于180，導(dǎo)導(dǎo)通。通。導(dǎo)通角導(dǎo)通角大于大于180360導(dǎo)導(dǎo)通。通。導(dǎo)通角導(dǎo)通角小于小于180，導(dǎo)導(dǎo)通。通。問(wèn)題：功率小、損耗大、效率低。問(wèn)題：功率小、損耗大、效率低。5、戊類：、戊類：D4.5 4.5 互補(bǔ)型乙類對(duì)稱功率放大電路互補(bǔ)型乙類對(duì)稱功率放大電路 圖圖 三極管的四種工作狀態(tài)三極管的四種工作狀態(tài)乙類乙類180180導(dǎo)通導(dǎo)通丙類丙類180180導(dǎo)通導(dǎo)通甲乙類甲乙類180180360360導(dǎo)通導(dǎo)通甲類甲類360導(dǎo)通導(dǎo)通（3）乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放電路的缺點(diǎn)： ui 0 t uo

18、1 0 t uo 2 0 t uo 0 t 存在交越失真存在交越失真( (交叉交叉) ) 交越失真交越失真4.5 4.5 互補(bǔ)型乙類對(duì)稱功率放大電路互補(bǔ)型乙類對(duì)稱功率放大電路交越失真交越失真實(shí)際測(cè)試波形實(shí)際測(cè)試波形（4）產(chǎn)生交越失真的原因： 交越失真交越失真( (交叉交叉) ) 輸入信號(hào)很小時(shí)，達(dá)不到輸入信號(hào)很小時(shí)，達(dá)不到三極管的開(kāi)啟電壓，三極管不導(dǎo)電，在正、負(fù)半周三極管的開(kāi)啟電壓，三極管不導(dǎo)電，在正、負(fù)半周交替過(guò)零處出現(xiàn)非線性交替過(guò)零處出現(xiàn)非線性失真，失真，稱為稱為交越失真交越失真 。圖圖 交越失真交越失真原因：原因：設(shè)設(shè)VBE(on)=0，實(shí)際實(shí)際VBE(on)0 措施：措施：對(duì)對(duì)T1 ，

19、T2發(fā)發(fā)射結(jié)適當(dāng)加入正偏射結(jié)適當(dāng)加入正偏壓。壓。4.5 4.5 互補(bǔ)型乙類對(duì)稱功率放大電路互補(bǔ)型乙類對(duì)稱功率放大電路用用甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路（5）消除交越失真的措施： 給三極管給三極管(功放管功放管)稍加一點(diǎn)較小的偏置電流，使每管工作的稍加一點(diǎn)較小的偏置電流，使每管工作的導(dǎo)電角略大于導(dǎo)電角略大于180，而小于，而小于360（稱（稱甲乙類甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路）。互補(bǔ)對(duì)稱電路）。（a a）利用二極管）利用二極管提供偏置電壓。提供偏置電壓。uu-oLRi2RD12R1VCCDVCCT14T20（5 5）消除交越失真的措施：）消除交越失真的措施：甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路甲乙類互

20、補(bǔ)對(duì)稱電路RLT14T20+VCC+uoR1R2R3T19T18+UiT23A（b b）F007：利用三利用三極管的恒壓極管的恒壓2V2VBEBE（ONON）提供偏置。提供偏置。4.5 4.5 互補(bǔ)型乙類對(duì)稱功率放大電路互補(bǔ)型乙類對(duì)稱功率放大電路 偏置電路一般包含在各級(jí)電路中，采用恒流源多偏置電路一般包含在各級(jí)電路中，采用恒流源多路偏置的形式，向各級(jí)提供穩(wěn)定的靜態(tài)電流。路偏置的形式，向各級(jí)提供穩(wěn)定的靜態(tài)電流。T T1010、T T1111構(gòu)成微電流源，作為整個(gè)集成運(yùn)放的主偏置。構(gòu)成微電流源，作為整個(gè)集成運(yùn)放的主偏置。IR=(VCC-VEE-1.4)/R5=730A（偏置電路基準(zhǔn)電流）（偏置電路

21、基準(zhǔn)電流） T10T11（微電流源）（微電流源）T10供給輸入級(jí)供給輸入級(jí)T3、T4偏置電偏置電流。流。 T8T9（鏡像電流源）（鏡像電流源） T8供給輸入級(jí)供給輸入級(jí)T1、3、T2、4工工作電流。作電流。 T12T13B（鏡像電流源）（鏡像電流源） T13B是中間級(jí)是中間級(jí)T16、T17有有源負(fù)載和偏置電流。源負(fù)載和偏置電流。T13A供給輸出級(jí)供給輸出級(jí)T14、T20偏流。偏流。四、偏置電路：四、偏置電路：多級(jí)放大器多級(jí)放大器q集成運(yùn)放組成框圖集成運(yùn)放組成框圖 P229P229輸出級(jí)輸出級(jí)負(fù)載負(fù)載輸入級(jí)輸入級(jí)直流偏置電路直流偏置電路中間增益級(jí)中間增益級(jí)5 5、電平位移電路、電平位移電路 ：

22、在輸入級(jí)中，共在輸入級(jí)中，共C C共共B B組合電路，采組合電路，采用極性相反的用極性相反的NPNNPN與與PNPPNP管進(jìn)行電平位移。管進(jìn)行電平位移。不專門(mén)另設(shè)電平位移電路。不專門(mén)另設(shè)電平位移電路。THE ENDTHE END多級(jí)放大器多級(jí)放大器 頻率失真頻率失真( (線性失真線性失真) )由線性元件由線性元件C C、L L引起引起, , 它和它和由放大管引起的非線性失真不同。由放大管引起的非線性失真不同。 放大器帶寬不是越寬越好。如放大器帶寬不是越寬越好。如帶寬太寬，放大器帶寬太寬，放大器中的噪聲也被放大，會(huì)影響放大器的性能指標(biāo)如中的噪聲也被放大，會(huì)影響放大器的性能指標(biāo)如噪聲系數(shù)。噪聲系數(shù)

23、。 一般一般，音頻放大器帶寬：，音頻放大器帶寬：50Hz50Hz15kHz, 15kHz, 視頻放大視頻放大器帶寬：器帶寬：0 06MHz6MHz。1 1、放大器的帶寬、放大器的帶寬2、研究放大電路頻響的必要性、研究放大電路頻響的必要性 頻響：衡量放大電路對(duì)不同頻率輸入信號(hào)適應(yīng)能頻響：衡量放大電路對(duì)不同頻率輸入信號(hào)適應(yīng)能力的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。力的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。 放大電路中存在某些電抗元件放大電路中存在某些電抗元件( (耦合電容、旁路電耦合電容、旁路電容、分布電容容、分布電容) )，且放大管各電極間有極間電容。，且放大管各電極間有極間電容。 不同頻率的信號(hào)輸入時(shí)，電路的放大倍數(shù)不同。不同頻率的信號(hào)輸

24、入時(shí)，電路的放大倍數(shù)不同。它通常是頻率的函數(shù)關(guān)系，叫放大電路的頻率特它通常是頻率的函數(shù)關(guān)系，叫放大電路的頻率特性（性（頻率響應(yīng)）。頻率響應(yīng)）。波特圖：波特圖：半對(duì)數(shù)坐標(biāo)，半對(duì)數(shù)坐標(biāo)，3 3、頻率響應(yīng)的基本概念頻率響應(yīng)的基本概念4 4、通頻帶、通頻帶衡量放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的放大能力。衡量放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的放大能力。幅頻特性曲線：幅頻特性曲線：的的關(guān)關(guān)系系曲曲線線)( ffA 下限截止下限截止頻率頻率上限截上限截止頻率止頻率實(shí)際的信號(hào)實(shí)際的信號(hào)多個(gè)正弦波的疊加多個(gè)正弦波的疊加3dB 頻率點(diǎn)（半功率點(diǎn)）頻率點(diǎn)（半功率點(diǎn)）3dB 頻率點(diǎn)（半功率點(diǎn)）頻率點(diǎn)（半功率點(diǎn)）普通音響系統(tǒng)放大電路的幅頻

25、響應(yīng)普通音響系統(tǒng)放大電路的幅頻響應(yīng) 0 20lg|AV|/dB 2 20 40 60 20 2 102 2 103 2 104 f/Hz 5 5、頻響及帶寬（頻域指標(biāo)）、頻響及帶寬（頻域指標(biāo)）新問(wèn)題新問(wèn)題：如何避免：如何避免頻率失真？頻率失真？中頻區(qū)中頻區(qū)高頻區(qū)高頻區(qū)低頻區(qū)低頻區(qū) 帶寬帶寬 3dB fL fH HLH fBWff 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)信號(hào)的帶寬信號(hào)的帶寬 放大器的帶寬放大器的帶寬 若輸入若輸入50kHz50kHz的正弦的正弦波是否會(huì)產(chǎn)生頻率失波是否會(huì)產(chǎn)生頻率失真？真？從系統(tǒng)的觀點(diǎn)看，小信號(hào)放大器為線性時(shí)不變系統(tǒng)。從系統(tǒng)的觀點(diǎn)看，小信號(hào)放大器為線性時(shí)不變系統(tǒng)。q一、傳遞函數(shù)和極零點(diǎn)一、傳遞

26、函數(shù)和極零點(diǎn) 輸入激勵(lì)信號(hào)輸入激勵(lì)信號(hào)x(t)輸出響應(yīng)信號(hào)輸出響應(yīng)信號(hào)y(t)若設(shè)若設(shè)拉氏變換拉氏變換X(s)Y(s)01 -n1 -nnn01 -m1 -mmm.)()()(asasabsbsbsXsYsA在初始條件為零時(shí)，定義系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：在初始條件為零時(shí)，定義系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：)()()()(21210nmpspspszszszsH (m n)式中：標(biāo)尺因子式中：標(biāo)尺因子 H0=bm/an ， 分子分子Z為零點(diǎn)，分母為零點(diǎn)，分母p為極點(diǎn)。為極點(diǎn)。(4-6-1)(4-6-2)jj網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的零點(diǎn)、極點(diǎn)和極零圖網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的零點(diǎn)、極點(diǎn)和極零圖( (s s) )分分子子有有理理多多項(xiàng)項(xiàng)式式的的根根

27、H H( (s s) )= =0 0 零零點(diǎn)點(diǎn) “o o”表表示示( (s s) )分分母母有有理理多多項(xiàng)項(xiàng)式式的的根根 H H( (s s) )= = 極極點(diǎn)點(diǎn) “” 表表示示oo 在可實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)定、有源線性系統(tǒng)中，分母多項(xiàng)式在可實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)定、有源線性系統(tǒng)中，分母多項(xiàng)式各系數(shù)各系數(shù)恒為正實(shí)數(shù)恒為正實(shí)數(shù)，極點(diǎn)，極點(diǎn)= =系統(tǒng)特征根，必為負(fù)實(shí)數(shù)系統(tǒng)特征根，必為負(fù)實(shí)數(shù)或?qū)嵅繛樨?fù)值的共軛復(fù)數(shù)?；?qū)嵅繛樨?fù)值的共軛復(fù)數(shù)。 零點(diǎn)可以是零點(diǎn)可以是正、負(fù)正、負(fù)實(shí)數(shù)或?qū)崝?shù)或 實(shí)部為正值、負(fù)值的共軛復(fù)數(shù)。實(shí)部為正值、負(fù)值的共軛復(fù)數(shù)。 在僅含容性電抗元件的系統(tǒng)中：在僅含容性電抗元件的系統(tǒng)中：只要沒(méi)有電容構(gòu)成的閉合回路，

28、則極點(diǎn)數(shù)只要沒(méi)有電容構(gòu)成的閉合回路，則極點(diǎn)數(shù)=電容數(shù)。電容數(shù)。若出現(xiàn)閉合回路，則極點(diǎn)數(shù)若出現(xiàn)閉合回路，則極點(diǎn)數(shù)=獨(dú)立電容數(shù)（獨(dú)立電容數(shù)（-1）。）。C1C2C3圖示閉合回路，極點(diǎn)數(shù)圖示閉合回路，極點(diǎn)數(shù)=2說(shuō)明說(shuō)明1）寫(xiě)出電路傳遞函數(shù)表達(dá)式寫(xiě)出電路傳遞函數(shù)表達(dá)式 A(s) q頻率響應(yīng)分析步驟、計(jì)算實(shí)例頻率響應(yīng)分析步驟、計(jì)算實(shí)例 復(fù)頻域內(nèi)，無(wú)零、多極系統(tǒng)傳遞函數(shù)一般表達(dá)式：復(fù)頻域內(nèi)，無(wú)零、多極系統(tǒng)傳遞函數(shù)一般表達(dá)式： )1 ()1)(1 ()(21InpspspsAsA 2）穩(wěn)態(tài)分析時(shí)，令）穩(wěn)態(tài)分析時(shí)，令 s = j ，則頻率特性，則頻率特性 A(j )設(shè)極點(diǎn)均為負(fù)實(shí)數(shù)設(shè)極點(diǎn)均為負(fù)實(shí)數(shù)( ( p

29、p = = - - p ) )，則，則)j1 ()j1)(j1 ()j (pn2p1pI AA4）確定上、下限角頻率。確定上、下限角頻率。 3 3）繪制）繪制電路系統(tǒng)電路系統(tǒng)漸近漸近波特圖波特圖(工程上工程上) 。5）瞬態(tài)分析時(shí)，瞬態(tài)分析時(shí)，Y(s)拉氏反變換得拉氏反變換得y(t) 。 將波特圖的曲線線性化。將波特圖的曲線線性化。qP213、例例1 1：RC低通電路頻率響應(yīng)低通電路頻率響應(yīng) CR+- -+- -vi(t)vo(t) 由圖，由圖，傳遞函數(shù)表達(dá)式傳遞函數(shù)表達(dá)式 ：pio/11)(1)/(1)()()(ssCRsCsVsVsAvRC時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)式中式中/1P，1、令、令 s =

30、j ，則頻率特性表達(dá)式：，則頻率特性表達(dá)式：Pj11)j (vA幅值：幅值：2P)(11)(vA2PdB)(1lg20)(vA或或相角：相角：)arctan()(PA0 p0.1 p10 pAv( )/dB - -20- -30 p0.1 p10 p A( ) - - 45 - - 90 - - 5.7 繪制實(shí)際、漸近波特圖繪制實(shí)際、漸近波特圖(工程上工程上)：漸近波特圖畫(huà)法：漸近波特圖畫(huà)法：P215(b)幅頻幅頻 p 時(shí)，時(shí)，PdBlg20)( vA = p 時(shí)，時(shí)，dB3)(dB vA相頻相頻oA0)( 10 p 時(shí)，時(shí)，oA90)( = p 時(shí)，時(shí)，oA45)( - -20dB/十倍頻十

31、倍頻- -45 /十倍頻十倍頻2PdB)(1lg20)( vA)arctan()(PA 據(jù)據(jù)畫(huà)出幅頻波特圖畫(huà)出幅頻波特圖畫(huà)出相頻波特圖畫(huà)出相頻波特圖)90, 0 uAf21uAP215(a)P215(b)RC低通電路頻率響應(yīng)漸近波特圖低通電路頻率響應(yīng)漸近波特圖 確定上限角頻率：確定上限角頻率：0 p0.1 p10 pAv( )/dB - -200 p0.1 p10 p A( ) - - 45 - - 90 - -20dB/十倍頻十倍頻- -45 /十倍頻十倍頻歸納一階因子歸納一階因子漸近波特圖畫(huà)法：漸近波特圖畫(huà)法：幅頻漸近波特圖：幅頻漸近波特圖：Pj11)j ( vA已知已知 自自0dB水平線

32、出發(fā)，經(jīng)水平線出發(fā)，經(jīng) p轉(zhuǎn)折成斜率為（轉(zhuǎn)折成斜率為（20dB/十倍十倍頻）的直線。頻）的直線。相頻漸近波特圖：相頻漸近波特圖： 自自0 水平線出發(fā)，經(jīng)水平線出發(fā)，經(jīng)0.1 p處轉(zhuǎn)折，斜率為處轉(zhuǎn)折，斜率為(45 /十倍頻十倍頻)，再經(jīng)，再經(jīng)10 p處轉(zhuǎn)折為處轉(zhuǎn)折為- -90 的的水平線。水平線。dB3)(1lg20)(2PdB vA因因 = p時(shí)，時(shí)， H = pqP216P216、例、例2 2：RC高通電路頻率響應(yīng)高通電路頻率響應(yīng) 由右圖，由右圖，傳遞函數(shù)表達(dá)式傳遞函數(shù)表達(dá)式 ：ssCRRsVsVsAv/11)(1)()()(pio RC時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)式中式中/1P， 令令 s = j ，

33、則頻率特性表達(dá)式：，則頻率特性表達(dá)式：Pj11)j (vA幅值：幅值：2PdB)(1lg20)( vA相角：相角：)arctan()(PA CR+- -+- -vi(t)vo(t)下限角頻率：下限角頻率：dB3)(1lg20)(2PdBvA因因 = p時(shí)，時(shí)， L = p21 uA0 p0.1 p10 p A( ) 45 90 繪制實(shí)際、漸近波特圖繪制實(shí)際、漸近波特圖(工程上工程上) ：2PdB)(1lg20)(vA)arctan()(PA根據(jù)根據(jù)畫(huà)出幅頻波特圖畫(huà)出幅頻波特圖畫(huà)出相頻波特圖畫(huà)出相頻波特圖0 p0.1 p10 pAv( )/dB - -2020dB/十倍頻十倍頻- -45 /十倍

34、頻十倍頻幅頻漸近波特圖：幅頻漸近波特圖： p：0dB水平線；水平線； p：斜率為：斜率為(20dB/十倍十倍 頻）的直線。頻）的直線。相頻漸近波特圖：相頻漸近波特圖： 0.1 p：+90 的水平線。的水平線。 即：即：0.1 p 10 p ：0 水平線。水平線。 = p 時(shí)，時(shí)，,45)(oARC高通電路頻率響應(yīng)漸近波特圖高通電路頻率響應(yīng)漸近波特圖qP216P216、例、例3 3：多極點(diǎn)系統(tǒng)多極點(diǎn)系統(tǒng)頻率響應(yīng)頻率響應(yīng) 利用利用RC低通電路分析結(jié)果，得傳遞函數(shù)表達(dá)式低通電路分析結(jié)果，得傳遞函數(shù)表達(dá)式 ：)/1)(/1)(/1 ()(p3p2p1I321123i1122osssAAAALPFvvv

35、vvvsAvvvvv33P322P211P1111CRCRCRC1R1+- -+- -vivoAv1C2R2Av2C3R3Av3 圖示的三級(jí)理想電壓放大器，圖示的三級(jí)理想電壓放大器，Ri ，Ro 0。試畫(huà)漸近。試畫(huà)漸近波特圖，并求波特圖，并求 H 。已知已知 R1 C1 R2 C2 R3 C3 前級(jí)的開(kāi)路電壓是下級(jí)的信號(hào)源電壓。前級(jí)的開(kāi)路電壓是下級(jí)的信號(hào)源電壓。 下級(jí)的輸入阻抗是前級(jí)的負(fù)載。下級(jí)的輸入阻抗是前級(jí)的負(fù)載。 頻率特性表達(dá)式：頻率特性表達(dá)式：2P32P22P1IdB)(1lg20)(1lg20)(1lg20lg20)(vvAAP3P2P1A/arctan/arctan/arctan)

36、()/j1)(/j1)(/j1 ()(p3p2p1IvvAsA幅頻及相頻表達(dá)式：幅頻及相頻表達(dá)式： 均為單階因子波特圖的疊加。均為單階因子波特圖的疊加。假設(shè)假設(shè)dB60IvAP1P2P3100100 p20.1 p110 p3 A( ) - - 90 p1 p3- - 180 - - 270 0 p2 p1 p3Av( )/dB 204060- -20 p3- -20dB/十倍頻十倍頻- -40dB/十倍頻十倍頻- -60dB/十倍頻十倍頻- -45 /十十- -90 /十十- -45 /十十歸納歸納多極點(diǎn)系統(tǒng)漸近波特圖畫(huà)法：多極點(diǎn)系統(tǒng)漸近波特圖畫(huà)法：幅頻漸近波特圖：幅頻漸近波特圖： 自中頻增

37、益自中頻增益AvI( (dB)的水平線出發(fā)，經(jīng)的水平線出發(fā)，經(jīng) pn轉(zhuǎn)折成斜率轉(zhuǎn)折成斜率為（為（20ndB/十倍頻）的直線。十倍頻）的直線。相頻漸近波特圖：相頻漸近波特圖： 自自0 水平線出發(fā)，經(jīng)水平線出發(fā)，經(jīng)0.1 p1處開(kāi)始轉(zhuǎn)折，斜率為：處開(kāi)始轉(zhuǎn)折，斜率為： (45 /十倍頻）十倍頻）乘以（單階因子重疊的段數(shù)），乘以（單階因子重疊的段數(shù)），再經(jīng)再經(jīng)10 pn ，轉(zhuǎn)折成，轉(zhuǎn)折成- -90 n的水平線。的水平線。)/j1)(/j1)(/j1 ()(p3p2p1IvvAsA已知已知 確定上限角頻率：確定上限角頻率：根據(jù)定義，當(dāng)根據(jù)定義，當(dāng) = H時(shí)：時(shí)：2)(1 )(1)(1 )(I2P3H2P

38、2H2P1HIHvvvAAA即即2)(1 )(1)(1 2P3H2P2H2P1H整理并忽略高階小量得：整理并忽略高階小量得：23P22P21PH/1/1/11上限角頻率上限角頻率若若 p2 4 p1 ，則稱，則稱 p1為主極點(diǎn)，為主極點(diǎn)， p2 、 p3為非主極點(diǎn)。為非主極點(diǎn)。P1H上限角頻率取決于主極點(diǎn)角頻率：上限角頻率取決于主極點(diǎn)角頻率：(4-7-3)：RCf21 H21CRf RCf21L 已知某電路均為共射放大電路。對(duì)數(shù)幅頻特性如圖所示。已知某電路均為共射放大電路。對(duì)數(shù)幅頻特性如圖所示。試求：試求：fL、fH及及 。 fL=10HzfH0.52fH1=(0.522105）Hz106kH

39、z3541021j10110 ffAu或或3531021j101j10 fffAuuA前面三極管的前面三極管的參數(shù)微變等效電路只適合于參數(shù)微變等效電路只適合于低頻區(qū)域，在高頻時(shí)不適用。只有建立高頻的等低頻區(qū)域，在高頻時(shí)不適用。只有建立高頻的等效電路，才能分析放大器的高頻響應(yīng)。效電路，才能分析放大器的高頻響應(yīng)。 常用的混合常用的混合型高頻等效電路是根據(jù)管子內(nèi)部發(fā)型高頻等效電路是根據(jù)管子內(nèi)部發(fā)生的物理過(guò)程來(lái)擬定的，是一種物理參數(shù)模型的生的物理過(guò)程來(lái)擬定的，是一種物理參數(shù)模型的高頻等效電路高頻等效電路, ,如圖如圖2.232.23（a a）所示。）所示。 為克服為克服C Cb bcc跨接在輸入、輸出

40、回路中給分析帶來(lái)跨接在輸入、輸出回路中給分析帶來(lái)的麻煩，一般應(yīng)用密勒定理將其簡(jiǎn)化成圖的麻煩，一般應(yīng)用密勒定理將其簡(jiǎn)化成圖2.232.23（b b）所示的單向化的等效電路。所示的單向化的等效電路。一、密勒定理及其簡(jiǎn)化單向化近似一、密勒定理及其簡(jiǎn)化單向化近似設(shè)原四端網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)：設(shè)原四端網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)：q一、一、密勒定理密勒定理網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)+- -+- -V1(s)V2(s)Y (s)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)+- -+- -V1(s)V2(s)Y1 (s)Y2 (s)(/ )()(12sVsVsA密勒定理密勒定理等效后：等效后：)(1)()(1)(11sAsYsZsY)(11)()(1)(22sAsYsZsY(4-6-

41、5)q、單向化單向化近似近似共發(fā)交流通路共發(fā)交流通路 RC+ - -vo+ - -vsRLRS+ - -vi高頻等效電路高頻等效電路 rbb rb erceCb eCb cgmVb e(s)b Vo(s)RS+ - -RCRL+ - -Vs(s)ecIc(s)cboebebmc)()()()(sCsVsVsVgsI)/)()(ceLcorRsIsV由由等效等效電路電路cbLLmcbebos1)()()()(CRRgsCsVsVsA整理得整理得cbmCg)/(1cbLCR單向化單向化近似條件近似條件Lm)(RgsA則則(4-6-11)q三、共射高頻等效電路及密勒近似三、共射高頻等效電路及密勒近似

42、密勒密勒等效等效rbb rb eCb egmVb e(s)b Vo(s)RS+ - -R L+ - -Vs(s)Y1 (s)Y2 (s)高頻等效電路高頻等效電路 rbb rb erceCb eCb cgmVb e(s)b Vo(s)RS+ - -RCRL+ - -Vs(s)ec)(1 )(cb1sAsCsY)(11 )(cb2sAsCsY1 LmcbRgsCM1sCcbLmM1CRgC11 LmcbRgsCcbM2 CCM2sCrbb rb eCb egmVb e(s)b Vo(s)RS+ - -R L+ - -Vs(s)CM1CM2簡(jiǎn)化等效電路中：簡(jiǎn)化等效電路中：ebbbst/)(rrRRe

43、bcbm/1CCRgDLebM1ebtCDCCC密勒效應(yīng)倍增因子密勒效應(yīng)倍增因子：cbT1CRLCtgmVb e(s)b Rt+ - -R L+ - -)(ssV)(osVPsIsos/s1)()()(vvAsVsVsAebbbsLsIrrRRAv由簡(jiǎn)化等效電路得由簡(jiǎn)化等效電路得式中式中ttPH1CRq1 1、共發(fā)電路頻率響應(yīng)、共發(fā)電路頻率響應(yīng)(4-6-18)(4-6-19)(4-6-20)(4-6-21)q2 2、共發(fā)電路增益帶寬積、共發(fā)電路增益帶寬積GBW 定義定義HsIfAGBWvttebbbsL21CRrrRRbbsLT2rRRDcbT1CRDL其中其中1）選）選rbb 小、小、 Cb

44、 c小、小、 T高的三極管高的三極管使使GBW 。若若D 1，則，則 H T ，此時(shí)上限角頻率最高。，此時(shí)上限角頻率最高。2） 管子選定后，管子選定后， 采用恒壓源（采用恒壓源（ RS 0）激勵(lì)：）激勵(lì)：DrRrrRCRTbbsebbbsttH)(1DrrDrrTbbeTbbeb 采用恒流源（采用恒流源（ RS ）激勵(lì)：）激勵(lì)：DD/THD 1時(shí)，時(shí)， H ，上限頻率降低。，上限頻率降低。3） RL D H ，但，但AvsI 。需兼顧兩者。需兼顧兩者。改善高頻特性改善高頻特性的措施：的措施：BJT BJT 一旦確定，一旦確定，帶寬增益積基本為常數(shù)。帶寬增益積基本為常數(shù)。(4-6-22)提高共發(fā)

45、電路上限頻率的方法：提高共發(fā)電路上限頻率的方法： 在電路輸入端采用低阻節(jié)點(diǎn)（即在電路輸入端采用低阻節(jié)點(diǎn)（即RS?。Ｐ。?在電路輸出端也采用低阻節(jié)點(diǎn)（即在電路輸出端也采用低阻節(jié)點(diǎn)（即 RL ?。?。?。?。 此時(shí)，共發(fā)電路上限角頻率此時(shí)，共發(fā)電路上限角頻率 H最高，且接近最高，且接近管子特征角頻率管子特征角頻率 T 。q一、共漏、一、共漏、共集放大器共集放大器共集交流通路共集交流通路 RE+ - -vo+ - -vsRLRS高頻等效電路高頻等效電路 rbb rb erceCb eCb cgmVb e(s)b Vo(s)RS+ - -RERL+ - -Vs(s)ec)()/(1bbScbrRC由于

46、由于簡(jiǎn)化等效電路簡(jiǎn)化等效電路 rbb rb eCb egmVb e(s)b Vo(s)RS+ - -R L+ - -Vs(s)eIb(s)因此，因此，Cb c可忽略不計(jì)?？珊雎圆挥?jì)。令令 RL =rce/ RE / RL共集簡(jiǎn)化等效電路共集簡(jiǎn)化等效電路 rbb rb eCb egmVb e(s)b Vo(s)RS+ - -R L+ - -Vs(s)eIb(s)由簡(jiǎn)化等效電路：由簡(jiǎn)化等效電路：式中式中pZsIsos11)()()(ssAsVsVsAvv1)1 ()1 (sILebbbSLvRrrRRATZ零點(diǎn)角頻率：零點(diǎn)角頻率： 極點(diǎn)角頻率：極點(diǎn)角頻率： )/(1ebtPCRLbbsLebt1/

47、RgrRRrRm并聯(lián)在并聯(lián)在Cb e兩端的總電阻兩端的總電阻 采用恒壓源（采用恒壓源（ RS 0）激勵(lì)：）激勵(lì)：LbbsTLPRrRRT 共集電路輸入為低阻節(jié)點(diǎn)共集電路輸入為低阻節(jié)點(diǎn)( (RS小小) )時(shí)，上限角頻率時(shí)，上限角頻率 H ?？紤]到混型電路實(shí)際情況，共集電路應(yīng)工作在考慮到混型電路實(shí)際情況，共集電路應(yīng)工作在 T /3/3以下。以下。 (4-7-24)q二、二、共基放大器共基放大器由圖由圖)/1/()()()(ebebbemebesCrsVgsIsV高頻等效電路高頻等效電路( (忽略忽略rbb 、rce)rb eCb eCb cgmVeb (s)b Vo(s)RS+ - -R L+ -

48、 -Vs(s)ecIe(s)整理得整理得)/1/()()(ebeebesCrsIsV)/1/()()(ebeembemsCrsIgsVg)()(/1)(eessIssI受控源受控源)/(1ebeCr其中其中共基交流通路共基交流通路 + - -vo+ - -vsRSRCRLreCb eCb c (s) Ie (s)b Vo(s)RS+ - -R L+ - -Vs(s)ecIe(s)共基簡(jiǎn)化等效電路共基簡(jiǎn)化等效電路由簡(jiǎn)化等效電路：由簡(jiǎn)化等效電路：式中式中CrCrRebeebesP11)/(1共基電路輸出為低阻節(jié)點(diǎn)共基電路輸出為低阻節(jié)點(diǎn)( (RL 小小) )時(shí)，上限角頻率時(shí)，上限角頻率 H reCb

49、 eCb c (s) Ie (s)b Vo(s)RS+ - -R L+ - -Vs(s)ecIe(s)共基簡(jiǎn)化等效電路共基簡(jiǎn)化等效電路)1)(1 ()(p2p1sIsssAsAvveSLsIrRRAvcbLP21CR由于由于Cb c很小，因此當(dāng)很小，因此當(dāng)RL 較小時(shí)較小時(shí): P2 P1由主極點(diǎn)概念：由主極點(diǎn)概念： H P1 結(jié)論：結(jié)論： 三種組態(tài)電路中，共基電路頻率特性最好、共發(fā)最差。三種組態(tài)電路中，共基電路頻率特性最好、共發(fā)最差。(4-6-23) 電子設(shè)備中，為改善電路頻率響應(yīng)，常要求放大電子設(shè)備中，為改善電路頻率響應(yīng)，常要求放大器具有很高的上限頻率（幾器具有很高的上限頻率（幾MHz 幾千

50、幾千MHz ）。）。 擴(kuò)展上限頻率的方法：擴(kuò)展上限頻率的方法： 改進(jìn)集成工藝，通過(guò)提高管子特征頻率改進(jìn)集成工藝，通過(guò)提高管子特征頻率fT 擴(kuò)展擴(kuò)展 fH。 在放大電路中引入負(fù)反饋擴(kuò)展上限頻率在放大電路中引入負(fù)反饋擴(kuò)展上限頻率fH。 利用電流模技術(shù)擴(kuò)展上限頻率利用電流模技術(shù)擴(kuò)展上限頻率fH。 利用組合電路擴(kuò)展上限頻率利用組合電路擴(kuò)展上限頻率fH。 CE CECB CB 組合電路組合電路 三種組態(tài)中，共發(fā)電路上限頻率最低，因此，組合電路三種組態(tài)中，共發(fā)電路上限頻率最低，因此，組合電路上限頻率主要由共發(fā)電路決定。為擴(kuò)展整個(gè)電路上限頻率，上限頻率主要由共發(fā)電路決定。為擴(kuò)展整個(gè)電路上限頻率，應(yīng)設(shè)法使共發(fā)

51、電路的輸入、輸出為低阻節(jié)點(diǎn)。應(yīng)設(shè)法使共發(fā)電路的輸入、輸出為低阻節(jié)點(diǎn)。Vs(s)+ - -RL+ - -RST1T2Vo(s)+ - -RL+ - -RST1T2Vs(s)Vo(s) CC CCCE CE 組合電路組合電路 因?yàn)楣不娐芬驗(yàn)楣不娐稲i2小小因此擴(kuò)展了上限頻率。因此擴(kuò)展了上限頻率。則共發(fā)電路具有低阻輸出節(jié)點(diǎn)則共發(fā)電路具有低阻輸出節(jié)點(diǎn)因?yàn)楣布娐芬驗(yàn)楣布娐稲O1小小因此擴(kuò)展了上限頻率。因此擴(kuò)展了上限頻率。則共發(fā)電路具有低阻輸入節(jié)點(diǎn)則共發(fā)電路具有低阻輸入節(jié)點(diǎn)共集共集- -共發(fā)共發(fā)- -共基共基組合電路差放組合電路差放恒流偏置恒流偏置T7、T8射隨射隨器作輸出級(jí)器作輸出級(jí)T1VCCv

52、i1VEEvi2R5T4T2T3T5T6vo1vo2R6T7T8R7R8R9R2R1T9R3R4 1 1、電流放大器（跨導(dǎo)線性環(huán)）、電流放大器（跨導(dǎo)線性環(huán)）C4C2C3C1iiii由圖由圖則則)2()2(odOQidIQiIiI)2()2(odOQidIQiIiI化簡(jiǎn)得化簡(jiǎn)得IQOQidodidIIiiA改變輸入輸出偏置電流，即可改變電流增益。改變輸入輸出偏置電流，即可改變電流增益。兩輸入節(jié)點(diǎn)兩輸入節(jié)點(diǎn)B1、B2均為低阻節(jié)點(diǎn)均為低阻節(jié)點(diǎn)，故，故上限頻率高。上限頻率高。T1T2T3B1B22IOQiC1iC2iC3iC4(4-6-24) 二級(jí)寬帶放大器二級(jí)寬帶放大器T1iC6VEET2T16T3

53、T9R1VCCT10T11T12T13R2T15T14T4T17T18T5T6T7T8IEIE2IE2IEININININiC7- -iid/2iid/2iC2iC3T1 T4第一級(jí)第一級(jí)T9 T13鏡像電流源鏡像電流源T5 T8第二級(jí)第二級(jí)T14 T18鏡像電流源鏡像電流源以電壓作為電路中的處理變量以電壓作為電路中的處理變量電壓模電路。電壓模電路。兩者主要區(qū)別：兩者主要區(qū)別：表現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)阻抗電平的高低上。表現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)阻抗電平的高低上。電流放大器、跨導(dǎo)線性電路、開(kāi)關(guān)電流電路、動(dòng)態(tài)電流鏡等。電流放大器、跨導(dǎo)線性電路、開(kāi)關(guān)電流電路、動(dòng)態(tài)電流鏡等。低阻節(jié)點(diǎn)上的變量：主要表現(xiàn)為電流量。低阻節(jié)點(diǎn)上的變量：主

54、要表現(xiàn)為電流量。以電流作為電路中的處理變量以電流作為電路中的處理變量電流模電路。電流模電路。高阻節(jié)點(diǎn)上的變量：主要表現(xiàn)為電壓量。高阻節(jié)點(diǎn)上的變量：主要表現(xiàn)為電壓量。利用低節(jié)點(diǎn)阻抗的特點(diǎn)，電流模電路特點(diǎn)：利用低節(jié)點(diǎn)阻抗的特點(diǎn)，電流模電路特點(diǎn)：頻帶寬、速度高、動(dòng)態(tài)范圍大、非線性失真小頻帶寬、速度高、動(dòng)態(tài)范圍大、非線性失真小。常用的電流模電路：常用的電流模電路：4.7 4.7 放大器的噪聲放大器的噪聲(4-7-5)系系統(tǒng)統(tǒng)的的穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)響響應(yīng)應(yīng)函函數(shù)數(shù)： )(exp)()( jjHKpjzjKsHjHnjjmiijs 其其中中：幅幅頻頻特特性性： n1m1njjmiipjpjzjzjKpjzjKHjH

55、 )()(相相頻頻特特性性：)()()()()()()(nn2211mm2211pjpjpjzjzjzj 若將若將( () )用分貝表示，則有用分貝表示，則有: : 2n22222122m2222212p20p20p20z20z20z20k20dBH lglglglglglglg)(5.2.4 系統(tǒng)波特圖的近似畫(huà)法系統(tǒng)波特圖的近似畫(huà)法結(jié)結(jié)論論：放放大大電電路路總總的的幅幅頻頻和和相相頻頻波波特特圖圖就就等等于于基基本本因因子子 波波特特圖圖的的代代數(shù)數(shù)和和。 常常數(shù)數(shù)項(xiàng)項(xiàng)和和零零點(diǎn)點(diǎn)因因子子之之和和 減減去去極極點(diǎn)點(diǎn)因因子子 設(shè)設(shè)某某放放大大器器的的中中頻頻電電壓壓增增益益為為um，電電壓壓增

56、增益益函函數(shù)數(shù)為為u（s），可可表表示示為為： ppZzumpZumus1)s1(AssA)s(A 式式 中中 ：z： 一一 階階 零零 點(diǎn)點(diǎn) 值值 ，p： 一一 階階 極極 點(diǎn)點(diǎn) 值值 。 那那么么電電壓壓增增益益穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)響響應(yīng)應(yīng)： pZuuj1j1)0(A)j(A 式式中中：pZumuA)0(A 幅幅頻頻特特性性：)(A)(A)(A)dB)(A3u2u1uu 2p2zu1lg201lg20)0(Alg20 相相頻頻特特性性：pZ321arctanarctan0)()()()( 1. 1. 一階極點(diǎn)和一階零點(diǎn)一階極點(diǎn)和一階零點(diǎn) dBz0.1z10z100z1020)( jwA2Vzz0.1z

57、0.1z10z10z 100z100z45O90O)(w2 01uu1u0)()0(Alg20)dB)(0(A)j(A 常常數(shù)數(shù))(lg0A20V)( jwA1V)(w1 ( () )一一階階零零點(diǎn)點(diǎn)因因子子2Z2u1lg20)(A Z arctan)(2 (1) 常數(shù)項(xiàng)常數(shù)項(xiàng)u(0)（如果設(shè)（如果設(shè) zp ，例，例p=100z） z , A u2()=20lg( / z ) (20dB/+倍頻倍頻) 直線直線 10z ,2()=90 0.1 10z 45/+倍頻直線倍頻直線10z10z 100z100zzz0.1z0.1z90OP P1010P P)(w3 45O1010P P100z100

58、zP P-10-20zz0.1z0.1z10z10zdB)( jwA3V()一階極點(diǎn)因子一階極點(diǎn)因子 2p3u1lg20)(A pw arctan)(310p, Au3=-20lg(/p) -20dB/+倍頻倍頻10p 3()=-90 0.1p= z z 后后 + +2 20 0d db b/ /+ +倍倍 頻頻 而而 對(duì)對(duì) 相相 頻頻 特特 性性 的的 貢貢 獻(xiàn)獻(xiàn) 為為 正正 當(dāng)當(dāng) z z 時(shí)時(shí) ， 當(dāng)當(dāng) （ 時(shí)時(shí) ） i ii i：網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)函函數(shù)數(shù)的的每每一一個(gè)個(gè)一一階階極極點(diǎn)點(diǎn) （平平面面負(fù)負(fù)實(shí)實(shí)軸軸） p p 為為幅幅頻頻波波特特圖圖的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)折折頻頻率率 p p 對(duì)對(duì)幅幅頻頻的的貢貢獻(xiàn)

59、獻(xiàn)為為- -2 20 0d dB B/ /倍倍頻頻 ( (或或- -6 6d dB B/ /倍倍頻頻) ) = =p p 對(duì)對(duì)相相頻頻貢貢獻(xiàn)獻(xiàn)- -4 45 5 1 1p p = = 1 或或 0 0: : 00 0 rbe 開(kāi)路開(kāi)路(b) (b) 輸出回路：輸出回路： 諾頓諾頓戴維南戴維南1、單級(jí)共發(fā)放大電路的低頻響應(yīng)、單級(jí)共發(fā)放大電路的低頻響應(yīng)分析舉例分析舉例2：L2L14 ff 下限頻率取決于下限頻率取決于L1f即即Hz34. 2L1L ff更精確的關(guān)系：更精確的關(guān)系：soVSVVA L)(j/11)(j/11Lcb2besb1besRRCrRCrRRL ) /j(11) /j(11L2

60、L1ffffAVS 確定確定 f H、f L （BW）畫(huà)波特圖畫(huà)波特圖Hz34. 2L1 fHz40. 0L2 f 37 0.01 0.1 1 10 100 f/Hz 20lgAVL / dB 0 20 40 20 dB/十十倍倍頻頻程程 37 0.01 0.1 1 10 100 f/Hz 20lgAVL / dB 0 20 40 2.34 20 dB/十十倍倍頻頻程程 37 0.01 0.1 1 10 100 f/Hz 20lgAVL / dB 0 20 40 2.34 0.4 20 dB/十十倍倍頻頻程程 37 0.01 0.1 1 10 100 f/Hz 20lgAVL / dB 0 2