第5章放大電路的頻率響應(yīng)

1、第五章第五章 放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性。超前，時(shí)；，當(dāng)超前900 0 iooioUUUfUUUi.Uo.I.RCRCRCRUUAuj1jj1ioRCRCUUAuj1jioLLLj1j21ffffARCfu，則令)arctan(90)(1L2LLffffffAu 01L ，uAff 4521 ，uLAff)90, 00( uLuLAfffAff幅頻特性曲線和相頻特性幅頻特性曲線和相頻特性曲線如圖所示曲線如圖所示fLffL時(shí)放大倍時(shí)放大倍數(shù)約為數(shù)約為1Ui.Uo.I.。滯后，時(shí)；，當(dāng)滯后900 iooioUUUfUURCRCCUUAuj11j1j1ioHHj1121ffARCfu，則令

2、RCUUAuj11io)arctan()(11H2HffffAufHffH時(shí)放大時(shí)放大倍數(shù)約為倍數(shù)約為1 01H ，uAff 4521 ，uHAff幅頻特性曲線和相頻特性曲線幅頻特性曲線和相頻特性曲線如圖所示如圖所示)90,0(H uuHAfffAff 5.1.3 波特圖波特圖 uAlg20 一、高通電路的波特圖一、高通電路的波特圖LLj1jffffAu 2LL)(1lg20lg20lg20ffffAu Larctan90ff 2LL)(1lg20lg20lg20ffffAu Larctan90ff 波特圖如圖所示波特圖如圖所示通常采用近似波特圖（將波特圖的曲線線性化）通常采用近似波特圖（將波

3、特圖的曲線線性化） 二、低通電路的波特圖二、低通電路的波特圖Hj11ffAu 2H)(1lg20lg20ffAu Harctanff 波特圖如圖所示波特圖如圖所示LLj1jffff1、(高通電路高通電路)電路低頻段的放大倍數(shù)需乘因子電路低頻段的放大倍數(shù)需乘因子2、(高通高通)當(dāng)當(dāng) f=fL時(shí)放大倍數(shù)幅值約降到時(shí)放大倍數(shù)幅值約降到0.707倍倍，相角，相角超前超前45o； (低通低通)當(dāng)當(dāng) f=fH時(shí)放大倍數(shù)幅值也約降到時(shí)放大倍數(shù)幅值也約降到0.707倍倍，相角，相角滯后滯后45o。3、截止頻率決定于電容所在回路的時(shí)間常數(shù)、截止頻率決定于電容所在回路的時(shí)間常數(shù)21L(H)f (低通電路低通電路)

4、電路高頻段的放大倍數(shù)需乘因子電路高頻段的放大倍數(shù)需乘因子Lj11ff4、頻率響應(yīng)有幅頻特性和相頻特性兩條曲線。、頻率響應(yīng)有幅頻特性和相頻特性兩條曲線。 在低頻段，隨著信號(hào)頻率逐漸降低，耦合電容、旁路電在低頻段，隨著信號(hào)頻率逐漸降低，耦合電容、旁路電容等的容抗增大，使動(dòng)態(tài)信號(hào)損失，放大能力下降。容等的容抗增大，使動(dòng)態(tài)信號(hào)損失，放大能力下降。高通高通電路電路低通低通電路電路 在高頻段，隨著信號(hào)頻率逐漸升高，晶體管極間電容和在高頻段，隨著信號(hào)頻率逐漸升高，晶體管極間電容和分布電容、寄生電容等雜散電容的容抗減小，使動(dòng)態(tài)信號(hào)分布電容、寄生電容等雜散電容的容抗減小，使動(dòng)態(tài)信號(hào)損失，放大能力下降。損失，放大

5、能力下降。下限頻率下限頻率上限頻率上限頻率LHbwfff結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由體電阻、結(jié)電阻、結(jié)電容組成。由體電阻、結(jié)電阻、結(jié)電容組成。rbb：基區(qū)體電阻：基區(qū)體電阻rbe：發(fā)射結(jié)電阻：發(fā)射結(jié)電阻C：發(fā)射結(jié)電容：發(fā)射結(jié)電容re：發(fā)射區(qū)體電阻：發(fā)射區(qū)體電阻rbc：集電結(jié)電阻：集電結(jié)電阻C：集電結(jié)電容：集電結(jié)電容rc：集電區(qū)體電阻：集電區(qū)體電阻因多子濃度因多子濃度高而阻值小高而阻值小因面積大而因面積大而阻值小阻值小 gm為跨導(dǎo)，它不隨信號(hào)頻率為跨導(dǎo)，它不隨信號(hào)頻率的變化而變。的變化而變。為什么引入?yún)?shù)為什么引入?yún)?shù)gm？因在放大區(qū)因在放大區(qū)iC幾乎幾乎僅決定于而阻值大僅決定于而阻值大因在放大區(qū)承受反因在放

6、大區(qū)承受反向電壓而阻值大向電壓而阻值大 C連接了輸入回路連接了輸入回路和輸出回路，引入和輸出回路，引入了反饋，信號(hào)傳遞了反饋，信號(hào)傳遞有兩個(gè)方向，使電有兩個(gè)方向，使電路的分析復(fù)雜化。路的分析復(fù)雜化。Lmebceeb)1 (RgkXUkXUUICCCLmeb 1RgXIUXCCCLm)1 (CRgC 1CkkC同理可得，等效變換后電流不變等效變換后電流不變EQT0ebbb)1 (CCCIUrCr可從手冊(cè)查得、TEQeb0mebbmebmb0 UIrgrIgUgI？如何得到模型中的參數(shù)？為什么不考慮 C？CEbc UIILm 0CCCRgk所以，因?yàn)?( 21j1 )( 1 eb0ebebebmC

7、CrfffCCjrUUg為什么短路？為什么短路？ffffff1200tg )(1j1 -90 0 -45 707. 02 0000，時(shí)，；時(shí)，；，時(shí)，；時(shí)，fffffffffo71. 5， lg20 采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)系，橫軸為采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)系，橫軸為lg f，可開闊視野；縱軸為，可開闊視野；縱軸為 單位為單位為“分貝分貝” （dB），使得），使得 “ ” “ ” 。lg fdB32lg20注意折線化曲線的誤差注意折線化曲線的誤差20dB/十倍頻折線化近似畫法折線化近似畫法 1 0TTffff 時(shí)的頻率為使)CC(rfffeb0 21 j1 。、)(obTCCfff共射截共射截止頻率止頻率共基截共基截

8、止頻率止頻率特征特征頻率頻率集電結(jié)電容集電結(jié)電容通過(guò)以上分析得出的結(jié)論：通過(guò)以上分析得出的結(jié)論： 1、低頻段和高頻段放大倍數(shù)的表達(dá)式；、低頻段和高頻段放大倍數(shù)的表達(dá)式； 2、截止頻率與時(shí)間常數(shù)的關(guān)系；、截止頻率與時(shí)間常數(shù)的關(guān)系； 3、波特圖及其折線畫法；、波特圖及其折線畫法； 4、C的求法。的求法。手冊(cè)手冊(cè)查得查得可與晶體管高頻等效電流類比，簡(jiǎn)化、單向化變換。可與晶體管高頻等效電流類比，簡(jiǎn)化、單向化變換。很大，可忽略其電流很大，可忽略其電流單向化變換單向化變換dgLgsgs)1 (CRgCCm忽略忽略d-s間等效電容間等效電容1、若干個(gè)放大電路的放大倍數(shù)分別為、若干個(gè)放大電路的放大倍數(shù)分別為1

9、、10、102、103、104、105，它們的增益分別為多少？，它們的增益分別為多少？2、為什么波特圖開闊了視野？同樣長(zhǎng)度的橫軸，在、為什么波特圖開闊了視野？同樣長(zhǎng)度的橫軸，在單位長(zhǎng)度不變的情況下，采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)后，最高頻單位長(zhǎng)度不變的情況下，采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)后，最高頻率是原來(lái)的多少倍？率是原來(lái)的多少倍？102030405060Of10102103104105106lg f 電路如圖。已知各電阻阻電路如圖。已知各電阻阻值；靜態(tài)工作點(diǎn)合適，集電值；靜態(tài)工作點(diǎn)合適，集電極電流極電流ICQ2mA；晶體管的；晶體管的rbb=200，Cob=5pF， f=1MHz。 試求解該電路中晶體管高試求解該電路中晶體管

10、高頻等效模型中的各個(gè)參數(shù)。頻等效模型中的各個(gè)參數(shù)。ebmCQrgI、Lcmob)(CRRgCC、ebob)(CrCCf、CCC適用于信號(hào)頻率從適用于信號(hào)頻率從0的的交流等效電路交流等效電路中頻段：中頻段：C 短路，短路， 開路。開路。CC高頻段：考慮高頻段：考慮 的影響，的影響，C 開路。開路。C低頻段：考慮低頻段：考慮C的影響，的影響， 開路。開路。eboiebsisosmUUUUUUUUAu)( LcbeebisismRRgrrRRRAmu帶負(fù)載時(shí)：帶負(fù)載時(shí)：)( cbeebisismoRgrrRRRAmu空載時(shí)：空載時(shí)：0U.ooU.oI.o。超前，時(shí)，當(dāng)超前900 0 oooooooU

11、UUfUU)(cbeebisismoRgrrRRRAmuAu.Ui.Uoo.Uo.CRLsURs j1LcLsmoooosoososlRCRRAUUUUUUAuuCRRARRRRRCRRAAuuu)(j11j1LcsmLcLcLcLsmosl)(cbeebisismoRgrrRRRAmu)(21 )(j1LcLLsmslRRfffAAuuC所在回路的時(shí)間常數(shù)？所在回路的時(shí)間常數(shù)？Au.Ui.Uoo.Uo.CRLsURs)arctan90(-180 )(11lg20lg20lg20L2LsmslffffAAuuCRRfffffAAuu)( 21 j1)j ( LcLLLsmsl-135 dB3l

12、g20 sL，下降時(shí)，uAff中頻段中頻段20dB/十倍頻十倍頻)lg(20lg20 LsmsLffAAffuu時(shí)，。，時(shí)，90 0 0suAfsmsLlg20lg20 uuAAff時(shí)，0U.CIs.U.s。滯后，時(shí)，當(dāng)，滯后)90(0 ssUUUfUUCCC)(sbbbebbeebisiiebsissRRrrRrrRRRUUUUUU，Au.Uo.RLsURbe)(sbbbebRRrrR )C 21 C 21 j1sbbbebHHsmsoshRRr(rRfffAUUAuu)(C j1C j1 LmbeebisiCosCsssoshRgRrrRRRUUUUUUUUAu )C( 21 j1sbbb

13、ebHHsmsoshRRrrfffAUUAuu-225 dB3lg20 shH，下降時(shí)，uAffH2Hmsharctan-180 )(1lg20lg20lg20ffffAAuu；下降倍，每增大時(shí)，dB20lg20 10 shHuAfff。，時(shí)，-270 0 shuAf；時(shí)，smshHlg20lg20 uuAAff )j1)( j1 ()j1)(j1 ()j (HLsmHLLsmsosffffAffffffAUUAuuu全頻段放大倍數(shù)表達(dá)式：全頻段放大倍數(shù)表達(dá)式： )C( 21sbbbebHRRrrfLm)1 (CRgCCHmbwm fAfAuu帶寬增益積mLmHLmuARgfCRg)( Lcb

14、eebisismRRgrrRRRAmu矛盾矛盾 當(dāng)提高增益時(shí)，當(dāng)提高增益時(shí)，帶寬將變窄；反帶寬將變窄；反之，增益降低，之，增益降低，帶寬將變寬。帶寬將變寬。 )C( 21sbbbebHRRrrfLm)1 (CRgCC)( LcbeebisismRRgrrRRRAmu若若rbeRb、 Rs fL1， fH fH1，頻帶變窄！，頻帶變窄！ 1( bbwHHLL)nkffffffwkkknkknkkf.ff.f12HH12LL1111 11 對(duì)于對(duì)于N級(jí)放大電路，若各級(jí)的下、上限頻率分別為級(jí)放大電路，若各級(jí)的下、上限頻率分別為fL1 fLn、 fH1 fHn，整個(gè)電路的下、上限頻率分別為，整個(gè)電路的

15、下、上限頻率分別為fL、 fH，則則nkknkukuAA11 lg20lg20由于由于求解使增益下降求解使增益下降3dB的頻的頻率，經(jīng)修正，可得率，經(jīng)修正，可得1.1為修正系數(shù)為修正系數(shù) 1、信號(hào)頻率為、信號(hào)頻率為0時(shí)的電時(shí)的電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式？壓放大倍數(shù)的表達(dá)式？ 2、若所有的電容容量都相、若所有的電容容量都相同，則下限頻率等于多少？同，則下限頻率等于多少？所確定的截止頻率。、分別考慮e21CCCC1beb2b1s1)(CrRRR2Lc2)(CRR eb2b1sbeee)1(CRRRrRCC)RRRr(rb2b1sbbebC2、Ce短路、短路、 、開路，求出、開路，求出CC1、Ce短路、短路、 、開路，求出、開路，求出CC1、C2短路、短路、 、開路，求出、開路，求出CC1、 C2、 Ce短路、求出短路、求出1beb2b1s1)(CrRRR2Lc2)(CRR eb2b1sbeee)1(CRRRrRCC)RRRr(rb2b1sbbeb)j(1)j(1)j(1)j(1jHL3L2