第5章放大電路的頻率響應(yīng)

1、第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)5.2 5.2 晶體管的高頻等效模型晶體管的高頻等效模型5.3 FET5.3 FET的高頻等效模型的高頻等效模型5.4 5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng)單管放大電路的頻率響應(yīng)5.1 5.1 頻率響應(yīng)概述頻率響應(yīng)概述fAAm0.7AmfL下限截下限截止頻率止頻率fH上限截上限截止頻率止頻率通頻帶：通頻帶： fbw=fHfL放大倍數(shù)隨頻放大倍數(shù)隨頻率變化曲線率變化曲線幅頻特性曲幅頻特性曲線線 3dB帶寬帶寬5.1 5.1 頻率響應(yīng)概述頻率響應(yīng)概述放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)放大器的電壓放大倍數(shù)放大器的電壓放大倍數(shù) 與頻率的關(guān)系

2、與頻率的關(guān)系下面先分析無(wú)源下面先分析無(wú)源RC網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng))()( |)(ffAfAuu其中：其中： 稱為放大器的幅頻響應(yīng)稱為放大器的幅頻響應(yīng))( |fAU 稱為放大器的相頻響應(yīng)稱為放大器的相頻響應(yīng))( f 一、一、 RC高通電路高通電路（1）頻率響應(yīng)表達(dá)式：）頻率響應(yīng)表達(dá)式：+-+uuiCoRioUUAuRCj111CRRj12LLfRC1L 令：令：RC21L1RCLLjjUUA1iou則：則：2LLu)(1ffffA幅頻響應(yīng)：幅頻響應(yīng)：Lffarctan90 相頻響應(yīng)：相頻響應(yīng)：RCRCj1jLLffjffj1（2） RC高通電路的波特圖高通電路的波特圖f0.01fL00.

3、1fL fL10fL-20-40）（dB|lg20UA最大誤差最大誤差 -3dB時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Lff 1|uAdB 01lg20|lg20uA時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Lff L/|ffAu)/lg(20|lg20LffAu斜率為斜率為 20dB/十倍頻程十倍頻程 的直線的直線2LLu)(1ffffA幅頻響應(yīng)：幅頻響應(yīng)： 1 . 0Lff 1 . 0|uAdB20|lg20uA 01. 0Lff 01. 0|uAdB40|lg20uA20dB/十倍頻十倍頻 Lff 707. 0|uAdB3|lg20uA時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Lff 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Lff 0 90 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Lff 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) 100.1 LLfff 十

4、十倍倍頻頻程程的的直直線線斜斜率率為為/45 可見(jiàn)：當(dāng)頻率較高時(shí)，可見(jiàn)：當(dāng)頻率較高時(shí)，AU 1，輸出與輸入電壓之間的，輸出與輸入電壓之間的相位差相位差=0。隨著頻率的降低，。隨著頻率的降低， AU 下降，相位差增大，且輸下降，相位差增大，且輸出電壓是超前于輸入電壓的，最大超前出電壓是超前于輸入電壓的，最大超前9090o o。 其中，其中，fL L是一個(gè)重要的頻率點(diǎn)，稱為是一個(gè)重要的頻率點(diǎn)，稱為下限截止頻率下限截止頻率。f0.01fL00.1fL fL10fL-20-40）（dB|lg20UA20dB/十倍頻十倍頻相頻響應(yīng)相頻響應(yīng))arctan(-90Lfff0.01fL00.1fL fL10f

5、L9045 45 十十倍倍頻頻/45 ioUUAu（1）頻率響應(yīng)表達(dá)式：）頻率響應(yīng)表達(dá)式：二二. RC低通低通電路電路Hiouj11ffUUA+-RuuiCo2Hu)(11ffA幅頻響應(yīng)：幅頻響應(yīng)：)arctg(Hff 相頻響應(yīng)：相頻響應(yīng)：2HHfRC1H 令：令：Hiou11jUUA則：則：RCj11CRCj1j1RC21H1RC（2） RC低通電路的波特圖低通電路的波特圖最大誤差最大誤差 -3dB時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Hff 1)/(11|2HffAudB 01lg20|lg20uA時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Hff ffffAu/)/(11|H2H)/lg(20|lg20HffAu斜率為斜率為 -20dB/十倍頻

6、程十倍頻程 的直線的直線2Hu)(11ffA幅頻響應(yīng)：幅頻響應(yīng)：f0.1fH0fH10fH100fH-20-40）（dB|lg20UA-20dB/十倍頻程十倍頻程 10Hff 1 . 0|uAdB20|lg20uA 100Hff 01. 0|uAdB40|lg20uA Hff 707. 0|uAdB3|lg20uA0分貝水平線分貝水平線相頻響應(yīng)相頻響應(yīng)時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Hff 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Hff 090時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Hff 45時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) 100.1 HHfff 十十倍倍頻頻程程的的直直線線斜斜率率為為/45 可見(jiàn)：當(dāng)頻率較低時(shí)，可見(jiàn)：當(dāng)頻率較低時(shí)，AU 1，輸出與輸入電壓之間的相位差，輸出與輸入電壓

7、之間的相位差=0。隨著頻率的提高，隨著頻率的提高， AU 下降，相位差下降，相位差增大，且輸出電壓是滯后于輸入電增大，且輸出電壓是滯后于輸入電壓的，最大滯后壓的，最大滯后9090o o。 其中其中fH H是一個(gè)重要的頻率點(diǎn)，稱為是一個(gè)重要的頻率點(diǎn)，稱為上限截止頻率上限截止頻率。 )arctg(Hff f0.1fH0fH10fH100fH-20-40）（dB|lg20UA-20dB/十倍頻程十倍頻程f0.1fH0fH10fH100fH-45-90 十十倍倍頻頻/45 這種對(duì)數(shù)頻率特性曲線稱為波特圖這種對(duì)數(shù)頻率特性曲線稱為波特圖5.2 5.2 晶體管的高頻等效模型晶體管的高頻等效模型混合混合型高頻

8、小信號(hào)模型是通過(guò)三極管的物理模型而建立的。型高頻小信號(hào)模型是通過(guò)三極管的物理模型而建立的。 rbb 基區(qū)的體電阻基區(qū)的體電阻1.BJTBJT的混合的混合型模型型模型rbe發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射結(jié)電阻 b是假想的基區(qū)內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)。是假想的基區(qū)內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)。Cbe發(fā)射結(jié)電容發(fā)射結(jié)電容rbc集電結(jié)電阻集電結(jié)電阻Cbc集電結(jié)電容集電結(jié)電容 （2）用）用 代替了代替了 。因?yàn)?。因?yàn)楸旧砭团c頻率有關(guān)，本身就與頻率有關(guān)，而而gm與頻率無(wú)關(guān)。與頻率無(wú)關(guān)。eb.mUg.bI 2.2.BJTBJT的混合的混合等效電路等效電路特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）體現(xiàn)了三極管的電容效應(yīng)體現(xiàn)了三極管的電容效應(yīng)3 3、簡(jiǎn)化的混合、簡(jiǎn)化的混合等效電路等

9、效電路其中：其中：CRgC)1 (LmCCC低頻時(shí)，忽略電容，混合低頻時(shí)，忽略電容，混合 模型與模型與H參數(shù)模型等效參數(shù)模型等效所以所以EebmV26)1(Ir EbebbmV26Irr 4. 混合混合參數(shù)的估算參數(shù)的估算+bebbceurm+gurbibcbeebei+cbeub+uebbbbe rrr由：由：+iubcc+bbe+ircebeueib又因?yàn)橛忠驗(yàn)閑bbeb riubebmiug Tm2 fgC從手冊(cè)中查出從手冊(cè)中查出 TfC 和所以所以mV26EebmIrg +bebbceurm+gurbibcbeebei+cbeub+u+iubcc+bbe+ircebeueib5. BJ

10、T的頻率參數(shù)的頻率參數(shù)f、 fT根據(jù)根據(jù)定義：定義： 0bcce UII CjUUgIe be bmc)1/1/(e bbe bCjCjrIU得：得：RCf21其中：其中：e bmUgffj10RCj10ebrR)(21ebCCrebmrg0CCC)(1ebebmCCrjrg 做出做出的幅頻特性曲線：的幅頻特性曲線：當(dāng)當(dāng)=1時(shí)對(duì)時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率應(yīng)的頻率 當(dāng)當(dāng)20lg下降下降3dB時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率 ffj 1020)(1| ff ff00）（dB| -20dB/十倍頻程十倍頻程fT當(dāng)當(dāng)fT f 時(shí)時(shí), 可得：可得： fT 0 f f共發(fā)射極截止頻率共發(fā)射極截止頻率fT特征頻率特征頻率5.4

11、單管放大電路的頻率響應(yīng)一、定性分析：一、定性分析：1 .中頻段中頻段Cj1很大很大Cj1很小很小2 .高頻段高頻段Cj1不能看成很大不能看成很大Cj1很小很小結(jié)論結(jié)論1：頻率很高時(shí)，由于晶體管極間電容的影響：頻率很高時(shí)，由于晶體管極間電容的影響 使電壓放大倍數(shù)下降。使電壓放大倍數(shù)下降。3 .低頻段低頻段Cj1很大很大Cj1不能看成很小不能看成很小結(jié)論結(jié)論2：頻率很低時(shí)，由于電路中耦合電容的影響：頻率很低時(shí)，由于電路中耦合電容的影響 使電壓放大倍數(shù)下降。使電壓放大倍數(shù)下降。cu+-二、定量分析：二、定量分析：1 .中頻段中頻段sousmUUAeboiebsiUUUUUUSiisiRRRUUebb

12、bebiebrrrUU)/(LCebmoRRUgULmeboRgUUSiiRRRbeebrrbeebrr)(LmRgbeLSbeberRRrrSbeLRrR2. 低頻段低頻段+-cu+-oU)1/(CjRRUgULCebmo)1/(CjRRgUULCmeboCjRRCjRRgLCLCm1)1(CjRRUULLoo1souslUUAooeboiebsiUUUUUUUUSiiRRRbeebrrCjRRCjRRgLCLCm1)1(CjRRLL1SiiRRRbeebrr)1(CjRRRRgLCLCmbeebSiirrRRR)(11(CRRjRRRRgLCLCLCmbeebSiirrRRR)(11(CR

13、RjRRRRgLCLCLCmbeebSiirrRRRCRRjRgLCLm)(111)(beebSiirrRRR1)()()(CRRjCRRjRgLCLCLm1RCjRCjAusmLLusmffjffjA1CRRfLCL)(21LLusmuslffjffjAA1幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng) ： 2usmusl)(1lg20|lg20|lg20LLffffAA相頻響應(yīng)相頻響應(yīng) ： )arctg(-90180Lff)arctg(-90Lfff0.01fL-1800.1fL fL10fL-90-135 十十倍倍頻頻/45 f0.01fL0.1fL fL10fL）（dB|lg20UA20dB/十倍頻十倍頻|lg20

14、usmA幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng) ： 2usmusl)(1lg20|lg20|lg20LLffffAA相頻響應(yīng)相頻響應(yīng) ： )arctg(-90180Lff)arctg(-90Lff3. 高頻段高頻段soushUUAeboiebsiUUUUUUCRjAusm11HusmffjA11CRfH21)/(bsbbebRRrrRHusmuhffjAA11幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng) ： 2Husmush)(11lg20|lg20|lg20ffAA相頻響應(yīng)相頻響應(yīng) ： )arctan(180Hff共射放大電路高頻段的波特圖共射放大電路高頻段的波特圖幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng) ： 2HusmusH)(11lg20|lg20|lg20f

15、fAA 相頻響應(yīng)相頻響應(yīng) ： )arctg(180Hff f0.1fH-180fH10fH100fH-225-270 十十倍倍頻頻/45 f0.1fHfH10fH100fH）（dB|lg20UA-20dB/十倍頻程十倍頻程|lg20usmA4. 完整的共射放大電路的頻率響應(yīng)完整的共射放大電路的頻率響應(yīng)usmusAAf-180fHfL-225-270 ffHfL）（dB|lg20UA-20dB/十倍頻程十倍頻程|lg20usmA-135-90十十倍倍頻頻/45 20dB/十倍頻程十倍頻程十十倍倍頻頻/45 )j1 (1Hff)j1 (jLLffff)j1)(j1 (jHLLusmffffffA（

16、1）通頻帶：）通頻帶：（2 2）帶寬）帶寬- -增益積：增益積：fbwAumBJT 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)HLHbwffff 兩個(gè)頻率響應(yīng)指標(biāo)：兩個(gè)頻率響應(yīng)指標(biāo)：f-180fHfL-225-270 ffHfL）（dB|lg20UA-20dB/十倍頻程十倍頻程|lg20usmA-135-90十十倍倍頻頻/45 20dB/十倍頻程十倍頻程十十倍倍頻頻/45 本章小結(jié)本章小結(jié)1基本放大電路的組成?；痉糯箅娐返慕M成。 BJT加上合適的偏置電路（偏置電加上合適的偏置電路（偏置電路保證路保證BJT 工作在放大區(qū)）。工作在放大區(qū)）。2交流與直流。正常工作時(shí)，放

17、大電路處于交直流共存的狀交流與直流。正常工作時(shí)，放大電路處于交直流共存的狀態(tài)。為了分析方便，常將兩者分開(kāi)討論。態(tài)。為了分析方便，常將兩者分開(kāi)討論。直流通路：交流電壓源短路，電容開(kāi)路。直流通路：交流電壓源短路，電容開(kāi)路。交流通路：直流電壓源短路，電容短路。交流通路：直流電壓源短路，電容短路。3三種分析方法。三種分析方法。（1）估算法（直流模型等效電路法）估算法（直流模型等效電路法）估算估算Q。（2）圖解法）圖解法分析分析Q（Q的位置是否合適）；分析動(dòng)態(tài)的位置是否合適）；分析動(dòng)態(tài)（最大不失真輸出電壓）。（最大不失真輸出電壓）。（3）h參數(shù)交流模型法參數(shù)交流模型法分析動(dòng)態(tài)（電壓放大倍數(shù)、輸入分析動(dòng)態(tài)（電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等）。電阻、輸出電阻等）。 4三種組態(tài)。三種組態(tài)。（1）共射）共射AU較大，較大，Ri、Ro適中，常用作電壓放大。適中，常用作電壓放大。（2）共集）共集AU1，Ri大、大、Ro小，適用于信號(hào)跟隨、信號(hào)隔小，適用于信號(hào)跟隨、信號(hào)隔離等。離等。（3）共基）共基AU較大，較大，Ri小，頻帶寬，適用于放大高頻信號(hào)。小，頻帶寬，適用于放大高