第五章放大器的頻率響應(yīng)

1、第五章頻率響應(yīng)(pn l xin yn) 放大器要放大的信號(hào)通常不是一個(gè)單一頻率的正弦波。 而是由許多頻率成分組合起來(lái)的復(fù)雜波形。由于放大電路(dinl)中電抗元件與晶體管極間電容的存在，對(duì)不同頻率的信號(hào)，放大器增益的大小和相位都不同。用復(fù)數(shù)可表示為： A(j)=A()e j()A()和()為增益的模和相角，都是頻率的函數(shù)，前者為幅頻特性，后者為相頻特性共同用來(lái)表示放大器對(duì)不同頻率正弦信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性。共三十頁(yè)5-1頻率特性一. 阻容耦合放大器頻率特性它在一個(gè)較寬的頻率范圍內(nèi)響應(yīng)曲線是平坦的即增益模不隨信號(hào)(xnho)頻率變化 計(jì)算時(shí)，中頻區(qū)電抗(dinkng)元件的作用可忽略不計(jì)相應(yīng)的等效

2、電路是電阻性網(wǎng)絡(luò).這個(gè)頻率范圍稱為中頻區(qū)對(duì)應(yīng)的增益稱為中頻增益 基本不隨頻率變化耦合電容旁路電容結(jié)電容分布電容(相頻)(幅頻)共三十頁(yè)5-1頻率特性中頻段：放大器增益的幅值與相角均為 與頻率(pnl)無(wú)關(guān)的常數(shù)低頻段：增益(zngy)下降原因是由于耦合電容、旁路 電容的存在。 在直接耦合放大器中， 其中頻區(qū)可延伸到零頻率上高頻段：增益下降原因是由于晶體管結(jié)電容 影響, 使隨f的增加而下降共三十頁(yè)2.上、下限頻率 定義為頻率變化時(shí)增益的幅值下降(xijing)到 中頻增益 時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率。 即A(fH)=AI/ ；A(fL)=AI/5-1頻率特性3.通頻帶(pndi) f0.7=fH-fL=BW

3、 4.增益帶寬積 GBW= AIf0.7頻率特性的特征參數(shù)1.中頻增益的幅值A(chǔ)I和相角I共三十頁(yè)5-1頻率特性基本因子(ynz)（波特圖）A共三十頁(yè)5-1頻率特性共三十頁(yè)5-1頻率特性(1為極點(diǎn)(jdin)頻率)共三十頁(yè)5-2單級(jí)放大器的頻率特性一. 晶體(jngt)三極管的頻率參數(shù)這些參數(shù)是評(píng)價(jià)晶體管的高頻(o pn)特性的特征參數(shù)1f和 fTf -的截止頻率 fT - 晶體管的特征頻率由于結(jié)電容的影響，晶體管的共發(fā)電流放大系數(shù)是頻率的函數(shù)（c-e極之間短路）其中：共三十頁(yè)5-2單級(jí)放大器的頻率特性0是低頻時(shí)的共發(fā)短路電流放大系數(shù)，因?yàn)閞be與ICQ有關(guān)(yugun)，所以也與ICQ有關(guān)，即

4、ICQ 討論(toln)：(1) 當(dāng) 時(shí)，()=0 (2) ()共三十頁(yè)5-2單級(jí)放大器的頻率特性所以把當(dāng) 所對(duì)應(yīng)(duyng)的角頻率稱為的截止角頻率 （3）當(dāng) 時(shí)（4）定義： 下降到 時(shí)所對(duì)應(yīng)的角頻率稱為晶體管的特征角頻率T 表示晶體管喪失放大能力時(shí)的極限角頻率 共三十頁(yè)5-2單級(jí)放大器的頻率特性2. T也與ICQ有關(guān) （ gm=38.5 ICQ ， ICQ T ） 的截止角頻率 共三十頁(yè)5-2單級(jí)放大器的頻率特性二共射放大器的頻率特性 1. 放大器的高頻(o pn)等效電路及模型簡(jiǎn)化 (1) 密勒定理(dngl) 對(duì)于一個(gè)輸入輸出端跨接了阻抗Z的四端網(wǎng)絡(luò),可用并聯(lián)在輸入和輸出端的兩個(gè)等效

5、阻抗Z1、Z2來(lái)替代共三十頁(yè)5-2單級(jí)放大器的頻率特性則同理共三十頁(yè)5-2單級(jí)放大器的頻率特性 晶體管單向化近似(jn s)模型 晶體管等效電路中，C bc是跨接在輸入 輸出端的電容(dinrng) 用密勒定理 可把它等效 到輸入、輸出端C bc很小， 1/Cbc很大，可忽略流過(guò)Cbc的電流A=Vo/Vbe= - gmVbeRL/Vbe= -gmRL共三十頁(yè)5-2單級(jí)放大器的頻率特性 =Cbe(1+TCbcRL)=DCbeRL=Rc/RLY1=jCbc1-A=jCM1Y2=jCbc1-1/A=jCM2CM1=(1+gmRL)Cbc=gmRLCbcCM2=Cbc1+1/(gmRL)=Cbc1/C

6、bcRL CM2可忽略(hl)Ct=Cbe+CM1=Cbe(1+Cbc/Cbe*gmRL)共三十頁(yè)5-2單級(jí)放大器的頻率特性D -稱密勒效應(yīng)倍增(bi zn)因子。它表示在密勒近似條件下Cbc的作用相當(dāng)于把Cbe擴(kuò)大了D倍2共射電路的頻率特性(1) 中頻(zhngpn)增益及上限頻率共三十頁(yè)5-2單級(jí)放大器的頻率特性AVSI= -RL/(Rs+rbb+rbe) , Ct=Cbe+(1+gmRL)CbcRt= (Rs+rbb)/rbe p= H = 1/RtCt rad/s, fH = H/2 Hz可見：中頻增益為電容C不存在時(shí)的增益值 上限(shngxin)角頻率H為電路時(shí)間常數(shù)的倒數(shù) 增益(

7、zngy)帶寬積 GBW=AVSI*fH電路一定則GBW為常數(shù)共三十頁(yè)5-2單級(jí)放大器的頻率特性討論(toln)A. 選管 為了(wi le)增大fH與GBW值 應(yīng)選用rbb和Cbc小而T高的管子B. 信號(hào)源 為提高上限頻率fH應(yīng)選Rs小的信號(hào)源， 即用恒壓源作為信號(hào)源來(lái)激勵(lì)C.負(fù)載 增大RL使AVSI但使DfH 因此RL選擇要兼顧AVI及fH的要求共集，共基分析略共三十頁(yè)5-3多級(jí)放大器的頻率特性 一多級(jí)放大器的頻率特性若多級(jí)放大器由n個(gè)具有一個(gè)轉(zhuǎn)角頻率(pnl)的單級(jí)放大器組成則其若各級(jí)的上限頻率(pnl)相等則 可見級(jí)數(shù)越多，上限頻率越低、即通頻帶越窄根據(jù)上限頻率的定義 ,由經(jīng)驗(yàn)公式可得

8、：共三十頁(yè)5-3多級(jí)放大器的頻率特性 二. 共發(fā)-共基電路（上限(shngxin)頻率由共射決定） 已知 VBE=0.6V Cbc1=8.5P, Cbc2=5.6P gm1= gm2=0.2s, rbb=60 Cbe1=Cbe2=100P rbe1= rbe2=500求（1）靜態(tài)工作點(diǎn) （2）中頻(zhngpn)增益AVSI及fH值2.9V4V共三十頁(yè)5-3多級(jí)放大器的頻率特性 解 (1) IC1=IC2=2.3V/0.47=4.9mA VCEQ1=3.4-2.3=1.1V VCEQ2=12-4.9*1-3.4=3.7V(2) AVSI = -Ri2/(Rs+rbe1)* RC/rbe2 =

9、-RC/(Rs+rbe1)= - 97 （其中(qzhng) Ri2 = rbe2/(1+2)）(3) Ri2=rbe2/(1+)=5.6 其中(qzhng)=gmrbe=100 Ct1= Cbe1+Cbc(1+gmRL1) = 100+8.5(1+0.2*5.6)= 118Pf Rt1= (Rs+rbb)rbe/(Rs+rbb+rbe)= 0.257k fH = 1/（2RtCt） = 5.2MHz共三十頁(yè)5-3多級(jí)放大器的頻率特性 (4) 若不接共基, 則單級(jí)共射增益(zngy)不變 (Rc=1k) Ct=Cbe1+Cbc(1+gmRL1)=1800P fH=1/（2RtCt）=0.34M

10、Hz (5)原因 : 共基輸入阻抗低，使共射的RL fH 而總增益不變。 總增益帶寬(di kun)積提高了* 在負(fù)載電阻較大時(shí) 采用這種電路可有效地?cái)U(kuò)展頻帶共三十頁(yè)5-3多級(jí)放大器的頻率特性 三.共集-共射電路（上限頻率(pnl)由共射決定） 已知： =100 ,VBE(on)=0.8V rbb=64 , Cbc=0.4P T=25.67*109rad/s求: (1)Q點(diǎn) (2)AVSI (3)fH共三十頁(yè)5-3多級(jí)放大器的頻率特性 (1) IBQ1=(10-0.8)/(740k+(1+)1.8k)=10A Ic1=1mA Ic2=2mA VCEQ1=10-1.8=8.2V VCEQ2=10

11、-2*2.5=5V(2) rbe1=64+(1+)26mv/1=2.69k rbe1=2.6k rbe2=64+(1+)26mv/2=1.38k rbe2=1.3k RL1=1.8k/rbe2=0.78k gm2=38.5Ic2=77ms 或 gm2=/rbe2=77ms Cbe2=gm/T=3Pf AVS1= (1+)RL1/(RS+rbe1+(1+)RL1) =0. 96 AV2 = -Rc/rbe2 = -145 AVSI = AVS1Av2 = -139共三十頁(yè)5-3多級(jí)放大器的頻率特性 (3) Rs=1.8K/(RS+rbe1)/(1+)=1.8k/37=36 Rt= (Rs+rbb

12、2)/rbe2=93 Ct= cbe2+(1+gm2RL2)Cbc=65P fH= 1/(2RtCt)=26.3MHZ(4) 不接CC(共集電路(dinl)時(shí) Rt=(RS+rbb2)/rbe2=(1000+64)/1300=585 fH=4.2MHZ(5)原因(yunyn) 共集電路的輸出阻抗小 使共射的內(nèi)阻RS fH 提問(wèn)：若組成共基-共射或 共射-共集是否也能使fH 共三十頁(yè)5-3多級(jí)放大器的頻率特性 范例(fnl)分析 例1 :已知某系統(tǒng)的頻率特性如下， 則其頻率特性的表達(dá)式？中頻增益(zngy)？上限頻率?中頻增益AI=105解：共三十頁(yè)5-3多級(jí)放大器的頻率特性 例2：已知中頻增益AI=100dB，極點(diǎn)頻率(pnl) p1=p2=100rad/s 則其頻率特性的 表達(dá)式? 波特圖? 上限頻率? 解：共三十頁(yè)5-3多級(jí)放大器的頻率特性 共三十頁(yè)5-3多級(jí)放大器的頻率特性 例4. 共三十頁(yè)內(nèi)容摘要第五章。3.通頻帶 f0.7=fH-fL=BW。f -的截止頻率。RL=Rc/RL。1/CbcRL CM2可忽略。Rt= (Rs+rbb)/rbe。應(yīng)選(