模電第5章放大電路頻率響應(yīng)與

第5章放大電路的頻率響應(yīng)與§5.1頻率響應(yīng)的概述（模電§5.2晶體管的高頻等效電路（模電5.2、§5.3放大電路的頻率響應(yīng)（模電§5.4負(fù)反饋放大電路的頻率響應(yīng)（模電§5.5負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性（模電§5.1二、高通電路和低通電高通電路:信號(hào)頻率越高UoUI.I...Ui使輸出電壓幅值下降到70.7%，相位為±45的信號(hào)頻率為截止頻率，又稱為3dB轉(zhuǎn)折點(diǎn)頻率。三、放大電路中的頻率參低電fbwfH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。在高頻段，隨著信號(hào)頻率逐漸升高，晶體管極間電容和四、波特（一級(jí)，1個(gè)時(shí)間常數(shù)）10倍下限或上限頻率，附加相移§5.2晶體管的高頻等效電路--考慮結(jié)電容的影一、混合π一、混合π阻值阻值阻值混合π模型的單向化（簡(jiǎn)化電路分析

(1k)XX

XCμR'kgm R'R1g R1g

XCμC

CCμ(1gR' μμk1kμ晶體管簡(jiǎn)化的高頻等效電

μμ g g bgm0rIEQUT

0 UIUCCCCμ μb [1[1j(CCrπμ01jff

2π1,πCμ01ff0f21 fff2off2of

0.7070

-f

f

f

0

-電流放大倍數(shù)的波特圖 采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)折線化近似畫2020 2lg注意折線化曲線采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)系，橫軸為lgf，可開闊視野；縱軸為20lg單位為“分貝（dB），使得“×f、f、fT使f、f、fT使 時(shí)的頻率為fTfTf0f集電結(jié)電特頻共基止頻共射共射止頻 0 1ff 12π (CCπμ手通過以上分析可以得出的結(jié)論：查①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)③波特圖及其折線畫法④Cπ的求法若干個(gè)放大電路的放大倍數(shù)分別為1、10、102、103104、105，它們的增益(取對(duì)數(shù))分別為多少fflg試求解該電路中晶體管頻等效模型中的各個(gè)參數(shù)

C( C' Cπμπ' C'Cπμπ華成§5.3π中頻段：C短路C'π

開路π低頻段：考慮C的影響C'π

開路Cπ高頻段：考Cπ

的影響，C短路中頻電壓放大倍

RR [g (R∥RmcLsiRrb'e(g Rsir

R (gR 2.低頻電壓放大倍數(shù):定性分RC....C所在回路的時(shí)間常數(shù)低頻電壓C所在回路的時(shí)間常數(shù)AAR (gR siC....Ui

R

RLR

ssRcjC1R1RcR1

RL1fL 1LL1jfL2π(RRcL fL fL1 1LL2π(RRcL20lg20lg11(L)2ff ffL20dB/十倍20dB/十倍中頻

0

ffL0

f

fL0

usm

fLff0時(shí) 'ssi b'e，RrRr R∥RsiR bbbssibe3.高頻電壓放大倍數(shù)：定性分R滯后Us.RL.f'CπesRrb'e∥(rbbRrb'e∥(rbbRb∥Rs

jC'C C

s π o

b'e

(gR')C C

R

beπππ

RjC'

f

fH

2π

2π[r

∥(r

R∥

1fH

bb' s1s1ffH 1H2π∥(r R∥R)]Cbsπf

20 ffH時(shí)，

下降

-2020lg 20lg201fH)2180 fH

0

例題（1）在空載情況下，下限頻率的表達(dá)式當(dāng)Rbf將（增大）f）。（2）在空載情況下，若b-e間等效電容為則上限頻率的表達(dá)式fH大）；當(dāng)Rb減小時(shí)，小）。s(jffL(1ffL)(1ffH)(1fL)(1jfjfH電壓放大倍數(shù)的波特全頻段放大倍數(shù)表達(dá)式 例題已知波特圖如圖，試寫出Au的表達(dá)式解:在中頻段有一定的共源放大電路。從電帶寬增益積：定性分

[g

(R∥R

R

fbw＝fH－fL≈fH

2π

R'∥R'

ππCππ'Cππ

Lfbw gR' 5.帶寬增益積：定量分根據(jù)HfH

usm

RsRi

[gm1

∥RLR'2πR'

∥

πCππ'πCππ

(1

L若 <<R、R<<R、

R'、

R'

則可以

明圖示電路約約為常

對(duì)于大多數(shù)放大電路，增益提高，帶寬都將變窄要想制作寬頻帶放大電路需用高頻管，必要時(shí)需采用基電路二、多級(jí)放大電路的頻率響討論：一個(gè)兩級(jí)放大電路每一級(jí)（已考慮了它們的相互 20lg20lg fLfL1fHfH1，頻帶變窄對(duì)于n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fLfH，則fLH(k1,2,,bw由于

nnnkn

求解使增益下降3dB的

kk1

率，經(jīng)修正，可 Lknf1fHknf12信號(hào)頻率為0～∞時(shí)電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式若所有的電容容量都相同，則下限頻率等于多少1(RsRb1∥Rb21(RsRb1∥Rb2ππC'C1、Ce短路C'ππ'

開路，求

∥rbe

2(2(RcRLC1、C2短路，Cπ開路，求 C1C2Ce短路，求

1

∥∥[π R∥Rbb'sb1∥R b2π該放大電路為幾級(jí)放大電路耦合方式

u在f＝104Hz時(shí)，增益下降多少？附加相移uf＝105Hz時(shí)，附加相移畫出相頻特性曲華成當(dāng)f＝104Hz時(shí)，附加相移為多少當(dāng)f＝105時(shí)，附加相移又約為多少φ‘＝-當(dāng)f＝105Hz時(shí)φ‘≈－270o。（每級(jí)-90度（4）求從圖中衰減斜率可知，該三級(jí)放大電路各級(jí)的限頻率均為104Hz,故整個(gè)上限頻場(chǎng)效應(yīng)管的高頻等效模型以及場(chǎng)效應(yīng)管放大器的頻率響應(yīng)同理分析可得請(qǐng) 自習(xí)之作業(yè)（模電254頁 5.6 (5.12)§6.4負(fù)反饋放大電路自激振蕩的頻率在低頻段或高頻段原一個(gè)頻率f0，且f＝f0時(shí)附加'iif在電擾動(dòng)下，如合閘通電，必含有頻率為f0ff0的信號(hào)，產(chǎn)生正反饋過of'io輸出量逐漸增大，直至達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，電路產(chǎn)生了自振蕩自激振蕩的條

0o維持

F(2n(n為整數(shù)由于電路通電后輸出量有一個(gè)從小到大直至穩(wěn)幅過程，起振條件1二、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的分設(shè)反饋網(wǎng)絡(luò)為電阻網(wǎng)絡(luò)，放大電路為直接耦合形式①附加相移由放大電路決定②振蕩只可能產(chǎn)生在高頻段f f 'Aff 'A因沒有滿足幅值條件的頻率，故引入負(fù)反饋后不可能振f f 'A對(duì)于產(chǎn)生－180附加相移的信號(hào)頻率，有可能滿足起振條件，故引入負(fù)反饋后可能振蕩。三、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判已知環(huán)路增益的頻率特性來判斷閉環(huán)后電路的穩(wěn)定性使環(huán)路增益下降到0dB的頻率，記作c；使φ＋φF＝n穩(wěn)定性的判

裕ff0＜fc，電路不穩(wěn)定，可能會(huì)產(chǎn)生自激振蕩f0＞fc，電路穩(wěn)定例題已知負(fù)反饋放大電路的頻率響應(yīng)A，試析：為了使放大電路能夠穩(wěn)定工作（自激振蕩），反饋系數(shù)的上限值為多少？段有三個(gè)截止頻率，分別為fL1＝因?yàn)閒L2＝fL3＝10fL1，所以，在f＝fL2＝fL3時(shí)，|A|約為四、消除自激振蕩的方常用的方法為滯設(shè)放大電路為直接耦合方式，反饋網(wǎng)絡(luò)為電阻網(wǎng)絡(luò) (1 f)(1 )(1fH1fH2 fH3－20dB/十倍－40dB/十倍－60dB/十倍

在最低的上限頻率所在路加補(bǔ)償路加補(bǔ)償電容補(bǔ)償電 補(bǔ)補(bǔ)償后，當(dāng)ffH2 (1j (1jf)(1jf)(1jffH1fH2fH3具有45°的相裕度，故電路穩(wěn)最大附加移為-補(bǔ)償補(bǔ)償?shù)刃ё兊刃ё冄a(bǔ)償電放大電路中加補(bǔ)償電容C'C'(1k補(bǔ)償補(bǔ)補(bǔ)償補(bǔ)償電RC滯后補(bǔ)償：在最低的上限頻率所在回路加補(bǔ)償補(bǔ)償電 (1 f)(1 )(1fH1fH2ffH31 f H2，取1 1 f H1 H1若fH2fH2，則(1m )(1f'H1ffH3)上式表明，最大附加相移為－180o，不滿足起振條件，環(huán)后一定不會(huì)產(chǎn)生自激振蕩，電路穩(wěn)定RC的幅頻特補(bǔ)償滯后補(bǔ)償法消振均以頻帶變窄為代價(jià)，RC單電容補(bǔ)償使頻帶的變化小些為使消振后頻帶變化更小，可考慮采用超前補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ懪袛嚯娐芬胴?fù)反饋后有可能產(chǎn)生自激振蕩嗎？華成例題已知放大電路的波特圖如圖所示。判斷該電路是否會(huì)產(chǎn)生自激振蕩？簡(jiǎn)述理f103Hz時(shí)附加相移為-45°,在f＝在f＝105Hz時(shí)附加相移約6.16（2）若電路產(chǎn)生了自激振蕩，則應(yīng)采么措施消振？要求在圖（a）中畫出間加消振電容。§6.5一、放大電路中的正反

引入的正、負(fù)反饋目標(biāo)一致 負(fù)反正反負(fù)反正反

(1反饋要分別

RR3RR3

自舉電路：通過饋，增大輸入電阻，因而

iR' i

高輸入電壓

1R3R

二、電流反饋型集成運(yùn)信號(hào)傳遞過程中除與晶體管