第十二講基本放大器高低截止頻率的估算介紹

§5-3基本放大器高、低截止頻率的估算一、主極點(diǎn)的概念二、基本放大器上、下限截止頻率的估算三、多級(jí)放大器上、下限截止頻率的估算方法一、主極點(diǎn)的概念1、基本放大器零、極點(diǎn)的分布特點(diǎn)低頻段：零點(diǎn)通常比極點(diǎn)在數(shù)值上小得多。高頻段：零點(diǎn)通常比極點(diǎn)在數(shù)值上大得多。零點(diǎn)對(duì)高、低截止頻率的影響通?？梢院雎圆挥?jì)。2、低頻主極點(diǎn)在低頻段的極點(diǎn)中，若某極點(diǎn)的絕對(duì)值比其它極點(diǎn)的絕對(duì)值大4倍以上，則該極點(diǎn)對(duì)低頻截止頻率起決定作用，稱之為低頻主極點(diǎn)。3、高頻主極點(diǎn)在高頻段的極點(diǎn)中，若某極點(diǎn)的絕對(duì)值比其它極點(diǎn)的絕對(duì)值小4倍以上，稱之為高頻主極點(diǎn)，它對(duì)高頻截止頻率起決定作用。即放大器的高、低截止頻率主要由高、低頻段的極點(diǎn)決定。例如：某放大器高頻區(qū)的電壓增益為：20lg|Au|/dB4f/MHz4096.29624020-20dB/十倍頻-40dB/十倍頻fP1對(duì)BW起主導(dǎo)作用，為主極點(diǎn)。fP2對(duì)BW基本無作用，為非主極點(diǎn)。兩個(gè)極點(diǎn)：二、基本放大器上、下限截止頻率的估算方法C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+在已知電路參數(shù)的條件，如何估算放大器的上限截止頻率

fH

和下限截止頻率fL

？估算上限截止頻率fH

－－開路時(shí)間常數(shù)法估算下限截止頻率fL

－－短路時(shí)間常數(shù)法適用范圍：適合用于不含電感的放大電路。只含電阻和受控源的線性網(wǎng)絡(luò)C1C2二階的線性網(wǎng)絡(luò)模型1、開路時(shí)間常數(shù)法（估算上限截止頻率fH

）（1）什么叫開路時(shí)間常數(shù)R1OR2OC2開路時(shí)，C1的開路時(shí)間常數(shù)。C1開路時(shí)，C2的開路時(shí)間常數(shù)。某個(gè)電容的開路時(shí)間常數(shù)是指將電路中的其他電容開路時(shí)，該電容兩端的等效電阻與該電容的乘積。1、開路時(shí)間常數(shù)法（估算上限截止頻率fH

）（2）放大電路上限截止頻率fH與各電容開路時(shí)間常數(shù)間的關(guān)系式子的意義：----放大電路上限截止角頻率的倒數(shù)恒等于相應(yīng)的高頻等效電路中各電容的開路時(shí)間常數(shù)之和。利用這個(gè)開路時(shí)間常數(shù)法計(jì)算得到的fH總是低于實(shí)際的上限頻率，為此引入修正系數(shù)(1.14)以減小誤差。修正系數(shù)1、開路時(shí)間常數(shù)法（估算上限截止頻率fH

）（3）估算放大電路的上限截止頻率fH

的方法①首先畫出放大電路的在高頻段的微變等效電路，此時(shí)耦合電

容、旁路電容等大電容應(yīng)短路，放大管的極間電容、電路的分

布電容須考慮，因此BJT的模型應(yīng)該用混π模型。②分別求出電路中每一個(gè)電容的開路時(shí)間常數(shù)；關(guān)鍵是求RjO：應(yīng)將Cj以外的其他電容都開路，把獨(dú)立信號(hào)源置零，此時(shí)該電容兩端的等效電阻即為RjO.③將所有電容的開路時(shí)間常數(shù)代入

計(jì)算公式即可估算出fH。bb'rb'eCb'cgmub'ecerbb'Cb'eub'e+-應(yīng)用1－估算共射放大器的上限截止頻率：C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+RbRSuS+bceRbRSuS高頻段的微變等效電路/dx//dx/150630/4647608.html/dx/150630/4647622.html/dx/150701/4648262.html/dx/150701/4648285.html/dx/150702/4649163.html/dx/150702/4649175.html/dx/150703/4650035.html/dx/151231/4752766.html/dx/151231/4752773.html/dx/160101/4753081.html/dx/160101/4753082.html/dx/160103/4753249.html/dx/160103/4753250.html/dx/160104/4753453.html/dx/160104/4753459.html/dx/160107/4755600.html/dx/160108/4756010.html/dx/160109/4756281.html/dx/160109/4756283.html/dx/160112/4757768.htmlbb'rb'eCb'cgmub'ecerbb'Cb'eub'e+-RbRSuS高頻段的微變等效電路Cb′e的開路時(shí)間常數(shù)：R1Obb'rb'eCb'cgmub'ecerbb'Cb'eub'e+-RbRSuS高頻段的微變等效電路Cb′C的開路時(shí)間常數(shù)：R2OiiCb′e的開路時(shí)間常數(shù)：Cb′C的開路時(shí)間常數(shù)：放大電路的上限截止頻率fH：Cb′e的開路時(shí)間常數(shù)：應(yīng)用2－估算共基放大器的上限截止頻率：（1）共基放大器的高頻微變等效電路：uSRSCLRCRL負(fù)載電容rbb'bb'rb'egmu1ceCb'eu1+-Cb'CRSuSCL忽略rbb′后的等效電路：uSRSR'Lrb'e+-u1gmu1ecC'LbCb'e忽略rbb′后的等效電路：uSRSR'Lrb'e+-u1gmu1ecC'LbCb'eR'1OuSRSR'Lrb'e+-u1gmu1ecC'LbCb'eR'2O受控電流源的內(nèi)阻很大，所以當(dāng)在C'L兩端加上電壓后，rb'e上的分壓u10；gmu10；R'2O。Cb′e的開路時(shí)間常數(shù)：CL′的開路時(shí)間常數(shù)：Cb′e的開路時(shí)間常數(shù)：CL′的開路時(shí)間常數(shù)：放大電路的上限截止頻率fH：當(dāng)C’L0時(shí)，此時(shí)放大器的高頻特性受負(fù)載電阻的影響很小。共基放大電路的上限截止頻率很高，高頻特性好，通頻帶寬。只含電阻和受控源的線性網(wǎng)絡(luò)C1C2二階的線性網(wǎng)絡(luò)模型2、短路時(shí)間常數(shù)法（估算下限截止頻率fL

）（1）什么叫短路時(shí)間常數(shù)R1SR2SC2短路時(shí)，C1的短路時(shí)間常數(shù)。C1短路時(shí)，C2的短路時(shí)間常數(shù)。某個(gè)電容的短路時(shí)間常數(shù)是指將電路中的其他電容短路時(shí)，該電容兩端的等效電阻與該電容的乘積。（2）放大電路下限截止頻率fL的估算方法修正系數(shù)（3）估算放大電路的下限截止頻率fL

的步驟①首先畫出放大電路的在低頻段的微變等效電路，此時(shí)放大

管的極間電容、分布電容視為開路，耦合電容、旁路電容

等大電容必須保留。②分別求出電路中每一個(gè)電容的短路時(shí)間常數(shù)；③將所有電容的短路時(shí)間常數(shù)

代入計(jì)算公式即可估算出fL。uSRbRCrbeibcbRSC1RLCeReibC2e應(yīng)用1－估算共射放大器的下限截止頻率：C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+低頻段的微變等效電路C1兩端的等效電阻：C2兩端的等效電阻：Ce兩端的等效電阻：C2各電容的短路時(shí)間常數(shù)：應(yīng)用1－估算共射放大器的下限截止頻率：C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+C1兩端的等效電阻：C2兩端的等效電阻：Ce兩端的等效電阻：各電容的短路時(shí)間常數(shù)：三、多級(jí)放大器高低截止頻率的估算可以證明：級(jí)聯(lián)的級(jí)數(shù)越多，fLfH放大器的總的通頻帶越窄。Au1（fH1，fL1）uiAu2（fH2，fL2）Aun（fHn，fLn）…uO放大器的總的通頻帶比任何單級(jí)的通頻帶都要窄。2、若各級(jí)放大器的高、低截止頻率相差較大（4倍以上），則：1、若各級(jí)放大器的高、低截止頻率數(shù)值相等，則有：第五章小結(jié)一、放大器頻率響應(yīng)的基本概念1、頻率特性函數(shù)：2、影響放大器頻率特性的主要因素：低頻區(qū)：耦合和旁路電容；高頻區(qū)：極間電容和分布電容3、表征放大器頻率特性的主要特征參數(shù)：（1）中頻增益Au0及相角O：（與頻率無關(guān)）在整個(gè)頻段內(nèi)，|Au0|是最大的。（2）fH和fL：（3）BW：（4）GBW：綜合表征增益與帶寬的性能uOjiHA)p()z(K)s(Alim=--=二、放大電路的增益函數(shù)的特點(diǎn)放大電路的一般表達(dá)式及特點(diǎn)：n等于電路中獨(dú)立電抗元件的數(shù)目。1、低頻段的增益函數(shù)：2、高頻段的增益函數(shù)：3、全頻段的增益函數(shù)：其中頻電壓增益可通過波特圖判斷三、放大電路波特圖的繪制方法方法：（1）將增益函數(shù)變換成作圖的

標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式。（2）每經(jīng)過一個(gè)單個(gè)零點(diǎn)，幅頻波特圖的漸進(jìn)線頻率

改變（+20dB/十倍頻）；每經(jīng)過一個(gè)單個(gè)極點(diǎn)，幅頻波特圖的漸進(jìn)線頻率改變（-20dB/十倍頻）；（3）零點(diǎn)、極點(diǎn)因子在0.1z、0.1P之后開始貢獻(xiàn)相位一般零點(diǎn)貢獻(xiàn)相位的斜率為（+45odB/十倍頻）；在z出處貢獻(xiàn)相位45o；>10z后為+90o；一般極點(diǎn)貢獻(xiàn)相位的斜率為（-45odB/十倍頻）；在P出處貢獻(xiàn)相位-45o；>10P后為-90o；四、用時(shí)間常數(shù)法估算放大電路的上、下限截止頻率例題：已知放大器的電壓增益函數(shù)為：試畫出其幅頻特性和相頻特性漸進(jìn)波特圖，指出其上限頻率fH和下限頻率fL及中頻增益AuO各為多少？解：將函數(shù)化成作圖的標(biāo)準(zhǔn)形式：/rad/sAu()(dB)

10.18040200-20-40601021010310510410620dB/十倍頻-20dB/十倍頻AuO/rad/s()度0.190450-45-90101102104103105106-45o/十倍頻-45o/十倍頻fAu()(dB)2020400.5M605M例題：兩級(jí)放大器中各級(jí)的幅頻特性的波特圖分別如下圖所示：70fAu1()(dB)2020400.5M20dB-20dBfAu2()(dB)5M30-20dB-40dB-20dB20dB50畫出該放大器的總的幅頻波特圖，并確定其中頻增益及上、下限截止頻率。例題：若兩級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路，它們的上下限頻率