第四章頻率響應(yīng)

一、晶體管的高頻等效電路二、晶體管的高頻參數(shù)1.共射短路電流放大系數(shù)β(jω)及其上限頻率fβ2.特征頻率fT3.共基短路電流放大系數(shù)α(jω)及fα4.2放大器的高頻小信號模型和高頻參數(shù)晶體管的頻率參數(shù)和高頻等效電路第一頁，共四十三頁，2022年，8月28日二、高頻增益表達(dá)式及上限頻率共射放大器的高頻響應(yīng)分析一、共射放大器的高頻小信號等效電路第二頁，共四十三頁，2022年，8月28日一、C1、ＣE對低頻特性的影響二、C2對低頻響應(yīng)的影響阻容耦合放大器低頻響應(yīng)分析4.3放大器的頻率響應(yīng)4.3.1阻容耦合放大器的高頻等效電路第三頁，共四十三頁，2022年，8月28日第四章頻率響應(yīng)（1）掌握放大電路頻率響應(yīng)的有關(guān)概念，掌握放大器的低頻、中頻和高頻等效電路（2）掌握晶體管頻率參數(shù)、共射電路頻率響應(yīng)特性。（3）了解單管放大電路頻率響應(yīng)的分析方法。（4）了解波特圖的概念及畫法。第四頁，共四十三頁，2022年，8月28日4.1頻率響應(yīng)和頻率失真（1）待放大的信號不一定是單一頻率的，而是有一定的頻率范圍。如語音信號：300~3400Hz；視頻信號：25Hz~6MHz。（2）實際的放大器中存在電抗元件（管子的極間電容：Cb’e，Cb’c，以及電路的耦合電容，分布電容引線電感等）使得放大器對不同頻率的信號放大倍數(shù)和延遲時間不同,由此產(chǎn)生的波形畸變稱為 前幾章的討論中，我們把放大器的增益看作是與頻率無關(guān)的參量，但實際上：第五頁，共四十三頁，2022年，8月28日4.1.1頻率失真及不失真條件

一、頻率失真（線性失真）由于電抗元件的存在，使得放大器對不同頻率信號分量的放大倍數(shù)和延遲時間不同，那么放大后的信號各頻率分量的大小比例和時間相對關(guān)系將不同于輸入信號。即放大器并不是對所有頻率的（激勵）信號反映（響應(yīng)）都是一樣的。這取決于放大器的頻率響應(yīng)特性。稱為頻率失真，屬于線性失真。第六頁，共四十三頁，2022年，8月28日幅頻失真和相頻失真.avi第七頁，共四十三頁，2022年，8月28日二、線性失真和非線性失真1.起因不同2.結(jié)果不同線性失真由電路中的線性電抗元件（電感、電容），引起。非線性失真由電路中的非線性元件引起(如晶體管或場效應(yīng)管的特性曲線的非線性等)。線性失真不產(chǎn)生新的頻率分量信號。非線性失真產(chǎn)生新的頻率分量信號。第八頁，共四十三頁，2022年，8月28日失真線性失真非線性失真不同點起因由電路中的線性電抗元件引起（如L、C）由電路的中的非線性電抗元件引起結(jié)果只會使各頻率分量信號的比例關(guān)系和時間關(guān)系發(fā)生變化，或濾掉某些頻率分量的信號，但不會產(chǎn)生新的頻率分量信號能產(chǎn)生新的頻率分量的信號相同點使輸出信號產(chǎn)生畸變線性失真與非線性失真的比較第九頁，共四十三頁，2022年，8月28日K

圖4.2理想頻率響應(yīng)ω0ω0

三、不失真條件——理想頻率響應(yīng)(a)理想振幅頻率響應(yīng)(b)理想相位頻率響應(yīng)第十頁，共四十三頁，2022年，8月28日實際的頻率特性及通頻帶定義圖阻容耦合放大器的幅頻響應(yīng)上限頻率半功率點L中頻區(qū)低頻區(qū)高頻區(qū)理想幅頻特性實際幅頻特性f0半功率點H下限頻率通頻帶BW增益頻帶積中頻增益第十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日上限頻率fH：為高頻區(qū)放大倍數(shù)下降為中頻區(qū)的0.707時所對應(yīng)的頻率。下限頻率fL：為低頻區(qū)放大倍數(shù)下降為中頻區(qū)的0.707時所對應(yīng)的頻率。通頻帶BW：BW=fH-fL≈fH

——表征放大器的線性失真許可范圍內(nèi)的信號頻帶寬度。第十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日增益頻帶積中頻區(qū)增益AuI與通頻帶BW是放大器的兩個重要指標(biāo)，希望兩者越大越好，但兩者往往又是一對矛盾的指標(biāo)，所以又引進(jìn)增益頻帶積來表征放大器的性能。第十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日4.2晶體管的高頻小信號模型和高頻參數(shù)晶體管高頻小信號模型一、晶體管的高頻等效電路圖4.2.1晶體管的高頻小信號混合π等效電路第十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日二、晶體管的高頻參數(shù)1.共射短路電流放大系數(shù)β(jω)及其上限頻率fβ第十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日

圖4.3|β(jω)|與頻率f的關(guān)系曲線2.特征頻率fTfβfTf01β0|β(jω)|0.707β0第十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日3.共基短路電流放大系數(shù)α(jω)及fα第十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日例：由手冊查得：某晶體管在工作點ICQ=5mA，UCEQ=6V時的參數(shù)為hfe=150，hie=1K，hre=0，hoe=67.5us，fT=350MHz，Cb’c=4PF，求高頻混合型電路。(P43)解：第十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日所以：又因為：所以：第十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日4.3晶體管放大電路的頻率響應(yīng)4.3.1共射放大器的高頻小信號等效電路Rs＋－C1＋RB2RB1RE＋C3＋C2RCRL＋－Uo.Us.UCC圖4.3.1共射放大器及其高頻小信號等效電路(a)電路第二十頁，共四十三頁，2022年，8月28日(b)等效電路(設(shè)RB1//RB2>>R'i)rbe′b′rbb′RsUsrceRCRL＋－UobeRL′Cbc′Cbe′cUbe′gm圖4.3.1共射放大器及其高頻小信號等效電路I1I2第二十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日rbb′RsUs＋－rbe′Cbe′CMb′CM′′RL＋－UobeUbe′gmcI1密勒等效電容圖4.3.2(a)單向化模型第二十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日rbb′RsUs.＋－rbe′Cbe′CMb′CM′′RL＋－Uo.beUbe′gm.c圖4.3.2(a)單向化模型I2第二十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日圖4.3.2(b)進(jìn)一步的簡化等效電路Ube′gm′RL＋－UoUs＋－′RsCiUbe′′第二十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日二、高頻增益表達(dá)式及上限頻率設(shè)AuIs=100做下圖第二十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日|Aus(jω)|0.707|AuIs||AuIs|ωωωHωH00－45°－90°Δ(j)ω|Aus(jω)|ωωωH00－45°－90°Δ0.01ωH0.1ωH10ωH4020－20dB/10倍頻程(a)(b)(c)(d)Δ(ωH)＝45°圖考慮管子極間電容影響的共射放大器頻率響應(yīng)

(a)幅頻特性；(b)相頻特性；

(c)幅頻特性漸近波特圖；(d)相頻特性漸近波特圖線性刻度對數(shù)刻度對數(shù)刻度第二十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日三、共射放大器的低頻響應(yīng)1.阻容耦合放大器的低頻等效電路(a)電路圖共射放大器及其低頻等效電路第二十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日低頻等效電路圖共射放大器及其低頻等效電路第二十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日簡化低頻等效電路圖4.3.4阻容耦合共射放大器及其低頻等效電路′第二十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日2.阻容耦合放大器低頻響應(yīng)分析一、C1、ＣE對低頻特性的影響′第三十頁，共四十三頁，2022年，8月28日第三十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日

二、C2對低頻響應(yīng)的影響圖4.25C2對低頻響應(yīng)影響的等效電路第三十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日(C2引入的下限角頻率)第三十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日(中頻源增益)第三十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日圖4.3.7阻容耦合放大器完整的頻率響應(yīng)第三十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日思考題1.線性失真與非線性失真有何差異？2.晶體管的頻率參數(shù)fβ、fT、fα的含義如何？三者的關(guān)系如何？第三十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日作業(yè)5-15-7第三十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日

圖4.28共射放大器電路第三十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日

圖4.28共射放大器電路的幅頻特性第三十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日

元、器件輸入示意圖第四十頁，共四十三頁，2022年，8月28日Multisim中的“分析方法”第四十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日MP3播放器的音頻頻率范圍為20Hz-20kHz。FM廣播的音頻頻率范圍為200Hz-15kHz。