模擬電子技術(shù)第三章

3.7.1概述3.7.2RC電路的頻率響應(yīng)3.7.3三極管的高頻小信號模型3.7.4共射放大電路的頻率特性3.7.5多級放大電路的頻率特性3.7放大電路的頻率特性

(FrequencyResponses)一、頻率響應(yīng)(Frequencyresponses)：

放大器對不同頻率信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)二、頻率特性(Frequencyresponsescharacteristics)--~f~f~f3.7.1概述放大器輸入信號頻率范圍：FrequencyRange音頻——話音：300-3400Hz——音樂：20-20KHz視頻——圖象：0-6MHz幅(magnitude)頻特性相(phase)頻特性三、典型頻率特性曲線(Amplifiergainversusfrequency)1、：中頻放大倍數(shù)2、fL

:

下限截止頻率（下邊頻）

Lowercutofffrequency(Lowercorner)3、fH

:

上限截止頻率（上邊頻）

Highercutofffrequency(Uppercorner)4、

f

=fH-fL

:

通頻帶（BandWidth）半功率點LowfrequencyrangeHighfrequencyrangeMidband波特圖（Bodeplots）dB(decibel):分貝

Au(db)=20logAuAu:10102103

10-110-2

Au(db):204060-20-40-3折線化(Asymptoticapproximation)對數(shù)分度(logarithmicscales)（擴(kuò)大視野）特點：優(yōu)點：1、乘

加2、人耳對聲能的辨別能力與其對數(shù)成正比產(chǎn)生原因:1.放大電路中存在電抗性元件，例如耦合電容、旁路電容、分布電容、極間電容等;

2.三極管的

(

)是頻率的函數(shù)。低頻小信號模型不再適用幅頻失真相頻失真線性失真Lineardistortion（組合失真）四、頻率失真（distortion)設(shè)計電路時，要合適選擇耦合電容和旁路電容3.7.2RC電路的頻率響應(yīng)一、

RC低通電路

(Low-passNetwork)二、

RC高通電路(High-passNetwork)頻率特性曲線一、

RC低通電路傳遞函數(shù)(transferfunction)為：模：相角：式中：上限截止頻率（上邊頻）頻率特性曲線傳遞函數(shù)為：模：相角：二、

RC高通電路式中：下限截止頻率（下邊頻）3.7.3三極管的高頻小信號模型一、混合π型高頻小信號模型(Hybrid-

EquivalentCircuit)二、電流放大系數(shù)β的頻率響應(yīng)三極管的物理結(jié)構(gòu)如圖所示。雙極型三極管物理模型（1）物理模型rb'e---re歸算到基極回路的電阻

---發(fā)射結(jié)電容，也用C

這一符號---集電結(jié)電阻---集電結(jié)電容，也用C

這一符號

rbb'---基區(qū)的體電阻，b'是假想的基區(qū)內(nèi)的一個點。---發(fā)射結(jié)電阻

re一、混合π型高頻小信號模型高頻混合π型小信號模型電路圖（2）混合π型微變等效電路簡化：忽略rb’c、rce低頻時（3）參數(shù)計算（3）單向化據(jù)密勒定理可進(jìn)一步簡化：C'=Cb'e+C’=Cb'e+(1+gmRL

)Cbc圖的等效電路

二、電流放大系數(shù)β

的頻率響應(yīng)共發(fā)射極接法的截止頻率(betacutofffrequency)中頻

由此可做出β的幅頻特性和相頻特性曲線:

三極管β的幅頻特性和相頻特性曲線圖當(dāng)β=1時對應(yīng)的頻率稱為特征頻率fT

(cutofffrequency)(unity-gainbandwidth)當(dāng)20lgβ下降3dB時,頻率f

稱為共發(fā)射極接法的截止頻率當(dāng)f=fT時,有因fT>>f,所以,

fT

≈β0

f

推導(dǎo)如下：fT≈β0

f

二、高頻段小信號等效電路三、低頻段小信號等效電路3.7.4共射放大電路的頻率特性一、全頻段小信號模型一、全頻段小信號模型以共射放大電路為例，全頻段小信號模型如圖:

CE接法基本放大電路全頻段小信號等效電路頻率特性分析方法：低、中、高三頻段分段研究，結(jié)果疊加。前述電路分析默認(rèn)為中頻段！大C短，小C斷!無頻率影響！

CE接法基本放大電路全頻段小信號等效電路大電容(C1,C2,Ce)小電容(C’等)高頻段中頻段低頻段頻段Xc=1/jwC小大0(短路)

(開路)0

XcXc顯然這是一個RC低通環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)

H={[(Rs

//R'b)+rbb']//rb'e}C'

于是上限截止頻率fH=1/2

H

。二、高頻段小信號等效電路僅考慮C‘

影響，C1、C2和Ce短路高頻段小信號等效電路

H推導(dǎo)過程：效等忽略R'b

H={[(Rs

//R‘b)+rbb’]//rb‘e}C’

(考慮R'b)fH=1/2

H波特圖三、低頻段小信號等效電路考慮C1、C2和Ce影響，忽略C'

。

L1=[RS+Ri]C1

L1=[RS+(R'b//rbe)]C1

L2=(Ro+RL)C2

L2=(Rc

+RL)C2

L3={Re//[(R'S+rbe)/1+

]}Ce

式中R'S=RS//R'b

低頻段小信號等效電路該電路有三個RC高通電路環(huán)節(jié)！fL=1/2

L

L2推導(dǎo)過程：效等fL2=1/2

L2

L2=(RC+RL)C2=(Ro+RL)C2fL1fL3同理可求,則波特圖:確定fL1、fL2和fL3，分別做出三條曲線，然后相加。

本圖設(shè)：fL1＞fL2，并忽略fL3(小于fL24～5倍），得到：單級放大電路波特圖綜合：總電壓放大倍數(shù)的復(fù)數(shù)形式為耦合電容和旁路電容的選擇1.耦合電容2.旁路電容幾點結(jié)論：3.三極管的結(jié)電容和分布電容是引起放大電路高頻響應(yīng)的主要原因，上限截止頻率由高頻時間常數(shù)中較大的一個決定(fHmin)；2.放大電路的耦合電容和旁路電容是引起低頻響應(yīng)的主要原因，下限截止頻率主要由低頻時間常數(shù)中較小的一個決定(fLmax)；1.C：C1、C2、Ce、C

R:

與各電容構(gòu)成回路的等效電阻值。4.由于若電壓放大倍數(shù)K增加，C

也增加，上限截止頻率就下降，通頻帶變窄。增益和帶寬是一對矛盾，所以常把增益帶寬積作為衡量放大電路性能的一項重要指標(biāo)。若管子參數(shù)給定,則增益帶寬積=常數(shù)gain-bandwidthproduct=constant5.CB組態(tài)放大電路由于輸入電容小，所以CB組態(tài)放大電路的上限截止頻率比CE組態(tài)要高許多。多級放大電路的頻率特性二、波特圖一、頻率特性關(guān)系式增益帶寬積=常數(shù)