模擬電子技術基礎簡明教程第三章 放大電路的頻率響應課件

第三章

放大電路的頻率響應3.1頻率響應的一般概念3.2三極管的頻率參數(shù)3.3單管共射放大電路的頻率響應3.4多級放大電路的頻率響應模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應3.1頻率響應的一般概念由于放大電路中存在電抗性元件，所以電路的放大倍數(shù)為頻率的函數(shù)，這種關系稱為頻率響應或頻率特性。3.1.1幅頻特性和相頻特性電壓放大倍數(shù)的幅值和相角都是頻率的函數(shù)。即模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應典型的單管共射放大電路的幅頻特性和相頻特性圖3.1.1OffLfHBWAum0.707Aum-90o-180o-270o

f0模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應3.1.2下限頻率、上限頻率和通頻帶fLfHBWAum0.707AumOf圖3.1.1fL：下限頻率；fH：上限頻率BW：通頻帶BW=fH

-

fL模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應3.1.3頻率失真圖3.1.2頻率失真(a)幅頻失真(b)相頻失真模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應3.1.4波特圖放大電路的對數(shù)頻率特性稱為波特圖。

40

20

6

3

0

-3-20-4010010210.7070.10.01模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應一、RC高通電路的波特圖+_+_CR圖3.1.2

RC

高通電路令：模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應則有：模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應對數(shù)幅頻特性：

實際幅頻特性曲線：圖3.1.4(a)幅頻特性當f≥

fL(高頻)，當f<fL(低頻)，高通特性：且頻率愈低，的值愈小，低頻信號不能通過。0.1fLfL

10fLf0-20-403dB最大誤差為3dB，發(fā)生在f=fL處-20dB/十倍頻模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應對數(shù)相頻特性圖3.1.4(b)相頻特性5.71o-45o/十倍頻fL0.1fL

10fL45o90o

0f誤差由式可得，

在低頻段，高通電路產(chǎn)生0~90°的超前相移。5.71o模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應二、RC

低通電路的波特圖圖3.1.5

RC

波特圖+_+_CR令：則：模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應圖3.1.6低通電路的波特圖對數(shù)幅頻特性：0.1fHfH

10fHf0-20-403dB-20dB/十倍頻對數(shù)相頻特性：fH

10fH-45o5.71o5.71o-45o/十倍頻-90o0.1fH

0f在高頻段，低通電路產(chǎn)生0~90°的滯后相移。模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應3.2三極管的頻率參數(shù)三極管

f

：為值下降至時的頻率。

0：低頻共射電流放大系數(shù)；模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應對數(shù)幅頻特性fTfOf

20lg

0-20dB/十倍頻f0

對數(shù)相頻特性10f

0.1f

-45o-90o模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應3.2.1共射截止頻率f

值下降到0.707

0

(即)時的頻率。當

f=f

時，值下降到中頻時的70%左右?；驅?shù)幅頻特性下降了3dB。模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應3.2.2特征頻率fT

值降為1時的頻率。f>fT

時，，三極管失去放大作用；

f

=

fT

時，由式得：模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應3.2.3共基截止頻率f

值下降為低頻

0時

的0.707時的頻率。模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應

f

與f

、

fT

之間關系：因為可得模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應說明：所以：1.f

比f

高很多，等于f

的(1+

0)倍；2.f

<fT<

f

3.低頻小功率管f

值約為幾十至幾百千赫，高頻小功率管的

fT約為幾十至幾百兆赫。模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應3.3單管共射放大電路的頻率響應定性分析：C1Rb+VCCC2Rc

+++Rs+~

+

圖3.3.1單管共射放大電路

中頻段：各種電抗影響忽略，Au

與f無關；低頻段：隔直電容壓降增大，Au降低。與電路中電阻構成RC高通電路；高頻段：三極管極間電容并聯(lián)在電路中，Au

降低。而且，構成RC低通電路。模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應3.3.1混合

型等效電路一、混合

型等效電路圖3.3.1混合

型等效電路(a)三極管結構示意圖c

be

(b)等效電路

++bce模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應二、混合

參數(shù)與h參數(shù)的關系

低頻時，不考慮極間電容作用，混合

等效電路和h參數(shù)等效電路相仿，即：

bce

bce圖3.3.1混合

參數(shù)與h參數(shù)之間的關系通過對比可得模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應則則一般小功率三極管模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應三、混合

型等效電路中電容

++bce圖

3.3.2(b)等效電路：可從器件手冊中查到；并且(估算，fT

要從器件手冊中查到)注意：

將輸入回路與輸出回路直接聯(lián)系起來，使解電路的過程變得十分麻煩。——可用密勒定理簡化電路！模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應

++bce圖

3.3.2(b)等效電路密勒定理：用兩個電容來等效Cb

c

。分別接在b

、e和c、e兩端。圖3.3.4單向化的混合

型等效電路

bce++其中：電容值分別為：模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應3.3.2阻容耦合單管共射放大電路的頻率響應圖3.3.5阻容耦合單管共射放大電路C1RcRb+VCCC2RL+

+++~Rs

+

將C2

和RL

看成下一級的輸入耦合電容和輸入電阻。模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應一、中頻段C1可認為交流短路；極間電容可視為交流斷路。1.中頻段等效電路圖3.3.6中頻段等效電路

bce

+Rb~

+++RcRs由圖可得模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應2.中頻電壓放大倍數(shù)已知，則

結論：中頻電壓放大倍數(shù)的表達式，與利用簡化h參數(shù)等效電路的分析結果一致。模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應二、低頻段考慮隔直電容的作用，其等效電路：圖3.3.7低頻等效電路

bce

+Rb~

+++RcRsC1

C1

與輸入電阻構成一個RC高通電路式中Ri=Rb//rbe模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應輸出電壓低頻電壓放大倍數(shù)模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應低頻時間常數(shù)為：下限(-3dB)頻率為：則模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應三、高頻段考慮并聯(lián)在極間電容的影響，其等效電路：

bce

+Rb~

+++RcRs圖3.3.8高頻等效電路模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應三、高頻段考慮并聯(lián)在極間電容的影響，其等效電路：圖3.3.9高頻等效電路的簡化

ce

+~

++Rc由于輸出回路時間常數(shù)遠小于輸入回路時間常數(shù)，故可忽略輸出回路的結電容。并用戴維南定理簡化。模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應

ce

+~

++Rc圖中——C

與R

構成RC

低通電路。模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應高頻時間常數(shù)：上限(-3dB)頻率為：模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應四、完整的波特圖繪制波特圖步驟：1.根據(jù)電路參數(shù)計算、fL

和

fH

；2.由三段直線構成幅頻特性。中頻段：對數(shù)幅值=20lg

低頻區(qū)：

f=fL開始減小，作斜率為20dB/十倍頻直線；

高頻段：f=fH開始增加，作斜率為–20dB/十倍頻直線。3.由五段直線構成相頻特性。模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應圖3.3.10幅頻特性fOfL-20dB/十倍頻fH20dB/十倍頻-270o-225o-135o-180o相頻特性-90o10fL0.1fL0.1fH10fHfO

模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應五、增益帶寬積中頻電壓放大倍數(shù)與通頻帶的乘積。Ri=Rb//rbe假設Rb>>Rs，Rb>>rbe；(1+gmRc)Cb

c>>Cb

e模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應說明：式很不嚴格，但從中可以看出一個大概的趨勢，即選定放大三極管后，rbb

和Cb

c

的值即被確定，增益帶寬積就基本上確定，此時，若將放大倍數(shù)提高若干倍，則通頻帶也將幾乎變窄同樣的倍數(shù)。如愈得到一個通頻帶既寬，電壓放大倍數(shù)又高的放大電路，首要的問題是選用rbb

和Cb

c

均小的高頻三極管。模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應3.3.3直接耦合單管共射放大電路的頻率響應圖3.3.13fHfO-270o10fH-20dB/十倍頻-180o0.1fH-90ofO

模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應3.4多級放大電路的頻率響應3.4.1多級放大電路的幅頻特性和相頻特性多級放大電路的電壓放大倍數(shù)：對數(shù)幅頻特性為：模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響應多級放大電路的總相位移為：兩級放大電路的波特圖圖3.4.1fHfL幅頻特性fOfL1fH16dB3dB3dBBW1BW一級二級模擬電子技術基礎簡明教程第三章放大電路的頻率響