放大电路的频率特.ppt

1、第三章 放大电路的频率特性,3.1 频率特性的一般概念 3.2 三极管的频率参数 3.3 共e极放大电路的频率特性 3.4 多级放大电路的频率特性,3.1 频率特性的一般概念,3.1.1 频率特性的概念 对低频段, 由于耦合电容的容抗变大, 高频时1/cR, 可视为短路, 低频段时1/CR不成立。我们定义: 当放大倍数下降到中频区放大倍数的0.707倍时, 即 时的频率称为下限频率fl,图3 1 考虑频率特性时的等效电路,对高频段, 由于三极管极间电容或分布电容的容抗较小, 低频段视为开路, 高频段处1/C较小, 此时考虑极间电容影响的等效电路如图3 - 1(b)所示。 当频率上升时,容抗减小

2、, 使加至放大电路的输入信号减小, 输出电压减小, 从而使放大倍数下降。 同时也会在输出电压与输入电压间产生附加相移。同样我们定义: 当放大倍数下降到中频区放大倍数的0.707倍, 即Auh=(1 )Aum时的频率称为上限频率fh,图3 2 共射基本放大电路的频率特性,共发射极放大电路的电压放大倍数将是一个复数, 即,其中幅度Au和相角都是频率的函数, 分别称为放大电路的幅频特性和相频特性。可用图3 - 2(a)和(b)表示。我们称上、 下限频率之差为通频带fbw, 即 fbw=fh-fl 通频带的宽度, 表征放大电路对不同频率的输入信号的响应能力, 它是放大电路的重要技术指标之一。,3.1.

3、2 线性失真,图3 3 频率失真,3.2 三极管的频率参数,3-4,3-3,图3 4 的幅频特性,3.2.1 共发射极电流放大系数的截止频率f,将 值下降到0的0.707倍时的频率f定义为的截止频率。按公式(3 - 4)也可计算出, 当f=f时,3.2.2 特征频率fT 定义 值降为1时的频率fT为三极管的特征频率。 将f=fT和 代入(3 - 4)式, 则得,由于通常fTf1, 所以上式可简化为 fT0f 上式表示了fT和f的关系。,3.2.3 共基极电流放大系数的截止频率f,定义当 下降为中频0的0.707倍时的频率f为的截止频率,3-7,f、f、 fT之间有何关系? 将式(3 - 3)代

4、入式(3 - 7)得,3.2.4 三极管混合参数型等效电路,1.完整的混合型模型,图3 5 三极管的混合型等效电路,图3 6 混合型参数和h参数之间的关系,2. 简化的混合型模型,图3 7 C的等效过程,令,此式表明, 从b、e两端看进去, 跨接在b、c之间的电容C的作用, 和一个并联在b、e两端, 其电容值为 的电容等效。这就是密勒定理。如图3- 7(c)所示,3.3 共e极放大电路的频率特性,图3 8 共e极放大电路及其混合型等效电路,具体分析时, 通常分成三个频段考虑: (1) 中频段: 全部电容均不考虑, 耦合电容视为短路, 极间电容视为开路。 (2) 低频段: 耦合电容的容抗不能忽略

5、, 而极间电容视为开路。 (3) 高频段: 耦合电容视为短路, 而极间电容的容抗不能忽略。 这样求得三个频段的频率响应, 然后再进行综合。 这样做的优点是, 可使分析过程简单明了, 且有助于从物理概念上来理解各个参数对频率特性的影响,3.3.1 中频放大倍数Ausm,图3 - 9 中频段等效电路,3-18,3.3.2 低频放大倍数Ausl及波特图,图3 10 低频段等效电路,3-19,式中p、ri同中频段的定义。将 、 代入式(3 - 19), 得,将公式(3 - 18)代入, 并令,则,当f=fl时, ， fl为下限频率。由(3 - 20)式可看出, 下限频率fl主要由电容C1所在回路的时间

6、常数l决定,3-20,3-21,将式(3 - 21)分别用模和相角来表示,3-22,3-23,根据公式(3 - 22)画对数幅频特性, 将其取对数, 得,3-24,先看式(3 - 24)中的第二项, 当ffl时,故它将以横坐标作为渐近线；当ffl时,图3 11 低频段对数频率特性,低频段的相频特性, 根据式(3 - 23)可知, 当ffl时, 趋于0, 则-180; 当ffl时, 趋于90, -90;当f=fl时, , =-135。 这样可以分三段折线来近似表示低频段的相频特性曲线, 如图3- 11(b)所示。 f10fl时, =-180 f0.1fl时, =-90 0.1flf10fl时,

7、斜率为-45/10倍频程的直线。 可以证明, 这种折线近似的最大误差为5.71, 分别产生在0.1fl和10fl处。,3.3.3 高频电压放大倍数Aush及波特图,图3 12 高频等效电路,由等效电路可求得,则,为求出 与 的关系, 利用戴维宁定理将图3 - 12进行简化, 如图3 - 13所示, 其中,由图3 -13可得,图3 13 简化等效电路,令,上限频率为,则,3-28,式(3 - 28)也可以用模和相角来表示,高频段的对数幅频特性为,图3 14 高频段对数频率特性,3.3.4 完整的频率特性曲线(波特图,图3 15 共射极基本放大电路的幅频和相频特性曲线,3.3.5 其它电容对频率特

8、性的影响,1,图3 16 C2的下限频率的等效电路,耦合电容C2,2,图3 17 Ce对频率特性的影响,射极旁路电容Ce,3) 输出端分布电容Co,3.4 多级放大电路的频率特性,3.4.1 多级放大电路的通频带fbw,中频区时,在上、 下限频率处, 即fl=fl1=fl2, fh=fh1=fh2处, 各级的电压放大倍数均下降到中频区放大倍数的0.707倍, 即,而此时的总的电压放大倍数为,截止频率是放大倍数下降至中频区放大倍数的0.707时的频率。 所以, 总的截止频率fhfh1=fh2;flfl1=fl2。总的频带为,3.4.2 上、下限频率的计算,下限频率满足下述近似关系,多级放大器中, 其中某一级的上限频率fhk比其它各级小很多, 而下限频率flk比其它各级大很多时, 则总的上、下限频率近似为,例1】共e极放大电路如图3 - 18所示, 设三极管的=100, rbe=6k, rbb=100, fT=100MHz, C=4pF。 (1) 估算中频电压放大倍数Ausm; (2) 估算下限频率fl; (3) 估算上限频率fh。 解 (1) 估算Ausm。 由公式(3 - 18,图3-18 例1电路图,故,其中,2) 估算下限频率fl。电路中有两个隔直电容C1和C2以及一