模拟电子技术基础6放大电路的频率响应-liuppt课件

1、 本章简介本章简介6.1 频率响应的基本概念频率响应的基本概念6.3 单级放大电路的频率响应单级放大电路的频率响应6.2 频率特性的伯德图表示法频率特性的伯德图表示法6.4 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应模拟电子技术基础6.5 放大电路的阶跃响应放大电路的阶跃响应* 本章阐述了放大电路频率特性的基本概念和基本本章阐述了放大电路频率特性的基本概念和基本分析方法，然后利用微变等效电路系统地分析单级及分析方法，然后利用微变等效电路系统地分析单级及多级放大电路的频率响应，最后介绍放大电路频率特多级放大电路的频率响应，最后介绍放大电路频率特性的时域分析法及阶跃响应参数与频率响应参数之间性的

2、时域分析法及阶跃响应参数与频率响应参数之间的内在关系。的内在关系。 6.1.1 6.1.1 研究频率响应的必要性研究频率响应的必要性6.1.2 6.1.2 频率特性与通频带频率特性与通频带 1. 1.频率特性频率特性 2. 2.通频带通频带6.1.3 6.1.3 增益带宽积增益带宽积本节内容本节内容 电抗元件和极间电容使得放大电路的放大倍数是信号频率的函数。如果电路的通频带不能覆盖信号频率范围，会产生失真。频率失真频率失真相位失真相位失真幅度失真幅度失真不产生新的频率分量不产生新的频率分量线性失真线性失真uu( )( )AAff幅频特性相频特性1. 频率特性u( )AfvmAOf0.707vm

3、ALfLfHfHfC耦，C旁低频分压CJ CL CM高频分流18090270135225180f)( fLHumLHuvmumu,0.7072(dB)(dB)3dBffAffAAAA45比中频时超前45比中频时滞后2 通频带HLHL(0)BWfffff直接耦合HLHBWffff当C耦和C旁减少，低频分压增大，下限频率上升。当CJ、CL和 CM增大，高频分流增大，上限频率下降。fLfHumBWBWGfAf器件及工作状态确定后BWG fC6.2.1 RC6.2.1 RC低通电路的频率特性及其伯德图低通电路的频率特性及其伯德图6.2.2 RC6.2.2 RC高通电路的频率特性及其伯德图高通电路的频率

4、特性及其伯德图 本节内容本节内容1.频率响应特性信号频率越低，输出电压越接近输入电压信号频率越低，输出电压越接近输入电压Ui.Uo.I.。滞后，时；，当滞后900 iooioUUUfUURCRCCUUAuj11j1j1ioHHj1121ffARCfu，则令fHRCUUAuj11io)arctan()(11H2HffffAu高频段放大倍数表达式的特点？上限截止频率的特征？高频段放大倍数表达式的特点？上限截止频率的特征？fHfu45j= -。HH0.110fff45 /10dec-。1.频率响应特性信号频率越高，输出电压越接近输入电压信号频率越高，输出电压越接近输入电压。超前，时；，当超前900

5、0 iooioUUUfUUUi.Uo.I.RCRCRCRUUAuj1jj1io1.频率响应特性RCRCUUAuj1jiofL低频段放大倍数表达式的特点？下限截止频率的特征？低频段放大倍数表达式的特点？下限截止频率的特征？LLLj1j21ffffARCfu，则令)arctan(90)(1L2LLffffffAuffL时放大时放大倍数约为倍数约为12.伯德图波特图）uL11 j1joiURAfURcfRCf212 LL其中uu122L2Lu1 1 (/) (dB)0 10lg 1 ()AAfffAf幅频特性：Lui arctg()0 ()off相频特性：超前于uu45090L1 . 0fLfL10

6、ffu( )3dB+20dB/10倍频72. 572. 545/10倍频u() (dB)Aj01020L1 . 0fLfL10ff， lg20 采用对数坐标系，横轴为lg f，可开阔视野；纵轴为 单位为“分贝” （dB），使得 “ ” “ ” 。LLLuLL 3dB 20dB/dec 450.11045 /decfffffff 小结：低频端转折频率的贡献：对幅频特性： 处有衰减（波特图中忽略不计） 按的斜率变化对相频特性：处有按斜率变化LLj1jffff 电路低频段的放大倍数需乘因子电路低频段的放大倍数需乘因子 截止频率决定于电容所在回路的时间常数截止频率决定于电容所在回路的时间常数21L(H

7、)f电路高频段的放大倍数需乘因子电路高频段的放大倍数需乘因子H11jff 频率响应有幅频特性和相频特性两条曲线。频率响应有幅频特性和相频特性两条曲线。 当当 f=fL时放大倍数幅值约降到时放大倍数幅值约降到0.707倍，相角超前倍，相角超前45； 当当 f=fH时放大倍数幅值也约降到时放大倍数幅值也约降到0.707倍，相角滞后倍，相角滞后45。6.3.1 BJT6.3.1 BJT高频等效电路模型高频等效电路模型6.3.2 6.3.2 单管共射放大电路的频率响应单管共射放大电路的频率响应6.3.3 6.3.3 单管共源放大电路的频率响应单管共源放大电路的频率响应 本节内容本节内容1.晶体管的混合

8、模型 形状像，参数量纲各不相同构造：由体电阻、结电阻、结电容组成构造：由体电阻、结电阻、结电容组成rbb：基区体电阻：基区体电阻rbe：发射结电阻：发射结电阻C：发射结电容：发射结电容re：发射区体电阻：发射区体电阻rbc：集电结电阻：集电结电阻C：集电结电容：集电结电容rc：集电区体电阻：集电区体电阻因多子浓因多子浓度高而阻度高而阻值小值小因面积大因面积大而阻值小而阻值小 gm为跨导，它不随信号频率的变化而变为什么引入参数为什么引入参数gm？因在放大区因在放大区iC几乎仅几乎仅决定于决定于iB而阻值大而阻值大因在放大区承受反因在放大区承受反向电压而阻值大向电压而阻值大 C连接了输入回连接了输

9、入回路和输出回路，引路和输出回路，引入了反馈，信号传入了反馈，信号传递有两个方向，使递有两个方向，使电路的分析复杂化。电路的分析复杂化。Lmebceeb)1 (RgkXUkXUUICCCLmeb 1RgXIUXCCCLm)1 (CRgC 1CkkC同理可得，等效变换后电流不变等效变换后电流不变EQT0ebbb)1 (CCCIUrCr可从手册查得、TEQeb0mebbmebmb0 UIrgrIgUgI？如何得到模型中的参数？为什么不考虑 C？CEbc UIILm 0CCCRgk所以，因为)( 21j1 )( j1 eb0ebebebmCCrfffCCrUUg为什么短路？为什么短路？ffffff1

10、200tg )(1j1 -90 0 -45 707. 02 0000，时，；时，；，时，；时，fffffffffo71. 5， lg20 采用对数坐标系，横轴为lg f，可开阔视野；纵轴为 单位为“分贝” （dB），使得 “ ” “ ” 。lg fdB32lg20注意折线化曲线的误差注意折线化曲线的误差20dB/十倍频折线化近似画法折线化近似画法 1 0TTffff 时的频率为使)CC(rfffeb0 21 j1 。、)(obTCCfff共射截共射截止频率止频率共基截共基截止频率止频率特征特征频率频率集电结电容集电结电容通过以上分析得出的结论：通过以上分析得出的结论： 低频段和高频段放大倍数的

11、表达式；低频段和高频段放大倍数的表达式； 截止频率与时间常数的关系；截止频率与时间常数的关系； 波特图及其折线画法；波特图及其折线画法； C的求法。的求法。手册手册查得查得频率参数：0(1)ff2T0| | 100b e1 2()ffffrCCa) 共射放大电路cRLR2CCCV1CbRSRSuIuOuVb) 微变等效电路berbbrbcebIcR2CCbLR+mbeg USRsU+-+1CiU+-+oU-bRbeU+-适用于信号频率从适用于信号频率从0的交流等效电路的交流等效电路中频段：中频段：C1 、 C2短路，短路， 开路开路CC低频段：考虑低频段：考虑C1 、 C2 的影响，的影响，

12、开路开路高频段：思索高频段：思索 的影响，的影响， C1 、 C2短路短路CberbcebIcRbLRmbeg USRsU+-beU+-iU+-+oU-bRiRbbrobeoismssibeuUUUUAUUUUbeismmcLsibeLusmocL () =urRAgRRRRrRARR 带负载时：带负载时：)( cmbeebisismoRgrrRRRAu空载时：空载时：。滞后，时，当，滞后)90(0 ssUUUfUUCCCa) 高频等效电路berbbrbebIcRCbLRmbeg USRsU+-iU+-+oU-bRbeU+-Rcb)图a的等效电路beCLR+oU-beU+-RsU+-cmbeg

13、 Ub eb eisisbebeSirrRUUUrrRR b ebbSb/(/)RrrRRsbebeiissisibeUUrURUUURRr0U.CIs.U.sa) 高频等效电路berbbrbebIcRCbLRmbeg USRsU+-iU+-+oU-bRbeU+-Rcosb eob eusmiushmLsssb ebeSi1j11jjUU UUrCARAg RUUUUrRRRCRCb)图a的等效电路beCLR+oU-beU+-RsU+-cmbeg UusmushH1jAAffHb ebbSb1122/(/)fRCrrRR C )( 21 j1sbbbebHHsmsoshCRRrrfffAUUA

14、uu-225 dB3lg20 shH，下降时，uAffH2Hmsharctan-180 )(1lg20lg20lg20ffffAAuu；下降倍，每增大时，dB20lg20 10 shHuAfff。，时，-270 0 shuAf；时，smshHlg20lg20 uuAAffa) 低频微变等效电路berbbrbcebIcR2CbLR+mbeg USRsU+-+1CiU+-bRbeU+-iR+oU-b)图a的等效电路cecR2CbLR+SRsU+-+1C+oU-iRoU+-beU+-iU+-iibessSiSi1Si11111jj ()RRUUURRRRCRR CbebebeberUUrLLombe

15、ccLcL2cL2mLbecL21()111jj ()1 =()11j ()oRRUUg U RRRRRCRR Cg R URR Ca) 低频微变等效电路berbbrbcebIcR2CbLR+mbeg USRsU+-+1CiU+-bRbeU+-iR+oU-b)图a的等效电路cecR2CbLR+SRsU+-+1C+oU-iRoU+-beU+-iU+-obeiuslmLsbescL2Si1usmSi1cL2usmL1L211()1111j ()j () 11(1)(1)j ()j () (1j)(1j)UrRAg RUrRRRR CRR CARR CRR CAffffL1Si112()fRR CL

16、2cL212()fRR Cslsm22L1L2L1L21120lg20lg20lg20lg1 ()1 () -180(90arctan)(90arctan)uuAAffffffffousmuslL1L2s(1j)(1j)UAAffUffL1Si112()fRR CL2cL212()fRR CL1s 20lg3dB -135uffA时，下降，LL2ssm 20lg40lg()uufffAAf时，s0 0 0ufA 时，。smsLlg20lg20 uuAAff时，L2s 20lg3dB -45uffA时，又下降，图6-13 单管共射放大电路的博德图b) 相频特性/10倍频45us( )f9045H

17、fH10 fH0 1 . fL1fL110 fL2fL20 1 . f0135180225270/10倍频90/10倍频45/10倍频45Hzf /a) 幅频特性us20lg|/dBA-20dB/10倍频+20dB/10倍频+40dB/10倍频0HfHzf /L1fL2fusmusL1L2H(1-j)(1-j)(1j)AAffffff全频段放大倍数表达式：全频段放大倍数表达式：fbw fH fL fH )( 21sbbbebHCRRrrfLm)1 (CRgCCHmbwm fAfAuu带宽增益积mLmHLmuARgfCRg)( LcmbeebisismRRgrrRRRAu矛盾矛盾 当提高增益时，

18、当提高增益时，带宽将变窄；反带宽将变窄；反之，增益降低，之，增益降低，带宽将变宽。带宽将变宽。a) 共射放大电路cRLR2CCCV1CbRSRSuIuOuV )( 21sbbbebHCRRrrfLm)1 (CRgCC)( LcmbeebisismRRgrrRRRAu若若rbeRb、 Rs fL1， fH fH1，频带变窄！，频带变窄！ ), 2 , 1( bbwHHLLnkffffffwkkknkknkkf.ff.f12HH12LL1111 11 对于对于N级放大电路，若各级的下、上限频率分别为级放大电路，若各级的下、上限频率分别为fL1 fLn、 fH1 fHn，整个电路的下、上限频率分别为，整个电路的下、上限频率分别为fL、 fH，那么那么nkknkukuAA11 lg20lg20由于由于求解使增益下降求解使增益下降3dB的频的频率，经修正，可得率，经修正，可得