模拟电子技术之放大电路的频率响应

1、第第3章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应本章教学内容3.1 频率响应的一般概念频率响应的一般概念3.2 三极管的频率参数三极管的频率参数3.3 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3.4 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应3.1 频率响应的一般概念频率响应的一般概念Rc+VCCuiuoT+-Rb+-C1+-C2RLbeC fXc1uIuoAuBI cI fuoAu的分流作用的分流作用beC beCX 放大倍数放大倍数Au与信号频率与信号频率f之间的函数关系称为之间的函数关系称为频频率响应（频率特性）率响应（频率特性）。beC ：极极容容间间电电u幅频特性和相频

2、特性幅频特性和相频特性( )( )uuAAff 幅频幅频特性特性相频相频特性特性单管共射放大电路的频率特性单管共射放大电路的频率特性|Au |f0o90fo0o180o270Aum0.707AumfHfLBW|Au |f0o90fo0o180o270u下限频率、上限频率和通频带下限频率、上限频率和通频带下限频率下限频率上限频率上限频率通频带通频带BW= fH- fLu频率失真频率失真 由于放大电路对不同频率信号的放大倍数不同由于放大电路对不同频率信号的放大倍数不同而产生的波形失真，称作而产生的波形失真，称作频率失真频率失真。幅频幅频失真失真相频相频失真失真u波特图波特图放大电路的放大电路的对数

3、频率特性对数频率特性称为称为波特图波特图。AumfHfLBW|Au |f0o90fo0o180o270f020lg|Ausm|20lg|Au|/dBfOfH10fHfL0.1fH0.1fL10fL09 001 8 002 7 0u高通电路和低通电路高通电路和低通电路高通电路高通电路+_+_CRiUoURC高通电路高通电路oui1111jjURAURCRC令：令：LL2121 RCfLRC uLL11111-jjAffu2L11AffLarctan()ff2uL20lg20lg 1ff Au20lg0 dBA LuL20lg20lg20lgffAffu20lg20lg 23dBA L ff当时，

4、L ff当时，L ff当时，对数对数幅频特性幅频特性：当当 f fL( (高频高频) )，当当 f fL ( (低频低频) )，u1A u1A 高通特性：高通特性：0.1 fLfL 10 fLfu20lg/ dBA0 20 403dB20dB/十倍频十倍频fL：下限截止频率：下限截止频率误误差差对数对数相频特性：相频特性：5.71 45/十倍频十倍频fL0.1 fL 10 fL4590 0 f 误误差差 在低频段，高通电路产生在低频段，高通电路产生 0 90的超前相移。的超前相移。5.71LLL0 ;90 ;45ffffff 时， 时，时，；Larctan()ff低通电路低通电路+_+_CRi

5、UoURC低通电路低通电路u11j11jjCARCRCHH1122fRC令令 ：uHH111j1jAffHRC u2H11Aff Harctanff 2uH20lg20lg 1ffA当当ffH时，时，u20lg0dBA 当当f =fH时，时，u20lg20lg23dBA 当当f fH时，时，uH20lg20lgfAf 对数对数幅频特性：幅频特性：0.1 fHfH 10 fHfu20lg/dBA0 20 403dB 20dB/十倍频十倍频当当 f fH( (高频高频) )，当当 f fT 时，时，三极管失去放大作用；三极管失去放大作用； f fT 时，由式时，由式02T11ff得：得：T0ffu

6、共基截止频率共基截止频率f 考虑三极管的极间电容后，其共基电流放大系数也考虑三极管的极间电容后，其共基电流放大系数也是频率的函数。是频率的函数。01jff值下降为低频值下降为低频 0 时时 的的 0.707倍倍时的频率。时的频率。 因为因为10(1)ffTfff共基截止频率共基截止频率f ： 3.3 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C1Rb+VCCC2Rc+Rs+SUOUiU+中频段：中频段：各种容抗影各种容抗影响忽略，响忽略，Au与与 f 无关；无关；低频段：低频段： 隔隔直电容压降增大，直电容压降增大， Au降低。与输入降低。与输入电阻构成电阻构成 RC 高通高通电路；

7、电路；高频段：高频段：三极管极间电容并联在电路中，三极管极间电容并联在电路中，Au 降低。而且，构成降低。而且，构成 RC 低通电路。低通电路。u 三极管的混合三极管的混合形等效电路形等效电路b cebbbr c b cr crb er e errbb rb eCb eCb cb bce+-+IbIcb eU beU ceU mb eg U b c()CC b e()CC 跨导跨导模型的建立模型的建立很小很小很大很大低频时低频时EQbbbeebbb26)1 (Irrrr bebebbEQ26(1)rrrI mbem b bebg Ug I rIEQmb e26Igr混合混合 模型的主要参数模型

8、的主要参数rbb rb eCb eCb cb bce+-+IbIcb eU beU ceU mb eg U rbebceUbeUce+-+IcIbIbrbb rb eb bce+-+IbIcb eU beU ceU mb eg U 简化的简化的混合混合 模模型型rbb rb eC b bceUbeUceUb e+-+bc1-KCKmb eg U b eb c=+ 1-CCK Cceb eUKUrbb rb eCb eCb cb bce+-+IbIcb eU beU ceU mb eg U 密勒定理密勒定理Cb c：查手册得到：查手册得到mb eT2gCfu 阻容耦合单管共射放大电路的频率响应阻

9、容耦合单管共射放大电路的频率响应Ui+-Uo-+RcRbrbb ceUb erb eC b bgmUb eCb c1-KKRsUs+-C1Rb+VCCC2Rc+Rs+SUOUiU+中频电压放大倍数中频电压放大倍数ibbbbebbe/()/RRrrRrUi+-Uo-+RcRbrbb ceUb erb eCb bgmUb eCb c1-KKRsUs+-+-RsUs+-rbb rb eb bceUogmUb eUiUb e-+-IbIcRcRbiissiRUURRb eb eb eiibbb eberrUUUrrromb ecUg UR obeociiusmssibesibeUUURURAUUUUR

10、Rr ebm rg 低频电压放大倍数低频电压放大倍数C1 与输入与输入电阻构成一个电阻构成一个 RC 高通电路高通电路sbeeb1isiebj1UrrCRRRU Ri = Rb / rbeciomb ecssibesi1111j ()RRUg URURRrRR C Ui+-Uo-+RcRbrbb ceUb erb eCb bgmUb eCb c1-KKRsUs+-+-RsUs+-rbb rb eb bceUogmUb eUiUb e-+-IbIcRcRbC1usmousLssi1111j ()UAURAR C1isL)(CRR 低频时间常数为：低频时间常数为：下限下限( ( 3 dB) )频率

11、为：频率为：1isLL)(2121CRRf LusLusmusmLLj11j1jffAAAffff高频电压放大倍数高频电压放大倍数由于输出回路时间常数远小由于输出回路时间常数远小于输入回路时间常数，故可于输入回路时间常数，故可忽略输出回路的结电容。忽略输出回路的结电容。Ui+-Uo-+RcRbrbb ceUb erb eCb bgmUb eCb c1-KKRsUs+-b c1-KCK+-RsUs+-rbb rb eb bceUogmUb eUiUb e-+-IbIcRcRbC 戴维宁等效戴维宁等效b eisssiberRUURRr C 与与R 构成构成 RC 低通电路低通电路b ess11j1

12、1jjCUUUR CRCciomb ecssibe11jRRUg URURRrR C CceUs gmUb eUoUb e+-+RcR +-b ebbsb/ /(/ /)RrrRR ousHusms11jUAAUR C 高频时间常数：高频时间常数：CR H 上限上限( ( 3 dB) )频率为：频率为：CRf 2121HH usHusmH11AAfjf幅频特性幅频特性fu20lg/dBAOfL 20dB/十倍频十倍频fH20dB/十倍频十倍频usm20lg A 270 225 135 180相频特性相频特性 9010 fL0.1fL0.1fH10 fHfO 波特图波特图增益带宽积增益带宽积中频

13、电压放大倍数与通频带的乘积。中频电压放大倍数与通频带的乘积。b eiusmmcsibeH12rRAgRRRrfR C b ebbsb/ /(/ /)RrrRR b emcb c(1)CCg R C Ri = Rb / rbe假设假设 Rb Rs，Rb rbe，(1 + gmRc)Cb c Cb eb eiusmHmcsibe12rRAfg RRRrR C cbbbs)(21 CrR通频带既宽，放大倍通频带既宽，放大倍数又高，选用数又高，选用rbb 和和Cb c 均小的高频三极均小的高频三极管。管。u 直接耦合单管共射放大电路的频率响应直接耦合单管共射放大电路的频率响应20lg|Aum|20lg|Au|/dBf0fH10fH0.1fH低频特性好低频特性好-20dB/十倍频十倍频01800270f03.4 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应uu1u2unAAAA对数幅频特性为：对数幅频特性为：uu1u2unu120 lg20 lg20 lg20lg20 lgnkkAAAAA总相位移为：总相位移为： nkkn121 fHfL幅频特性幅频特性f