模拟电子技术 第五章 放大电路的频率响应(new)

1、第五章 放大电路的频率响应模拟电子技术电 子 教 案沈阳工业大学电子技术教研室第五章 放大电路的频率响应第五章 放大电路的频率响应第五章 放大电路的频率响应目 录第五章 放大电路的频率响应第一节 频响的基本概念第二节 晶体管的频率响应第三节 放大器的频率响应第四节 放大器的阶跃响应第五章 放大电路的频率响应第一节 频响的基本概念一、频响的基本概念一、频响的基本概念1. 什么叫放大器的频响定义： 是放大器对不同频率正弦输入信号的稳态响应。意义： 表明放大器对不同频率信号放大能力 表明放大器质量的重要指标目录目录第五章 放大电路的频率响应第一节 频响的基本概念2. 描述频响的基本方法传输函数: A

2、u(S)=UO(S)/Ui(S)频响表达式 Au(j)=UO(j)/Ui(j)=Au()()目录目录Au()即Au(f) -模， 称为Amp的幅频特性(曲线)() 即(f) -相角， 称为Amp的相频特性(曲线)术语：术语：上、下限载止频率上、下限载止频率fH和和fL、 带宽带宽fBW、相位、附加相移、相位、附加相移第五章 放大电路的频率响应3. 频率失真放大器的输入信号往往是多频率组合而成的，当频响不好时，输出波形与输入波形相比走样了，称产生了频率失真。它分两类：幅度失真和相位失真。 目录目录 幅度失真 是由于输入信号频率不同，使Au(f)各异，导致输出波形走样第一节 频响的基本概念 相位失

3、真 对不频率输入信号产生的相移(f)不同，导致输出波形走样对失真的要求：依放大器的用途而定。 例如 音响设备对幅度失真要求高， 视频设备对相位失真要求高 第五章 放大电路的频率响应二、二、RC低通与高通电路的频率响应低通与高通电路的频率响应 目录目录第一节 频响的基本概念1. 概述：2. RC低通电路凡是电路中存在电抗元件电抗元件，必然对不同频率不同频率信号引起不同响应 RC电路电路是影响放大器频率响应的最基本因素。 对频响而言，放大器可抽象为包含几个RC电路。特点：电容C和负载RL相并连 ；信号频率越低，输出电压越接近输入电压 RCUUAuj11ioHHj1121ffARCfu，则令第五章

4、放大电路的频率响应目录目录第一节 频响的基本概念RC低通频响特性：HHj11 频响表达式21 载止频率ffARCfu，)arctan()(11H2HffffAu幅频特性相频特性结论结论 当信号频率ffHfUO，相移滞后。 f=fH时，相移滞后-45，幅值下降3dB。f=相移趋于-90 第五章 放大电路的频率响应画幅频特性曲线 采用波特图法是一种用折线逼近真实曲线的近似画法，横坐标为频率以lgf 纵坐标为增益以dB分度（取20lg）目录目录第一节 频响的基本概念第五章 放大电路的频率响应解释如下： f/fp1时，20lgAu(f)-20lg（f/fp）由该式看出， 若f=10fp（称为10倍频程

5、，记作dec），则 20lgAu(f)=20dB 所以在(f/fp）1频域内，用一条起始f/fp=1之点 斜率为20dB/dec的折线逼近。目录目录第一节 频响的基本概念第五章 放大电路的频率响应画相频特性曲线1.理论依据 相频特性表达式 =tg-1(f/fP) 2.具体画法 （1）纵坐标代表角度,以”度”dB分度 横坐标为频率以lgf分度,但仍用f表示（2）用三条折线逼近用三条折线逼近 在（f/fp）10频域内, 为始于(f/fp)=10之点之点的90度线 在1（f/fp）10频域内，为连接两个起始点的斜率为45度/dec线段。目录目录第一节 频响的基本概念第五章 放大电路的频率响应f f/

6、 /f fp p1 11 10 0 1 10 00 00 0. .0 01 10 0度度线线4 45 59 90 0度度线线(度)0 0. .1 14 45 5度度/ /d de ec c84.35.7图图5 51 13 3 低低通通R RC C电电路路相相频频特特性性目录目录第一节 频响的基本概念第五章 放大电路的频率响应解释如下： ffp时，时，=90度; f=10fp时，时，=-84.3度90度 所以，在（f/fp）10的的频域内用用90度线逼近真实曲线 f=fp时，时，=45度。所以两个起始点之间的斜率为45度/dec。目录目录第一节 频响的基本概念第五章 放大电路的频率响应2. 高通

7、RC电路的频响电路组成特点 电容C和负载RL串联。 只通高频，不通低频。目录目录第一节 频响的基本概念频响表达式RCRCRCRUUAuj1jj1ioLLLj1j21ffffARCfu，则令)arctan(90)(1L2LLffffffAu幅频特性相频特性第五章 放大电路的频率响应f f/ /f fp p1 10 01 10.10.012 20 0l lg g| |A Au u| |( (d dB B) )2 20 0d dB B2 20 0d dB B/ /d de ec c3 3d dB B始始点点红红实实线线为为修修正正0 0d dB B线线图图5 51 13 3 高高通通R RC C电电

8、路路幅幅频频曲曲线线.f f/ /f fp p1 11 10 01 10 00 00 0. .0 01 19 90 0度度 线线+ +4 45 50 0度度 线线( (度度) )0 0. .1 14 45 5度度 / /d de ec c+ +8 84 4. .3 3+ +5 5. .7 7图图5 51 13 3 高高通通R RC C电电路路相相频频特特性性目录目录高通RC频响曲线第一节 频响的基本概念第五章 放大电路的频率响应低频截止频率 fL=1/2RC 当ffL信号几乎全部通过，且无相移。当f f fL1L1， f fH H f fH1H1，频带变窄！，频带变窄！ 第三节 放大器的频率响

9、应目录目录第五章 放大电路的频率响应 1( bbwHHLL)nkffffffwkkknkknkkf.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，则则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1.1为修正系数为修正系数 第三节 放大器的频率响应目录目录第五章 放大电路的频率响应 第四节 放大器的阶跃响应一、研究放大器响应的两种方法

10、一、研究放大器响应的两种方法 1稳态分析法（频域法） 以正弦波作为输入，研究放大器对不同频率信号的幅值和相位响应。优点：简单，不需特殊测试设备。缺点：以幅频响应和相频响应不能直观确定波形失真。目录目录2瞬态分析法（时域法）以单位阶跃信号作为基本测试信号，研究放大器的输出波形随时间变化关系，也称为放大器的阶跃响应。优点：可用示波器直接观察到放大阶跃信号的波形失真。 缺点：分析复杂 第五章 放大电路的频率响应目录目录 第四节 放大器的阶跃响应阶跃响应三个变化过程: 从0渐升振荡(升Uom后渐衰)趋于稳态值Um阶跃响应的性能指标上升时间tr 是uo从0.1Um（稳态值）上升到0.9Um所需时间 倾斜率 =(Uom-Uom)/Uom100% Uom-最大值第五章 放大电路的频率响应3. 阶跃响应和频响之间关系若放大器能对阶跃信号上升边有极好响应，说明什么？ 从时域看，它是快速变化的信号，因此说明 Amp能极好地放大高速信号 从频域看，上升边能分解出