傅丰林模拟电子线路基础 笫二部分

1、06.16.1 线性失真线性失真6.2 6.2 分析方法分析方法6.3 6.3 单级放大器的频率响应单级放大器的频率响应6.4 6.4 多级放大器的频率响应多级放大器的频率响应六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析1 由于放大电路中存在由于放大电路中存在电抗元件电抗元件( (电容、电感等），电容、电感等），所以在放大含有所以在放大含有丰富频率成分丰富频率成分的信号（如语音信号、的信号（如语音信号、脉冲信号等）时，导致输出信号不能重现输入信号脉冲信号等）时，导致输出信号不能重现输入信号的波形，这种在线性系统中产生的失真称为的波形，这种在线性系统中产生的失真称为线性失真线性失真。1.1. 基

2、本概念基本概念丰富频率成分的信号丰富频率成分的信号电路中有电抗元件电路中有电抗元件输出畸变输出畸变线性失真线性失真6.1 6.1 线性失真线性失真六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析2 例：例：RCRC电路如图所示，当输入信号为周期为电路如图所示，当输入信号为周期为1ms1ms的方波时，画出输出电压波形。的方波时，画出输出电压波形。F1 .0k1六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析3)55sin33sin(sin221)( ttttuI 电容电容C对不同频率呈现不同容抗，使输出波形对不同频率呈现不同容抗，使输出波形产生了失真。产生了失真。六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性

3、分析4 放大器对输入信号的不同频率分量的放大倍数大放大器对输入信号的不同频率分量的放大倍数大小不同小不同，使输出信号各个频率分量的振幅相对比例关使输出信号各个频率分量的振幅相对比例关系发生了变化，从而导致输出波形失真。系发生了变化，从而导致输出波形失真。2.2. 线性失真的分类线性失真的分类例例六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析幅度失真：幅度失真：( (与振幅频率特性有关与振幅频率特性有关) )5输入信号由基波、二次谐波和三次谐波组成输入信号由基波、二次谐波和三次谐波组成输入信号谐波振幅比为输入信号谐波振幅比为10:6:210:6:2输出信号谐波振幅比为输出信号谐波振幅比为10:3:

4、0.510:3:0.5出现失真出现失真。六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析6 放大器对输入信号的不同频率分量滞后时间放大器对输入信号的不同频率分量滞后时间不相等而造成的输出波形失真。不相等而造成的输出波形失真。 相位失真：相位失真：( (与相位频率特性有关与相位频率特性有关) )六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析7K| )j (A|u 3.3. 不失真传输的条件不失真传输的条件即即从幅频特性上看放大倍数的幅值与频率无关。从幅频特性上看放大倍数的幅值与频率无关。（1 1）不产生幅度失真的条件）不产生幅度失真的条件六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析8dt 从相频特性上

5、看放大器对各频率分量滞后时间相同从相频特性上看放大器对各频率分量滞后时间相同即即滞后时间滞后时间（2 2）不产生相位失真的条件）不产生相位失真的条件六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析9 对于幅度失真对于幅度失真：只要放大器的通频带略大于信：只要放大器的通频带略大于信号带宽，就可以忽略幅度失真。号带宽，就可以忽略幅度失真。 对于相位失真对于相位失真：在话音通信中的中的放大器，：在话音通信中的中的放大器，可以不考虑相位失真，但在图像通信中的放大器，可以不考虑相位失真，但在图像通信中的放大器，则必须考虑。则必须考虑。六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析104 4. .和非线性失真的

6、区别和非线性失真的区别 产生原因不同：产生原因不同： 线性失真是含有线性失真是含有电抗元件电抗元件的线性电路产生的失的线性电路产生的失真。真。 非线性失真是含有非线性失真是含有非线性元件非线性元件（如晶体管、场（如晶体管、场效应管等）的非线性电路产生的失真。效应管等）的非线性电路产生的失真。六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析11 线性失真的大小与输入信号幅度的大小无关，线性失真的大小与输入信号幅度的大小无关，而而非线性失真的大小与输入信号幅度大小密切相非线性失真的大小与输入信号幅度大小密切相关关（对于放大电路还与（对于放大电路还与Q Q点位置有关）。点位置有关）。 产生结果不同：产生

7、结果不同： 线性失真线性失真不会产生不会产生新的频率成分新的频率成分; ; 非线性失真非线性失真产生了产生了输入信号所没有的输入信号所没有的新的新的频率成分频率成分。六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析12 例例6-16-1：某放大器中频电压增益：某放大器中频电压增益 ，下限频率，下限频率 ，上限频率，上限频率 ，最大不失真输出电压为，最大不失真输出电压为10V10V，当输入，当输入信号为下列情况时，判断输出信号是否失真？如是，为何种信号为下列情况时，判断输出信号是否失真？如是，为何种失真？失真？dB20umAHz10 LfKHz100 Hf)().sin(.)sin(.u)().si

8、n(.).sin(.u)()sin(.).sin(u)().sin(.uiiiiVt1051220t3210Vt1051220t1051210Vt1050210t1051210Vt1051210353335 (4)(3)(2)(1)六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析13tui)105 . 12sin(1 . 0)1(5 t )sin(.t ).sin(ui3310502101051210 (2) 该信号包含两个频率信号该信号包含两个频率信号:1.5kHz:1.5kHz和和50kHz50kHz，均处于中频，均处于中频区，故区，故不会不会产生线性失真；但产生线性失真；但1.5kHz1.5

9、kHz分量的信号幅度远大于分量的信号幅度远大于线性区允许的输入电压幅度最大值，即信号的最大值为线性区允许的输入电压幅度最大值，即信号的最大值为10V10V，故故产生产生非线性失真。非线性失真。解：解： 该信号为单频信号，虽然该信号该信号为单频信号，虽然该信号 ，放大倍数会，放大倍数会降低，但输出仍为单频正弦波，降低，但输出仍为单频正弦波，不存在不存在线性失真；线性区允线性失真；线性区允许的输入电压的最大幅值为许的输入电压的最大幅值为10/10=1V,10/10=1V,故故不会不会产生非线性失真。产生非线性失真。Hff 六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析14t ).sin(.t ).s

10、in(.ui5310512201051210 (3)ttui)105 . 12sin(2 . 0)32sin(1 . 0)4(3 该信号的两个频率分量：该信号的两个频率分量：1.5kHz1.5kHz处于中频区处于中频区, 150kHz, 150kHz处于高频区，故会处于高频区，故会产生产生线性失真。线性失真。 两个信号分量的相加的幅度小于允许的输入电压最大值，两个信号分量的相加的幅度小于允许的输入电压最大值，故故不产生不产生非线性失真。非线性失真。 该信号的两个频率分量：该信号的两个频率分量：3Hz3Hz处于低频区，处于低频区，1.5kHz1.5kHz处于处于中频区，故中频区，故产生产生线性失

11、真；线性失真； 不产生不产生非线性失真。非线性失真。六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析15)()()()()(2121mmnnpspspsbzszszsasH1.1.基本知识基本知识设系统的传输函数为设系统的传输函数为011m1mmm01n1nnnbsbsbsbasasasaH(s) 1将上式因式分解为将上式因式分解为六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析6.2 6.2 分析方法分析方法16)()()()()(2121mmnnpspspsbzszszsasHizs 在式在式中中分子等于零的分子等于零的根根零点零点分母等于零的分母等于零的根根jps 极点极点线性系统的传输函数完全

12、由线性系统的传输函数完全由零、极点和比例因子零、极点和比例因子决定决定六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析17)ps ()ps)(ps ()zs ()zs)(zs (k) s (Am21n21 可将上式改成标准形式，可将上式改成标准形式，即即)p()p)(p()z()z)(z(kk)ps(1)ps)(1ps(1)zs(1)zs)(1zs(1kA(s)m21n21m21n21 式中式中mnbak 六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析将放大器的增益函数表示为将放大器的增益函数表示为18对于正弦输入信号，增益函数可表示为对于正弦输入信号，增益函数可表示为)pj1()pj1)(pj1(

13、)zj1()zj1)(zj1(k)j (Am21n21 用分贝表示的增益函数的幅值与频率的关系：用分贝表示的增益函数的幅值与频率的关系： 幅频特性幅频特性增益函数的相位和频率的关系：增益函数的相位和频率的关系： 相频特性相频特性六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析1911( )(dB)() (dB)20lg20lg 120lg 1nmijijjjAA jkzp m1jjjn1iii)pj1Re()pj1Im(arctan)zj1Re()zj1Im(arctan)j (ARe)j (AImarctan)(幅频特性：用分贝表示模值幅频特性：用分贝表示模值。相频特性：相频特性：六、放大器频率

14、特性分析六、放大器频率特性分析2011( )(dB)() (dB)20lg20lg 120lg 1nmijijjjAA jkzp 幅频特性波特图：横坐标用频率对数刻度，幅频特性波特图：横坐标用频率对数刻度，纵坐标用纵坐标用dBdB表示，描述幅频特性曲线。表示，描述幅频特性曲线。 相频特性波特图：横坐标用频率对数刻度，相频特性波特图：横坐标用频率对数刻度，纵坐标用度纵坐标用度( (或弧度或弧度) )表示，描述相频特性曲线。表示，描述相频特性曲线。扩展频率扩展频率范围范围 在求增益函数的幅频和相频特性时，可以先分别在求增益函数的幅频和相频特性时，可以先分别求出单个零极点的贡献，最后合成。求出单个零

15、极点的贡献，最后合成。mjjjniiipjpjzjzjjAjA11)1Re()1Im(arctan)1Re()1Im(arctan)(Re)(Imarctan)(六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析21)s1(i , js 令（1 1）一阶零点）一阶零点iij1s1 )(21lg20 i dB0i i lg20i 幅频特性幅频特性在在 处的模值应为处的模值应为3.01dB3.01dB，因此实际的幅频特性曲线如虚，因此实际的幅频特性曲线如虚线所示。线所示。i 这样用两线段构成的折线就称为渐近线波特图，它与实际曲线这样用两线段构成的折线就称为渐近线波特图，它与实际曲线存在一定的误差，如存在

16、一定的误差，如2. 2. 渐近线波特图法渐近线波特图法六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析22i arctan 45 90 （1 1）一阶零点）一阶零点相频特性相频特性i 1 . 0 当当i 当当i 10 当当 0 时时， 100.1 ii 当当/ /十十倍倍频频程程的的直直线线4 45 5 斜斜率率为为 六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析23js 令11)1 ()1 (jjjs（2 2）一阶极点）一阶极点220lg 1j dB0j 20lgj j 幅频特性幅频特性1)s(1j六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析24j arctan 45 90 （2 2）一阶极点）一

17、阶极点相频特性相频特性j 1 . 0 当当j 当当j 10 当当 0 时时， 100.1 jj 当当/ /十十倍倍频频程程的的直直线线4 45 5 斜斜率率为为 六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析250 iz,js 令令 jlg20S幅频特性幅频特性相频特性为相频特性为（3 3）原点处的零点）原点处的零点表达式为表达式为 可以看出，零点可以看出，零点则则 90 dB01 dB2010 dB201 . 0 六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析260 jp,js 令令 jlg20 1 S幅频特性幅频特性相频特性为相频特性为（4 4）原点处的极点）原点处的极点表达式为表达式为可以看

18、出，极点可以看出，极点则则 90 dB01 dB2010 dB201 . 0 六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析27)10)(100(10)(58 ssssA01z一个原点处的零点一个原点处的零点21110/jprad s 试画出其幅频特性和相频特性渐近线波特图。试画出其幅频特性和相频特性渐近线波特图。例例6-26-2：已知某放大器的增益函数为：已知某放大器的增益函数为 解：解：由增益函数，可以看出由增益函数，可以看出52210/jprad s 两个一阶极点两个一阶极点六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析28)101)(1001(10)(5ssssA js 令令5101lg2

19、01001lg20lg2010lg20)()( jjjjAA （1 1）将增益函数写成标准形式）将增益函数写成标准形式 幅频特性为：幅频特性为：，则，则510arctan100arctan90 相频特性为：相频特性为：六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析29z z1 1p p1 1p p2 2（2 2）画出单个零极点的渐近线幅频特性波特图）画出单个零极点的渐近线幅频特性波特图5101lg201001lg20lg2010lg20)()( jjjjAA 六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析30z1p1p2（2 2）画出单个零极点的渐近线相频特性波特图）画出单个零极点的渐近线相频特性

20、波特图510arctan100arctan90 六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析31MATLAB语言 由于渐近线波特图分析法存在误差，因此为了精由于渐近线波特图分析法存在误差，因此为了精确分析放大器增益函数的幅频特性和相频特性曲线，确分析放大器增益函数的幅频特性和相频特性曲线，可以根据增益函数的表达式，用可以根据增益函数的表达式，用MATLABMATLAB语言写程序。语言写程序。例例6-36-3：已知某放大器的增益函数为：已知某放大器的增益函数为 )10)(100(10)(58 ssssA用用MATLABMATLAB编程画出其幅频特性和相频特性渐编程画出其幅频特性和相频特性渐近线波

21、特图。近线波特图。六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析3. 3. 计算机辅助分析法计算机辅助分析法32解：解：变换增益函数形式为变换增益函数形式为程序如下：程序如下：g=tf(0 10e+8 0,1 100100 10e+7);g=tf(0 10e+8 0,1 100100 10e+7);bode(g,1,10e+7)bode(g,1,10e+7)；2711810100100110)(ssssAg g为增益函数的分子分母的系数。为增益函数的分子分母的系数。bodebode是是MATLABMATLAB中绘制系统波特图的命令。中绘制系统波特图的命令。六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性

22、分析33MATLAB语言程序运行后得到的波特图如下图所示。程序运行后得到的波特图如下图所示。六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析341 1. .混合混合型等效电路型等效电路体电阻：体电阻：bbr基区体电阻基区体电阻通常为通常为1010100100ercr集电区体电阻集电区体电阻发射区体电阻发射区体电阻一般都小于一般都小于10106.3.1 6.3.1 双极晶体管高频混合双极晶体管高频混合型等效电路型等效电路六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析6.3 6.3 单级放大器的频率响应单级放大器的频率响应35ebr ：折合到基极支路的：折合到基极支路的 发射结正向电阻发射结正向电阻cb

23、r:表示输出电压对输表示输出电压对输 入电压的反馈作用，入电压的反馈作用， 约为几约为几Mcer:表示输出电压对输表示输出电压对输 出电流的影响，约出电流的影响，约 为为10-1000kcbC :集电结电容，约为集电结电容，约为 210pFebC:发射结电容，约为发射结电容，约为100500pF六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析36bfeebmIhUgebbfemUIhg对应于对应于H参数等效电路参数等效电路有：有：ebferhmV26CQI几十毫西。约为的控制能力,对称为跨导，反映gmcIebU六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析37 忽略发射区和集电区体电阻，将三极管接成

24、共忽略发射区和集电区体电阻，将三极管接成共射接法，可得到晶体管的高频混射接法，可得到晶体管的高频混等效电路。等效电路。 由等效电路中由等效电路中可看出，输入和输可看出，输入和输出被出被 连到连到一起，使得分析复一起，使得分析复杂化，因此需要简杂化，因此需要简化等效电路。化等效电路。cbC和cbr 由于由于 约为几约为几M M，通常满足通常满足所以可以将所以可以将 断开。断开。cbrcbrebCr 1cb 六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析38密勒定理用来对电路进行单向化。密勒定理用来对电路进行单向化。（1 1）原理电路图）原理电路图节点节点0 0为参考节点为参考节点节点节点1 1为输

25、入节点为输入节点节点节点2 2为输出节点为输出节点 Z Z为跨接在输入和为跨接在输入和输出之间的阻抗输出之间的阻抗目的：将阻抗目的：将阻抗Z Z等效到输入回路和输出回路中。等效到输入回路和输出回路中。2 2密勒定理密勒定理六、放大器频率特性分六、放大器频率特性分析39ZUUI211ZUUU)/1 (12112/UUK11ZZK（2 2）简化分析）简化分析ZKUI)1 (1111ZU 令：令：则：则：即：即：同理同理ZUUI122)/11/(2KZU22ZU211ZZK六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析40（3 3）简化混合简化混合型等效电路型等效电路密勒定理：密勒定理：跨接在输入回路

26、和输出回路之间的阻抗跨接在输入回路和输出回路之间的阻抗Z Z，对输入端和输出端的影响可以折合到输入端的一并联对输入端和输出端的影响可以折合到输入端的一并联阻抗阻抗 和输出端的一并联阻抗和输出端的一并联阻抗 。/(1)ZK (11)ZK K 是阻抗是阻抗Z Z两端电压之比。两端电压之比。六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析41例例6-46-4 如图电路，用密勒定理将图如图电路，用密勒定理将图(a)(a)电路等效为图电路等效为图(b)(b)，求图求图(b)(b)中的中的C C1 1、C C2 2为何值。为何值。解：解：CjZ1111)1 (11CjKCjKZZpF3033)1001 ()1

27、 (1CKC221)11 (111CjKCjKZZpF03. 33)10011 ()11 (2CKC电容倍增效应电容倍增效应42例例6-56-5 某放大器的交流通路如图所示，试用密勒定理将某放大器的交流通路如图所示，试用密勒定理将R Rf f等效。等效。解：解：等效原理图如图等效原理图如图(b)(b)所示。这里所示。这里 ，由于是，由于是CCCC电电路，路， 小于小于1 1，但接近于，但接近于1 1。因此。因此 是一个绝对值很大是一个绝对值很大的负电阻，通常满足的负电阻，通常满足 与与 的并联值的并联值近似为近似为 ，即，即 可视为开路。可视为开路。 umioAUUKumAKRf11LfRKR

28、|11|LRLRKRf1143例例6-66-6 某某FETFET放大器的如图所示，试用密勒定理将进行化简。放大器的如图所示，试用密勒定理将进行化简。23oumumiUKAAU44cbCjZ1KZZ11cbCKj)1 (1KZZ/112cbCKj)/11 (1其中：其中：ebceUUK 输入端为输入端为be端，输出端端，输出端为为ce端；端； 的容抗即为跨的容抗即为跨接在输入输出间的阻抗。接在输入输出间的阻抗。b cC 六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析45:1CEK 将将 等效到输入和输出端，得到等效电等效到输入和输出端，得到等效电路路cbCcbcbCCK)11 (简化混合简化混合型

29、等效电路型等效电路cbebiCKCC)1 (简化混合简化混合型等效电路也称为单向化模型。型等效电路也称为单向化模型。输出端电容和电阻的输出端电容和电阻的并联远远大于负载电并联远远大于负载电阻，故可开路。阻，故可开路。密勒倍增效应密勒倍增效应六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析466.3.26.3.2 频率响应分析频率响应分析定性分析：定性分析：ebC、cbC图示电路为电容耦合共射电路图示电路为电容耦合共射电路输入、输出耦合电容输入、输出耦合电容: :旁路电容：旁路电容：三极管极间电容：三极管极间电容： 在分析频率响应时，采用分频区分析法，即划分成在分析频率响应时，采用分频区分析法，即划

30、分成低频、中频和高频三个不同的区域进行分析。低频、中频和高频三个不同的区域进行分析。21CC 、eC通常，通常，C C1 1、C C2 2 和和 C Ce e的容量较大的容量较大( (以以F F为单位为单位) )，而而 的容量较小的容量较小( (以以pFpF为单位为单位) )。bebcCC 、六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析47所有电容的影响均可忽略不计。所有电容的影响均可忽略不计。CjZc/1中频区等效电路中频区等效电路 在中频区，由于在中频区，由于 的容量大，即容抗小，的容量大，即容抗小，因此可以视为短路；而极间电容容量小，即容抗大，因此可以视为短路；而极间电容容量小，即容抗大

31、，因此可以视为开路。因此可以视为开路。e2CC 和和、1C1.1.中频区频率响应分析中频区频率响应分析六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析48sousmUUAiosiUUUUfeLisiieh RRRRh iebbiebihRRhRR/21LcLRRR/中频区电压放大倍数：中频区电压放大倍数：中频区电压放大倍数是一个与频率无关的常数。中频区电压放大倍数是一个与频率无关的常数。因此，其幅频特性为一条水平线，幅值因此，其幅频特性为一条水平线，幅值(dB)(dB)为为对于共射电路，其相频特性为对于共射电路，其相频特性为 的一条水平直线。的一条水平直线。usmAlg20180 六、放大器频率特

32、性分析六、放大器频率特性分析49考虑考虑C C1 1,C,C2 2,C,Ce e的作用的作用低频区等效电路低频区等效电路 多数情况下，射极旁路电容多数情况下，射极旁路电容C Ce e的容量很大，其容抗很小，的容量很大，其容抗很小，即使在低频区仍将其视为短路。即使在低频区仍将其视为短路。2.2.低频区频率响应分析低频区频率响应分析六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析50212( )()()usmuslLLAsAsss 11/sbbbiesbieURIRhRRhsC oLUIR 21()cfebcoI Rh I RUsC 111/LsbieRRhC 221LcLRRC (/)/fecLib

33、ieusmumisbiesiehRRRRhAARRRhRh 六、放大器频率特性分析5111(/)sbieRRhC 22()cLRR C CR回路时回路时间间常数常数输入回路时间常数输入回路时间常数输出回路时间常数输出回路时间常数 1 只要算出有电容的回路的时间常数，即可计算由只要算出有电容的回路的时间常数，即可计算由该电容所确定的下限角频率。该电容所确定的下限角频率。212( )()()usmuslLLAsAsss 111/LsbieRRhC 221LcLRRC 六、放大器频率特性分析52当输入为正弦信号时：当输入为正弦信号时：12()(1)(1)usmuslLLAAjjj 2221LLL放大

34、器总的下限角频率放大器总的下限角频率 六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析5321,1k,6k,2k,50,2FsieLbcfeCRhRRRhC (/)/6/1502/1(-)(-)15.38/6/111feLfecLibieusmisiebiesieh RhRRRRh()ARRhRhRh 例例6-7 6-7 设设画出低频区的幅频特性和相频特性。画出低频区的幅频特性和相频特性。解：解：(dB)20lg23.75dBusmusmAA 11/LsbieRRhC 63102101/61/1 269.23rad/s 42.9Hz2LLf ()(1)usmuslLAAjj 六、放大器频率特性分析

35、六、放大器频率特性分析54低频区的幅频特性和相频特性如下图所示。低频区的幅频特性和相频特性如下图所示。2(dB)20lg20lg 1()LuslusmAA 23.7520lgLL 23.75L ( )arctan()L o900.1L o45L o010L 六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析55考虑电容考虑电容 的作用。的作用。bebcCC和和利用简化的混利用简化的混模型画出的高频区等效电路如下模型画出的高频区等效电路如下: :3.3.高频区频率响应分析高频区频率响应分析六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析56( )1()/usmushsbbb eiAAss RrrC( )o

36、ushsUAsU b eosb eUUUU/ssbRRR /LcLRRR omLb eUg RU 1/1/b eb eibsbsb ebbsirUsCRURRrrRsC mfeb eghr /1( )/1/feLbieushsbieiesbbb eih RRhAsRRhhsRrrC 高频区源电压放大倍数：高频区源电压放大倍数：六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析57()1usmushHAAjj 1( )/Hsbbb eiRrrC /sbbb eiRrrC 当输入为正弦信号时当输入为正弦信号时输入回路时间常数为输入回路时间常数为六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析581k6k2k

37、100pF,503pF100sLbcbefebcbbRR,R,R,Ch,C,r()feLiusmisieh RRARRh (/)/()/fecLbiebiesiehRRRhRhRh 例例6-8 6-8 设设画出高频区的幅频特性和相频特性。画出高频区的幅频特性和相频特性。解：解：38.15)1)1/2(50(11/61/6 (dB)20lg23 75dBusmusmAA.1( )/Hsbbb eiRrrC cbebiCKCC)1( feLmLb eh RKg Rr H1.61MHzf六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析59高频区的幅频特性和相频特性如下图所示。高频区的幅频特性和相频特性如

38、下图所示。幅频特性幅频特性相频特性相频特性六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析60LfHfLfHf 将三个区域的幅频特性和相频特性曲线组合在一起，即将三个区域的幅频特性和相频特性曲线组合在一起，即可以得到完整的幅频特性和相频特性曲线可以得到完整的幅频特性和相频特性曲线. .（1 1）幅频特性）幅频特性BWfBWHLfff：下限频率：下限频率：上限频率：上限频率：通频带：通频带 在放大信号时，通常要求通频带略大于信号带宽，在放大信号时，通常要求通频带略大于信号带宽，以避免输出信号出现幅度失真。以避免输出信号出现幅度失真。4.4.完整的幅频特性和相频特性曲线完整的幅频特性和相频特性曲线61

39、（2 2）相频特性）相频特性 以中频区相移为参考时，低频区相位超前中频区，以中频区相移为参考时，低频区相位超前中频区，即附加相移为正，其值不超过即附加相移为正，其值不超过9090；而高频区相位滞；而高频区相位滞后中频区，即附加相移为负，其绝对值也不超过后中频区，即附加相移为负，其绝对值也不超过9090。六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析62 电容耦合共集放大电路的频率特性要优于共射放大电路，电容耦合共集放大电路的频率特性要优于共射放大电路，表现为其上限频率高于共射放大电路。表现为其上限频率高于共射放大电路。电路图电路图高频等效电路高频等效电路5.5.电容耦合共集放大电路电容耦合共集放

40、大电路六、放大器频率特性分六、放大器频率特性分析63电路特点：电路特点：该电路没有密勒倍增效应；该电路没有密勒倍增效应； 电路的高频特性，即上限频率是由回路的时间常电路的高频特性，即上限频率是由回路的时间常数决定的，时间常数越小，则上限频率越高。数决定的，时间常数越小，则上限频率越高。共集放大电路的电压放大倍共集放大电路的电压放大倍数近似为数近似为1 1。ebC 折合到输入端的电容折合到输入端的电容远小于它本身，即输入回路远小于它本身，即输入回路时常数很小；时常数很小；f fH H高高若考虑负载电容若考虑负载电容 的影响的影响（包括输出电容），则由于（包括输出电容），则由于共集电路的共集电路的

41、 很小，即输出很小，即输出回路时间常数小，所以高频特性好。回路时间常数小，所以高频特性好。LCoR六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析64电路图电路图高频等效电路高频等效电路6. 6. 电容耦合共基放大电路电容耦合共基放大电路六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析65电路特点：电路特点：若忽略若忽略 的影响，则的影响，则 不存在密勒倍增效应，不存在密勒倍增效应，其中，其中， 比共射接法比共射接法小得多，且共基输入电阻小，小得多，且共基输入电阻小，故输入回路时间常数小；故输入回路时间常数小；bbrcbCebiCC 若考虑负载电容若考虑负载电容 的影响，由于共基电路和共射电路的的影响

42、，由于共基电路和共射电路的输出电阻相同，所以输出回路时间常数也相同，因此由负输出电阻相同，所以输出回路时间常数也相同，因此由负载电容所引起的上限频率相同。载电容所引起的上限频率相同。LC六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析66电路如下图所示。设放大器的上限频率由电路如下图所示。设放大器的上限频率由C CL L决定，决定，C Cb b c c 和和C Cb b e e的影响可忽略不计。求开关的影响可忽略不计。求开关S S分别接分别接A A端和端和B B端时端时上限频率的表达式。上限频率的表达式。例例6-96-9 在考虑负载电容时，在考虑负载电容时，CCCC组态的上限频率高于组态的上限频率

43、高于CECE组态。组态。解：接到解：接到A A端时，端时，CECE组态组态接到接到B B端时，端时，CCCC组态组态 112 (/)2 (/)HoALLcLLfRRCRRC12 (/)HoBLLfRRC/(1)sbieoBefeRRhRRh21bbbRRR/ 六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析67 类似于晶体三极管的高类似于晶体三极管的高频等效电路，需要考虑场效频等效电路，需要考虑场效应管应管极间电容极间电容的影响。的影响。（1 1）JFETJFET高频等效电路高频等效电路（2 2）MOSFETMOSFET高频等效电路高频等效电路（3 3）MOSFETMOSFET高频等效电路高频等效

44、电路 ( (衬源短路）衬源短路）1.1.场效应管的高频等效电路场效应管的高频等效电路6.3.3 6.3.3 场效应管放大器的频率响应场效应管放大器的频率响应六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析68 例例6-106-10 一一JFETJFET放大器如下图所示。已知放大器如下图所示。已知I IDSSDSS=8mA=8mA，U UGS(offGS(off) )=-4V, =-4V, r rdsds=20k=20k, ,C Cgdgd=1.5pF,C=1.5pF,Cdsds=5.5pF=5.5pF，试计，试计算算A Aumum、f fL L以及以及f fH H，并画出渐近线波特图。，并画出渐近

45、线波特图。 分析：计算中频电压放大倍数需要分析：计算中频电压放大倍数需要求出跨导求出跨导g gm m, ,因此需要做静态分析；因此需要做静态分析；计算下限频率需要低频等效电路，计算下限频率需要低频等效电路，并找到有电容的回路，计算该回路并找到有电容的回路，计算该回路的时间常数；计算上限频率需要高的时间常数；计算上限频率需要高频等效电路，并找到有电容的回路，频等效电路，并找到有电容的回路，计算该回路的时间常数。计算该回路的时间常数。六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析69 SDQGSQoffGSGSQDSSDQRIUUUII21)()(mA.50 DQIV3 GSQUmS1)1 (2)(

46、)( offGSGSQoffGSDSSUuGSDmUUUIdudigGSQGSum(/ / /)1 (20/ /5/ /5)2.22mdsdLAgrRR （2 2）中频电压放大倍数）中频电压放大倍数六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析解解 （1 1） 静态分析静态分析由由JFETJFET的特性和电路图可得：的特性和电路图可得：70Hz.)/()/(9317610101055202121632CRRrfLddsL（3 3）下限频率）下限频率低频等效电路低频等效电路有电容的回路是输出回路，计算出该有电容的回路是输出回路，计算出该回路的时间常数，下限角频率就是时回路的时间常数，下限角频率就是

47、时间常数的倒数。间常数的倒数。 在低频区，极间电容可看为开路，耦合电容在低频区，极间电容可看为开路，耦合电容 不能再视为不能再视为短路，必须予以考虑，但在本题中，短路，必须予以考虑，但在本题中， ，因此只考虑，因此只考虑 。21CC、1C2C六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析71gddsoCKCC)11( gdgsiCKCC)1( 其其中中pF49951222115511.).(.)(gdumdsCAC117.55MHz2 (/)2 (20/5/5) 9.49HdsdLofrRR C 在高频区等效电路中，在高频区等效电路中，C Cgdgd将输出回路和输入回路连在一起将输出回路和输入回

48、路连在一起，增加了分析难度，因此要用密勒定理对其进行单向化。增加了分析难度，因此要用密勒定理对其进行单向化。gddsoCKCC)11( （3 3）上限频率）上限频率由于输入为恒压源，所以输入回路的由于输入为恒压源，所以输入回路的时间常数为零，即时间常数为零，即 对高频特性没有影对高频特性没有影响，故只考虑输出回路时间常数。响，故只考虑输出回路时间常数。iC72（4 4）幅频特性和相频特性曲线）幅频特性和相频特性曲线六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析73 相对于共射放大电路而言，为了展宽放相对于共射放大电路而言，为了展宽放大器的通频带，可以采用组合电路的方式。大器的通频带，可以采用组合

49、电路的方式。主要有两种方式：共射共基电路主要有两种方式：共射共基电路, ,共射共集电路。共射共集电路。（1 1）CE-CBCE-CB电路电路1.1.共基电路的输入电阻很小，共基电路的输入电阻很小，第一级第一级 密勒电容大大减小，密勒电容大大减小，从而使共射电路的上限频率大从而使共射电路的上限频率大大提高。大提高。cbC2.2.两级级联后的上限频率取两级级联后的上限频率取决于第一级共射电路的上限决于第一级共射电路的上限频率。频率。6.3.4 6.3.4 组合电路组合电路六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析74 相对于共射放大电路而言，为了展宽放大器相对于共射放大电路而言，为了展宽放大器的

50、通频带，可以采用组合电路的方式。的通频带，可以采用组合电路的方式。 共射一共基组合放大电路在宽频带视频放大共射一共基组合放大电路在宽频带视频放大器和接收机中获得广泛的应用。器和接收机中获得广泛的应用。六、放大器频率特性分析六、放大器频率特性分析75（2 2）CE-CCCE-CC电路电路适用于容性负载；适用于容性负载；对于容性负载的共对于容性负载的共射放大器的上限频率很低，射放大器的上限频率很低，但如果容性负载作为共集但如果容性负载作为共集放大器的负载，则由于其放大器的负载，则由于其输出电阻很小，输出电阻很小， 的影响的影响将大大减小；将大大减小；LC两级级联后的上限频率取决于第一级共射电路两级级联后的上限频率取决于第一级共射电路( (无无 ）的上限