CH03放大电路的频率响应

1、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 基本共射极放大电路的频率响应基本共射极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 频率响应是衡量放大电路对不同频率信号适应能力的一项频率响应是衡量放大电路对不同频率信号适应能力的一项技术指标。本章将首先频率响应的一般概念，接着介绍三极技术指标。本章将首先频率响应的一般概念，接着介绍三极管的频率参数。然后介绍单管共射放大电路的频率响应。最管的频率参数。然后介绍单管共射放大电路的频率响应。最后，简要地介绍多级放大电路的频率响应。后，简要地介绍多级放大电路的频率响应。3.1频率响应

2、的一般概念频率响应的一般概念3.1.1幅频特性和相频特性幅频特性和相频特性频率响应就是指放大器的增益与频率的关系。频率响应就是指放大器的增益与频率的关系。 式中式中为信号角频率，为信号角频率，Av()表示电压放大倍数的模与角频表示电压放大倍数的模与角频率的关系，称为幅频响应；而表示放大电路输出与输入正率的关系，称为幅频响应；而表示放大电路输出与输入正弦电压信号的相位差与角频率的关系，称为相频响应。将弦电压信号的相位差与角频率的关系，称为相频响应。将二者综合起来可全面表征放大电路频率响应。这种函数关二者综合起来可全面表征放大电路频率响应。这种函数关系称为放大电路的频率响应特性。系称为放大电路的频

3、率响应特性。（幅频响应）（幅频响应）（相频响应）（相频响应）)()()(.jVjVjAiov)()()(.vvAjA3.1频率响应的一般概念频率响应的一般概念3.1.2上限频率、下限频率和通频带上限频率、下限频率和通频带（幅频响应）（幅频响应）（相频响应）（相频响应）fLfHBWAvm0.707AvmvAOf图图 3-1fL ：下限频率；：下限频率；fH ：上限频率：上限频率BW ：通频带：通频带BW = fH - - fL3.1频率响应的一般概念频率响应的一般概念3.1.3频率失真频率失真( (a) )幅频失真幅频失真( (b) )相频失真相频失真图图 3-2频率失真频率失真3.1频率响应的

4、一般概念频率响应的一般概念3.1.4波特图波特图用对数坐标描绘出的折线化的频率特性曲线称为波特图。用对数坐标描绘出的折线化的频率特性曲线称为波特图。图图3-3所示为典型共射放大电路的波特图。所示为典型共射放大电路的波特图。图图3-3 共射放大电路的波特图共射放大电路的波特图3.1频率响应的一般概念频率响应的一般概念3.1.5低通电路和高通电路低通电路和高通电路（电路理论中的稳态分析）（电路理论中的稳态分析）RC电路的电压增益（传递函数）：电路的电压增益（传递函数）：则则11111ioH11/1/1)()()(CsRsCRsCsVsVsAV fsj2j 且令且令11H21CRf 又又)/j(11

5、HioHffVVAV 电压增益的幅值（模）电压增益的幅值（模）2HH)/(11ffAV （幅频响应）（幅频响应）电压增益的相角电压增益的相角)/(arctanHHff- - （相频响应）（相频响应）增益频率函数增益频率函数图图3-4RC低通电路低通电路 最大误差最大误差 -3dB频率响应曲线描述频率响应曲线描述幅频响应幅频响应2HH)/(11ffAV 1. RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应相频响应相频响应)/(arctanHHff- - 2. RC高通电路的频率响应高通电路的频率响应RC电路的电压增益：电路的电压增益：22222ioL/1 /1)()()(CRsssCRRsVsVsAV

6、 幅频响应幅频响应2LL)/(11ffAV 相频响应相频响应)/(arctanLLff 输出超前输入输出超前输入RC高通电路高通电路 3.2三极管的频率参数三极管的频率参数影响放大电路的频率特性，除了外电路的耦合电容和旁路影响放大电路的频率特性，除了外电路的耦合电容和旁路电容外，还有三极管内部的极间电容或其它参数的影响。电容外，还有三极管内部的极间电容或其它参数的影响。前者主要影响低频特性，后者主要影响高频特性。三极管前者主要影响低频特性，后者主要影响高频特性。三极管的频率参数描述三极管的电流放大系数对高频信号的适应的频率参数描述三极管的电流放大系数对高频信号的适应能力，也是三极管的重要参数。

7、本节读者会发现三极管的能力，也是三极管的重要参数。本节读者会发现三极管的共射电流放大系数共射电流放大系数以也是频率的函数，并不是一个常数。以也是频率的函数，并不是一个常数。 ffj10 0 ：低频共射电流放大系数；：低频共射电流放大系数；f ：为：为 值下降至值下降至 时的频率。时的频率。 021 3.2三极管的频率参数三极管的频率参数3.2.1截止频率截止频率通常将通常将 值下降到值下降到0.707 o时的频率定义为三极管的共射截时的频率定义为三极管的共射截止频率，用符号止频率，用符号f 表示。图表示。图3-5 就是就是 的对数幅频特性和相的对数幅频特性和相频特性。频特性。 - - ffff

8、arctan 120；图图3-53.2三极管的频率参数三极管的频率参数3.2.2特征频率特征频率图图3-5 值降为值降为 1 时的时的频率。频率。 1 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；112T0 ff得：得： ff0T 3.2三极管的频率参数三极管的频率参数3.2.3 共基截止频率共基截止频率值下降为低频值下降为低频 0 时时 的的 0.707 时的频率。时的频率。 ffjffjffjffjffjBBB11111111100000000ff)1(10000说明：说明： ff)1(10000 ，因为：因为：所以：所以：1. f 比比 f 高

9、很多，等于高很多，等于 f 的的 (1 + 0) 倍；倍；2. f fT Cb2 ceII Rieb1eb11)1(CCCCC soVSLVVA )ffffAAVSVS/j(1/j(1 L2 L1ML- - - besLVSMrRRA - - )(21bes1L1rRCf )(21Lcb2L2RRCf 中频区中频区(即通常内即通常内)源电压增益源电压增益当当则则下限频率取决于下限频率取决于L1f2. 低频响应低频响应低频响应低频响应 Lcb2bes1besL1111RRCjrRCjrRR - - - - - - /L2L14 ff 当当)ffffAAVSVS/j(1/j(1 L2 L1ML-

10、- - 2. 低频响应低频响应低频响应低频响应 下限频率取决于下限频率取决于L1f当当 时，时，L2L14 ff 相频响应相频响应 180 arctg( fL1 / f) 180arctg(fL1/f) 幅频响应幅频响应2L1MLV(1120 2020)/lg|lg|lgffAAVSS )ffAAVSVS/j(11 L1ML- - 2. 低频响应低频响应低频响应低频响应包含包含fL2的幅频响应的幅频响应完整的波特图完整的波特图)j1)(j1 (HLsmsffffAAvv-绘制波特图步骤：绘制波特图步骤： 1. 根据电路参数计算根据电路参数计算 、fL 和和 fH ； smvA2. 由三段直线构

11、成幅频特性。由三段直线构成幅频特性。 smvA中频段：中频段：对数幅值对数幅值 = 20lg 低频区：低频区： f = fL开始减小，作斜率为开始减小，作斜率为 20 dB/十倍频直线；十倍频直线； 高频段：高频段：f = fH 开始增加，作斜率为开始增加，作斜率为 20 dB/十倍频直线。十倍频直线。3. 由五段直线构成相频特性。由五段直线构成相频特性。 幅频特性幅频特性fdB/lg20vAOfL- -20dB/十倍频十倍频fH20dB/十倍频十倍频smlg20vA- -270- -225- -135- -180相频特性相频特性- -9010 fL0.1fL0.1fH10 fHfO 3.3.

12、3 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 在集成放大电路中，级与级之间基本上都采用直接耦在集成放大电路中，级与级之间基本上都采用直接耦合方式。因此，直接耦合放大电路在低频段不会因电容合方式。因此，直接耦合放大电路在低频段不会因电容上的压降增大而使电压放大倍数降低，同时，在低频段上的压降增大而使电压放大倍数降低，同时，在低频段也不产生附加的相位移。所以直接耦合放大电路能够放也不产生附加的相位移。所以直接耦合放大电路能够放大缓慢变化的信号和直流信号。从频率响应看，直接耦大缓慢变化的信号和直流信号。从频率响应看，直接耦合放大电路的主要特点是低频段的频率响应好，它的下合

13、放大电路的主要特点是低频段的频率响应好，它的下限频率限频率fL=0。 在高频段，由于三极管极间电容的影响，仍会导致直接在高频段，由于三极管极间电容的影响，仍会导致直接耦合放大电路的高频段电压增益下降，同时产生耦合放大电路的高频段电压增益下降，同时产生0-90之间滞后的附加相位移之间滞后的附加相位移3.3.3 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直接耦合单管共射放大电路的波特图直接耦合单管共射放大电路的波特图 3.4 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 上一章已经学习过多级放大电路的电压放大倍数等于上一章已经学习过多级放大电路的电压放大倍数等于各级电压放

14、大倍数的乘积。各级放大电路的电压增益是各级电压放大倍数的乘积。各级放大电路的电压增益是频率的函数，因而，多级放大电路的电压增益也必然是频率的函数，因而，多级放大电路的电压增益也必然是频率的函数。现假设多级放大电路为两级放大电路，级频率的函数。现假设多级放大电路为两级放大电路，级间采用阻容耦合方式。间采用阻容耦合方式。 以两级放大电路为例，考虑到第二级电路为第一级电路以两级放大电路为例，考虑到第二级电路为第一级电路负载，进一步设两级均具有相同的频率特性，即负载，进一步设两级均具有相同的频率特性，即 212121HHLLvmvmffffAA3.4 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应212

15、121HHLLvmvmffffAA两级放大电路的频率响应两级放大电路的频率响应 11lg20lg20lg20vvvAAA结论：多级放大电路的通频带，总是比组成它的每一级放大电路的通频带都窄。 3.5频率响应频率响应Multisim仿真实例仿真实例 频率特性是放大电路的不可缺少的一部分。直接利用频率特性是放大电路的不可缺少的一部分。直接利用Multisim的交流分析功能（的交流分析功能（AC Analysis）就可得到放大）就可得到放大电路的频率特性（包括幅频特性和相频特性）曲线。电路的频率特性（包括幅频特性和相频特性）曲线。例如下图所示电路，利用例如下图所示电路，利用Multisim的交流分析功能得到的的交流分析功能得到的频率特性为频率特性为3.