第四章放大电路的频率响应课件资料

1、模拟电子技术基础Analog Electronic Technology Foundation南京林业大学信息科学技术学院2015年7月第四章 放大电路的频率响应4.1 频率响应的一般概念4.2 单级放大电路的高频响应4.3 单管共发射极放大电路的频率响应4.4 单管共基极和共集电极放大电路的频率响应4.5 多级放大电路的频率响应4.1 频率响应的一般概念一、研究频率响应的必要性二、单时间常数RC 电路的频率响应一、研究频率响应的必要性 电子电路中所遇到的信号往往频率并不单一，而是具有一定的频谱。 由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导体器件极间电容的存在，使放大倍数为频率的函数(即放大电路对

2、不同频率的信号具有不同的放大能力）。 在使用一个放大电路时应了解其信号频率的适用范围，在设计放大电路时，应满足信号频率的范围要求。1. RC低通电路的频率响应（电路理论中的稳态分析）RC电路的电压增益（传递函数）：则且令又电压增益的幅值（模）（幅频响应）电压增益的相角（相频响应）增益频率函数二、单时间常数RC 电路的频率响应RC低通电路频率响应曲线描述幅频响应相频响应(1)当ffH时RC低通道路的波特图 信号频率越低，输出电压越接近输入电压2. RC高通电路的频率响应RC电路的电压增益：幅频响应相频响应高通电路:信号频率越高，输出电压越接近输入电压（3）几个结论 当 f=fL时放大倍数幅值约降

3、到0.707倍，相角超前45； 频率响应有幅频特性和相频特性两条曲线。 当 f=fH时放大倍数幅值约降到0.707倍，相角滞后45。 截止频率决定于电容所在回路的时间常数放大电路中的频率参数 在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。高通电路低通电路 在高频段，随着信号频率逐渐升高，晶体管极间电容和分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号损失，放大能力下降。下限频率上限频率结电容4.2 单级放大电路的高频响应一、晶体管的混合模型二、三极管的频率参数三、场效应管的高频等效模型 1. 混合模型：形状像，参数量纲各不相同结构：由体电阻、结

4、电阻、结电容组成。rbb：基区体电阻rbe：发射结电阻C：发射结电容re：发射区体电阻rbc：集电结电阻C：集电结电容rc：集电区体电阻因多子浓度高而阻值小因面积大而阻值小一、晶体管的混合模型混合模型：忽略小电阻，考虑集电极电流的受控关系 gm为跨导，它不随信号频率的变化而变。为什么引入参数gm？因在放大区iC几乎仅决定于iB而阻值大因在放大区承受反向电压而阻值大1. 模型的建立：由结构而建立，形状像，参数量纲各不相同。 gm为跨导，它不随信号频率的变化而变。阻值小阻值大连接了输入回路和输出回路2. 混合模型的单向化（使信号单向传递）等效变换后电流不变3. 晶体管简化的高频等效电路？电流放大倍

5、数的频率响应为什么短路？1. 适于频率从0至无穷大的表达式2. 电流放大倍数的频率特性曲线3. 电流放大倍数的波特图: 采用对数坐标系 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 f注意折线化曲线的误差20dB/十倍频折线化近似画法二、三极管的频率参数共射截止频率共基截止频率特征频率集电结电容通过以上分析得出的结论： 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； 波特图及其折线画法； C的求法。手册查得讨论一1. 若干个放大电路的放大倍数分别为1、10、102、103、104、105，它们的增益分别为多少？2. 为

6、什么波特图开阔了视野？同样长度的横轴，在单位长度不变的情况下，采用对数坐标后，最高频率是原来的多少倍？102030405060Of10102103104105106lg f讨论二 电路如图。已知各电阻阻值；静态工作点合适，集电极电流ICQ2mA；晶体管的rbb=200，Cob=5pF， f=1MHz。 试求解该电路中晶体管高频等效模型中的各个参数。讨论二三、场效应管的高频等效电路可与晶体管高频等效电流类比，简化、单向化变换。很大，可忽略其电流单向化变换极间电容CgsCgdCds数值/pF1101100.11忽略d-s间等效电容4.3 单管共发射极放大 电 路 的 频 率 响 应单管共射放大电路

7、的频率响应中频段：极间电容 容抗很大，可视为开路，耦合电容和旁路电容的容抗很小，可视为短路。1. 中频电压放大倍数带负载时：空载时： 中频段电压增益可看成是常数，在一定的频率范围内，电压增益不会随信号频率的改变而变化。2. 低频电压放大倍数:低频段：极间电容 容抗仍很大，可视为开路，耦合电容和旁路电容的容抗增大，不可视为短路。2. 低频电压放大倍数：定量分析C所在回路的时间常数？2. 低频电压放大倍数：低频段频率响应分析中频段20dB/十倍频3. 高频电压放大倍数：高频段：极间电容会对高频特性产生很大影响，不可视为开路，耦合电容和旁路电容的容抗很小，可视为短路。3. 高频电压放大倍数：定量分析

8、3. 高频电压放大倍数：高频段频率响应分析4. 电压放大倍数的波特图全频段放大倍数表达式：中频段：耦合电容和旁路电容视为短路，极间电容视为开路，在一定频率范围内电压增益为常数。低频段：极间电容视为开路，但耦合电容和旁路电容不再视为短路，而是影响放大电路低频特性的主要因素。可通过选用大的电容来增大回路的时间常数改善低频特性或采用直接耦合放大电路。高频段：极间电容Cbe，Cbc是影响放大电路高频特性的主要因素，且Rs，rbb都对高频特性产生影响。要想获得良好的高频特性（增大上限截至频率，增大带宽），可降低时间常数，如选用较小的rbb，Cbe，Cbc，Rs或选用较高特征频率的BJT管等。5. 带宽增

9、益积：定性分析fbw fH fL fH矛盾 当提高增益时，带宽将变窄；反之，增益降低，带宽将变宽。5. 带宽增益积：定量分析若rbeRb、 Rs fL1， fH fH1，频带变窄！2. 多级放大电路的频率响应与各级的关系 对于n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fL、 fH，则由于求解使增益下降3dB的频率，经修正，可得1.1为修正系数讨论一 1. 信号频率为0时电压放大倍数的表达式？ 2. 若所有的电容容量都相同，则下限频率等于多少？时间常数分析：C2、Ce短路， 开路，求出C1、Ce短路， 开路，求出C1、C2短路， 开路，求出C1、 C2、 Ce短路，求出若电容值均相等，