放大电路的频率响应解读课件

1、4.5 放大电路的频率特性问题提出 前面所讲述的均以单一频率的正弦信号来研究，事实上信号的频率变化比较宽（例如声音信号、图象信号），对一个放大器，当Ui 一定时，f变化 Uo变化，即Au=Uo/Ui 变化，换句话说：Au与f有关。 为什么Au与f有关呢？什么是频率响应？ 频率响应：指放大器对不同频率的正弦信号的稳态响应。其表示方法： Av(f) (f) 其中 Av(f) 为幅频响应、(f)为相频响应。 vA&= 放大电路的频率特性包括两部分： 幅度频率特性 相位频率特性 幅频特性是描绘输入信号幅度固定，输出信号的幅度随频率变化而变化的规律。即 = = 相频特性是描绘输出信号与输入信号之间相位差

2、随频率变化而变化的规律。即这些统称放大电路的频率响应。幅频特性偏离中频值的现象称为幅度频率失真; 相频特性偏离中频值的现象称为相位频率失真。 放大电路的幅频特性和相频特性，也称为频率响应。因放大电路对不同频率成分信号的增益不同，从而使输出波形产生失真，称为幅度频率失真，简称幅频失真。放大电路对不同频率成分信号的相移不同，从而使输出波形产生失真，称为相位频率失真，简称相频失真。幅频失真和相频失真是线性失真。 产生频率失真的原因是:1.放大电路中存在电抗性元件，例如 耦合电容、旁路电容、分布电容、变压 器、PN结电容、分布电感等; 2.三极管的()是频率的函数。 在研究频率特性时，三极管的低频小信

3、号模型不再适用，而要采用高频小信号模型。 电路中存在着电抗器件是影响频响的主要因素，研究频率响应实际上是研究电抗元件的存在，对放大器放大倍数的影响。 当f低时，主要是耦合电容、旁路电容起作用。当f高时，主要是PN结电容起作用。补充：RC电路的频率响应 RC低通电路 RC高通电路RC低通电路 RC低通电路如图所示。RC低通电路其电压放大倍数(传递函数)为 由以上公式可做出如图所示的RC低通电路的近似频率特性曲线：RC低通电路的频率特性曲线fO|Au |10.707O4590 fHfRC低通电路的频率特性曲线波特图 当 时，相频特性将滞后45，并具有 -45/dec的斜率。在0.1 和10 处与实

4、际的相频特性有最大的误差，其值分别为+5.7和5.7。 这种折线化画出的频率特性曲线称为波特图，是分析放大电路频率响应的重要手段。 幅频特性的X轴和Y轴都是采用对数坐标,称为上限截止频率。当 时，幅频特性将以十倍频20dB的斜率下降，或写成-20dB/dec。在 处的误差最大，有3dB。RC高通电路式中 下限截止频率、模和相角分别为 其电压放大倍数 为： RC高通电路如图所示。 由此可做出如图所示的RC高通电路的近似频率特性曲线。f 10 fL20lg|Au| = 0 dBf = fL20lg|Au| = 20lg0.7071 = -3 dBf 0.1 fL20lg|Au| = -20lg f

5、 / fLRC高通电路的近似频率特性曲线波特图小结（1）电路的截止频率决定于电容所在回路的时间 常数，即决定了fL和fH。（2）当信号频率等于fL或fH放大电路的增益下降3dB，且产生+450或-450相移。（3）近似分析中，可以用折线化的近似波特图表示放大电路的频率特性。4.5.2晶体管的高频等效模型1. 晶体三极管的混合 型等效电路混合模型 这一模型中用 代替 ，这是因为本身就与频率有关，而gm与频率无关。(a)晶体管的结构示意图2、简化的混合 模型通常情况下，rce远大于c-e间所接的负载电阻，而rb/c也远大于C的容抗，因而可认为rce和rb/c开路。(b)混合 模型混合 模型的简化

6、(a)简化的混合 模型C跨接在输入与输出回路之间，电路分析变得相当复杂。常将C等效在输入回路和输出回路，称为单向化。单向化靠等效变换实现。简化混合 模型的简化 (b)单向化后的混合 模型简化混合 模型的简化 (C) 忽略C的混合 模型因为C ，且一般情况下。 的容抗远大于集电极总负载电阻R， 中的电流可忽略不计，得简化模型图（C）。电流放大系数的频响 从物理概念可以解释随着频率的增高,将下降。因为 的等效电路 是指在VCE一定的条件下,在等效电路中可将CE间交流短路，由此可求出共射接法交流短路电流放大系数。可由下式推出 由此可做出的幅频特性和相频特性曲线，如图所示。三极管的幅频特性和相频特性曲

7、线当=1时对应的频率称为特征频率fT，且有fT0f 当20lg下降3dB时,频率f称为共发射极接法的截止频率4.5.3 共发射极接法放大电路的频率特性 频率响应的基本分析方法（频率特性的描写方法）：1、分段描写（高、中、低）根据影响各区段Au 的主要因素进行分析。2、频率响应特性用对数描写，幅度以分贝为单位，相位以度为单位。 单管放大电路的频率响应中频段：各种电抗影响忽略，Au 与 f 无关；低频段： 隔直电容压降增大， Au 降低。与电路中电阻构成 RC 高通电路；高频段：三极管极间电容并联在电路中， Au 降低。而且，构成 RC 低通电路。C1Rb+VCCC2Rc+Rs+单管共射放大电路

8、结电容及耦合电容C在不同的频率信号输入下有不同的作用。1 .中频段所有的电容均可忽略（结电容等效为开路，耦合电容等效为短路）。这时也可用h参数等效电路分析。中频电压放大倍数：结论：中频电压放大倍数的表达式，与利用简化 h 参数等效电路的分析结果一致。2. 低频段三极管的极间电容可视为开路，耦合电容C不能忽略。3. 高频段三极管的极间电容不能忽略，耦合电容C视为短路。4 完整的共射放大电路的频率响应（1）通频带：（2）带宽-增益积： fbwAum三极管一旦确定，频带宽增益积基本为常数5 两个频率响应指标：（1）测试放大电路输出电压幅值与相位的变化，可以得到它的频率响应，条件是 。 A.输入电压幅值不变，改变频率 B.输入电压频率不变，改变幅值 C.输入电压的幅值与频率同时变化 （2）放大电路在高频信号作用时放大倍数数值下降的原因是( ) ，而低频信号作用时放大倍数数值下降的原因是( ) 。 A.耦合电容和旁路电容的存在 B.半导体管极间电容和分布电容的存在。 C.半导体管的非线性特性 D.放大电路的静态工作点不合适（3）当信号频率等于放大电路的fL 或fH时，放大倍数的值约下降到中频时的( ) 。 A.0.5倍 B.0.7倍 C.0.9倍 即增益下降( )