模拟电路基础：第七章 频率响应

第7章放大电路的频率响应7-1基本概念与分析方法线性失真、非线性失真放大器带来的失真：非线性失真：由于有源器件的非线性造成的，特点是信号中出现了新的频率成份。线性失真：由于电感、电容对不同频率的反应不同造成的，特点是信号中不出现新的频率成份。7-1-1频率响应与线性失真放大器输出信号y问题2放大不同频率分量的能力不同，因此造成信号失真，称为频率失真输入信号xx1x2x3x4x=x1+x2+x3+x4y1=x1+10(x2+x3)+x4y1=x1-(x2+x3)+x4RB+VCCRCC1C2T+-+-+VCC线性失真RB+VCCRCC1C2T+-+-中频段频率降低频率升高耦合、旁路电容短路；极间小电容断路耦合、旁路电容作用耦合、旁路电容短路；Aum0f放大器的增益随频率的变化规律就是放大器的频率响应

问题1

极间小电容断路;Ic_+vbe极间小电容作用(jf)fLfLfHfHffAumAum-30-90º-180º–270º中频段

高频段低频段通频带消除频率失真：应将输入信号的所有频率分量置于通频带中音频：20~20KHz图像：0~6MHzfAum0.707Aum0中频段

高频段低频段通频带C1，C2，Ce耦合旁路电容作用极间电容起作用耦合旁路电容短，极间电容断阻容耦合fHfAum0.707Aum0通频带直接耦合频率响应的表示方法a.用函数表达式即传输函数表示b.用波特图表示c.用上、下限频率、中频增益、带宽表示分频段的等效电路中频段等效电路耦合、旁路大电容短路，晶体管极间小电容断路低频段等效电路考虑耦合、旁路大电容，晶体管极间小电容断路High-FrequencyRange耦合、旁路大电容短路，考虑晶体管极间小电容系统的稳态响应为:相量法算子复阻抗为（相量法和复频率法）+Vi-CRVo7.2系统传输函数算子+Vi-RVo复阻抗为C复频率法

一般的，可以用函数表达式即传输函数表示

极点、零点的概念零点：传输函数分子多项式的根Zk极点：传输函数分母多项式的根pj得到极点得到零点+Ui-R=1KUoC=1pF令分母为0，解出s即可得到极点RPRSviCSvo传输函数K0.707KfLAufHighpass串联电容与低频响应RPRSviCPvo并联电容与高频响应K0.707KfHAufLowpassRPRSviCPvoCS串并联电容均有如果条件满足，则分频段分析简单！如果Cp<<Cs并且Rs

和Rp

是同一个数量级，则两个电容的影响可以分别考虑低频段，Cp开路,则Cs的时间常数为高频段，Cs短路，Cp的时间常数为频率响应与阶跃响应

给放大电路输入阶跃信号，输出信号的前沿和顶部随时间的变化，称为放大电路的阶跃响应。上升时间：输出电压从稳态值的10%上升到稳态值的90%所需时间tr，与高频区相对应tuituo90%Uom10%UomUomtr7.2.5时域响应Ifviisastepsignal,Ifviisastepsignal,fL=0.1fsfL=0.5fsfH=fsfH=0.5fsFs=方波的频率输入方波时，不同频率响应的放大电路的输出波形幅频特性令,系统的稳态响应为:相频特性已知传函画波特图已知传函画波特图步骤：1、首先将传函写成易于作图的形式2、分别画出各因子的波特图3、合成，叠加的渐进波特图例画出传输函数为1、首先将传函写成易于作图的形式主极点：对于二阶及以上高通系统高通网络中，如果某极点的绝对值大于其他极点绝对值4倍以上，该极点称为高通网络的主极点下限频率为主极点若多极点系统例：极点主极点为p2因此已知传函确定上、下限频率对于二阶及以上低通网络中，如果某极点的绝对值小于其他极点绝对值4倍以上，该极点称为低通网络的主极点主极点：若为主极点上限频率例：极点主极点为p1因此如果有重极点三个重极点两个重极点4已知波特求上下限频率例：已知某电路的各级为共射组态，其幅频波特图如下，求上下限频率和电压放大倍数2040608010Hzb.Bode图a.传输函数c.只有一个极点，因此7.3低频响应c.只有一个极点，因此RLC2CE有两个或以上的耦合有旁路电容，如何由电路确定下限频率fL？RLC2CEbC2·eR1//R2RLCcCERECRCRsi低频等效电路短路时间常数法计算下限频率

RLC2CE低频段，计算一个大电容时间常数时，将其他电容视为无穷大，或者说短路如果其中一个远大于其他f，则否则用（外电路直接看）短路时间常数法求下限频率rπbC2·eR1//R2RLCcCERECRCRsi（等效电路求）b·R1//R2RLCcCRCRsirπ计算Cc的短路时间常数时，其他大电容短路的等效电路共基组态RERCRLusRsi-Vee+VccC1C2RSi+VCCRBRERLC1+

C2

共集组态+VDDRDC1C2RLRG2RS+CS++uiRG1RGSGD共源组态uo共栅组态共漏组态RLC2CE7.4高频响应晶体管自身的频率响应双极型晶体管的频率响应短路电流增益在输入节点列写KCL，可得在输入节点列写KCL，可得小信号电流增益通常记做hfe而且一般情况下，满足fβ为β截止频率截止频率fT当f=fT,电流增益为1hfe

的幅度为

β截止频率fβ

也称为晶体管的带宽晶体管的截止频率fT

也称为晶体管的单位增益带宽积带宽CE放大电路的高频响应放大电路晶体管的高频等效电路放大电路的高频等效电路A导纳Y密勒等效uiuoi2i1iAY1Y2uiuoi2i1i同理近似计算（a）（b）对于图（a）对于图（b）密勒电容及密勒等效Auiuoi2i1iCMiller等效Auiuoi2i1i密勒电容共射电路Aum=-gm（RC//RL）忽略CMo与ro的影响由于是单极点系统，则提高上限频率应减小内阻，减小增益开路时间常数法计算上限频率

高频段，计算一个小电容时间常数时，将其他电容视为断路（1）计算Cπ的开路时间常数时，将Cμ开路RsRBCπrπ（2）计算Cμ的开路时间常数时，将Cπ开路RsRBCμR‘LrπgmVπUI或者RLC2CE10V放大器的增益带宽积

单极共射放大器

提高增益带宽积的方法选择内阻小的信号源，选择Cμ较小fT较高的高频管，减小Cμ所在回路的电阻。提高上限频率，应减小增益，使得Miller电容小，综合考虑增益和带宽定义：场效应管的高频等效电路单位增益带宽或单位增益频率场效应管的频率响应CS放大电路的高频响应放大电路的高频等效电路CgdCgsgmVgsVgsRDCgsgmVgsVgs密勒等效CB和CG放大电路的高频响应

电容Cu接在输入端对地，Cπ接在输出端对地，没有接在输入与输出端之间的电容。直接从外电路看写出开路时间常数如果有CL，则上限频率为11.9MHzCG放大电路的高频响应CgsCgdRsiCC和CD放大电路的高频响应

电容Cu接在输入端对地，Cπ接在输出端与输出端之间，对Cπ进行Miller等效，由于CC组态增益近似为1，Cπ等效到输入端和输出端的电容近似为0.电路中只有Cμ影响高频特性，因此CE-CB组合放大电路可以扩展带宽从减小miller电容角度出发，通过减小CE负载电阻减小增益，从而降低Miller电容Thebandwidthis12MHz,comparedtoapproximately3MHzfortheCEamplifier. While