第4章放大电路的频率响应和噪声(机械工业黄丽亚)

第4章放大电路的频率响应和噪声

4.1放大电路的频率响应和频率失真

4.1.1放大电路的幅频特性和幅频失真

4.1.2放大电路的相频特性和相频失真4.1.3波特图4.2晶体管的高频小信号模型和高频参数4.2.1晶体管的高频小信号模型2023/2/31模拟电子技术模拟电子技术二、特征频率fT4.3晶体管放大电路的频率响应4.3.1共射放大电路的频率响应一、共射放大电路的高频响应4.1.2晶体管的高频参数二、共射放大电路的低频响应

三、共基电流放大系数α(jf

)及fα一、共射电流放大系数β(j

f)及其上限频率fβ2023/2/32模拟电子技术模拟电子技术第4章放大电路的频率响应和噪声

（1）掌握放大电路频率响应的有关概念，掌握放大器的低频、中频和高频等效电路（2）掌握晶体管频率参数、共射电路频率响应特性。（3）了解单管放大电路频率响应的分析方法。（4）了解波特图的概念及画法。2023/2/33模拟电子技术模拟电子技术1.待放大的信号，具有一定的频率范围。2.放大电路的放大性能与频率有关。

由于电抗元件的存在，使得放大器对不同频率信号分量的放大倍数和延迟时间不同，那么放大后的信号各频率分量的大小比例和时间相对关系将不同于输入信号。由此产生的失真称为频率失真。4.1放大电路的频率响应和频率失真

2023/2/34模拟电子技术模拟电子技术幅频失真和相频失真.avi线性失真起因结果线性电抗元件引起非线性元件引起不产生新的频率分量产生新的频率分量非线性失真2023/2/35模拟电子技术模拟电子技术4.1.1放大电路的幅频特性和幅频失真图4.1.2幅频特性(a)理想幅频特性f0f0(c)阻容耦合放大电路幅频特性中频区低频区高频区上限频率下限频率通频带增益频带积中频增益2023/2/36模拟电子技术模拟电子技术

图4.1.3相频特性f0(a)理想相频特性4.1.2放大电路的相频特性和相频失真0(c)阻容耦合放大电路的相频特性2023/2/37模拟电子技术模拟电子技术4.1.3波特图波特图就是一种采用对数坐标的频率特性曲线。CR+_+_图4.1.4高通电路的频率响应及其波特图（a）高通电路（b）频率响应2023/2/38模拟电子技术模拟电子技术图4.1.4高通电路的频率响应及其波特图（c）波特图

（b）频率响应线性刻度对数刻度对数刻度对数刻度2023/2/39模拟电子技术模拟电子技术普遍意义的结论(1)电路的截止频率决定于电容所在回路的时间常数。(2)当f=fL或fH时，增益下降3dB，且产生+45o或-45o相移。(3)近似分析中，可用近似波特图表示放大电路的频率特性。2023/2/310模拟电子技术模拟电子技术4.2晶体管的高频小信号模型和高频参数4.2.1晶体管的高频小信号模型图4.2.1晶体管的高频小信号混合π模型2023/2/311模拟电子技术模拟电子技术4.1.2晶体管的高频参数一、共射电流放大系数β(j

f)及其上限频率fβIb.ecb图

4.2.2的分析2023/2/312模拟电子技术模拟电子技术2023/2/313模拟电子技术模拟电子技术二、特征频率fTfβfTf01β0|β(jf)|0.707β02023/2/314模拟电子技术模拟电子技术三、共基电流放大系数α(jf

)及fα2023/2/315模拟电子技术模拟电子技术4.3晶体管放大电路的频率响应Rs＋－C1＋RB2RB1RE＋C3＋C2RCRL＋－Uo.Us.UCC图4.3.1(a)共射放大器电路4.3.1共射放大电路的频率响应1.高频小信号等效电路及其简化模型一、共射放大电路的高频响应2023/2/316模拟电子技术模拟电子技术(b)等效电路(设RB1//RB2>>rbe

)rbe′b′rbb′RsUsrceRCRL＋－UobeRL′Cbc′Cbe′cUbe′gm图4.3.1共射放大器及其高频小信号等效电路I1I2′2023/2/317模拟电子技术模拟电子技术rbb′RsUs＋－rbe′Cbe′CMb′CM′′RL＋－UobeUbe′gmcI1密勒等效电容图4.3.2(a)密勒等效后的单向化等效电路

2023/2/318模拟电子技术模拟电子技术rbb′RsUs.＋－rbe′Cbe′CMb′CM′′RL＋－Uo.beUbe′gm.c图4.3.2(a)密勒等效后的单向化等效电路I22023/2/319模拟电子技术模拟电子技术图4.3.2(b)进一步的简化等效电路Ube′gm′RL＋－UoUs＋－′RsCiUbe′′2023/2/320模拟电子技术模拟电子技术2.高频增益表达式及上限频率2023/2/321模拟电子技术模拟电子技术|Aus(jf)|0.707|AuIs||AuIs|fffHfH0-180°-225°－90°(j)f|Aus(jf)|fffH00－45°－90°0.01fH0.1fH10fH4020－20dB/10倍频程(a)(b)(c)(d)(fH)＝45°图4.3.3共射放大电路的高频响应

(a)幅频特性；(b)相频特性；

(c)幅频特性近似波特图；(d)相频特性近似波特图线性刻度对数刻度对数刻度(j)f2023/2/322模拟电子技术模拟电子技术二、共射放大电路的低频响应

(a)电路图4.3.4共射放大电路及其低频等效电路

1.共射放大器的低频等效电路2023/2/323模拟电子技术模拟电子技术低频等效电路图4.3.4共射放大电路及其低频等效电路2023/2/324模拟电子技术模拟电子技术简化低频等效电路图4.3.4共射放大电路及其低频等效电路′2023/2/325模拟电子技术模拟电子技术2.C1、ＣE对低频特性的影响2023/2/326模拟电子技术模拟电子技术2023/2/327模拟电子技术模拟电子技术

3.C2对低频响应的影响图4.3.6C2对低频响应影响的等效电路2023/2/328模拟电子技术模拟电子技术(C2引入的下限角频率)2023/2/329模拟电子技术模拟电子技术(中频源增益)2023/2/330模拟电子技术模拟电子技术图4.3.7共射放大电路完整的频率响应波特图2023/2/331模拟电子技术模拟电子技术思考题1.线性失真与非线性失真有何差异？2.晶体管的频率参数fβ、fT、fα的含义如何？三者的关系如何？3.共射放大电路在高频区和低频区放大倍数下降的原因是什么？2023/2/332模拟电子技术模拟电子技术作业4.14.34.44.62023/2/333模拟电子技术模拟电子技术

图5―28共射放大器电路2023/2/334模拟电子技术模拟电子技术

图5―28共射放大器电路的幅频特性2023/2/335模拟电子技术模拟电子技术

元、器件输入示意图2023/2/336模拟电子技术模拟电子技术Multisim

中的“分析方法”2023/2/337模拟电子技术模拟电子技术MP3播放器的音频频率范围为20Hz-20kHz。FM广播的音频频率范围为200Hz-15kHz。AM广播的音频频率范围为200Hz-4.5kHz。常见音频系统（设备）的通频带2023/2/338模拟电子技术模拟电子技术音阶CDEFGAB简谱符号1234567频率（Hz）261293330349392440494频率(对数)48.349.350.350.851.852.853.8音阶的划分是在频率的对数坐标(20log)上取等分而得2023/2/339模拟电子技术模拟电子技术使用分贝做单位的主要优点(1)数值变小，读写方便。

一架收音机从天线收到的信号至送入喇叭放音输出，一共要放大2万倍左右。

(2)运算方便。

若某功放前级是100倍(20dB)，后级是20倍(13dB)，那么总功率放大倍数是100×20=2000倍，总增益为20dB＋13dB=33dB。

2023/2/340模拟电子技术模拟电子技术(3)能如实地反映人对声音的感觉。电功率从0.1瓦增到1.1瓦，听到的声音响了很多；

从1瓦增强到2瓦，响度差不多；

从10瓦增强到11瓦，没人能听出响度差别。

10.4dB

3dB

0.4dB

0.1W→1.1W1W→2W10W→11WHi－Fi功放的音量旋钮刻度单位为分贝。

人耳听觉与声音功率分贝数成正比。蚊子叫声与大炮响声相差100万倍，但人的感觉