第五章 放大器频率响应

第五章频率响应

放大器要放大的信号通常不是一个单一频率的正弦波。而是由许多频率成分组合起来的复杂波形。由于放大电路中电抗元件与晶体管极间电容的存在，对不同频率的信号，放大器增益的大小和相位都不同。用复数可表示为：A(jω)=A(ω)ejφ(ω)A(ω)和φ(ω)为增益的模和相角，都是频率的函数，前者为幅频特性，后者为相频特性共同用来表示放大器对不同频率正弦信号的稳态响应特性。§5-1频率特性一.阻容耦合放大器频率特性它在一个较宽的频率范围内响应曲线是平坦的即增益模不随信号频率变化

计算时，中频区电抗元件的作用可忽略不计相应的等效电路是电阻性网络.这个频率范围称为中频区对应的增益称为中频增益

基本不随频率变化耦合电容旁路电容结电容分布电容(相频)(幅频)§5-1频率特性中频段：放大器增益的幅值与相角均为与频率无关的常数低频段：增益下降原因是由于耦合电容、旁路电容的存在。在直接耦合放大器中，其中频区可延伸到零频率上高频段：增益下降原因是由于晶体管结电容影响,使β随f的增加而下降2.上、下限频率定义为频率变化时增益的幅值下降到中频增益时所对应的频率。即A(fH)=AI/；A(fL)=AI/§5-1频率特性3.通频带f0.7=fH-fL=BW

4.增益带宽积GBW=AIf0.7频率特性的特征参数1.中频增益的幅值AI和相角φI§5-1频率特性基本因子（波特图）A§5-1频率特性§5-1频率特性(ω1为极点频率)§5-2单级放大器的频率特性一.晶体三极管的频率参数这些参数是评价晶体管的高频特性的特征参数1．fβ和fTfβ---β的截止频率fT----

晶体管的特征频率由于结电容的影响，晶体管的共发电流放大系数β是频率的函数（c-e极之间短路）其中：§5-2单级放大器的频率特性β0是低频时的共发短路电流放大系数，因为rb’e与ICQ有关，所以ωβ也与ICQ有关，即ICQ↑→ωβ

↑讨论：(1)当ω<<ωβ时，β(ω)=β0(2)ω↑→β(ω)↓§5-2单级放大器的频率特性所以把当所对应的角频率称为β的截止角频率ωβ

（3）当时（4）定义：下降到时所对应的角频率称为晶体管的特征角频率ωT

——表示晶体管丧失放大能力时的极限角频率§5-2单级放大器的频率特性2.ωT也与ICQ有关（gm=38.5ICQ，

ICQ↑ωT↑

）α的截止角频率

§5-2单级放大器的频率特性二．共射放大器的频率特性1.放大器的高频等效电路及模型简化

(1)密勒定理

对于一个输入输出端跨接了阻抗Z的四端网络,可用并联在输入和输出端的两个等效阻抗Z1、Z2来替代§5-2单级放大器的频率特性则同理§5-2单级放大器的频率特性<2>晶体管单向化近似模型

晶体管等效电路中，Cb’c是跨接在输入输出端的电容用密勒定理可把它等效到输入、输出端Cb’c很小，1/ωCb’c很大，可忽略流过Cb’c的电流A=Vo/Vb’e=-gmVb’eRL’/Vb’e=-gmRL’§5-2单级放大器的频率特性=Cb'e(1+ωTCb'cRL’)=DCb'eRL’=Rc//RLY1=jωCb'c[1-A]=jωCM1Y2=jωCb'c[1-1/A]=jωCM2CM1=(1+gmRL’)Cb'c=gmRL'Cb'cCM2=Cb'c[1+1/(gmRL')]=Cb'c1/ωCb‘c>>RL’CM2可忽略Ct=Cb‘e+CM1=Cb’e(1+Cb‘c/Cb’e*gmRL’)§5-2单级放大器的频率特性D-称密勒效应倍增因子。它表示在密勒近似条件下Cb’c的作用相当于把Cb’e扩大了D倍2．共射电路的频率特性(1)中频增益及上限频率§5-2单级放大器的频率特性AVSI=-βRL'/(Rs+rbb’+rb'e),Ct=Cb'e+(1+gmRL’)Cb’cRt=(Rs+rbb’)//rb'e

ωp=ωH=1/RtCtrad/s,fH=ωH/2πHz可见：中频增益为电容C不存在时的增益值上限角频率ωH为电路时间常数的倒数

增益带宽积

GBW=AVSI*fH电路一定则GBW为常数§5-2单级放大器的频率特性<2>讨论A.选管

为了增大fH与GBW值应选用rbb’和Cb’c小而ωT高的管子B.信号源

为提高上限频率fH应选Rs小的信号源，

即用恒压源作为信号源来激励C.负载增大RL’使AVSI↑但使D↑→fH↓

因此RL’选择要兼顾AVI及fH的要求共集，共基分析略§5-3多级放大器的频率特性

一．多级放大器的频率特性若多级放大器由n个具有一个转角频率的单级放大器组成则其若各级的上限频率相等则可见级数越多，上限频率越低、即通频带越窄根据上限频率的定义,由经验公式可得：§5-3多级放大器的频率特性

二.共发----共基电路（上限频率由共射决定）

已知

VBE=0.6VCb'c1=8.5P,Cb'c2=5.6Pgm1=gm2=0.2s,rbb'=60ΩCb'e1=Cb'e2=100Prb'e1=rb'e2=500Ω求（1）静态工作点（2）中频增益AVSI及fH值2.9V4V§5-3多级放大器的频率特性

解(1)IC1=IC2=2.3V/0.47=4.9mAVCEQ1=3.4-2.3=1.1V

VCEQ2=12-4.9*1-3.4=3.7V(2)AVSI=-βRi2/(Rs+rbe1)*βRC/rbe2=-βRC/(Rs+rbe1)=-97

（其中

Ri2=rbe2/(1+β2)）(3)Ri2=rbe2/(1+β)=5.6Ω其中β=gmrb'e=100Ct1=Cb'e1+Cb'c(1+gmRL1')=100+8.5(1+0.2*5.6)=118PfRt1=(Rs+rbb')rb'e/(Rs+rbb'+rb'e)=0.257kfH=1/（2πRtCt）

=5.2MHz§5-3多级放大器的频率特性

(4)若不接共基,则单级共射增益不变

(Rc=1k)

Ct=Cb'e1+Cb'c(1+gmRL1')=1800PfH=1/（2πRtCt）=0.34MHz(5)原因:共基输入阻抗低，使共射的RL'↓

fH↑而总增益不变。

总增益带宽积提高了*在负载电阻较大时采用这种电路可有效地扩展频带§5-3多级放大器的频率特性

三.共集----共射电路（上限频率由共射决定）

已知：

β=100,VBE(on)=0.8Vrbb'=64Ω,Cb'c=0.4P

ωT=25.67*109rad/s求:(1)Q点

(2)AVSI(3)fH§5-3多级放大器的频率特性

(1)IBQ1=(10-0.8)/(740k+(1+β)1.8k)=10μAIc1=1mAIc2=2mAVCEQ1=10-1.8=8.2V

VCEQ2=10-2*2.5=5V(2)rbe1=64+(1+β)26mv/1=2.69krb'e1=2.6krbe2=64+(1+β)26mv/2=1.38krb'e2=1.3kRL1'=1.8k//rbe2=0.78kgm2=38.5Ic2=77ms或gm2=β/rb'e2=77ms

Cb’e2=gm/ωT=3PfAVS1=(1+β)RL1'/(RS+rbe1+(1+β)RL1')=0.96AV2=-βRc/rbe2=-145

AVSI=AVS1Av2=-139§5-3多级放大器的频率特性

(3)Rs'=1.8K//[(RS+rbe1)/(1+β)]=1.8k//37Ω=36ΩRt=(Rs'+rbb'2)//rb'e2=93ΩCt=cb'e2+(1+gm2RL2')Cb'c=65PfH=1/(2πRtCt)=26.3MHZ(4)不接CC(共集电路)时

Rt=(RS+rbb‘2)//rb'e2=(1000+64)//1300=585ΩfH=4.2MHZ(5)原因共集电路的输出阻抗小

使共射的内阻RS'↓fH↑

提问：若组成共基---共射或共射---共集是否也能使