模拟电路第5章课件

第5章放大电路的频率响应重点：1.频率响应的基本概念、波特图。2.晶体管（场效应管）的高频等效模型

（混合模型）。3.单管放大电路的频率响应。4.多级放大电路的频率响应。5.15.1.1研究放大电路频率响应的必要性由于放大电路中存在电抗性元件及晶体管极间电容，所以电路的放大倍数为频率的函数，这种关系称为频率响应或频率特性。小信号等效模型只适用于低频信号的分析。本章将引入高频等效模型，并阐明放大电路的上限频率、下限频率和通频带的求解方法，以及频率响应的描述方法。频率响应概述一、

高通电路+_+_CR

RC

高通电路令：5.1.2频率响应的基本概念fL称为下限截止频率对数幅频特性：

实际幅频特性曲线：

幅频特性当f≥

fL(高频)，当f<fL

(低频)，高通特性：且频率愈低，的值愈小，低频信号不能通过。f最大误差为3dB，发生在f=fL处。0.1

fLfL

10

fL0-20-403dB20dB/十倍频对数相频特性

相频特性5.71º-45º/十倍频fL0.1fL

10

fL45º90º0

f误差

在低频段，高通电路产生0~90°的超前相移。5.71º二、RC低通电路的波特图

RC低通电路图+_+_CR令：则：fH称为上限截止频率小结（1）电路的截止频率决定于电容所在回路的时间常数τ，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。5.2.1晶体管的混合模

型一、完整的混合模型5.2(b)混合模型(a)晶体管的结构示意图晶体管的高频等效模型单向化视为∞二、简化的混合π模型5.4

5.4.1单管共射放大电路的频率响应C1Rb+VCCC2Rc+++Rs+~+单管共射放大电路

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。单管放大电路的频率响应一、中频电压放大倍数耦合电容

可认为交流短路，极间电容可视为交流断路。1.中频段等效电路中频段等效电路由图可得

bce

+Rb~+++RcRs－~++--2.中频电压放大倍数已知，则

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。输出电压低频电压放大倍数

bce

+Rb~+++RcRs－C1低频时间常数为：下限(-3dB)频率为：则对数幅频特性对数相频特性因电抗元件引起的相移为附加相移。低频段最大附加相移为+90度三、高频电压放大倍数考虑并联在极间电容的影响，其等效电路：高频等效电路

bce

+Rb~+++RcRs

ce

+~++Rc—C'

与R

构成RC

低通电路。高频时间常数：上限(-3dB)频率为：四、波特图对频率从0到∞的电压放大倍数表达式为的对数幅频特性和相频特性高频段最大附加相移为-90度幅频特性fOfL-20dB/十倍频fH20dB/十倍频-270º-225º-135º-180º相频特性-90º10fL0.1fL0.1fH10fHf5.55.5.1

多级放大电路频率特性的定性分析多级放大电路的电压放大倍数：在多级放大电路中含有多个放大管，因而在高频等效电路中有多个低通电路。在阻容耦合放大电路中，如有多个耦合电容或旁路电容，则在低频等效电路中就含有多个高通电路。多级放大电路的频率响应多级放大电路的总相位移为：对数幅频特性为：两级放大电路具有相同频率特性的波特图。5.5.2

截止频率的估算1.下限频率多级放大电路低频段的电压放大倍数：根据定义，当时，两边取平方，得展开得忽略高次项，得修正得2.上限频率多级放大电路高频段的电压放大倍数：根据定义，当时，两边取平方，得展开得忽略高次项，得修正得若放大电路是由两级频率特性相同的电路组成，则若放大电路是由三级频率特性相同的电路组成，则注：(1)

在实际的多级放大电路中，当各放大级的时间常数相差悬殊时，可取其主要作用的那一级作为估算的依据，即：若某级的下限频率远高于其它各级的下限频率，则可认为整个电路的下限频率就是该级的下限频率。同理若某级的上限频率远低于其它各级的上限频率，则可认为整个电路的上限频率就是该级的上限频率。(2)有多个耦合电容和旁路电容的单管放大电路中，在分析下限频率时，应先求出每个电容所确定的截止频率，然后代入

中，求出电路的下限频率。

已知某电路的各级均为共射放大电路，其对数幅频特性如图所示。求下限频率、上限频率和电压放大倍数。（2）高频段只有一个拐点，斜率为-60dB/十倍频程，电路中应有三个电容，为三级放大电路。（1）低频段只有一个拐点，说明影响低频特性的只有一个电容，故电路的下限频率为10Hz。fH≈0.52fH1=(0.52×2×105)Hz=104kHz（3）电压放大倍数例1解：分别求出如图所示Q点稳定电路中C1C2和Ce所确定的下限频率的表达式及电路上限频率表达式。C1RcRb2+VCCC2RL+++++CeuoRb1Reui交流等效电路例2解：1.考虑C1对低频特性的影响C1所在回路的等效电路2.考虑C2对低频特性的影响

C2所在回路的等效电路3.考虑Ce对低频特性的影响4.考虑结电容对高频特性的影响比较C1、C2、Ce所在回路的时间常数τ1、τ2、τe,当取C1＝C2＝Ce时，τe将远小于τ1、τ2，即fLe远大于fL1和fL2。因此，fLe就约为电路的下限频率。Ce所在回路的等效电路结电容所在回路的等效电路5.6频率响应：描述放大电路对不同频率正弦信号放大的能力，即在输入信号幅值不变的情况下改变频率，来考察输出信号幅值与相位的变化。阶跃响应：用阶跃函数作为放大电路的输入信号，考察输出信号前沿与顶部的变化，称时域法。频率响应与阶跃响应上升时间：输出电压从稳态值的10%上升到稳态值的90%所需要的时间。倾斜率：在指定的时间内，输出电压顶部的变化量与上升的终了值的百分比。5.6.1阶跃响应的指标超载量：指在输出电压上升的瞬态过程中，上升值超过终了值的部分，一般用超过终了值的百分比来表示。1.fH愈大，tr愈小，放大电路的高频特性愈好。2.fL愈低，δ愈小