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文档简介
模电放大电路频率特性第1页,共26页,2023年,2月20日,星期五5.1频率特性概念1.放大器频率特性曲线放大器的放大倍数与所放大信号的频率有关:频率较小、较大时,放大倍数均变小、且相位随之变化,只有当频率适中(中频)时放大倍数为一常量。如下式所示。A
=
Aejφ
.频率特性曲线如下所示。第2页,共26页,2023年,2月20日,星期五下限频率fL
上限频率fH通频带BW=fH-fL≈fH
第3页,共26页,2023年,2月20日,星期五2.放大器频率失真当输入信号含有多个频率,不同频率信号放大倍数不同,可导致输出波形产生频率失真。第4页,共26页,2023年,2月20日,星期五2.波特(Bode)图波特图即对数频率特性图——可以在较小的视野内反映较大的频率变化情况。放大器的幅频特性曲线采用波特图:横坐标是频率的对数lgf、纵坐标是电压放大倍数对数的20倍20lgAu——单位为分贝dB,而相频特性曲线纵坐标不采用对数。(1)波特图第5页,共26页,2023年,2月20日,星期五2.波特(Bode)图
Au增大10倍,相应的20lgAu增加20dB;
Au增大1倍,相应的20lgAu约增加6dB;
Au>1,相应的20lgAu>0;
Au<1,相应的20lgAu<0。
(2)Au与20lgAu的关系第6页,共26页,2023年,2月20日,星期五3.R
C高通电路第7页,共26页,2023年,2月20日,星期五R
C高通电路波特图(1)f>>fL时,20lgAu≈0dB;(2)f<<fL时,20lgAu≈20lg(f/fL);(3)f=fL时,20lgAu=-3dB。第8页,共26页,2023年,2月20日,星期五4.R
C低通电路第9页,共26页,2023年,2月20日,星期五R
C低通电路波特图(1)f<<fH时,Au≈120lgAu≈0dB;(2)f>>fH时,Au≈fH/f20lgAu≈-20lg(fH/f);(3)f=fH时,Au≈0.70720lgAu=-3dB。
第10页,共26页,2023年,2月20日,星期五波特图规律小结(1)幅频特性规律由两条直线构成:平行于横轴的直线及一条斜线,具体为:
1/(1-jf/fL)的波特图为两条直线——斜率为20dB/十倍频直线、平行水平轴的直线;1/(1+jfH/f)的波特图为两条直线——平行水平轴的直线、斜率为-20dB/十倍频直线。上述二直线构成的波特图与实际幅频特性相比,最大误差为3dB,发生在fL或fH处。第11页,共26页,2023年,2月20日,星期五波特图规律小结(2)相频特性规律由三条直线构成:平行于横轴的两条直线及一条斜线,具体为:
1/(1-jf/fL)的波特图为0°、90°两条平行水平轴的直线及斜率为-45°/十倍频的直线;1/(1+jfH/f)的波特图为0°、-90°两条平行水平轴的直线及斜率为45°/十倍频的直线。上述三直线构成的波特图与实际相频特性相比,最大误差为5.71°,发生在fL或fH处。第12页,共26页,2023年,2月20日,星期五1.β的波特图三极管的β与频率有关,具体为β=β0/(1+jf/fβ),fβ为三极管β下降至0.707β0时的频率。
第13页,共26页,2023年,2月20日,星期五2.几个频率参量(1)共射截止频率fββ下降至0.707β0时的f值。(2)特征频率fTβ下降至1时的f值。(3)共基截止频率fαα下降至0.707α0时的f值。(4)关系
fT=β0
fβfα=(1+β0)fβfβ<fT<fα
第14页,共26页,2023年,2月20日,星期五5.2晶体管的高频等效模型1.三级管混合π参数等效电路三极管内部的实际体现。(1)混合π参数等效电路第15页,共26页,2023年,2月20日,星期五(2)简化混合π参数等效电路
r′bc
、rce较大,可略去。再用密勒定理变换,得到下图所示的简化混合π参数等效电路:Cb’e≈gm/(2πfT)K=-gmRC
第16页,共26页,2023年,2月20日,星期五(3)π参数等效电路与h参数等效电路的对比中低频时,电容影响忽略,简化混合π参数等效电路即化为简化h参数等效电路:rb’e=(1+β)26/IEgm=β/rb’e≈IE/26第17页,共26页,2023年,2月20日,星期五5.4单管放大电路的频率响应放大电路如右图所示,其混合π参数等效电路如下图所示:第18页,共26页,2023年,2月20日,星期五(1)中频特性
C1容抗较小看作短路;极间电容容抗较大看作开路:第19页,共26页,2023年,2月20日,星期五(2)低频特性略去C′和(K-1)Cb’e/K低频段最大附加相移为+900第20页,共26页,2023年,2月20日,星期五(3)高频特性电容C1可略去,并用戴维南定理将电路等效为:高频段最大附加相移为-900第21页,共26页,2023年,2月20日,星期五(4)频率特性波特图全部频段的放大倍数可近似表示为:
(5.4.10)波特图如右所示:见课本例5.4.1第22页,共26页,2023年,2月20日,星期五例:已知某放大电路电压增益的频率特性表达式为(式中f的单位为Hz)试求该电路的上、下限频率,中频电压增益的分贝数,输出电压与输入电压在中频区的相位差。解:fH=100kHzfL=10HzAVM=40dB相位差为0.第23页,共26页,2023年,2月20日,星期五5.5多级放大电路的频率响应
多级放大倍数与各单级放大倍数关系为:
这种关系决定了多级放大器通频带比每一级的通频带都窄。第24页,共26页,2023年,2月20日,星期五
两级放大倍数与单级放大倍数波特图对
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