模拟电路第四章

1半导体器件2基本放大电路3集成运算放大电路4放大电路的频率响应5负反馈放大电路6信号处理与波形产生电路7低频功率放大电路8直流电源课程内容

56学时3.5学分第4章频率响应4.1频率响应概述4.2三级管的高频等效模型4.3单管共射放大电路的频率特性4.4多级放大电路的频率特性

3.1频率响应概述uiuouiuo放大器

放大电路的频率响应是指输出随频率连续变化的稳态(不随时间的流逝而消失的)响应。

（1）放大倍数（增益）的大小（幅值）随频率变化的特性称为幅频特性，根据这个特性描绘的曲线即为幅频特性曲线。

（2）放大倍数（增益）的相角随频率变化的特性称为相频特性，根据这个特性描绘的曲线即为相频特性曲线。

频率响应或频率特性，是幅频特性和相频特性统称。放大电路会产生频率响应的原因是电路中存在着电感电容这些阻抗会随频率变化的电抗元件。例如，在如下图所示的电路网络中：输入信号U的幅度相位不变时，由于电容的存在，输出信号UR的幅度和相位会随着频率的变化而变化。IURUCU

如下右图所示，当输入电压信号U幅度相位均无变化，仅频率f增大时，电容电抗XC减小，UC减小,此时输出信号UR的幅度增大，相位角改变，产生频率响应。

典型单级共射放大电路的幅频和相频特性图如下所示：

为了工程上表示方便，更多时候，频率响应会采用对数坐标。以这种方法表示的频率特性图被称作是波特图。波特图

采用对数坐标的幅频特性和相频特性图统称为波特图。（1）波特图由对数幅频特性和对数相频特性两部分组成。（2）波特图横轴采用对数刻度lgf；幅频特性的纵轴采用20lg|Au|，即增益表示，单位是分贝(dB);相频特性的纵轴仍用φ表示。

为了能更好的理解放大电路的频率响应要领，有必要先分析单极无源RC电路的频率响应、波特图。

无源RC电路的频率响应1.高通电路无源RC电路的频率响应1.高通电路（1）幅频特性fL0.1fL0.01fLlgf20lg|Au|/dB0-40-2020dB/十倍频10fL100fL.波特图纵坐标波特图横坐标（2）相频特性波特图纵坐标波特图横坐标fL0.1fL0.01fL10fLφ90045000lgf.45度/十倍频RC高通电路：有下限截止频率fL，频率越低，衰减越大，相移越大无源RC电路的频率响应1.低通电路无源RC电路的频率响应1.低通电路（1）幅频特性波特图纵坐标波特图横坐标0.1fHfH10fH-400-20-3dB-20dB/十倍频.20lg|AU|/dBlgf（2烦）相仆频特赚性波特眨图纵坐标波特段图横坐标RC低通电岂路：有上限汇截止尼频率fH，频率越高，衰减越大，相移越大0.逮1fHfH10做fH00-4训50-9跳00.φ-4找5度壶/十夏倍频lgf第4章游频引率响等应4.1剥频众率响待应概匙述4.2三级管的高频尼等效重模型4.3单管推共射放酿大电路的频纯率特济性4.4坦多引级放渡大电栽路的建频率使特性在研园究单酬级共溜射放闲大电随路的徐频率烟特性剑时，馆电容即效应萌不可草忽略率，需圣将三极伞管用混合撇π等效锋模型代替骨，且耦合狡电容，不可简单熟看成短路，处档理后谦的电烧路图币如下音所示券：混合π型等棍效电洽路中频时,C1,C'π均可忽略;低频时,C1不可滔忽略,C'π看成断路；高频时,C1看短路,C'π不可幻玉忽略。1.中频时单驶级共枕射放端大器嫌的频棵率特赏性4.3单管链共射放挖大电路的频拒率特姨性中频时,C1看成短路,C'π看成断路好，均可忽略。中频等效污电路银放大鸟倍数与频瓶率无席关其中2.低频时单叼级共楚射放陡大器乏的频凶率特垒性3.桑3单管车共射放灵大电路的频询率特贯性低频时,C1不可星忽略,C'π看成断路饶，可忽略。其中低频等效苗电路泡放大猛倍数克表达须式与R扰C高通电路怜一致,耦合电容浓影响下限动截止舍频率fL0.厘1fL0.汇01边fL10肠fLφ-9铺00-1分350-1烂800lg版f.fL0.权1fL0.爽01职fLlg艰f0-4朽0-2何0-3湾dB20神dB辫/十炮倍频10糠fL10尊0fL.20暑lg|A/垃Aum|如前宏所述完，低频时单鹿级共拌射放那大器线的波金特图传和RC高通电路一致葱，如但下图器所示栏（注减意波障特图洞纵坐畅标）：4.3单管旨共射放俊大电路的频他率特抵性1.高频时单见级共体射放闯大器吩的频昆率特煌性4.3单管原共射放爬大电路的频阔率特序性高频时,C1看成短路,可舱忽略治；C'π不可忽略。其中高频等效吊电路够放大磨倍数而表达摘式与R付C低通电路蝴一致，极锡间电斤容影响上限弯截止惑频率如前处所述铲，高频时单安级共殖射放器大器扑的波愁特图揭和RC低通电路一致扭，如且下图命所示羞（注涂意波给特图固纵坐请标）把：4.3单管物共射放召大电路的频乘率特蚕性-4懂00-2夕0-3甘dB-2比0d榆B/馅十倍团频0.榜1fHfH10溪fH-1浇800-2圈250-2京700.φ-4消5度在/十旦倍频20最lg缎(A座/Aum)lg科flg齿fφ将中挨频、制低频联和高蚁频的宪放大尾倍数慌综合裤，可络得共启发射翅极基它本放泳大电泻路在乔全部巷频率输范围勇内放受大倍猾数的纵表达但式。图4-16共射盾极放临大电凶路的紧幅频设和相以频特榨性曲问线作图粮关键愧点例1一个美单管渣放大雨电路稻的频才率特工性，彩当f=5吧kH等z、卸10干kH卸z、肯20司kH归z、凳30霞kH征z、何40鼠kH蜜z时责，电膀压放授大倍伸数均围为1轿00肚，而牢当f＝5俘00嘱kH感z时挺，电便压放波大倍蓝数降文为1励0。屯试问摘上限掩频率原为多规大？解：厉当f=5李kH袍z至40咽kH烘z时视，电赶压放俗大倍里数均哗为1喂00垄，即猜中频崭放大攀倍数托为1若00乡丰，Gm=2闸0l组g(拆10窗0)桃=4源0d倍B当f＝5企00犯kH见z时趋，电遵压放透大倍担数为猜10斑，G50辱0k=2吼0l迹g(耗10言)=架20催，恰缎好比健40碌dB唤下降冈了2询0d把B。单管以放大蓝电路昌的幅菠频特事性在臭过fH后，f每上暑升1拒0倍冤，增刑益下因降2掠0d种B，缩慧即对艘数幅短频特寺性此回区间注为（泼-2脂0d妖B/掩十倍扁频）亭的直社线。所以fH=谨50壤0k赶Hz晨/1嫂0=条5泊0k淡Hz果。例2某放唯大电哲路的腐电压湿放大办倍数饿的复历数表门达式影为（1日）中镜频电沉压放汽大倍歉数为粉多少涉?（答2）枯转折总频率团为多夺少?解：解：深（1道）中监频电浆压放悬大倍则数为煌10姜0歇（2来）三车个转持折频双率：乘转折禾频率一为2怨Hz风，转扶折频返率二为1协00据Hz章，转钳折频晋率三为1姑05Hz听，报带宽座为1语00割Hz谨到1点05Hz鄙）第4章芦频桐率响承应4.1慌频雄率响锋应概达述4.2三级管的高频沈等效慎模型4.3单管坦共射放傅大电路的频充率特打性4.4唤多闸级放抽大电或路的优频率本特性4.4绒多件级放猴大电集路的治频率凤特性对于挨多级依放大汽电路罗的放滩大倍嗽数有汪：则多恒级放洪大电给路的姻频率敲特性眯表达齐式如胖下：根据六以上骗公式蛇，可姥以得夹到：经过一级放大袋电路罪后，搏其转览折频霉率之垦外增毙益变为-2竟0d竞B/楚十倍萍频经过两级放大治电路雀后，局其转馅折频纺率之教外增溜益变或为-4左0d世B/仓十倍狐频经过三级放大郊电路排后，旗其转刺折频恋率之钉外增枣益变怪为-6似0d穗B/竿十倍界频以此夸类推4.4丹多极级放械大电赵路的槐频率慰特性假定悦两个拨完全凭一样绸的电迁路级盟连Au=Au1*Au2fLifHiAuf10攻070穿.710随00桥050连0070垫70fLfH84抚.1当各术级放吐大电连路的转折赴频率敢相同答或很忧接近时，荷多级洒放大押电路腰的下限勒频率希升高，上限朴频率摊降低，总通物频带鸭变窄。而对塘于多意级放骄大电说路幅泉频特填性的员上下邪限截描止频侧率、非通频宝带等档其他乔关键乱点，零有如租下结漠论：当各界级放光大电盲路的下限千频率火相同恶或很简接近时，及多级辩放大悲电路遗的下躁限频考率按谎下式贿计算狱：当其安中一级西放大借电路转的下限浩频率远大于其台它各级裁的下顷限频唯率时，则理多级洁放大窄电路紫的下限鼻频率近似等于刺该级放大摄电路纵的下限析频率。当各拳级放农大电司路的上限卧频率阴相同雨或很串接近时，只多级慨放大板电路率的上臂限频狱率按跳下式蜂计算：当其夏中一级粉放大红电路柄的上限既频率远小于其徒它各级程的上饺限频套率时，则票多级珍放大仅电路争的上限候频率近似等于爽该级放大退电路糠的上限穴频率。例3某电驳路的政各级雾均为威共发师射极殃放大胡电路每，其砌对数哄幅频妖特性龟如图讨，试求解其上下厘限截酿止频历率fH和fL，以及她电压亏放大