西工大模电第七章频率响应

第七章频率响应放大倍数、输入电阻、输出电阻、非线性失真、频率响应。频率响应就是放大器对于不同频率信号的放大特性。例如：当信号频率很高时，晶体管PN结的电容效应显现，其等效电路中的容抗不能忽略，对不同频率的信号的放大也是不同的，将不再是纯电阻特性。当信号频率很低时，外电容的容抗也不能忽略，其对不同频率的信号产生的衰减也是不同的。频率响应反映不产生线性失真或保持纯电阻特性所允许的最大频率范围。RB1RCUCCiBiC++uCE+Rs+--RLC1C2+-UoTUs+-UiIiIo+CERB2RE7.1频率响应的概念7.1.1频率失真和不失真条件一、频率失真当放大由不同相位、不同频率分量组成的具有一定频谱宽度的复杂信号时，放大器对不同频率分量的放大倍数和延迟时间不同，从而造成输出信号的波形失真。1、振幅频率失真：（幅频失真）放大倍数随频率变化。例如：2、相位频率失真：（相频失真）延迟时间随频率变化。例如：uit0uot0uot0幅频失真相频失真tdtd1td2

幅频失真、相频失真都是线性失真，对各频率分量都是线性放大。特点：

组成信号的频率分量不变，但各频率分量之间的幅值比例和时间延迟改变。二、线性失真和非线性失真1、起因不同线性失真由电路中线性电抗元件引起；非线性失真由电路中的非线性元件（或非线性特性）引起。2、结果不同线性失真不产生新的频率分量；非线性失真产生新的频率分量。三、不产生频率失真条件对所有频率分量的放大倍数和延迟时间均相同（纯电阻特性）。K常数td常数5－1－2

实际的频率特性及通频带定义

一、实际幅频特性低频区和高频区：中频区：接近理想特性二、通频带（－3dB带宽）上限频率：fH下限频率：fL三、增益带宽积

信号频谱宽度≤放大器通频带理想频率特性LH低频区高频区中频区－3dB点直接耦合

LH低频区高频区中频区在通频带内表现为纯电阻特性。7.2晶体管的高频小信号等效电路和频率参数一、晶体管的高频等效电路二、晶体管的高频参数1、共射短路电流放大系数

及其上限频率

[的上限频率]一阶低通频率特性2、特征频率3、共基短路电流放大系数及上限频率7.3频率响应的渐近波特图近似表示法一、一阶电路1、低通特性波特图：横轴、纵轴均用对数刻度渐近波特图：用直线近似曲线一阶低通特性渐近波特图画法：幅频特性：画水平线；画斜线；使两线交点为上限频率点。最大误差3dB。相频特性：画水平线；画水平线；连接处两点。最大误差5.7°。2、高通特性二、二阶电路1、低通特性总上限频率当时，例：作业：7－1、7－3、7－47.4单级共射放大器的高频响应分析一、共射放大器的高频小信号等效电路混合π型高频小信号等效电路(压控型)UoRB1RCUCC++Rs+-RLC1C2+-TUs+-UiIiIo+C3RB2REIib+-UiIoe+-c+-UoUsRsRCRL二、氏密勒腰定理秋及高惭频等们效电果路的位单向捕化模蜓型1、密勒浇定理切：跨接在网户路输献入和省输出武端的该阻抗擦可以骗等效洗为两个莫分别并接在输谱入和叶输出担端的柄阻抗胞。＋U2－＋U1－I1I2Z＋U1－＋U2－I1I2Z1Z2A’u包含Z的影配响，拾当流剂过Z的电那流很滋小可税忽略知时，A’u近似胳与Z无关柱。2、高践频等欣效电饺路的遍单向酷化模碎型密勒末等效彼电容功：Iib+-UiIoe+-c+-UoUsRsRCRL单向跪化等爷效电适路及稼简化蝇电路输入建电容等效卷源电件阻等效膏源电绒压Iib+-UiIoe+-c+-UoUsRsRCRLce+-+-Uo三、填高频享增益敲及上活限频贫率一阶寺低通源电活压增蚂益中频现源电猫压增润益上限泼（角晃）频勇率ce+-+-Uo四、劫频率孕特性切（波夫特图隆）共射引放大协电路铁高频帖响应缓分析酿：1、计算袭发射洒结电吓容Cb’仔e；2、计算克密勒招电容CM；3、简化香输入却一阶拆电路枪；4、计格算中挠频源撒电压猴增益AuI今s，上霸限频哭率fH；5、画馋出源膨电压脸增益纯频率孩响应猴特性Aus(jω)。五、攻负载光电容音和分脂布电辰容对无高频且响应刺的影纷响1、晶丑体管悄结电猪容对盼高频港响应按的影瓦响：放大咽器件运特性荐；2、负嫌载电猛容对任高频雀响应柜的影供响：容性丧负载烦；3、分者布电食容对发高频昌响应迎的影酱响：导线萝和电膛路布蚁线等逐。RB1RCUCC++Rs+-RLC1C2+-TUs+-UiIiIo+C3RB2RECLUo＋－＋Uo－＋Uo－若ωH1＜＜ωH2，主莫极点六、蒜结果乒讨论设计掩宽带音放大鲁器考赔虑：1、选顽择晶板体管沙：选擦择挥小fT高的揭晶体膛管；2、电鸡压信谦号源有：信饥号源靠内阻Rs尽量扮小；3、集幻玉电极胀负载馋：咱即RC要小（莫一般浅几十缓～几虹百欧典姆）柔；增益肢带宽酸积：G·泽BW为常数4、负丹载电抄容：CL要尽适可能富小，外包括景分布前电容挠。电路运措施顽：共新集电刺极电摊路隔蛮离。共集Ⅰ共射Ⅱ共集Ⅲ＋Us－RsCL输入拨隔离拜级输出蜘隔离撕级主放国大级例7.亚4.鉴1某运析算放劈燕大器暴由三闭级组驳成，心其中德相位谢补偿扶电容C跨接返在第软二级昼的输入液端和和输出超端之融间。泄已知C＝30pF，第胡一级洁输出紫电阻Ro1＝20鹊0kΩ，第二级释放大根倍数Au2嚷I＝－10融00，第飘二级删输入什电阻Ri2＝20染0kΩ，三絮级放智大器冲中，第一悦级上史限频片率fH1最低堤，是尚主极美点。男试求族第一嫂级的暴上限妄频率fH1。解：汤密勒习电容第一乐级上煤限频故率Ro1+Uo-200kΩAu1UiAu2I=－1000Ri2200kΩAu3I=1C＝30pF例2：设善电路覆中晶甩体管芬的ICQ=3晃mA时，rbe=1侦kΩ，β=1醉00，fβ=1M京Hz，RC=1丈kΩ，RL=1锯kΩ，Rs=1南00Ω，rce忽略小不计等，求油上限桨频率fH和源奔电压炒增益Aus。解：RB1RCUCC++Rs+-RLC1C2+-TUs+-UiIo+C3RB2REUo共射雨电路魔高频饲极限餐带宽如情况1、如亩果Rs=0电压定源，并鼻且rbb’与re为几愉十欧统姆量剖级，协假设吩二者由相等稼。另蜻外，为了艳减小眯密勒叉电容霸，假劣设,则有2、如冠果Rs＞＞rb’桌e电流谣源，仍存假设特，则嫌有可见堤，电沸流源谋信号飘时极携限带泄宽约趣为fβ，且所已无凤电压蒙放大磨；而北电压泳源信奖号时带宽洞可达fT，但示实际法频率底较高读时，捉分布铺电感痛影响晴较大趁，混滔合π型电停路只终适于fT/3内.作业泄：7－77.撞5共集清电路穴的高暮频响锻应CLRBUCC++Rs+-RLC1C2+-TUs+-UiIiIoREUoIib+-UiIoe+-c+-UsRsRERLUoIib+-UiIoe+-c+-UsRsRERLUo输入费回路骆：忽童略Cb’该c输出漏回路退：RBUCC++Rs+-RLC1C2+-TUs+-UiIiIoCLREUoIib+-UiIoe+-c+-UsRsRERLUo共集扛电路心高频朱性能跪特点拜：1、上捉限频朱率远送大于炊共射筒电路崇，即fH(阅CC)＞＞fH(沃CE)，接临近fT；2、输越入电午容很驻小，币当信纵号源台内阻以较大催时，忠仍具溪有较护宽的丸通频带，狗可做躁为输入轨隔离缺级；3、输缓出电候阻很谦小，驴当负息载电泡容较灿大时描，仍坊具有厅较宽飞的通乖频带带，隆可做肃为输出身隔离扰级；4、提早高静缺态工纪作电拍流，删可以赞减小煌输出堵电阻龙，有别利于澡提高阴适应较大去负载嗽电容犹的能担力；5、为地保证苏良好圣的宽朽频带旨特性土，共策集电无路与马共射掘电路怎一样协，更适合嫩于电菠压源休放大军。共集Ⅰ共射Ⅱ共集Ⅲ＋Us－RsCL7.附6共基穿电路笔的高处频响矩应Us+-REUCCbecRCiEUo+-++CB+RB1RB2RLC1C2TIiIoiCRsbecUo+-Us+-Rsb’becUo+-Us+-Rsb’+-共基炒电路带高频月性能恩特点胁：1、上绘限频辩率远相大于串共射嘴电路音，即fH(微CB)＞＞fH(董CE)，接侄近fT，似裕共集饱电路串；2、输坊入电织阻很榆小，炮当信狠号源虚内阻伟很大合时，孩仍具酱有很斯宽的外通频串带；3、输险出电矿阻较桥大，旷当负吊载电亏容较剑大时烧，影染响通昼频带上，与能共射哈电路上类似等。共射瘦－共应基组用合电发路对于蜓宽频哀带电压幅信号组源如何张放大掉？共基汽电路邀输入养电阻诞小不妇合适磨；共锋射电防路频狭带窄强；共殿集电疾路无加电压自放大扑。采用欺组合垮电路共集－共榆基组迈合，像共集监增益假约为1/或2；共射－共搞基组斗合，坦共射霞增益污约为-1；RsUs+Ui-+Uo-RB2RB3T1T2RCRLUo1CA弟30躲40宽带版集成判放大馅器电挪路,中频艰增益30宪dB,上限螺频率55蚕MH临z。7.逃7场效闲应管滤放大绢器的僵高频燃响应场效掩应管匙的高里频小催信号歇等效肢电路gs+-UgsdsgmUgsrdsUds+-7.错8放大旱器的形低频税响应交流凤耦合额放大剂器由门于耦合抛电路或电轨路中电抗殊元件的低捷频特性将捉影响锹放大炮器的谦低频盲响应辜。当攀频率很低佛时交判流通坑路中迟这些步元件菊不能悟忽略疾。1、输准入回脑路C1对低葛频响声应的虽影响RBRCUCC++Rs+-RLC1C2+-TUs+-UiUo--+Uie+-c+UoUsRsRCRLC1C2Ri2、输冬出回仓路C2对低嘱频响白应的幻玉影响下限城频率Uo--+Uie+-+UsRsRLC1C2+-3、发披射极井电阻RE和旁喜路电直容CE对低对频响丧应的颂影响1）不守加CE2）加CE，通毅常仍领需满坝足RB1RCUCC++Rs+-RLC1C2+-TUs+-UiIo+CERB2RE-e+-+UoUsRsRCRLC1C2讨论振：1、输入抛耦合柳电容C1与信俊号源灶内阻赤和放赠大器词输入炕电阻恐构成庭的阻容电贤路具湿有高咐通特挤性影快响放膨大器男低频祥响应东；2、输出芦耦合氏电容C2与负气载电仆阻和守放大诱器输征出电罪阻构抱成的纱阻容电路晨也具床有高循通特丈性影丽响放捷大器膊低频毅响应孟；3、发射石极旁坊路电推容CE对低恼频响应英影响去更大捞，当沾与输隔入耦合牙电容C1影响身相同苍时，CE=(景1+β)C1，所留以通常CE＞＞C1；4、C1、C2和CE越大浅，下忌限频率肥越低榨，低选频失弟真越湖小；5、输语入、欺输出最电阻细越大籍，下限疮频率州越低交。但遵可能毁影响上组限频黄率。7.配9多级参放大收器的毁频率愁响应假设偏单级淡放大毛器增鱼益为Auk(jω)，则躁多级溪放大搁器总赚增益幅频墙特性滨（分穴贝dB）为相频徐特性孩为1、若扇单级雾放大孕器高频增益淘表达趴式为则多启级放估大器倚的高频增益割为幅频随特性相频专特性式中令则多级拢放大内器上甩限频至率一喷般式特殊绣地，盾若则为多咏级放且大器屋中频宇增益赤。2、若单垂级放闹大器低频增益伐表达跑式为则同奔理，悟多级亲放大颂器的诸下限渐频率汽为若则结论侄：1、多晶极放践大器蛾总的锁上限尺频率惭比其敢中任扬何一太级的污上限佣频率飘都低，恶而下类限频绑率比惩其中毙任何烂一级笑的下妄限频乱率都渗高。豪即，害多极放大使器的幻玉总放征大倍艰数增叉大，完但总准的通候频带(f