模拟电电子技术基础第5章(第四版)童诗白-华成英

0导言1常用半导体器件2基本放大电路3多级放大电路4集成运算放大电路5放大电路的频率响应6放大电路中的反馈7信号的运算和处理8波形的发生和信号的变换9功率放大电路10直流电源模拟电子技术基础5放大电路的频率响应5.1频率响应概述5.2晶体管的高频等效模型5.3场效应管的高频等效模型5.4单管放大电路的频率响应5.5多级放大电路的频率响应5.6频率响应与阶跃响应5.7Multisim应用举例5放大电路的频率响应5.1频率响应概述5.1.1研究放大电路频率响应的必要性5.1.2频率响应的基本概念5.1.3波特图1、在实际应用中，电子电路所处理的信号，如语音信号、电视信号等都不是简单的单一频率信号，即是具有一定的频谱的复杂信号。这些复杂信号是由一些幅度及相位都有固定比例关系的多频率分量组合而成的。5.1.1研究放大电路频率响应的必要性2、由于放大电路中存在电抗元件（如管子的极间电容，电路的负载电容、分布电容、耦合电容、射极旁路电容等），当信号频率较高或较低时，不但放大倍数会变小，而且会产生超前或滞后的相移，使得放大电路对不同频率信号分量的放大倍数和相移都不同。5.1.1研究放大电路频率响应的必要性放大电路中有电容、电感等电抗元件，其阻抗随f

变化而变化RbviRcRL固定偏流共射极放大电路C1前面的分析中，隔直电容处理为:直流开路;交流短路计算电容的电抗：（C1=20F）fXc11Hz7962

10Hz796.2

100Hz79.62

1kHz7.962

10kHz0.796

100kHz0.08

1MHz0.008

f

<100HzXc1

与rbe=863不能短路f

100HzXc1<<rbe=863可以短路f

Xc1

Ib

AV

Rb>>

rbe5.1.1研究放大电路频率响应的必要性频率响应及带宽（频域指标）A.频率响应及带宽

电压增益可表示为在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连续变化的稳态响应，称为放大电路的频率响应。或写为其中内容回顾放大电路的频率特性包括两部分：幅度频率特性幅频特性是描绘输入信号幅度固定，输出信号的幅度随频率变化而变化的规律。即∣∣=∣∣=

相位频率特性相频特性是描绘输出信号与输入信号之间相位差随频率变化而变化的规律。即频率响应及带宽（频域指标）A.频率响应及带宽

其中普通音响系统放大电路的幅频响应高频区中频区低频区3dB频率点（半功率点）3dB频率点（半功率点）内容回顾5.1频率响应概述5.1.1研究放大电路频率响应的必要性5.1.2频率响应的基本概念5.1.3波特图1.RC低通电路的频率响应（电路理论中的稳态分析）RC电路的电压增益（传递函数）：则且令又电压增益的幅值（模）（幅频响应）电压增益的相角（相频响应）①增益频率函数5.1.2频率响应的基本概念最大误差-3dB（那个点？）②频率响应曲线描述幅频响应0分贝水平线斜率为-20dB/十倍频程的直线1.RC低通电路的频率响应-20dB/10倍频程转折频率f=fH②频率响应曲线描述相频响应1.RC低通电路的频率响应表示输出与输入的相位差高频时，输出滞后输入还是超前输入？因为所以相位差小于零输出滞后输入2.RC高通电路的频率响应RC电路的电压增益：幅频响应相频响应输出超前输入RC低通电路的幅频响应RC高通电路的幅频响应RC低通电路+RC高通电路的幅频响应？fHfL结论１电路的截止频率决定于相关电容所在回路的时间常数RC．２当输入信号的频率等于上限频率或下限频率时，放大电路的增益比通带增益下降3dB,或下降为通带增益的0.707倍，且在通带相移的基础上产生-45°或+45°的相移．3．工程上常用折线化的近似波特图表示放大电路的频率响应。5.1频率响应概述5.2晶体管的高频等效模型5.3场效应管的高频等效模型5.4单管放大电路的频率响应5.5多级放大电路的频率响应5.6频率响应与阶跃响应5.7Multisim应用举例5放大电路的频率响应

1.模型的引出

b

点是基区内的一个等效点，是为了分析方便引出来的rbb

为基区体电阻re

为发射区体电阻rc

为集电区体电阻都很小，可忽略

rb

e为发射结电阻rb

c为集电结电阻Jc反偏，很大，开路

当信号频率

，应考虑极间电容的影响Cb

e为发射结电容Cb

c为集电结电容(a)结构示意图均很小0.1pF～几十pF5.2.1晶体管的混合π模型

1.模型的引出(a)结构示意图

受控电流源在高频区，由于电容Cb

e和Cbc的影响，不仅包含流过rb

e和rbc的电流，还包括流过结电容Cbe和Cbc的电流，此时受控电流不再与

成正比，而是与基、射极之间的结电压成正比，故用跨导gm来表示它们的控制关系。rce仍然表示三极管的输出电阻。

5.2.1晶体管的混合π模型

1.模型的引出

模型的简化高频时:rb

c

>>(1

Cb

c)

可近似开路一般有rce

RL和RC

，因此rce也可忽略5.2.1晶体管的混合π模型Cb1Cb2及Ce短路Cbe

Cbc开路Cb1Cb2及CeCbe

、Cbc高频区低频区中频区低频时，混合Π模型与H参数模型等价又因为所以③模型参数的获得（与H参数的关系）1.BJT的高频小信号建模低频时，混合

模型与H参数模型等效所以又rbe=rb+(1+

)re从手册中查出特征频率例：低频时H参数的值为，IC=1.3mA,β=50，

rbe=1.1kΏ，求高频参数。④

的频率响应由H参数可知1.BJT的高频小信号建模即根据混合

模型得低频时所以当时，——共发射极截止频率④

的频率响应1.BJT的高频小信号建模

的幅频响应令则——特征频率——共基极截止频率5.1频率响应概述5.2晶体管的高频等效模型5.3场效应管的高频等效模型5.4单管放大电路的频率响应5.5多级放大电路的频率响应5.6频率响应与阶跃响应5.7Multisim应用举例5放大电路的频率响应①型高频等效电路<A>等效电路5.4.1

单管共射放大电路的频率响应①型高频等效电路对节点c列KCL得<B>电路简化忽略的分流得称为密勒电容5.4.1

单管共射放大电路的频率响应由于输出回路电流比较大①型高频等效电路5.4.1

单管共射放大电路的频率响应①型高频等效电路目标：简化和变换输出回路的时间常数远小于输入回路时间常数，考虑高频响应时可以忽略CM2的影响。①型高频等效电路目标：简化和变换②高频响应由电路得电压增益频响其中上限频率中频增益或通带源电压增益5.4.1

单管共射放大电路的频率响应②高频响应和上限频率共射放大电路RC低通电路频率响应曲线变化趋势相同幅频响应相频响应内容回顾断开输入和输出之间的联系幅频响应相频响应从BJT的角度考虑，如何提高放大电路的上限频率？选用结电容相对较小的BJT③增益-带宽积当BJT一旦确定，带宽增益积基本为常数如何提高带宽？如何提高带宽增益积？选用rbb’和cb‘e较小的BJT2.低频响应①低频等效电路①低频等效电路2.低频响应①低频等效电路2.低频响应假设Ce的值够大，低频时①低频等效电路2.低频响应将Ce折算到基极回路。Cb1与C’e串联Ie≈Ic，Ce对输出回路不存在折算。Ce对输出回路的作用可以不考虑。Cb2远小于CeCe短路2.低频响应②低频响应中频区(即通带内)源电压增益则当下限频率取决于fL12.低频响应②低频响应下限频率取决于fL1幅频响应相频响应2.低频响应②低频响应包含fL2的幅频响应3.单级共射极放大电路完整的频率响应（忽略了fL2

）单极共射极放大电路的频率响应fA耦合电容造成三极管结电容造成Cb1Cb2及Ce短路Cbe

Cbc开路Cb1Cb2及CeCbe

、Cbc高频区低频区中频区5.1频率响应概述5.2晶体管的高频等效模型5.3场效应管的高频等效模型5.4单管放大电路的频率响应5.5多级放大电路的频率响应5.6频率响应与阶跃响应5.7Multisim应用举例5放大电路的频率响应5.5.1多极放大电路的频率响应1.多级放大电路的增益•

前级的开路电压是下级的信号源电压•

前级的输出阻抗是下级的信号源阻抗•

下级的输入阻抗是前级的负载2.多级放大电路的频率响应•

多级放大电路的通频带比它的任何一级都窄（以两级为例）则单级的上下限频率处的增益为当两级增益和频带均相同时，两级的增益为即两级的带宽小于单级带宽5.5.1多极放大电路的频率响应分压式射极偏置共射放大电路如图所示.已