模拟电子技术基础简明教程-(第三版)第三章 放大电路的.ppt

1、第3章 放大电路的频率响应,3.1频率响应的一般概念,3.2三极管的频率参数,3.3单管共射放大电路的频率响应,第一节 频率响应的一般概念,幅频特性和相频特性,下限频率、上限频率和通频带,频率失真,波特图,高通电路和低通电路,频率响应概述,放大电路的性能指标,电压放大倍数,信号源,负载,输入电阻,输出电阻,通频带：,fbw=fH fL,一、频率响应概述,本章主要研究通频带指标,通频带,通频带：,fbw=fHfL,放大倍数随频率变化,为什么低频、高频放大倍数会降低？,管子内部PN结电容与管外偶合电容引起放大电路放大倍数随频率变化！,PN结空间电荷区（势垒电容Cb）,PN结两侧载流子聚集（扩散电容

2、Cd）,PN 结电容C= Cb + Cd,不同频率信号感受的阻抗不同，低频大，开路，高频小，傍路/短路。结电容影响高频,+VCC,RB,RC,C1,C2,T,耦合电容,阻容耦合电路,耦合电容影响低频,二、 幅频特性和相频特性,Aum,0.707Aum,fH,fL,BW,单管共射放大电路的频率特性,幅频特性,相频特性,由于电抗性元件的作用， 使正弦波信号通过放大电路时， 不仅信号的幅度得到放大， 而且还将产生一个相位移。 故电压放大倍数可如下表示：,三、 下限频率、上限频率和通频带,Aum,0.707Aum,fH,fL,BW,单管共射放大电路的频率特性,fL ：称为下限频率,fH ：称为上限频率

3、,BW ：称为通频带,Aum ：称为中频电压放大倍数,四、 频率失真,由于放大电路通频带的宽度有限， 当输入信号包含有较高频率或较低频率成份时， 放大倍数不同、相移不同， 由此引起输出信号失真，称为频率失真,可分为：,幅频失真与相频失真,由于放大电路对不同谐波成分的放大倍数的幅值不同， 导致uO的波形产生的失真，称为幅频失真。,(a)幅频失真,幅频失真：,由于不同谐波通过放大电路后产生的相位移不同， 造成uO波形产生的失真，称为相频失真。,(b)相频失真,相频失真：,五、 波特图,电压放大倍数与频率之间的关系曲线，绘制在对数坐标纸上得到的图称为波特图。,1. RC低通电路,（1）频率响应表达式

4、：,令：,则：,幅频响应：,相频响应：,六、 高通电路和低通电路,（2） RC低通电路的波特图,最大误差 -3dB,0分贝水平线,斜率为 -20dB/十倍频程 的直线,幅频响应：,-3dB,相频响应,可见：当频率较低时，AU 1，输出与输入电压之间的相位差=0。随着频率的提高， AU 下降，相位差增大，且输出电压是滞后于输入电压的，最大滞后90o。 其中fH是一个重要的频率点，称为上限截止频率。,这种对数频率特性曲线称为波特图,2. RC高通电路,（1）频率响应表达式：,令：,则：,幅频响应：,相频响应：,（2） RC高通电路的波特图,最大误差 -3dB,斜率为 -20dB/十倍频程 的直线,

5、幅频响应：,可见：当频率较高时，AU 1，输出与输入电压之间的相位差=0。随着频率的降低， AU 下降，相位差增大，且输出电压是超前于输入电压的，最大超前90o。 其中，fL是一个重要的频率点，称为下限截止频率。,相频响应,1. RC低通电路,1. RC高通电路,输出滞后输入，最大滞后90o,输出超前输入，最大超前90o,第三节 单管共射放大电路的频率响应,三极管的混合形等效电路,阻容耦合单管共射放大电路的频率响应,直接耦合单管共射放大电路的频率响应,多级放大电路的频率响应,定性分析频率响应,中频段： 各种容抗的影响可忽略不计， 电压放大倍数基本与频率无关。 低频段： 偶合电容构成RC高通电路

6、， 低频信号电压放大倍数将降低。 高频段： 极间电容构成RC低通电路， 高频信号电压放大倍数将降低。,一、定性分析频率响应,二、三极管的混合形等效电路,Cbe 发射结结电容。 Cbc 集电结结电容。 gm 跨导 , gmUbe受控源。,Cbc可查到,rbb + rbe = rbe,gmUbe = gm Ibrbe = Ib,混合参数与h参数之间的关系（低频）,rbb,rbe,b,b,c,e,+,-,-,+,+,-,C= Cbe +（1-K ） Cbc,应用密勒定理将电路简化,将Cbc分别等效到输入回路和输出回路。,三、 阻容耦合单管共射放大电路的频率响应,可将C2 和RL 看成是下一级的输入端

7、耦合电容和输入电阻。,先分别讨论中频、低频和高频时的频率响应， 然后综合得到完整的波特图。,画出混合等效电路,1. 中频段,其中,=,rbe,rbe,Ri,Ri,Ri+ Rs,=,rbe,rbe,=,= -,Ri+ Rs,rbe,rbe,gm Rc,=,Ri,= -,Ri+ Rs,rbe,rbe,gm Rc,Ri,= -,Ri+ Rs,rbe, Rc,Ri = Rb/ rbe,2. 低频段,高通电路,3. 高频段,一般情况下，输出回路的时间常数比输入回路的小得多， 因此，输出回路的电容可忽略不计。输入回路可简化。,低通电路,低通电路,4. 完整的波特图,20dB/十倍频,fH,10fH,fL,

8、0.1fH,0.1fL,10fL,阻容耦合单管共射放大电路的波特图,-20dB/十倍频,5. 增益带宽积,增益带宽积近似由管子的rbb 和Cbc 决定，管子选定后，增益带宽积为常数，增益与带宽不可兼得。,20lg|Ausm|,f,O,fH,10fH,fL,0.1fH,0.1fL,10fL,四、 直接耦合单管共射放大电路的频率响应,fH,10fH,0.1fH,直接耦合单管共射放大电路的波特图,低频特性好,-20dB/十倍频,五、 多级放大电路的频率响应,已知多级放大电路总的电压放大倍数是各个放大级电压放大倍数的乘积。,多级放大电路总的相位移为：,一个两级放大电路的幅频特性如图所示。,6dB,3dB,fL,fH,fL fL1， fH fH1，频带变窄！,多级放大电路的通频带比组成它的每一级都窄,第3章 放大电路的频率响应-复习,晶体管高频等效模型,幅频响应：,相频响应：,幅频响应：,相频响应：,C= Cbe +(1-K ) Cbc,Cbc可查到,低频段：考虑C1 的影响， 开路。,高频段：考虑 的影响，C1短路。,单管放大电路频率响应（阻容偶合）,C1