第十二講-基本放大器高低截止頻率的估算..

1、5-3 基本放大器高、低截止頻率的估算基本放大器高、低截止頻率的估算一、主極點的概念一、主極點的概念二、基本放大器上、下限截止頻率的估算二、基本放大器上、下限截止頻率的估算三、多級放大器上、下限截止頻率的估算方法三、多級放大器上、下限截止頻率的估算方法一、主極點的概念一、主極點的概念1 1、基本放大器零、極點的分布特點、基本放大器零、極點的分布特點低頻段：低頻段： 零點通常比極點在數(shù)值上小得多。零點通常比極點在數(shù)值上小得多。高頻段：高頻段： 零點通常比極點在數(shù)值上大得多。零點通常比極點在數(shù)值上大得多。零點對高、低截止頻率的影響通常可以忽略不計。零點對高、低截止頻率的影響通?？梢院雎圆挥?。2 2

2、、低頻主極點、低頻主極點在低頻段的極點中，若某極點的絕對值比其它極點的絕在低頻段的極點中，若某極點的絕對值比其它極點的絕對值大對值大4 4倍以上，則該極點倍以上，則該極點對低頻截止頻率起決定作用對低頻截止頻率起決定作用，稱之為稱之為低頻主極點低頻主極點。3 3、高頻主極點、高頻主極點在高頻段的極點中，若某極點的絕對值比其它極點的絕在高頻段的極點中，若某極點的絕對值比其它極點的絕對值小對值小4 4倍以上，稱之為倍以上，稱之為高頻主極點高頻主極點，它對，它對高頻截止頻高頻截止頻率起決定作用率起決定作用。即放大器的高、低截止頻率主要由高、低頻段的極點決定。即放大器的高、低截止頻率主要由高、低頻段的極

3、點決定。例如：某放大器高頻區(qū)的電壓增益為：例如：某放大器高頻區(qū)的電壓增益為：;41MHzfP ;2 .962MHzfP 20lg|Au|/dB4f/MHz40 96.29624020-20dB/十倍頻十倍頻-40dB/十倍頻十倍頻fP1對對BW起主導作用，為主極點。起主導作用，為主極點。fP2對對BW基本無作用，為非主極點?；緹o作用，為非主極點。)2 .961)(41 (100)1)(1 () 0()(21ssfsfsAsAppuuh )MHz(兩個極點：兩個極點：;41MHzfBWP 二、基本放大器上、下限截止頻率的估算方法二、基本放大器上、下限截止頻率的估算方法C1C2CeRb1Rb2R

4、eRLRCRSuSVCC+u在已知電路參數(shù)的條件，如何估算放大器的上限截止頻率在已知電路參數(shù)的條件，如何估算放大器的上限截止頻率 fH 和下限截止頻率和下限截止頻率fL ？估算上限截止頻率估算上限截止頻率 fH 開路時間常數(shù)法開路時間常數(shù)法估算下限截止頻率估算下限截止頻率fL 短路時間常數(shù)法短路時間常數(shù)法適用范圍：適合用于不含電感的放大電路。適用范圍：適合用于不含電感的放大電路。只含電阻只含電阻和受控源的和受控源的線性網(wǎng)絡線性網(wǎng)絡C1C2二階的線性網(wǎng)絡模型二階的線性網(wǎng)絡模型1、開路時間常數(shù)法、開路時間常數(shù)法（估算上限截止頻率（估算上限截止頻率fH ）（1）什么叫開路時間常數(shù)）什么叫開路時間常數(shù)

5、R1OR2OC2開路時，開路時，C1的開路時間常數(shù)。的開路時間常數(shù)。 ORC111 C1開路時，開路時，C2的開路時間常數(shù)。的開路時間常數(shù)。 ORC222 某個電容的開路時間常數(shù)某個電容的開路時間常數(shù)是指將電路中的是指將電路中的其他電容其他電容開路時，該電容兩端的等效電阻與該電容的乘積。開路時，該電容兩端的等效電阻與該電容的乘積。1、開路時間常數(shù)法、開路時間常數(shù)法（估算上限截止頻率（估算上限截止頻率fH ）（2）放大電路上限截止頻率）放大電路上限截止頻率fH與各電容開路時間常數(shù)間的關系與各電容開路時間常數(shù)間的關系 2HHf jnjjOCR 121 式子的意義：式子的意義： -放大電路上限截止角

6、放大電路上限截止角頻率的倒數(shù)恒等于相應的高頻等效電頻率的倒數(shù)恒等于相應的高頻等效電路中各電容的開路時間常數(shù)之和。路中各電容的開路時間常數(shù)之和。jnjjOHCR 11 利用這個開路時間常數(shù)法計算得到的利用這個開路時間常數(shù)法計算得到的fH總是低于實際的總是低于實際的上限頻率，為此引入修正系數(shù)上限頻率，為此引入修正系數(shù)(1.14)以減小誤差。以減小誤差。14. 1 修正修正系數(shù)系數(shù)1、開路時間常數(shù)法、開路時間常數(shù)法（估算上限截止頻率（估算上限截止頻率fH ）（3）估算放大電路的上限截止頻率）估算放大電路的上限截止頻率fH 的方法的方法首先首先畫出放大電路的在高頻段的微變等效電路，此時耦合電畫出放大電

7、路的在高頻段的微變等效電路，此時耦合電 容、旁路電容等大電容應短路，放大管的極間電容、電路的分容、旁路電容等大電容應短路，放大管的極間電容、電路的分 布電容須考慮，因此布電容須考慮，因此BJT的模型應該用混的模型應該用混模型。模型。分別求出電路中每一個電容的開路時間常數(shù)；分別求出電路中每一個電容的開路時間常數(shù)；jjOjCR 關鍵是求關鍵是求RjO：應將：應將Cj以外的其他電容都開路，把獨立信以外的其他電容都開路，把獨立信號源置零，此時該電容兩端的等效電阻即為號源置零，此時該電容兩端的等效電阻即為RjO.將所有電容的開路時間常數(shù)代入將所有電容的開路時間常數(shù)代入 計算公式即可估算出計算公式即可估算

8、出fH。jnjjOHCRf 1214. 1 bbrbeCbcgmubecerbbCbeube+- -應用應用1估算共射放大器的上限截止頻率：估算共射放大器的上限截止頻率：C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+RbRSuS+bceLR LR RbRSuS高頻段的微變等效電路高頻段的微變等效電路 http:/ http:/ -LR RbRSuS高頻段的微變等效電路高頻段的微變等效電路Cb e的開路時間常數(shù)：的開路時間常數(shù)：ebOCR 11 R1OebSbbbOrRRrR /)/(1bR ebbCR 1 bbrbeCbcgmubecerbbCbeube+- -LR RbRSuS高頻段的

9、微變等效電路高頻段的微變等效電路Cb C的開路時間常數(shù)：的開路時間常數(shù)：cbOCR 22 bR R2Oii;/2iURcbO ; iRubeb LbmbCbRiRgiiRu )(; iRgugbmebm LbmbcbORRgRiuR )1 (2 cbLbmbCRRgR )1 (2 Cb e的開路時間常數(shù)：的開路時間常數(shù)：ebOCR 11 ebSbbbOrRRrR /)/(1bR ebbCR 1 Cb C的開路時間常數(shù)：的開路時間常數(shù)：cbOCR 22 )(214. 121 Hf放大電路的上限截止頻率放大電路的上限截止頻率fH：CbLbmbebbHCRRgRCRf )1(14. 121 ;/2i

10、URcbO ; iRubeb LbmbCbRiRgiiRu )(; iRgugbmebm LbmbcbORRgRiuR )1 (2 cbLbmbCRRgR )1 (2 Cb e的開路時間常數(shù)：的開路時間常數(shù)：ebOCR 11 ebSbbbOrRRrR /)/(1bR ebbCR 1 應用應用2估算共基放大器的上限截止頻率：估算共基放大器的上限截止頻率：（1 1）共基放大器的高頻微變等效電路：）共基放大器的高頻微變等效電路： uSRSCLRCRL負載負載電容電容rbbbbrbegmu1ceCbeu1+- -CbCRSuSLR CL忽略忽略rbb 后的等效電路后的等效電路：uSRSRLrbe+ +

11、- -u1gmu1ecCLbCbeLCbLCCC 忽略忽略rbb 后的等效電路后的等效電路：uSRSRLrbe+ +- -u1gmu1ecCLbCbeR1OuSRSRLrbe+ +- -u1gmu1ecCLbCbeR2OLCbLCCC 受控電流源的內阻很大，所以當受控電流源的內阻很大，所以當在在CL兩端加上電壓后，兩端加上電壓后， rbe上的上的分壓分壓u10； gmu10； R2O 。 Cb e的開路時間常數(shù)：的開路時間常數(shù)：ebOCR 11 ;/)/(11OebSORrRR mmOguguR/1/111 )/1/()/(1mebSOgrRR （很很小?。﹎g/1 CL 的開路時間常數(shù)：的開

12、路時間常數(shù)：LOCR 22 LOORRR /22LR Cb e的開路時間常數(shù)：的開路時間常數(shù)：ebOCR 11 ;/)/(11OebSORrRR mmOguguR/1/111 )/1/()/(1mebSOgrRR （很很小?。﹎g/1 CL 的開路時間常數(shù)：的開路時間常數(shù)：LOCR 22 )(LCbLCCC LOORRR /22LR )(214. 121 Hf放大電路的上限截止頻率放大電路的上限截止頻率fH：LLebmCRCg /11214.1 當當CL 0時，時，TebmHfCgf14. 1)2(14. 1 此時放大器的高頻特性受負載電阻的影響很小。此時放大器的高頻特性受負載電阻的影響很小。

13、共基放大電路的上限截共基放大電路的上限截止頻率很高，高頻特性止頻率很高，高頻特性好，通頻帶寬。好，通頻帶寬。只含電阻只含電阻和受控源的和受控源的線性網(wǎng)絡線性網(wǎng)絡C1C2二階的線性網(wǎng)絡模型二階的線性網(wǎng)絡模型2、短路時間常數(shù)法、短路時間常數(shù)法（估算下限截止頻率（估算下限截止頻率fL ）（1）什么叫短路時間常數(shù)）什么叫短路時間常數(shù)R1SR2SC2短路時，短路時，C1的短路時間常數(shù)。的短路時間常數(shù)。 SRC111 C1短路時，短路時，C2的短路時間常數(shù)。的短路時間常數(shù)。 SRC222 某個電容的短路時間常數(shù)某個電容的短路時間常數(shù)是指將電路中的是指將電路中的其他電容其他電容短路時，該電容兩端的等效電阻與

14、該電容的乘積。短路時，該電容兩端的等效電阻與該電容的乘積。（2）放大電路下限截止頻率）放大電路下限截止頻率fL的估算方法的估算方法 njjjSLCRf112114.11 修正修正系數(shù)系數(shù)（3）估算放大電路的下限截止頻率）估算放大電路的下限截止頻率fL 的步驟的步驟首先首先畫出放大電路的在低頻段的微變等效電路，此時放大畫出放大電路的在低頻段的微變等效電路，此時放大 管的極間電容、分布電容視為開路，耦合電容、旁路電容管的極間電容、分布電容視為開路，耦合電容、旁路電容 等大電容必須保留。等大電容必須保留。分別求出電路中每一個電容的短路時間常數(shù)；分別求出電路中每一個電容的短路時間常數(shù)；jjsjCR 將

15、所有電容的短路時間常數(shù)將所有電容的短路時間常數(shù) 代入代入 計算公式即可估算出計算公式即可估算出fL。 njjjSLCRf112114. 11 uSRbRCrbe ibcbRSC1RLCeReibC2e應用應用1估算共射放大器的下限截止頻率：估算共射放大器的下限截止頻率：C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+低頻段的微變等效電路低頻段的微變等效電路C1兩端的等效電阻：兩端的等效電阻：bebSSrRRR/1 C2兩端的等效電阻：兩端的等效電阻：LCSRRR 2Ce兩端的等效電阻：兩端的等效電阻： 1/SbeeeSRrRRC2各電容的短路時間常數(shù)：各電容的短路時間常數(shù)：應用應用1估算共

16、射放大器的下限截止頻率：估算共射放大器的下限截止頻率：C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+C1兩端的等效電阻：兩端的等效電阻：bebSSrRRR/1 C2兩端的等效電阻：兩端的等效電阻：LCSRRR 2Ce兩端的等效電阻：兩端的等效電阻：各電容的短路時間常數(shù)：各電容的短路時間常數(shù)： njjjSLCRf112114. 11 )111(14. 12132211eSSSLCRCRCRf 1/SbeeeSRrRR三、多級放大器高低截止頻率的估算三、多級放大器高低截止頻率的估算222211 . 1LnLLLffff 可以證明：可以證明：222211111 .11HnHHHffff 級聯(lián)的

17、級數(shù)越多，級聯(lián)的級數(shù)越多，fL fH 放大器的總的通頻帶越窄。放大器的總的通頻帶越窄。Au1（fH1，fL1）uiAu2（fH2，fL2）Aun（fHn，fLn）uO放大器的總的通頻帶比任何單級的通頻帶都要窄。放大器的總的通頻帶比任何單級的通頻帶都要窄。222211 . 1LnLLLffff 222211111 .11HnHHHffff ),max(21LnLLLffff 2 2、若各級放大器的高、低截止頻率相差較大（、若各級放大器的高、低截止頻率相差較大（4 4倍以上），則：倍以上），則：),min(21HnHHHffff 1 1、若各級放大器的高、低截止頻率數(shù)值相等，則有：、若各級放大器的

18、高、低截止頻率數(shù)值相等，則有：;12/1 nLiLff12/1 nHiHff第五章第五章 小結小結一、放大器頻率響應的基本概念一、放大器頻率響應的基本概念1 1、頻率特性函數(shù)：、頻率特性函數(shù)：)(juue| )j (A|)j (A 2 2、影響放大器頻率特性的主要因素：、影響放大器頻率特性的主要因素：低頻區(qū)：耦合和旁路電容；低頻區(qū)：耦合和旁路電容；高頻區(qū)：極間電容和分布電容高頻區(qū)：極間電容和分布電容3 3、表征放大器頻率特性的主要特征參數(shù)：、表征放大器頻率特性的主要特征參數(shù)：（1）中頻增益）中頻增益Au0及相角及相角 O： （與頻率無關）（與頻率無關）在整個頻段內，在整個頻段內， |Au0|是

19、最大的。是最大的。（2）fH和和fL：021)()(uLuHuAfAfA （3）BW：LHffBW （4）GBW：|0BWAGBWu 綜合表征增益綜合表征增益與帶寬的性能與帶寬的性能uOjiHA)p()z(K) s (Alim 0s 二、放大電路的增益函數(shù)的特點二、放大電路的增益函數(shù)的特點放大電路的一般表達式及特點：放大電路的一般表達式及特點： njjmiiupszsKsA11)()()(;nm ;0 ipn等于電路中獨立電抗元件的數(shù)目。等于電路中獨立電抗元件的數(shù)目。1 1、低頻段的增益函數(shù)：、低頻段的增益函數(shù)：;nm uOLAKsA )(lim s2 2、高頻段的增益函數(shù)：、高頻段的增益函數(shù)

20、：;nm 3 3、全頻段的增益函數(shù)：、全頻段的增益函數(shù)：;nm 其中頻電壓增益可通過波特圖判斷其中頻電壓增益可通過波特圖判斷 njjmiiupszsKsA11)1()1()(三、放大電路波特圖的繪制方法三、放大電路波特圖的繪制方法方法：方法：（1）將增益函數(shù)變換成作圖的）將增益函數(shù)變換成作圖的 標準表達式。標準表達式。（2）每經(jīng)過一個單個零點，幅頻波特圖的漸進線頻率）每經(jīng)過一個單個零點，幅頻波特圖的漸進線頻率 改變（改變（+20dB/十倍頻）；十倍頻）；每經(jīng)過一個單個極點，幅頻波特圖的漸進線頻率每經(jīng)過一個單個極點，幅頻波特圖的漸進線頻率改變（改變（- -20dB/十倍頻）；十倍頻）；（3）零點

21、、極點因子在）零點、極點因子在0.1 z、 0.1 P之后開始貢獻相位之后開始貢獻相位一般零點貢獻相位的斜率為（一般零點貢獻相位的斜率為（+ 45dB/十倍頻）；十倍頻）；在在 z出處貢獻相位出處貢獻相位45； 10 z后為后為+90；一般極點貢獻相位的斜率為一般極點貢獻相位的斜率為（- - 45dB/十倍頻）；十倍頻）；在在 P出處貢獻相位出處貢獻相位- - 45； 10 P后為后為- - 90；四、用時間常數(shù)法估算放大電路的上、下限截止頻率四、用時間常數(shù)法估算放大電路的上、下限截止頻率 njjjSLCRf1114. 121 njjjOHCRf11214.1 例題：已知放大器的電壓增益函數(shù)為：例題：已知放大器的電壓增益函數(shù)為： 試畫出其幅頻特性和相試畫出其幅頻特性和相頻特性漸進波特圖，指頻特性漸進波特圖，指出其上限頻率出其上限頻率fH和下限和下限頻率頻率fL及中頻增益及中頻增益AuO各各為多少？為多少？)10)(10(10)(528 ssssAu解：解：將函數(shù)化成作圖的標準形式：將函數(shù)化成作圖的標準形式：)101 (10)101 (1010)(55228ssssAu )101)(101(1052s