第四章放大電路的頻率響應課件資料

1、模擬電子技術基礎Analog Electronic Technology Foundation南京林業(yè)大學信息科學技術學院2015年7月第四章 放大電路的頻率響應4.1 頻率響應的一般概念4.2 單級放大電路的高頻響應4.3 單管共發(fā)射極放大電路的頻率響應4.4 單管共基極和共集電極放大電路的頻率響應4.5 多級放大電路的頻率響應4.1 頻率響應的一般概念一、研究頻率響應的必要性二、單時間常數(shù)RC 電路的頻率響應一、研究頻率響應的必要性 電子電路中所遇到的信號往往頻率并不單一，而是具有一定的頻譜。 由于放大電路中耦合電容、旁路電容、半導體器件極間電容的存在，使放大倍數(shù)為頻率的函數(shù)(即放大電路對

2、不同頻率的信號具有不同的放大能力）。 在使用一個放大電路時應了解其信號頻率的適用范圍，在設計放大電路時，應滿足信號頻率的范圍要求。1. RC低通電路的頻率響應（電路理論中的穩(wěn)態(tài)分析）RC電路的電壓增益（傳遞函數(shù)）：則且令又電壓增益的幅值（模）（幅頻響應）電壓增益的相角（相頻響應）增益頻率函數(shù)二、單時間常數(shù)RC 電路的頻率響應RC低通電路頻率響應曲線描述幅頻響應相頻響應(1)當ffH時RC低通道路的波特圖 信號頻率越低，輸出電壓越接近輸入電壓2. RC高通電路的頻率響應RC電路的電壓增益：幅頻響應相頻響應高通電路:信號頻率越高，輸出電壓越接近輸入電壓（3）幾個結論 當 f=fL時放大倍數(shù)幅值約降

3、到0.707倍，相角超前45； 頻率響應有幅頻特性和相頻特性兩條曲線。 當 f=fH時放大倍數(shù)幅值約降到0.707倍，相角滯后45。 截止頻率決定于電容所在回路的時間常數(shù)放大電路中的頻率參數(shù) 在低頻段，隨著信號頻率逐漸降低，耦合電容、旁路電容等的容抗增大，使動態(tài)信號損失，放大能力下降。高通電路低通電路 在高頻段，隨著信號頻率逐漸升高，晶體管極間電容和分布電容、寄生電容等雜散電容的容抗減小，使動態(tài)信號損失，放大能力下降。下限頻率上限頻率結電容4.2 單級放大電路的高頻響應一、晶體管的混合模型二、三極管的頻率參數(shù)三、場效應管的高頻等效模型 1. 混合模型：形狀像，參數(shù)量綱各不相同結構：由體電阻、結

4、電阻、結電容組成。rbb：基區(qū)體電阻rbe：發(fā)射結電阻C：發(fā)射結電容re：發(fā)射區(qū)體電阻rbc：集電結電阻C：集電結電容rc：集電區(qū)體電阻因多子濃度高而阻值小因面積大而阻值小一、晶體管的混合模型混合模型：忽略小電阻，考慮集電極電流的受控關系 gm為跨導，它不隨信號頻率的變化而變。為什么引入?yún)?shù)gm？因在放大區(qū)iC幾乎僅決定于iB而阻值大因在放大區(qū)承受反向電壓而阻值大1. 模型的建立：由結構而建立，形狀像，參數(shù)量綱各不相同。 gm為跨導，它不隨信號頻率的變化而變。阻值小阻值大連接了輸入回路和輸出回路2. 混合模型的單向化（使信號單向傳遞）等效變換后電流不變3. 晶體管簡化的高頻等效電路？電流放大倍

5、數(shù)的頻率響應為什么短路？1. 適于頻率從0至無窮大的表達式2. 電流放大倍數(shù)的頻率特性曲線3. 電流放大倍數(shù)的波特圖: 采用對數(shù)坐標系 采用對數(shù)坐標系，橫軸為lg f，可開闊視野；縱軸為 單位為“分貝” （dB），使得 “ ” “ ” 。lg f注意折線化曲線的誤差20dB/十倍頻折線化近似畫法二、三極管的頻率參數(shù)共射截止頻率共基截止頻率特征頻率集電結電容通過以上分析得出的結論： 低頻段和高頻段放大倍數(shù)的表達式； 截止頻率與時間常數(shù)的關系； 波特圖及其折線畫法； C的求法。手冊查得討論一1. 若干個放大電路的放大倍數(shù)分別為1、10、102、103、104、105，它們的增益分別為多少？2. 為

6、什么波特圖開闊了視野？同樣長度的橫軸，在單位長度不變的情況下，采用對數(shù)坐標后，最高頻率是原來的多少倍？102030405060Of10102103104105106lg f討論二 電路如圖。已知各電阻阻值；靜態(tài)工作點合適，集電極電流ICQ2mA；晶體管的rbb=200，Cob=5pF， f=1MHz。 試求解該電路中晶體管高頻等效模型中的各個參數(shù)。討論二三、場效應管的高頻等效電路可與晶體管高頻等效電流類比，簡化、單向化變換。很大，可忽略其電流單向化變換極間電容CgsCgdCds數(shù)值/pF1101100.11忽略d-s間等效電容4.3 單管共發(fā)射極放大 電 路 的 頻 率 響 應單管共射放大電路

7、的頻率響應中頻段：極間電容 容抗很大，可視為開路，耦合電容和旁路電容的容抗很小，可視為短路。1. 中頻電壓放大倍數(shù)帶負載時：空載時： 中頻段電壓增益可看成是常數(shù)，在一定的頻率范圍內(nèi)，電壓增益不會隨信號頻率的改變而變化。2. 低頻電壓放大倍數(shù):低頻段：極間電容 容抗仍很大，可視為開路，耦合電容和旁路電容的容抗增大，不可視為短路。2. 低頻電壓放大倍數(shù)：定量分析C所在回路的時間常數(shù)？2. 低頻電壓放大倍數(shù)：低頻段頻率響應分析中頻段20dB/十倍頻3. 高頻電壓放大倍數(shù)：高頻段：極間電容會對高頻特性產(chǎn)生很大影響，不可視為開路，耦合電容和旁路電容的容抗很小，可視為短路。3. 高頻電壓放大倍數(shù)：定量分析

8、3. 高頻電壓放大倍數(shù)：高頻段頻率響應分析4. 電壓放大倍數(shù)的波特圖全頻段放大倍數(shù)表達式：中頻段：耦合電容和旁路電容視為短路，極間電容視為開路，在一定頻率范圍內(nèi)電壓增益為常數(shù)。低頻段：極間電容視為開路，但耦合電容和旁路電容不再視為短路，而是影響放大電路低頻特性的主要因素?？赏ㄟ^選用大的電容來增大回路的時間常數(shù)改善低頻特性或采用直接耦合放大電路。高頻段：極間電容Cbe，Cbc是影響放大電路高頻特性的主要因素，且Rs，rbb都對高頻特性產(chǎn)生影響。要想獲得良好的高頻特性（增大上限截至頻率，增大帶寬），可降低時間常數(shù)，如選用較小的rbb，Cbe，Cbc，Rs或選用較高特征頻率的BJT管等。5. 帶寬增

9、益積：定性分析fbw fH fL fH矛盾 當提高增益時，帶寬將變窄；反之，增益降低，帶寬將變寬。5. 帶寬增益積：定量分析若rbeRb、 Rs fL1， fH fH1，頻帶變窄！2. 多級放大電路的頻率響應與各級的關系 對于n級放大電路，若各級的下、上限頻率分別為fL1 fLn、 fH1 fHn，整個電路的下、上限頻率分別為fL、 fH，則由于求解使增益下降3dB的頻率，經(jīng)修正，可得1.1為修正系數(shù)討論一 1. 信號頻率為0時電壓放大倍數(shù)的表達式？ 2. 若所有的電容容量都相同，則下限頻率等于多少？時間常數(shù)分析：C2、Ce短路， 開路，求出C1、Ce短路， 開路，求出C1、C2短路， 開路，求出C1、 C2、 Ce短路，求出若電容值均相等，