模擬電子電路課件第5章

1第5章放大電路的頻率響應(yīng)25.1頻率響應(yīng)概述

在放大電路的通頻帶中給出了頻率特性的概念---

幅度頻率特性相位頻率特性這些統(tǒng)稱(chēng)放大電路的頻率響應(yīng)。3例：某放大器的頻率響應(yīng)通頻帶(帶寬)::上限頻率:下限頻率4

因放大電路對(duì)不同頻率成分信號(hào)的增益不同，從而使輸出波形產(chǎn)生失真，稱(chēng)為幅度頻率失真，簡(jiǎn)稱(chēng)幅頻失真。放大電路對(duì)不同頻率成分信號(hào)的延時(shí)不同，從而使輸出波形產(chǎn)生失真，稱(chēng)為相位頻率失真，簡(jiǎn)稱(chēng)相頻失真。放大器的輸入信號(hào)不是單一頻率的正弦信號(hào)一群不同頻率的信號(hào)通過(guò)濾波器產(chǎn)生的延時(shí)(群延時(shí))幅頻失真和相頻失真是線(xiàn)性失真。5產(chǎn)生頻率失真的原因是:1.放大電路中存在電抗性元件，例如耦合電容、旁路電容、分布電容、變壓器、分布電感等;例：X=1/jc，在一定頻率范圍內(nèi)，大電容短路處理、小電容開(kāi)路處理低頻和高頻時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大誤差

2.三極管的()是頻率的函數(shù)。

在研究頻率特性時(shí)，三極管的低頻小信號(hào)模型不再適用，而要采用高頻小信號(hào)模型。6

幅頻特性的X軸和Y軸都是采用對(duì)數(shù)坐標(biāo),相頻特性的X軸采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)。

這種折線(xiàn)化畫(huà)出的頻率特性曲線(xiàn)稱(chēng)為波特圖，是分析放大電路頻率響應(yīng)的重要手段。一、波特圖7系統(tǒng)傳遞函數(shù)的頻率特性的表達(dá)式

波特圖的表達(dá)式：

幅頻特性(分貝)：小信號(hào)放大器是線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng)8相頻特性：

幅頻特性及相頻特性都是各因子的代數(shù)和。作波特圖時(shí)，可以在圖上分別作出各因子的因子圖然后求代數(shù)和，則得到整個(gè)系統(tǒng)的波特圖。91.常數(shù)因子102.jω因子113.一階極點(diǎn)因子轉(zhuǎn)折點(diǎn)頻率12

當(dāng)時(shí)，幅頻特性將以十倍頻20dB的斜率下降，或?qū)懗?20dB/dec。在處的誤差最大，有－3dB。

當(dāng)時(shí)，相頻特性將滯后45°，并具有

-45/dec的斜率。在0.1和10處與實(shí)際的相頻特性有最大的誤差，其值分別為+5.7°和－5.7°。

134.一階零點(diǎn)因子14例：已知某放大電路的電壓增益頻率表達(dá)式為：

試畫(huà)出該電路的波特圖（包括幅頻特性和相頻特性）15上限頻率：16例：1718二、RC低通電路

RC低通電路其電壓放大倍數(shù)(傳遞函數(shù))為返回19

由以上公式可做出如圖所示的RC低通電路的近似頻率特性曲線(xiàn)：RC低通電路的頻率特性曲線(xiàn)上限截止頻率20三、RC高通電路

其電壓放大倍數(shù)為：式中 下限截止頻率、模和相角分別為返回21RC高通電路的近似頻率特性曲線(xiàn)

由以上公式可做出如圖所示的RC高通電路的近似頻率特性曲線(xiàn)：下限截止頻率221.混合π型高頻小信號(hào)模型

混合π型高頻小信號(hào)模型是通過(guò)三極管的物理模型而建立的，如圖所示（共發(fā)射極接法）。物理模型5.2晶體管的高頻等效模型23---集電結(jié)電阻rbb'---基區(qū)的體電阻，b'是假想的基區(qū)內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)。rb'e---發(fā)射結(jié)電阻

表示三極管的正向控制作用管子輸出電阻

---發(fā)射結(jié)電容，也用C這一符號(hào)---集電結(jié)電容，也用C這一符號(hào)24簡(jiǎn)化的低頻小信號(hào)混合等效電路

255.4共發(fā)射極放大器的頻響

一、共發(fā)放大器的低頻響應(yīng)

低頻區(qū)的小信號(hào)等效電路

262728回顧29303132

等效電路

是指在VCE一定的條件下（Q點(diǎn)上），在等效電路中可將CE間交流短路，于是可作出如圖等效電路。二、共發(fā)放大器的高頻響應(yīng)

（1）電流放大系數(shù)β的頻響33由此可求出共射接法交流短路電流放大系數(shù)。

34當(dāng)β=1時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率稱(chēng)為特征頻率fT，且有fT≈β0f

當(dāng)20lgβ下降3dB時(shí),頻率f稱(chēng)為共發(fā)射極接法的截止頻率β的幅頻特性和相頻特性曲線(xiàn)35當(dāng)f=fT時(shí),有因fT>>f,所以,fT≈β0

f36（2）共發(fā)射極放大器高頻等效電路高頻混合π型小信號(hào)模型電路

這一模型中用代替，這是因?yàn)棣卤旧砭团c頻率有關(guān)，而gm與頻率無(wú)關(guān)37

由此可見(jiàn)gm是與頻率無(wú)關(guān)的0和rb’e的比，因此gm與頻率無(wú)關(guān)。若IE=1mA，gm=1mA/26mV≈38mS。gm稱(chēng)為跨導(dǎo)，還可寫(xiě)成

β0反映了三極管內(nèi)部，對(duì)流經(jīng)rb’e的電流的放大作用。是真正具有電流放大作用的部分，β0

即中頻時(shí)的β。38密勒定理39

密勒電容40簡(jiǎn)化高頻小信號(hào)電路41戴維南等效回顧4243共發(fā)放大器的高頻區(qū)波特圖44三、全頻段小信號(hào)模型

共發(fā)射極接法基本放大電路從低頻到高頻的全頻段小信號(hào)模型，如右圖所示。CE接法基本放大電路全頻段微變等效電路45

設(shè)fL1＞fL2，可以畫(huà)出單級(jí)基本放大電路的波特圖46