模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程(第三版)楊素行-課件-第三章

第三章

放大電路的頻率響應(yīng)3.1頻率響應(yīng)的一般概念3.2三極管的頻率參數(shù)3.3單管共射放大電路的頻率響應(yīng)3.4多級放大電路的頻率響應(yīng)第三章放大電路的頻率響應(yīng)3.1頻率響應(yīng)的一般概念3.213.1頻率響應(yīng)的一般概念由于放大電路中存在電抗性元件，所以電路的放大倍數(shù)為頻率的函數(shù)，這種關(guān)系稱為頻率響應(yīng)或頻率特性。3.1.1幅頻特性和相頻特性電壓放大倍數(shù)的幅值和相角都是頻率的函數(shù)。即3.1頻率響應(yīng)的一般概念由于放大電路中存在電抗性元件，2典型的單管共射放大電路的幅頻特性和相頻特性圖3.1.1OffLfHBWAum0.707Aum-90o-180o-270of0典型的單管共射放大電路的幅頻特性和相頻特性圖3.1.1Of33.1.2下限頻率、上限頻率和通頻帶fLfHBWAum0.707AumOf圖3.1.1fL：下限頻率；fH：上限頻率BW：通頻帶BW=fH

-

fL3.1.2下限頻率、上限頻率和通頻帶fLfHBWAum0.43.1.3頻率失真圖3.1.2頻率失真(a)幅頻失真(b)相頻失真3.1.3頻率失真圖3.1.2頻率失真(a)幅頻失真(53.1.4波特圖放大電路的對數(shù)頻率特性稱為波特圖。

40

20

6

3

0

-3-20-4010010210.7070.10.013.1.4波特圖放大電路的對數(shù)頻率特性稱為波特圖。46一、RC高通電路的波特圖+_+_CR圖3.1.2RC高通電路令：一、RC高通電路的波特圖+_+_CR圖3.1.2RC7則有：則有：8對數(shù)幅頻特性：實(shí)際幅頻特性曲線：圖3.1.4(a)幅頻特性當(dāng)f≥

fL(高頻)，當(dāng)f<fL(低頻)，高通特性：且頻率愈低，的值愈小，低頻信號不能通過。0.1fLfL

10fLf0-20-403dB最大誤差為3dB，發(fā)生在f=fL處-20dB/十倍頻對數(shù)幅頻特性：實(shí)際幅頻特性曲線：圖3.1.4(a)幅9對數(shù)相頻特性圖3.1.4(b)相頻特性5.71o-45o/十倍頻fL0.1fL

10fL45o90o0f誤差由式可得，在低頻段，高通電路產(chǎn)生0~90°的超前相移。5.71o對數(shù)相頻特性圖3.1.4(b)相頻特性5.71o-4510二、RC低通電路的波特圖圖3.1.5RC波特圖+_+_CR令：則：二、RC低通電路的波特圖圖3.1.5RC波特圖+11圖3.1.6低通電路的波特圖對數(shù)幅頻特性：0.1fHfH

10fHf0-20-403dB-20dB/十倍頻對數(shù)相頻特性：fH

10fH-45o5.71o5.71o-45o/十倍頻-90o0.1fH0f在高頻段，低通電路產(chǎn)生0~90°的滯后相移。圖3.1.6低通電路的波特圖對數(shù)幅頻特性：0.1fHf123.2三極管的頻率參數(shù)三極管f

：為值下降至?xí)r的頻率。0：低頻共射電流放大系數(shù)；3.2三極管的頻率參數(shù)三極管f：為13對數(shù)幅頻特性fTfOf20lg0-20dB/十倍頻f0對數(shù)相頻特性10f0.1f-45o-90o對數(shù)幅頻特性fTfOf20lg0-20dB/十倍頻f0143.2.1共射截止頻率f值下降到0.7070

(即)時(shí)的頻率。當(dāng)f=f

時(shí)，值下降到中頻時(shí)的70%左右?；?qū)?shù)幅頻特性下降了3dB。3.2.1共射截止頻率f153.2.2特征頻率fT值降為1時(shí)的頻率。f>fT時(shí)，，三極管失去放大作用；

f

=

fT時(shí)，由式得：3.2.2特征頻率fT值降163.2.3共基截止頻率f

值下降為低頻0時(shí)

的0.707時(shí)的頻率。3.2.3共基截止頻率f值下降為低頻0時(shí)的17

f

與f

、

fT

之間關(guān)系：因?yàn)榭傻胒與f、fT之間關(guān)系：因?yàn)榭傻?8說明：所以：1.f比f高很多，等于f的(1+0)倍；2.f

<fT<

f

3.低頻小功率管f

值約為幾十至幾百千赫，高頻小功率管的

fT約為幾十至幾百兆赫。說明：所以：1.f比f高很多，等于f的193.3單管共射放大電路的頻率響應(yīng)定性分析：C1Rb+VCCC2Rc+++Rs+~+圖3.3.1單管共射放大電路

中頻段：各種電抗影響忽略，Au與f無關(guān)；低頻段：隔直電容壓降增大，Au降低。與電路中電阻構(gòu)成RC高通電路；高頻段：三極管極間電容并聯(lián)在電路中，Au

降低。而且，構(gòu)成RC低通電路。3.3單管共射放大電路的頻率響應(yīng)定性分析：C1Rb+VCC203.3.1混合

型等效電路一、混合

型等效電路圖3.3.1混合

型等效電路(a)三極管結(jié)構(gòu)示意圖c

be

(b)等效電路

++bce3.3.1混合型等效電路一、混合型等效電路圖21二、混合

參數(shù)與h參數(shù)的關(guān)系低頻時(shí)，不考慮極間電容作用，混合

等效電路和h參數(shù)等效電路相仿，即：

bce

bce圖3.3.1混合

參數(shù)與h參數(shù)之間的關(guān)系通過對比可得二、混合參數(shù)與h參數(shù)的關(guān)系低頻時(shí)，22則則一般小功率三極管則則一般小功率三極管23三、混合

型等效電路中電容

++bce圖3.3.2(b)等效電路：可從器件手冊中查到；并且(估算，fT要從器件手冊中查到)注意：將輸入回路與輸出回路直接聯(lián)系起來，使解電路的過程變得十分麻煩?！捎妹芾斩ɡ砗喕娐罚∪?、混合型等效電路中電容++bce圖3.3.2(24

++bce圖3.3.2(b)等效電路密勒定理：用兩個電容來等效Cbc。分別接在b、e和c、e兩端。圖3.3.4單向化的混合

型等效電路

bce++其中：電容值分別為：++bce圖3.3.2(b)等效電路密勒定理：用兩個電253.3.2阻容耦合單管共射放大電路的頻率響應(yīng)圖3.3.5阻容耦合單管共射放大電路C1RcRb+VCCC2RL++++~Rs+將C2和RL看成下一級的輸入耦合電容和輸入電阻。3.3.2阻容耦合單管共射放大電路圖3.3.5阻容耦合26一、中頻段C1可認(rèn)為交流短路；極間電容可視為交流斷路。1.中頻段等效電路圖3.3.6中頻段等效電路

bce

+Rb~+++RcRs由圖可得一、中頻段C1可認(rèn)為交流短路；極間電容可視為交流斷路。1.272.中頻電壓放大倍數(shù)已知，則

結(jié)論：中頻電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式，與利用簡化h參數(shù)等效電路的分析結(jié)果一致。2.中頻電壓放大倍數(shù)已知28二、低頻段考慮隔直電容的作用，其等效電路：圖3.3.7低頻等效電路

bce

+Rb~+++RcRsC1C1與輸入電阻構(gòu)成一個RC高通電路式中Ri=Rb//rbe二、低頻段考慮隔直電容的作用，其等效電路：圖3.3.7低29輸出電壓低頻電壓放大倍數(shù)輸出電壓低頻電壓放大倍數(shù)30低頻時(shí)間常數(shù)為：下限(-3dB)頻率為：則低頻時(shí)間常數(shù)為：下限(-3dB)頻率為：則31三、高頻段考慮并聯(lián)在極間電容的影響，其等效電路：

bce

+Rb~+++RcRs圖3.3.8高頻等效電路三、高頻段考慮并聯(lián)在極間電容的影響，其等效電路：bce32三、高頻段考慮并聯(lián)在極間電容的影響，其等效電路：圖3.3.9高頻等效電路的簡化

ce

+~++Rc由于輸出回路時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于輸入回路時(shí)間常數(shù)，故可忽略輸出回路的結(jié)電容。并用戴維南定理簡化。三、高頻段考慮并聯(lián)在極間電容的影響，其等效電路：圖3.3.33

ce

+~++Rc圖中——C

與R

構(gòu)成RC低通電路。ce+~++Rc圖中——C與R構(gòu)成RC34高頻時(shí)間常數(shù)：上限(-3dB)頻率為：高頻時(shí)間常數(shù)：上限(-3dB)頻率為：35四、完整的波特圖繪制波特圖步驟：1.根據(jù)電路參數(shù)計(jì)算、fL和fH；2.由三段直線構(gòu)成幅頻特性。中頻段：對數(shù)幅值=20lg低頻區(qū)：

f=fL開始減小，作斜率為20dB/十倍頻直線；高頻段：f=fH開始增加，作斜率為–20dB/十倍頻直線。3.由五段直線構(gòu)成相頻特性。四、完整的波特圖繪制波特圖步驟：1.根據(jù)電路參數(shù)計(jì)算36圖3.3.10幅頻特性fOfL-20dB/十倍頻fH20dB/十倍頻-270o-225o-135o-180o相頻特性-90o10fL0.1fL0.1fH10fHfO圖3.3.10幅頻特性fOfL-20dB/十倍頻fH20d37五、增益帶寬積中頻電壓放大倍數(shù)與通頻帶的乘積。Ri=Rb//rbe假設(shè)Rb>>Rs，Rb>>rbe；(1+gmRc)Cbc>>Cbe五、增益帶寬積中頻電壓放大倍數(shù)與通頻帶的乘積。Ri=Rb38說明：式很不嚴(yán)格，但從中可以看出一個大概的趨勢，即選定放大三極管后，rbb和Cbc的值即被確定，增益帶寬積就基本上確定，此時(shí)，若將放大倍數(shù)提高若干倍，則通頻帶也將幾乎變窄同樣的倍數(shù)。如愈得到一個通頻帶既寬，電壓放大倍數(shù)又高的放大電路，首要的問題是選用rbb

和Cbc

均小的高頻三極管。說明：式很不嚴(yán)格，但從中可以看出一個大概的趨393.3.3直接耦合單管共射放大電路的頻率響應(yīng)圖3.3.13fHfO-270o10fH-20dB/十倍頻-180o0.1fH-90ofO3.3.3直接耦合單管共射放大電路圖3.3.13fHfO403.4多級放大電路的頻率響應(yīng)3.4.1多級放大電路的幅頻特性和相頻特性多級放大電路的電壓放大倍數(shù)：對數(shù)幅頻特性為：3.4多級放大電路的頻率響應(yīng)3.4.1多級放大電路的幅頻41多級放大電路的總相位移為：兩級放大電路的波特圖圖3.4.1fHfL幅頻特性fOfL1fH16dB3dB3dBBW1BW一級二級多級放大電路的