放大電路的頻率特性

放大電路的頻率特性第1頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1放大電路的頻率特性5.1.2放大電路頻率特性的研究方法5.1.3單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率特性5.1.1放大電路頻率特性的基本概念第2頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.1放大電路頻率特性的基本概念RsUs+-Uo+-第3頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

fOAum1.頻率特性Au(f)—幅頻特性

(f)—相頻特性0.707AumfOAuf

L

—下限截止頻率f

H

—上限截止頻率2.頻帶寬度(帶寬)BW(BandWidth)BW=f

H

-

f

L

f

HfLfH第4頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月3．頻率失真幅頻失真:通頻帶不夠?qū)挘斎胄盘?hào)的頻譜分布又很廣，那么輸入信號(hào)的不同頻率成分，就會(huì)得不到同倍數(shù)的放大，輸出波形就會(huì)產(chǎn)生失真放大倍數(shù)模的不同所造成的失真.

相頻失真

:附加相移不同而造成的失真

兩種失真總稱頻率失真

電路中由于線性的電抗元件，引起的頻率失真，叫做線性失真。第5頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.波特圖

（1）用分貝（dB）表示放大倍數(shù)（2）波特圖

畫頻率特性曲線時(shí)，為了縮短坐標(biāo)，擴(kuò)大視野，簡(jiǎn)化分析，代表頻率的橫坐標(biāo)采用對(duì)數(shù)刻度。此時(shí)，每一個(gè)十倍頻率范圍在橫坐標(biāo)軸上所占的長(zhǎng)度是相等的；用分貝表示放大倍數(shù)和用角度表示相位的縱坐標(biāo)采用線性分度。

（dB）第6頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.2放大電路頻率特性的研究方法1.三個(gè)頻段的劃分（1).中頻區(qū)(段)特點(diǎn):Aus與f無關(guān)

與f無關(guān)原因:不考慮電路中電容的影響（2).低頻區(qū)(段)第7頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月特點(diǎn):Aus與f有關(guān)(f下降A(chǔ)us也下降,

與頻率有關(guān))原因:由于C1和C2的存在在頻率比較低時(shí)電容所產(chǎn)生的容抗不可忽略,使輸出電壓下降.所以Aus下降第8頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月（3).高頻區(qū)(段)特點(diǎn):Aus與f有關(guān)(f增大Aus下降,

與f有關(guān))原因:由晶體管的極間電容的存在,分布電容的存在引起第9頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2.研究方法分頻區(qū)用等效電路法分析計(jì)算（1）中頻區(qū)前邊已經(jīng)講過用H參數(shù)微變等效電路分析計(jì)算（2）.低頻區(qū)用中頻區(qū)的等效電路并把C1和C2的影響考慮進(jìn)去,畫出等效電路,進(jìn)行分析計(jì)算（3）.高頻區(qū)晶體管的H參數(shù)模型不能采用,因?yàn)闆]有考慮晶體管的極間電容的作用.所以首先介紹晶體管的高頻小信號(hào)模型.第10頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.3單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率特性1．RC低通電路第11頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2．RC高通電路第13頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第14頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月3.時(shí)間常數(shù)的估算(1)單個(gè)電容多個(gè)電阻(2)單個(gè)電阻多個(gè)電容第15頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)多個(gè)電阻多個(gè)電容第16頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2晶體管的高頻物理模型

---混合∏等效電路5.2.1混合∏等效電路的引出用晶體管物理模型引出NNP基極B集電極C發(fā)射結(jié)集電結(jié)—基區(qū)—集電區(qū)base發(fā)射極E第17頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月B

EBCrbb

rb

erb

cCb

cCb

e第18頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月rbb---基區(qū)電阻幾歐—幾百歐rbe---發(fā)射極電阻與工作點(diǎn)Q有關(guān)rbc---集電極電阻一般在幾兆以上,可以看作無窮大rc和re可以忽略不計(jì)Cbc---集電結(jié)電容可以用C

來表示Cbe---發(fā)射結(jié)電容可以用C

來表示rce---輸出電阻一般在幾百K以上,可以看作∞第19頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月gmUbe---發(fā)射結(jié)電壓控制集電結(jié)電流gm---跨導(dǎo)5.2.2混合參數(shù)和H參數(shù)的關(guān)系第20頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第21頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.3混合∏等效電路的簡(jiǎn)化第22頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.4三極管電流放大系數(shù)的頻率響應(yīng)

=0.707

0f

—共發(fā)射極截止頻率fT

—

特征頻率

=1同樣可求得：可見：f

f

o0.707

o1fTO第23頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3單管共射放大電路的頻率特性

1.畫出全頻段的微變等效電路第24頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2.中頻區(qū)的頻率響應(yīng)f≤fHf＞fL(1).微變等效電路C1看作短路C∏’看作開路

(2).寫出Ausm的表達(dá)式第25頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月(3).寫出表達(dá)式的模和相位3.高頻區(qū)的頻率響應(yīng)f＞fH(1).微變等效電路C1看作短路第26頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月(2).寫出表達(dá)式第27頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月==第28頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月(3).寫出表達(dá)式的模和相位第29頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月4.低頻區(qū)的頻率響應(yīng)f≤fL(1).微變等效電路C∏’看作開路

(2).寫出表達(dá)式第30頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第32頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月(3).寫出表達(dá)式的模和相位第33頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月5.波特圖的畫法(1).坐標(biāo)軸的選擇1).幅頻響應(yīng)縱軸用分貝橫軸用對(duì)數(shù)表示的頻率2).相頻響應(yīng)縱軸用度橫軸用對(duì)數(shù)表示的頻率(2).中頻區(qū)的畫法設(shè):

(3).高頻區(qū)的畫法(4).低頻區(qū)的畫法第34頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月將前面畫出的單管共射放大電路頻率特性的中頻段、低頻段和高頻段畫在同一張圖上就得到了如圖所示的完整的頻率特性（波特）圖。

共射電路完整波特圖實(shí)際上，同時(shí)也可得出單管共射電路完整的電壓放大倍數(shù)表達(dá)式，即(5).完整的單管共射電路頻率響應(yīng)第35頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第36頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月，由上圖可看出，畫單管共射

放大電路的頻率特性時(shí)，關(guān)鍵在于算出下限和上限截止頻率和下限截止頻率取決于低頻時(shí)輸入回路的時(shí)間數(shù)，由圖可知：，其中，而同樣，上限截止頻率取決于高頻時(shí)輸入回路的時(shí)間常數(shù)；由圖可知：

，第37頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月其中因此，只要能正確的畫出低頻段和高頻段的交流等效電路，算出輸入回路的時(shí)間常數(shù)和，則可以方便的畫出放大電路的頻率特性圖。對(duì)數(shù)幅頻特性：在到之間，是一條水平直線；在時(shí)，是一條斜率為+20Db/十倍頻程的直線；在時(shí)，是一第38頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月條斜率為+20Db/十倍頻程的直線；在時(shí)，是一條斜率為-20Db/十倍頻程的直線。放大電路的通頻帶。相頻特性：在時(shí)，；在時(shí)，；

在時(shí)，；第39頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月而在f從到以及從到的范圍內(nèi)，相頻特性都是斜率為十倍頻程的直線。前面已經(jīng)指出在畫波特圖時(shí)，用折線代替實(shí)際的曲線是有一定誤差的。對(duì)數(shù)幅頻特性的最大誤差為3dB，相頻特性的最大誤差為，都出現(xiàn)在線段轉(zhuǎn)折處。

第40頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月如果同時(shí)考慮耦合電容

和，則可分別求出對(duì)應(yīng)于輸入回路和輸出回路的兩個(gè)下限截止頻率這時(shí)，放大電路的低頻響應(yīng)，應(yīng)具有兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率。如果二者之間的比值在4~5倍以上，則可取較大的值作為放大電路的下限頻率。第41頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月否則，應(yīng)該可以用其他方法處理。此時(shí)，波特圖的畫法要復(fù)雜一些。

如果放大電路中，晶體管的射極上接有射極電阻和旁路電容，而且的電容量不夠大，則在低頻時(shí)不能被看作短路。因而，由又可以決定一個(gè)下限截止頻率。需要指出的是，由于在射極電路里，射極電流是基極電流

第42頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月的倍，它的大小對(duì)放大倍數(shù)的影響較大，因此往往是決定低頻響應(yīng)的主要因素。第43頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4放大電路的增益帶寬積5.4.1對(duì)放大電路頻率響應(yīng)的要求

只有在通頻帶的范圍內(nèi),放大電路的電壓放大倍數(shù)才有不變的幅值和相位，才能對(duì)不同頻率的信號(hào)進(jìn)行同樣的放大。否則就要產(chǎn)生頻率失真。頻率失真又分為：“幅值失真”和“相位失真”頻率響應(yīng)的要求是：放大電路的要低于輸入信號(hào)中的最低頻率分量要高于輸入信號(hào)中的最高頻率分量第44頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.2對(duì)放大電路頻率響應(yīng)的改善1.減小改善低頻響應(yīng)方法：加大C1、C2和Ce

或采用直接耦合2.增大改善高頻響應(yīng)方法：減小C、C

或采用高頻管3.引入負(fù)反饋5.4.3放大電路的增益帶寬積第45頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第46頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論當(dāng)管子和信號(hào)源選定后，放大電路的增益帶寬積就是一個(gè)常數(shù)。如果同頻帶擴(kuò)大幾倍，則電壓放大倍數(shù)就減小同樣的倍數(shù)為了即使同頻帶寬又要要求電壓放大倍數(shù)高，則應(yīng)選

和都很小的高頻管

第47頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月一、小信號(hào)頻率參數(shù)1.開環(huán)帶寬BWBW=

f

H5.4.4集成運(yùn)算放大器高頻參數(shù)及其響f

/

Hz20lgAud(f)

/dBfHOfT0第48頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2.單位增益帶寬BWGBWG=

f

T運(yùn)放閉環(huán)工作時(shí)，

帶寬增益積=Aud

fHfH為開環(huán)增益下降3dB時(shí)的頻率通用型集成運(yùn)放帶寬較窄(幾赫茲)fT為開環(huán)增益下降至0dB(即Aud=1)時(shí)的頻率帶寬增益積

=1

f

T=

fT

=BWG=Aud

f

HBWG=AudBWf=0，使Auf=1，當(dāng)Auf

降為0.707時(shí)，此時(shí)的頻率即為fT。BWG=AufBWf如741型運(yùn)放:Aud

=104，BW=7Hz，Auf

=10，則BWf=7kHz第49頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月二、大信號(hào)頻率參數(shù)1.轉(zhuǎn)換速率SR輸入輸出

A741為0.5V/s高速型SR>10V/s否則將引起輸出波形失真例如：則：須使：SR>2

fUom

A741Uom=10V最高不失真頻率為8kHz第50頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2.全功率帶寬BWP輸出為最大峰值電壓時(shí)不產(chǎn)生明顯失真的最高工作頻率當(dāng)

BWG>2MHz，BWP>20kHz，SR>6V/s選高速寬帶運(yùn)放第51頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5多級(jí)放大電路的頻率特性

如果放大器由多級(jí)級(jí)聯(lián)而成，那么，總增益第52頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5.1多級(jí)放大器的上限頻率fH

設(shè)單級(jí)放大器的增益表達(dá)式為第53頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月式中，|AuI|=|AuI1||AuI2|…|AuIn|為多級(jí)放大器中頻增益。令第54頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5.2多級(jí)放大器的下限頻率fL

設(shè)單級(jí)放大器的低頻增益為(5–69)(5–70)(5–71)(5–72)第55頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月解得多級(jí)放大器的下限角頻率近似式為若各級(jí)下限角頻率相等，即ωL1=ωL2=…=ωLn,則第56頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5.3多級(jí)放大電路的通頻帶設(shè)某一兩級(jí)放大電路是由兩個(gè)相同的單級(jí)放大電路所組成第57頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第5章小結(jié)第58頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月一、簡(jiǎn)單RC

電路的頻率特性RC

低通電路RC??RC??RC

高通電路第59頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月?–90