模擬電電子技術(shù)基礎(chǔ)第5章(第四版)童詩(shī)白-華成英

0導(dǎo)言1常用半導(dǎo)體器件2基本放大電路3多級(jí)放大電路4集成運(yùn)算放大電路5放大電路的頻率響應(yīng)6放大電路中的反饋7信號(hào)的運(yùn)算和處理8波形的發(fā)生和信號(hào)的變換9功率放大電路10直流電源模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)5放大電路的頻率響應(yīng)5.1頻率響應(yīng)概述5.2晶體管的高頻等效模型5.3場(chǎng)效應(yīng)管的高頻等效模型5.4單管放大電路的頻率響應(yīng)5.5多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)5.6頻率響應(yīng)與階躍響應(yīng)5.7Multisim應(yīng)用舉例5放大電路的頻率響應(yīng)5.1頻率響應(yīng)概述5.1.1研究放大電路頻率響應(yīng)的必要性5.1.2頻率響應(yīng)的基本概念5.1.3波特圖1、在實(shí)際應(yīng)用中，電子電路所處理的信號(hào)，如語(yǔ)音信號(hào)、電視信號(hào)等都不是簡(jiǎn)單的單一頻率信號(hào)，即是具有一定的頻譜的復(fù)雜信號(hào)。這些復(fù)雜信號(hào)是由一些幅度及相位都有固定比例關(guān)系的多頻率分量組合而成的。5.1.1研究放大電路頻率響應(yīng)的必要性2、由于放大電路中存在電抗元件（如管子的極間電容，電路的負(fù)載電容、分布電容、耦合電容、射極旁路電容等），當(dāng)信號(hào)頻率較高或較低時(shí)，不但放大倍數(shù)會(huì)變小，而且會(huì)產(chǎn)生超前或滯后的相移，使得放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)分量的放大倍數(shù)和相移都不同。5.1.1研究放大電路頻率響應(yīng)的必要性放大電路中有電容、電感等電抗元件，其阻抗隨f

變化而變化RbviRcRL固定偏流共射極放大電路C1前面的分析中，隔直電容處理為:直流開(kāi)路;交流短路計(jì)算電容的電抗：（C1=20F）fXc11Hz7962

10Hz796.2

100Hz79.62

1kHz7.962

10kHz0.796

100kHz0.08

1MHz0.008

f

<100HzXc1

與rbe=863不能短路f

100HzXc1<<rbe=863可以短路f

Xc1

Ib

AV

Rb>>

rbe5.1.1研究放大電路頻率響應(yīng)的必要性頻率響應(yīng)及帶寬（頻域指標(biāo)）A.頻率響應(yīng)及帶寬

電壓增益可表示為在輸入正弦信號(hào)情況下，輸出隨輸入信號(hào)頻率連續(xù)變化的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，稱(chēng)為放大電路的頻率響應(yīng)。或?qū)憺槠渲袃?nèi)容回顧放大電路的頻率特性包括兩部分：幅度頻率特性幅頻特性是描繪輸入信號(hào)幅度固定，輸出信號(hào)的幅度隨頻率變化而變化的規(guī)律。即∣∣=∣∣=

相位頻率特性相頻特性是描繪輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間相位差隨頻率變化而變化的規(guī)律。即頻率響應(yīng)及帶寬（頻域指標(biāo)）A.頻率響應(yīng)及帶寬

其中普通音響系統(tǒng)放大電路的幅頻響應(yīng)高頻區(qū)中頻區(qū)低頻區(qū)3dB頻率點(diǎn)（半功率點(diǎn)）3dB頻率點(diǎn)（半功率點(diǎn)）內(nèi)容回顧5.1頻率響應(yīng)概述5.1.1研究放大電路頻率響應(yīng)的必要性5.1.2頻率響應(yīng)的基本概念5.1.3波特圖1.RC低通電路的頻率響應(yīng)（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(yīng)）電壓增益的相角（相頻響應(yīng)）①增益頻率函數(shù)5.1.2頻率響應(yīng)的基本概念最大誤差-3dB（那個(gè)點(diǎn)？）②頻率響應(yīng)曲線描述幅頻響應(yīng)0分貝水平線斜率為-20dB/十倍頻程的直線1.RC低通電路的頻率響應(yīng)-20dB/10倍頻程轉(zhuǎn)折頻率f=fH②頻率響應(yīng)曲線描述相頻響應(yīng)1.RC低通電路的頻率響應(yīng)表示輸出與輸入的相位差高頻時(shí)，輸出滯后輸入還是超前輸入？因?yàn)樗韵辔徊钚∮诹爿敵鰷筝斎?.RC高通電路的頻率響應(yīng)RC電路的電壓增益：幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)輸出超前輸入RC低通電路的幅頻響應(yīng)RC高通電路的幅頻響應(yīng)RC低通電路+RC高通電路的幅頻響應(yīng)？fHfL結(jié)論１電路的截止頻率決定于相關(guān)電容所在回路的時(shí)間常數(shù)RC．２當(dāng)輸入信號(hào)的頻率等于上限頻率或下限頻率時(shí)，放大電路的增益比通帶增益下降3dB,或下降為通帶增益的0.707倍，且在通帶相移的基礎(chǔ)上產(chǎn)生-45°或+45°的相移．3．工程上常用折線化的近似波特圖表示放大電路的頻率響應(yīng)。5.1頻率響應(yīng)概述5.2晶體管的高頻等效模型5.3場(chǎng)效應(yīng)管的高頻等效模型5.4單管放大電路的頻率響應(yīng)5.5多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)5.6頻率響應(yīng)與階躍響應(yīng)5.7Multisim應(yīng)用舉例5放大電路的頻率響應(yīng)

1.模型的引出

b

點(diǎn)是基區(qū)內(nèi)的一個(gè)等效點(diǎn)，是為了分析方便引出來(lái)的rbb

為基區(qū)體電阻re

為發(fā)射區(qū)體電阻rc

為集電區(qū)體電阻都很小，可忽略

rb

e為發(fā)射結(jié)電阻rb

c為集電結(jié)電阻Jc反偏，很大，開(kāi)路

當(dāng)信號(hào)頻率

，應(yīng)考慮極間電容的影響Cb

e為發(fā)射結(jié)電容Cb

c為集電結(jié)電容(a)結(jié)構(gòu)示意圖均很小0.1pF～幾十pF5.2.1晶體管的混合π模型

1.模型的引出(a)結(jié)構(gòu)示意圖

受控電流源在高頻區(qū)，由于電容Cb

e和Cbc的影響，不僅包含流過(guò)rb

e和rbc的電流，還包括流過(guò)結(jié)電容Cbe和Cbc的電流，此時(shí)受控電流不再與

成正比，而是與基、射極之間的結(jié)電壓成正比，故用跨導(dǎo)gm來(lái)表示它們的控制關(guān)系。rce仍然表示三極管的輸出電阻。

5.2.1晶體管的混合π模型

1.模型的引出

模型的簡(jiǎn)化高頻時(shí):rb

c

>>(1

Cb

c)

可近似開(kāi)路一般有rce

RL和RC

，因此rce也可忽略5.2.1晶體管的混合π模型Cb1Cb2及Ce短路Cbe

Cbc開(kāi)路Cb1Cb2及CeCbe

、Cbc高頻區(qū)低頻區(qū)中頻區(qū)低頻時(shí)，混合Π模型與H參數(shù)模型等價(jià)又因?yàn)樗寓勰Ｐ蛥?shù)的獲得（與H參數(shù)的關(guān)系）1.BJT的高頻小信號(hào)建模低頻時(shí)，混合

模型與H參數(shù)模型等效所以又rbe=rb+(1+

)re從手冊(cè)中查出特征頻率例：低頻時(shí)H參數(shù)的值為，IC=1.3mA,β=50，

rbe=1.1k?，求高頻參數(shù)。④

的頻率響應(yīng)由H參數(shù)可知1.BJT的高頻小信號(hào)建模即根據(jù)混合

模型得低頻時(shí)所以當(dāng)時(shí)，——共發(fā)射極截止頻率④

的頻率響應(yīng)1.BJT的高頻小信號(hào)建模

的幅頻響應(yīng)令則——特征頻率——共基極截止頻率5.1頻率響應(yīng)概述5.2晶體管的高頻等效模型5.3場(chǎng)效應(yīng)管的高頻等效模型5.4單管放大電路的頻率響應(yīng)5.5多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)5.6頻率響應(yīng)與階躍響應(yīng)5.7Multisim應(yīng)用舉例5放大電路的頻率響應(yīng)①型高頻等效電路<A>等效電路5.4.1

單管共射放大電路的頻率響應(yīng)①型高頻等效電路對(duì)節(jié)點(diǎn)c列KCL得<B>電路簡(jiǎn)化忽略的分流得稱(chēng)為密勒電容5.4.1

單管共射放大電路的頻率響應(yīng)由于輸出回路電流比較大①型高頻等效電路5.4.1

單管共射放大電路的頻率響應(yīng)①型高頻等效電路目標(biāo)：簡(jiǎn)化和變換輸出回路的時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于輸入回路時(shí)間常數(shù)，考慮高頻響應(yīng)時(shí)可以忽略CM2的影響。①型高頻等效電路目標(biāo)：簡(jiǎn)化和變換②高頻響應(yīng)由電路得電壓增益頻響其中上限頻率中頻增益或通帶源電壓增益5.4.1

單管共射放大電路的頻率響應(yīng)②高頻響應(yīng)和上限頻率共射放大電路RC低通電路頻率響應(yīng)曲線變化趨勢(shì)相同幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)內(nèi)容回顧斷開(kāi)輸入和輸出之間的聯(lián)系幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)從BJT的角度考慮，如何提高放大電路的上限頻率？選用結(jié)電容相對(duì)較小的BJT③增益-帶寬積當(dāng)BJT一旦確定，帶寬增益積基本為常數(shù)如何提高帶寬？如何提高帶寬增益積？選用rbb’和cb‘e較小的BJT2.低頻響應(yīng)①低頻等效電路①低頻等效電路2.低頻響應(yīng)①低頻等效電路2.低頻響應(yīng)假設(shè)Ce的值夠大，低頻時(shí)①低頻等效電路2.低頻響應(yīng)將Ce折算到基極回路。Cb1與C’e串聯(lián)Ie≈Ic，Ce對(duì)輸出回路不存在折算。Ce對(duì)輸出回路的作用可以不考慮。Cb2遠(yuǎn)小于CeCe短路2.低頻響應(yīng)②低頻響應(yīng)中頻區(qū)(即通帶內(nèi))源電壓增益則當(dāng)下限頻率取決于fL12.低頻響應(yīng)②低頻響應(yīng)下限頻率取決于fL1幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)2.低頻響應(yīng)②低頻響應(yīng)包含fL2的幅頻響應(yīng)3.單級(jí)共射極放大電路完整的頻率響應(yīng)（忽略了fL2

）單極共射極放大電路的頻率響應(yīng)fA耦合電容造成三極管結(jié)電容造成Cb1Cb2及Ce短路Cbe

Cbc開(kāi)路Cb1Cb2及CeCbe

、Cbc高頻區(qū)低頻區(qū)中頻區(qū)5.1頻率響應(yīng)概述5.2晶體管的高頻等效模型5.3場(chǎng)效應(yīng)管的高頻等效模型5.4單管放大電路的頻率響應(yīng)5.5多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)5.6頻率響應(yīng)與階躍響應(yīng)5.7Multisim應(yīng)用舉例5放大電路的頻率響應(yīng)5.5.1多極放大電路的頻率響應(yīng)1.多級(jí)放大電路的增益?

前級(jí)的開(kāi)路電壓是下級(jí)的信號(hào)源電壓?

前級(jí)的輸出阻抗是下級(jí)的信號(hào)源阻抗?

下級(jí)的輸入阻抗是前級(jí)的負(fù)載2.多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)?

多級(jí)放大電路的通頻帶比它的任何一級(jí)都窄（以?xún)杉?jí)為例）則單級(jí)的上下限頻率處的增益為當(dāng)兩級(jí)增益和頻帶均相同時(shí)，兩級(jí)的增益為即兩級(jí)的帶寬小于單級(jí)帶寬5.5.1多極放大電路的頻率響應(yīng)分壓式射極偏置共射放大電路如圖所示.已