第5章放大電路的頻率特性.ppt

1、第五章放大電路的頻率特性是放大電路的一個重要特性，用來衡量放大電路對不同輸入信號頻率的適應性。例如，如果音頻放大器(收音機)的頻率范圍小于人耳的頻率響應(15千赫)，則放大器不合格。如果放大器的頻率范圍遠大于15千赫，放大器中的噪聲將被放大，音質(zhì)將會惡化。有時，需要放大頻率范圍大于幾兆赫甚至幾十兆赫的寬帶放大電路(如視頻信號放大器)，5.1頻率響應的基本概念和基本表示，5.2單級放大電路的頻率響應，5.3多級放大電路的頻率響應，返回，5.1頻率響應的基本概念和基本表示，1頻率響應和通帶，2幅度失真和相位失真，3波特圖，返回， 放大電路的頻率特性是指電壓放大倍數(shù)與頻率之間的關系，即幅頻特性描述了

2、放大倍數(shù)的幅值隨頻率變化的規(guī)律。 也就是說，相位-頻率特性描述了輸出信號和輸入信號之間的相位差隨著頻率的變化而變化的規(guī)律。即幅頻特性和相頻特性包括兩個內(nèi)容：電壓放大方式與頻率的關系，稱為幅頻特性；電壓放大倍數(shù)的相位與頻率的關系稱為相頻特性，1頻率響應與通帶，通帶BW=fH-fL，阻容耦合放大電路的下限頻率、上限頻率、幅頻特性曲線，以及回路、放大電路對不同頻率分量的信號有不同的相移，導致輸出波形失真，簡稱相頻失真。(動畫5-1)、2振幅失真、相位失真和振幅失真。因為放大器電路對于具有不同頻率分量的信號具有不同的增益，所以輸出波形失真，這被稱為幅度頻率失真，簡稱幅度頻率失真。相位失真、幅頻失真和相

3、頻失真都是線性失真。放大電路中有電抗元件，如耦合電容、旁路電容、分布電容、變壓器、分布電感等。在研究頻率特性時，三極管的低頻小信號模型不再適用，但應采用高頻小信號模型。頻率失真的原因是：返回3波特圖，波特圖是頻率特性的一種繪制方法。在電子技術領域，輸入信號頻率有很大范圍的變化。為了在一幅圖像上顯示較寬的頻率范圍，H.W.Bode提出用對數(shù)坐標系，用虛線近似作圖法繪制頻率特性圖。該頻率特性圖稱為波特圖，橫坐標采用對數(shù)刻度，因此坐標軸上每十倍頻率的長度相等，稱為十倍頻率范圍?？v坐標使用以分貝(dB)為單位的對數(shù)標度，相位頻率特性，橫坐標使用對數(shù)標度，而縱坐標仍然使用原始值()。例1: RC低通電路

4、，如圖所示，其電壓放大系數(shù)(傳遞函數(shù))是，例如波特作圖法，X軸和Y軸的幅頻特性采用對數(shù)坐標，而fH稱為上限截止頻率。當使用ffH時，幅頻特性將以20dB的斜率下降，或?qū)懗?20dB/dec。f=FH時，最大誤差為3dB。時，相位-頻率特性將滯后45，斜率為-45/dec。實際相位-頻率特性在0.1和10時的最大誤差分別為5.7和5.7。用這條虛線畫出的頻率特性曲線稱為波特圖，它是分析放大電路頻率響應的重要手段。振幅頻率和相位頻率的波特圖由表達式繪制。請注意，2相頻率特性由三條虛線組成：當f為10fH時，相位頻率特性為-90的水平線；當0.1fH f 10fH時，相位頻率，返回，注意2的相位頻率

5、特性由三條虛線組成：當f 10fL時，相位頻率特性為0 a水平線；當0.1fF 10fH時，相位頻率特性為-45/十倍的斜率；1.幅頻特性是兩條虛線：當頻率為f1時，水平線為0dB，高通電路波特圖的表示，高通電路放大系數(shù)的表達式，5.2單級放大電路的頻率響應，1三極管混合高頻小信號等效電路，2單級共發(fā)射極放大電路的頻率響應，回路，1三極管混合高頻小信號等效電路，(1)物理模型，(2)電流放大系數(shù)的頻率響應，(3)代換，(4)單向，通過三極管的物理模型建立混合高頻小信號模型。三極管的物理結(jié)構如下所示：-發(fā)射極結(jié)電容，也用C符號，-集電極結(jié)電阻，-集電極結(jié)電容，也用C符號，(1)物理模型，rbb

6、-基極區(qū)的體電阻，B是虛基極區(qū)的一個點。(2)電流放大系數(shù)的頻率響應可以從物理概念上解釋，即隨著頻率的增加，它將減小。因為、等效電路是指在UCE的某些條件下，CE之間的交流可以在等效電路中短路，所以可以構成等效電路。由此可以計算共發(fā)射極連接的交流短路電流的放大系數(shù)?？梢詮南旅娴墓街型茖С鰜?，0=當GMRBE是低頻時，返回，并且根據(jù)這個物理模型，可以畫出一個混合高頻小信號模型，如圖所示。在這個模型中，gm ube被用來代替ib0，因為它是頻率相關的，gm=0/rbe。gm是0與rbe的比值，與頻率無關，因此gm與頻率無關。(3)替換為，如果IE=1mA，gm=1mA/26mV38mS。gm稱為

7、跨導，在小信號模型中也可以寫成、return、由于Cbc和rbc的存在，不便于求解，可以通過單向處理進行轉(zhuǎn)換。首先，rbc非常大，可以忽略不計，只剩下Cbc。Cbc可以等效于輸入端和輸出端的兩個電容，但相關電流在轉(zhuǎn)換前后應保持恒定，如圖所示。(4)單向，輸入側(cè)，從上面，從下面，從(1)=(2)，因為電容C的容抗C，C比rce大得多，C可以忽略，輸出側(cè)，從上面，從下面，從(1)=(2)在微變量等效電路中沒有電容，這是單級共發(fā)射極放大器電路的頻率響應。中頻帶頻率特性為b。低頻帶耦合電容和旁路電容不能視為短路，雜散電容和結(jié)電容仍可視為開路。微變量等效電路中沒有電容，因此低頻帶的頻率特性為、c，高頻帶

8、的耦合電容和旁路電容可視為短路、雜散電容，高頻帶的頻率特性為、4。完整的表達式對應于多級放大電路的頻率。對于多級放大電路，其幅頻特性為，相頻特性為。繪制多級放大電路的波特圖，只要疊加各單級放大電路的幅頻特性波特圖和相頻特性波特圖即可。對于多級放大電路的上限頻率，下限頻率的近似公式。此外，當某一級的上限頻率遠小于其它級的上限頻率(一般大于5倍)時，總的上限頻率約等于該級的上限頻率。當某個級別的下限頻率高于其他級別的下限頻率(通常超過5倍)時，總的下限頻率大約等于該級別的下限頻率。眾所周知，單級共發(fā)射極放大器電路的幅頻特性如圖所示。(1)計算放大電路的中頻電壓放大系數(shù)、下限頻率和上限頻率。(2)繪

9、制相頻特性波特圖，解決方案如下：(1)可以從圖中讀取當頻率從0.1到10時，波特圖是一條對角線，斜率為-45/10倍。1在中頻區(qū)域，由于單級共發(fā)射極放大器電路的反相，中頻頻帶的放大因子的相位為-180。首先，畫出中間頻帶的相頻特性：從10fL到0.1 fH，=-180，圖中的BC部分。在兩級放大電路中，已知中頻電壓放大系數(shù)Au1=-100，下限頻率fL1=10Hz，上限頻率fH1=20kHz第一階段；在第二階段，中頻電壓放大系數(shù)Au2=-10，低頻fL2=100Hz赫茲，高頻FH2=150千赫茲；(1)計算放大電路的總中頻電壓放大系數(shù)。(2)寫出電壓放大倍數(shù)的表達式。(3)繪制幅頻特性和相頻特性的波特圖。根據(jù)表達式，(2)畫出幅頻特性，畫出單級幅頻特性，然后疊