模电5放大电路频率特性

第五章第五章 放大电路的频率特性放大电路的频率特性 频率响应的一般概念，三极管混合频率响应的一般概念，三极管混合参数等效电路，放大器的频率特性分析。参数等效电路，放大器的频率特性分析。本章主要内容：本章主要内容：返返 回回前前 进进5.1 5.1 频率特性概念频率特性概念 1 1放大器频率特性曲线放大器频率特性曲线 放大器的放大倍数与所放大信号的频率有放大器的放大倍数与所放大信号的频率有关：频率较小、较大时，放大倍数均变小、且关：频率较小、较大时，放大倍数均变小、且相位随之变化，只有当频率适中（中频）时放相位随之变化，只有当频率适中（中频）时放大倍数为一常量。如下式所示。大倍数为一常量。如下式所示。A=Aej.频率特性曲线如下所示。频率特性曲线如下所示。下限频率下限频率f fL L 上限频率上限频率f fH H 通频带通频带BW=fBW=fH H-f-fL LffH H 2 2放大器频率失真放大器频率失真 当输入信号含有多个频率，不同频率信号放大倍数不当输入信号含有多个频率，不同频率信号放大倍数不同，可导致输出波形产生频率失真。同，可导致输出波形产生频率失真。2 2波特（波特（BodeBode）图）图 波特图即对数频率特性图波特图即对数频率特性图可以在较小可以在较小的视野内反映较大的频率变化情况。的视野内反映较大的频率变化情况。放大器的幅频特性曲线采用波特图：横坐放大器的幅频特性曲线采用波特图：横坐标是频率的对数标是频率的对数lgflgf、纵坐标是电压放大倍数、纵坐标是电压放大倍数对数的对数的2020倍倍20lgA20lgAu u单位为分贝单位为分贝dBdB，而相频，而相频特性曲线纵坐标不采用对数。特性曲线纵坐标不采用对数。（1 1）波特图波特图 2 2波特（波特（BodeBode）图）图 A Au u增大增大1010倍，相应的倍，相应的20lgA20lgAu u增加增加20dB20dB；A Au u增大增大1 1倍，相应的倍，相应的20lgA20lgAu u约约增加增加6dB6dB；A Au u1 1，相应的，相应的20lgA20lgAu u0 0；A Au u1 1，相应的，相应的20lgA20lgAu u0 0。（2 2）A Au u与与20lgA20lgAu u的关系的关系3 3R R C C高通电路高通电路 R R C C高通电路波特图高通电路波特图 （1 1）f ff fL L时，时，20lgA20lgAu u0dB0dB；（2 2）f ff fL L时，时，20lgA20lgAu u20lg(f/f20lg(f/fL L)；（3 3）f=ff=fL L时，时，20lgA20lgAu u=3dB3dB。4 4R R C C低通电路低通电路 R R C C低通电路波特图低通电路波特图 (1)(1)f ff fH H时时,Au1120lgA20lgAu u0dB0dB；(2)f ff fH H时时,AufH/f20lgA20lgAu u20lg0lg(f(fH/f)/f)；(3)f=f(3)f=fH H时时20lgA20lgAu u=3dB3dB。波特图规律小结波特图规律小结（1）幅频特性规律）幅频特性规律 由两条直线构成：平行于横轴的直线及一条斜线，由两条直线构成：平行于横轴的直线及一条斜线，具体为：具体为：1/(1-jf/fL)的波特图为两条直线的波特图为两条直线斜率为斜率为20dB/十十倍频直线、平行水平轴的直线；倍频直线、平行水平轴的直线；1/(1+jfH/f)的波特图的波特图为两条直线为两条直线平行水平轴的直线、斜率为平行水平轴的直线、斜率为20dB/十倍频直线。十倍频直线。上述二直线构成的波特图与实际幅频特性相比，最上述二直线构成的波特图与实际幅频特性相比，最大误差为大误差为3dB，发生在，发生在fL或或fH处。处。波特图规律小结波特图规律小结（2）相频特性规律）相频特性规律 由三条直线构成：平行于横轴的两条直线及一条斜由三条直线构成：平行于横轴的两条直线及一条斜线，具体为：线，具体为：1/(1-jf/fL)的波特图为的波特图为0、90两条平行水平轴的两条平行水平轴的直线及斜率为直线及斜率为45/十倍频的直线；十倍频的直线；1/(1+jfH/f)的波的波特图为特图为0、90两条平行水平轴的直线及斜率为两条平行水平轴的直线及斜率为45/十倍频的直线。十倍频的直线。上述三直线构成的波特图与实际相频特性相比，上述三直线构成的波特图与实际相频特性相比，最大误差为最大误差为5.71，发生在，发生在fL或或fH处。处。1 1的波特图的波特图三极管的三极管的与频率与频率有关，具体为有关，具体为=0 0/(1+jf/f/(1+jf/f)，f f为三极管为三极管下降至下降至0 0时的频率。时的频率。2 2几个频率参量几个频率参量（1 1）共射截止频率）共射截止频率f f下降至下降至0 0时的时的f f值。值。（2 2）特征频率）特征频率f fT T下降至下降至1 1时的时的f f值。值。（3 3）共基截止频率）共基截止频率f f下降至下降至0 0时的时的f f值。值。（4 4）关系）关系 f fT T=0 0 f f f f=(1+=(1+0 0)f)f f ff fT Tf f 5.2 5.2 晶体管的高频等效模型晶体管的高频等效模型 1 1三级管混合三级管混合参数等效电路参数等效电路 三极管内部的实际体现。三极管内部的实际体现。（1 1）混合混合参数等效电路参数等效电路 （2 2）简化）简化混合混合参数等效电路参数等效电路 r rb cb c 、r rcece较大，可略去较大，可略去。再用密勒定理变换，。再用密勒定理变换，得得到到下下图所示的简化混合图所示的简化混合参数等效电路：参数等效电路：C Cb be eggm m/(2f/(2fT T)K=-g)K=-gm mR RC C （3 3）参数等效电路参数等效电路与与h h参数等效电路的对比参数等效电路的对比 中低频时，电容影响忽略，简化混合中低频时，电容影响忽略，简化混合参数等效电参数等效电路即化为简化路即化为简化h h参数等效电路：参数等效电路：r rb be e=（1+1+）26/I26/IE E g gm m=/r=/rb be eIIE E/26/26 5.4 5.4 单管放大电路的频率响应单管放大电路的频率响应 放大电路如右图所放大电路如右图所示，其混合示，其混合参数等效参数等效电路如下图所示：电路如下图所示：（1 1）中频特性中频特性 C C1 1容抗较小看作容抗较小看作短路；极间电容容抗短路；极间电容容抗较大看作开路较大看作开路：（2 2）低频特性低频特性 略去略去CC和和（K-1K-1）C Cb be e/K/K低频段最大附加相移为低频段最大附加相移为+900（3 3）高）高频特性频特性 电容电容C C1 1可略去可略去，并用并用戴维南定理将戴维南定理将电路等效电路等效为：为：高频段最大附加相移为高频段最大附加相移为-900（4 4）频率特性波特图频率特性波特图 全部频段的放大倍全部频段的放大倍数可近似表示为：数可近似表示为：(5.4.10)波特图如右所示波特图如右所示：见课本例见课本例 例:已知某放大电路电压增益的频率特性表达式为(式中f的单位为Hz)试求该电路的上、下限频率，中频电压增益的分贝数，输出电压与输入电压在中频区的相位差。解:fH=100kHz fL=10Hz AVM=40dB 相位差为0.)101)(101(101005fjfjfjAV5.5 5.5 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 多级放大倍数与各单级放大倍数关系为：多级放大倍数与各单级放大倍数关系为：这种关系决定了多级放大器通频带比每这种关系决定了多级放大器通频带比每一级的通频带都窄。一级的通频带都窄。两级放大倍两级放大倍数与单级放大倍数数与单级放大倍数波特图对比波特图对比 。对两。对两个具有相同频率特个具有相同频率特性的单管放大电路，性的单管放大电路，f fL LL1;L1;f fHH1HH1见见课课本本243243页页例例作业 思考题：、习题：、