第5章-放大电路的频率响应课件

5-1-1.频率响应概述频率响应概述.晶体管的高频等效模晶体管的高频等效模型型.放大电路的频率响应放大电路的频率响应第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应5-1-2 在第二章中在第二章中2.1介绍电路性能时，简单说明了通频带的概念。介绍电路性能时，简单说明了通频带的概念。指出指出放大电路对某一频率范围的信号能正常放大，这个频率范围放大电路对某一频率范围的信号能正常放大，这个频率范围称为通频带。称为通频带。了解电路对了解电路对不同频率信号不同频率信号的放大能力，在使用电路前应查阅的放大能力，在使用电路前应查阅资料，了解通频带，资料，了解通频带，确定确定电路的适用范围。电路的适用范围。5.1 频率响应概述频率响应概述 在放大电路中，放大倍数与信号频率的函数关系，在放大电路中，放大倍数与信号频率的函数关系，称为称为频率响应或频率特性频率响应或频率特性。放大电路中由于放大电路中由于C，L及晶体管极间电容的存在，电路对不及晶体管极间电容的存在，电路对不同频率的信号具有不同的放大能力。同频率的信号具有不同的放大能力。一、一、频率响应的概念：频率响应的概念：5-1-3 在放大电路中在放大电路中1）由于耦合电容的存在，对信号构成高通电路。即对于）由于耦合电容的存在，对信号构成高通电路。即对于频率足够频率足够高的信号高的信号，电容相当于，电容相当于短路短路，信号毫无损失通，信号毫无损失通过。（如果频率下降，容抗增大产生压降，使过。（如果频率下降，容抗增大产生压降，使Au下降）下降）2）由于晶体管结电容的存在，对信号又构成低通电路。）由于晶体管结电容的存在，对信号又构成低通电路。即对于信号频率足够低时，相当于开路，对电路不产生即对于信号频率足够低时，相当于开路，对电路不产生影响。而当频率升高时，极间电容将分流，从而导致影响。而当频率升高时，极间电容将分流，从而导致Au下降，产生相移。下降，产生相移。即信号频率过高或过低都将影响放大电路对信号的即信号频率过高或过低都将影响放大电路对信号的放大能力，导致放大能力，导致Au下降。只有信号的频率在一定范围内，下降。只有信号的频率在一定范围内，信号才能被正常放大。信号才能被正常放大。5-1-4二、高通电路二、高通电路如果令：如果令：时间常数时间常数下限截止频率下限截止频率5-1-5幅频特性幅频特性相频特性相频特性5-1-6频率特性：频率特性：下限截止频率下限截止频率5-1-7三、低通电路三、低通电路上限截止频率上限截止频率5-1-8幅频特性幅频特性相频特性相频特性5-1-9上上 限截止频率限截止频率5-1-10四、波特图四、波特图对于放大电路，往往对于放大电路，往往 ui 的频率范围广，放大倍数大，的频率范围广，放大倍数大，为了在同一坐标系中表示如此宽的变化范围，在画频为了在同一坐标系中表示如此宽的变化范围，在画频率特性曲线时，常采用对数坐标。称为波特图。率特性曲线时，常采用对数坐标。称为波特图。波特图的表示方法波特图的表示方法幅频特性的横轴采用对数坐标（幅频特性的横轴采用对数坐标（lg f），纵轴采用），纵轴采用对数坐标（对数坐标（20lg ），单位是分贝（），单位是分贝（dB）相频特性的横轴采用对数坐标（相频特性的横轴采用对数坐标（lg f），纵轴采用），纵轴采用原坐标（原坐标（）5-1-11折线化的近似波特图折线化的近似波特图-20dB/十倍频十倍频1、高通电路的波特图、高通电路的波特图5-1-122、低通电路的波特图、低通电路的波特图1 1、电路的截止频率决定于电容所、电路的截止频率决定于电容所在的回路的时间常数在的回路的时间常数2 2、当电路的频率等于下限频率或上、当电路的频率等于下限频率或上限频率时，放大电路的增益下限频率时，放大电路的增益下 降降3dB,3dB,且产生且产生+45+45度或度或-45-45度的相移。度的相移。3 3、近似分析中，可以用折线化的、近似分析中，可以用折线化的近似波特图表示放大电路的频率近似波特图表示放大电路的频率特性。特性。5-1-135.2 晶体管的高频等效模型晶体管的高频等效模型 根据晶体管的结构，考虑晶体管的结电容影响，得到晶体管根据晶体管的结构，考虑晶体管的结电容影响，得到晶体管的高频信号等效模型。（的高频信号等效模型。（P226)晶体管的结构模型晶体管的结构模型 混合混合 模型模型一、晶体管的高频等效模型一、晶体管的高频等效模型通常通常rbc 、rce开路，开路，折合到折合到电路中以后忽略，得到简化的等电路中以后忽略，得到简化的等效模型。效模型。5-1-14 可以从手册中查出。可以从手册中查出。混合混合 模型的主要参数：模型的主要参数：得到：得到：二、晶体管简化等效模型：二、晶体管简化等效模型：电流关系：电流关系：低频段晶体管电流放大倍数低频段晶体管电流放大倍数UT温度的电压当量，常温时为温度的电压当量，常温时为26mv。5-1-15 在分析放大电路的频率响应时，往往将输入信号的频在分析放大电路的频率响应时，往往将输入信号的频率范围分为高频、中频、低频段。率范围分为高频、中频、低频段。中频段中频段：极间电容：极间电容Xc大大，视为开路；耦合电容，视为开路；耦合电容Xc小小，视为短路。分析电路时可以视为短路。分析电路时可以不考虑两种电容的影响。不考虑两种电容的影响。低频段低频段：极间电容：极间电容Xc大，仍视为开路，可以不考虑大，仍视为开路，可以不考虑其对电路的影响；但要其对电路的影响；但要考虑耦合电容的影响。考虑耦合电容的影响。高频段高频段：主要考虑极间电容主要考虑极间电容；而耦合、旁路电容，视；而耦合、旁路电容，视为短路为短路,可以不考虑其对电路的影响。可以不考虑其对电路的影响。5.4 单管放大电路的频率响应单管放大电路的频率响应5-1-16 一、单管共射放大电路的频率响应一、单管共射放大电路的频率响应 根据耦合电容、极间电容对不根据耦合电容、极间电容对不同频率信号的作用，电路进行动态同频率信号的作用，电路进行动态分析时，将对应不同的等效电路。分析时，将对应不同的等效电路。首先认识适应任何频率信号首先认识适应任何频率信号的等效电路：的等效电路：5-1-17 1、中频电压放大倍数、中频电压放大倍数 AumAum、AusmAusm短路短路断路断路5-1-18中频电压放中频电压放大倍数的计大倍数的计算与算与h参数参数交流等效电交流等效电路法计算结路法计算结果完全相同！果完全相同！5-1-192、低频电压放大倍、低频电压放大倍 数数 Aul、Ausl低频时低频时 开路，开路，耦合电容耦合电容C保留保留5-1-20低频电压放大倍数低频电压放大倍数的计算是先确定耦的计算是先确定耦合电容的等效电阻，合电容的等效电阻，求出下限截止频率求出下限截止频率fL，代入公式即可，代入公式即可！fL的求法的求法：R为从电容两端向外看的等效电阻为从电容两端向外看的等效电阻。5-1-213、高频电压放大倍数、高频电压放大倍数AuhAuh、Aush Aush高频时高频时 考虑考虑 的的影响，耦合电容短路影响，耦合电容短路5-1-22高频电压放大倍数的高频电压放大倍数的计算是先确定极间电计算是先确定极间电容的等效电阻，求出容的等效电阻，求出上限截止频率上限截止频率fH，代，代入公式即可入公式即可！fH的求法的求法：R为从电容两端向外看的等效电阻为从电容两端向外看的等效电阻。5-1-23适用于任何频率信号的放大倍数式为：适用于任何频率信号的放大倍数式为：适用于任何频率信号的放大倍数式为：适用于任何频率信号的放大倍数式为：中频段中频段：低频段低频段：高频段：高频段：（高通电路，存在下限截止频率）（高通电路，存在下限截止频率）（低通电路，存在上限截止频率）（低通电路，存在上限截止频率）5-1-24当当当当 f fL Lf ff fHH 时，时，时，时，f fL L/f f 趋于趋于趋于趋于0,0,f f/f fHH 也也也也 趋于趋于趋于趋于0 0。A Ausus为中频放大倍数为中频放大倍数为中频放大倍数为中频放大倍数A Aus mus m。当当当当 f f 接近接近接近接近f fL L 时，时，时，时，f f/f f HH 趋于趋于趋于趋于0,0,A Ausus近似为近似为近似为近似为A Auslusl当当当当f f接近接近接近接近f fHH 时，时，时，时，f fL L/f f 趋于趋于趋于趋于0,0,A Ausus近似为近似为近似为近似为A Aushush 4、波特图、波特图5-1-25例例1：已知某电路的波特图如图所示。已知某电路的波特图如图所示。（1）电电路路的的中中频频电电压压增增益益 dB，。（2）电路的下限频率）电路的下限频率fL Hz，上限频率，上限频率fH kHz。（3）电路的电压放大倍数）电路的电压放大倍数的表达式的表达式 30-32101005-1-26例例2：电路如图，画出波特图。：电路如图，画出波特图。分析：分析：1.确定中频放大倍数确定中频放大倍数5-1-27例例2：电路如图，画出波特图。：电路如图，画出波特图。分析：分析：2.画出等效电路画出等效电路5-1-28例例2：电路如图，画出波特图。：电路如图，画出波特图。5-1-29例例2：电路如图，画出波特图。：电路如图，画出波特图。分析：分析：3.求下限截止频率求下限截止频率fL5-1-30例例2：电路如图，画出波特图。：电路如图，画出波特图。分析：分析：4.求上限截止频率求上限截止频率fH5-1-31例例2：电路如图，画出波特图。：电路如图，画出波特图。分析：分析：5.电压放大倍数电压放大倍数5-1-32例例2：电路如图，画出波特图。：电路如图，画出波特图。分析：分析：6.波特图波特图5-1-33例例3（p243 自测题一自测题一）选择正确答案填入空内。）选择正确答案填入空内。（1）测测试试放放大大电电路路输输出出电电压压幅幅值值与与相相位位的的变变化化，可可以得到它的频率响应，条件是以得到它的频率响应，条件是 。A.输入电压幅值不变，改变频率输入电压幅值不变，改变频率 B.输入电压频率不变，改变幅值输入电压频率不变，改变幅值 C.输入电压的幅值与频率同时变化输入电压的幅值与频率同时变化 （2）放放大大电电路路在在高高频频信信号号作作用用时时放放大大倍倍数数数数值值下下降降的的原原因因是是 ，而而低低频频信信号号作作用用时时放放大大倍倍数数数数值值下下降降的的原因是原因是 。A.耦合电容和旁路电容的存在耦合电容和旁路电容的存在 B.半导体管极间电容和分布电容的存在。半导体管极间电容和分布电容的存在。C.半导体管的非线性特性半导体管的非线性特性 D.放大电路的静态工作点不合适放大电路的静态工作点不合适 ABA5-1-34例例3（p243 自测题一自测题一）选择正确答案填入空内。）选择正确答案填入空内。（3）当当信信号号频频率率等等于于放放大大电电路路的的fL 或或fH时时，放放大大倍倍数数的的值约下降到中频时的值约下降到中频时的 。A.0.5倍倍 B.0.7倍倍 C.0.9倍倍 即增益下降即增益下降 。A.3dB B.4dB C.5dB （4）对对于于单单管管共共射射放放大大电电路路，当当f fL时时，输输出出与与输输入相位关系是入相位关系是 。A.45 B.90 C.135 当当f fH时，输出与输入的相位关系是时，输出与输入的相位关系是 。A.45 B.135 C.225 BACC5-1-35小结小结基本要求：基本要求：1.掌握上、下限截止频率的求法；掌握上、下限截止频率的求法；2.掌握波特图的画法；掌握波特图的画法；3.掌握单管共射电路的频率响应分析掌握单管共射电路的频率响应分析方法。方法。作业：作业：P254 习题习题 5.2题题 5-1-36 3.9 电路如图所示，晶体管的电路如图所示，晶体管的=50，r bb=100（1）计算静态时）计算静态时T1和和T2的集电极电流和集电极电位；的集电极电流和集电极电位；（2）用直流表测得）用直流表测得uO=2V，uI=？若若uI=10mv，则，则uO=？解：（解：（1）用戴维宁定理计算）用戴维宁定理计算出左边电路的电源和等效电出左边电路的电源和等效电阻为：阻为：5-1-37 静静态态时时T1和和T2的的集集电电极极电流和集电极电位分别为：电流和集电极电位分别为：5-1-38（2）用用直直流流表表测测得得uO=2V,先先求求出出输输出出电电压压变变化化量量，再再求解差模放大倍数，最后求出输入电压，如下：求解差模放大倍数，最后求出输入电压，如下：uOuOUCQ11.23V p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后谢谢你的到来学习并没有结束，希望大家继续努力Learning Is Not Over.I Hope You Will Continue To Work Hard演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日