第5章-放大电路的频率响应总结课件

第一节第一节 频率响应概述频率响应概述第二节第二节 晶体管的高频等效模型晶体管的高频等效模型第三节第三节 场效应管的高频等效模型场效应管的高频等效模型 第四节第四节 单管放大电路的频率响应单管放大电路的频率响应第五节第五节 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应第六节第六节 频率响应与阶跃响应频率响应与阶跃响应重点掌握：重点掌握：频率响应的基本概念，求解单管放大电路的上频率响应的基本概念，求解单管放大电路的上限频率、下限频率和波特图的方法。多级放大电路限频率、下限频率和波特图的方法。多级放大电路的频率参数与各级放大电路的频率参数的关系。的频率参数与各级放大电路的频率参数的关系。第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应15.1.1.5.1.1.研究放大电路频率响应的必要性研究放大电路频率响应的必要性 在在放放大大电电路路中中，当当输输入入信信号号频频率率过过高高或或过过低低时时，其其放放大大倍倍数数的的值值会会减减小小，并并产产生生相相移移（超超前前或或滞滞后后）。说说明明放放大大倍倍数数是是信信号号频频率率的的函函数数，这这种函数关系称之为种函数关系称之为频率响应或频率特性。频率响应或频率特性。产产生生这这种种现现象象的的原原因因：放放大大电电路路中中存存在在电电抗抗元元件件（电容、电感等）及晶体管存在（电容、电感等）及晶体管存在极间电容极间电容。5.1 5.1 频率响应概述频率响应概述2幅频特性幅频特性幅频特性幅频特性相频特性相频特性相频特性相频特性f f f fL L L L ：下限截止频率：下限截止频率：下限截止频率：下限截止频率f f f fH H H H ：上限截止频率：上限截止频率：上限截止频率：上限截止频率f f f fbwbwbwbw ：通频带（：通频带（：通频带（：通频带（-3dB-3dB-3dB-3dB带宽带宽带宽带宽）频率响应特性的表达频率响应特性的表达-270-2700 0|A|A|A|Au u u u|f f f fO O O Of f f f0 0 0 00 0 0 0A A A Au u u u0.707A0.707A0.707A0.707Au u u uf f f fH H H Hf f f fL L L Lf f f fbwbwbwbw909090900 0 0 01801801801800 0 0 0-典型放大电路的频率响应典型放大电路的频率响应345.1.2.频率响应的基本概念频率响应的基本概念 （1）高通电路）高通电路称为时间常数称为时间常数fL称为下限频率称为下限频率fAufL10.707f9004505（2 2）低通电路）低通电路f fHH 称之为上称之为上称之为上称之为上限频率限频率限频率限频率f fA Au uf fH H1 10.7070.707f f-45-450 0-90-900 06放大电路中的频率参数放大电路中的频率参数 在在低频段低频段，随着信号频率逐渐降低，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电耦合电容、旁路电容容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。高通高通电路电路低通低通电路电路 在在高频段高频段，随着信号频率逐渐升高，晶体管，随着信号频率逐渐升高，晶体管极间电容极间电容和和分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号损失，放大能力下降。损失，放大能力下降。下限频率下限频率上限频率上限频率结电容结电容75.1.3 波特图波特图（Bode Plot）波特图：采用波特图：采用对数坐标对数坐标 横轴：横轴：对数刻度：对数刻度：lg f 对数对数幅频幅频特性曲线特性曲线 纵轴：纵轴：20 lg（Au）（dB）对数对数相频相频特性曲线特性曲线 纵轴：不变纵轴：不变102030405060Of10102103104105106lg f优势：优势：开阔了视野开阔了视野 放大倍数放大倍数的的乘除乘除运算变成了运算变成了加减加减运算运算8高通电路的幅频特性曲线和相频特性曲线高通电路的幅频特性曲线和相频特性曲线9低通电路的幅频特性曲线和相频特性曲线低通电路的幅频特性曲线和相频特性曲线105.2.1.晶体管的高频混合晶体管的高频混合 模型模型rbb-基区体电阻基区体电阻rc-集电区体电阻集电区体电阻,很小很小,可忽略可忽略re-发射区体电阻发射区体电阻,很小很小,可忽略可忽略rbe-发射结电阻发射结电阻,rbe rberbc-集电结电阻集电结电阻,rbc rbcCbe-发射结电容发射结电容 CCbc-集电结电容集电结电容 C右图为晶体管结构示意图：右图为晶体管结构示意图：图中考虑了发射结和集电结图中考虑了发射结和集电结电容的影响。电容的影响。5.2 晶体管的高频等效模型晶体管的高频等效模型11一、完整的混合 模型。称为跨导称为跨导使得使得引入常数引入常数mebmcmebcbcebcbgUgIgUIIICC,=&，所以所以成线性变化关系，且与信号频率无关。成线性变化关系，且与信号频率无关。与发射结电压与发射结电压是频率的函数。而根据是频率的函数。而根据半导体物理半导体物理的分析，的分析，角均与频率有关，即角均与频率有关，即的大小、相的大小、相和和的存在，的存在，和和在高频模型中，因为在高频模型中，因为12二、简化的混合二、简化的混合 模型模型混合混合 模型单向化模型单向化简化的混合简化的混合 模型模型13三、混合三、混合 模型的主要参数模型的主要参数145.2.2.晶体管电流放大系数晶体管电流放大系数 的频率响应的频率响应（低通特性）（低通特性）共射截止频率共射截止频率15幅频特性幅频特性相频特性相频特性共基截共基截止频率止频率特征频率特征频率165.4.1 单管共射放大电路的频率响应中频段中频段:极间电容容抗大视为开路极间电容容抗大视为开路,耦合电容耦合电容(或旁路电容或旁路电容)容抗小视为短路容抗小视为短路低频段低频段:主要考虑耦合电容主要考虑耦合电容(或旁路电容或旁路电容)的影响的影响,极间电容仍视为开路极间电容仍视为开路高频段高频段:主要考虑极间电容的影响主要考虑极间电容的影响,耦合电容耦合电容(或旁路电容或旁路电容)仍视为短路仍视为短路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17（1 1）中频特性）中频特性18（2）低频特性19写出幅频特性写出幅频特性(对数形式对数形式)和相频特性和相频特性20（3 3）高频特性）高频特性图图(b)(b)是一是一个低通电路个低通电路21高频电压放大倍数高频电压放大倍数22写出幅频特性写出幅频特性(对数形式对数形式)和相频特性和相频特性23（4）波特图若同时考虑耦合电容及结电容的影响若同时考虑耦合电容及结电容的影响24低频与高频时的幅频特性低频与高频时的幅频特性(对数形式对数形式)和相频特性分别为和相频特性分别为由上面两式可画出放大电由上面两式可画出放大电路的波特图。路的波特图。图中相频特性可写为图中相频特性可写为255.55.5多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应5.5.15.5.1多级放大电路频率特性的定性分析多级放大电路频率特性的定性分析多级放大电路的电压放大倍数：多级放大电路的电压放大倍数：对数幅频特性为：对数幅频特性为：在多级放大电路中含有多个放大管，因而在高频等在多级放大电路中含有多个放大管，因而在高频等效电路中有效电路中有多个低通电路多个低通电路。在阻容耦合放大电路中，如。在阻容耦合放大电路中，如有多个耦合电容或旁路电容，则在低频等效电路中就含有多个耦合电容或旁路电容，则在低频等效电路中就含有有多个高通电路。多个高通电路。26多级放大电路的总相位移为：多级放大电路的总相位移为：两级放大电路的波特图两级放大电路的波特图fHfL幅频特性幅频特性fOfL1fH16 dB3 dB3 dBfBW1fBW2一一 级级二二 级级-20dB/十倍频十倍频-40dB/十倍频十倍频27图图 5.5.1相频特性相频特性-270-360fL1fH1fO-540-180-450-90一一 级级二二 级级多多级级放放大大电电路路的的通通频频带带，总总是是比比组组成成它它的的每每一一级级的的通通频频带为窄。带为窄。28 当当各各级级放放大大电电路路的的下下限限频频率率相相同同或或很很接接近近时时，多多级级放放大大电路的按下式计算：电路的按下式计算：当当其其中中一一级级放放大大电电路路的的下下限限频频率率远远大大于于其其它它各各级级的的下下限限频频率率时时，则则多多级级放放大大电电路路的的下下限限频频率率近近似似等等于于该该级级放放大大电电路路的下限频率。的下限频率。当当各各级级放放大大电电路路的的上上限限频频率率相相同同或或很很接接近近时时，多多级级放放大大电路的上限频率按下式计算：电路的上限频率按下式计算：当当其其中中一一级级放放大大电电路路的的上上限限频频率率远远小小于于其其它它各各级级的的上上限限频频率率时时，则则多多级级放放大大电电路路的的上上限限频频率率近近似似等等于于该该级级放放大大电电路路的上限频率。的上限频率。29讨论讨论1.该放大电路为几级放大电路该放大电路为几级放大电路?2.耦合方式耦合方式?3.在在 f 104Hz 时，增益下降多少？附加相移时，增益下降多少？附加相移？4.在在 f 105Hz 时，附加相移时，附加相移？5.画出相频特性曲线；画出相频特性曲线；6.fH？已知某放大电路的幅频已知某放大电路的幅频特性如图所示，讨论下列问特性如图所示，讨论下列问题：题：30例例5.5.15.5.1已知某电路的各级均为共射放大电路，其对数幅已知某电路的各级均为共射放大电路，其对数幅频特性如图所示。求频特性如图所示。求下限频率、下限频率、上限频率和电压放大倍上限频率和电压放大倍数。数。（2 2）高频段只有一个拐点，）高频段只有一个拐点，斜率为斜率为-60dB/-60dB/十倍频程，电十倍频程，电路中应有三个电容，为三级路中应有三个电容，为三级放大电路。放大电路。解：（解：（1 1）低频段只有一个）低频段只有一个拐点，说明影响低频特性拐点，说明影响低频特性的只有一个电容，故电路的只有一个电容，故电路的下限频率为的下限频率为10Hz10Hz。f fH H0.52f0.52fH1H1=(0.52210=(0.522105 5)Hz=106KHz)Hz=106KHz（3 3）电压放大倍数）电压放大倍数31例例1 1：某放大电路的对数频率特性如图所示，并已知中频段的相某放大电路的对数频率特性如图所示，并已知中频段的相移移 m m=180=180o o。（。（1 1）写出）写出 频率特性表达式；（频率特性表达式；（2 2）画出其相频）画出其相频特性，并写出相频特性特性，并写出相频特性 的表达式。的表达式。3233例例2：某单管共射放大电路中频段的相移：某单管共射放大电路中频段的相移 m=180o,电压放大电压放大倍数为倍数为解解：34p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Thank You在别人的演说中思考，在自己的故事里成长Thinking In Other PeopleS Speeches，Growing Up In Your Own Story讲师：XXXXXX XX年XX月XX日