放大器的频率响应

,第五章,放大器的频率响应,问题,：,电容的隔直通交特性是理想的吗？,BJT和FET的小信号模型在放大不同频率的信号时都是适用的吗？,所有放大器增益输入信号频率的函数,放大器的增益与频率之间的关系如图5.1所示。,概念,：,低频区(ff,H,),：增益随频率的增大也减小；,中频区(f,L,ff,H,),：增益近似与频率无关。,下转折频率f,L,上转折频率f,H,转折频率,:指的是增益下降到最大增益的0.707倍时所对应的频率。,频带宽度,f,BW,=f,H,-f,L,举例,音频放大器：,要求将频率范围在20Hzf20kHz之间的信号进行放大时，就要求放大器的f,L,20kHz，才能保证不失真地放大原信号。,分段分析法,一般地，放大电路中的每个电容只对其频率响应曲线的一端影响大。因此可以采用相应的等效电路分别应用于低频、中频和高频段的分析。,中频段,：,等效电路,与本书前面部分的情况一致。,耦合电容和旁路电容短路,晶体管电容开路,等效电路中没有电容,增益表达式,将不含频率变量，即与频率,和电容无关。,低频段,：,等效电路,：耦合电容和旁路电容包含于等效电路中，寄生电容、负载电容和晶体管内部电容被视为开路。,增益表达式：,包含耦合电容和旁路电容，以及频率变量。在频率趋近于中频时，它也趋于中频增益表达式。这是因为频率趋近于中频时，耦合电容和旁路电容趋近于短路。,高频段,：,等效电路,：耦合电容和旁路电容视为短路。等效电路包含晶体管内部电容、寄生电容和负载电容。,增益表达式,：包含晶体管内部电容，寄生电容和负载电容，以及频率变量。在频率趋近于中频时，它将趋近于中频增益表达式。这是因为频率趋近于中频时，杂散电容和晶体管内部电容趋于开路。,5.1 放大器的增益函数与转折频率,低频或高频等效电路：,电容：1/sC,电感: sL,增益是复频率s的函数。,由于放大器的交流小信号等效电路时线性时不变的，系统函数（输出信号与输入信号之比）是两个多项式之比,分子、分母分别进行因式分解可以写成,A(s)具有以下特点,：,1.对于一个物理可实现的线性时不变的放大电路，其mm (5.7),一般来说，零点频率在无穷处或远高于上转折角频率 ，而对大多数放大器等效电路而言，常常有一个极点（如- ）的绝对值远小于其他极点该极点- 称,主极点,。,此时 可近似表示为,上转折频率 就近似为 。 成为一阶低通网络的系统函数。如果不存在主极点，则可仿照式（5.4）和式（5.5）的推导过程，可以确定 ，即,（5.8）,由于零点远大于极点，所以式（5.8）可进一步近似为, （5.9）,如果为 主极点，则 ，与前面的分析一致。,例5.2目的：确定放大器高频增益的上转折角频率。,已知 ,求 。,解：由式（5.8）可得,9800rad/s,由式（5.9）可得,9701rad/s,由主极点的概念可得,rad/s,一般地，估算的上转折角频率,比精确计算的结果要大。,例5.3目的：由全增益公式求上、下转折频率,已知某放大器的电压增益函数为,A（s）,求（1求 、 和,（2）下转折频率 、上转折频率和通频带,解：（1）A（s）有两个零点，均在s0处，即频率零处， 所以这两个零点应属于,又因为 的零点数与极点数相等，所以 还应包含绝对值最小的两个极点，因此，,它满足 1,剩下的极点应属于 ，根据式（5.7），,它满足 1,因此A（s）可表示为,A（s）,与A（s） 比较，可知,（2）由 ,可知，零点远小于极点的绝对值，且存在主极点- 。所以可用主极点的概念求 。, rad/s, 15.9Hz,由 ,可知，它存在主极点- 。,所以可用主极点的概念求 ，, rad/s, 15.9kHz,通频带 - 15.9kHz。,