章多级放大电路概要实用教案

会计学1章多级放大章多级放大(fngd)电路概要电路概要第一页，共85页。 在实际应用中，通常会对放大电路提出多方面的要求。以放大电压信号为例，为了减小信号源内阻上的损耗，要求放大电路的输入电阻要足够大；为了降低放大电路内部损耗，要求其输出电阻要足够小；为了有足够的放大能力，要求其放大倍数要足够高。任何单个基本放大电路，都无法同时满足上述要求。此时，可以将不同的基本放大电路有机组合，构成多级放大电路，实现对同一信号的连续(linx)放大。 在构成多级放大电路时，不仅要考虑每一级电路的具体结构，还要考虑各电路之间的正确连接问题。第1页/共85页第二页，共85页。第2页/共85页第三页，共85页。+R4C3C1+-uoRL+-VT1R6R1R2R3R5VCCui+C2C4VT2 将放大电路前一级的输出端和后一级的输入端用电容连接(linji)在一起，称为阻容耦合方式 图示电路为两级阻容耦合放大电路。从图上看实际上只接入了一个电容(dinrng)，但考虑到放大电路的输入电阻，则每个电容(dinrng)都与电阻相连，故称这种连接为阻容耦合。第3页/共85页第四页，共85页。 阻容耦合的缺点： 不能传送直流信号，不适于传送缓慢变化的信号，低频响应差。为了降低交流信号（尤其是低频信号）在电容上的损耗，耦合电容一般取容量比较(bjio)大的电解电容，在接入电路中时，要注意电容的极性不要接错。由于大容量的电容在集成电路中难以制造，所以，阻容耦合方式在集成电路中无法采用，多在早期分离元件电压放大电路中采用。第4页/共85页第五页，共85页。Tr2Tr3+C3C2C4VT1R4R3+-uoRL+Tr1C1+R6VT2+R2-R1+VCCuiR5 将放大电路前一级的输出(shch)端和后一级的输入端用变压器连接在一起，称为变压器耦合方式第5页/共85页第六页，共85页。 变压器耦合方式的缺点： 低频响应差，成本高，体积大，易自激，不易集成。随着集成电路技术的不断发展，目前(mqin)在新型的电子产品中，变压器耦合方式的放大电路已很少见，多在早期分离元件调谐放大和音频功率放大电路中采用。第6页/共85页第七页，共85页。R2+-R4R5V T1+R1R3+VCCuiuo+-CeV T2 将放大电路前一级的输出端和后一级的输入端直接用导线或通过电阻连接(linji)在一起，称为直接耦合方式。第7页/共85页第八页，共85页。R2+-R4R5V T1+R1R3+VCCuiuo+-CeVT2 输入(shr)信号通过R2送到VT1的基极，同时R2又是VT1的下偏置电阻。 R3既是VT1的集电极负载电阻，又是VT2的上偏置电阻。 VT1用于放大输入(shr)信号，其C、E极之间的直流等效电阻又作为VT2的下偏置电阻的一部分。直接耦合,可以省掉不必要的元件，使整个(zhngg)电路得到简化。第8页/共85页第九页，共85页。直接耦合方式的缺点(qudin)：（1）静态工作点相互影响；（2）零点漂移现象严重； 常见的抑制零点漂移现象的方法： 采用高质量硅管、调制法和补偿法，其中补偿法有热敏电阻补偿和采用差动放大电路补偿。直接(zhji)耦合方式在集成电路中得到广泛应用。R2+-R4R5VT1+R1R3+VCCuiuo+-CeV T2第9页/共85页第十页，共85页。R3+VCCR2VTuoR1+VD-ui- 光电耦合是利用光电耦合器件，通过电光电的转换实现前后级之间信号(xnho)的传递。 如图所示电路，输入回路与输出回路采用独立源分别供电(n din)，可以免受各种电的干扰。第10页/共85页第十一页，共85页。R3+VCCR2VTuoR1+VD-ui- 光电耦合的优点：各级( j)工作点独立，抗干扰能力强，安全性好，成本低，可集成。做成一体式的一般(ybn)称光耦；做成分体式的一般(ybn)称遥控。现在彩电、空调上广泛使用的红外式遥控器就是(jish)一个实际的例子。 第11页/共85页第十二页，共85页。图4-5 带推动(tu dng)级的OTL功率放大电路C2+R3-VT1VD+RW1R1R2RL+VCC+-uiuoC1VT2VT3RW2C3 在实用多级放大电路中，通常(tngchng)是根据实际需要，综合采用两种或两种以上的耦合方式，如图4-5所示为带推动级的OTL功率放大电路。在该电路中，三极管VT1构成推动级(或称为前置级)，VT2和VT3构成互补对称功放级。其中，推动级和功放级之间采用直接耦合，输入信号与推动级之间以及输出信号与负载之间采用阻容耦合 第12页/共85页第十三页，共85页。1. 带推动(tu dng)级的OTL功率放大电路C2+R3-VT1VD+RW1R1R2RL+VCC+-uiuoC1VT2VT3RW2C3 VT1一方面放大输入信号，另一方面，其C-E极之间的静态直流等效电阻与R3串联，共同作为三极管VT3的静态偏置电阻，工作点调好后，该等效电阻的大小应与R2相等，可以通过调整RW1和RW2得到合适的值。RW2和VD上的静态直流电压为VT2、VT3提供(tgng)合适的静态电压，以消除交越失真。VT2的集电极到VT1集电极之间的静态电压与VT1的集电极静态电流比值确定的电阻作为VT1的等效集电极负载电阻。R2是三极管VT2的上偏置电阻，同时又是三极管VT1的集电极负载的一部分。第13页/共85页第十四页，共85页。RLTr1VT1R2R1R4R5R6+VT3C2Tr2+C1R3VT2+VCCui-+带推动(tu dng)级的乙类推挽功率放大电路 三极管VT1构成推动级，VT2和VT3构成乙类推挽功放级。其中(qzhng)，推动级和功放级之间以及功放级和负载之间采用变压器耦合；推动级的输入信号是来自话筒或其它放大电路的输出信号，该信号一般是通过阻容耦合方式送入推动级电路的。 第14页/共85页第十五页，共85页。i1iRR onoRR unu2u1inoi2o2io1iouAAAUUUUUUUUA 3电压放大(fngd)倍数等于各级放大(fngd)倍数之乘积： 1输入电阻等于(dngy)第一级的输入电阻：2输出电阻等于最后一级的输出电阻：第15页/共85页第十六页，共85页。 注意： 在估算多级放大(fngd)电路每一级的性能指标时，应考滤前后级电路对本级电路的影响： 2.当共集电极放大(fngd)电路作输入级时，其输入电阻与后一级的输入电阻有关； 1.每一级的放大倍数，应该是考虑后级输入电阻负载效应后的放大倍数。 3.当共集电极放大电路作输出级时，其输出电阻与前一级的输出电阻有关。实际的多级放大电路一般不超过3级。第16页/共85页第十七页，共85页。 【例4.1】 在图4-1所示电路(dinl)中，已知VCC=12V， rbe1=1.2k， rbe2=1k， UBEQ1=UBEQ2=0.7V， 1=2=50， R1=60k，R2=20k，R3=4k，R4=2.3k，R5=100k，R6=RL=3k。试估算： （1）电路(dinl)的Q点 （2）画出简化的微变等效电路(dinl)，估算uA iRoR和、+R4C3C1+-uoRL+-VT1R6R1R2R3R5VCCui+C2C4VT2第17页/共85页第十八页，共85页。3(V)12206020VRRRUCC212BQ1 1(mA)2.30.73RUUI4BEQ1BQ1EQ1 A20mA0.02501I1II)(1EQ11EQ1BQ1 5.7(V)2.3)(4112)R(RIVU43EQ1CCCEQ1 解：(1)求解Q点：由于电路采用阻容耦合方式，所以每一级的Q点可按单级放大(fngd)电路求解。 第一级为分压式负反馈偏置电路，所以：+R4C3C1+-uoRL+-VT1R6R1R2R3R5VCCui+C2C4VT2第18页/共85页第十九页，共85页。A450.045(mA)3511000.712)R(1RUVI625BEQ2CCBQ2 2.3(mA)4551)I(1IBQ22EQ2 5.1(V)32.312RIVU6EQ2CCCEQ2 第二级为共集电极放大(fngd)电路，所以：+R4C3C1+-uoRL+-VT1R6R1R2R3R5VCCui+C2C4VT2第19页/共85页第二十页，共85页。R3rbe1R1+R2-rbe2RLR5R6+-图4-8两级阻容耦合放大电路iU oU b1I b2I b22I b11I (2) 图4-1所示电路(dinl)的微变等效电路(dinl)如图4-8所示。+R4C3C1+-uoRL+-VT1R6R1R2R3R5VCCui+C2C4VT2第20页/共85页第二十一页，共85页。1.1k1R1R1/RRRR1be121be121i1i rr920.092k1/RR/RR253be26o r放大(fngd)电路的输入电阻等于第一级的输入电阻：放大(fngd)电路的输出电阻等于最后一级的输出电阻：R3rbe1R1+R2-rbe2RLR5R6+-图4-8两级阻容耦合放大电路iU oU b1I b2I b22I b11I 第21页/共85页第二十二页，共85页。R3rbe1R1+R2-rbe2RLR5R6+-iU oU b1I b2I b22I b11I )43.7(k)/R)(R(1/RRL62be25i2 r183/RRAbei23u1 r0.987)/R)(R(1)/R)(R(1AL62beL62u2 r 为了(wi le)求整个电路的放大倍数，需先求每一级的放大倍数；第一级的负载电阻，即第二级的输入电阻：61809870183AAAu2u1u. 第22页/共85页第二十三页，共85页。第23页/共85页第二十四页，共85页。模数和数模转换器等多种。其模数和数模转换器等多种。其中集成运算放大器中集成运算放大器(简称集成运简称集成运放放)是应用最广泛的一种。由于是应用最广泛的一种。由于这种电路最初用于模拟计算机这种电路最初用于模拟计算机中实现数值运算，所以称为集中实现数值运算，所以称为集成运算放大器，其本质仍是放成运算放大器，其本质仍是放大器。集成运放为我们提供了大器。集成运放为我们提供了一种电压增益高、输入阻抗大、一种电压增益高、输入阻抗大、输出阻抗小的十分理想的放大输出阻抗小的十分理想的放大器件。器件。第24页/共85页第二十五页，共85页。第25页/共85页第二十六页，共85页。-uo图4-9 集成运算放大电路的组成框图 输入级uid 偏置电路 中间级 输出级+ 集成运放实质上是一种直接耦合多级放大电路，多数(dush)为双电源供电。 通常有三级电路构成，分别称为输入级、中间级和输出级。1.集成运放(yn fn)的结构及特点1）结构第26页/共85页第二十七页，共85页。 输入级是一个高性能的差动放大器。输入级的好坏影响着集成运放的大多数参数。对输入级的要求，与信号源的性质有关 中间级一般采用共射放大电路(dinl)，它是整个电路(dinl)的主放大器，作用是提供较高的电压增益。 输出级一般采用互补(或准互补)对称功率输出电路(dinl)。作用是提供较高的输出电压和较大的输出电流。 偏置电路(dinl)一般由电流源电路(dinl)组成。作用是向各级放大电路(dinl)提供合适的偏置电流，决定各级的静态工作点。2）特点(tdin)第27页/共85页第二十八页，共85页。(a)国标符号 (b)曾用符号 (c)带电源引脚的符号图4-10 集成运放的符号-+uNuPuo-+uNuPuo+-+uNuPuo“ - ”表示反相输入端；“ + ”表示同相输入端；“ ”表示信号的传输方向，“ ”表示理想条件。第28页/共85页第二十九页，共85页。4-11 集成运放(yn fn)的电压传输特性uiduo+Uom-Uom线 性 放 大区饱和区o 集成运放(yn fn)输出电压uo与其输入电压uid（uiduP-uN）之间的关系曲线称为电压传输特性，即uof (uid),如图4-11(a)所示。第29页/共85页第三十页，共85页。 在uid很小的范围内为线性区，uo=Aoduid。输出电压的最大值为Uom，当 时，输出信号uo不再跟随uid线性变化，进入非线性工作区。由于集成运放的开环差模电压放大倍数Aod非常高，一般为l04107，即80140dB，所以它的线性区非常窄。例如，若输出电压最大值Uom12V，Aod5105，那么只有当输入信号uid24pV时，电路才会工作在线性区。否则输出级就会工作在正向饱和或负向饱和状态，输出电压Uo不是+Uom就是-Uom。其饱和值Uom接近正、负电源电压值。 为使运放工作在线性区，通常引入深度负反馈。odomidAU u第30页/共85页第三十一页，共85页。1）理想(lxing)运放的性能指标开环差模电压放大倍数Aod = ； 差模输入电阻Rid = ； 输出电阻Ro = 0； 共模抑制(yzh)比KCMR； 输入偏置电流Iid = 0； 上限频率fH = 。 具体应用时，将运放看作是一个理想的电子器件。工作在线性区时等效为放大器件，工作在非线性区时等效为开关器件。uouid+Uom-Uomo理想传输特性第31页/共85页第三十二页，共85页。 （1） “虚短路”反相输入端电位与同相输入端电位近似相等uP uN （2） “虚断路(dun l)”两个输入端电流趋于零，相当于断路(dun l)。iid = iP = iN 0。uo=Aoduid+-+uNuPuo理想运放(yn fn)工作在线性区的特点：第32页/共85页第三十三页，共85页。 “虚短路”和“虚断路”是分析集成运放工作在线性区的两个重要出发点。实际上Aod 与Rid都不是(b shi)无穷大，因此，uid和iid并不等于零。只是当Aod足够大时，净输入电压和净输入电流与电路中其它电压、电流相比确实很小，可以忽略不计。当uo为确定的值时，集成运放Aod 与Rid的值愈大，则uid和iid愈小，忽略后所带来的误差也愈小。 图4-12所示为通用集成运算放大器A741的结构及管脚功能。 - +图4-12 A741调零-VEE213空脚+VCC5678调零输出反相输入同相输入4第33页/共85页第三十四页，共85页。理想运放(yn fn)工作在非线性区的特点： 理想运放工作在非线性区时，仍具有“虚断”的特点。但一般而言，其净输入电压不再(b zi)为零，而是取决于输入信号的大小。+-+uNuPuo 3）集成(j chn)运放工作在非线性区集成运放处于开环状态（1）输出电压uo= Uom。（2）净输入电流为零，即 iP = iN 0第34页/共85页第三十五页，共85页。(a) （b）图4-13 常用(chn yn)四运放集成电路(a) LM324 (b) LM339-VEE+VCC-VEE+VCC 图4-13给出了两中常用的四运放集成电路，供电方式可以单电源，也可以双电源。单电源供电时，可将负电源端接地。其中(qzhng)LM324一般作放大器使用，LM339一般作比较器使用。对理想运放工作在非线性区的应用，将在第六章讲述。第35页/共85页第三十六页，共85页。 集成功率放大器是在集成运放基础上发展起来的，其内部电路与集成运放相似，且多加深度负反馈。与集成运放相比，它具有更大的输出功率，其频率特性好、非线性失真小、外围连接元件少。广泛用于电子产品中，大大方便了整个(zhngg)系统的设计和调试。 1.概 述 选择集成功率放大器的时候，要注意它的一些技术指标： 输入阻抗：通常表示功率放大器的抗干扰能力的大小，一般会在500015000，数值越大表示抗干扰能力越强； 失真(sh zhn)度：指输出信号同输入信号相比的失真(sh zhn)程度，数值越小质量越好，一般在0.05%以下； 信噪比：是指输出信号中有用信号和噪音信号的比值，数值越大代表声音越干净。第36页/共85页第三十七页，共85页。(a) 外形(wi xn)图 (b) 顶视图图4-14 LM386集成功放外形(wi xn)图与管脚图 集成功率放大器种类(zhngli)很多，但从其内部结构看，仍然是多级直接耦合放大电路，由输入级、中间级、输出级、偏置电路等部分组成。 LM386是专为低损耗电源设计的功率放大器，电源电压范围为5V18V，增益调节范围为20200，可以通过引脚1和引脚8之间外接不同的阻容元件(yunjin)进行调节。1. 应用举例1）LM386第37页/共85页第三十八页，共85页。图4-15 LM386外接元件(yunjin)最少的用法+VCCuiRW10k220F100.1F 812364758LM386第38页/共85页第三十九页，共85页。图4-16 LM386电压增益最大的用法+VCCui220F+100.1F 812364758+20F20F +LM386RW10k第39页/共85页第四十页，共85页。+VCCui220F+100.1F 81236475820F +20F RW2 20kLM386图4-17 LM386的一般用法RW110k第40页/共85页第四十一页，共85页。 傻瓜175为5脚单列直插塑封OCL集成功放，其外形和管脚排列见图4-18，电气(dinq)参数见表4-2-2（见教材P98） 傻瓜175系列功放集成电路，是一种音响后级功放块，与普通功放集成电路相比，除了免外接任何元器件、免安装调试即能正常工作外，还有其内部(nib)采用绝缘栅场效应管作末级推动输出，动态频响极宽，高低音均较为丰富。傻瓜175V-9144175OUTINV+图4-18傻瓜175外型和管脚第41页/共85页第四十二页，共85页。GND傻瓜175V-9144175OUTINV+28V-28V75W信号输入 图4-19为傻瓜175的典型应用(yngyng)电路。第42页/共85页第四十三页，共85页。图4-21 TDA2009的外形(wi xn)和管脚排列 111TDA2009 TDA2009是一种较为常见且价格实惠的高保真双声道音频功率放大电路，电路内设有短路保护和过热自动(zdng)闭锁保护装置。常用于音频功率放大，也可作为其它电子设备中的功率放大。工作电源电压范围为828V，在VCC=23V，RL=4时，每个声道输出功率Po=10W。 利用TDA2009可以构成(guchng)双声道OTL电路，也可以构成(guchng)单声道BTL电路，封装形式为11脚单列直插塑封，其外形见图4-21，引脚含义见表4-3，电气特性参数见表4-4。 （见教材P99）第43页/共85页第四十四页，共85页。C3TDA20096220F1584210392.2F2.2F22F220F0.1FVCC1k1k1139392200F2200F0.1F0.1F100FL声道LinRinR声道C1C2C7C6C4C5C8C9C10C11R5R1R2R3R4R6+图4-22 TDA2009 OTL应用电路（双声道）第44页/共85页第四十五页，共85页。RL8图4-23 TDA2009 BTL应用电路TDA20096220F1584210392.2F2.2F22F220F0.1F+VCC=23V2k1k1139390.1F100FC1C2C3C4C5C6C7R6R1R2R3C8C90.1FR4R5+声音输入第45页/共85页第四十六页，共85页。 由于三极管本身具有电容效应，以及放大电路中存在电抗元件(如耦合电容和旁路电容)，而对于不同频率分量，电抗元件所呈现的电抗值不同，因此，对不同频率分量放大器所呈现的放大倍数和产生的相位就不同，从而输出信号的波形与输入信号的波形产生了差异，即产生了失真，此种失真称为(chn wi)频率失真，它包括幅度失真和相位失真。由于它们是线性电抗元件引起的失真，因此，又称为(chn wi)线性失真。此时，放大电路的放大倍数是频率的函数，我们把这种函数关系称为(chn wi)放大电路的频率特性。 )(AA)()(A(f)eA)(AAuuujuuu)(ffffff 4.3.1 频率响应(pn l xin yn)概述第46页/共85页第四十七页，共85页。ffLLj11j11Cj1RRiUoUuA （幅频特性）（相频特性） RCarctgffarctg)ff(fjfLLL 11111A2u) 高通电路(dinl)的频率响应+_CRiU oU 为低端截止频率为低端截止频率通常称通常称，LLLL2121fRCfRC 第47页/共85页第四十八页，共85页。 RCarctgffarctgffjffLLL 1)(1111AA2uu) 高通电路(dinl)的频率响应90450f(c)相频特性AU10f(b)幅频特性 2。，；当当，。，。时时当当作作为为极极限限情情况况又又叫叫作作半半功功率率点点频频率率因因此此的的入入功功率率由由于于此此事事输输出出功功率率为为输输时时当当ouLouLLouL90A,0, 1A2145,21A, Lfffffffff+_CRiU oU fL第48页/共85页第四十九页，共85页。2) 低通电路(dinl)的频率响应Hjffj1RCj1Cj1RCjH1111iUoUuA RCarctgffarctgffffj H2HHu)(1111A（幅频特性）（相频特性）+_CR( a )电路 iU oU 为为高高端端截截止止率率，通通常常称称，HHHH2121fRCfRC 第49页/共85页第五十页，共85页。2) 低通电路(dinl)的频率响应 RCarctgffarctgffffj H2HHu)(1111AuA+_CRiU oU 。，；当当时时，情情况况，当当功功率率点点频频率率。作作为为极极限限又又叫叫作作半半，因因此此输输出出功功率率为为输输入入功功率率的的。由由于于此此时时时时当当oHuHouHHouH90A,0, 1A2145,21A, fffffffff-90-450f(c)相频特性10f(b)幅频特性 Au2fH第50页/共85页第五十一页，共85页。 用对数表示的功率放大倍数称功率增益，其国际单位(dnwi)为“贝尔”（）, 工程上常取它的十分之一作单位(dnwi)，称为 “分贝”（dB）2.对数(du sh)频率特性（波特图） 人们的听觉和声波强度的对数成线性关系，例如，放大器将语音(yyn)信号从10mW放大到W时，其功率增加倍数AP=100，但人耳感觉到强度只增加了倍，即：GP=lgAP=lg100 =2 GP=lgAP(B)=10lg AP(dB)1贝尔 = 10 分贝 1B = 10 dB 第51页/共85页第五十二页，共85页。 虽然一般情况下，放大器的输入电阻和输出电阻不一定相等，习惯上仍采用上述方法描述放大能力，并不失(b sh)一般性。只差一个固定常数 假设(jish)，放大器的输入电阻和输出电阻相等，则：2.对数(du sh)频率特性（波特图）(dB)20lgAUU20lgUU10lg(dB)10lgAGuio220PPi 上式为用电压放大倍数表示的功率增益，简称增益。同理可得用电流放大倍数表示的增益表达式为：(dB)20lgAII20lgII10lg(dB)10lgAGiio2i2oPP oiRRlg第52页/共85页第五十三页，共85页。 用对数表示放大倍数，既符合人们感觉(gnju)的实际情况，又可提供运算上的方便。比如一个多级放大器，其总的放大倍数为：PnP2P1PAAAA unu2u1PnP2P1PPA20A20A20A10A10A10A10Glglglglglglglg 若用分贝(fnbi)表示，则为：这就把乘法运算转化(zhunhu)为加法运算了。即 n1iuiuA20A20lglg第53页/共85页第五十四页，共85页。 放大电路的输入信号的频率范围常常在几赫到几百兆赫，放大倍数可从几十倍到几百万倍变化。为了在同一坐标系中表示如此宽的变化范围，画频率特性曲线时常采用(ciyng)对数坐标。波特(b t)图用对数坐标(zubio)表示的频率特性曲线叫波特图。 用对数坐标可以将高端压缩，将低端拉伸。 幅频特性的横轴采用对数刻度lg f ，纵轴按20lgAu(dB)进行刻度； 相频特性的横轴采用对数刻度lg f , 纵轴仍按角度进行刻度，因此，称此种坐标为半对数坐标图。第54页/共85页第五十五页，共85页。)(110)(120A2022ufflgfflglgLL -3dB,-10lg2lgA20u 时，时，当当Lff,ffL0lgA20u 时时，当当,fflgfflgffLLL2020lgA20u 时时，当当 90频率(pnl)每下降10倍，增益下降20dB。45 RCarctgffarctgL 1 fL10fL0.1fL20dB/10倍频程 f20lgAu/dB0-3f+90o+45o0o(a)(b)第55页/共85页第五十六页，共85页。以f = 0.1fL和f = 10 fL为拐点(ui din)当f 0.1fL时， 90fL10fL0.1fL20dB/10倍频程 ff20lgAu/dB+90o+45o0o0-3(a)(b)在0.1fL与10 fL之间时， -45/10倍频程。最大误差(wch)为-3dB，发生在f = fL处。以f = fL为拐点(ui din)，当f fL时，为20lgAu=0；fflglgL20A20u 高通电路频率特性的近似5.71o当f fL时，Hu20A20fflglg （2）相频近似(jn s) 低通电路(dinl)频率特性的近似其最大误差(wch)为-3dB，发生在f = fH处。以f = 0.1fH和f = 10 fH为拐点，当f 0.1fH时， 0；当 f 10 fH时， -90近似。在0.1fH与10 fH之间， -45/10倍频程。（最大误差为5.71，分别发生在 f = 0.1fH和f = 10 fH处。（1）幅频近似： 以 f = fH为拐点，当 f fH时，20lgAu=0；第58页/共85页第五十九页，共85页。 在分析放大电路的频率响应时，一般将输入信号的频率范围分为(fn wi)低频、中频和高频三个频段。在中频段，由于电容可以不考虑（耦合电容和旁路电容可视为短路，三极管结电容可视为开路），中频电压放大倍数Aum基本上不随频率而变化，也无附加相移。对共发射极放大电路来说，输出电压和输入电压反相。第59页/共85页第六十页，共85页。 在低频段，由耦合电容的容抗变大，使电压放大倍数Au变小，同时也将在输出和输入电压间产生相移。一般定义：当放大倍数下降到中频率放大倍数的0.707倍时，即 时的频率称为下限(xixin)频率fL。 在高频段，由于三极管结电容或分布电容的容抗不可忽略，当频率上升时，容抗减小，使加至放大电路的输入信号减小，从而使放大倍数下降，同时也会在输出电压与输入电压间产生附加相移。与低端一样，当电压放大倍数下降到中频区放大倍数的0.707倍时，即 时的频率为上限频率fH。2AAumuH 2AAumuL 第60页/共85页第六十一页，共85页。LHbwfff 式（4-9）表征放大电路对不同(b tn)频率的输入信号的响应能力，它是放大电路的重要技术指标之一。为了定量描述放大电路的频率特性，首先给出三极管的高频等效电路。（4-9）第61页/共85页第六十二页，共85页。（a）中频等效电路ebcbI ber1.三极管的高频(o pn)等效电路考虑结电容的等效电路bbb rcb（b）考虑基区体电阻的中频等效电路eeb rebmUg ebcmUIg 跨导：EQTCQTIUIUeb reb rTEQUI ebmebbcUgUIIeb rTCQUI 第62页/共85页第六十三页，共85页。1.三极管的高频(o pn)等效电路考虑结电容的等效电路bbb rcb（b）中频等效电路eeb rebmUg （C）高频等效电路eCcbbeb rebmUg CebceUUK ebceUUK 电压(diny)增益：发射结电容C：集电结电容C第63页/共85页第六十四页，共85页。1.三极管的高频(o pn)等效电路考虑结电容的等效电路（b）高频等效电路eCcbbeb rebmUg CC等效(dn xio)到b-e间电容： CK1KC )CK(1C C等效(dn xio)到c-e间电容： （c）单向化后的高频等效电路eCbbceb r CebmUg Cbb rK)C(1 CK1K 第64页/共85页第六十五页，共85页。（d）简化的高频等效电路ebbcebmUg eb r Cbb r（c）单向化后的高频等效电路eCbbceb r CebmUg Cbb r1.三极管的高频(o pn)等效电路考虑结电容的等效电路K)C(1CC CK1KC ebceUUK ebg rmTEQUI TCQUI 第65页/共85页第六十六页，共85页。 为了既能够说明(shumng)问题，又能简化分析，采用图4-29 （a）所示的共射基本放大电路 , 图（b）为考虑频率响应的简化交流等效电路。图4-29 （b）考虑频率(pnl)影响的等效电路cRceRSRLbbCCRbsU iU oU eb rbb rebmUg RLRSRb+VCCRcsU VTCoU iU 图4-29 （a）共射基本放大电路第66页/共85页第六十七页，共85页。忽略电容影响以后的电路(dinl)即为中频等效电路(dinl)。eRLRcRSbbcRbsU oU iU ebU eb rbb rebmUg 中频(zhngpn)电压放大倍数beLioumRUUAr = rbe gm)Rg(RRRLbeebsiim rrumsiiusmARRRA )Rg(Lbeebm rr第67页/共85页第六十八页，共85页。2) 频率特性：RsCCRLRcsU ebU oU oU b ce戴维南等效电路cRceRSRLbbCCRbsU iU oU eb rbb rebmUg ssiiiSURRRUUbeebbeeb rrrrebcmoURgU )/RR/(Rsbsbbeb rr第68页/共85页第六十九页，共85页。)CR(Rj1111CRj11ALcsusm HLj11j11Ausmffff ,f,f,f 2)CR(R21CR21LcLsH2）频率特性：RsC CRLRcsousUUA RsCCRLRcsU ebU oU oU b cessiiSURRRrrUbeeb ebcmoURgU )j)(1j(11AHLusmffff Cj1RRR)Rg(Cj1RCj1RRRLcLcmsbeebsii rrooebosebssUUUUUUUU 第69页/共85页第七十页，共85页。 )j1)(j1 (1AAHLusmusffff)j1(1ALusmff （低频）2） 频率特性：usmusAA （中频）)j1 (1AHusmff （高频）C)RR(2 1CR2 12 LCLsH ffftsinu iiU2 第70页/共85页第七十一页，共85页。单管共射放大(fngd)电路完整的频率特性（波特）图。 LHbwfff -90-135-27020lgAus0.1fH0.1fLfL10fLfH10fHo-180-22520lgAusmffo 表征(bio zhn)放大电路对不同频率的输入信号的响应能力，它是放大电路的重要技术指标之一。通频带：第71页/共85页第七十二页，共85页。fH10fH0.1fHo20lgAusmf20lgAus图4-33 直接耦合放大电路的波特图f-90-135-270-180-225直接耦合放大电路的下限(xixin)频率为零，第72页/共85页第七十三页，共85页。图3-19 单调谐放大(fngd)电路(a)Rb1Rb2RLC+_ui(b)LRb1Rb2C+_rbeRo+_(c)(a) 原理图( b ) 交 流(jioli)通路(c) 交流等效电路 L+Rb1Rb2ReRLC+VCCui+_Ce 调谐放大电路是以LC并联谐振回路作负载的放大电路，其放大倍数是频率的函数。以图3-19所示的单调谐放大电路为例。 第73页/共85页第七十四页，共85页。beLumRAr 2oo2umuQ1AA)ffff( )arctanQ(Auffffoo 其中(qzhng)幅频特性：)jQ(1A)jQ(11RZAooumoobeLbeuffffffffrr 相频特性：LRb1Rb2C+_rbeRo+_第74页/共85页第七十五页，共85页。2oo2umuQ1AA)ffff( )arctanQ(Auffffoo 幅频特性：相频特性：Q大Q小CLR1CRLLZCR1CZRLQ2oooooo 品质因数： R为电感支路的等效损耗电阻，该阻值一般很小。Zo为LC回路的并联谐振阻抗，该阻值一般很大。Q值降低，通频带展宽。在实际电路(dinl)中，经常通过并联电阻的方法减小Q值，调节调谐放大电路(dinl)的通频带。Q大Q小f0Aumf(a) 幅频特性(b) 相频特性90-90Auf0f第75页/共85页第七十六页，共85页。 n1kukunu2u1u)(A)(A)(A)(A)(Afffff 4.3.4 多级放大电路(dinl)的频率响应)(A20lg)(A20lg)(A20lg)(A20lg)(A20lgukn1kunu2u1ufffff )()()()()(kn1kn21fffff 幅频特性：相频特性：第76页/共85页第七十七页，共85页。 为简单起见，我们以两级放大电路为例，且假定， , fL1= fL2， fH1= fH2，当它们组成多级放大电路时，在中频区总的放大倍数为21umumAA 1h2h1umuuA0.707AA 1L2L1umuuA0.707AA 2umumumum121AAAA 1.多级放大(fngd)电路的通频带 在高、低端截止频率处，即fL=fL1= fL2， fH= fH1= fH2处，各级( j)的电压放大倍数均下降到中频区放大倍数的0.707倍，即ffH10fL10.7第77页/共85页第七十八页，共85页。umumumuuuA0.5AA0.5AAA21h2h1h umumumuuuA0.5AA0.5AAA21L2L1L L2L1LH2H1Hffffff bw1LHbwffff 多级放大电路(dinl)的通频带窄于单级放大电路(dinl)的通频带；多级放大电路(dinl)的上限频率小于单级放大电路(dinl)的上限频率；多级放大电路(dinl)的下限频率大于单级的下限频率。 1.多级放大(fngd)电路的通频带总的截止频率总的通频带宽度为f0fH1fL1fLfH0.70.5ffH10fL10.7第78页/共85页第七十九页，共85页。HnumnH2um2H1um1uj1Aj1Aj1A(f)Affffff 设单级放大器的增益(zngy)表达式为)arctan()arctan()arctan()(HnH2H1fffffff 则：则：Hkumkukj1A)(Afff )(1)(1)(1A)(A2Hn2H22H1umufffffff 第79页/共85页第八十页，共85页。 式中，|Aum|=|Aum1|Aum2|Aumn|为多级放大器中频增益(zngy)。当f = fH时，2A)(Aumu f展开(zhn ki)为：2)(12HkHn1k 高次项高次项ff2Hk1H11ffnk 忽略(hl)高次项：2Hk1H11 . 11ffnk 修正：)(1)(1)(1A)(A2Hn2H22H1umufffffff 2)(1)(1)(12HnH2H2H2H1H ffffff第80页/共85页第八十一页，共85页。2)(1n2H1H ff特例(tl)： 在实际的多级放大电路中，当各放大级的时间常数（决定截止频率fH ）相差悬殊时，可取其主要作用的那一级（ fH 最低 ）作为估算( sun)的依据。2)(1)(1)(12HnH2H2H2H1H ffffff若各级( j)上限频率相等，即 fH1 = fH2 = fHn , 则12H1H nff第81页/共85页第八十二页，共85页。fffffffLnumnL1um2L1um1uj1Aj1Aj1A)(A 设单级放大器的低频(dpn)增益为则：fffLkumkukj1A)(A )(1)(1)(1A)(uA2Ln2L22L1umfffffff )()()()(Ln2L1Lffarctanffarctanffarctanf 第82页/共85页第八十三页，共85页。 式中，|Aum|=|Aum1|Aum2|Aumn|为多级放大器中频增益(zngy)。当f = fL时，2)(1)(1)(12A)(A2LLn2LL22LL1umu fffffff展开(zhn ki)为：2)(12LLkn1k 高次项ff nkff12LKL忽略(hl)高次项：修正： nkf.f12LKL11)(1)(1)(1A)(A2Ln2L22L1umufffffff 第83页/共85页第八十四页，共85页。2)(1n2LL1 ff若各级( j)下限频率相等，即 fL1 = fL2 = fLn , 则 在实际的多级放大电路中，当各放大级的时间常数（决定截止频率fL ）相差悬殊时，可取其主要作用的那一级（ fL 最高）作为(zuwi)估算的依据。2)(1)(1)(12LLn2LL22LL1 ffffff12nL1L ff第84页/共85页第八十五页，共85页。