模拟电路课件讲义47-放大电路的频率响应汇总.ppt

1、4.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应4.1频率响应的一般概念频率响应的一般概念4.2三极管的频率参数三极管的频率参数4.3单管共射放大电路的频率响应单管共射放大电路的频率响应4.4多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 14.1频率响应的一般概念频率响应的一般概念由于放大电路中存在电抗性元件，所以电路的放大倍由于放大电路中存在电抗性元件，所以电路的放大倍数为频率的函数，这种关系称为数为频率的函数，这种关系称为频率响应或频率特性。频率响应或频率特性。4.1.1幅频特性和相频特性幅频特性和相频特性电压放大倍数的幅值和相角都是频率的函数。电压放大倍数的幅值和相角都是频率的函数。即即)(

2、)(ffAAuu )(：幅频特性：幅频特性fAu：相相频频特特性性)(f 2典型的单管共射放大电路的幅频特性和相频特性典型的单管共射放大电路的幅频特性和相频特性uAOffLfHBWAum0.707Aum-90-180-270 f034.1.2下限频率、上限频率和通频带下限频率、上限频率和通频带fLfHBWAum0.707AumuAOffL：下限频率；下限频率；fH：上限频率上限频率BW：通频带通频带BW=fH-fL44.1.3波特图波特图放大电路的放大电路的对数频率特性对数频率特性称为波特图称为波特图之间的对应关系之间的对应关系与与表表 lg20 13 uuAA-uAuAlg20 40 20

3、6 3 0-3-20-4010010210.7070.10.0125一、一、RC 高通电路的波特图高通电路的波特图+_+_CRiUOU RC 高通电路高通电路RCCRRUUAu j111j1iO 令：令：LL2121 RCfffAuLLj11j111-2L11 ffAu模：模：)(arctanLff 相角：相角：62L11 ffAu2L1lg20lg20 -ffAu则有：则有：dB 020lg L uAff时时，当当LLLlg20lg20lg20 ffffAffu-时，时，当当dB32lg20lg20 L-uAff时时，当当7对数幅频特性：对数幅频特性：实际幅频特性曲线：实际幅频特性曲线：幅频

4、特性幅频特性当当 f fL(高频高频)，当当 f fT 时，时，三极管失去放大作用；三极管失去放大作用；f fT 时，由式时，由式；112T0 ff得：得：ff0T 174.2.3共基极截止频率共基极截止频率 f 值下降为低频值下降为低频 0 时时 的的 0.707倍时的频率。倍时的频率。ffj10 18 f 与与 f 、fT 之间关系：之间关系：因为因为，1 ffj10 可得可得 ffffff)1(j11/j11/j100000 比比较较，可可知知与与 ffj10 ff)1(1000019说明：说明：T0000)1(1ffff，因为：所以：所以：1.f 比比 f 高很多，等于高很多，等于 f

5、 的的(1+0)倍；倍；2.f fT f 3.fT 用得最多，其值越高表明用得最多，其值越高表明BJT的高频性能越好。的高频性能越好。20 在研究放大电路的频率时，在高频情况下，必须考虑BJT的结电容。集电极电流与基极电流不再成比例，也不同相，而是频率的函数。BJTBJT的的H H参数模参数模型仅用于解决低频问题，已不再适用于高频情形型仅用于解决低频问题，已不再适用于高频情形，所以需要建立BJT的高频小信号模型。BJTBJT的高频小信号模型的高频小信号模型21密密 勒勒 等等 效效 电电 路路ZI2I12 23 31 1N N0 0V2V1(a)含有N+1个结点的网络2 23 31 1N N(

6、b)经过密勒变换后的电路I1I2Z1Z20 0图中，由结点1流出通过Z的电流 可由下式得出：I1Z1-KZ1=I1V2V1=ZZKV1V1=Z=V1(1-K)Z1V1=V1Z1-K=密勒定理：密勒定理：一个含有N+1个结点的网络如图(a)，其中结点0为参考点，即为零电位点。在结点1和结点2之间有一阻抗Z，结点1与结点2对参考结点的电压分别为V1和V2，设两结点的电压之比为K=V2V122I2V1V2=ZZ=V2(1-1/K)Z2V2=ZV21-1/K=同理：说明由结点2流出通过Z的电流 等于由结点2流出通过Z2 到达参考点0的电流。I2时，当由上分析可知：由上分析可知：K=V2V1Z1-KZ1

7、=Z2=Z1-1/K图图(a)(a)与图与图(b)(b)是等效的是等效的说明由结点1流出通过Z的电流 等于由结点1流出通过Z1 到达参考点0的电流。I123由由BJT的结构引出物理模的结构引出物理模型型晶体管结构示意图及混合晶体管结构示意图及混合模型模型24根据密勒定理，高频小信号等效电路可化简为：254.3阻容耦合单管共射放大电路阻容耦合单管共射放大电路的频率响应的频率响应C1RcRb+VCCC2RL+-+sUoU+Rs-+-iU将将 C2 和和 RL 看成下一级的输入耦合电容和输入电阻。看成下一级的输入耦合电容和输入电阻。26 利用混合利用混合 型等效电路分析共射放大电路的频率响应型等效电

8、路分析共射放大电路的频率响应,可可以按以按低频段、中频段、高频段低频段、中频段、高频段三部分分别进行，然后将三段三部分分别进行，然后将三段的结果组合起来就得到电路的频率响应。的结果组合起来就得到电路的频率响应。单管共射放大电路及其等效电路单管共射放大电路及其等效电路271.1.共射极放大电路的中频响应共射极放大电路的中频响应单管共射放大电路的中频等效电路单管共射放大电路的中频等效电路 在中频区，在中频区，X XC C=1/wc=1/wc，由于由于C C的容量较大，则的容量较大，则X XC C较小，较小，可视为可视为短路短路；而并联的结电容容量很小、容抗很大，可视为；而并联的结电容容量很小、容抗

9、很大，可视为开开路，路，。此电路不存在受频率影响的元件和参数，电压增益是个。此电路不存在受频率影响的元件和参数，电压增益是个实数，与信号频率无关，频率特性平坦。实数，与信号频率无关，频率特性平坦。前面讲的微变等效电前面讲的微变等效电路及电路增益的计算均是指中频区的情况。路及电路增益的计算均是指中频区的情况。282.2.共射极放大电路的低频响应共射极放大电路的低频响应在低频区，耦合电容在低频区，耦合电容C C容量较大，不能再视为短路；而并容量较大，不能再视为短路；而并联的结电容，容抗很大，仍可视为开路。可求出低频放大倍联的结电容，容抗很大，仍可视为开路。可求出低频放大倍数；将输出回路变为戴维南等

10、效电路形式，可求出下限截止数；将输出回路变为戴维南等效电路形式，可求出下限截止频率。频率。（P170P170）（a）低频等效电路低频等效电路 (b)输出回路的等效电路输出回路的等效电路293.3.共射极放大电路的高频响应共射极放大电路的高频响应(a)高频等效电路高频等效电路 (b)输入回路的等效电路输入回路的等效电路在高频区，耦合电容在高频区，耦合电容C C容量较大，可视为短路；而并联容量较大，可视为短路；而并联的结电容，不可视为开路。可求出高频放大倍数；将输入回的结电容，不可视为开路。可求出高频放大倍数；将输入回路变为戴维南等效电路形式，可求出上限截止频率。路变为戴维南等效电路形式，可求出上

11、限截止频率。30单管共射放大电路的波特图单管共射放大电路的波特图将中低高频区分别画出的波特图综合起来就构成将中低高频区分别画出的波特图综合起来就构成了共发射极电路完整的频率响应。如下图所示：了共发射极电路完整的频率响应。如下图所示：31幅频特性幅频特性fdB/lg20uAOfL-20dB/十倍频十倍频fH20dB/十倍频十倍频smlg20uA-270-225-135-180相频特性相频特性-9010 fL0.1fL0.1fH10 fHfO 324 4.4 .4 多极放大电路多极放大电路的频率响应的频率响应 多级放大电路的通频带比它的任何一级都窄。多级放大电路的通频带比它的任何一级都窄。当两级增益和频带均相同时，则单级的上下限频率处的增当两级增益和频带均相同时，则单级的上下限频率处的增益为益为0.7070.707A AVM1VM1两级的增益为两级的增益为即两级的带宽小于单级带宽。即两级的带宽小于单级带宽。AVM10.707AVM10.707A2VM10.5A2VM1A2VM1H1L1LHf(0.707AVM1)20.5A2VM133两级放大电路的波特图两级放大电路的波特图34