第03章-放大电路的频率效应课件.ppt

1、 第三章 放大电路的频率响应3.1.1 幅频特性和相频特性幅频特性和相频特性3.1 频率响应的一般概念频率响应的一般概念幅频特性：幅频特性：，相频特性：，相频特性：)(fAu)(fiu uAou)()(ffAAuuuAumAumA707.0BWfffLfH(a)幅频特性幅频特性单管共射放大电路的频率特性单管共射放大电路的频率特性(b)相频特性相频特性0901802700中频段中频段大电容影响大电容影响小电容影响小电容影响3.1.2 下限频率、上限频率和通频带下限频率、上限频率和通频带通频带：通频带：LHffBW 当频率升高或降低时，其幅值发生变化，并当频率升高或降低时，其幅值发生变化，并产生附

2、加相移。产生附加相移。下限频率和上限频率下限频率和上限频率：当放大倍数下降当放大倍数下降为为 时相应的低频和高频频率。时相应的低频和高频频率。umA707.03.1.3 频率失真频率失真 由于放大电路的通频带有一定限制，对于不同由于放大电路的通频带有一定限制，对于不同频率的输入信号，可能放大倍数的幅值不同，频率的输入信号，可能放大倍数的幅值不同，相移也不同。当输入包含多次谐波时，输出波相移也不同。当输入包含多次谐波时，输出波形将产生形将产生频率失真，频率失真，频率失真也叫线性失真。频率失真也叫线性失真。幅频失真、相频失真幅频失真、相频失真 (P115)频率失真与非线性失真的异同频率失真与非线性

3、失真的异同相同点：相同点：都表现为输出波形发生畸变都表现为输出波形发生畸变 差异：差异：频率失真频率失真的输出信号中不增加新的频率成分的输出信号中不增加新的频率成分 非线性失真非线性失真的输出信号中增加了新的频率成分的输出信号中增加了新的频率成分3.1.4 波特图波特图 波特图的横坐标是频率的对数，波特图的横坐标是频率的对数，对数幅频特性对数幅频特性的纵坐标是电压放大倍数幅值的对数的纵坐标是电压放大倍数幅值的对数，单位是分贝（单位是分贝（dB），），对数相频特性对数相频特性的纵坐标是的纵坐标是相角相角 ，不取对数。，不取对数。uAlg20对数频率特性对数频率特性 波特图波特图当当 增大为原来的

4、增大为原来的10倍时，相应的倍时，相应的 将将增加增加20dB；若；若 增大一倍，则相应的增大一倍，则相应的 增加增加6dB。uAuAlg20uAuAlg20一、一、RC高通电路的波特图高通电路的波特图iUoUCRRCjCjRRUUAiou1111该电路的时间常数为该电路的时间常数为RCL令令RCfLL2121则则ffjjALLu111112)/(11ffALu)/(ffarctgL2)/(1lg20lg20ffALu2)/(1lg20lg20ffALu幅频特性幅频特性当当 时，时，Lff dBAu0lg20当当 时，时，Lff LLuffffAlg20lg20lg20当当 时，时，Lff d

5、BAu32lg20lg203dBfdBAu/lg20fL10fL0.1fL20dB/十倍频十倍频-20-400相频特性相频特性)/(ffarctgL当当 时，时，；0Lff 当当 时，时，；90Lff 当当 时，时，。45Lff ffL10fL0.1fL/十倍频十倍频0459071.571.545F 高通电路的幅频特性曲线高通电路的幅频特性曲线)dB(1lg20)(lg202ffALVF 高通电路的相频特性曲线高通电路的相频特性曲线；时，当dB0)(10)(VLAffa；时，当dB3)()(VLAffb；时，当dB20)(1.0)(VLAffcffLarctan)(；时，当o0)(10)(Lf

6、fa；时，当o45)()(Lffbo90)(1.0)(时，当Lffc 采用对数坐标绘采用对数坐标绘制的频率特性曲线，制的频率特性曲线，称之为称之为波特图波特图。fH称之为下限截称之为下限截止 频 率（下 限 频止 频 率（下 限 频率）。率）。二、二、RC 低通电路的波特图低通电路的波特图iUoUCRRCjCjRCjAu 1111该电路的时间常数为该电路的时间常数为HHHfRC21，2)/(11HuffA)/(HffarctgHHuffjjA11112)/(1lg20lg20HuffA幅频特性幅频特性2)/(1lg20lg20HuffA当当 时，时，Hff dBAu0lg20当当 时，时，Hf

7、f HuffAlg20lg20当当 时，时，Hff dBAu32lg20lg203dBfdBAu/lg20fH10fH0.1fH-20dB/十倍频十倍频-20-400相频特性相频特性当当 时，时，；0Hff 当当 时，时，；90Hff 当当 时，时，。45Lff)/(HffarctgffH10fH0.1fH/十倍频十倍频0459071.571.5453.2 三极管的频率参数三极管的频率参数由于存在极间电容，电流放大倍数是频率的函数。由于存在极间电容，电流放大倍数是频率的函数。ffjo 12)/(1ffo)/(ffarctg201lg20lg20lg20ffdB/lg200lg20-20dB/十

8、倍频十倍频fTff1.0f10f004590的波特图的波特图/十倍频十倍频4520/1lg20lg20lg20ff幅频特性：幅频特性：)/(ffarctg相频特性：相频特性：共射截止频率共射截止频率 ：f电流放大倍数下降到最大值的电流放大倍数下降到最大值的0.707倍时的频率。倍时的频率。特征频率特征频率 ：Tf电流放大倍数下降到电流放大倍数下降到1时的频率。时的频率。3.2.1 共射截止频率共射截止频率当当 时时ff 00707.021)(3lg202lg20lg20lg2000dB3.2.2 特征频率特征频率2)/(11ffToffTffT0ff)1(03.2.3 共基截止频率共基截止频率

9、ffjo1下降到下降到 的的0.707倍时的频率，用倍时的频率，用 表示。表示。0f00011ffjo 1fffT3.3 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RCRBRSC1C2iUsUoUVCC考虑极间电容时的单管共射放大电路考虑极间电容时的单管共射放大电路3.3.1 混合混合 型等效电路型等效电路cebr cbrcbC ebC bebbrbbr cbC ebC ebr beebmUg cb beUebU ceUbIcIcbrcer忽略忽略忽略忽略bbr cbC ebC ebr beebmUg cb beUebU ceUbIcI低频时低频时ebbr ebr bebmUg cb

10、 bIcI比较比较berbbIcbIcIeebbr ebr bebmUg cb bIcIberbbIcbIcIe比较比较EQbbbeebbbIrrrr26)1(通过对比可得：通过对比可得：ebbebbEQbbbeebrrrIrrr26)1(bebbmebmIrIgUg2626)1(EQEQebmIIrgebbr ebr bebmUg cb bIcIberbbIcbIcIe比较比较采用密勒定理可单向化等效电路：采用密勒定理可单向化等效电路：bbr cbC ebC ebr beebmUg cb beUebU ceUbIcI单向化的混合单向化的混合 型等效电路型等效电路bbrcbCKK1cbebCK

11、C)1(ebr bebmUg cbbeUebUceUbIcICebceUUKTmebfgC23.3.2 阻容耦合单管放大电路的频率响应阻容耦合单管放大电路的频率响应Rb+VCCRcC1C2RLuoRsusuiuo中频段：中频段：uibbr ebr ebU RsusbRebmUg cR一、中频段一、中频段uouibbr ebr ebU RsusbRebmUg cRsisiiURRRUbebirRR/sbeebisiibeebebUrrRRRUrrUcebmoRUgUebmrgbecisicmbeebisisousmrRRRRRgrrRRRUUA二、低频段二、低频段uibbr ebr ebU Rs

12、usbRebmUg cRuoC1Rb+VCCRcC1C2RLuoRsusuiuibbr ebr ebU RsusbRebmUg cRuoC1sisiiUCjRRRU)/1(1bebirRR/sbeebisiibeebebUrrCjRRRUrrU)/1(11)(111CRRjRgrrRRRUUAiscmbeebisisousLcebmoRUgU iR输入回路为输入回路为RC高通电路高通电路低频时间常数低频时间常数1)(CRRisL1)(2121CRRfisLLffjAALusmusL 111)(111CRRjRgrrRRRAiscmbeebisiusL三、高频段三、高频段ebU R sU C e

13、bmUg cRoUuibbr ebr RsusbRebmUg cRuoC ebCKK 1ebU 戴维南定理简化戴维南定理简化输入回路为输入回路为RC低通电路低通电路忽略忽略ebU R sU C ebmUg cRoUsbeebisisUrrRRRU )/(/bsbbebRRrrR cbcmebcbebCRgCCKCC )1()1(ssebUCRjCjRCjUU 1111cebmoRUgU CRjAUUAusmsousH11CRjAUUAusmsousH11HusmusHffjAA 11CRfH 21CRH四、完整的波特图四、完整的波特图 HLusmusffjffjAA11完整的波特图：完整的波特

14、图：ffjAALusmusL 11低频段低频段Hff becisiusmrRRRRA中频段中频段HLfffHusmusHffjAA 11高频段高频段Lff 1、计算中频放大倍数，上下限频率、计算中频放大倍数，上下限频率fL 和和 fH。2、画幅频特性。在、画幅频特性。在fL 和和 fH 之间画一条高度为之间画一条高度为 20lg|Ausm|的水平直线，从的水平直线，从 fL和和 fH开始分别作斜开始分别作斜 率为率为20dB/十倍频的直十倍频的直 线，上述三条直线构成线，上述三条直线构成 的折线即为对数幅频特性。的折线即为对数幅频特性。3、画相频特性。画相频特性。10 fL f 0.1 fH时

15、，时，=-180，f 10 fH时，时，=-270，0.1 fL f 10 fL时，时，斜率为斜率为-45/十倍频，十倍频，0.1 fH f 10 fH时，斜率为时，斜率为+45/十倍频，十倍频，上述五条直线构成的折线即为对数相频特性。上述五条直线构成的折线即为对数相频特性。作图步骤：作图步骤：例：上图代入数值计算例：上图代入数值计算UBEQ=0.6V=50Cb c=4 pFfT=150 MHzRs=2k Rc=2k Rb=220k RL=10k C1=0.1FVCC=5V解：解：估算静态工作点估算静态工作点mARUVIbBEQCCBQ02.0EQBQCQImAII 1Rb+VCCRcC1C2

16、RLuoRsusui计算中频电压放大倍数：计算中频电压放大倍数：kIrEQeb3.126)1(krrrebbbbe6.1kRRRLcL67.1/mSIgEQm5.3826 2.23 LmbeebisiusmRgrrRRRAkrrRRbebebi6.1/UBEQ=0.6V=50Cb e=4 pFfT=150MHzRs=2k Rc=2k Rb=220k RL=10k C1=0.1FVCC=5VIBQ=0.02mAIEQ=1mA上、下限频率：上、下限频率：HzCRRfisL442)(211 pFfgCTmcb412 pFCRgCCcbLmeb302)1(kRRrrRbsbbeb83.0)/(/MHz

17、CRfH63.021 通频带：通频带：MHzffBWLH63.0 Cb e=4 pFfT=150MHzRs=2 k Rb=220 k C1=0.1 FRi=1.6 k gm=38.5 mSRL=1.67 k rb e=1.3 k 波特图：波特图：dBAusm3.272.23lg20lg20dBAusm/lg20200.442630f/kHzf/kHz4.420.0442630063-20dB/十倍频十倍频-180-135-90-225-270+20dB/十倍频十倍频dB3.27kHzMHzfkHzHzfHL63063.0442.0442，中频放大倍数与通频带的乘积，表示放大电路中频放大倍数与通

18、频带的乘积，表示放大电路综合性能的优劣。综合性能的优劣。HusmusmfABWA对于阻容耦合单管共射放大电路对于阻容耦合单管共射放大电路五、增益带宽积五、增益带宽积cmbeebisiusmRgrrRRRACRfH 21bebirRR/)/(/bsbbebRRrrR cbcmebCRgCC)1(设设bebsbrRRR，且且ebcbcmCCRg)1(cbbbscmbeebisiHusmCrRCRRgrrRRRfA)(21213.3.2 直接耦合单管共射放大电路的频率响应直接耦合单管共射放大电路的频率响应下限频率下限频率 fL=0，高频电压放大倍数下降，同时，高频电压放大倍数下降，同时产生产生 0-

19、90之间的滞后的附加相移。之间的滞后的附加相移。3.4 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应3.4.1 多级放大电路的幅频特性和相频特性多级放大电路的幅频特性和相频特性unuuuAAAA21nkukunuuuAAAAA121lg20lg20lg20lg20lg20nkkn121多级放大电路总的对数增益等于各级对数增益的多级放大电路总的对数增益等于各级对数增益的代数和；总的相位移等于各级相位移的代数和。代数和；总的相位移等于各级相位移的代数和。222211111.11HnHHHffff222211.1LnLLLffff 3.4.2 多级放大电路的上限频率和下限频率多级放大电路的上限频率和

20、下限频率在实际的多级放大电路中，当各放大级的在实际的多级放大电路中，当各放大级的时间常数相差悬殊时，可取起主要作用的时间常数相差悬殊时，可取起主要作用的那一级作为估算的依据。那一级作为估算的依据。1、频率特性函数、高、低频截止频率、频率特性函数、高、低频截止频率 fL 和和 fH、通频带、波特图的概念；通频带、波特图的概念；2、由于存在耦合电容和极间电容，电路放大倍数、由于存在耦合电容和极间电容，电路放大倍数 是是频率的函数；频率的函数；3、描述三极管的高频性能，引入三个、描述三极管的高频性能，引入三个频率参数频率参数；4、低频影响的主要因素是、低频影响的主要因素是耦合电容耦合电容和和旁路电容旁路电容；高频影响主要是三极管的高频影响主要是三极管的极间电容极间电容；高、；高、中、中、低频段增益函数的特点；低频段增益函数的特点；5、多级电路是、多级电路是各级之和各级之和。小结：小结：第三章 结 束模拟电子技术基础模拟电子技术基础