基本放大器高低截止频率的估算.ppt

5-3 基本放大器高、低截止频率的估算 一、主极点的概念 二、基本放大器上、下限截止频率的估算 三、多级放大器上、下限截止频率的估算方法 一、主极点的概念 1、基本放大器零、极点的分布特点 低频段： 零点通常比极点在数值上小得多。 高频段： 零点通常比极点在数值上大得多。 零点对高、低截止频率的影响通常可以忽略不计。 2、低频主极点 在低频段的极点中，若某极点的绝对值比其它极点的绝 对值大4倍以上，则该极点对低频截止频率起决定作用， 称之为低频主极点。 3、高频主极点 在高频段的极点中，若某极点的绝对值比其它极点的绝 对值小4倍以上，称之为高频主极点，它对高频截止频 率起决定作用。 即放大器的高、低截止频率主要由高、低频段的极点决定。 例如：某放大器高频区的电压增益为： 20lg|Au|/dB 4 f/MHz 40 96.2962 40 20 -20dB/十倍频 -40dB/十倍频 fP1对BW起主导作用，为主极点。 fP2对BW基本无作用，为非主极点。 两个极点： 二、基本放大器上、下限截止频率的估算方法 C1 C2 Ce Rb1 Rb2 Re RL RC RS uS VCC + u在已知电路参数的条件，如何估算放大器的上限截止频率 fH 和下限截止频率fL ？ 估算上限截止频率 fH 开路时间常数法 估算下限截止频率fL 短路时间常数法 适用范围：适合用于不含电感的放大电路。 只含电阻 和受控源的 线性网络 C1C2 二阶的线性网络模型 1、开路时间常数法（估算上限截止频率fH ） （1）什么叫开路时间常数 R1O R2O C2开路时，C1的开路时间常数。 C1开路时，C2的开路时间常数。 某个电容的开路时间常数是指将电路中的其他电容 开路时，该电容两端的等效电阻与该电容的乘积。 1、开路时间常数法（估算上限截止频率fH ） （2）放大电路上限截止频率fH与各电容开路时间常数间的关系 式子的意义： -放大电路上限截止角 频率的倒数恒等于相应的高频等效电 路中各电容的开路时间常数之和。 利用这个开路时间常数法计算得到的fH总是低于实际的 上限频率，为此引入修正系数(1.14)以减小误差。 修正 系数 1、开路时间常数法（估算上限截止频率fH ） （3）估算放大电路的上限截止频率fH 的方法 首先画出放大电路的在高频段的微变等效电路，此时耦合电 容、旁路电容等大电容应短路，放大管的极间电容、电路的分 布电容须考虑，因此BJT的模型应该用混模型。 分别求出电路中每一个电容的开路时间常数； 关键是求RjO：应将Cj以外的其他电容都开路，把独立信 号源置零，此时该电容两端的等效电阻即为RjO. 将所有电容的开路时间常数代入 计算公式即可估算出fH。 bb rbe Cbc gmube c e rbb Cbe ube + - 应用1估算共射放大器的上限截止频率： C1 C2 Ce Rb1 Rb2 Re RL RC RS uS VCC + Rb RS uS + b c e Rb RS uS 高频段的微变等效电路 bb rbe Cbc gmube c e rbb Cbe ube + - Rb RS uS 高频段的微变等效电路 Cbe的开路时间常数： R1O bb rbe Cbc gmube c e rbb Cbe ube + - Rb RS uS 高频段的微变等效电路 CbC的开路时间常数： R2O i i Cbe的开路时间常数： CbC的开路时间常数： 放大电路的上限截止频率fH： Cbe的开路时间常数： 应用2估算共基放大器的上限截止频率： （1）共基放大器的高频微变等效电路： uS RS CL RC RL 负载 电容 rbb b b rbe gmu1 c e Cbe u1 + - CbC RS uS CL 忽略rbb后的等效电路： uS RS RL rbe + - u1 gmu1 e c CL b Cbe 忽略rbb后的等效电路： uS RS RL rbe + - u1 gmu1 e c CL b Cbe R1O uS RS RL rbe + - u1 gmu1 e c CL b Cbe R2O 受控电流源的内阻很大，所以当 在CL两端加上电压后， rbe上的 分压u10； gmu10； R2O 。 Cbe的开路时间常数： CL的开路时间常数： Cbe的开路时间常数： CL的开路时间常数： 放大电路的上限截止频率fH： 当CL0时， 此时放大器的高频特性受负载电阻的影响很小。 共基放大电路的上限截 止频率很高，高频特性 好，通频带宽。 只含电阻 和受控源的 线性网络 C1C2 二阶的线性网络模型 2、短路时间常数法（估算下限截止频率fL ） （1）什么叫短路时间常数 R1S R2S C2短路时，C1的短路时间常数。 C1短路时，C2的短路时间常数。 某个电容的短路时间常数是指将电路中的其他电容 短路时，该电容两端的等效电阻与该电容的乘积。 （2）放大电路下限截止频率fL的估算方法 修正 系数 （3）估算放大电路的下限截止频率fL 的步骤 首先画出放大电路的在低频段的微变等效电路，此时放大 管的极间电容、分布电容视为开路，耦合电容、旁路电容 等大电容必须保留。 分别求出电路中每一个电容的短路时间常数； 将所有电容的短路时间常数 代入 计算公式即可估算出fL。 uS Rb RC rbeib cb RS C1 RL Ce Re ib C2 e 应用1估算共射放大器的下限截止频率： C1 C2 Ce Rb1 Rb2 Re RL RC RS uS VCC + 低频段的微变等效电路 C1两端的等效电阻： C2两端的等效电阻： Ce两端的等效电阻： C2 各电容的短路时间常数： 应用1估算共射放大器的下限截止频率： C1 C2 Ce Rb1 Rb2 Re RL RC RS uS VCC + C1两端的等效电阻： C2两端的等效电阻： Ce两端的等效电阻： 各电容的短路时间常数： 三、多级放大器高低截止频率的估算 可以证明： 级联的级数越多，fL fH 放大器的总的通频带越窄。 Au1 （fH1，fL1） ui Au2 （fH2，fL2） Aun （fHn，fLn） uO 放大器的总的通频带比任何单级的通频带都要窄。 2、若各级放大器的高、低截止频率相差较大（4倍以上），则： 1、若各级放大器的高、低截止频率数值相等，则有： 第五章 小结 一、放大器频率响应的基本概念 1、频率特性函数： 2、影响放大器频率特性的主要因素： 低频区：耦合和旁路电容；高频区：极间电容和分布电容 3、表征放大器频率特性的主要特征参数： （1）中频增益Au0及相角O： （与频率无关） 在整个频段内， |Au0|是最大的。 （2）fH和fL： （3）BW： （4）GBW： 综合表征增益 与带宽的性能 uO j i HA )p( )z( K ) s (Alim = - - = 二、放大电路的增益函数的特点 放大电路的一般表达式及特点： n等于电路中独立电抗元件的数目。 1、低频段的增益函数： 2、高频段的增益函数： 3、全频段的增益函数： 其中频电压增益可通过波特图判断 三、放大电路波特图的绘制方法 方法： （1）将增益函数变换成作图的 标准表达式。 （2）每经过一个单个零点，幅频波特图的渐进线频率 改变（+20dB/十倍频）； 每经过一个单个极点，幅频波特图的渐进线频率 改变（-20dB/十倍频）； （3）零点、极点因子在0.1z、 0.1P之后开始贡献相位 一般零点贡献相位的斜率为（+ 45dB/十倍频）； 在z出处贡献相位45； 10z后为+90； 一般极点贡献相位的斜率为（- 45dB/十倍频）； 在P出处贡献相位- 45； 10P后为- 90； 四、用时间常数法估算放大电路的上、下限截止频率 例题：已知放大器的电压增益函数为： 试画出其幅频特性和相 频特性渐进波特图，指 出其上限频率fH和下限 频率fL及中频增益AuO各 为多少？ 解：将函数化成作图的标准形式： /rad/s Au ( )(dB) 10.1 80 40 20 0 -20 -40 60 10210103105104106 20dB/十倍频 -20dB/十倍频 AuO /rad/s ( )度 0.1 90 45 0 -45 -90 101102104103105106 -45/十倍频 -45/十倍频 f Au ( )(dB) 20 20 40 0.5M 60 5M 例题：两级放大器中各级的幅频特性的波特图分别如下图所示： 70 f Au1 ( )(dB) 20 20 40 0.5M 20dB -20dB f Au2 (