电子科大课堂讲义模拟电路第6章.ppt

第六章 放大电路的频率响应 6.1 频率响应的一般概念 一、频率响应： 是指放大电路输出电压的振幅及附加相移随输入电压的频率变化（响应）。 故放大电路的Au为相量：,模Au=Uo/Ui 及辐角 均是频率的函数，前者称为幅频特性，后者称为相频特性。,放大器对不同频率输入信号的响应需要用幅频特性和相频特性来共同描述。,1 放大电路中存在大电容（C1、C2、CE）及小电容（管子极间电容），容抗与频率有关，故输出电压的大小和相位均与输入信号的频率有关， 电压增益与频率有关（为相量），这就是频率响应。,为什么放大电路会有频率响应？,2在不同的频率段，这些大、小电容所起的作用不同。 （1）中频段：大电容可视为短路，小电容可视为开路， 故中频段不考虑各类电容的影响，中频段电压增益与频率无关，是实数。 前面对放大电路的分析，就是对应于信号的中频段范围。,前面对放大电路的求解为什么没有考虑频率因素？,（2）低频段：大电容不再视为短路，它们对信号的分压使电压增益下降，并产生附加相移（正）；而小电容更可视为开路；故低频段引起电路频率响应的因素是大电容。,（3）高频段：大电容更可视为短路；小电容不再视为开路，它们对信号分流，使电压增益下降并产生附加相移（负）；故高频段引起放大电路频率响应的因素是小电容。,BJT的混合等效电路,单向化的混合 等效电路,高频等效电路,高频等效电路的简化,fL：低端截止频率（下限截止频率）； fH：高端截止频率（上限截止频率）； fL、fH又称3分贝（-3dB）截止频率、半功率频率。,二、下限频率、上限频率和通频带,称为放大电路的通频带（BW） 简称带宽。,幅频失真：放大电路对不同频率分量因放大倍数不同而引起输出信号的畸变； 相频失真：放大电路对不同频率分量的时延不同而引起输出信号的畸变。 频率失真特点：输出信号中没有产生新的频率分量。又称线性失真。,三、放大电路的频率失真,复习： 非线性失真产生的原因及特点。 原因：器件伏安特性的非线性； 非线性失真包括： 削波失真（饱和、截止失真）和交越失真 特点：输出出现了输入所没有的新的频率分量。 两种失真的区别。,例1 填空 放大器存在非线性失真的根本原因是（ ）。,例2：向放大电路输入正弦电压，当输出是非正弦周期电压时，该放大器一定产生了（ ）。,A、相频失真 B、幅频失真 C、非线性失真 D、削波失真,例3：放大器对输入信号各频率成份的放大倍数不同而产生的输出波形失真属于（ ）。,A. 频率失真 B.相位失真 C. 削波失真 D.非线性失真,例5：如果放大器出现非线性失真，则输出的频率分量 一定比输入频率分量（ ）。 A. 多 B. 少,例4：当放大器输出信号的频率分量与输入信号不完 全相同时，放大器出现了（ ）失真。,例6：当放大器放大单一频率的正弦信号时，是否存在 频率失真？（ ）,例7 关于放大器频率失真的下面四种说法中， （ ）是错误的。,A、放大器通频带太窄可能引起频率失真； B、频率失真使输出的频率成分增多，从而使输出波形 畸变； C、产生频率失真的原因是放大器模型中的电抗元件 所致； D、频率失真可能引起输入信号各频率分量在输出口的 时延不同。,1、放大电路频率特性曲线的绘制波特图 幅频特性：坐标系采用双对数坐标 纵坐标 Au（j） 取对数， 用dB为单位 ( 20lgAu) ； 横坐标 f 取对数，采用十倍频程刻度。,四、波特(Bode)图：用于表示放大电路频率特性。,相频特性： 纵坐标相位采用等分刻度； 横坐标 f 取对数：十倍频程。 在上述的坐标系上画出的频率特性曲线图，称为波特图。 波特图的绘制可采用以渐近线（折线）来近似实际频率特性曲线。,2、增益的分贝表示法 工程上常以分贝（dB）作为增益的单位。 定义：Ap（dB）=10logAp Au（dB）=20logAu Ai（dB）=20logAi,Au(倍数)与20logAu(dB)的对应关系： 倍数 0.01 0.1 0.7.07 1 1.414 2 10 100 dB -40 -20 -3 0 3 6 20 40,例：若Au=-70.7(倍) , 则Au(dB)=20log-70.7 =20log0.707+20log102 = - 3+40=37dB,3、放大电路波特图,中频段：幅频特性曲线为一条水平直线， 其值为中频增益； 低频段： 从中频段开始，随着频率下降，经过fL，幅 频特性渐进线斜率改变为 +20dB/dec； 高频段： 从中频段开始，随着频率上升，经过fH ，幅 频特性渐进线斜率改变为 -20dB/dec。,4、放大电路低频段、高频段幅频特性波特图规律,低频截止频率fL使幅频特性曲线衰减， fL越小，放大电路低频响应越好； 高频截止频率fH也使幅频特性曲线衰减， fH越大，放大电路高频响应越好。,6.2 三极管频率参数,三极管共射电流放大系数在低频、中频段是一个常数。当f，。,f：共射截止频率 当f=f时，,当f=fT时，,f、fT 的关系为： fT of,的波特图,三极管的频率参数也是选用三极管的重要依据之一。,共基截止频率,f：共基截止频率,6.3 阻容耦合单管共射放大电路频率响应,用混合型等效电路分析放大电路频率响应。 用短路时间法估算低频截止频率fL； 用开路时间法估算高频截止频率fH；,一、中频段,二、低频段（C1与Ri构成RC高通电路）,其中,三、高频段,简化模型,C左端等效电源,R与C构成RC低