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模拟电子技术课程要点（13）第五章 放大电路的频率响应5频率响应概述5.1.1 研究放大电路频率响应的必要性 在放大电路中，当输入信号的频率太低或太高时，放大电路的电压放大倍数的幅值和相位都将随输入信号的频率而发生变化。换句话说，放大电路的电压放大倍数是频率的函数，这种函数关系叫做放大电路的“频率响应”或“频率特性”。 一般来说，电压放大倍数是复数，即 式中：幅值和相位与频率的关系分别叫做电压放大倍数的“幅频特性”和“相频特性”。5.2频率响应的基本概述一、高通电路 图5.1.1为一个无源RC串联电路，从图中可看出，输出电压是电阻R两端的电压，即是由输入电压经R和C分压后得到的，不难理解，这种分压关系将使输出电压随输入电压的频率而变。只有在高频或频率较高时，输入信号才能顺利通过电路而传输到输出端，因此，这种RC电路叫做“高通电路”。该电路的增益为 ： ( 5.1.1 ) 如果令 则 ( 5.1.2 ) 则式（5.1.1）变成 ( 5.1.3 ) 则其幅频特性为 ( 5.1.4a ) 而相频特性为 ( 5.1.4b ) 定义：通常将下降到高频（，）增益的的频率叫做高通电路的“下限截止频率”，而把从到的频率范围叫做高通电路的“通频带”。二、低通电路图5.1.2为一个无源RC串联电路，从图中可看出，输出电压是电容元件C两端的电压，即是由输入电压经R和C分压后得到的，不难理解，这种分压关系将使输出电压随输入电压的频率而变。只有在直流或频率很低时，输入信号才能顺利通过电路而传输到输出端，因此，这种RC电路叫做“低通电路” 该电路的电压传输系数为 ( 5.1.5 )如果令 则 ( 5.1.6 )则式 ( 5.1.5 ) 变成 ( 5.1.7) 则其幅频特性为 ( 5.1.8a)而相频特性为 ( 5.1.8b ) 定义：通常将下降到直流（，）时的的频率叫做低通电路的“上限截止频率”，而把从（直流）到的频率范围叫做低通电路的“通频带”。5.1.3波特图 波特图由对数幅频特性和对数相频特性两部分组成，其横轴一律取频率的对数作为刻度，纵轴刻度中，幅频特性采用表示，单位为分贝，而相频特性采用相位移表示，在近似分析中，可用折线化的近似波特图来描达放大电路的频率特性，如图5.1.3所示。 5晶体管的高频等效模型5晶体管的混合参型模型研究放大电路的频率响应时，必须考虑晶体管在高频情况下的工作状态，在这种情况下，晶体管的结电容将对放大电路产生影响，且其集电极电流与基极电流不再成比例，也不同相，换句话说，晶体管的电流放大系数、也将是频率的函数。 一、完整的混合型模型 按照晶体管的实际结构，可得如图(5.2.1a)所示晶体管的高频物理模型，图b为对应的混合型模型。 图中： 是发射区的体电阻，其阻值小，可略去。 是集电区的体电阻，其阻值比大但对输出电路影响小而可忽略。 是反偏的集电结电阻，其阻值为M量级可近似认为开路而忽略。 是基区体电阻，对小功率晶体管近似为300。 为发射结动态电阻折合到基极回路的值，其值为。 为受发射结电压控制的集电极电流（压控电流源）。其中。 为集电结电容 为发射结电容 二简化的混合型模型根据上面所述的条件，略去有关的等效元件并经单向化处理和整理后，可画出晶体管的高频小信号模型如图5.2.2所示。由于在信号的中频部分，混合型等效电路和h参数等效电路之间应相等，因此通过它们的等效电路比较可得出： 其中 (5.2.4) 从 解出 (A/V) ( 5.2.5 ) ( 5.2.2 ) 其中 而 和这两个参数由器件手册直接查得。 5共射电流放大倍数的频率响应频率响应的表达式 当输入信号的频率较高时，晶体管的共射电流放大系数成为复数，且随着输入信号频率的升高而下降。在频率较低时，而在高频率的情况下，根据图 ( 5.2.2)可推导出 ( 5.2.6 )与低通电路的推导过程相同，令 ( 5.2.7 )可得 ( 5.2.8 )式中：称为晶体管的共射截止频率，其关系式为 ： 当时， 对应的波特图如图5.2.4所示 特征频率及其与、的关系定义：特征频率一一晶体管的共射电流放大系数下降到1时