第三章 放大电路的频率特性2.ppt

2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 1 截止频率的计算方法 截止频率的计算方法 增益函数法 时间常数法 AM FL s FH s fL fH 短路时间常数法 开路时间常数法 fL fH 注意 1 零点与极点对消的可能性2 利用主极点的概念简化分析 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 2 3 2 6开路时间常数分析法 3 2 6 1增益函数主极点与开路时间常数之间的关系 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 3 I1 S 单独作用下产生V 1 S 为 式中 R10表示与C1串联的电阻 I2 S 单独作用下产生V 1 S 为 式中 R12表示I2 S 单独作用的开路反向传输电阻 叠加后 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 4 同理可得 写成矩阵形式 用P1 P2表示行列式的根 P1 P2即是增益函数的极点 解出结果得 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 5 推广到n阶系统有 若存在主极点 fH与之的关系是什么 主极点 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 6 结论 放大电路高频增益函数极点倒数之和的负值 恒等于相应电容开路时间常数之和 不适合用于含电感的系统 3 2 6 2用开路时间常数法计算fH H 产生的误差与修正 对于两个极点的系统有 当k 0 1时 H的实际值和近似值比值为1 089 k 0 25时 比值为1 182 k 1时 比值为1 287 可见误差较大 以k 0 1和k 1两种极限情况下的比值的平均值1 14作为修正值 以减小计算误差 式中 k表示极点p1和p2的比值 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 7 考虑修正系数后 开路时间常数法的表达式为 对于复杂电路 不能判断电路是否有主极点时 应用上式 优点更为明显 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 8 在不同的频率段 这些大 小电容容抗不同 1 中频段 大电容短路 小电容开路 不考虑各类电容的影响 中频段电压增益与频率无关 实数 前面对放大电路分析 就是对应于信号中频段范围 问题 前面对放大电路的求解为什么没有考虑频率因素 中频段小信号等效电路 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 9 2 低频段 引起电路频率响应的因素是大电容大电容不再视为短路 对信号分压使电压增益下降并产生附加相移 正 而小电容则更可视为开路 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 10 3 高频段 引起电路频率响应的因素是小电容小电容不再视为开路 使Av下降并产生附加相移 负 大电容更可视为短路 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 11 截止频率的计算方法 截止频率的计算方法 增益函数法 时间常数法 AM FL s FH s fL fH 短路时间常数法 开路时间常数法 fL fH 注意 1 零点与极点对消的可能性2 利用主极点的概念简化分析 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 12 开路时间常数法 求fH的步骤 高频段小信号等效电路找出相关的电容 通常C C 针对每个电容 求开路时间常数电阻 其它电容开路 从本电容两端看进去的等效电阻 计算开路时间常数Rj0Cj求和 求出fH 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 13 3 3单级放大电路的频率特性 3 3 1共射差放的高频特性 开路时间常数法 求fH 高频段小信号等效电路找出相关的电容 通常C C 针对每个电容 求开路时间常数电阻 其它电容开路 从本电容两端看进去的等效电阻 计算开路时间常数Rj0Cj求和 求出fH 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 14 高频段小信号等效电路找出相关的电容 通常C C 针对每个电容 求开路时间常数电阻 计算开路时间常数Rj0Cj求和 求出fH 开路时间常数法 求fH 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 15 高频段小信号等效电路找出相关的电容 通常C C 针对每个电容 求开路时间常数电阻 计算开路时间常数Rj0Cj求和 求出fH 开路时间常数法 求fH 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 16 高频段小信号等效电路找出相关的电容 通常C C 针对每个电容 求开路时间常数电阻 计算开路时间常数Rj0Cj求和 求出fH 开路时间常数法 求fH 求C 的开路时间常数电阻设C 0时 开路 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 17 高频段小信号等效电路找出相关的电容 通常C C 针对每个电容 求开路时间常数电阻 计算开路时间常数Rj0Cj求和 求出fH 开路时间常数法 求fH 求C 的开路时间常数电阻设C 0时 开路 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 18 可解出 求C 的开路时间常数电阻设C 0时 开路 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 19 高频段小信号等效电路找出相关的电容 通常C C 针对每个电容 求开路时间常数电阻 计算开路时间常数Rj0Cj求和 求出fH 开路时间常数法 求fH 从而可求得 H 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 20 求C 的R20时 与输入 输出回路均有关 求C 的R10时 只与输入回路相关 问题 C 的开路时间常数电阻求解容易 C 的较复杂 为什么 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 21 3 3 2用密勒定理及其近似条件分析BW 3 3 2 1密勒定理 定理的引出 Z 双向化Z1 Z2 单向化 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 22 电压传输函数 相当于在图 b 1端到地并联了阻抗Z1 即 Z1 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 23 相当于在图 b 2端到地并联了阻抗Z2 即 Z2 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 24 3 3 2 2单向化微变等效电路 图3 3 4B C列节点电流方程 输入导纳Yi为 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 25 若满足密勒定理近似条件 则 令 Cm称为密勒电容 密勒倍增效应 则 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 26 同理可得出Cu对输出回路的作用 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 27 和应用开路时间常数法算得的结果十分相近 P153式3 3 3 由密勒定理近似条件 可知主极点为 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 28 3 3 2 3增益带宽积 差放的低频增益 按增益带宽积的定义 密勒电容 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 29 分析指出 1 fT越高 G BW有可能越大 2 D 1 gmR L C C 表示密勒效应扩增系数 C 越小 G BW越大 Rs和rbb 越小 G BW越大 例题 P156 1 开路时间常数法 BW 2 用密勒单向化近似 BW 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 30 开路时间常数法 求fH的步骤 高频段小信号等效电路找出相关的电容 通常C C 针对每个电容 求开路时间常数电阻 其它电容开路 从本电容两端看进去的等效电阻 计算开路时间常数Rj0Cj求和 求出fH 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 31 3 3 3共基放大电路的频率特性 1 高频段小信号等效电路2 找出相关的电容 通常C C 3 针对每个电容 求开路时间常数电阻 4 计算开路时间常数Rj0Cj求和 求出fH 开路时间常数法 求fH 问题 如何求该放大电路的高频截止频率 开路时间常数法步骤 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 32 得 若C L 0 包括C 0 Ccs 0 则 问题 当rbb 0时 画出求R 0 R 0的简化电路 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 33 3 3 4共集放大电路的频率特性 问题 画出高频段等效电路 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 34 共集放大电路的高频等效电路 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 35 问题 画出求R 0 R 0 RL0的简化电路 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 36 电压源 电流源转换 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 37 若Rs 0 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 38 结论 CC共集放大器的带宽要比共射放大电路宽得多 共集放大器是宽带放大器 CB最宽 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 39 3 4 1两级差动放大器的频率特性分析 求Avd Avh 0 求BW P159 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 40 求Avd Avh 0 步骤等效模型 中频 Avs1 Av2Avd Avs1 Av2 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 41 求Avd Avh 0 步骤等效模型 中频 Avs1 Av2Avd Avs1 Av2 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 42 求Avd Avh 0 步骤等效模型 中频 Avs1 Av2Avd Avs1 Av2 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 43 求Avd Avh 0 步骤等效模型 中频 Avs1 Av2Avd Avs1 Av2 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 44 求BW步骤 见书上160页 等效模型 高频 找出相关的电容 C C Ccs 针对每个电容 求开路时间常数电阻 计算开路时间常数Rj0Cj求和 求出fH 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 45 小结 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 46 1 放大电路的频率响应 频率响应 中频增益 转折频率 上转折频率fH 下转折频率fL 带宽fBW fH fL fH 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 47 2 转折频率的计算方法 转折频率的计算方法 增益函数法 时间常数法 AM FL s FH s fL fH 短路时间常数法 开路时间常数法 fL fH 注意 1 零点与极点对消的可能性2 利用主极点的概念简化分析 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 48 3 基本单级放大器的带宽比较 共基放大器 射极跟随器 共射放大器 注意 增益带宽积为常数 静态工作点一定 4 单级放大器中各电容对带宽 转折频率 的影响 1 外电容影响fL 2 三极管内部电容影响fH Cb c和Cgd影响较大 注意 1 共射电路的Miller效应 5 多级放大电路的带宽计算同单级 注意 前后级电阻关系 2020 2 3 北京航空航天大学202教研室 49 作业 第三章5 7 14 2020 2 3 北京航空航天大学202