第5章 放大电路的频率响应

第5章放大电路的频率响应 5 1频率响应概述 5 2三极管的高频等效模型 5 3单管放大电路的频率响应 5 4多级放大电路的频率响应 5 1频率响应 特性 概述 频率响应 电压放大倍数与频率的关系 表示电压放大倍数的模 大小 与频率f的关系 称为幅频响应 表示放大器输出电压与输入电压之间的相位差与频率f的关系 称为相频响应 5 1 2RC高通电路 式中模 下限截止频率和相角分别为 1 频率响应表达式 2 高通电路及频率响应 RC低通电路 1 频率响应表达式 5 1 3RC低通电路 2 低通电路及其频率响应 RC低通电路 5 1 4波特图 bode 对数幅频特性20lgAV lgf 对数相频特性 lgf 最大误差 3dB 幅频响应 0分贝水平线 斜率为 20dB 十倍频程的直线 1 RC低通电路的波特图 当频率较低时 AV 1 输出与输入电压之间的相位差 0 随着频率的提高 AV 下降 相位差增大 且输出电压是滞后于输入电压的 最大滞后90o 上限截止频率fH是一个重要的频率点 相频响应 2 RC高通电路的波特图 当频率较高时 AV 1 输出与输入电压之间的相位差 0 随着频率的降低 AV 下降 相位差增大 且输出电压是超前于输入电压的 最大超前90o 下限截止频率fL是一个重要的频率点 5 2三极管的高频等效模型 发射结电容 集电结电阻 集电结电容 rbb 基区的体电阻 b 是假想的基区内的一个点 5 2 1三极管的混合 型模型 1 物理模型 完整模型 可画出混合 型高频小信号模型 用代替 因为 与频率有关 而gm与频率无关 用代替 rb c很大 可以忽略 rce很大 也可以忽略 2 简化的混合 模型 将C 折合到输入和输出回路 条件是流过电容器C 的电流不变 合并电容 很小去掉 简化的混合 模型 低频时 混合 模型与H参数模型等效 而 3 混合 参数gm的估算 所以 定义 由电路可求出共射接法交流电流放大系数 5 2 2三极管电流放大系数 的频率响应 是频率的函数 书p217 5 2 6 式 0 低频电流放大系数 当 1时对应的频率称为特征频率fT 当20lg 下降3dB时 频率f 称为共射截止频率 的幅频特性和相频特性曲线 与低通电路相似 当f fT时 有 因fT f 所以 fT 0f 书p217 5 2 10 式 fT与f 的关系 5 3单管放大电路的频率响应 对于如图所示的共射放大电路 分低 中 高三个频段加以研究 1 中频段所有的电容均可忽略 可用前面讲的h参数等效电路分析 中频电压放大倍数 恒定 2 低频段 在低频段 三极管的极间电容可视为开路 耦合电容C1 C2不能忽略 画出低频等效电路如图所示 低频等效电路 可推出低频电压放大倍数 该电路有一个RC电路高通环节 有下限截止频率 共射放大电路低频段的波特图 幅频响应 相频响应 在高频段 耦合电容C1 C2可以可视为短路 三极管的极间电容不能忽略 这时要用混合 等效电路 画出高频等效电路如图 3 高频段 其中 该电路有一个RC电路低通环节 有上限截止频率 可推出高频电压放大倍数 其中 共射放大电路高频段的波特图 幅频响应 相频响应 4 共射放大电路完整的波特图 电压放大倍数表达式 1 通频带 2 带宽 增益积 fbw Aum 带宽增益积基本为常数 6 频率失真 由于放大器对不同频率信号的放大倍数不同而产生的失真 5 两个频率响应指标 例在图所示电路中 已知三极管为3DG8D 它的C 4pF fT 150MHz 50 rs 2k Rc 2k Rb 1k C1 0 1 F UCC 5V 试计算中频电压放大倍数 上限截止频率 下限截止频率及通频带 设C2的容量足够大 对交流可视为短路 UBEQ 0 6V 三极管的rce无穷大 解 1 求静态工作点 2 计算中频电压放大倍数Ausm rbe rb e rbb 1 3 0 3 1 6k Ri Rb rbe rbe 1 6k gm 0 0385mA mV 38 5mA V 所以中频电压放大倍数 3 计算上限频率 41 1 64 3 4 302pF 38 5 1 67 64 5 R rb e rbb Rs Rb rbb Rs Rb 0 3 2 2 3k rb e 1 3k 所以上限频率 Rs Ri C1 2 1 6 103 0 1 10 6 3 6 10 4s 0 36ms fBW fH fL 0 63 440 10 6 0 63MHz 4 计算下限频率 5 计算通频带 低频等效电路 5 4多级放大电路的频率响应 多级放大电路总的电压放大倍数是各级放大倍数的乘积 设一个两级放大电路 两级均具有相同的频率特性 对数幅频特性纵轴为 即中频段增益 5 4 1频率特性的定性分析 中频段增益为 在上 下限频率处 每级增益均下降3dB 整个电路的增益将下降6dB 由于定义的截止频率是放大器的电压增益下降为中频段电压增益减3dB处的频率 所以总的截止频率 总的频带为 结论 多级放大电路的通频带 总是比组成它的每一级的通频带都窄 5 4 2上限频率和下限频率的估算 可以证明 多级放大电路的上限频率与组成它的各级电路的上限频率之间 存在以下近似关系 多级放大电路的下限频率与其各级电路下限频率之间也存在以下近似公式 书p231 5 5 7 式 书p230 5 5 5 式 3 掌握 模型等效电路 能够分别作出中 低 高频段的 模型等效电路 并能求出其中的参数 分析各电量的关系 小结 1 掌握频率响应的概念 放大电路中电抗元件的存在 使放大器的增益成为频率的函数 这种函数关系称为