第六章-放大器的频率响应.ppt

第六章放大器的频率响应 共安排教学学时 4 5学时本次教学内容如下 6 1 6 2 6 3课后习题6 16 66 7 本次教学内容如下 6 1 6 2 6 3课后习题 6 1 6 6 6 7 6 1频率响应 简称为频响 的基本概念一 频响问题的提出当输入信号的频率f在中频段时 有以下结论 增益A 常数当输入信号的频率f从低频变化到高频时增益A 上述问题的回答是在全频段范围内 增益A A jf 本次教学内容如下 6 1 6 2 6 3课后习题 6 1 6 6 6 7 放大器的增益是输入信号频率的函数放大器的频率响应实质是放大器对正弦输入信号的稳态响应 用其频率特性函数A j 来描述 频率特性函数A j 定义为输出信号的相量与输入信号的相量之比 本章始终围绕着如何确定一个放大器中频段范围的大小来展开讨论的 也即A 常数的范围 本次教学内容如下 6 1 6 2 6 3课后习题 6 1 6 6 6 7 放大器的中频带范围称为通频带 为什么对上述范围感兴趣 输出波形发生畸变输出波形缩小增益含义的推广 其中AV电压增益Ar互阻增益Ai电流增益Ag互导增益二 观察一组实验实验条件 输入信号Vi Vimsin tVim不变 改变 实验结论 是低频角频率 Vo缩小 是中频角频率 Vo放大 是高频角频率 Vo缩小实验表明 增益A A j 三 增益是频率的函数的原因以单级共E组态放大器为例说明 C1 C2 CE F量级 称为大电容Cb e Cb cpF量级 称为小电容1 中频段 大电容视为短路小电容视为开路放大器的交流通路是阻性网络 增益A 常数 2 低频段 大电容不能视为短路 小电容更能视为开路 低频段放大器的交流通路含有大电容 如下图所示 大电容的存在使低频增益是频率的函数3 高频段 大电容更能视为短路 小电容不能视为开路 高频段放大器的交流通路含有小电容 如下图所示 小电容的存在使高频增益是频率的函数 6 2频响指标和频率失真6 2 1频率特性函数A j 的描述定义 A j 的极坐标形式如下 其中 A j A 称为幅频特性 称为相频特性6 2 2频率响应特性指标电容耦合放大器的频响特性曲线可定性描绘如下 fL和fH的定义 当信号频率降低或升高使得增益A 下降到中频增益A0的1 倍或0 707倍时对应的频率 分别称为增益的低端截止频率fL和高端截止频率fH 通频带 f0 7 fH fL fH通频带的其他叫法 3dB带宽半功率频带 6 2 3放大器的频率失真一 频率失真的含义也叫线性失真幅频失真和相频失真二 频率失真与非线性失真的异同相同点 都表现为输出波形发生畸变差异 频率失真的输出信号中不增加新的频率成分非线性失真的输出信号中增加了新的频率成分 三 增益带宽积GB定义 GB AO f0 7 在一定的条件下GB 常数增益的提高是以牺牲带宽为代价或者说带宽的扩展是以牺牲增益为代价 6 3放大器的增益函数A S 讨论放大器增益函数的目的是为了直接根据放大器电路写出其增益函数表达式 用简便的方法确定放大器的通频带 6 3 1A S 的一般表达式放大器是一个线性时不变系统 Xo t 和Xi t 之间的关系可用线性常微分方程描述 变换到频域上 有进行多项式因式分解得Zii 1 2 m叫零点Pjj 1 2 3 n叫极点 对于放大器系统 可直接用S代替j 得到A S 称为放大器的增益函数 零 极点的表示方法 6 3 2放大器A S 的特点 具有线性时不变系统的特点 1 m n 物理上可实现系统的属性 2 所有Pj j 1 2 3 n 位于S平面的 左开半平面 上 即Pj j 1 2 3 n 是负实数或实部为负的共轭复数对 稳定系统具有的属性 3 n 电路中独立元件的数目 实质是独立电容C的数目 如何计算电路中独立电容的数目 考虑两种特殊情况 A S 分别在高 中 低频段独自的特点 1中频段A S Ao 常数低频段m nZi i 1 2 m 和Pj j 1 2 3 n 的数值较小 高频段m n 3 Zi i 1 2 m 和Pj j 1 2 3 n 的数值较大全频段 1 m n 2 Zi i 1 2 m 和Pj j 1 2 3 n 的数值有大有小 举例 例1例2例3 6 4放大器频率特性曲线的绘制 波特图 本次教学内容总结 频率特性函数的概念高 低截止频率fL和fH 通频带的概念频率失真 与非线性失真的差异放大器高 中 低频段增益函数的特点波特图的初步概念 6 5基本放大器高 低截频率的估算 1 低频截止频率的估算 画出放大器低频段交流通路和低频段小信号模型 模型中有耦合 傍路电容 求每个电容对应的短路时间常数 其中 等效电阻的求解方法与求放大器输入输出电阻相同 2 高频截止频率的估算 画出放大