罗桂娥老师模电课件chapt03.ppt

3.2RC电路的频率响应,第3章放大电路的频率响应,3.5放大电路的增益带宽积,小结,3.1概述,3.3晶体管的高频等效模型,3.4共射放大电路的频率响应,第三章放大电路的频率响应,1.幅频特性和相频特性,Au(f)幅频特性,(f)相频特性,0.707Aum,fL下限截止频率,fH上限截止频率,2.频带宽度(带宽)fBW(BandWidth),fBW=fH-fLfH,3.1概述,3.1概述,3.2.1RC低通电路的频率响应,3.2RC电路的频率响应,1.频率特性的描述,令1/RC=H,=RC,则fH=1/2RC,3.2.1RC低通电路的频率响应（1）,滞后,幅频特性,相频特性,3.2.1RC低通电路的频率响应（2）,滞后,2.频率特性的波特图,3.2.1RC低通电路的频率响应（3）,2.频率特性的波特图,频率特性,波特图,3dB,20dB/十倍频,45/十倍频,波特图的优点：能够扩大频率的表达范围，并使作图方法得到简化,3.2.1RC低通电路的频率响应（4）,3.2.2RC高通电路的频率响应,令1/RC=L,则fL=1/2RC,超前,3.2.2RC高通电路的频率响应（1）,例：,求已知一阶低通电路的上限截止频率。,0.01F,1k,1k,1/1k,0.01F,例：,已知一阶高通电路的fL=300Hz，求电容C。,500,C,2k,戴维南定理等效,3.2.1RC高通电路的频率响应（2）,3.3.1晶体管的混合模型（1）,3.3晶体管的高频等效模型,3.3.1晶体管的混合型的建立,在低频和中频情况下，信号频率较低，晶体管的PN结极间电容的容抗很大，而结电容很小，两者并联时，可以忽略极间电容的作用；而在高频情况下，晶体管的极间电容的容抗变小，与其结电阻相比，影响就不能被忽略了。,PN结结电容的影响：,的影响：,因值随频率升高而降低,结论：高频下不能采用H参数等效电路,3.3.1晶体管的混合模型（2）,晶体管结构示意图,混合型的建立,Cbe：不恒定，与工作状态有关,简化的结构示意图,3.3.1晶体管的混合模型（3）,3.3.1晶体管的混合模型（4）,晶体管的混合模型,Cbc=C,Cbe=C,3.3.1晶体管的混合模型（5）,晶体管的混合模型,3.3.2简化混合模型,rceRLrbcC的容抗将C单向化：C及C、C中的电流相同,3.3.3混合模型的主要参数,低频等效电路,混合模型主要参数的计算依据：混合模型与h参数模型在低频时是等效的。,3.3.3混合模型的主要参数（1）,混合模型的主要参数：,3.3.3混合模型的主要参数（2）,3.4共射放大电路的频率响应,基本共射放大电路,为了分析简化，这里只分析后一级放大电路，即在考虑耦合电容时，只考虑C的影响，信号源与放大电路为直接耦合。,3.4共射放大电路的频率响应（1）,1.全频段小信号模型,全频段交流等效电路,3.4共射放大电路的频率响应（2）,2.中频段电压放大倍数,中频段，C可视为短路，极间电容可视为开路。,3.4共射放大电路的频率响应（3）,3.高频电压放大倍数,C视为短路，仅考虑C的影响,3.4共射放大电路的频率响应（4）,3.4共射放大电路的频率响应（5）,4.低频段电压放大倍数,低频段：极间电容视为开路,耦合电容C与电路中电阻串联容抗不能忽略,3.4共射放大电路的频率响应（6）,3.4共射放大电路的频率响应（7）,3.4共射放大电路的频率响应（8）,将前面画出的单管共射放大电路频率特性的中频段、低频段和高频段画在同一张图上就得到了如图所示的完整的频率特性（波特）图。,共射电路完整波特图,实际上，同时也可得出单管共射电路完整的电压放大倍数表达式，即,5.完整的单管共射放大电路的频率特性,由上图可看出，画单管共射放大电路的频率特性时，关键在于算出下限和上限截止频率fL和fH。,下限截止频率取决于电容C所在回路的时间常数，由图可知：，其中，而同样，上限截止频率取决于高频时输入回路的时间常数；由图可知：，,3.4共射放大电路的频率响应（9）,3.4共射放大电路的频率响应（10）,其中因此，只要能正确的画出低频段和高频段的交流等效电路，算出输入回路的时间常数和，则可以方便的画出放大电路的频率特性图。,对数幅频特性：在到之间，是一条水平直线；在时，是一条斜率为+20dB/十倍频程的直线；在时，是一,3.4共射放大电路的频率响应（11）,相频特性：在时，；在时，；,在时，；,条斜率为+20dB/十倍频程的直线；在时，是一条斜率为-20dB/十倍频程的直线。放大电路的通频带。,3.4共射放大电路的频率响应（12）,而在f从到以及从到的范围内，相频特性都是斜率为十倍频程的直线。,前面已经指出在画波特图时，用折线代替实际的曲线是有一定误差的。对数幅频特性的最大误差为3dB，相频特性的最大误差为，都出现在线段转折处。,3.4共射放大电路的频率响应（13）,如果同时考虑耦合电容和C，则可分别求出对应于输入回路和输出回路的两个下限截止频率,这时，放大电路的低频响应，应具有两个转折频率。如果二者之间的比值在45倍以上，则可取较大的值作为放大电路的下限频率。,3.4共射放大电路的频率响应（14）,否则，应该可以用其他方法处理。此时，波特图的画法要复杂一些。,如果放大电路中，晶体管的射极上接有射极电阻和旁路电容，而且的电容量不够大，则在低频时不能被看作短路。因而，由又可以决定一个下限截止频率。需要指出的是，由于在射极电路里，射极电流是基极电流,3.4共射放大电路的频率响应（15）,因此往往是决定低频响应的主要因素。,例1：已知某电路电压放大倍数为：,1）求解Aum、fL、fH；2）画出相应的波特图。,3.4共射放大电路的频率响应（16）,例2：已知某放大电路波特图为：,1）求解Aum、fL、fH；2）写出放大倍数的表达式。,3.4共射放大电路的频率响应（17）,3.5共射放大电路的频率响应的改善与增益带宽积,1.对放大电路频率响应的要求,要实现不失真（幅值失真与相位失真）放大，希望fL要小于信号频率的最低频分量，fH要高于信号频率的最高频分量。,2.放大电路频率响应的改善,为了改善低频响应，就要减小fL（如：采用直接耦合）；为了改善高频响应就要增大fH（fH增大，Ausm必然减小，两者矛盾）。,3.放大电路的增益带宽积,3.4共射放大电路的频率响应改善（1）,*多级放大电路的频率响应（1）,如果放大器由多级级联而成，那么，总增益,*多级放大电路的频率响应,*多级放大电路的频率响应（2）,多级放大器的上限频率fH设单级放大器的增益表达式为,式中，|AuI|=|AuI1|AuI2|AuIn|为多级放大器中频增益。令,*多级放大电路的频率响应（3）,*多级放大电路的频率响应（4）,多级放大器的下限频率fL设单级放大器的低频增益为,*多级放大电路的频率响应（5）,解得多级放大器的下限角频率近似式为,若各级下限角频率相等，即fL1=fL2=fLn,则,一、简单RC电路的频率特性,RC低通电路,RC高通电路,小结,注意：低通电路与高通电路