模电09(频率响应)

1、4.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应 研究放大电路的动态指标（主要是增益）随信研究放大电路的动态指标（主要是增益）随信 号频率变化时的响应。号频率变化时的响应。 4.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应 实际输入信号实际输入信号v i ：非单一频率正弦波非单一频率正弦波 电路中有电抗性元件：电路中有电抗性元件：L(接线接线)、C(耦合、旁路、极间、接线等耦合、旁路、极间、接线等) vi的的f（） 不同不同 X不同不同放大器对于不同放大器对于不同f 信号的信号的 AV 不同不同 输出波形不能反映输入波形的形状输出波形不能反映输入波形的形状失真失真 AV不是常量，不是常量， AV的幅值

2、和相位（输入输出之间的相位差）的幅值和相位（输入输出之间的相位差） 均与输入信号的频率均与输入信号的频率f有关。这种函数关系即称之为有关。这种函数关系即称之为放大器的放大器的频频 率响应。率响应。放大电路的重要性能指标！放大电路的重要性能指标！ 一、频率响应的基本概念一、频率响应的基本概念 P1519 1、频率响应与通频带、频率响应与通频带 （1）频率响应：）频率响应：AV 与与 f 或或 的关系的关系 即：即：)()()(ffAfAVV )()()( VVAA 或或 )( fAV )( f 幅频响应幅频响应 相频响应相频响应 耦合电容耦合电容 Cbc Cbe Ce 极间电容极间电容 旁路电容

3、旁路电容 共同影响共同影响Av和和 f 之间的关系之间的关系 以射极偏置电路为例：以射极偏置电路为例： 前几节分析时，假定前几节分析时，假定v i 是中频率的信号：是中频率的信号： 于是，当电路参数一定时，于是，当电路参数一定时， AV=常数，常数， =180（反相）（反相） Cj Xc 1 be Lc V )/( r RR A Cbc Cbe Ce 极间电容非常小，其极间电容非常小，其Xc 视为交流开路；视为交流开路； 假定假定Cb1、Cb2、Ce足够大，对于足够大，对于vi 的中等频率，的中等频率，Xc0 视为交流短路；视为交流短路； 但是：但是： 当当f 很低时，很低时， Cb1、Cb2

4、、Ce的容抗的容抗Xc很大，不能再视为短路，很大，不能再视为短路， 即它们对放大器的即它们对放大器的低频特性低频特性有影响；有影响； Cbc Cbe Ce 当当f 很高时，极间电容很高时，极间电容Xc较小，较小， 不能再视为开路，不能再视为开路， 即它们对放大器的即它们对放大器的高频高频 特性特性有影响；有影响； Cj Xc 1 所以所以vi的频率很低或很高的频率很低或很高 时，实际的增益时，实际的增益AV 与中频时不与中频时不 同，是多少？同，是多少？ 实验测得实验测得AV与频率之间关系如下：与频率之间关系如下： （频率特性曲线）（频率特性曲线） 中频区中频区 低频区低频区高频区高频区 分三

5、个区域：分三个区域： 中频区：中频区：中间平坦部分中间平坦部分 AV= AVM ，=180， 且不随且不随f 的变化而变化。的变化而变化。 低频区：低频区：由于由于Cb1、 Cb2、Ce的影响，的影响， AV ， 超前中频相位。超前中频相位。 高频区：高频区：由于极间电由于极间电 容的影响，容的影响， AV ，滞滞 后于中频相位。后于中频相位。 工程上规定：工程上规定： AV 至至 所对应的频率，分别称为所对应的频率，分别称为 下限频率下限频率fL 3dB 点点 VM VM A A 707. 0 2 上限频率上限频率fH 中频区中频区 低频区低频区高频区高频区 （2）通频带：）通频带： fH

6、fL B=fH fLfH。 又称带宽。又称带宽。 2、幅度失真和相位失真：、幅度失真和相位失真： 当当vi频谱很广，而放大器的通频带又不够宽时，对于频谱很广，而放大器的通频带又不够宽时，对于 不同频率的信号不能得到同样的放大（幅度、相位）不同频率的信号不能得到同样的放大（幅度、相位） vo 波形与波形与vi不同，发生变形不同，发生变形失真！失真！ 由于放大器对不同由于放大器对不同f 信号的放大效果信号的放大效果 不同，而产生的波不同，而产生的波 形失真形失真频率失真频率失真 AV 幅度失真：幅度失真： vo中不同中不同f 信号幅度的比例与放大前不同。信号幅度的比例与放大前不同。 相位失真：相位

7、失真： vo中不同中不同f 信号的相位关系与放大前不同。信号的相位关系与放大前不同。 其结果均使其结果均使vo 波形产生失真，波形产生失真， O t I O t O 基波基波 二次谐波二次谐波 输入信号输入信号 输出信号输出信号 基波基波 二次谐波二次谐波 幅度失真幅度失真相位失真相位失真 应当指出：应当指出： 频率失真是由于线频率失真是由于线 性电抗元件引起的，是性电抗元件引起的，是线性失真线性失真， 应与应与BJT工作到饱和区或截止区工作到饱和区或截止区 引起的引起的非线性失真非线性失真区别！区别！ 电压增益：电压增益： 功率增益：功率增益： )(20dB V V A i o gV )(2

8、0dB I I A i o gI )(10dB P P A i o gP 电流增益：电流增益： 3、用分贝数（对数单位）表示增益：、用分贝数（对数单位）表示增益： AV用分贝数表示的优点：用分贝数表示的优点： 21VVVAAA 21202020VgVgVgAAA b.可采用对数坐标图绘制频率响应可采用对数坐标图绘制频率响应扩展视野，缩短坐标。扩展视野，缩短坐标。 3、用分贝数（对数单位）表示增益：、用分贝数（对数单位）表示增益： 例：例： a.可将增益相乘变为相加；可将增益相乘变为相加； 1. 多级放大电路的增益多级放大电路的增益 )j ( )j ( )j ( i o V V A V )j (

9、 )j ( )j ( )j ( )j ( )j ( -1)o( o o1 o2 i o1 n n V V V V V V )j ()j ()j ( 21 VnVV AAA 前级的开路电压是下级的信号源电压前级的开路电压是下级的信号源电压 前级的输出阻抗是下级的信号源阻抗前级的输出阻抗是下级的信号源阻抗 下级的输入阻抗是前级的负载下级的输入阻抗是前级的负载 4.7.5 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 2. 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 多级放大电路多级放大电路 的通频带比它的通频带比它 的任何一级都的任何一级都 窄。窄。 （以两级为例）（以两级为例） 则单级的上下限频率处的增益为则单级的上下限频率处