章多级放大电路概要PPT学习教案

1、会计学1 章多级放大电路概要章多级放大电路概要 在实际应用中，通常会对放大电路提出多方面的要 求。以放大电压信号为例，为了减小信号源内阻上的损 耗，要求放大电路的输入电阻要足够大；为了降低放大 电路内部损耗，要求其输出电阻要足够小；为了有足够 的放大能力，要求其放大倍数要足够高。任何单个基本 放大电路，都无法同时满足上述要求。此时，可以将不 同的基本放大电路有机组合，构成多级放大电路，实现 对同一信号的连续放大。 在构成多级放大电路时，不仅要考虑每一级电路的 具体结构，还要考虑各电路之间的正确连接问题。 第1页/共85页 第2页/共85页 + R 4 C 3 C1 + + + - uo R L

2、 + - VT1 R 6 R1 R2 R3R5 VCC ui +C2 C4 VT2 将放大电路前一级的输出端和后一级的输入端用电容连 接在一起，称为阻容耦合方式 图示电路为两级阻容耦合放大电路。从图上看实际上只 接入了一个电容，但考虑到放大电路的输入电阻，则每个电 容都与电阻相连，故称这种连接为阻容耦合。 第3页/共85页 阻容耦合的缺点： 不能传送直流信号，不适于传送缓慢变化的信号，低频 响应差。为了降低交流信号（尤其是低频信号）在电容上 的损耗，耦合电容一般取容量比较大的电解电容，在接入 电路中时，要注意电容的极性不要接错。由于大容量的电 容在集成电路中难以制造，所以，阻容耦合方式在集成电

3、 路中无法采用，多在早期分离元件电压放大电路中采用。 第4页/共85页 Tr2 Tr3 + C 3 C2 C4 VT1 R4 R3 + - uo RL + + Tr1 C1 + R6 VT2 + R2 - R 1 +VCC u i R5 将放大电路前一级的输出端和后一级的输入端用变压器 连接在一起，称为变压器耦合方式 第5页/共85页 变压器耦合方式的缺点： 低频响应差，成本高，体积大，易自激，不易集成。随着集成电路技术的不断发展，目前在新型的电子产品中，变压器耦合方式的放大电路已很少见，多在早期分离元件调谐放大和音频功率放大电路中采用。 第6页/共85页 R 2 + - R 4 R 5 V

4、T 1 + R1 R3 +VCC ui uo + - Ce V T 2 将放大电路前一级的输出端和后一级的输入端直接用导线或通过电阻连接在一起，称为直接耦合方式。 第7页/共85页 R 2 + - R 4 R 5 V T 1 + R1 R3 +VCC ui uo + - Ce VT2 输入信号通过R2送 到VT1的基极，同时R2 又是VT1的下偏置电阻 。 R3既是VT1的集电极 负载电阻，又是VT2的 上偏置电阻。 VT1用于 放大输入信号，其C、E 极之间的直流等效电阻 又作为VT2的下偏置电 阻的一部分。 直接耦合,可以省掉不必要的元件，使整个电路得到简化。 第8页/共85页 直接耦合方

5、式的缺点： （1）静态工作点相互影响； （2）零点漂移现象严重； 常见的抑制零点漂移现象的方法： 采用高质量硅管、调制法和补偿法，其中补偿法有热敏电 阻补偿和采用差动放大电路补偿。直接耦合方式在集成 电路中得到广泛应用。 R 2 + - R 4 R 5 VT 1 + R 1 R3 +VCC ui u o + - Ce V T 2 第9页/共85页 R3 + +VC C R 2 V T uo R1 +VD - u i - 光电耦合是利用光电耦合器件，通过电光电的转换实 现前后级之间信号的传递。 如图所示电路，输入回路与输出回路采用独立源分别供 电，可以免受各种电的干扰。 第10页/共85页 R3

6、 + +VC C R 2 V T uo R1 +VD - u i - 光电耦合的优点： 各级工作点独立，抗干扰能力强，安全性好，成本低，可集成。 做成一体式的一般称光耦； 做成分体式的一般称遥控。 现在彩电、空调上广泛使用的红外式遥控器就是一个实际的例子。 第11页/共85页 图4-5 带推动级的OTL功率放大电路 C2 + + + R3 - VT1 V D + R W 1 R1 R 2 RL + VC C + - ui uo C1 VT2 VT3 RW2 C3 在实用多级放大电路中， 通常是根据实际需要，综合采 用两种或两种以上的耦合方式 ，如图4-5所示为带推动级的 OTL功率放大电路。在

7、该电路 中，三极管VT1构成推动级(或 称为前置级)，VT2和VT3构成 互补对称功放级。其中，推动 级和功放级之间采用直接耦合 ，输入信号与推动级之间以及 输出信号与负载之间采用阻容 耦合 第12页/共85页 1. 带推动级的OTL功率放大电路 C2 + + + R3 - VT1 V D + R W 1 R1 R 2 RL + VC C + - ui uo C1 VT2 VT3 RW2 C3 VT1一方面放大输入信号，另一 方面，其C-E极之间的静态直流等效 电阻与R3串联，共同作为三极管VT3 的静态偏置电阻，工作点调好后，该 等效电阻的大小应与R2相等，可以通 过调整RW1和RW2得到合

8、适的值。 RW2和VD上的静态直流电压为VT2、 VT3提供合适的静态电压，以消除交 越失真。VT2的集电极到VT1集电极 之间的静态电压与VT1的集电极静态 电流比值确定的电阻作为VT1的等效 集电极负载电阻。R2是三极管VT2的 上偏置电阻，同时又是三极管VT1的 集电极负载的一部分。 第13页/共85页 RL Tr1 VT1 R2 R1 R4 R5 R6 + VT3 C2 Tr2 + C1 R3 VT2 +VCC ui - + 带推动级的乙类推挽功率放大电路 三极管VT1构成推动级，VT2和VT3构成乙类推挽功放级 。其中，推动级和功放级之间以及功放级和负载之间采用变 压器耦合；推动级的

9、输入信号是来自话筒或其它放大电路的 输出信号，该信号一般是通过阻容耦合方式送入推动级电路 的。 第14页/共85页 i1i RR ono RR unu2u1 in o i2 o2 i o1 i o u AAA U U U U U U U U A 3电压放大倍数等于各级放大倍数之乘积： 1输入电阻等于第一级的输入电阻： 2输出电阻等于最后一级的输出电阻： 第15页/共85页 注意： 在估算多级放大电路每一级的性能指标时，应考滤前后级电路对本级电路的影响： 2.当共集电极放大电路作输入级时，其输入电阻与后一级的输入电阻有关； 1.每一级的放大倍数，应该是考虑后级输入电阻负载效应后的放大倍数。 3.

10、当共集电极放大电路作输出级时，其输出电阻与前一级的输出电阻有关。 实际的多级放大电路一般不超过3级。 第16页/共85页 【例4.1】 在图4-1所示电路中，已知VCC=12V， rbe1=1.2k ， rbe2=1k， UBEQ1=UBEQ2=0.7V， 1=2=50， R1=60k， R2=20k，R3=4k，R4=2.3k，R5=100k，R6=RL=3k。试 估算： （1）电路的Q点 （2）画出简化的微变等效电路，估算 uA i R o R和、 + R 4 C 3 C1 + + + - uo R L + - VT1 R 6 R1 R2 R3R5 VCC ui + C2 C4 VT2 第

11、17页/共85页 3(V)12 2060 20 V RR R U CC 21 2 BQ1 1(mA) 2.3 0.73 R UU I 4 BEQ1BQ1 EQ1 A20mA0.02 50 1 I 1 I I)( 1 EQ1 1 EQ1 BQ1 5.7(V)2.3)(4112)R(RIVU 43EQ1CCCEQ1 解：(1)求解Q点：由 于电路采用阻容耦合方式 ，所以每一级的Q点可按单 级放大电路求解。 第一级为分压式负反 馈偏置电路，所以： + R 4 C 3 C1 + + + - uo R L + - VT1 R 6 R1 R 2 R3R5 VCC ui + C2 C4 VT2 第18页/共

12、85页 A450.045(mA) 351100 0.712 )R(1R UV I 625 BEQ2CC BQ2 2.3(mA)4551)I(1I BQ22EQ2 5.1(V)32.312RIVU 6EQ2CCCEQ2 第二级为共集电极放大电路，所以： + R 4 C3 C1 + + + - uo RL + - VT1 R 6 R1 R2 R3R5 VCC ui + C2 C4 VT2 第19页/共85页 R3 rbe1R1 + R2 - rbe2 RL R5R6 + - 图4-8两级阻容耦合放大电路 iU oU b1I b2I b2 2I b1 1I (2) 图4-1所示电路的微变等效电路如图

13、4-8所示。 + R 4 C 3 C1 + + + - uo R L + - VT1 R 6 R1 R2 R3R5 VCC ui + C2 C4 VT2 第20页/共85页 1.1k 1 R 1 R 1 /RRRR 1 be121 be121i1i r r 920.092k 1 /RR /RR 2 53be2 6o r 放大电路的输入电阻等于第一级的输入电阻： 放大电路的输出电阻等于最后一级的输出电阻： R3 rbe1R1 + R2 - rbe2 RL R5R6 + - 图4-8两级阻容耦合放大电路 iU oU b1I b2I b2 2I b1 1I 第21页/共85页 R3 rbe1R1 +

14、 R2 - rbe2 RL R5R6 + - iU oU b1I b2I b2 2I b1 1I )43.7(k)/R)(R(1/RR L62be25i2 r 183 /RR A be i23 u1 r 0.987 )/R)(R(1 )/R)(R(1 A L62be L62 u2 r 为了求整个电路的放大倍数，需先求每一级的放大倍数 ；第一级的负载电阻，即第二级的输入电阻： 61809870183AAAu2u1u. 第22页/共85页 第23页/共85页 转换器转换器等多种。其中集成运算等多种。其中集成运算 放大器放大器(简称集成运放简称集成运放)是应用最是应用最 广泛的一种。由于这种电路最广

15、泛的一种。由于这种电路最 初用于模拟计算机中实现数值初用于模拟计算机中实现数值 运算，所以称为集成运算放大运算，所以称为集成运算放大 器，其本质仍是放大器。集成器，其本质仍是放大器。集成 运放为我们提供了一种电压增运放为我们提供了一种电压增 益高、输入阻抗大、输出阻抗益高、输入阻抗大、输出阻抗 小的十分理想的放大器件。小的十分理想的放大器件。 第24页/共85页 第25页/共85页 - uo 图4-9 集成运算放大电路的组成框图 输入级uid 偏置电路 中间级 输出级 + 集成运放实质上是一种直接耦合多级放大电路，多数为 双电源供电。 通常有三级电路构成，分别称为输入级、中间 级和输出级。 1

16、.集成运放的结构及特点 1）结构 第26页/共85页 输入级是一个高性能的差动放大器。输入级的好坏影响着集成运放的大多数参数。对输入级的要求，与信号源的性质有关 中间级一般采用共射放大电路，它是整个电路的主放大器，作用是提供较高的电压增益。 输出级一般采用互补(或准互补)对称功率输出电路。作用是提供较高的输出电压和较大的输出电流。 偏置电路一般由电流源电路组成。作用是向各级放大电路提供合适的偏置电流，决定各级的静态工作点。 2）特点 第27页/共85页 (a)国标符号 (b)曾用符号 (c)带电源引脚的符号 图4-10 集成运放的符号 - + uN uP uo - + uN uP uo + -

17、 + uN uP uo “ - ”表示反相输入端； “ + ”表示同相输入端； “ ”表示信号的传输方向 ， “ ”表示理想条件。 第28页/共85页 4-11 集成运放的电压传输特性 uid uo +Uom -Uom 线 性 放 大 区 饱和区 o 集成运放输出电压uo与其输入电压uid（uiduP-uN）之间的 关系曲线称为电压传输特性，即uof (uid),如图4-11(a)所示。 第29页/共85页 在uid很小的范围内为线性区，uo=Aoduid。输出电压 的最大值为Uom，当 时，输出信号uo不再 跟随uid线性变化，进入非线性工作区。由于集成运放的 开环差模电压放大倍数Aod非常

18、高，一般为l04107，即 80140dB，所以它的线性区非常窄。例如，若输出电 压最大值Uom12V，Aod5105，那么只有当输入 信号uid24pV时，电路才会工作在线性区。否则输出 级就会工作在正向饱和或负向饱和状态，输出电压Uo不 是+Uom就是-Uom。其饱和值Uom接近正、负电源电压 值。 为使运放工作在线性区，通常引入深度负反馈。 odomid AU u 第30页/共85页 1）理想运放的性能指标 开环差模电压放大倍数Aod = ； 差模输入电阻Rid = ； 输出电阻Ro = 0； 共模抑制比KCMR； 输入偏置电流Iid = 0； 上限频率fH = 。 具体应用时，将运放看

19、作是一个理想的电子器件。工作 在线性区时等效为放大器件，工作在非线性区时等效为开关 器件。 uo uid +Uom -Uom o 理想传输特性 第31页/共85页 （1） “虚短路” 反相输入端电位与同相输入端电位近似相等 uP uN （2） “虚断路” 两个输入端电流趋于零，相当于断路。 iid = iP = iN 0。 uo=Aoduid + - + uN uP uo 理想运放工作在线性区的特点： 第32页/共85页 “虚短路”和“虚断路”是 分析集成运放工作在线性区的两 个重要出发点。实际上Aod 与Rid都 不是无穷大，因此，uid和iid并不等 于零。只是当Aod足够大时，净输 入电

20、压和净输入电流与电路中其 它电压、电流相比确实很小，可 以忽略不计。当uo为确定的值时， 集成运放Aod 与Rid的值愈大，则uid 和iid愈小，忽略后所带来的误差也 愈小。 图4-12所示为通用集成运算 放大器A741的结构及管脚功能。 - + 图4-12 A741 调 零 - VEE 213 空 脚+VCC 5678 调 零 输 出 反相 输入 同相 输入 4 第33页/共85页 理想运放工作在非线性区的特点： 理想运放工作在非线性区时，仍具有“虚断”的特点。但一般而言，其净输入电压不再为零，而是取决于输入信号的大小。 + - + uN uP uo 3）集成运放工作在非线性区 集成运放处

21、于开环状态 （1）输出电压uo= Uom。 （2）净输入电流为零，即 iP = iN 0 第34页/共85页 (a) （b） 图4-13 常用四运放集成电路 (a) LM324 (b) LM339 -VEE +VCC -VEE +VCC 图4-13给出了两中常用的四运放集成电路，供电方式可 以单电源，也可以双电源。单电源供电时，可将负电源端接 地。其中LM324一般作放大器使用，LM339一般作比较器使 用。对理想运放工作在非线性区的应用，将在第六章讲述。 第35页/共85页 集成功率放大器是在集成运放基础上发展起来的，其内部电路与 集成运放相似，且多加深度负反馈。与集成运放相比，它具有更大的

22、输 出功率，其频率特性好、非线性失真小、外围连接元件少。广泛用于电 子产品中，大大方便了整个系统的设计和调试。 1.概 述 选择集成功率放大器的时候，要注意它的一些技术指标： 输入阻抗：通常表示功率放大器的抗干扰能力的大小，一般会 在500015000，数值越大表示抗干扰能力越强； 失真度：指输出信号同输入信号相比的失真程度，数值越小质 量越好，一般在0.05%以下； 信噪比：是指输出信号中有用信号和噪音信号的比值，数值越 大代表声音越干净。 第36页/共85页 (a) 外形图 (b) 顶视图 图4-14 LM386集成功放外形图与管脚图 集成功率放大器种类很多，但从其内部结构看，仍然是 多级

23、直接耦合放大电路，由输入级、中间级、输出级、偏置 电路等部分组成。 LM386是专为低损 耗电源设计的功率放 大器，电源电压范围 为5V18V，增益调节 范围为20200，可以 通过引脚1和引脚8之 间外接不同的阻容元 件进行调节。 1. 应用举例 1）LM386 第37页/共85页 图4-15 LM386外接元件最少的用法 + +VCC ui RW 10k 220F 10 0.1F 8 1 2 3 6 47 5 8 LM386 第38页/共85页 图4-16 LM386电压增益最大的用法 +VCC ui 220F + 10 0.1F 8 1 2 3 6 47 5 8 + 20F 20F +

24、LM386 RW 10k 第39页/共85页 +VCC ui 220F + 10 0.1F 8 1 2 3 6 47 5 8 20F + + 20F RW2 20k LM386 图4-17 LM386的一般用法 RW1 10k 第40页/共85页 傻瓜175为5脚单列 直插塑封OCL集成功 放，其外形和管脚排 列见图4-18，电气参数 见表4-2-2（见教材P98 ） 傻瓜175系列功放集成电路，是一种音响后级功放块 ，与普通功放集成电路相比，除了免外接任何元器件、免安 装调试即能正常工作外，还有其内部采用绝缘栅场效应管作 末级推动输出，动态频响极宽，高低音均较为丰富。 傻瓜175 V- 91

25、44175 OUTIN V+ 图4-18傻瓜175外型和管脚 第41页/共85页 GND 傻瓜175 V- 9144175 OUTIN V+ +28V-28V 75W 信号输入 图4-19为傻瓜175的典型应用电路。 第42页/共85页 图4-21 TDA2009的外形和管脚排列 111 TDA2009 TDA2009是一种较为常见且价格实惠的高保真双声 道音频功率放大电路，电路内设有短路保护和过热自动 闭锁保护装置。常用于音频功率放大，也可作为其它电 子设备中的功率放大。工作电源电压范围为828V， 在VCC=23V，RL=4时，每个声道输出功率Po=10W。 利用TDA2009可以构成 双

26、声道OTL电路，也可以 构成单声道BTL电路， 封装形式为11脚单列直插塑 封，其外形见图4-21，引脚 含义见表4-3，电气特性参数 见表4-4。 （见教材P99） 第43页/共85页 C3 TDA2009 6 220F 1 5 8 4 2 10 39 2.2F 2.2F 22F 220F 0.1F VCC 1k 1k 1 139 39 2200F 2200F 0.1F 0.1F 100F L声道 Lin Rin R声道 C1 C2 C7 C6 C4 C5 C8 C9 C10 C11 R5 R1 R2 R3 R4 R6 + + + + + + 图4-22 TDA2009 OTL应用电路（双声

27、道） 第44页/共85页 RL 8 图4-23 TDA2009 BTL应用电路 TDA2009 6 220F 1 5 8 4 2 10 39 2.2F 2.2F 22F 220F 0.1F +VCC=23V 2k 1k 1 1 39 39 0.1F 100F C1 C2 C3 C4 C5 C6C7 R6 R1 R2 R3 C8 C9 0.1F R4 R5 + + + + 声音 输入 第45页/共85页 由于三极管本身具有电容效应，以及放大电路中存在 电抗元件(如耦合电容和旁路电容)，而对于不同频率分量， 电抗元件所呈现的电抗值不同，因此，对不同频率分量放 大器所呈现的放大倍数和产生的相位就不同

28、，从而输出信 号的波形与输入信号的波形产生了差异，即产生了失真， 此种失真称为频率失真，它包括幅度失真和相位失真。由 于它们是线性电抗元件引起的失真，因此，又称为线性失 真。此时，放大电路的放大倍数是频率的函数，我们把这 种函数关系称为放大电路的频率特性。 ) )(AA )()(A(f)eA)(AA uu u j u uu )( (f f fff f 4.3.1 频率响应概述 第46页/共85页 f fL L j1 1 j1 1 Cj 1 R R i U o U u A （幅频特性） （相频特性） RC arctg f f arctg ) f f ( fj f L LL 1 1 1 1 1 A

29、 2 u ) 高通电路的频率响应 + _ _ C R iU oU 为低端截止频率为低端截止频率通常称通常称， L L LL 2 1 2 1 f RC f RC 第47页/共85页 RC arctg f f arctg f f jf f L LL 1 )(1 1 1 1 A A 2 u u ) 高通电路的频率响应 90 45 0 f (c)相频特性 AU 1 0 f (b)幅频特 性 2 。，；当当， ，。， 。 时时 当当作作为为极极限限情情况况又又叫叫作作半半功功率率点点频频率率因因此此的的 入入功功率率由由于于此此事事输输出出功功率率为为输输时时当当 o uL o u LL o uL 90

30、A,0, 1A 21 45,21A, L ffff fff ff + _ C RiU oU fL 第48页/共85页 2) 低通电路的频率响应 H j f f j1 RCj1 Cj 1 R Cj H 111 1 i U o U u A RCarctg f f arctg f f f f j H 2 HH u )(1 1 1 1 A （幅频特性） （相频特性） + _ C R ( a )电 路 iU oU 为为高高端端截截止止率率，通通常常称称， H H HH 2 1 2 1 f RC f RC 第49页/共85页 2) 低通电路的频率响应 RCarctg f f arctg f f f f j

31、 H 2 HH u )(1 1 1 1 A uA + _ C R iU oU 。，；当当 时时，情情况况，当当功功率率点点频频率率。作作为为极极限限 又又叫叫作作半半，因因此此输输出出功功率率为为输输入入功功率率的的 。由由于于此此时时时时当当 o HuH o u H H o uH 90A,0, 1A 21 45,21A, ffff ff f ff - 90 -45 0 f (c)相频特性 1 0 f (b)幅频特性 A u 2 fH 第50页/共85页 用对数表示的功率放大倍数称功率增益，其国际单位为“贝尔”（）, 工程上常取它的十分之一作单位，称为 “分贝”（dB） 2.对数频率特性（波特

32、图） 人们的听觉和声波强度的对数成线性关系，例如，放大器将语音信号从10mW放大到W时，其功率增加倍数AP=100，但人耳感觉到强度只增加了倍，即： GP=lgAP=lg100 =2 GP=lgAP(B)=10lg AP(dB) 1贝尔 = 10 分贝 1B = 10 dB 第51页/共85页 虽然一般情况下，放大器的输入电阻和输出电阻不一定相等，习惯上仍采用上述方法描述放大能力，并不失一般性。只差一个固定常数 假设，放大器的输入电阻和输出电阻相等，则： 2.对数频率特性（波特图） (dB)20lgA U U 20lg U U 10lg(dB)10lgAG u i o 2 2 0 PP i 上

33、式为用电压放大倍数表示的功率增益，简称增益。同理可得用电流放大倍数表示的增益表达式为： (dB)20lgA I I 20lg I I 10lg(dB)10lgAG i i o 2 i 2 o PP o i R R lg 第52页/共85页 用对数表示放大倍数，既符合人们感觉的实际情况，又可提供运算上的方便。比如一个多级放大器，其总的放大倍数为： PnP2P1P AAAA unu2u1 PnP2P1PP A20A20A20 A10A10A10A10G lglglg lglglglg 若用分贝表示，则为： 这就把乘法运算转化为加法运算了。即 n 1i uiu A20A20lglg 第53页/共85

34、页 放大电路的输入信号的频率范围常常在几赫到几百兆赫，放大倍数可从几十倍到几百万倍变化。为了在同一坐标系中表示如此宽的变化范围，画频率特性曲线时常采用对数坐标。 波特图 用对数坐标表示的频率特性曲线叫波特图。 用对数坐标可以将高端压缩，将低端拉伸。 幅频特性的横轴采用对数刻度lg f ，纵轴按20lgAu(dB)进行刻度； 相频特性的横轴采用对数刻度lg f , 纵轴仍按角度进行刻度，因此，称此种坐标为半对数坐标图。 第54页/共85页 )(110 )(120A20 2 2 u f f lg f f lglg L L -3dB,-10lg2lgA20 u 时，时，当当 L ff ,ff L 0

35、lgA20 u 时时，当当 , f f lg f f lgff L L L 2020lgA20 u 时时，当当 90频率每下降10倍，增益下降20dB。 45 RC arctg f f arctg L 1 fL10fL 0.1fL 20dB/10倍频程 f 20lgAu/dB 0 -3 f +90o +45o 0o (a) (b) 第55页/共85页 以f = 0.1fL和f = 10 fL为拐点 当f 0.1fL时， 90 fL10fL 0.1fL 20dB/10倍频程 f f 20lgAu/dB +90 o +45o 0o 0 -3 (a) (b) 在0.1fL与10 fL之间时， -45

36、/10倍频程。 最大误差为-3dB，发生在f = fL处。 以f = fL为拐点，当f fL时，为20lgAu=0； f f lglg L 20A20 u 高通电路频率特性的近似 5.71o 当f fL时， H u 20A20 f f lglg （2）相频近似 低通电路频率特性的近似 其最大误差为-3dB，发生在f = fH处 。 以f = 0.1fH和f = 10 fH为拐点， 当f 0.1fH时， 0； 当 f 10 fH时， -90近似。 在0.1fH与10 fH之间， -45/10倍频程。 （最大误差为5.71，分别发生在 f = 0.1fH和f = 10 fH处 。 （1）幅频近似

37、： 以 f = fH为拐点，当 f fH时，20lgAu=0； 第58页/共85页 在分析放大电路的频率响应时，一般将输入信号的频率范围分为低频、中频和高频三个频段。在中频段，由于电容可以不考虑（耦合电容和旁路电容可视为短路，三极管结电容可视为开路），中频电压放大倍数Aum基本上不随频率而变化，也无附加相移。对共发射极放大电路来说，输出电压和输入电压反相。 第59页/共85页 在低频段，由耦合电容的容抗变大，使电压放大倍数Au变小，同时也将在输出和输入电压间产生相移。一般定义：当放大倍数下降到中频率放大倍数的0.707倍时，即 时的频率称为下限频率fL。 在高频段，由于三极管结电容或分布电容的

38、容抗不可忽略，当频率上升时，容抗减小，使加至放大电路的输入信号减小，从而使放大倍数下降，同时也会在输出电压与输入电压间产生附加相移。与低端一样，当电压放大倍数下降到中频区放大倍数的0.707倍时，即 时的频率为上限频率fH。 2AA umuH 2AA umuL 第60页/共85页 LHbw fff 式（4-9）表征放大电路对不同频率的输入信号的响应能力，它是放大电路的重要技术指标之一。为了定量描述放大电路的频率特性，首先给出三极管的高频等效电路。 （4-9） 第61页/共85页 （a）中频等效电路 e b c bI be r 1.三极管的高频等效电路考虑结电容的等效电路 b b b r cb

39、（b）考虑基区体电阻的中频等效电路 e e b r eb mU g eb c m U I g 跨导： EQ T CQ T I U I U eb r eb r T EQ U I eb m eb bcUg U II eb r T CQ U I 第62页/共85页 1.三极管的高频等效电路考虑结电容的等效电路 b b b r cb （b）中频等效电路 e e b r eb mU g （C）高频等效电路 e C c bb e b r eb mU g C eb ce U U K eb ce U U K 电压增益： ：发射结电容C ：集电结电容 C 第63页/共85页 1.三极管的高频等效电路考虑结电容的

40、等效电路 （b）高频等效电路 e C cb b e b r eb mU g C C等效到b-e间电容： C K 1K C )CK(1C C等效到c-e间电容： （c）单向化后的高频等效电路 e C b b c e b r C eb mU g C b b r K)C(1 C K 1K 第64页/共85页 （d）简化的高频等效电路 e bb c eb mU g e b r C b b r （c）单向化后的高频等效电路 e C b b c e b r C eb mU g C b b r 1.三极管的高频等效电路考虑结电容的等效电路 K)C(1CC C K 1K C eb ce U U K eb g

41、r m T EQ U I T CQ U I 第65页/共85页 为了既能够说明问题，又能简化分析，采用图4-29 （a）所示的共射基本放大电路 , 图（b）为考虑频率响应的简化交流等效电路。 图4-29 （b）考虑频率影响的等效电路 c R c e RS R L b b C C Rb sU iU oU e b r b b r eb mU g RL RS Rb +VC C Rc sU VT C oU iU 图4-29 （a）共射基本放大电路 第66页/共85页 忽略电容影响以后的电路即为中频等效电路。 e RLRc RS b bc Rb sU oU iU ebU e b r b b r eb m

42、U g 中频电压放大倍数 be L i o um R U U A r = rbe gm )Rg( RR R L be eb si i m r r um si i usmA RR R A )Rg( L be eb m r r 第67页/共85页 2) 频率特性： Rs C CRL Rc sU ebU oU oU b c e 戴维南等效电路 c R c e RS R L bb C C Rb sU iU oU e b r b b r eb mU g s si i iS U RR R UU be eb be eb r r r r eb cm oURgU )/RR/(R sbsbbeb rr 第68页/

43、共85页 )CR(Rj1 1 1 1 CRj1 1 A Lc s usm H L j1 1 j 1 1 Ausm f f f f ,f,f,f 2)CR(R2 1 CR2 1 Lc L s H 2）频率特性： R s C C R L R c s o us U U A Rs C CRL R c sU ebU oU oU b c e s si i SU RR R r r U be eb eb cm oURgU )j)(1j(1 1 A H L usm f f f f Cj 1 RR R )Rg( Cj 1 R Cj 1 RR R Lc L cm s be eb si i r r o o eb o

44、s eb s s U U U U U U U U 第69页/共85页 )j1)(j1 ( 1 AA H L usmus f f f f )j1( 1 A L usm f f （低频） 2） 频率特性： usmusAA （中频） )j1 ( 1 A H usm f f （高频） C)RR(2 1 CR2 1 2 LC L s H f f f tsinu ii U2 第70页/共85页 单管共射放大电路完整的频率特性（波特）图。 LHbw fff -90 -135 -270 20lgAus 0.1fH0.1fLfL10fLfH10fH o -180 -225 20lgAusm f f o 表征放大

45、电路 对不同频率的输入 信号的响应能力， 它是放大电路的重 要技术指标之一。 通频带 ： 第71页/共85页 fH10fH0.1fH o 20lgAusm f 20lgAus 图4-33 直接耦合放大电路的波特图 f -90 -135 -270 -180 -225 直接耦合放大电路的下限频率为零， 第72页/共85页 图3-19 单调谐放大电路 (a) Rb1Rb2 RL C + _ ui (b) L Rb1Rb2 C + _ rbe Ro + _ (c) (a) 原理图(b) 交流通路 (c) 交流等效电 路 L + + Rb1 Rb2 Re R L C +VCC ui + _ Ce 调谐放

46、大电路是以LC并联谐振回路作负载的放大电路，其放大倍数 是频率的函数。以图3-19所示的单调谐放大电路为例。 第73页/共85页 be L um R A r 2 o o 2 um u Q1 A A ) f f f f ( )arctanQ( Au f f f f o o 其中 幅频特性： )jQ(1 A )jQ(1 1R Z A o o um o o be L be u f f f f f f f f rr 相频特性： L Rb1 Rb2 C + _ rbe Ro + _ 第74页/共85页 2 o o 2 um u Q1 A A ) f f f f ( )arctanQ( Au f f f

47、f o o 幅频特性： 相频特性： Q大 Q小 C L R 1 CR L L Z CR 1 CZ R L Q 2 o o o oo o 品质因数： R为电感支路的等效损耗电阻， 该阻值一般很小。Zo为LC回路的并联 谐振阻抗，该阻值一般很大。Q值降低 ，通频带展宽。在实际电路中，经常 通过并联电阻的方法减小Q值，调节调 谐放大电路的通频带。 Q大 Q小 f0 Aum f (a) 幅频特性 (b) 相频特性 90 -90 Au f0 f 第75页/共85页 n 1k ukunu2u1u)(A)(A)(A)(A)(Afffff 4.3.4 多级放大电路的频率响应 )(A20lg )(A20lg)(A20lg)(A20lg )(A20lg uk n 1k unu2u1 u f fff f )()()()()( k n 1k n21 fffff 幅频特性： 相频特性： 第76页/共85页 为简单起见，我们以两级放大电路为例，且假定， , fL1= fL2， fH1= fH2，当它们组成多级放大电路时，在中频区总的 放大倍数为 21umumAA 1h2h1umuuA0.707AA 1L2L1umuuA0.707AA 2 um umumum 1 21AAAA 1.多级放大电路的通频带 在高、低端截止频率处，即fL=fL1= fL2， f