第11讲多级放大电路

1、模拟电子技术第二节放大电路的频率响应（一）频率响应（频率特性）放大电路对不同频率正弦信号的稳态响应4 = 4 3模拟电子技术模拟电子技术4|(/)曲)A放大电路的幅频特性A放大电路的相频特性模拟电子技术模拟电子技术(a)模拟电子技术模拟电子技术图3-9共射电路的频率响应（a）共射基本放大电路；（b）幅频特性；（c）相频特性模拟电子技术r, 模拟电子技术（二）中频段、低频段和高频段I当全面分析频率响应时，常分为三个频段进行： 中频段.低频段与高频段。1.中频段一在通频带以内的频率范围各种容抗忽略不计；Au为常数，与频率无关人咽； 无其他附加相移，CE放大器为反相放大器，Q= - 180°

2、; 。-270模拟电子技术模拟电子技术2.低频段-f<fL的频率范围模拟电子技术耦合.旁路电容的容抗不可忽略,损耗一部分信号，使放大倍数Au下降，模拟电子技术模拟电子技术相移超前A0，最大超前90。(b)O模拟电子技术3、高频段一f>fH的频率范围模拟电子技术模拟电子技术(C)晶体管的极间电容、接线电容使信 号旁路掉一部分；晶体管的附也随频率升高而减小，均使电压放大倍Au数下降，相移滞后© ,最大滞后90°。(三) 下限频率f"上限频率切及通频带fbw定义：当放大倍数下降到中频段的(0.707)时所对应的低频频率和高频频率分别另下限频率亢 和上限频率第

3、垃和切这两个频率点也叫半功率频率点。通频带尙皿 上限频率切和下限频率垃 之间的频率范围。IX | 占JUM 0,707二齐L_ .J1hi*-1 I111L通频带的宽度表征放 大电路对不同频率输 入信号的响应能力， 是放大电路的重要技 术指标之一。（四）增益带宽积定义：放大电路的中频增益幅值和通频带乘积的绝对值，即增益带宽积心加由理论分析推导知2 兀（Rs + 仏）吊里可见，欲使增益带宽积大，必须选用及q小的高频管。 当管子选定后，增益带宽积大体上就一定了。因此，若把放 大倍数提高几倍，通频带也几乎变窄同样的倍数，即增益带 宽积为一个常数。二、单级共射放大电路的频响分析1.共射电路全频段频率响

4、应分三个频段分析:中频段低频段高频段模拟电子技术混合n参数等效电路+4+佻1T0久(I)中频段r cpc2,ce视作短路c”,£ 视作开路RslpgK其中p弋如卩-Ieq ;Rl = RRcrl/e 2 6m v0 = _i8cr在中频段放大倍数与频率无关，是实常数。模拟电子技术(2)低频段 G, a, Ce起作用，视作开路其中C起主要作用低频段频响:幅频特性相频特性下限频率f2 兀（Rs+rJCA/SL=-180° + arctan »在低频段GCC 的容抗使放大倍农禹幅值下降，且相位超前。模拟电子技术下限频率的求法:模拟电子技术模拟电子技术(b)bz 一tfc

5、ck c 花丄C；心血在低频段Gcc起作用，G起主要作用, 来计算A因此用C模拟电子技术模拟电子技术f =L2 加?等效 G27r(Rs + rt)CxA上限频率取最大的一个(3)高频段GGC 视作短路 t c ,c起作用，C勿起主要作用模拟电子技术模拟电子技术高频段频响幅频特性冈册=|A(sm|»在高频段GC的容抗使放大倍数的幅值下 降，且相位滞后。模拟电子技术模拟电子技术相频特性(p - -180° - arctan Th上限频率的求法:模拟电子技术模拟电子技术在高频段起作用，C为起主要作用，因此用CF 来计算九/h =2冰等效C；码效 =冬心+以）弘A下限频率取最小的

6、一个模拟电子技术(4)全频段频响A丄)(1+j厶 / fH模拟电子技术2、波特图(Bode)的一般画法采用对数坐标系定义：采用折线近似的方法画出的对数频率特性曲线称为波 特图。(1)幅频特性：J-横轴：取对数刻度lgf(2)相频特性：Yj 纵轴：201g|Au| 单位:dBr横轴：取对数刻度igfL纵轴：(线性)单位:度/»九时, +20dB/十倍频程注意折线化曲线的误差u0一20匕 1 +/VV九时,201gJl + (#)2 «0-201g = 201g-模拟电子技术模拟电子技术斜率为+20dB/十倍频程折线近似带来的误差不超过 3dB，发生在兔处。模拟电子技术0 =

7、-180° + arctan /">> 九时，arctg- = 0, = -18(J f = fL时，Q血gf = 45,0 = -135 f « 九时,arctg = 90。,0 = -90°A斜率为-45。/十倍频程模拟电子技术这种折華啪乖似 发生在81和0.1A处。±5.71°模拟电子技术高频段幅频波特图L i /dli201g|AI = 201g|A/5MI-201g l+(i)23dI3fnOdB九时，_20計+ （新“:/h_ 一一 一、-.I-1 -_201g "+(£) -20dB/十倍

8、频程Vf >> Th时，-201g 1 + ()2 «-201giv /h/h斜率为20dB/十倍频程折线近似带来的误差不超过 3dB,发生在f；处。模拟电子技术高频段相频波特图模拟电子技术模拟电子技术0 = -180° - arctanf >>/日时，arctg= 9O°，0 = -27(J fH九时，arctg = 0°, =-ISOJ Hf -九时，arctg丄-45°，0 二-225/h斜率为-45。/十倍频程这种折线的近似误差为±5.71发生在O.l/H和1%处。_B-全频段波特图注意：1图上的“SS

9、”符号 为任意延长符号；2.图上的OdB只代表纵 坐标的坐标原点，不代 表横坐标的坐标原点。波特图的一般画法(a)幅频特性；(b)相频特性模拟电子技术1、波特图画法总结：1、一般画法： 先求中频电压放大倍数Ausm和fH、fL 幅频特性：在f L与f H之间作一条La=2 01g| Ausm I的水平线从向左作一条斜率为20dB/十倍频程的斜直线 从向右作一条斜率为- 20dB/十倍频程的斜直线三折线幅频特性模拟电子技术 相频特性:10坨和0. lfH之间作一条=-180。的水平直线 0.1垃向左作一条=-90°的水平直线 10切向右作一条=- 270°的水平直线 0.1仇

10、至10仇 及0.1坏至10切之间，作两条斜率为-45。/十倍频程的直线五折线相频特性模拟电子技术2 归一化画法波特图的一般画法模拟电子技术OdB-20-20dB/10/l I|+20dB/10/|0/。| | | （ a）“2：怙"o.iA 7L 10九 | “ o/h 齐1 0/i工 L二波特图的归一化画法2.波特图归一化画法总结 电止放大倍数表达式采用归一 化方法表示，即求下面的比值AuS _1仏 (i-jAXi+±)JJ H所不同的是在第一步只需计算 仇及切两个要素就行了，无需 计算中频电压放大倍数A.SM。中频段的幅频特性就是一条与 横坐标(OdB)相重合的水平线。

11、模拟电子技术图3 -14波特图的归一化画法(a)幅频特性；(b)相频特性模拟电子技术2,归一化回法A0 = arctg0 = -arctgfn在相频特性中，纵坐标必须 用附加相移表示。所谓 附加相移就是指除晶体管反 相（-180。）作用以外的相移。模拟电子技术图3 -14波特图的归一化画法(a)幅频特性；(b)相频特性模拟电子技术四、多级放大电路的频率特性（一）多级放大电路的幅频特性与相频特性如前所述， 数的乘积， 彪多级放大电路总的电压放大倍数为各单级放大倍 即n& = A/1 &c &” =HAnkn=0,1,2.XrkTjfck=/将上式取绝对值后再取对数，就可得

12、到多级放大电路的对数 幅频特性。T4z T-k201g|&| = 201g|&+ 201g|&2| + 20划九卜工 20如 I多级放大电路的总相移为n二严2+厂工rk=l模拟电子技术模拟电子技术以上表达式中的 的放大倍数和相移。九和k分别为第k级放大电路模拟电子技术模拟电子技术多级放大电路的对数增益等于各级对数增益之和， 而相移也是等于各级相移之和。根据叠加原理，只要把各级特性曲线在同一横坐标 上的纵坐标相加，就可描绘出多级放大电路的幅频特 性与相频特性。具有同样参数的两级放大器串接起来，只要把每级曲线的每一点的纵坐标增加一倍，就得到总的幅频特性和相频 特性曲线。从曲

13、线上可以看到，原 来对应每级下限3dB的 频现在比审 频段要下降6dB。两级放大电路幅频特性与相频特性的合成(a)幅频特性；(b)相频特性结论：多级放大电路 下降的3dB的通频带， 总比组成它的每一级 的通频带要窄。（二）多级放大电路的上限频率和下限频率1. 上限频率fH可以证明，多级放大电路的上限频率和组成它的各 级上限频率之I'号的关补 甲下面吟似公式确定U 1 1 |fti ，一-其中，1.1为修正系数。一般级数越多，误差越小。2. 下限频率fL计算多级放大电路的下限频率的近似公式为A-1-i盒+总+尤其中，1.1也是够涯系数。模拟电子技术多级放大电路的频率响应：分析举例一个两级

14、放大电路每一级（已考虑了它们的相 互影响）的幅频特性均如图所示。模拟电子技术RblC23 02，b2 Rc2o+Uo模拟电子技术模拟电子技术已知某放大电路的幅频 特性如图所示，讨论下列问 题：201gMJ/dB6040 -1.该放大电路为几级放大电路？ 202耦合方式？oio2 io3 io4 103.在f =104Hz时，增益下降多少？附加相移4）' =?4在f =l（PHz时，附加相移4）' «?5.画出相频特性曲线;模拟电子技术第三节：放大电路的线性与非线性失真问题模拟电子技术1.线性失真基本概念由于放大电路中存在电抗元件（电容、电感等），所以在放大含有丰富频率

15、成分的信号（如语音信号、脉冲信号等）时，导致输出信号不能重现输入信号 的波形，这种在线性系统中产生的失真称为线性失真。丰富频率成分的信号 电路中有电抗元件线性失真模拟电子技术例RC电路如图所示，当输入信号为周期为Ims的方波 时，画出输出电压波形。/OcnnnAlkOm对输入信号彳故傅里 叶分解，可见输入信 号中包含丰富的频率 成分。U&) = - + - (sin cot2 兀sin 3cotHF3sin5a5由于RC电路是线性电路，可以用叠加原理，将输入信号的各个频率分量分别作用于RC电路，最后在输出端求和。由于电容C对于不同频率呈现不同容抗，从而，使输出 波形产生了失真。2.线性

16、失真的分类幅度失真：（与振幅频率特性有关）放大器对输入信号的不同频率分量的放大倍数大 小不同，使输出信号各个频率分量的振幅相对比例关 系发生了变化，从而导致输出波形失真。模拟电子技术输入信号由基波.二次谐波和三次谐波组成输入信号谐波振幅比为10: 6: 2输出信号谐波振幅比为10: 3: 0. 5因此出现失真。相位失真：（与相位频率特性有关）放大器对输入信号的不同频率分量滞后时间不相等而造成的 输出波形失真。模拟电子技术模拟电子技术(b)模拟电子技术不失真传输的条件(1)不产生幅度失真的条件从幅频特性上看放大倍数的幅值与频率无关,即l4(jQI=KCO(2)不产生相位失真的条件从相频特性上看放大器对各频率分量滞后时间相同实际上要完全满足这两个不失真条件是困难 的，也是没有必要的。因为对于要放大的输入信 号，其主要频率成分总是集中在一定的频率范围 内，通常称为信号带宽。对于幅度失真：只要放大器的通频带略大于信 号带宽，就可以忽略幅度失真。对于相位失真：在话音通信中的中的放大器， 可以不考虑相位失真，但在图像通信中的放大