模拟电子技术课程要点

1、模拟电子技术课程要点（13）第五章放大电路的频率响应5. 1频率响应概述研究放大电路频率响应的必要性在放大电路111,当输入信号的频率太低或太髙吋，放大电路的电压放大倍数的幅值和相位都将随输入信号的频率而发生变化。换句话说，放人电路的电压放人倍数 / “是频率的函数，这种函数关系叫做放人 电路的“频率响应”或“频率 特性”。一般来说，电压放人倍数久“是复数，即A（ = A it eA = A uA（p式中：幅值4和相位o与频率的关系分别叫做电压放人倍数的“幅频特性”和“相频特性”。51.2频率响应的基本概述、高通电路图5? 1? I离通电路及其频率响 应图为一个无源RC串联电路，从图中 可看曲

2、 输 出电压必 是电阻R两端的电压，即 是由输入电压必经 R和 C分压后得到的，不难 理解，这种分压关系将使输出电压必 随输入电 压力，的频率而变。只有在高频或频率较高时，输入信号才能顺利通过电路而传输到输出端，因此，这种RC电路叫做"高通电路”。该电路的 增益为：丿,R- 1（a）（b）“？ 6 1 + jcoC jcoRC （5 丄 1）如果令则 fl=A=2AR(CA(5.2) 1，“1+?/ 沟1+ 九 / 1+?厶A(5.1.3 )则其幅频特性为4 "71 +(/A) 2(5.1.4a)而相频特性为(p = 9A-arctg(f/fl)(5.1.4b)定义：通常将

3、人下降到高频(门九，现=1)增益的1/A伍的频率几叫做高通电路的“下限载山频率”，而把从/ =九到/=oo的频率范围叫做高通电路的“通频带S二、低通电路图低通电路及其频率响应(a)电路(b)殒举响应图5丄2为一个无源RC串联电路,从图中可看出,输出 电压是电容元件 C两端的电压，即是由 输入电压孑经 R和C分压后得到的，不难理解,这种分压关系将使输 出电斥力“随输入电压"，的频率而变。只有在直流或频 率很低时，输入信 号才能顺利通过电路而传输到输出端， 因此，这种RC电路叫做“低通电路”该电路的电压传输系数为(5.1.5)UIA = =“必W曲c如果令贝 yf h =al =八=-L

4、(5.1.7)(5.1.6)则式（5.1.5）变成则其幅频特性为2/r2 兀 RC 17VT;=1= L_ "i + M/? i +“/九71+(777(5.1.8a)7而相频特性为(5.1.8b)定义：通常将下降到直流=-ar0tg（f/fH）= 1）时的1/血的频率叫做低通电路的“上限截止频率”，而把从/=0 （直流）到f = f n的频率范围叫做低通电路的“通频带”。5. 1.3波特图波特图由对数幅频特性和对数相频特性两部分组成，体横轴一律取频率的对数lg/作为刻度，纵轴图高通电路与低通电路的波特图（a）高通电路波待图（b）低通电路波持图刻度中，幅频特性采用20临几表示，单位为

5、分贝，而相频特性采用相位移。表示，在近似分析中，可用折线化的近似波特图來描达放人电路的频率特性，如图5.1. 3所示。5. 2晶体管的高频等效模型5? 2 . 1晶体管的混合参兀型模型必须考虑晶体管在高频情况下的工频率图晶体管结构示恿图及混合 TT模型研究放大电路的 频率响应时，作状态，在这种悄况 下，晶体管的结成比例，也不同相，换句话说，品集电极电流厶?与基极电流人不再电容将 对放人电路产生影响，且具体管的电流放人系数u、B也将是完整的混合肌型模型按照晶体管的实际结构，可得为受发射结电压控制的集电极电图混合兀模型的简化(a)简化的混合7T模型(b)单向化后的混合 K模型(c)忽略C ;的混合

6、打模书(a)晶体管的结构示意图(b)混合x模別如图(5.2.1a)所示晶体管的高频物理模型，图b为对应的混合n型模型。图中:的函数。匸是发射区的体电阻，其阻值小，可略去。rr是集电区的体电阻，其阻值比匸大但对输出电路影响小而可忽略。久是反偏的集电结电阻，其阻值为 MQ量级可近似认为开路而忽略。%是基区体电阻，对小功率品体管近似为300 Q o处为发射结动态电阻。折合到基极回路的值，其值为久=(1 + 0)26 评£。gmu-流(压控电流源)。其中弘=MJU BE。G为集电结电容C,为发射结电容二.简化的混合兀型 模型根据上面所述的条件，略去 有关的等效 元件并经单向化 处理和 整理后

7、，可血岀晶体 管的高频小信号模羽如图 所示。由于在信号的中 频部分，混合兀型 等效电路 和h参数等效电路Z间应相 等，因此通过它们的等效电路比较 nJW出:其小g I、26久=(0+1)厂匕厂从处心二风解出2601EQ 1 CQ(524)其中gni =(A/V) r 26 b e+(i+ k)c“Uce(525)(5.2.2)be2吋丁而C/z = Coh和齐这两个参数由器件手册肓接查得。5. 2. 2共射电流放大倍数的频率响应1.频率响应的表达式当输入信号的频率较高时，晶休管的共射电流放人系数0成为复数，且随着输入信号频率的升高而卜？降。在频率较低时，8丿讥=伏而在高频率的情况下，根据图(522)可推导出(5.2.6)'(3 =L1+购皿与低通电路的推导过程相同，令(5.2.7)(5.2.8)可得1+ 0式中：称为晶体悸的共射截止频率，其关系式为:当f=时，20 W|图5.2.4 p的波特图对应的波特图如图524所示 特征频率齐及其与打、的关系f T