电子技术精品课程模拟电第5章 放大电路的频率响应 40页ppt课件

1、第5章 放大电路的频率响应回首页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应5.1 5.1 频率响应概述频率响应概述5.2 5.2 三极管的高频等效模型三极管的高频等效模型5.3 5.3 单管放大电路的频率响应单管放大电路的频率响应5.4 5.4 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应第5章 放大电路的频率响应回首页5.1 5.1 频率响应频率响应( (特性特性) )概述概述频率响应频率响应: : 电压放大倍数与频率的关系电压放大倍数与频率的关系)()()(jVVioVeAjAVVA表示电压放大倍数的模大小与频率f的关系，称为幅频响应。 表示放大器输出电压与输入电压之间的相位差与

2、频率f的关系，称为相频响应。第5章 放大电路的频率响应回首页)arctg(Lff5.1.2 RC5.1.2 RC高通电路高通电路RCfL212L2L)(11ffAvRC1L。 式中式中 模、下限截止频率和相角分别为模、下限截止频率和相角分别为: :1.1.频率响应表达式频率响应表达式/j11/ j11/1ioLRCCjRRVV-vA=.第5章 放大电路的频率响应回首页2. 高通电路及频率响应高通电路及频率响应 RC 高通电路 )arctg(LffRCfL212L2L)(11ffAv第5章 放大电路的频率响应回首页 2H)(11ffAv RCf21H -arctg(Hff)RC+-io.VV R

3、C低通电路1. 1. 频率响应表达式：频率响应表达式：HRCVVj11j11iovA.=. 式中RCH1,vA的模、上限截止频率和相角分别为 .5.1.3 RC5.1.3 RC低通电路低通电路第5章 放大电路的频率响应回首页2. 低通电路及其频率响应低通电路及其频率响应 RC低通电路 2H)(11ffAv RCf21H -arctg(Hff)第5章 放大电路的频率响应回首页5.1.4 波特图波特图(bode)对数幅频特性对数幅频特性 20lgAV-lgf对数相频特性对数相频特性 lgf20lgAVlgflgf第5章 放大电路的频率响应回首页最大误差最大误差 -3dB -3dB幅频响应幅频响应2

4、H)/(11ffAV时，当 Hff 1)/(112HffAVdB 01lg20lg20VA时时，当当 Hff ffffAV/)/(11H2H)/lg(20lg20HffAV0 0分贝水平线分贝水平线斜率为斜率为 -20dB/ -20dB/十倍频程十倍频程 的直线的直线1. RC1. RC低通电路的波特图低通电路的波特图 第5章 放大电路的频率响应回首页当频率较低时，AV 1，输出与输入电压之间的相位差=0。随着频率的提高， AV 下降，相位差增大，且输出电压是滞后于输入电压的，最大滞后90o。上限截止频率fH是一个重要的频率点。 相频响应相频响应时时，当当 Hff 时时，当当 Hff )/(a

5、rctgHff- 0-90时时，当当 Hff -45时时，当当 100.1 HHfff 十十倍倍频频程程的的直直线线斜斜率率为为/45 - - 第5章 放大电路的频率响应回首页 2. RC2. RC高通电路的波特图高通电路的波特图)arctg(Lff2L)(11ffAv 当频率较高时，AV 1，输出与输入电压之间的相位差=0。随着频率的降低，AV 下降，相位差增大，且输出电压是超前于输入电压的，最大超前90o。下限截止频率fL是一个重要的频率点。 第5章 放大电路的频率响应回首页5.2 5.2 三极管的高频等效模型三极管的高频等效模型-发射结电容，Cb e-集电结电阻rbc-集电结电容 Cb

6、c rbb -基区的体电阻，b是假想的基区内的一个点。5.2.1 5.2.1 三极管的混合三极管的混合型模型型模型 - 发射结电阻 re1.1.物理模型物理模型( (完整模型完整模型) )（C）（C）第5章 放大电路的频率响应回首页可画出混合型高频小信号模型:用 替代 ，因为与频率有关，而gm与频率无关。eb.mVg.b0I 用用 替代替代eb.mVg.bI（C）（C）C第5章 放大电路的频率响应回首页rbrbc c很大，可以忽略。很大，可以忽略。rcerce很大，也可以忽略。很大，也可以忽略。2. 2. 简化的混合简化的混合模型模型C第5章 放大电路的频率响应回首页将将CC折合到输入和输出回

7、路，条件是流过电容器折合到输入和输出回路，条件是流过电容器CC的电流不变。的电流不变。第5章 放大电路的频率响应回首页合并电容合并电容很小去很小去掉掉!简化的混合简化的混合模型模型第5章 放大电路的频率响应回首页低频时，低频时， 混合混合模型与模型与H H参数模型等效参数模型等效ebbbberrr而而ETeb)1(IVr 3. 3. 混合混合参数参数gm gm 的估算的估算所以所以 o低频电流放大系数ebbebrIVebm0IbVg .IC= gm Vbe=o Ib.TEebomVIrg,第5章 放大电路的频率响应回首页定义：定义： 由电路可求出共射接法交流电流放大系数。)(21ebCCrf共

8、射截止频率,1)(10ebebmfjCCrjrgf0bcceVII.5.2.2 5.2.2 三极管电流放大系数三极管电流放大系数的频率响应的频率响应是频率的函数!书p217 (5.2.6)式0低频电流放大系数第5章 放大电路的频率响应回首页当=1时对应的频率称为特征频率fT。 当20lg下降3dB时,频率f称为共射截止频率的幅频特性和相频特性曲线的幅频特性和相频特性曲线与低通电路相似与低通电路相似!第5章 放大电路的频率响应回首页当 f = fT 时, 有因fT f ,所以, fT 0 f1)(1)(2T0Tfff.书p217 (5.2.10)式1)(10ebebmfjCCrjrgf021ff

9、TfT与与f的关系？的关系？第5章 放大电路的频率响应回首页5.3 5.3 单管放大电路的频率响应单管放大电路的频率响应 对于如图所示的共射放大电路，分低、中、高三个频段加以研究。 1.1.中频段中频段所有的电容均可忽略。可用前所有的电容均可忽略。可用前面讲的面讲的h h参数等效电路分析。参数等效电路分析。中频电压放大倍数：中频电压放大倍数：beLiSiorRRRRVVA-Susm恒定！恒定！)(LmbeebisiusmRgrrRRRA-第5章 放大电路的频率响应回首页2. 2. 低频段低频段 在低频段，三极管的极间电容可视为开路，耦合电容C1、C2不能忽略。 画出低频等效电路如图所示。 低频

10、等效电路可推出低频电压放大倍数：可推出低频电压放大倍数：ffjAVVAL-1usmSOusL1L/(21CRrRfSbeb）该电路有一个该电路有一个RCRC电路高通环节。有下限截止频率：电路高通环节。有下限截止频率：第5章 放大电路的频率响应回首页共射放大电路低频段的波特图共射放大电路低频段的波特图幅频响应幅频响应 ： 2LusmusL)(11lg20lg20lg20ff|A|A|相频响应相频响应 ： )arctg(90Lff-第5章 放大电路的频率响应回首页 在高频段，耦合电容C1、C2可以可视为短路，三极管的极间电容不能忽略。 这时要用混合等效电路，画出高频等效电路如图。3. 3. 高频段

11、高频段C第5章 放大电路的频率响应回首页其中：其中：该电路有该电路有 一个一个RCRC电路低通环节。有上限截止频率：电路低通环节。有上限截止频率：)(sbbbebR/Rr/rR21RCfHCCCeb第5章 放大电路的频率响应回首页可推出高频电压放大倍数：可推出高频电压放大倍数：其中：其中：CHffjAVVA1usmSOusHLmbee bisiusmRgrrRRRA-beLiSirRRR-第5章 放大电路的频率响应回首页共射放大电路高频段的波特图共射放大电路高频段的波特图幅频响应幅频响应 ： 2HusmusH)(11lg20|lg20lg20ff|A|A|相频响应相频响应 ： )arctg(1

12、80Hff-第5章 放大电路的频率响应回首页4. 4. 共射放大电路完整的波特图共射放大电路完整的波特图)j1 (1)j1 (1HLusmusffffAA-电压放大倍数表达式电压放大倍数表达式:第5章 放大电路的频率响应回首页（1 1通频带：通频带：（2 2带宽带宽- -增益积：增益积： fbw fbwAumAum带宽增益积基本为常数带宽增益积基本为常数6. 6. 频率失真频率失真由于放大器对不同频率信号的放大倍数不同由于放大器对不同频率信号的放大倍数不同而产生的失真。而产生的失真。LHbwfff-5.5.两个频率响应指标两个频率响应指标第5章 放大电路的频率响应回首页 例例 在图所示电路中在

13、图所示电路中, , 已知三极管为已知三极管为3DG8D, 3DG8D, 它的它的C C =4pF=4pF，fT=150MHz, =50fT=150MHz, =50。rs=2krs=2k，Rc=2k, Rb=1kRc=2k, Rb=1k，C1=0.1F; UCC=5VC1=0.1F; UCC=5V。 试计算中频电压放大倍数试计算中频电压放大倍数, ,上限截止频率上限截止频率, ,下限截止频率下限截止频率及通频带。设及通频带。设C2C2的容量足够大的容量足够大, , 对交流可视为短路，对交流可视为短路，UBEQ=0.6VUBEQ=0.6V；三极管的；三极管的rcerce无穷大。无穷大。解解(1)

14、求静态工作点。求静态工作点。uAmARUUIbBECCB2002. 02206 . 05-mAIIBC15002. 0第5章 放大电路的频率响应回首页VRIUUCCCCCE3215-(2) (2) 计算中频电压放大倍数计算中频电压放大倍数Ausm Ausm krrrbbebeb6 . 13 . 03 . 1kIrceb3 . 11502626 rbe=r be+r bb1.3+0.3=1.6 k Ri=Rbrbe rbe=1.6k 81. 06 . 13 . 1ebrrpebC)(LmisiusmRgpRRRA-第5章 放大电路的频率响应回首页 gm= =0.0385mA/mV=38.5mA/

15、V 26CI所以中频电压放大倍数所以中频电压放大倍数1 .2367. 15 .3881. 06 . 126 . 1)(-LmisiusmRgpRRRApFFfgCTm411041101502105 .3821263-kRRRLcL67. 1/CKCC)1 (-(3) 计算上限频率计算上限频率=41+(1+64.3)4=302pF=38.51.67=64.5LmRgK-第5章 放大电路的频率响应回首页kR83. 03 . 23 . 13 . 23 . 1MHzRCfH63. 021R=r be r bb+(RsRb)r bb +(RsRb)0.3+2=2.3kr be=1.3k 所以上限频率所以

16、上限频率第5章 放大电路的频率响应回首页(Rs+Ri)C1=(2+1.6)1030.110-6=3.610-4s=0.36msHzHzRRCfisL44010044. 0)(2141-fBW=fHfL=0.6344010-60.63MHz （4） 计算下限频率计算下限频率（5） 计算通频带计算通频带 低频等效电路第5章 放大电路的频率响应回首页5.4 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总的电压放大倍数是各级放大倍数的乘积。unuuuAAAA21 212121HHLLumumffffAA设一个两级放大电路，两级均具有相同的频率特性：对数幅频特性纵轴为即中频段增益5.4.1

17、频率特性的定性分析频率特性的定性分析|lg20|lg20|lg2021uuuAAA中频段增益为第5章 放大电路的频率响应回首页 在上、下限频率处，每级增益均下降3dB，整个电路的增益将下降6dB。 2121LLLHHHffffffLHffBW- 由于定义的截止频率是放大器的电压增益下降为中频段电压增益减3 dB处的频率，所以总的截止频率总的频带为结论：多级放大电路的通频带，总是比组成它的每一级的通频带都窄。第5章 放大电路的频率响应回首页两级一级第5章 放大电路的频率响应回首页5.4.2 5.4.2 上限频率和下限频率的估算上限频率和下限频率的估算可以证明：多级放大电路的上限频率与组成它的各级电路的上限频率之间，存在以下近似关系：222211111 . 11HnHhHffff多级放大电路的下限频率与其各级电路下限频率之间也存在以下近似公式： 222211 . 1LnLLLffff书p231 (5.5.7)式书p230 (5.5.5)式第5章 放大电路的频率响应回首页3、掌握模型等效电路