模拟电子技术3[1].放大电路频率响应课件教案

1、第第3 3章章 放大电路的频率响应3.1 3.1 频率响应的有关概念频率响应的有关概念3.2 3.2 晶体管的高频等效电路晶体管的高频等效电路3.3 3.3 单管共射放大电路的频率响应单管共射放大电路的频率响应3.4 3.4 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应3.1 频率响应的有关概念频率响应的有关概念3.1.1 频率特性的基本概念频率特性的基本概念 3.1.2 高通电路的频率特性高通电路的频率特性 3.1.3 低通电路的频率特性低通电路的频率特性 3.1.1 频率特性的基本概念频率特性的基本概念 第第2 章对放大电路的分析过程中，并没章对放大电路的分析过程中，并没有考虑信号频率变化

2、对放大器性能（主要有考虑信号频率变化对放大器性能（主要是电压放大倍数）的影响。是电压放大倍数）的影响。 实际上放大电路中耦合电容、旁路电容、实际上放大电路中耦合电容、旁路电容、半导体器件极间电容都会在不同频率下对放大半导体器件极间电容都会在不同频率下对放大倍数产生影响，使放大倍数为频率的函数。倍数产生影响，使放大倍数为频率的函数。 放大倍数与频率的关系就是放大倍数的频放大倍数与频率的关系就是放大倍数的频率特性。率特性。 uuAfAff uAf幅频特性； f相频特性；表示放大倍数的大小随频率变化的关系。表示放大倍数的大小随频率变化的关系。1、 放大倍数的频率特性放大倍数的频率特性 表示放大倍数的

3、相位（输出与输入信号的相位表示放大倍数的相位（输出与输入信号的相位差）随频率变化的关系。差）随频率变化的关系。2. 放大电路频率特性及相关参数 低频段，耦合、旁路电容的容抗增大，放大能力下降。低频段，耦合、旁路电容的容抗增大，放大能力下降。 高频段，晶体管极间电容容抗减小，放大能力下降。高频段，晶体管极间电容容抗减小，放大能力下降。下限频率下限频率上限频率上限频率HLBWff通频带：3、对数频率特性波特图gf 横坐标采用频率的对数-，可以在较小的坐标范围内表示宽广的频率范围。20ug A幅频特性: 对数增益，单位：分贝（dB）。相频特性：相位角不采用对数。3.1.2 高通电路的频率特性高通电路

4、的频率特性 11111112OiURTjURj Cjj RCfRC21 , 2LffRC设：则有 2111arctan1LLLTjTfffjfffff 211LTfff arctanLfff ,0, 90LffTff ,0.707, 45LffTff ,1, 0LffTff 对数频率特性对数频率特性 220201Lfg Tfgf ,200, 0Lffg TfdBf ,2010lg23, 45Lffg TfdBf ,2020, =20 90LLLfffg Tfgffgff 20dB/20dB/十倍频十倍频3.1.3 低通电路的频率特性低通电路的频率特性 1111OiUj CTjUj RCRj C

5、12, , 2HffRC设：则有 211arctan11HHHfTjTffffjfff 211HTfff arctanHfff ,1, 0HffTff ,0.707, 45HffTff ,0, 90HffTff 对数频率特性对数频率特性 220201Hfg Tfgf ,200, 0Hffg TfdBf ,201023, 45Hffg TfgdBf ,2020, 90HHfffg Tfgff -20dB/-20dB/十倍频十倍频(1(1) )模型的建立模型的建立：由结构而建立，形状像由结构而建立，形状像，参数量纲各不相同。，参数量纲各不相同。 gm为跨导，它不随信为跨导，它不随信号频率的变化而变

6、。号频率的变化而变。连接了输入回路连接了输入回路和输出回路和输出回路3.2 晶体管的高频等效电路阻值小阻值小可忽略可忽略1. 混合模型阻值大可忽略阻值大可忽略（2 2）混合）混合模型的单向化模型的单向化（使信号单向传递）（使信号单向传递）becebemL(1)CCCcemLb eb eb eUUUIkXXUg R Ukg RUU Lmeb 1RgXIUXCCCLm)1 (CRgC 1CkkC同理可得，等效变换后电流不变等效变换后电流不变bebe(1)1CmLCCUUIkg RXX12CXfC（3 3）晶体管简化的高频等效电路）晶体管简化的高频等效电路EQT0ebbb)1 (CCCIUrCr可从

7、手册查得、TEQeb0mebbmebmb0 UIrgrIgUgI2.晶体管的频率参数 1 0TTffff 时的频率为使)CC(rfffeb0 21 j1 。、)(obTCCfff共射共射截止频率截止频率共基共基截止频率截止频率特征频率特征频率集电结电容集电结电容手册手册查得查得 放大电路中的频率参数 在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。高通高通电路电路低通低通电路电路 在高频段，随着信号频率逐渐升高，晶体管极间电容和在高频段，随着信号频率逐渐升

8、高，晶体管极间电容和分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号损失，放大能力下降。损失，放大能力下降。下限频率下限频率上限频率上限频率LHbwfff结电容结电容3.3 单管共射放大电路的频率响应3.3.1 阻容耦合放大电路的频率响应适用于信号频率从适用于信号频率从0的的交流等效电路交流等效电路中频段：中频段：C 短路，短路， 开路。开路。CC低频段：考虑低频段：考虑C 的影响，的影响， 开路。开路。高频段：考虑高频段：考虑 的影响，的影响，C 短路。短路。C3.3.1 阻容耦合放大电路的频率响应1. 中频电压放大倍数eboiebsiso

9、smUUUUUUUUAu)( LcmbeebisismRRgrrRRRAu带负载时：带负载时：)( cmbeebisismoRgrrRRRAu空载时：空载时：与频率无关Au.Ui.Uoo.Uo.CRLsURs2. 低频电压放大倍数: :beismomcsibe()ooib eooussib eUU UUrRAg RUUUURRr 高通电路Uoo2. 低频电压放大倍数：定量分析：定量分析ooooLsLsmossoocL 1juuUUURAAUUURRCcLsmLsLsmocLcLcL111jj ()uuuRRARAARRRRCRR C)(cmbeebisismoRgrrRRRAuAu.Ui.Uo

10、o.Uo.CRLsURs带负载时：带负载时：beismmcLsibebeimsibe ()()uLLCusmoCLCLrRAgRRRRrrRRRg RARRrRRRR cLLLLslsmosmocLcLcLcLLsmsmcLcL11jj 111jj ()CuuuCuuRRRRRRAAARRRRRRRRCCRRAARRCRR CsmsLLcL1 2()1uuLAAffRR Cjfsmsl2Lsm1 () 1 180arctanuuuLLAAfAffjfff smsLLcL1 2()1uuLAAffRR CjfsLsm2LL120lg20lg20lg1 () 180(90arctan)uuAAff

11、ff 对数频率特性2. 低频电压放大倍数：低频段频率响应分析：低频段频率响应分析sLsm2LL120lg20lg20lg1 () 180(90arctan)uuAAffff LsL 20lg3dB 135uffA 时，下降，LLsLsm 20lg20lg()uufffAAf时，sL0 0 90ufA 时，。LsLsm 20lg20lguuffAA时，中频段中频段20dB/十倍频十倍频频率增加频率增加10倍，倍，Ausm增大增大20dB3. 高频电压放大倍数osmsHHsbebbbsH11 2 2 () 1juuUAAffURCrrRRCf)(sbbbebRRrrRAu.Uo.RLsURbe低通

12、电路低通电路3. 高频电压放大倍数：高频段频率响应分：高频段频率响应分析析osmsHsHHbebbbs 1j1 2 () uuUAAfUffrrRRC2sHmHH20lg20lg20lg 1() 180arctanuufAAfff 3. 高频电压放大倍数：高频段频率响应分析：高频段频率响应分析H2Hmsharctan180 )(1lg20lg20lg20ffffAAuuHsH 20lg3dB -225uffA时，下降，2sHmHH20lg20lg20lg 1() 180arctanuufAAfff HsH 10 20lg20dBufffA时，每增大倍，下降；sH 0 -270ufA 时，。Hs

13、Hsm 20lg20lguuffAA时，；4. 电压放大倍数的波特图 )j1)( j1 ()j1)(j1 ()j (HLsmHLLsmsosffffAffffffAUUAuuu全频段放大倍数表达式：全频段放大倍数表达式：5. 增益带宽积：定性分析：定性分析fbw fH fL fH )( 21sbbbebHCRRrrfLm)1 (CRgCCmbwmH uuAfAf增益带宽积mLmHLmuARgfCRg)( LcmbeebisismRRgrrRRRAu矛盾矛盾 当提高增益时，当提高增益时，带宽将变窄；反带宽将变窄；反之，增益降低，之，增益降低，带宽将变宽。带宽将变宽。5. 带宽增益积：定量分析：定量分析 )( 21sbbbebHCRRrrfLm)1 (CRgCC)( LcmbeebisismRRgrrRRRAu若若rbeRb、 Rs fL1， fH fH1，频带变窄！，频带变窄！3.4 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 ), 2 , 1( bbwHHLLnkffffffwkkknkknkkf.ff.f12HH12LL1111 11 对于对于N级放大电路，若各级的下、上限频率分别为级放大电路，若各级的下、上限频率分别为fL1 fLn、 fH1 fHn，整个电路的下、上限频率分别为，整个电路的下、上限频率分别为fL、 fH，则则nkknk