模电第五章放大电路的频率响应

1、第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应5.1频率响应概频率响应概述述5.2晶体管的晶体管的高频等效模型高频等效模型5.4单管放大电路的频率响应单管放大电路的频率响应5.5多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应5.3场效应管的场效应管的高频等效模型高频等效模型5.6集成运放的频率响应和频率补偿集成运放的频率响应和频率补偿第第四四版版华华成成英英5.1频率响应概频率响应概述述5.1.1研究放大电路频率响应的必要性研究放大电路频率响应的必要性由于放大电路中存在电抗性元件及晶体管极间电容，由于放大电路中存在电抗性元件及晶体管极间电容，所以电路的放大倍数为频率的函数，这种关系称为所以电

2、路的放大倍数为频率的函数，这种关系称为频率响应或频率特性。频率响应或频率特性。小小信号等效模型只适用于低频信号的分析。信号等效模型只适用于低频信号的分析。本章将引入高频等效模型，并阐明放大电路的上限频本章将引入高频等效模型，并阐明放大电路的上限频率、下限频率和通频带的求解方法，以及频率响应的率、下限频率和通频带的求解方法，以及频率响应的描述方法。描述方法。第五章第五章一、一、 高通电路高通电路+_+_CRiUOU图图 5.1.1（a) RC 高通电路高通电路RCCRRUUAu j111j1iO 令：令：LL2121 RCfLLLLj1jj11j111ffffffAu2LL1ffffAu模：)(

3、arctan90Lff相角：5.1.2频率响应的基本概念频率响应的基本概念fL称为下限截止频率称为下限截止频率第五章第五章2LL1lg20lg20lg20ffffAu则有：则有：dB 020lg L uAff时时，当当LLLlg20lg20lg20 ffffAffu 时，时，当当dB32lg20lg20 L uAff时时，当当2LL1ffffAu放大电路的放大电路的对数频率特性对数频率特性称为称为波特图波特图。第五章第五章对数幅频特性：对数幅频特性： 实际幅频特性曲线：实际幅频特性曲线：图图 5.1.3( (a) ) 幅频特性幅频特性当当 f fL( (高频高频) )，当当 f fT 时，时，

4、三极管失去放大作用；三极管失去放大作用； f fT 时，由式时，由式；112T0 ff得：得： ff0T 第五章第五章3.共基截止频率共基截止频率 f 值下降为低频值下降为低频 0 时时 的的 0.707 时的频率。时的频率。 ffj10 第五章第五章 f 与与 f 、 fT 之间关系：之间关系：因为因为， 1 ffj10 可得可得 ffffff)1(j11/j11/j100000 比比较较，可可知知与与 ffj10 ff)1(10000第五章第五章说明：说明： ff)1(10000 ，因为：因为：所以：所以：1. f 比比 f 高很多，等于高很多，等于 f 的的 (1 + 0) 倍；倍；2.

5、 f fT Rs，Rb rbe；(1 + gmRc)Cb c Cb eCRRgrrRRRfAu 21 cmbeebisiHsm故故cbbbs)(21 CrR第五章第五章cbbbsHsm)(21 CrRfAu说明：说明：HsmfAu 式不很严格，但从中可以看出一个大式不很严格，但从中可以看出一个大概的趋势，即选定放大三极管后，概的趋势，即选定放大三极管后，rbb 和和 Cb c 的值即被的值即被确定，增益带宽积就基本上确定，此时，若将放大倍数确定，增益带宽积就基本上确定，此时，若将放大倍数提高若干倍，则通频带也将几乎变窄同样的倍数。提高若干倍，则通频带也将几乎变窄同样的倍数。如愈得到一个通频带既

6、宽，电压放大倍数又高的放大如愈得到一个通频带既宽，电压放大倍数又高的放大电路，首要的问题是选用电路，首要的问题是选用 rbb 和和 Cb c 均小的高频三极管。均小的高频三极管。第五章第五章复习：复习：1.晶体管的晶体管的混合混合 模模型型2.单管共射放大电路的单管共射放大电路的频率响应频率响应表达式：表达式：)j1)(j1 (j)j1)(j1 (HLLsmHLsmsffffffAffffAAuuu 波特图的绘制：波特图的绘制：三段直线构成幅频特性三段直线构成幅频特性五段直线构成相频特性五段直线构成相频特性第五章第五章5.5多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应(略略)5.5.1多级放大

7、电路频率特性的定性分析多级放大电路频率特性的定性分析多级放大电路的电压放大倍数：多级放大电路的电压放大倍数：unuuuAAAA 21对数幅频特性为：对数幅频特性为： nkukunuuuAAAAA121lg20lg20lg20lg20lg20在多级放大电路中含有多个放大管，因而在高频等效在多级放大电路中含有多个放大管，因而在高频等效电路中有电路中有多个低通电路多个低通电路。在阻容耦合放大电路中，如。在阻容耦合放大电路中，如有多个耦合电容或旁路电容，则在低频等效电路中就有多个耦合电容或旁路电容，则在低频等效电路中就含有含有多个高通电路多个高通电路。第五章第五章多级放大电路的总相位移为：多级放大电路

8、的总相位移为： nkkn121 两级放大电路的波特图两级放大电路的波特图图图 5.5.1fHfL幅频特性幅频特性fdB/lg20uAOfL1fH16 dB3 dB3 dBfBW1fBW2一一 级级二二 级级 20dB/十倍频十倍频 40dB/十倍频十倍频第五章第五章图图 5.5.1相频特性相频特性 270 360fL1fH1fO 540 180 450 90一一 级级二二 级级多级放大电路的通频带，总是比组成它的每一级的多级放大电路的通频带，总是比组成它的每一级的通频带为窄。通频带为窄。第五章第五章5.5.2多级放大电路的上限频率和下限频率的估算多级放大电路的上限频率和下限频率的估算2H22H

9、21HH1111 .11nffff 2L22L21LL1 . 1nffff 在实际的多级放大电路中，当各放大级的时间常数在实际的多级放大电路中，当各放大级的时间常数相差悬殊时，可取其主要作用的那一级作为估算的依据相差悬殊时，可取其主要作用的那一级作为估算的依据即：即：若某级的下限频率远高于其它各级的下限频率，则若某级的下限频率远高于其它各级的下限频率，则可认为整个电路的下限频率就是该级的下限频率。可认为整个电路的下限频率就是该级的下限频率。同理同理若某级的上限频率远低于其它各级的上限频率，则可认若某级的上限频率远低于其它各级的上限频率，则可认为整个电路的上限频率就是该级的上限频率。为整个电路的

10、上限频率就是该级的上限频率。第五章第五章例例5.5.1已知某电路的各级均为共射放大电路，其对数幅频已知某电路的各级均为共射放大电路，其对数幅频特性如图所示。求特性如图所示。求下限频率、下限频率、上限频率和电压放大倍数。上限频率和电压放大倍数。（2）高频段只有一个拐点，）高频段只有一个拐点，斜率为斜率为-60dB/十倍频程，电十倍频程，电路中应有三个电容，为三级路中应有三个电容，为三级放大电路。放大电路。解：（解：（1）低频段只有一个）低频段只有一个拐点，说明影响低频特性拐点，说明影响低频特性的只有一个电容，故电路的只有一个电容，故电路的下限频率为的下限频率为10Hz。fH0.52fH1=(0.

11、522105)Hz=106KHz（3）电压放大倍数）电压放大倍数353)1021)(101 (10fjfjjfAu第五章第五章5.6 集成运放的频率响应和频率补偿集成运放的频率响应和频率补偿5.6.1集成运放的频率响应集成运放的频率响应集成运放有很好的低频特性（集成运放有很好的低频特性（fL0）：）：集成运放直接耦合放大电路集成运放直接耦合放大电路集成运放高频特性较差：集成运放高频特性较差：集成运放集成运放AOd很大，很大， 等效电容等效电容 或或 很大；集成运放内部需接很大；集成运放内部需接补偿电容。补偿电容。CgsC末加频率补偿集成运放末加频率补偿集成运放的频率响应的频率响应图图5.6.1末加频率补偿末加频率补偿第五章第五章fC单位增益带宽单位增益带宽fO附加相移为附加相移为 1801800 0对应的频率对应的频率集成运放常引入负反馈，容集成运放常引入