第四章放大电路的频率响应及噪声课件

20七月2023模拟电子电路1放大电路的频率响应和噪声20七月2023模拟电子电路24.1频率响应和频率失真

一、频率失真（线性失真）由于电抗元件的存在，使得放大器对不同频率信号分量的放大倍数和延迟时间不同，那么放大后的信号各频率分量的大小比例和时间相对关系将不同于输入信号。

20七月2023模拟电子电路320七月2023模拟电子电路4二、线性失真和非线性失真1.起因不同2.结果不同线性失真由电路中的线性电抗元件引起。非线性失真由电路中的非线性元件引起(如晶体管或场效应管的特性曲线的非线性等)。线性失真不产生输入信号中所没有的新的频率分量信号。非线性失真产生输入信号中所没有的新的频率分量信号。20七月2023模拟电子电路5三、频率响应的概念放大电路放大倍数的幅度与频率的关系画成的曲线，称为放大电路的幅频特性。

放大电路放大倍数的相位与频率的关系画成的曲线，称为放大电路的相频特性。

幅频特性和相频特性统称为放大电路的频率响应。

20七月2023模拟电子电路64.1.1放大电路的幅频响应和幅频失真fH理想幅频特性

直接耦合放大电路的幅频特性

20七月2023模拟电子电路7图4.1.2阻容耦合放大电路幅频响应

20七月2023模拟电子电路8下限频率fL上限频率fH通频带BW增益频带积20七月2023模拟电子电路94.1.2放大电路的相频响应和相频失真放大电路没有相频失真的条件

理想相频特性20七月2023模拟电子电路10fH直接耦合放大电路的相频特性fHfL阻容耦合放大电路的相频特性20七月2023模拟电子电路114.1.3

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，横轴采用对数刻度lgf，幅频特性的纵轴采用表示，相频特性的纵轴仍用表示。

波特图是一种采用对数坐标且进行折线化近似的频率特性曲线。20七月2023模拟电子电路12以高通电路为例，说明波特图的画法：20七月2023模拟电子电路13下限频率：用模和相角表示：20七月2023模拟电子电路14转换成波特图：f>>fL时，≈0dB，≈0；

f=fL时，≈-≈3dB，=45o；20七月2023模拟电子电路15当f<<fL时，20七月2023模拟电子电路164.2晶体管的高频小信号模型和高频参数4.2.1晶体管的高频小信号模型图4.2.1晶体管的高频小信号混合π等效电路

20七月2023模拟电子电路174.2.2晶体管的高频参数一、共射电流放大系数及其上限频率f20七月2023模拟电子电路18的上限频率

20七月2023模拟电子电路19fβfTf01β0|β(jω)|0.707β0

图|β(jω)|与频率f的关系曲线20七月2023模拟电子电路20波特图20七月2023模拟电子电路21二、特征频率fT特征频率fT定义为使下降到1(即0dB)时的频率。

20七月2023模拟电子电路22三、共基电流放大系数α(jω)及fα20七月2023模拟电子电路234.3共射放大器的高频响应分析一、共射放大器的高频小信号等效电路Rs＋－C1＋RB2RB1RE＋C3＋C2RCRL＋－Uo.Us.UCC图共射放大器及其高频小信号等效电路(a)电路20七月2023模拟电子电路24(b)等效电路(设RB1‖RB2>>rb’e

)rbe′b′rbb′RsUsrceRCRL＋－Uo.beRL′Cbe′Cbe′cUbe′gm..图共射放大器及其高频小信号等效电路20七月2023模拟电子电路25

二、密勒定理以及高频等效电路的单向化模型NA(jω)＝U1U2ZI2＋－U2I1＋－U1Z1Z2

图密勒定理及等效阻抗(a)原电路20七月2023模拟电子电路26(b)等效后的电路

NA(jω)＝U1U2I2＋－U2I1＋－U1Z2Z1

图密勒定理及等效阻抗20七月2023模拟电子电路2720七月2023模拟电子电路28(b)等效电路(设RB1‖RB2>>rb’e

)rbe′b′rbb′RsUsrceRCRL＋－Uo.beRL′Cbc′Cbe′cUbe′gm..图共射放大器及其高频小信号等效电路20七月2023模拟电子电路2920七月2023模拟电子电路3020七月2023模拟电子电路31rbb′RsUs.＋－rbe′Cbe′CMb′CM′′RL＋－Uo.beUbe′gm.cUbe′gm′RL＋－Uo.Us.＋－′RsCiUbe′′.图5―8密勒等效后的单向化等效电路(a)单向化模型(b)进一步的简化等效电路

20七月2023模拟电子电路32三、高频增益表达式及上限频率20七月2023模拟电子电路3320七月2023模拟电子电路34|Au(jω)|0.707|AuIs||AuIs|ωωωHωH00－45°－90°Δ(j)ω|Au(jω)|ωωωH00－45°－90°Δ0.01ωH0.1ωH10ωH4020－20dB/10倍频程(a)(b)(c)(d)Δ(ωH)＝45°图考虑管子极间电容影响的共射放大器频率响应

(a)幅频特性；(b)相频特性；

(c)幅频特性波特图；(d)相频特性波特图

20七月2023模拟电子电路35二、共射放大电路的低频响应1、共射放大器的低频等效电路20七月2023模拟电子电路36低频等效电路20七月2023模拟电子电路37图阻容耦合共射放大器及其低频等效电路

简化低频等效电路20七月2023模拟电子电路382、C1、ＣE对低频特性的影响20七月2023模拟电子电路3920七月2023模拟电子电路4020七月2023模拟电子电路41|Au(jω)|0.707|AuIs||AuIs|＋45°0ωωL＋45°0ωωL＋90°(a)(b)ω)Δ(j图阻容耦合放大器C1及CE引入的低频响应20七月2023模拟电子电路42

3、C2对低频响应的影响图5―25C2对低频响应影响的等效电路20七月2023模拟电子电路4320七月2023模拟电子电路44(中频源增益)

(C2引入的下限角频率)

式中：20七月2023模拟电子电路45

4、讨论(1)C1、ＣE、C2越大，下限频率越低，低频失真越小，附加相移也将会减小。(2)因为CE等效到基极回路时要除以(1+β)，所以若要求CE对ωL1的影响与C1相同，需要求取CE=(1+β)C1，所以射极旁路电容的取值往往比C1要大得多。(3)工作点越低，输入阻抗越大，对改善低频响应有好处。20七月2023模拟电子电路46(4)RC,RL越大，对低频响应也有好处。(5)C1、CE、C2的影响使放大器具有高通特性，在下限频率点处，附加相移为正值，说明输出电压超前输入电压。20七月2023模拟电子电路47图5―26阻容耦合放大器完整的频率响应20七月2023模拟电