模拟电子技术基础简明教程(第三版)杨素行-课件-第三章

第三章

放大电路的频率响应3.1频率响应的一般概念3.2三极管的频率参数3.3单管共射放大电路的频率响应3.4多级放大电路的频率响应第三章放大电路的频率响应3.1频率响应的一般概念3.213.1频率响应的一般概念由于放大电路中存在电抗性元件，所以电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。3.1.1幅频特性和相频特性电压放大倍数的幅值和相角都是频率的函数。即3.1频率响应的一般概念由于放大电路中存在电抗性元件，2典型的单管共射放大电路的幅频特性和相频特性图3.1.1OffLfHBWAum0.707Aum-90º-180º-270ºf0典型的单管共射放大电路的幅频特性和相频特性图3.1.1Of33.1.2下限频率、上限频率和通频带fLfHBWAum0.707AumOf图3.1.1fL：下限频率；fH：上限频率BW：通频带BW=fH

-

fL3.1.2下限频率、上限频率和通频带fLfHBWAum0.43.1.3频率失真图3.1.2频率失真(a)幅频失真(b)相频失真3.1.3频率失真图3.1.2频率失真(a)幅频失真(53.1.4波特图放大电路的对数频率特性称为波特图。

40

20

6

3

0

-3-20-4010010210.7070.10.013.1.4波特图放大电路的对数频率特性称为波特图。46一、RC高通电路的波特图+_+_CR图3.1.2RC高通电路令：一、RC高通电路的波特图+_+_CR图3.1.2RC7则有：则有：8对数幅频特性：实际幅频特性曲线：图3.1.4(a)幅频特性当f≥

fL(高频)，当f<fL(低频)，高通特性：且频率愈低，的值愈小，低频信号不能通过。0.1fLfL

10fLf0-20-403dB最大误差为3dB，发生在f=fL处-20dB/十倍频对数幅频特性：实际幅频特性曲线：图3.1.4(a)幅9对数相频特性图3.1.4(b)相频特性5.71º-45º/十倍频fL0.1fL

10fL45º90º0f误差由式可得，在低频段，高通电路产生0~90°的超前相移。5.71º对数相频特性图3.1.4(b)相频特性5.71º-4510二、RC低通电路的波特图图3.1.5RC波特图+_+_CR令：则：二、RC低通电路的波特图图3.1.5RC波特图+11图3.1.6低通电路的波特图对数幅频特性：0.1fHfH

10fHf0-20-403dB-20dB/十倍频对数相频特性：fH

10fH-45º5.71º5.71º-45º/十倍频-90º0.1fH0f在高频段，低通电路产生0~90°的滞后相移。图3.1.6低通电路的波特图对数幅频特性：0.1fHf123.2三极管的频率参数三极管f

：为值下降至时的频率。0：低频共射电流放大系数；3.2三极管的频率参数三极管f：为13对数幅频特性fTfOf20lg0-20dB/十倍频f0对数相频特性10f0.1f-45º-90º对数幅频特性fTfOf20lg0-20dB/十倍频f0143.2.1共射截止频率f值下降到0.7070

(即)时的频率。当f=f

时，值下降到中频时的70%左右。或对数幅频特性下降了3dB。3.2.1共射截止频率f153.2.2特征频率fT值降为1时的频率。f>fT时，，三极管失去放大作用；

f

=

fT时，由式得：3.2.2特征频率fT值降163.2.3共基截止频率f

值下降为低频0时

的0.707时的频率。3.2.3共基截止频率f值下降为低频0时的17

f

与f

、

fT

之间关系：因为可得f与f、fT之间关系：因为可得18说明：所以：1.f比f高很多，等于f的(1+0)倍；2.f

<fT<

f

3.低频小功率管f

值约为几十至几百千赫，高频小功率管的

fT约为几十至几百兆赫。说明：所以：1.f比f高很多，等于f的193.3单管共射放大电路的频率响应定性分析：C1Rb+VCCC2Rc+++Rs+~+图3.3.1单管共射放大电路

中频段：各种电抗影响忽略，Au与f无关；低频段：隔直电容压降增大，Au降低。与电路中电阻构成RC高通电路；高频段：三极管极间电容并联在电路中，Au

降低。而且，构成RC低通电路。3.3单管共射放大电路的频率响应定性分析：C1Rb+VCC203.3.1混合

型等效电路一、混合

型等效电路图3.3.1混合

型等效电路(a)三极管结构示意图c

be

(b)等效电路

++bce3.3.1混合型等效电路一、混合型等效电路图21二、混合

参数与h参数的关系低频时，不考虑极间电容作用，混合

等效电路和h参数等效电路相仿，即：

bce

bce图3.3.1混合

参数与h参数之间的关系通过对比可得二、混合参数与h参数的关系低频时，22则则一般小功率三极管则则一般小功率三极管23三、混合

型等效电路中电容

++bce图3.3.2(b)等效电路：可从器件手册中查到；并且(估算，fT要从器件手册中查到)注意：将输入回路与输出回路直接联系起来，使解电路的过程变得十分麻烦。——可用密勒定理简化电路！三、混合型等效电路中电容++bce图3.3.2(24

++bce图3.3.2(b)等效电路密勒定理：用两个电容来等效Cbc。分别接在b、e和c、e两端。图3.3.4单向化的混合

型等效电路

bce++其中：电容值分别为：++bce图3.3.2(b)等效电路密勒定理：用两个电253.3.2阻容耦合单管共射放大电路的频率响应图3.3.5阻容耦合单管共射放大电路C1RcRb+VCCC2RL++++~Rs+将C2和RL看成下一级的输入耦合电容和输入电阻。3.3.2阻容耦合单管共射放大电路图3.3.5阻容耦合26一、中频段C1可认为交流短路；极间电容可视为交流断路。1.中频段等效电路图3.3.6中频段等效电路

bce

+Rb~+++RcRs由图可得一、中频段C1可认为交流短路；极间电容可视为交流断路。1.272.中频电压放大倍数已知，则

结论：中频电压放大倍数的表达式，与利用简化h参数等效电路的分析结果一致。2.中频电压放大倍数已知28二、低频段考虑隔直电容的作用，其等效电路：图3.3.7低频等效电路

bce

+Rb~+++RcRsC1C1与输入电阻构成一个RC高通电路式中Ri=Rb//rbe二、低频段考虑隔直电容的作用，其等效电路：图3.3.7低29输出电压低频电压放大倍数输出电压低频电压放大倍数30低频时间常数为：下限(-3dB)频率为：则低频时间常数为：下限(-3dB)频率为：则31三、高频段考虑并联在极间电容的影响，其等效电路：

bce

+Rb~+++RcRs图3.3.8高频等效电路三、高频段考虑并联在极间电容的影响，其等效电路：bce32三、高频段考虑并联在极间电容的影响，其等效电路：图3.3.9高频等效电路的简化

ce

+~++Rc由于输出回路时间常数远小于输入回路时间常数，故可忽略输出回路的结电容。并用戴维南定理简化。三、高频段考虑并联在极间电容的影响，其等效电路：图3.3.33

ce

+~++Rc图中——C

与R

构成RC低通电路。ce+~++Rc图中——C与R构成RC34高频时间常数：上限(-3dB)频率为：高频时间常数：上限(-3dB)频率为：35四、完整的波特图绘制波特图步骤：1.根据电路参数计算、fL和fH；2.由三段直线构成幅频特性。中频段：对数幅值=20lg低频区：

f=fL开始减小，作斜率为20dB/十倍频直线；高频段：f=fH开始增加，作斜率为–20dB/十倍频直线。3.由五段直线构成相频特性。四、完整的波特图绘制波特图步骤：1.根据电路参数计算36图3.3.10幅频特性fOfL-20dB/十倍频fH20dB/十倍频-270º-225º-135º-180º相频特性-90º10fL0.1fL0.1fH10fHfO图3.3.10幅频特性fOfL-20dB/十倍频fH20d37五、增益带宽积中频电压放大倍数与通频带的乘积。Ri=Rb//rbe假设Rb>>Rs，Rb>>rbe；(1+gmRc)Cbc>>Cbe五、增益带宽积中频电压放大倍数与通频带的乘积。Ri=Rb38说明：式很不严格，但从中可以看出一个大概的趋势，即选定放大三极管后，rbb和Cbc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宽，电压放大倍数又高的放大电路，首要的问题是选用rbb

和Cbc

均小的高频三极管。说明：式很不严格，但从中可以看出一个大概的趋393.3.3直接耦合单管共射放大电路的频率响应图3.3.13fHfO-270º10fH-20dB/十倍频-180º0.1fH-90ºfO3.3.3直接耦合单管共射放大电路图3.3.13fHfO403.4多级放大电路的频率响应3.4.1多级放大电路的幅频特性和相频特性多级放大电路的电压放大倍数：对数幅频特性为：3.4多级放大电路的频率响应3.4.1多级放大电路的幅频41多级放大电路的总相位移为：两级放大电路的波特图图3.4.1fHfL幅频特性fOfL1fH16dB3dB3dBBW1BW一级二级多级放大电路的