模拟电子技术第三章

3.7.1概述3.7.2RC电路的频率响应3.7.3三极管的高频小信号模型3.7.4共射放大电路的频率特性3.7.5多级放大电路的频率特性3.7放大电路的频率特性

(FrequencyResponses)一、频率响应(Frequencyresponses)：

放大器对不同频率信号的稳态响应二、频率特性(Frequencyresponsescharacteristics)--~f~f~f3.7.1概述放大器输入信号频率范围：FrequencyRange音频——话音：300-3400Hz——音乐：20-20KHz视频——图象：0-6MHz幅(magnitude)频特性相(phase)频特性三、典型频率特性曲线(Amplifiergainversusfrequency)1、：中频放大倍数2、fL

:

下限截止频率（下边频）

Lowercutofffrequency(Lowercorner)3、fH

:

上限截止频率（上边频）

Highercutofffrequency(Uppercorner)4、

f

=fH-fL

:

通频带（BandWidth）半功率点LowfrequencyrangeHighfrequencyrangeMidband波特图（Bodeplots）dB(decibel):分贝

Au(db)=20logAuAu:10102103

10-110-2

Au(db):204060-20-40-3折线化(Asymptoticapproximation)对数分度(logarithmicscales)（扩大视野）特点：优点：1、乘

加2、人耳对声能的辨别能力与其对数成正比产生原因:1.放大电路中存在电抗性元件，例如耦合电容、旁路电容、分布电容、极间电容等;

2.三极管的

(

)是频率的函数。低频小信号模型不再适用幅频失真相频失真线性失真Lineardistortion（组合失真）四、频率失真（distortion)设计电路时，要合适选择耦合电容和旁路电容3.7.2RC电路的频率响应一、

RC低通电路

(Low-passNetwork)二、

RC高通电路(High-passNetwork)频率特性曲线一、

RC低通电路传递函数(transferfunction)为：模：相角：式中：上限截止频率（上边频）频率特性曲线传递函数为：模：相角：二、

RC高通电路式中：下限截止频率（下边频）3.7.3三极管的高频小信号模型一、混合π型高频小信号模型(Hybrid-

EquivalentCircuit)二、电流放大系数β的频率响应三极管的物理结构如图所示。双极型三极管物理模型（1）物理模型rb'e---re归算到基极回路的电阻

---发射结电容，也用C

这一符号---集电结电阻---集电结电容，也用C

这一符号

rbb'---基区的体电阻，b'是假想的基区内的一个点。---发射结电阻

re一、混合π型高频小信号模型高频混合π型小信号模型电路图（2）混合π型微变等效电路简化：忽略rb’c、rce低频时（3）参数计算（3）单向化据密勒定理可进一步简化：C'=Cb'e+C’=Cb'e+(1+gmRL

)Cbc图的等效电路

二、电流放大系数β

的频率响应共发射极接法的截止频率(betacutofffrequency)中频

由此可做出β的幅频特性和相频特性曲线:

三极管β的幅频特性和相频特性曲线图当β=1时对应的频率称为特征频率fT

(cutofffrequency)(unity-gainbandwidth)当20lgβ下降3dB时,频率f

称为共发射极接法的截止频率当f=fT时,有因fT>>f,所以,

fT

≈β0

f

推导如下：fT≈β0

f

二、高频段小信号等效电路三、低频段小信号等效电路3.7.4共射放大电路的频率特性一、全频段小信号模型一、全频段小信号模型以共射放大电路为例，全频段小信号模型如图:

CE接法基本放大电路全频段小信号等效电路频率特性分析方法：低、中、高三频段分段研究，结果叠加。前述电路分析默认为中频段！大C短，小C断!无频率影响！

CE接法基本放大电路全频段小信号等效电路大电容(C1,C2,Ce)小电容(C’等)高频段中频段低频段频段Xc=1/jwC小大0(短路)

(开路)0

XcXc显然这是一个RC低通环节，其时间常数

H={[(Rs

//R'b)+rbb']//rb'e}C'

于是上限截止频率fH=1/2

H

。二、高频段小信号等效电路仅考虑C‘

影响，C1、C2和Ce短路高频段小信号等效电路

H推导过程：效等忽略R'b

H={[(Rs

//R‘b)+rbb’]//rb‘e}C’

(考虑R'b)fH=1/2

H波特图三、低频段小信号等效电路考虑C1、C2和Ce影响，忽略C'

。

L1=[RS+Ri]C1

L1=[RS+(R'b//rbe)]C1

L2=(Ro+RL)C2

L2=(Rc

+RL)C2

L3={Re//[(R'S+rbe)/1+

]}Ce

式中R'S=RS//R'b

低频段小信号等效电路该电路有三个RC高通电路环节！fL=1/2

L

L2推导过程：效等fL2=1/2

L2

L2=(RC+RL)C2=(Ro+RL)C2fL1fL3同理可求,则波特图:确定fL1、fL2和fL3，分别做出三条曲线，然后相加。

本图设：fL1＞fL2，并忽略fL3(小于fL24～5倍），得到：单级放大电路波特图综合：总电压放大倍数的复数形式为耦合电容和旁路电容的选择1.耦合电容2.旁路电容几点结论：3.三极管的结电容和分布电容是引起放大电路高频响应的主要原因，上限截止频率由高频时间常数中较大的一个决定(fHmin)；2.放大电路的耦合电容和旁路电容是引起低频响应的主要原因，下限截止频率主要由低频时间常数中较小的一个决定(fLmax)；1.C：C1、C2、Ce、C

R:

与各电容构成回路的等效电阻值。4.由于若电压放大倍数K增加，C

也增加，上限截止频率就下降，通频带变窄。增益和带宽是一对矛盾，所以常把增益带宽积作为衡量放大电路性能的一项重要指标。若管子参数给定,则增益带宽积=常数gain-bandwidthproduct=constant5.CB组态放大电路由于输入电容小，所以CB组态放大电路的上限截止频率比CE组态要高许多。多级放大电路的频率特性二、波特图一、频率特性关系式增益带宽积=常数