模拟电路第3章 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3.2三极管的频率参数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23.1频率响应的一般概念由于放大电路中耦合电容、半导体器件极间电容的存在，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——放大倍数的大小与频率的关系。

——放大倍数的相位与频率的关系。3典型的单管共射RC耦合放大电路的幅频特性和相频特性图3.1.1OffLfHBWAum0.707Aum-90º-180º-270º

f0中频段电压放大倍数:43.1.2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

-

fL53.1.3频率失真图3.1.2频率失真(a)幅频失真(b)相频失真63.1.4波特图放大电路的对数频率特性称为波特图。

40

20

6

3

0

-3-20-4010010210.7070.10.01

（1）横坐标表示频率,10倍频为一刻度单位（对数坐标）。优点：（1）可将坐标压缩，拓宽视野。

注意：相频特性的纵坐标是相角，不取对数。（2）纵坐标是的对数——,单位：分贝（dB)。

（2）对多级放大器可将的乘法计算变为加法计算。7一、RC高通电路的波特图+_+_CR图3.1.3

RC

高通电路令：3.1.5高通电路和低通电路8则有：当f增加10倍9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10对数相频特性图3.1.4(b)相频特性5.71º-45º/十倍频fL0.1fL

10fL45º90º

0f误差由式可得，

在低频段，高通电路产生0~90°的超前相移。5.71º115.71º-45º/十倍频fL0.1fL

10fL45º90º

0f误差5.71º0.1fLfL

10fLf0-20-403dB20dB/十倍频

信号顺利通过，即高通。

输出超前输入450。

输出超前输入900。信号几乎不能通过。12二、RC

低通电路的波特图图3.1.5

RC

波特图+_+_CR令：则：13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-90º0.1fH

0f在高频段，低通电路产生0~90°的滞后相移。143.2三极管的频率参数三极管

与频率的关系：f

：为值下降至时的频率。

0：低频共射交流电流放大系数；

15对数幅频特性fTfOf

20lg

0-20dB/十倍频f0

对数相频特性10f

0.1f

-45º-90º163.2.1共射截止频率f

值下降到0.707

0

(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。fTfOf

173.2.2特征频率fT

值降为1时的频率叫特征频率。f>fT

时，，三极管失去放大作用；

f

=

fT

时，由式得：fTfOf

183.2.3共基截止频率f

值下降为低频

0时

的0.707时的频率。19

f

与f

、

fT

之间关系：因为可得20说明：1.fT

、f

比f

高很多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。213.3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。

C1：对中频、高频看成短路；极间电容：对低频、中频看成开路。22典型的单管共射RC耦合放大电路的幅频特性和相频特性图3.1.1OffLfHBWAum0.707Aum-90º-180º-270º

f0233.3.1混合

型等效电路一、混合

型等效电路—高频等效图3.3.2混合

型等效电路(a)三极管结构示意图(b)等效电路

++bcec

be

24二、混合

参数与h参数的关系

低频、中频时，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3.3.3混合

参数与h参数之间的关系通过对比可得25则则一般小功率三极管26三、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！27

++bce图

3.3.2(b)等效电路密勒定理：用两个电容来等效Cb

c

。分别接在b

、e和c、e两端。图3.3.5单向化的混合

型等效电路其中：电容值分别为：

bce++283.3.2阻容耦合单管共射放大电路的频率响应图3.3.6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。29一、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3.3.7中频段等效电路（与58页图2.4.12相同）

bce

+Rb~

+++RcRs由图可得302.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。对Ui的放大倍数可令Rs=0得到：此式是对信号源的放大倍数31二、低频段考虑隔直电容C1的作用，其等效电路：图3.3.8低频等效电路

bce

+Rb~

+++RcRsC1

C1

与输入电阻构成一个RC高通电路式中Ri=Rb//rbe与图3.3.7相比多电容C132输出电压低频电压放大倍数33低频时间常数为：下限(-3dB)频率为：则注意：其中：式中含中频电压放大倍数及RC高通电路放大倍数34三、高频段C1短路处理，考虑并联在极间电容的影响，其等效电路：

bce

+Rb~

+++RcRs

ce

+~

++Rc

可忽略输出回路的结电容,并对输入回路用戴维南定理简化。式中Ri=Rb//rbe35

ce

+~

++Rc图中——C

与R

构成RC

低通电路。36高频时间常数：上限(-3dB)频率为：注意：式中含中频电压放大倍数及RC低通电路放大倍数37

低频

中频

高频38四、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，作斜率为20dB/十倍频直线；

高频段：f=fH开始，作斜率为–20dB/十倍频直线。3.由五段直线构成相频特性。39图3.3.11幅频特性fOfL-20dB/十倍频fH20dB/十倍频-270º-225º-135º-180º相频特性-90º10fL0.1fL0.1fH10fHfO

-450/十倍频40图3.3.11fLfH-270º-225º-135º-180º相频特性-90º10fL0.1fL0.1fH10fHfO

低频段：41五、增益带宽积中频电压放大倍数与通频带的乘积。一般放大器fH>>fL,近似认为BW=fH-fL≈fH

42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Cb

c

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Cb

c

均小的高频三极管。433.3.3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-90ºfO

下限频率为零。上限频率同前。443.4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：多级放大电路的总相位移为：45对两级放大电路：（1）若两级放大器完全相同。fl1=fl2,fH1=fH2±40dB/十倍频讨论（2）若无耦合电容，为直接耦合。fl1=fl2=0，高频

段-40dB/十倍频（3）若第一级有耦合电容，第二级为直接耦合，低频段20dB/十倍频，高频段-40dB/十倍频46两级放大电路的波特图图3.4.1fHfL幅频特性fOfL1fH16dB3dB3dBBW1BW一级二级多级放大器总通频带变窄。-40dB/十倍频-20dB/十倍频47图3.4.