模拟电子技术基础6放大电路的频率响应liu课件.ppt
,本章简介,6.1 频率响应的基本概念,6.3 单级放大电路的频率响应,6.2 频率特性的伯德图表示法,6.4 多级放大电路的频率响应,6 放大电路的频率响应,模拟电子技术基础,6.5 放大电路的阶跃响应*,本章阐述了放大电路频率特性的基本概念和基本分析方法，然后利用微变等效电路系统地分析单级及多级放大电路的频率响应，最后介绍放大电路频率特性的时域分析法及阶跃响应参数与频率响应参数之间的内在关系。,本章简介6.1 频率响应的基本概念6.3 单级放大电路,6.1.1 研究频率响应的必要性6.1.2 频率特性与通频带 1.频率特性 2.通频带6.1.3 增益带宽积,本节内容,6.1 频率响应的基本概念,6.1.1 研究频率响应的必要性本节内容6.1 频率响应的,6.1.1 研究频率响应的必要性,电抗元件和极间电容使得放大电路的放大倍数是信号频率的函数。如果电路的通频带不能覆盖信号频率范围，会产生失真。,频率失真,相位失真,幅度失真,不产生新的频率分量,线性失真,6.1.1 研究频率响应的必要性 电抗元件和极间,6.1.2 频率特性与通频带,幅频特性,相频特性,1. 频率特性,6.1.2 频率特性与通频带幅频特性相频特性1. 频率特性,6.1.2 频率特性与通频带,阻容耦合放大电路频率特性为例（图6-1）,0.707,C耦，C旁低频分压,CJ CL CM高频分流,f,2 通频带,当C耦和C旁减少，低频分压增大，下限频率上升。,当CJ、CL和 CM增大，高频分流增大，上限频率下降。,6.1.2 频率特性与通频带阻容耦合放大电路频率特性为例（图,6.1.3 增益带宽积,器件及工作状态确定后,6.1.3 增益带宽积器件及工作状态确定后,6.2.1 RC低通电路的频率特性及其伯德图6.2.2 RC高通电路的频率特性及其伯德图,本节内容,6.2 频率特性的伯德图表示法,6.2.1 RC低通电路的频率特性及其伯德图本节内容6.2,6.2.1 RC低通电路的频率特性及其伯德图,1.频率响应特性,信号频率越低，输出电压越接近输入电压,6.2.1 RC低通电路的频率特性及其伯德图1.频率响应特,fH,高频段放大倍数表达式的特点？上限截止频率的特征？,ffH时放大倍数约为1,1.频率响应特性,6.2.1 RC低通电路的频率特性及其伯德图,fH高频段放大倍数表达式的特点？上限截止频率的特征？ff,2.伯德图（波特图）,6.2.1 RC低通电路的频率特性及其伯德图,采用对数坐标系，横轴为lg f，可开阔视野；纵轴为 单位为“分贝” （dB），使得 “ ” “ ” 。,小结：高端转折频率的贡献：对幅频特性： 处有3dB衰减（波特图中忽略不计） 按20dB/dec的斜率变化对相频特性： 处有 按 斜率变化,2.伯德图（波特图） 6.2.1 RC低通电路的频率特性及其,6.2.2 RC高通电路的频率特性及其伯德图,1.频率响应特性,信号频率越高，输出电压越接近输入电压,6.2.2 RC高通电路的频率特性及其伯德图1.频率响应特,1.频率响应特性,6.2.2 RC高通电路的频率特性及其伯德图,fL,低频段放大倍数表达式的特点？下限截止频率的特征？,ffL时放大倍数约为1,1.频率响应特性 6.2.2 RC高通电路的频率特性及其伯德,2.伯德图（波特图）,6.2.2 RC高通电路的频率特性及其伯德图,采用对数坐标系，横轴为lg f，可开阔视野；纵轴为 单位为“分贝” （dB），使得 “ ” “ ” 。,2.伯德图（波特图） 6.2.2 RC高通电路的频率特性及其, 电路低频段的放大倍数需乘因子, 截止频率决定于电容所在回路的时间常数,电路高频段的放大倍数需乘因子, 频率响应有幅频特性和相频特性两条曲线。, 当 f=fL时放大倍数幅值约降到0.707倍，相角超前45； 当 f=fH时放大倍数幅值也约降到0.707倍，相角滞后45。,RC电路的频率特性, 电路低频段的放大倍数需乘因子 截止频率决定于电容所,6.3.1 BJT高频等效电路模型6.3.2 单管共射放大电路的频率响应6.3.3 单管共源放大电路的频率响应,本节内容,6.3 单极放大电路的频率响应,6.3.1 BJT高频等效电路模型本节内容6.3 单极放大,6.3.1 BJT高频等效电路模型,1.晶体管的混合模型 形状像，参数量纲各不相同,结构：由体电阻、结电阻、结电容组成,rbb：基区体电阻rbe：发射结电阻C：发射结电容re：发射区体电阻rbc：集电结电阻C：集电结电容rc：集电区体电阻,因多子浓度高而阻值小,因面积大而阻值小,6.3.1 BJT高频等效电路模型1.晶体管的混合模型,6.3.1 BJT高频等效电路模型,混合模型：忽略小电阻，考虑集电极电流的受控关系,gm为跨导，它不随信号频率的变化而变,为什么引入参数gm？,因在放大区iC几乎仅决定于iB而阻值大,因在放大区承受反向电压而阻值大,6.3.1 BJT高频等效电路模型混合模型：忽略小电阻，,6.3.1 BJT高频等效电路模型,2. 混合模型的简化：忽略大电阻的分流,C连接了输入回路和输出回路，引入了反馈，信号传递有两个方向，使电路的分析复杂化。,6.3.1 BJT高频等效电路模型2. 混合模型的简化：,6.3.1 BJT高频等效电路模型,2. 混合模型的简化： 混合模型的单向化（即使信号单向传递）,等效变换后电流不变,6.3.1 BJT高频等效电路模型2. 混合模型的简化：,6.3.1 BJT高频等效电路模型,3. 混合模型主要参数,晶体管简化的高频等效电路,？,6.3.1 BJT高频等效电路模型3. 混合模型主要参数,6.3.1 BJT高频等效电路模型,4.电流放大倍数的频率响应,为什么短路？,6.3.1 BJT高频等效电路模型4.电流放大倍数的频率响,6.3.1 BJT高频等效电路模型,4.电流放大倍数的频率响应,电流放大倍数的频率特性曲线,6.3.1 BJT高频等效电路模型4.电流放大倍数的频率响,6.3.1 BJT高频等效电路模型,4.电流放大倍数的频率响应,电流放大倍数的波特图: 采用对数坐标系,采用对数坐标系，横轴为lg f，可开阔视野；纵轴为 单位为“分贝” （dB），使得 “ ” “ ” 。,lg f,注意折线化曲线的误差,20dB/十倍频,折线化近似画法,6.3.1 BJT高频等效电路模型4.电流放大倍数的频率响,6.3.1 BJT高频等效电路模型,4.电流放大倍数的频率响应,共射截止频率,共基截止频率,特征频率,集电结电容,通过以上分析得出的结论： 低频段和高频段放大倍数的表达式； 截止频率与时间常数的关系； 波特图及其折线画法； C的求法。,手册查得,频率参数：,6.3.1 BJT高频等效电路模型4.电流放大倍数的频率响,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应,适用于信号频率从0的交流等效电路,中频段：C1 、 C2短路， 开路,低频段：考虑C1 、 C2 的影响， 开路,高频段：考虑 的影响， C1 、 C2短路,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应适用于信号频率从0,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应,1.中频区的频率特性,带负载时：,空载时：,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应1.中频区的频率特性,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应,2.高频区的频率特性,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应2.高频区的频率特性,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应,2.高频区的频率特性,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应2.高频区的频率特性,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应,2.高频区的频率特性,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应2.高频区的频率特性,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应,3.低频区的频率特性,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应3.低频区的频率特性,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应,3.低频区的频率特性,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应3.低频区的频率特性,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应,3.低频区的频率特性,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应3.低频区的频率特性,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应,4.全频段频率特性及其伯德图,全频段放大倍数表达式：,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应4.全频段频率特性及,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应,5.带宽增益积：定性分析,fbw fH fL fH,矛盾,当提高增益时，带宽将变窄；反之，增益降低，带宽将变宽。,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应 5.带宽增益积：定,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应,5.带宽增益积：定量分析,若rbeRb、 RsRb、 ，则可以证明图示电路的,说明决定于管子参数,对于大多数放大电路，增益提高，带宽都将变窄。 要想制作宽频带放大电路需用高频管，必要时需采用共基电路。,约为常量,6.3.2 单管共射放大电路的频率响应 5.带宽增益积：定,6.3.3 单管共源放大电路的频率响应,1.FET的高频等效电路模型,单向化变换,很大，可忽略其电流,6.3.3 单管共源放大电路的频率响应1.FET的高频等效,6.3.3 单管共源放大电路的频率响应,2.单极共源放大电路的频率响应,中频段，,可视为开路，,可视为短路，相应的中频电压增益为,高频段，,可视为短路，,保留，,低频段,可视为开路，,保留,6.3.3 单管共源放大电路的频率响应2.单极共源放大电路,6.4.1 多级放大电路的频率特性及其伯德图6.4.2 多级放大电路的通频带6.4.3 上下限截止频率的估算,本节内容,6.4 多级放大电路的频率特性,6.4.1 多级放大电路的频率特性及其伯德图本节内容6.4,6.4.1 多级放大电路频率特性及其伯德图,该电路总的电压增益可以表示成,假设n级放大电路各级的电压增益可以表示成,，,对应的幅频特性和相频特性表达式可表示为,6.4.1 多级放大电路频率特性及其伯德图该电路总的电压增益,6.4.1 多级放大电路频率特性及其伯德图,例：6-2,先作各转折频率单独作用时波特图依频率从低到高进行分段迭加,6.4.1 多级放大电路频率特性及其伯德图例：6-2先作各转,6.4.2 多级放大电路的通频带,一个两级放大电路每一级（已考虑了它们的相互影响）的幅频特性均如图所示。,6dB,3dB,fL,fH,0.643fH1,fL fL1， fH fH1，频带变窄！,6.4.2 多级放大电路的通频带 一个两级放大电路每一,6.4.3 上、下限截止频率的估算,对于N级放大电路，若各级的下、上限频率分别为fL1 fLn、 fH1 fHn，整个电路的下、上限频率分别为fL、 fH，则,由于,求解使增益下降3dB的频率，经修正，可得,1.1为修正系数,6.4.3 上、下限截止频率的估算 对于N级放大电路，,讨论一：问题,1. 信号频率为0时电压放大倍数的表达式？ 2. 若所有的电容容量都相同，则下限频率等于多少？,讨论一：问题 1. 信号频率为0时电压放大倍数,讨论一：时间常数分析,C2、Ce短路， 开路，求出,C1、Ce短路， 开路，求出,C1、C2短路， 开路，求出,C1、 C2、 Ce短路，求出,讨论一：时间常数分析C2、Ce短路， 开路，求出C1,讨论一：电压放大倍数分析,讨论一：电压放大倍数分析很小！,讨论二,1. 该放大电路为几级放大电路?2. 耦合方式?3. 在 f 104Hz 时，增益下降多少？附加相移？4. 在 f 105Hz 时，附加相移？5. 画出相频特性曲线；6. fH？,已知某放大电路的幅频特性如图所示，讨论下列问题：,讨论二1. 该放大电路为几级放大电路? 已知某,
