14第5章-放大电路频率响应.ppt
模拟电子技术基础模拟电子技术基础北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院主讲主讲 ：赵建辉：赵建辉第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应（2节课）节课）第一页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第一页，编辑于星期六：十七点 六分。5.1 频率响应概述5.2 晶体管高频等效模型5.3 FET等效模型5.4 单管共射放大电路频率响应5.5 多级放大电路频率响应5.6 集成运放的频率响应与补偿5.7 频率响应与阶跃响应第5章 放大电路的频率响应本节课内容第二页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第二页，编辑于星期六：十七点 六分。5.放大电路的频率响应重点重点：频率响应的理解：频率响应的理解难点难点：1.1.高频等效模型高频等效模型 2.2.高频特性分析高频特性分析 3.3.高、低特征频率的计算高、低特征频率的计算重点难点重点难点第三页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第三页，编辑于星期六：十七点 六分。问题提出1.1.什么是什么是频率响应频率响应?-输出信号幅度，相位与信号频率有关输出信号幅度，相位与信号频率有关2.2.三极管的频率响应与放大电路的频率响应三极管的频率响应与放大电路的频率响应?-()()与与A A()3.3.如何进行频率补偿？如何进行频率补偿？-应用角度，带宽适当应用角度，带宽适当第四页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第四页，编辑于星期六：十七点 六分。5.1 频率响应概述放大电路信号失真与放大电路信号失真与频率响应关系频率响应关系第五页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第五页，编辑于星期六：十七点 六分。5.1.1 研究频率响应的必要性1.放大电路存在频率响应问题 (极间电容、耦合电容、电感等)2.频率响应如何描述？（上、下限频率，通频带）3.如何设计使得通频带满足信号频率范围(过窄频带：失真/过宽频带：引入噪声)第六页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第六页，编辑于星期六：十七点 六分。5.1.2 频率响应的基本概念一、高通网络（无源）第七页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第七页，编辑于星期六：十七点 六分。二、低通网络（无源）第八页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第八页，编辑于星期六：十七点 六分。5.1.3 波特图对数坐标幅-相频特性近似分析中-折线化（fL处最大误差5.71o）第九页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第九页，编辑于星期六：十七点 六分。5.2 BJT的高频参数等效模型问题：高频模型考虑那些参数？如何简化？简化后的高频模型与低频h模型有何不同？第十页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第十页，编辑于星期六：十七点 六分。5.2.1 BJT的完整高频混合模型一、完整的BJT混合模型与h参数模型比较：C,Cu的影响（分流/相移）引入新参数：第十一页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第十一页，编辑于星期六：十七点 六分。二、简化的BJT混合模型简化等效过程混合模型化后简化混合模型简化混合模型第十二页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第十二页，编辑于星期六：十七点 六分。第十三页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第十三页，编辑于星期六：十七点 六分。三、简化的BJT混合模型主要参数Cu与共基Cob近似简化模型简化h模型C=(C+C)通过截止频率f计算(|Au|=0)第十四页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第十四页，编辑于星期六：十七点 六分。5.2.2 BJT的放大倍数的频率响应幅频特性：相频特性：频响函数：（推导过程略）第十五页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第十五页，编辑于星期六：十七点 六分。的幅频和相频特性：-低通第十六页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第十六页，编辑于星期六：十七点 六分。5.3 FET的高频等效模型等效模型简化模型第十七页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第十七页，编辑于星期六：十七点 六分。5.4 单管BJT放大电路的频率响应共射放大电路频率响应第十八页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第十八页，编辑于星期六：十七点 六分。共发射极放大电路的电压放大倍数将是一个复数,即 其中幅度Au和相角都是频率的函数,分别称为放大电路的幅频特性和相频特性。可用上图表示。我们称上、下限频率之差为通频带fbw,即fbw=fh-fl 通频带的宽度,表征放大电路对不同频率的输入信号的响应能力,它是放大电路的重要技术指标之一。第十九页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第十九页，编辑于星期六：十七点 六分。图图5 3 频率失真频率失真线性失真线性失真与与非线性失真非线性失真概念：概念：第二十页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第二十页，编辑于星期六：十七点 六分。共e极放大电路及其混合型等效电路5.4.1 单管共射放大倍数的频率响应第二十一页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第二十一页，编辑于星期六：十七点 六分。具体分析时,通常分成三个频段考虑:(1)中频段:全部电容均不考虑,耦合电容视为短路,极间电容视为开路。(2)低频段:耦合电容的容抗不能忽略,而极间电容视为开路（忽略）。(3)高频段:耦合电容视为短路,而极间电容的容抗不能忽略。这样求得三个频段的频率响应,然后再进行综合。这样做的优点是,可使分析过程简单明了,且有助于从物理概念上来理解各个参数对频率特性的影响。分析思路分析思路：第二十二页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第二十二页，编辑于星期六：十七点 六分。一、一、中频放大倍数中频放大倍数A Ausmusm 中频段等效电路第二十三页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第二十三页，编辑于星期六：十七点 六分。空载放大倍数（恒定，与频率无关）第二十四页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第二十四页，编辑于星期六：十七点 六分。二、二、低频放大倍数低频放大倍数A Auslusl及波特图及波特图 低频段等效电路（注意书上分析输出耦合回路）高通环节高通环节第二十五页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第二十五页，编辑于星期六：十七点 六分。当f=fl时,，fl为下限频率。由式可看出,下限频率fl主要由电容C1所在回路的时间常数l决定。下限截止频率 低频特性：回路时间常数 第二十六页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第二十六页，编辑于星期六：十七点 六分。上式分别用模和相角来表示:对数幅频特性,将其取对数,得：低频段对数频率特性第二十七页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第二十七页，编辑于星期六：十七点 六分。上式中的第二项,当f fl时故它将以横坐标作为渐近线；当ffl时,趋于0,则-180;当ffl时,趋于90,-90;当f=fl时,=-135。这样可以分三段折线来近似表示低频段的相频特性曲线,如图所示。f10fl时,=-180f0.1fl时,=-900.1flf10fl时,斜率为-45/10倍频程的直线。可以证明,这种折线近似的最大误差为5.71,分别产生在0.1fl和10fl处。第二十九页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第二十九页，编辑于星期六：十七点 六分。三、三、高频电压放大倍数高频电压放大倍数A Aushush及波特图及波特图 高频等效电路第三十页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第三十页，编辑于星期六：十七点 六分。戴维南等效电路 高频等效电路 等效内阻开路电压放大倍数低通环节低通环节第三十一页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第三十一页，编辑于星期六：十七点 六分。上限截止频率 高频特性：简化等效电路 高频等效电路 回路时间常数 第三十二页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第三十二页，编辑于星期六：十七点 六分。也可以用模和相角来表示 高频段的对数幅频特性为 图5 14 高频段对数频率特性 第三十三页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第三十三页，编辑于星期六：十七点 六分。四、四、完整的频率特性曲线完整的频率特性曲线(波特图波特图)第三十四页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第三十四页，编辑于星期六：十七点 六分。共射极基本放大电路的幅频和相频特性曲线 第三十五页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第三十五页，编辑于星期六：十七点 六分。5.4.2 单管共源FET放大倍数的频率响应课后自学课后自学第三十六页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第三十六页，编辑于星期六：十七点 六分。5.4.3 放大电路频率响应改善及增益带宽积上式表明：上式表明：BJT选定后，选定后，增益带宽积增益带宽积基本确定（普遍性）基本确定（普遍性）增加带宽，选用增加带宽，选用rbb小和小和Cob小的管子小的管子减小减小C所在回路的总体电阻（或者共基接法）所在回路的总体电阻（或者共基接法）牺牲增益可以扩展带宽牺牲增益可以扩展带宽 带宽并不是越大越好，根据需要选择。带宽并不是越大越好，根据需要选择。（5-4-15）第三十七页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第三十七页，编辑于星期六：十七点 六分。电容对频率特性的影响电容对频率特性的影响：第三十八页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第三十八页，编辑于星期六：十七点 六分。(1)C2的下限频率的等效电路 耦合电容C2 第三十九页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第三十九页，编辑于星期六：十七点 六分。(2)Ce对频率特性的影响射极旁路电容Ce。第四十页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第四十页，编辑于星期六：十七点 六分。作业重做书上例题第四十一页，编辑于星期五：二十三点 十一分。第四十一页，编辑于星期六：十七点 六分。
