2022年模拟电路备课教案第五章放大电路的频率响应 .pdf

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1、学习必备欢迎下载第五章放大电路的频率响应一、内容介绍：本章主要讲述有关频率响应的基本概念、晶体管和场效应管的高频等效模型、放大电路频率响应的分析方法等。二、重点和难点：重点是讨论影响放大电路频率响应的因数、研究频率响应的必要性、求解单管放大电路下限频率、上限频率和波特图的方法、 多级放大电路的频率参数与各级放大电路频率参数的关系。难点是如何理解分析下限频率是结电容相当于短路，而分析上限频率时将耦合电容和旁路电容相当于短路；为什么截止频率决定电容所在回路的时间常数； 如何求解电容所在回路的等效电阻；如何根据波特图写出放大倍数的表达市和根据放大倍数的表达式画出波特图。三、作业布置：5.2 5.3

2、5.4 5.5 5.6 5.7 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页学习必备欢迎下载5.1 频率响应概述1、研究放大电路频率响应的必要性在放大电路中， 当输入信号频率过高或过低时，其放大倍数的值会减小，并产生相移（超前或滞后） 。说明放大倍数是信号频率的函数，这种函数关系称之为频率响应或频率特性。产生这种现象的原因：放大电路中存在电抗元件（电容、电感等）及晶体管存在极间电容。在前面讨论的放大电路中，我们忽略了电路中的电抗元件及晶体管极间电容的影响，认为在输入信号的频率范围内， 其放大倍数的幅度和相位均保持不变，此频率

3、范围称之为中频段。2. 频率响应的基本概念（1）高通电路oi()1()11()1VVRAVRjCjRC11LLC令11()11VLLAfjjf21( )1( )arctanVLLAffff幅频特性相频特性高通电路的幅频特性曲线：采用对数坐标绘制的频率特性曲线，称之为波特图。220lg()10lg1(dB)LVfAf( )10()0dBLVaffA当时，；( )()3d BLVbffA当时，；( )0.1()20dBLVcffA当时，；高通电路的相频特性曲线：fH 称之为下限截止频率（下限频率） 。()arctanLffo()1 0()0Laff当时，；o()()4 5Lbff当时，；o( )0

4、.1()90Lcff当时，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 12 页学习必备欢迎下载（2）低通电路oi1()1()1()1VVjCAVjRCRjC11HHC令11( )11VHHAfjjf低通电路的幅频特性曲线：fH 称之为上限截止频率（上限频率） 。220lg()10lg1dBVHfAf( )0.1()0dBHVaffA当时，；( )( )3dBHVbffA当时，；( )10( )20dBHVcffA当时，；低 通 电 路 的 相 频 特 性 曲 线 ：( )arctanHffo( )0.1()0Haff当时，；o( )

5、( )45Hbff当时，；o( )10( )90Lcff当时，52 晶体管的高频等效模型1. 晶体管的高频混合模型（1）完整的混合模型rbb -基区的体电阻， b是假想的基区内的一个点。rbe-发射结电阻 rbe与发射区体电阻re折算到基极回路的电阻。Cb e-发射结电容rb c-集电结电阻Cb c-集电结电容21( )1( )arctanVHHAffff幅频特性相频特性精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页学习必备欢迎下载互导CECECCmB EB EVViigvv0mEQTbeIgrUrce-c-e 间的动态电阻。

6、（2）简化的混合模型b cc err忽略和bbr可以从手册中查得。Tb eE(1)UrImb eT2gCf0m()26()EQEQTb eIImAgrUmV在高频小信号模型中，为什么用而不用？mbebg V I（3）混合模型的单向化(1)(1)Mbcb cCKCK C(1)(1)Mbcb cCKCK C/cebeKUUKMbeCCCMMLCMCCXRC一般，且，所以可以忽略。2. 晶体管电流放大系数的频率响应CEcVbIIcec0bVII即cmb e0bb eb eb e(1/j)1jIg UIUrCr C精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -

7、-第 4 页，共 12 页学习必备欢迎下载be1122frC01jff（低通特性）f为共射截止频率幅频特性：0220lg20lg20lg1ff相频特性：arctanff2020lg20lg10Tff令011jffTfff0Tff求得特征频率0( 1)Tfff共基截止频率53 场效应管的高频等效模型(1)gsgdCCK CmLKg R54 单管放大电路的频率响应1.单 管共 射放 大电路的频率响应（1）中频特性精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页学习必备欢迎下载()/ovmimLb ebebbbebemLb ebeUA

8、Ug URUrrrg r Rr（2）低频特性(a) 仅考虑 C1 的影响11111/()11()11ooivslsisimvmimsimimsvmimsvsmLUUUAUUUrArRjCrrRAjrR CAfjf1112 ()LimsfrR C(b) 仅考虑 C2 的影响222222(1/)1/1/() /()11/()/1ovlicLLmbecLLbebbb ebecLcLmcLvmbeLbeUAURRjCRg URRjCRjCUrrrR RRRgjRRCArrfjf2212 ()LCLfRRC(c) 仅考虑 Ce 的影响精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -

9、 - - - - -第 6 页，共 12 页学习必备欢迎下载3/1()ooivslsismLb eiiisb eb eibmLb eibvmbbebebeisibibibsibUUUAUUUg URrUrrrRr RgrRrRAR rrrrRrRr Rr RRrR1()()()()sbbeimsvsmb bevsmb beb beimsibibsibibvsmb bebbesvsmbessbisbsiRRrrRAR rAR rR rrR rRr RR rRr RAR rRrRArRRRrR RRr1()()/(1)1bbm bebbb eb eeiibbebembeeeIrrIg I rRj

10、CUrIIRrg rjRC3(1)11(1)(1)(1)1vsmbesvslesbembeeevsmbeseesbemeebesebevsmebesesbemeebesebevsmsbemebeeArRARRrg rjRCArRjRCRrg rRjRrR CAjR rRCRrg rRjRrR CARrg rRjRr1vsmLbeseAfjfRC精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页学习必备欢迎下载(1,2,3)1vsmvsliLiAAifjf1112 ()LimsfrR C2212 ()LCLfRRC3112/ 12/

11、 1Leeebesmb eeebesmbefR CRrRg rCRrRg r0mbeg r低频响应的求解归结为： (1)求 Avsm； （2）求电容两端的等效电阻。思考题：如何求电容两端的等效电阻？（3）高频特性仿照低频响应的分析方法，可以写出高频响应的表达式：1vsmvshHAAfjf12HfRC/sbbbbeRRRrrMb eCCC3112/ 12/ 1Leeebesmb eeebesmbefR CRrRg rCRrRg r精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 12 页学习必备欢迎下载(1)(1)Mb cbcCKCK C/

12、ceb eKUUK311vsmvsLHAAffjjff据此，画出放大电路的波特图：当 fL1、 fL2、 fL3很接近时，下限截止频率按下式计算：211.1nLLkkff11vsmvsLHAAffjjff例：某放大电路的对数频率特性如图所示，并已知中频段的相移m=180o。 （1）写出频率特性表达式； （2）画出其相频特性，并写出相频特性(f)的表达式。20lg40100umumAdbA510010LHff51001001110uAfjjf精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 12 页学习必备欢迎下载510018010oarc

13、tgffarctg2.单管共源放大电路的频率响应3.增益带宽积（1）改善放大电路频率响应的途径加大耦合电容的容量和回路电阻的值，以降低下限频率； 或采用直接耦合方式，使 fL=0。减小 b -c 之间的等效电容或g-s之间的等效电容的容量和回路电阻的值，以提高上限频率。（2）放大电路带宽与增益之间的矛盾对大多数电路，fH fL，所以带宽fbw= fJ fL fH，带宽与增益的矛盾即为上限频率fH与带宽 fbw矛盾。提高 fH需要减小 b -c 之间的等效电容或g-s 之间的等效电容的容量C，而C = Cbe+ (1+ gmRL )Cbc，所以需减小 gmRL ，而减小 gmRL 必将导致放大倍

14、数的减小，所以，fH与增益是矛盾的。（3）增益带宽积1mLmLimbeb evsmsimbesbebeg rRg rRrARrrRrr11vsmvsLHAAffjjff112 ()LdsfRR12HggsfR C(1)gsgsgdCCK CmLKg R精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 12 页学习必备欢迎下载112/2/Hsbsbbbebbb efRRrrCRrrC12vsmbwvsmHsbbb cAfAfrR CBJT 一旦确定，带宽增益积基本为常数。为了兼顾增益和带宽两方面的性能，希望增益带宽积应尽可能大， 所以应选

15、择 rbb和 Cbc均很小的高频管， 与此同时，尽量减小等效电容所在回路的总等效电阻。除此之外，还可以考虑用共基放大电路。? 前级的开路电压是下级的信号源电压? 前级 的输 出阻 抗是 下级 的信 号源 阻抗? 下级的输入阻抗是前级的负载oo1o2o1iio1o(n-1)nVVkkVVVVAAVVVV1120 lg20 lgnVVkknkkAA精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页学习必备欢迎下载当各级放大电路的下限频率相同或很接近时，多级放大电路的下限频率按下式计算：211.1nLLkkff当其中一级放大电路的下限频率远大于其它各级的下限频率时，则多级放大电路的下限频率近似等于该级放大电路的下限频率。当各级放大电路的上限频率相同或很接近时，多级放大电路的上限频率按下式计算：21111.1HnkHkff当其中一级放大电路的上限频率远小于其它各级的上限频率时，则多级放大电路的上限频率近似等于该级放大电路的上限频率。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页