第4章放大电路的频率响应和噪声机械工业黄丽亚课件.ppt

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1、第4章放大电路的频率响应和噪声机械工业黄丽亚第1页，此课件共39页哦二、二、特征频率特征频率fT4.3 晶体管放大电路的频率响应晶体管放大电路的频率响应4.3.1共射放大电路的频率响应共射放大电路的频率响应一、共射放大电路的高频响应一、共射放大电路的高频响应4.1.2晶体管的高频参数晶体管的高频参数二、共射放大电路的低频响应二、共射放大电路的低频响应 三、共基电流放大系数三、共基电流放大系数(jf)及及f一、共射电流放大系数一、共射电流放大系数(j f)及其上限频率及其上限频率f第2页，此课件共39页哦第第4章章 放大电路的频率响应和噪声放大电路的频率响应和噪声（1）掌握放大电路频率响应的有关

2、概念，掌握放大器的）掌握放大电路频率响应的有关概念，掌握放大器的低频、中频和高频等效电路低频、中频和高频等效电路（2）掌握晶体管频率参数、共射电路频率响应特性。）掌握晶体管频率参数、共射电路频率响应特性。（3）了解单管放大电路频率响应的分析方法。）了解单管放大电路频率响应的分析方法。（4）了解波特图的概念及画法。）了解波特图的概念及画法。第3页，此课件共39页哦1.待放大的信号，具有一定的频率范围。待放大的信号，具有一定的频率范围。2.放大电路的放大性能与频率有关。放大电路的放大性能与频率有关。由于电抗元件的存在，使得放大器对不同频率信号分量的由于电抗元件的存在，使得放大器对不同频率信号分量的

3、放大倍数和延迟时间不同，那么放大后的信号各频率分量放大倍数和延迟时间不同，那么放大后的信号各频率分量的的大小比例大小比例和和时间相对关系时间相对关系将不同于输入信号。由此产生将不同于输入信号。由此产生的失真称为的失真称为频率失真频率失真。4.1 放大电路的频率响应和频率失真放大电路的频率响应和频率失真 第4页，此课件共39页哦幅频失真和相频失真幅频失真和相频失真.avi线性失真线性失真起因起因结果结果线性电抗元件线性电抗元件引起引起非线性元件非线性元件引起引起不产生不产生新的频率分量新的频率分量产生产生新的频率分量新的频率分量非线性失真非线性失真第5页，此课件共39页哦4.1.1 放大电路的幅

4、频特性和幅频失真放大电路的幅频特性和幅频失真 图图 4.1.2 幅频特性幅频特性(a)理想幅频特性理想幅频特性f0)j(fAuIuA)j(fAuf0IuALfHfI707.0uA(c)阻容耦合放大电路幅频特性阻容耦合放大电路幅频特性 中频区中频区低频区低频区高频区高频区3dB-BW上限频率上限频率下限频率下限频率通频带通频带HIIfABWABWGuu 增益频带积增益频带积中频增益中频增益第6页，此课件共39页哦 图图4.1.3 相频特性相频特性为为常常数数）d0d(2)(tftjf f0)j(f(a)理想相频特性理想相频特性f 4.1.2 放大电路的相频特性和相频失真放大电路的相频特性和相频失

5、真0)j(f 45 90 45 90 fLfHf(c)阻容耦合放大电路的相频特性阻容耦合放大电路的相频特性 第7页，此课件共39页哦4.1.3 波特图波特图波特图就是一种采用对数坐标的频率特性曲线。波特图就是一种采用对数坐标的频率特性曲线。CR+_+_iUoU图图 4.1.4 高通电路的频率响应及其波特图高通电路的频率响应及其波特图（a）高通电路）高通电路（b）频率响应）频率响应 uAff 9045001707.0RCRCRCRUUAu 1j11j111j1io ffAuLLj11j11 第8页，此课件共39页哦9045dB/lg20uAff 00L1.0f3 图图 4.1.4 高通电路的频率

6、响应及其波特图高通电路的频率响应及其波特图（c）波特图）波特图 LfL10 f十倍频十倍频dB/20十倍频十倍频/54 uAff 9045001707.0（b）频率响应）频率响应 线性刻度线性刻度对数刻度对数刻度对数刻度对数刻度对数刻度对数刻度2L1lg20lg20 ffAuffLarctan 第9页，此课件共39页哦普遍意义的结论普遍意义的结论(1)电路的截止频率决定于电容所在回路的电路的截止频率决定于电容所在回路的时间常数时间常数。(2)当当f=fL或或fH时，增益下降时，增益下降3dB，且产生，且产生+45o或或-45o相移。相移。(3)近似分析中，可用近似分析中，可用近似波特图近似波特

7、图表示放大电路的频率特性。表示放大电路的频率特性。第10页，此课件共39页哦4.2晶体管的高频小信号模型和高频参数晶体管的高频小信号模型和高频参数4.2.1 晶体管的高频小信号模型晶体管的高频小信号模型Ib.rbbrbebCbeUbe.CbcUbegmrceIc.ecb图图4.2.1 晶体管的高频小信号混合晶体管的高频小信号混合模型模型 第11页，此课件共39页哦4.1.2晶体管的高频参数晶体管的高频参数一、共射电流放大系数一、共射电流放大系数(j f)及其上限频率及其上限频率fbebmecbc)j(IUgIIf 短短路路、Ib.ecbbb reb rb eb Ceb Uebm UgcI图图

8、4.2.2 的分析的分析 eb0m rg ebebebbebebbebj1)j1/(CrrICrIU 第12页，此课件共39页哦 ffCrfj1j1j1)j(00ebeb0 20)(1 ff )j()j(ff 的的上上限限频频率率）)j(21ebebfCrf )j(f ffarctan )j(f 第13页，此课件共39页哦二、二、特征频率特征频率fT1)(12T ffoebeT21 Crffo 20)(1)j(fff ffTf010|(j f)|0.7070第14页，此课件共39页哦三、共基电流放大系数三、共基电流放大系数(jf)及及f ffjfff 1)j(1)j()j(000001,)1(

9、ff fff T第15页，此课件共39页哦4.3 晶体管放大电路的频率响应晶体管放大电路的频率响应RsC1RB2RB1REC3C2RCRLUo.Us.UCC图图4.3.1(a)共射放大器电路共射放大器电路4.3.1共射放大电路的频率响应共射放大电路的频率响应1.高频小信号等效电路及其简化模型高频小信号等效电路及其简化模型一、共射放大电路的高频响应一、共射放大电路的高频响应第16页，此课件共39页哦(b)等效电路等效电路(设设RB1/RB2rbe)rbebrbbRsUsrceRCRLUobeRLCbcCbecUbegm图图4.3.1 共射放大器及其高频小信号等效电路共射放大器及其高频小信号等效电

10、路I1I2第17页，此课件共39页哦rbbRsUsrbeCbeCMbCMRLUobeUbegmc)j)(1(1)j)(1(1)j)(j1cbcbebocboebeb1ebM CACUUCUUUIUCu I1LmeboRgUUAu )1()1(LmcbcbMRgCACCu 密勒等效电容密勒等效电容图图4.3.2(a)密勒等效后的单向化等效电路密勒等效后的单向化等效电路 第18页，此课件共39页哦rbbRsUs.rbeCbeCMbCMRLUo.beUbegm.c图图4.3.2(a)密勒等效后的单向化等效电路密勒等效后的单向化等效电路)j)(11(1)j)(1(1)j)(j1cbcboebcbebo

11、o2oM CACUUCUUUIUCu LmeboRgUUAu cbcbM)1(CCAACuuI2第19页，此课件共39页哦图图4.3.2(b)进一步的简化等效电路进一步的简化等效电路 UbegmRLUoUsRsCiUbecbLmebMebi)1(CRgCCCC sbesebsebbbsebsUrRrUrrRrU)(bbSebs rRrR第20页，此课件共39页哦2.高频增益表达式及上限频率高频增益表达式及上限频率HIsisbesebLmsosj1j11)()j(uuACRrRrRgUUAisHH12CRf 为输入回路时常数倒数为输入回路时常数倒数.中中频频区区源源增增益益）(besebLmIs

12、rRrRgAu 第21页，此课件共39页哦|Aus(jf)|0.707|AuIs|AuIs|fffHfH0-180-22590(j )f|Aus(jf)|fffH0045900.01fH0.1fH10 fH402020 dB/10倍频程倍频程(a)(b)(c)(d)(fH)45图图4.3.3共射放大电路的高频响应共射放大电路的高频响应 (a)幅频特性；幅频特性；(b)相频特性；相频特性；(c)幅频特性幅频特性近似近似波特图；波特图；(d)相频特性相频特性近似近似波特图波特图 线性刻度线性刻度对数刻度对数刻度对数刻度对数刻度(j )f第22页，此课件共39页哦二、共射放大电路的低频响应二、共射放

13、大电路的低频响应(a)Us.RsC1RBRECEC2RCRLUCCUo.(a)电路电路图图4.3.4 共射放大电路及其低频等效电路共射放大电路及其低频等效电路 1.共射放大器的低频等效电路共射放大器的低频等效电路第23页，此课件共39页哦Us.RsC1rbbRCbRECEC2RLUo.(b)berbe.Ubegm低频等效电路低频等效电路图图4.3.4 共射放大电路及其低频等效电路共射放大电路及其低频等效电路第24页，此课件共39页哦RsC1rbbRCbCE/(1)C2RLUo.(c)Us.(1)REUbegm.rbe简化低频等效电路简化低频等效电路图图4.3.4 共射放大电路及其低频等效电路共

14、射放大电路及其低频等效电路第25页，此课件共39页哦E1E1)1(CCCCC sbesebebj1UCrRrU CebmosRUgU 2.C1、E对低频特性的影响对低频特性的影响osUsUsR 1Cbb reb r)1/(E Cebm UgCR sos)j(UUAu sososoUUUU 第26页，此课件共39页哦 L1besebCmbesbesebCmsosj11)(j111 rRrRgCrRrRrRgUU引入的下限角频率）引入的下限角频率）、E1besL1()(1CCCrR 为输入回路时常数倒数为输入回路时常数倒数.第27页，此课件共39页哦 3.C2对低频响应的影响对低频响应的影响C2R

15、CRL gmRCUbe.Uo.图图4.3.6 C2对低频响应影响的等效电路对低频响应影响的等效电路osU2LCLCL2LCLoso)(j111)(j1)(CRRRRRCRRRUU 第28页，此课件共39页哦 L2LCLj11)(RRR(C2引入的下限角频率引入的下限角频率)(1LC2L2RRC 为输出回路时常数倒数为输出回路时常数倒数.2LCLCL2LCLoso)(j111)(j1)(CRRRRRCRRRUU 第29页，此课件共39页哦)j1)(j1()j(L2L1Iss uuAA总总低低频频增增益益：L1besebCmos11jrRrRgUUs sosososos)j(UUUUUUAu L2

16、LCLosoj11)(RRRUUbesebLmIsrRrRgAu (中频源增益中频源增益)第30页，此课件共39页哦90 135 dB/lg20suAff 180 0L1.0fLfL10 fIslg20uA225 270 H1.0fHfH10 f图图4.3.7共射放大电路完整的频率响应波特图共射放大电路完整的频率响应波特图 第31页，此课件共39页哦思考题思考题1.线性失真与非线性失真有何差异？线性失真与非线性失真有何差异？2.晶体管的频率参数晶体管的频率参数f、fT、f的含义如何的含义如何？三者的关系？三者的关系如何？如何？3.共射放大电路在高频区和低频区放大倍数下降的原因共射放大电路在高频

17、区和低频区放大倍数下降的原因是什么？是什么？第32页，此课件共39页哦作作 业业4.14.34.44.6第33页，此课件共39页哦 图528共射放大器电路第34页，此课件共39页哦 图528共射放大器电路的幅频特性第35页，此课件共39页哦 元、器件输入示意图元、器件输入示意图第36页，此课件共39页哦Multisim 中的中的“分析方法分析方法”第37页，此课件共39页哦MP3MP3播放器的音频频率范围为播放器的音频频率范围为20Hz-20kHz20Hz-20kHz。FMFM广播的音频频率范围为广播的音频频率范围为200Hz-15kHz200Hz-15kHz。AMAM广播的音频频率范围为广播的音频频率范围为200Hz-4.5kHz200Hz-4.5kHz。常见音频系统（设备）的通频带常见音频系统（设备）的通频带 第38页，此课件共39页哦音阶音阶CDEFGAB简谱符号简谱符号1234567频率（频率（Hz）261293330349392440494频率频率(对数对数)48.349.350.350.851.852.853.8音阶的划分是在频率的对数坐标音阶的划分是在频率的对数坐标(20log)(20log)上取等分而得上取等分而得 第39页，此课件共39页哦