第5章 频率响应精选文档.ppt

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1、第5章 频率响应本讲稿第一页，共四十一页5.1 频率响应概述频率响应概述一、频率响应研究的问题三、频率响应的基本概念二、放大电路的频率参数四、波特图本讲稿第二页，共四十一页一、一、研究的问题研究的问题 放大电路对信号频率的适应程度，即信号频率放大电路对信号频率的适应程度，即信号频率对放大倍数的影响。对放大倍数的影响。由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导体器件由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导体器件极间电容的存在，使放大倍数为频率的函数。极间电容的存在，使放大倍数为频率的函数。在使用一个放大电路时应了解其信号频率的适用范在使用一个放大电路时应了解其信号频率的适用范围，在设计放大电路时，应满

2、足信号频率的范围要求。围，在设计放大电路时，应满足信号频率的范围要求。本讲稿第三页，共四十一页二、二、放大电路的频率参数放大电路的频率参数 在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电容等的容在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。在高频段，随着信号频率逐渐升高，晶体管极间电容和分布电容、在高频段，随着信号频率逐渐升高，晶体管极间电容和分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号损失，放大能力下降。寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号损失，放大能力下降。下限频率下限频率上限频率上限频率本讲

3、稿第四页，共四十一页三、三、频率响应的基本概念频率响应的基本概念1.高通电路高通电路:信号频率越高，输出电压越接近输入电压。信号频率越高，输出电压越接近输入电压。定性分析：定量分析：本讲稿第五页，共四十一页1.高通电路：频率响应高通电路：频率响应fL低频段放大倍数表达式的特点？下限截止频率的特征？低频段放大倍数表达式的特点？下限截止频率的特征？ffL时放大倍时放大倍数约为数约为1本讲稿第六页，共四十一页2.低通电路低通电路:信号频率越低，输出电压越接近输入电压。信号频率越低，输出电压越接近输入电压。定性分析：定量分析：本讲稿第七页，共四十一页2.低通电路：频率响应低通电路：频率响应fH高频段放

4、大倍数表达式的特点？上限截止频率的特征？高频段放大倍数表达式的特点？上限截止频率的特征？ffH时放大倍时放大倍数约为数约为1本讲稿第八页，共四十一页几个结论几个结论 电路低频段的放大倍数需乘因子电路低频段的放大倍数需乘因子 当当 f=fL时放大倍数幅值约降到时放大倍数幅值约降到0.707倍倍，相角，相角超前超前45；当当 f=fH时放大倍数幅值也约降到时放大倍数幅值也约降到0.707倍倍，相角，相角滞后滞后45。截止频率决定于电容所在回路的时间常数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。频率响应有幅频特

5、性和相频特性两条曲线。本讲稿第九页，共四十一页四、四、波特图波特图波特图由对数幅频特性和对数相频特性两部分组成。波特图由对数幅频特性和对数相频特性两部分组成。横轴：采用对数坐标。纵轴：幅频特性采用高通电路和低通电路的波特图见高通电路和低通电路的波特图见P225。结论：结论：（1）电路的截止频率决定于电容所在回路的时间）电路的截止频率决定于电容所在回路的时间 常数常数。（2）当信号频率等于）当信号频率等于fL或或fH 时，放大电路的增益下降时，放大电路的增益下降3dB，而且产生而且产生45相移。相移。本讲稿第十页，共四十一页5.2 晶体管的高频等效模型晶体管的高频等效模型一、晶体管的混合模型二、

6、晶体管电流放大倍数的频率响应三、晶体管的频率参数本讲稿第十一页，共四十一页结构：结构：由体电阻、结电阻、结电容组成。由体电阻、结电阻、结电容组成。rbb：基区体电阻：基区体电阻rbe：发射结电阻：发射结电阻C：发射结电容：发射结电容re：发射区体电阻：发射区体电阻rbc：集电结电阻：集电结电阻C：集电结电容：集电结电容rc：集电区体电阻：集电区体电阻因多子浓度因多子浓度高而阻值小高而阻值小因面积大而阻因面积大而阻值小值小一、一、混合混合模型：模型：形状像形状像，参数量纲各不相同，参数量纲各不相同本讲稿第十二页，共四十一页混合混合模型模型：忽略小电阻，考虑集电极电流的受控关系忽略小电阻，考虑集电

7、极电流的受控关系 gm为跨导，它不随信号频率的变化为跨导，它不随信号频率的变化而变。而变。因在放大区因在放大区iC几乎仅决定几乎仅决定于于iB而阻值大而阻值大因在放大区承受反向因在放大区承受反向电压而阻值大电压而阻值大本讲稿第十三页，共四十一页混合混合模型模型：忽略大电阻的分流：忽略大电阻的分流 C连接了输入回路连接了输入回路和输出回路，引入和输出回路，引入了反馈，信号传递了反馈，信号传递有两个方向，使电有两个方向，使电路的分析复杂化。路的分析复杂化。本讲稿第十四页，共四十一页混合混合模型的单向化模型的单向化（即使信号单向传递）（即使信号单向传递）等效变换后电流不变等效变换后电流不变本讲稿第十

8、五页，共四十一页晶体管简化的高频等效电路晶体管简化的高频等效电路？本讲稿第十六页，共四十一页二、二、电流放大倍数的频率响应电流放大倍数的频率响应为什么短路？为什么短路？本讲稿第十七页，共四十一页电流放大倍数的频率特性曲线电流放大倍数的频率特性曲线本讲稿第十八页，共四十一页电流放大倍数的波特图电流放大倍数的波特图:采用对数坐标系采用对数坐标系 采用对数坐标系，横轴为采用对数坐标系，横轴为lg f，可开阔视野；纵轴为，可开阔视野；纵轴为 单位为单位为“分贝分贝”（dB），使得），使得“”“”。lg f注意折线化曲线的误差注意折线化曲线的误差20dB/十倍频折线化近似画法折线化近似画法本讲稿第十九页

9、，共四十一页三、三、晶体管的频率参数晶体管的频率参数共射截共射截止频率止频率共基截共基截止频率止频率特征特征频率频率集电结电容集电结电容通过以上分析得出的结论：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；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；截止频率与时间常数的关系；波特图及其折线画法；波特图及其折线画法；C的求法。的求法。手册手册查得查得本讲稿第二十页，共四十一页 5.3 场效应管的高频等效电路（略）场效应管的高频等效电路（略）可与晶体管高频等效电流类比，简化、单向化变换。可与晶体管高频等效电流类比，简化、单向化变换。很大，可忽略其电流很大，可忽略其电流单向化

10、变换单向化变换极间电容极间电容CgsCgdCds数值数值/pF1101100.11忽略忽略d-s间等效电容间等效电容本讲稿第二十一页，共四十一页5.4 单管放大电路的频率响应单管放大电路的频率响应一、单管共射放大电路的频率响应二、频率响应的改善和增益带宽积本讲稿第二十二页，共四十一页一、一、单管共射放大电路的频率响应单管共射放大电路的频率响应适用于信号频率从适用于信号频率从0的的交流等效电路交流等效电路中频段：中频段：C 短路，短路，开路。开路。低频段：考虑低频段：考虑C 的影响，的影响，开路。开路。高频段：考虑高频段：考虑 的影响，的影响，C 开路。开路。本讲稿第二十三页，共四十一页1.1.

11、中频电压放大倍数中频电压放大倍数带负载时：带负载时：空载时：空载时：本讲稿第二十四页，共四十一页2.2.低频电压放大倍数低频电压放大倍数:定性分析定性分析本讲稿第二十五页，共四十一页2.2.低频电压放大倍数：定量分析低频电压放大倍数：定量分析C所在回路的时间常数？所在回路的时间常数？本讲稿第二十六页，共四十一页2.2.低频电压放大倍数：低频段频率响应分析低频电压放大倍数：低频段频率响应分析中频段中频段20dB/十倍频十倍频本讲稿第二十七页，共四十一页3.3.高频电压放大倍数：定性分析高频电压放大倍数：定性分析本讲稿第二十八页，共四十一页3.3.高频电压放大倍数：定量分析高频电压放大倍数：定量分

12、析本讲稿第二十九页，共四十一页3.3.高频电压放大倍数：高频段频率响应分析高频电压放大倍数：高频段频率响应分析本讲稿第三十页，共四十一页4.4.电压放大倍数的波特图电压放大倍数的波特图全频段放大倍数表达式：全频段放大倍数表达式：本讲稿第三十一页，共四十一页定性分析定性分析fbw fH fL fH矛盾矛盾 当提高增益时，带当提高增益时，带宽将变窄；反之，增宽将变窄；反之，增益降低，带宽将变宽。益降低，带宽将变宽。二、频率响应的改善和增益带宽积二、频率响应的改善和增益带宽积本讲稿第三十二页，共四十一页定量分析定量分析若若rbeRb、Rs fL1，fH fH1，频带变窄！，频带变窄！本讲稿第三十五页

13、，共四十一页 对于对于N级放大电路，若各级的下、上限频率分别为级放大电路，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，整个电路的下、上限频率分别为fL、fH，则，则一、多级放大电路的频率响应的定性分析一、多级放大电路的频率响应的定性分析 多级放大电路的通频带比组成它的每一级的通频带窄！多级放大电路的通频带比组成它的每一级的通频带窄！本讲稿第三十六页，共四十一页由于由于求解使增益下降求解使增益下降3dB的频率，的频率，经修正，可得经修正，可得1.1为修正系数为修正系数二、截止频率的估算（二、截止频率的估算（P241P243）本讲稿第三十七页，共四十一页

14、讨论一：讨论一：1.信号频率为信号频率为0时电压放大倍数时电压放大倍数的表达式？的表达式？2.若所有的电容容量都相同，则下若所有的电容容量都相同，则下限频率等于多少？限频率等于多少？本讲稿第三十八页，共四十一页讨论一：讨论一：C2、Ce短路，短路，开路，求出开路，求出C1、Ce短路，短路，开路，求出开路，求出C1、C2短路，短路，开路，求出开路，求出C1、C2、Ce短路，求出短路，求出本讲稿第三十九页，共四十一页讨论一：讨论一：很小！很小！本讲稿第四十页，共四十一页讨论二：讨论二：1.该放大电路的耦合方式该放大电路的耦合方式?2.该放大电路为几级放大电路该放大电路为几级放大电路?3.在在 f 104Hz 时，增益下降多少？附加相移时，增益下降多少？附加相移？4.在在 f 105Hz 时，附加相移时，附加相移？5.fH？已知某放大电路的幅频特已知某放大电路的幅频特性如图所示，讨论下列问题：性如图所示，讨论下列问题：本讲稿第四十一页，共四十一页