工学模电频率响应.pptx
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1、会计学1工学模电频率响应工学模电频率响应第第3章章 频率响应频率响应3.1 频率响应概述频率响应概述3.2 晶体管的频率参数晶体管的频率参数3.3 共射放大器的频率特性共射放大器的频率特性3.4 多级放大电路的频率特性多级放大电路的频率特性第1页/共52页3.1 3.1 频率响应概述频率响应概述频率响应概述频率响应概述n n放大电路的频率响应是在输入正弦信号情况下,输放大电路的频率响应是在输入正弦信号情况下,输放大电路的频率响应是在输入正弦信号情况下,输放大电路的频率响应是在输入正弦信号情况下,输出随频率连续变化的稳态响应。出随频率连续变化的稳态响应。出随频率连续变化的稳态响应。出随频率连续变
2、化的稳态响应。n n把增益的大小随频率变化的特性称为把增益的大小随频率变化的特性称为把增益的大小随频率变化的特性称为把增益的大小随频率变化的特性称为幅频特性幅频特性幅频特性幅频特性,根,根,根,根据这个特性描绘的曲线即为幅频特性曲线;把增益据这个特性描绘的曲线即为幅频特性曲线;把增益据这个特性描绘的曲线即为幅频特性曲线;把增益据这个特性描绘的曲线即为幅频特性曲线;把增益的相角随频率变化的特性称为的相角随频率变化的特性称为的相角随频率变化的特性称为的相角随频率变化的特性称为相频特性相频特性相频特性相频特性,根据这个,根据这个,根据这个,根据这个特性描绘的曲线即为相频特性曲线。特性描绘的曲线即为相
3、频特性曲线。特性描绘的曲线即为相频特性曲线。特性描绘的曲线即为相频特性曲线。幅频特性和相幅频特性和相幅频特性和相幅频特性和相频特性统称为频率特性,或叫做频率响应。频特性统称为频率特性,或叫做频率响应。频特性统称为频率特性,或叫做频率响应。频特性统称为频率特性,或叫做频率响应。uiuouiuo放大器放大器第2页/共52页产生频率响应的原因是什么?产生频率响应的原因是什么?产生频率响应的原因是什么?产生频率响应的原因是什么?在放大电路中,由于电抗元件(电容、电感)及半导在放大电路中,由于电抗元件(电容、电感)及半导在放大电路中,由于电抗元件(电容、电感)及半导在放大电路中,由于电抗元件(电容、电感
4、)及半导体管极间电容等的存在,当输入信号幅度不变而体管极间电容等的存在,当输入信号幅度不变而体管极间电容等的存在,当输入信号幅度不变而体管极间电容等的存在,当输入信号幅度不变而频率发生改变时,电路的放大倍数会改变,且相频率发生改变时,电路的放大倍数会改变,且相频率发生改变时,电路的放大倍数会改变,且相频率发生改变时,电路的放大倍数会改变,且相移也会产生变化。移也会产生变化。移也会产生变化。移也会产生变化。IUR=I*RUC=I*1(2f C)Uf 增大增大XC减小减小UC减小减小UR增大增大相角改变相角改变电容、电阻电容、电阻UI关系关系大小、相位大小、相位XC=1/(2f C)=1/(C)电
5、压滞后电流电压滞后电流90第3页/共52页典型的幅频特性曲线典型的幅频特性曲线典型的幅频特性曲线典型的幅频特性曲线下限频率下限频率上限频上限频率率AUM0.707AUM半功率半功率AUMdB-0.707AUMdB=20*lgAUM-20lg(0.707AUM)=20lg(2)0.5=10*lg2=3.010dB带宽带宽BW=fH-fL第4页/共52页n n1 1、什么叫频率响应,它包括哪两、什么叫频率响应,它包括哪两、什么叫频率响应,它包括哪两、什么叫频率响应,它包括哪两个部分?个部分?个部分?个部分?n n2 2、幅频特性曲线的自变量和函数、幅频特性曲线的自变量和函数、幅频特性曲线的自变量和
6、函数、幅频特性曲线的自变量和函数分别是什么?分别是什么?分别是什么?分别是什么?n n3 3、相频特性曲线的自变量和函数、相频特性曲线的自变量和函数、相频特性曲线的自变量和函数、相频特性曲线的自变量和函数分别是什么?分别是什么?分别是什么?分别是什么?第5页/共52页 研究频率响应的方法研究频率响应的方法研究频率响应的方法研究频率响应的方法用复频域分析方法,统一处理稳态分析和瞬态分析用复频域分析方法,统一处理稳态分析和瞬态分析用复频域分析方法,统一处理稳态分析和瞬态分析用复频域分析方法,统一处理稳态分析和瞬态分析输入激励信号的拉氏变换输入激励信号的拉氏变换输出响应信号的拉氏变换输出响应信号的拉
7、氏变换传递传递函数函数标尺标尺因子因子零点零点极点极点利用传递函数利用传递函数A(S)进行稳态分析时,令进行稳态分析时,令s=j,则,则A(s)=A(j),它就是系统的频率特性,并据此画出系统的波,它就是系统的频率特性,并据此画出系统的波特图,确定相应的上下限频率。特图,确定相应的上下限频率。第6页/共52页虚数符号虚数符号j为可看作旋转因子,为可看作旋转因子,表示逆时针旋转(超前)表示逆时针旋转(超前)90正弦稳态电路的相量法正弦稳态电路的相量法 在频率一定时,一个交流信号的全部信息可由其在频率一定时,一个交流信号的全部信息可由其幅值和相角完全给出,因此交流放大电路中的各幅值和相角完全给出,
8、因此交流放大电路中的各个参数均可以表示为复数形式。个参数均可以表示为复数形式。复数形式放大倍数的模与频率复数形式放大倍数的模与频率的关系的关系幅频特性幅频特性复数形式放大倍数的幅角与频复数形式放大倍数的幅角与频率的关系率的关系相频特性相频特性第7页/共52页相量法举例之一相量法举例之一RC高通电路高通电路第8页/共52页fL0.1fL0.01fLfAU/dB0-40-2020dB/20dB/十倍频十倍频10fL100fL.RC高通电路高通电路第9页/共52页fL0.1fL0.01fL10fL90045000f.4545度度/十倍频十倍频RC高通电路:频率越低,高通电路:频率越低,衰减越大,相移
9、越大衰减越大,相移越大RC高通电路高通电路fL0.1fL0.01fLfAU/dB0-40-2020dB/20dB/十倍频十倍频10fL100fL.第10页/共52页相量法举例之二相量法举例之二RC低通电路低通电路第11页/共52页0.1fHfH10fH-40 0-20-3dB-20dB/-20dB/十倍频十倍频.AU/dB 低通电路的幅频特性曲线低通电路的幅频特性曲线RC低通电路低通电路f第12页/共52页0.1fHfH10fH00-450-900.-45-45度度/十倍频十倍频 低低通通电电路路的的相相频频特特性性曲曲线线RC低通电路低通电路fRC低通电路:频率越高,低通电路:频率越高,衰减
10、越大,相移越大衰减越大,相移越大第13页/共52页波特图波特图n n采用对数坐标的幅频特性和采用对数坐标的幅频特性和相频特性图称为波特图。相频特性图称为波特图。n n波特图由对数幅频特性和对波特图由对数幅频特性和对数相频特性两部分组成数相频特性两部分组成n n横轴采用对数刻度横轴采用对数刻度lgf,幅频,幅频特性的纵轴采用特性的纵轴采用20lg|Au|表示,表示,单位是分贝单位是分贝(dB);相频特性的相频特性的纵轴仍用纵轴仍用表示。表示。第14页/共52页采用波特图的好处采用波特图的好处1 1、频率范围和放大倍数所表示的范围都大大增加。、频率范围和放大倍数所表示的范围都大大增加。、频率范围和
11、放大倍数所表示的范围都大大增加。、频率范围和放大倍数所表示的范围都大大增加。2 2、幅频特性曲线和相频特性曲线都可以用分段的直、幅频特性曲线和相频特性曲线都可以用分段的直、幅频特性曲线和相频特性曲线都可以用分段的直、幅频特性曲线和相频特性曲线都可以用分段的直线段来近似表示。线段来近似表示。线段来近似表示。线段来近似表示。3 3、放大倍数用对数表示可以将相乘变为相加。、放大倍数用对数表示可以将相乘变为相加。、放大倍数用对数表示可以将相乘变为相加。、放大倍数用对数表示可以将相乘变为相加。AU0.010.03160.10.3160.70711.4143.161031.610020lgAU-40-30
12、-20-10-3.003.010203040第15页/共52页n n取对数幅频特性后,高取对数幅频特性后,高取对数幅频特性后,高取对数幅频特性后,高通电路可近似为以通电路可近似为以通电路可近似为以通电路可近似为以f fL L为拐为拐为拐为拐点,频率低于点,频率低于点,频率低于点,频率低于f fL L后,每下后,每下后,每下后,每下降降降降1010倍,增益下降倍,增益下降倍,增益下降倍,增益下降20dB20dB,即对数幅频特性在此,即对数幅频特性在此,即对数幅频特性在此,即对数幅频特性在此区间可等效成斜率为区间可等效成斜率为区间可等效成斜率为区间可等效成斜率为(20dB(20dB十倍频十倍频十倍
13、频十倍频)的直线。的直线。的直线。的直线。n n而高通电路的对数相频而高通电路的对数相频而高通电路的对数相频而高通电路的对数相频特性可近似为以特性可近似为以特性可近似为以特性可近似为以0.10.1f fL L和和和和1010f fL L为拐点的三段直线近为拐点的三段直线近为拐点的三段直线近为拐点的三段直线近似,频率在两个拐点之似,频率在两个拐点之似,频率在两个拐点之似,频率在两个拐点之间,每下降间,每下降间,每下降间,每下降1010倍,相移倍,相移倍,相移倍,相移增加增加增加增加4545,而在两个拐点,而在两个拐点,而在两个拐点,而在两个拐点之外的相移保持不变。之外的相移保持不变。之外的相移保
14、持不变。之外的相移保持不变。fL0.1fL0.01fLfAV/dB0-20-40-3dB20dB/20dB/十倍频十倍频10fL90045000100fL.4545度度/十倍频十倍频高通电路高通电路f第16页/共52页f0.1fHfH10fH-40 0-20.-3dB-20dB/-20dB/十倍频十倍频.00-900.AV/dB-45-45度度/十倍频十倍频低通电路低通电路-450n n取对数幅频特性后,低通取对数幅频特性后,低通取对数幅频特性后,低通取对数幅频特性后,低通电路可近似为以电路可近似为以电路可近似为以电路可近似为以f fHH为拐点,为拐点,为拐点,为拐点,频率高于频率高于频率高于
15、频率高于f fHH后,每上升后,每上升后,每上升后,每上升1010倍,增益下降倍,增益下降倍,增益下降倍,增益下降20dB20dB,即对,即对,即对,即对数幅频特性在此区间可等数幅频特性在此区间可等数幅频特性在此区间可等数幅频特性在此区间可等效成斜率为效成斜率为效成斜率为效成斜率为(-20dB(-20dB十倍十倍十倍十倍频频频频)的直线。的直线。的直线。的直线。n n而低通电路的对数相频特而低通电路的对数相频特而低通电路的对数相频特而低通电路的对数相频特性可近似为以性可近似为以性可近似为以性可近似为以0.10.1f fHH和和和和1010f fHH为拐点的三段直线近似,为拐点的三段直线近似,为
16、拐点的三段直线近似,为拐点的三段直线近似,频率在两个拐点之间,每频率在两个拐点之间,每频率在两个拐点之间,每频率在两个拐点之间,每上升上升上升上升1010倍,相移增加负倍,相移增加负倍,相移增加负倍,相移增加负4545,而在两个拐点之外的相,而在两个拐点之外的相,而在两个拐点之外的相,而在两个拐点之外的相移保持不变。移保持不变。移保持不变。移保持不变。f第17页/共52页波特图波特图n n波特图由哪两部分组成?波特图由哪两部分组成?n n波特图横轴表示什么,单位是什波特图横轴表示什么,单位是什么?么?n n波特图中幅频特性曲线的纵轴是波特图中幅频特性曲线的纵轴是什么,单位是什么?什么,单位是什
17、么?n n波特图中相频特性曲线的纵轴是波特图中相频特性曲线的纵轴是什么,单位是什么?什么,单位是什么?n n简单简单RC低通、高通电路传递函数低通、高通电路传递函数的形式各是怎样的?它们对应的的形式各是怎样的?它们对应的幅频特性、相频特性波特图又是幅频特性、相频特性波特图又是怎样近似的?怎样近似的?第18页/共52页第第3章章 频率响应频率响应3.1 频率响应概述频率响应概述3.2 晶体管的频率参数晶体管的频率参数3.3 共射放大器的频率特性共射放大器的频率特性3.4 多级放大电路的频率特性多级放大电路的频率特性第19页/共52页3.2 晶体管的频率参数晶体管的频率参数 中频时,认为晶体管电流
18、放大倍数基本不变,但频中频时,认为晶体管电流放大倍数基本不变,但频率升高后,三极管内部电容效应不再能忽略,其放大率升高后,三极管内部电容效应不再能忽略,其放大作用下降。电流放大系数是频率的函数作用下降。电流放大系数是频率的函数第20页/共52页=13.2 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特征特征频率频率特征频率是一个重要参数,超过特征频率后,特征频率是一个重要参数,超过特征频率后,晶体管电流放大倍数小于晶体管电流放大倍数小于1,失去放大作用。,失去放大作用。第21页/共52页晶体管的混合晶体管的混合型等效电路型等效电路(P102P102图)图)图)图)发射结结电容发射结
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