第四章频率响应优秀课件.ppt

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1、一、晶体管的高频等效电路一、晶体管的高频等效电路二、晶体管的高频参数二、晶体管的高频参数1.共射短路电流放大系数共射短路电流放大系数(j)及其上限频率及其上限频率f2.特征频率特征频率fT3.共基短路电流放大系数共基短路电流放大系数(j)及及f4.2放大器的高频小信号模型和高频参数放大器的高频小信号模型和高频参数4.2.1晶体管的频率参数和高频等效电路晶体管的频率参数和高频等效电路第1页，本讲稿共43页2022/11/291模拟电子技术模拟电子技术二、高频增益表达式及上限频率二、高频增益表达式及上限频率4.2.2共射放大器的高频响应分析共射放大器的高频响应分析一、共射放大器的高频小信号等效电路

2、一、共射放大器的高频小信号等效电路第2页，本讲稿共43页2022/11/292模拟电子技术模拟电子技术一、一、C1、E对低频特性的影响对低频特性的影响二、二、C2对低频响应的影响对低频响应的影响4.3.2阻容耦合放大器低频响应分析阻容耦合放大器低频响应分析4.3 放大器的频率响应放大器的频率响应4.3.1 阻容耦合放大器的高频等效电路阻容耦合放大器的高频等效电路第3页，本讲稿共43页2022/11/293模拟电子技术模拟电子技术第四章第四章频率响应频率响应（1）掌握放大电路频率响应的有关概念，掌握放大）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器的低频、中频和高频等效

3、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4页，本讲稿共43页2022/11/294模拟电子技术模拟电子技术4.1 频率响应和频率失真频率响应和频率失真（1）待放大的信号不一定是单一频率的，而是有）待放大的信号不一定是单一频率的，而是有一定的频率范围。如语音信号：一定的频率范围。如语音信号：300 3400 Hz；视频信号：视频信号：25Hz6MHz。（2）实际的放大器中存在电抗元件（管子的极间）实际的放

4、大器中存在电抗元件（管子的极间电容：电容：Cbe，Cbc，以及电路的耦合电容，分布电以及电路的耦合电容，分布电容引线电感等）使得放大器对不同频率的信号放容引线电感等）使得放大器对不同频率的信号放大倍数和延迟时间不同大倍数和延迟时间不同,由此产生的波形畸变称为由此产生的波形畸变称为前几章的讨论中，我们把放大器的增益看作前几章的讨论中，我们把放大器的增益看作是与频率无关的参量，但实际上：是与频率无关的参量，但实际上：第5页，本讲稿共43页2022/11/295模拟电子技术模拟电子技术4.1.1 频率失真及不失真条件频率失真及不失真条件 一、频率失真（一、频率失真（线性失真线性失真）由于电抗元件的存

5、在，使得放大器对不同频率信由于电抗元件的存在，使得放大器对不同频率信号分量的放大倍数和延迟时间不同，那么放大后号分量的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信号各频率分量的大小比例大小比例和和时间相对关系时间相对关系将将不同于输入信号。不同于输入信号。即放大器并不是对所有频率的（激励）信号反映即放大器并不是对所有频率的（激励）信号反映（响应）都是一样的。这取决于放大器的（响应）都是一样的。这取决于放大器的频率响频率响应特性。应特性。称为称为频率失真频率失真，属于，属于线性失真线性失真。第6页，本讲稿共43页2022/11/296模拟电子技术模拟电子技术幅频失真和相频失真幅频失真

6、和相频失真.avi第7页，本讲稿共43页2022/11/297模拟电子技术模拟电子技术二、线性失真和非线性失真二、线性失真和非线性失真1.起因不同起因不同2.结果不同结果不同线性失真由电路中的线性失真由电路中的线性电抗元件线性电抗元件（电感、电容），（电感、电容），引起。引起。非线性失真由电路中的非线性失真由电路中的非线性元件非线性元件引起引起(如晶体如晶体管或场效应管的特性曲线的非线性等管或场效应管的特性曲线的非线性等)。线性失真线性失真不产生不产生新的频率分量信号。新的频率分量信号。非线性失真非线性失真产生产生新的频率分量信号。新的频率分量信号。第8页，本讲稿共43页2022/11/298

7、模拟电子技术模拟电子技术失真失真线性失真线性失真非线性失真非线性失真不不同同点点起起因因由电路中的线性电抗元件引起由电路中的线性电抗元件引起（如（如L、C）由电路的中由电路的中的非线性电的非线性电抗元件引起抗元件引起结结果果只会使各频率分量信号的比例只会使各频率分量信号的比例关系和时间关系发生变化，或关系和时间关系发生变化，或滤掉某些频率分量的信号，但滤掉某些频率分量的信号，但不会产生新的频率分量信号不会产生新的频率分量信号能产生新的能产生新的频率分量的频率分量的信号信号相相 同同 点点使输出信号产生畸变使输出信号产生畸变线性失真与非线性失真的比较线性失真与非线性失真的比较第9页，本讲稿共43

8、页2022/11/299模拟电子技术模拟电子技术K 图图4.2 理想频率响应理想频率响应00 三、不失真条件三、不失真条件理想频率响应理想频率响应(a)理想振幅频率响应理想振幅频率响应(b)理想相位频率响应理想相位频率响应第10页，本讲稿共43页2022/11/2910模拟电子技术模拟电子技术 4.1.2实际的频率特性及通频带定义实际的频率特性及通频带定义图图4.1.2阻容耦合放大器的幅频响应阻容耦合放大器的幅频响应 上限频率上限频率半功率点半功率点L中频区中频区低频区低频区高频区高频区理想幅频特性理想幅频特性实际幅频特性实际幅频特性f0半功率点半功率点H H下限频率下限频率通频带通频带BW增

9、益频带积增益频带积中频增益中频增益第11页，本讲稿共43页2022/11/2911模拟电子技术模拟电子技术上限频率上限频率fH：为高频区放大倍数下降为中频区的为高频区放大倍数下降为中频区的0.707时所对应的频率。时所对应的频率。下限频率下限频率fL：为低频区放大倍数下降为中频区的为低频区放大倍数下降为中频区的0.707时所对应的频率。时所对应的频率。通频带通频带BW：BW=fH-fLfH 表征放大器的线表征放大器的线性失真许可范围内的信号频带宽度。性失真许可范围内的信号频带宽度。第12页，本讲稿共43页2022/11/2912模拟电子技术模拟电子技术增益频带积增益频带积中频区增益中频区增益A

10、uI与通频带与通频带BW是放大器的两个是放大器的两个重要重要指标指标，希望两者越大越好，但两者往往又是一对，希望两者越大越好，但两者往往又是一对矛盾矛盾的指标，所以又引进增益频带积来表征放大的指标，所以又引进增益频带积来表征放大器的性能。器的性能。第13页，本讲稿共43页2022/11/2913模拟电子技术模拟电子技术4.2晶体管的高频小信号模型和晶体管的高频小信号模型和高频参数高频参数4.2.1晶体管高频小信号晶体管高频小信号模型模型一、晶体管的高频等效电路一、晶体管的高频等效电路图图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等效电路等效电路 第14页，本讲稿共43页2022/

11、11/2914模拟电子技术模拟电子技术二、晶体管的高频参数二、晶体管的高频参数 1.共射短路电流放大系数共射短路电流放大系数(j)及其上限频率及其上限频率f第15页，本讲稿共43页2022/11/2915模拟电子技术模拟电子技术 图图4.3|(j)|与频率与频率f的关系曲线的关系曲线 2.特征频率特征频率fTffTf010|(j)|0.7070第16页，本讲稿共43页2022/11/2916模拟电子技术模拟电子技术3.共基短路电流放大系数共基短路电流放大系数(j)及及f第17页，本讲稿共43页2022/11/2917模拟电子技术模拟电子技术例：由手册查得：某晶体管在工作点例：由手册查得：某晶体

12、管在工作点ICQ=5mA，UCEQ=6V时的参数为时的参数为hfe=150，hie=1K，hre=0，hoe=67.5us，fT=350MHz，Cbc=4PF，求高频混合求高频混合 型电路。型电路。(P43)解：解：第18页，本讲稿共43页2022/11/2918模拟电子技术模拟电子技术所以：所以：又因为：又因为：所以：所以：第19页，本讲稿共43页2022/11/2919模拟电子技术模拟电子技术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4.3.1共射放大器的高频小信号等效电路共射放大器的高频小信号等效电路RsC1RB2RB1REC3C2RCRLUo.Us.UCC图图4.3.1 共

13、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路(a)电路电路第20页，本讲稿共43页2022/11/2920模拟电子技术模拟电子技术(b)等效电路等效电路(设设RB1/RB2R i)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路I1I2第21页，本讲稿共43页2022/11/2921模拟电子技术模拟电子技术rbbRsUsrbeCbeCMbCMRLUobeUbegmcI1密勒等效电容密勒等效电容图图4.3.2(a)单向化模型单向化模型第22页，本讲稿共43页2022/11/2

14、922模拟电子技术模拟电子技术rbbRsUs.rbeCbeCMbCMRLUo.beUbegm.c图图4.3.2(a)单向化模型单向化模型I2第23页，本讲稿共43页2022/11/2923模拟电子技术模拟电子技术图图4.3.2(b)进一步的简化等效电路进一步的简化等效电路 UbegmRLUoUsRsCiUbe第24页，本讲稿共43页2022/11/2924模拟电子技术模拟电子技术二、高频增益表达式及上限频率二、高频增益表达式及上限频率设AuIs=100 做下图第25页，本讲稿共43页2022/11/2925模拟电子技术模拟电子技术|Aus(j)|0.707|AuIs|AuIs|HH004590

15、(j )|Aus(j)|H0045900.01H0.1 H10H402020 dB/10倍频程倍频程(a)(b)(c)(d)(H)45图图4.3.3考虑管子极间电容影响的共射放大器频率响应考虑管子极间电容影响的共射放大器频率响应 (a)幅频特性；幅频特性；(b)相频特性；相频特性；(c)幅频特性幅频特性渐近渐近波特图；波特图；(d)相频特性相频特性渐近渐近波特图波特图 线性刻度线性刻度对数刻度对数刻度对数刻度对数刻度第26页，本讲稿共43页2022/11/2926模拟电子技术模拟电子技术三、共射三、共射放大器的低频响应放大器的低频响应 1.阻容耦合放大器的低频等效电路阻容耦合放大器的低频等效电

16、路(a)电路电路图图4.3.4共射放大器及其低频等效电路共射放大器及其低频等效电路 第27页，本讲稿共43页2022/11/2927模拟电子技术模拟电子技术低频等效电路低频等效电路图图4.3.4共射放大器及其低频等效电路共射放大器及其低频等效电路 第28页，本讲稿共43页2022/11/2928模拟电子技术模拟电子技术简化低频等效电路简化低频等效电路图图4.3.4阻容耦合共射放大器及其低频等效电路阻容耦合共射放大器及其低频等效电路 第29页，本讲稿共43页2022/11/2929模拟电子技术模拟电子技术2.阻容耦合放大器低频响应分析阻容耦合放大器低频响应分析一、一、C1、E对低频特性的影响对低

17、频特性的影响第30页，本讲稿共43页2022/11/2930模拟电子技术模拟电子技术第31页，本讲稿共43页2022/11/2931模拟电子技术模拟电子技术 二、二、C2对低频响应的影响对低频响应的影响图4.25 C2对低频响应影响的等效电路第32页，本讲稿共43页2022/11/2932模拟电子技术模拟电子技术(C2引入的下限角频率)第33页，本讲稿共43页2022/11/2933模拟电子技术模拟电子技术(中频源增益)第34页，本讲稿共43页2022/11/2934模拟电子技术模拟电子技术图图4.3.7 阻容耦合放大器完整的频率响应阻容耦合放大器完整的频率响应 第35页，本讲稿共43页202

18、2/11/2935模拟电子技术模拟电子技术思考题思考题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的含的含义义如何如何？三者？三者的关系如何？的关系如何？第36页，本讲稿共43页2022/11/2936模拟电子技术模拟电子技术作作 业业5-15-7第37页，本讲稿共43页2022/11/2937模拟电子技术模拟电子技术 图4.28共射放大器电路第38页，本讲稿共43页2022/11/2938模拟电子技术模拟电子技术 图4.28共射放大器电路的幅频特性第39页，本讲稿共43页2022/11/2939模拟电子技术模拟电子技术 元、

19、器件输入示意图元、器件输入示意图第40页，本讲稿共43页2022/11/2940模拟电子技术模拟电子技术Multisim 中中的的“分分析析方方法法”第41页，本讲稿共43页2022/11/2941模拟电子技术模拟电子技术MP3播放器的音频频率范围为20Hz-20kHz。FM广播的音频频率范围为200Hz-15kHz。AM广播的音频频率范围为200Hz-4.5kHz。第42页，本讲稿共43页2022/11/2942模拟电子技术模拟电子技术音阶音阶CDEFGAB简谱符号简谱符号1234567频率（频率（Hz）261293330349392440494频率（对数）频率（对数）48.3 49.3 50.3 50.8 51.8 52.8 53.8音乐中音阶的划分是在频率的对数坐标音乐中音阶的划分是在频率的对数坐标（20log）上取等分而得的）上取等分而得的 第43页，本讲稿共43页2022/11/2943模拟电子技术模拟电子技术