第五 放大电路的频率响应.pptx

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1、 教学要求教学要求重重点点：讨讨论论影影响响放放大大电电路路频频率率响响应应的的因因素素、研研究究频频率率响响应应的的必必要要性性、求求解解单单管管放放大大电电路路下下限限频频率率、上上限限频频率率和和波波特特图图的的方方法法、多多级级放放大大电电路路的的频频率率参参数数与与各各级级放大电路频率参数的关系。放大电路频率参数的关系。难难点点：如如何何理理解解在在分分析析下下限限频频率率时时结结电电容容相相当当于于开开路路,而而分分析析上上限限频频率率时时将将耦耦合合电电容容和和旁旁路路电电容容相相当当于于短短路路；为为什什么么截截止止频频率率决决定定于于电电容容所所在在回回路路的的时时间间常常数

2、数；如如何何求求解解电电容容所所在在回回路路的的等等效效电电阻阻；如如何何根根据据波波特特图图写写出出放放大大倍倍数数的的表表达达式式和和根根据据放放大大倍倍数数的的表表达达式式画画出出波波特图等等。特图等等。第1页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束5.1 频率响应概述频率响应概述研究放大电路频率响应的必要性研究放大电路频率响应的必要性1.放大电路的放大倍数是信号频率的函数，这种放大电路的放大倍数是信号频率的函数，这种函数关系称为函数关系称为频率响应频率响应或或频率特性频率特性。2.放大电路应具有适合信号频率范围的通频带。放大电路应具有适合信号频率范围的通频带。

3、3.获得放大电路上限频率、下限频率及通频带的获得放大电路上限频率、下限频率及通频带的计算方法。计算方法。频率响应的基本概念频率响应的基本概念1.耦合电容的存在，对信号构成了高通电路。耦合电容的存在，对信号构成了高通电路。第2页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束 对低频段,由于耦合电容的容抗变大,高频时1/CR,可视为短路,低频段时1/CR不成立。此时考虑极间电容影响的等效电路如图(a)所示。U i R U o C(a)低频段耦合电容的影响 第3页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束 对高频段,由于三极管极间电容或分布电容的容抗较小,

4、低频段视为开路,高频段处1/C较小,此时考虑极间电容影响的等效电路如图(b)所示。当频率上升时,容抗减小,使加至放大电路的输入信号减小,输出电压减小,从而使放大倍数下降。同时也会在输出电压与输入电压间产生附加相移。2.极间电容的存在，对信号构成了低通电路。极间电容的存在，对信号构成了低通电路。U i R U o C(b)高频段极间电容的影响 第4页/共66页一一.RC高通网络高通网络（1）频率响应表达式：）频率响应表达式：令：令：则：则：幅频响应：幅频响应：相频响应：相频响应：第5页/共66页（2）RC高通网络的波特图高通网络的波特图f0.01fL00.1fL fL10fL-20-40最大误差

5、最大误差-3dB斜率为斜率为-20dB/十倍频程十倍频程 的直线的直线幅频响应：幅频响应：20dB/十倍频十倍频第6页/共66页 可见：当频率较高时，可见：当频率较高时，AU 1，输出与输入电压之间的，输出与输入电压之间的相位差相位差=0。随着频率的降低，。随着频率的降低，AU 下降，相位差增大，且输下降，相位差增大，且输出电压是超前于输入电压的，最大超前出电压是超前于输入电压的，最大超前9090o o。其中，其中，fL L是一个重要的频率点，称为是一个重要的频率点，称为下限截止频率下限截止频率。f0.01fL00.1fL fL10fL-20-4020dB/十倍频十倍频相频响应相频响应f0.0

6、1fL00.1fL fL10fL9045第7页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束一、高通电路图高通电路及频率响应第8页/共66页二、二、RC低通网络低通网络（1）频率响应表达式：）频率响应表达式：令：令：则：则：幅频响应：幅频响应：相频响应：相频响应：第9页/共66页（2）RC低通电路的波特图低通电路的波特图最大误差最大误差-3dB0分贝水平线分贝水平线斜率为斜率为-20dB/十倍频程十倍频程 的直线的直线幅频响应：幅频响应：f0.1fH0fH10fH100fH-20-40-20dB/十倍频程十倍频程第10页/共66页相频响应相频响应 可见：当频率较低时，可见：

7、当频率较低时，AU 1，输出与输入电压之间的相位差，输出与输入电压之间的相位差=0。随。随着频率的提高，着频率的提高，AU 下降，相位差下降，相位差增大，且输出电压是滞后于输入电压增大，且输出电压是滞后于输入电压的，最大滞后的，最大滞后9090o o。其中其中fH H是一个重要的频率点，称为是一个重要的频率点，称为上限截止频率上限截止频率。f0.1fH0fH10fH100fH-20-40-20dB/十倍频程十倍频程f0.1fH0fH10fH100fH-45-90这种对数频率特性曲线称为波特图这种对数频率特性曲线称为波特图第11页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束

8、二、低通电路图低频电路及其频率响应第12页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束波特图波特图在研究放大电路的在研究放大电路的频率响应频率响应时，采用对数坐标画时，采用对数坐标画出的频率特性曲线就称为出的频率特性曲线就称为波特图波特图。高通电路的对数幅频特性为。高通电路的对数幅频特性为。低通电路的对数幅频特性为。低通电路的对数幅频特性为。第13页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束图高通电路与低通电路的波特图第14页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束5.2 晶体管的高频等效模型晶体管的高频等效模型晶体管的混

9、合模型一、完整的混合模型图晶体管结构示意图及混合模型第15页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束模型的引出模型的引出 rbe-发射结电阻发射结电阻re归算到基极回路的电阻归算到基极回路的电阻 -发射结电容-集电结电阻 -集电结电容 rbb-基区的体电阻，基区的体电阻，b是假想的基区内的一个点。是假想的基区内的一个点。互导互导 第16页/共66页二、简化的混合模型bce(a)rbbrbebUbe.CpCmgmUb e.c(b)IUbe.CmbeUc e.eIc(c)Ub e.b(1-K)CmCmK-1KUce.e令 模型的简化模型的简化第17页/共66页第第5 5章

10、章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束此此式式表表明明,从从b、e两两端端看看进进去去,跨跨接接在在b、c之之间间的的电电容容C的作用的作用,和一个并联在和一个并联在b、e两端两端,其电容值为其电容值为 的的电电容容等等效效。这这就就是是密密勒勒定定理理。如如图图c所所示。示。第18页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束图简化的混合模型第19页/共66页低频时，忽略电容，混合低频时，忽略电容，混合 模型与模型与H参数模型等效参数模型等效所以所以三、混合三、混合模型的主要参数模型的主要参数由：由：第20页/共66页又因为又因为从手册中查出从手册中查出所以所以第

11、21页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束三、混合模型的主要参数模型参数的获得模型参数的获得（与与H H参数的关系参数的关系）低频时，混合低频时，混合模型与模型与h参数模型等效参数模型等效 所以所以从手册中查出从手册中查出第22页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束晶体管电流放大倍数的频率响应由由h h参数可知参数可知即即根据混合根据混合 模型得模型得所以所以第23页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束低频时低频时截止频率截止频率第24页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束令

12、令即即第25页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束因因所以所以其中：其中：第26页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束5.3 场效应管的高频等效模型场效应管的高频等效模型图场效应管的高频等效模型第27页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束5.4 单管放大电路的频率响应单管放大电路的频率响应单管共射放大电路的频率响应图单管共射放大电路及其等效电路第28页/共66页 具体分析时具体分析时,通常分成三个频段考虑通常分成三个频段考虑:(1)中中频频段段:全全部部电电容容均均不不考考虑虑,耦耦合合电电容容视视为为短

13、短路路,极极间电容视为开路。间电容视为开路。(2)低低频频段段:耦耦合合电电容容的的容容抗抗不不能能忽忽略略,而而极极间间电电容容视视为为开路。开路。(3)高高频频段段:耦耦合合电电容容视视为为短短路路,而而极极间间电电容容的的容容抗抗不不能能忽略。忽略。这这样样求求得得三三个个频频段段的的频频率率响响应应,然然后后再再进进行行综综合合。这这样样做做的的优优点点是是,可可使使分分析析过过程程简简单单明明了了,且且有有助助于于从从物物理理概概念上来理解各个参数对频率特性的影响。念上来理解各个参数对频率特性的影响。第29页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束一、中频电

14、压放大倍数图单管共射放大电路的中频等效电路第30页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束其中：其中：电路空载时的中频电压放大倍数为电路空载时的中频电压放大倍数为第31页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束输入电阻为输入电阻为二、低频电压放大倍数图单管共射放大电路的低频等效电路输出电阻为输出电阻为第32页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束将（）代入上式得将（）代入上式得将上式分子、分母同除以将上式分子、分母同除以Rc+RL得得 第33页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束与与

15、中频电压放大倍数（）比较得中频电压放大倍数（）比较得下限截止频率为下限截止频率为第34页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束第35页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束三、高频电压放大倍数图单管共射放大电路的高频等效电路第36页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束第37页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束令：令：第38页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束四、波特图第39页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束第40

16、页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束图单管共射放大电路的波特图第41页/共66页完整的共射放大电路的频率响应完整的共射放大电路的频率响应f-180fHfL-225-270ffHfL-20dB/十倍频程十倍频程-135-9020dB/十倍频程十倍频程第42页/共66页（1）通频带：）通频带：（2 2）带宽）带宽-增益积：增益积：fbwAumBJT BJT 一旦确定，一旦确定，带宽增益积基本为常数带宽增益积基本为常数5.频率失真频率失真由于放大器对不同频率信号的放大倍数不同由于放大器对不同频率信号的放大倍数不同而产生的失真。而产生的失真。频率失真动画演示频率失真动画

17、演示两个频率响应指标：两个频率响应指标：f-180fHfL-225-270ffHfL-20dB/十倍频程十倍频程-135-9020dB/十倍频程十倍频程第43页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束单管共源放大电路的频率响应(bujiang)(bujiang)图单管共源放大电路及其等效电路第44页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束一、中频电压放大倍数二、高频电压放大倍数第45页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束三、低频电压放大倍数第46页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束

18、第47页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束放大电路频率响应的改善和增益带宽积则则设设则则设设且且则则一、晶体管共射放大电路的增益带宽积第48页/共66页第第5 5章章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应结束整理得整理得BJT 一旦确定，带宽增益积基本为常数一旦确定，带宽增益积基本为常数#如何提高带宽？如何提高带宽？第49页/共66页带宽增益积：定性分析fbw fH fL fH矛盾 当提高增益时，带宽将变窄；反之，增益降低，带宽将变宽。放大电路频率响应的改善和增益带宽积第50页/共66页带宽增益积：定量分析若若rbeRb、Rs fL1，fH fH1，频带变窄！，

19、频带变窄！第54页/共66页5.5 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应对于对于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，则由于由于求解使增益下降求解使增益下降3dB的频的频率，经修正，可得率，经修正，可得第55页/共66页3Home（具体推导过程见教材 P230P230）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：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

20、下限频率。（具体推导过程见教材 P231P231）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：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。Back第56页/共66页小小 结结 本讲主要介绍了以下基本内容：本讲主要介绍了以下基本内容：频率响应的基本概念。频率响应的基本概念。频率响应的分析、计算方法。频率响应的分析、计算方法。波特图的画法。波特图的画法。HomeBack8作业：P243-244 P243-244 自测题第57页/共66页 【例1】共e极放大电路如图5-18所示,设三极管的=100,rb

21、e=6k,rbb=100,fT=100MHz,C=4pF。(1)估算中频电压放大倍数Ausm;(2)估算下限频率fl;(3)估算上限频率fh。解解(1)估算Ausm。由公式(5-18)图5-18 例1电路图第58页/共66页故其中第59页/共66页 (2)估算下限频率fl。电路中有两个隔直电容C1和C2以及一个旁路电容Ce,先分别计算出它们各自相应的下限频率fl1、fl2和fle。由于，所以第60页/共66页 (3)估算上限频率fh。高频等效电路如图5-19所示。根据给定参数可算出 图5 19 例1高频等效电路 第61页/共66页输入回路的时间常数为则 第62页/共66页输出回路的时间常数为

22、则 总的上限频率可由下式近似估算:第63页/共66页第五章第五章 结束结束第64页/共66页教学参考书：教学参考书：1.1.模拟电子技术基础简明教程，杨素行主编，高等教育出版社模拟电子技术基础简明教程，杨素行主编，高等教育出版社2.2.康华光主编，电子技术基础康华光主编，电子技术基础-模拟部分（第四版），高等教育模拟部分（第四版），高等教育出版社，出版社，2000.82000.83.3.陈大钦主编，电子技术基础，模拟部分陈大钦主编，电子技术基础，模拟部分(第四版第四版)教师手册教师手册 ，高等教育出版社，高等教育出版社，1999.10 1999.10 4.4.宋学君，邬鸿彦宋学君，邬鸿彦 主编

23、，模拟电子技术，科学出版社，主编，模拟电子技术，科学出版社，199919995.5.江晓安，董秀峰江晓安，董秀峰 主编，模拟电子技术，西安电子科技大学出主编，模拟电子技术，西安电子科技大学出版社，版社，2002 2002 6.6.张英全主编，模拟电子技术张英全主编，模拟电子技术 ，机械工业出版社，机械工业出版社，2000.92000.97.7.王远主编，模拟电子技术王远主编，模拟电子技术 ，机械工业出版社，机械工业出版社，2000.8 2000.8 8.8.孙肖子，张企民孙肖子，张企民 主编，模拟电子技术，西安电子科技大学出主编，模拟电子技术，西安电子科技大学出版社，版社，200120019.9.陈大钦，彭容修陈大钦，彭容修 主编，赵曾贻；模拟电子技术，武汉工业大主编，赵曾贻；模拟电子技术，武汉工业大学出版社，学出版社，2001 2001 10.10.汪忠仁等编，电子线路实验汪忠仁等编，电子线路实验，重庆，科学技术文献出版社，重庆，科学技术文献出版社11.11.模拟电子技术基础教师手册模拟电子技术基础教师手册 华成英主编高等教育出版华成英主编高等教育出版 20022002年年8 8月月第65页/共66页感谢您的观看！第66页/共66页