第5章放大電路頻率響應(yīng)

1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)信息工程學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息教研室電子信息教研室第五章第五章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)5.1 頻率響應(yīng)概述頻率響應(yīng)概述5.2 晶體管的高頻等效電路晶體管的高頻等效電路5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng)單管放大電路的頻率響應(yīng)5.1 頻率響應(yīng)概述頻率響應(yīng)概述5.1 頻率響應(yīng)概述頻率響應(yīng)概述在放大電路中，放大倍數(shù)與信號(hào)頻率的函數(shù)關(guān)在放大電路中，放大倍數(shù)與信號(hào)頻率的函數(shù)關(guān)系，稱為頻率響應(yīng)或頻率特性。系，稱為頻率響應(yīng)或頻率特性。一、一、 頻率響應(yīng)的概念：頻率響應(yīng)的概念：二、高通電路二、高通電路RCjRCjRUUuAio1111LLLLffjffjjffjuA1

2、1111如果令：如果令：RCf2RCfL21（時(shí)間常數(shù)）（時(shí)間常數(shù)）LLLLffjffjjffjuA111112)(1LLffffuALffarctan90幅頻特性幅頻特性相頻特性相頻特性Lff 0, 1uALff Lff 45,22uA90,LffuA頻率特性：頻率特性：2)(1LLffffuALffarctan90下限截止頻率下限截止頻率三、低通電路三、低通電路HffjuA11RCfH21其中，上限截止頻率上限截止頻率2)(11HffuALffarctan90幅頻特性幅頻特性相頻特性相頻特性Hff 0, 1uAHff Hff 45,22uA90,ffuAH上上 限截止頻率限截止頻率2)(1

3、1HffuAHffarctan四、波特圖四、波特圖對(duì)于放大電路，往往對(duì)于放大電路，往往 ui 的頻率范圍廣，放大倍數(shù)大，的頻率范圍廣，放大倍數(shù)大，為了在同一坐標(biāo)系中表示如此寬的變化范圍，在畫(huà)頻為了在同一坐標(biāo)系中表示如此寬的變化范圍，在畫(huà)頻率特性曲線時(shí)，常采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)。稱為波特圖。率特性曲線時(shí)，常采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)。稱為波特圖。波特圖的表示方法波特圖的表示方法幅頻特性的橫軸采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)（幅頻特性的橫軸采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)（lg f），縱軸采用），縱軸采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)（對(duì)數(shù)坐標(biāo)（20lg ），單位是分貝（），單位是分貝（dB）uA相頻特性的橫軸采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)（相頻特性的橫軸采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)（lg f），縱軸采用），縱軸采

4、用原坐標(biāo)（原坐標(biāo)（ ）0,0lg20dBuA45,dB3uAlg2090,lg20lg20LffuA折線化的近似波特圖折線化的近似波特圖0, 1, uAffL45,22uA,ffL90, LLffuAff-20dB / 十倍頻十倍頻dBffffdBffffdBffffLLLLLL4001. 0lg20lg20,01. 0201 . 0lg20lg20,1 . 031lg20lg20,1、高通電路的波特圖、高通電路的波特圖2、低通電路的波特圖、低通電路的波特圖0, 1uAHff Hff 45,22uA0,0lg20dBuA45,3lg20dBuAHff 90,ffuAH90,lg20lg20Hf

5、fuA1 1、電路的截止頻率決定于電容所、電路的截止頻率決定于電容所在的回路的時(shí)間常數(shù)在的回路的時(shí)間常數(shù)2 2、當(dāng)電路的頻率等于下限頻率或上、當(dāng)電路的頻率等于下限頻率或上限頻率時(shí)，放大電路的增益下限頻率時(shí)，放大電路的增益下 降降3dB,3dB,且產(chǎn)生且產(chǎn)生+45+45度或度或-45-45度的相移。度的相移。3 3、近似分析中，可以用折線化、近似分析中，可以用折線化的近似波特圖表示放大電路的頻的近似波特圖表示放大電路的頻率特性。率特性。5.2 晶體管的高頻等效電路晶體管的高頻等效電路5.2.1 晶體管的高頻（晶體管的高頻（ 參數(shù)）等效模型參數(shù)）等效模型很小，很小，被忽略被忽略CCKCCCC)1

6、(ebceUUK5.2.1 晶體管的高頻（晶體管的高頻（ 參數(shù)）等效模型參數(shù)）等效模型bI5.2 晶體管的高頻（晶體管的高頻（ 參數(shù)）等效模型參數(shù)）等效模型ETebIUr)1 (TEQebmUIrg0ebmrg0 可以從手冊(cè)中查出。可以從手冊(cè)中查出。bbr低頻段電流低頻段電流放大倍數(shù)放大倍數(shù) ？ebbmebmb0rIgUgI5.2.2 晶體管電流放大倍數(shù)晶體管電流放大倍數(shù) 的頻率響應(yīng)的頻率響應(yīng)CCC截止頻率截止頻率特征頻率特征頻率ffT0obCC 可求可求bCII ( =常數(shù))CEU21Crfeb可查可查5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng)單管放大電路的頻率響應(yīng)在分析放大電路的頻率響應(yīng)時(shí)，往往將輸入

7、信號(hào)的頻率范圍在分析放大電路的頻率響應(yīng)時(shí)，往往將輸入信號(hào)的頻率范圍分為高頻、中頻、低頻段。分為高頻、中頻、低頻段。5.4放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)適應(yīng)任何頻率信號(hào)的等效電路適應(yīng)任何頻率信號(hào)的等效電路 高頻等效電路高頻等效電路 用三極管高頻等效用三極管高頻等效模型代替三極管模型代替三極管; ; 保留電路中的電容；保留電路中的電容；其他部分畫(huà)成交流通其他部分畫(huà)成交流通路。路。 1、中頻電壓放大倍數(shù)、中頻電壓放大倍數(shù)短路短路斷路斷路ebebbeLCebmioumUrrRRUgUUA/beLumrRA中頻電壓中頻電壓放大倍數(shù)放大倍數(shù)的計(jì)算與的計(jì)算與h參數(shù)交參數(shù)交流等效電流等效電路法計(jì)算路法計(jì)

8、算結(jié)果完全結(jié)果完全相同！相同！beLLmbeebrRRgrr2、低頻電壓放大倍、低頻電壓放大倍 數(shù)數(shù) Aul、 Ausl低頻時(shí)低頻時(shí) 開(kāi)路，開(kāi)路，耦合電容耦合電容C保留保留CiOOOiOulUUUUUUAOObeCUUrRcjRRRrRLCLbeC1cRRjcRRjrRRLCLCbeLC1)/(umALCLRRRRCf 其中，其中， 21LLumulffjffjAA 1LCLRRRRCf 其中，其中， 21低頻電壓放大倍低頻電壓放大倍數(shù)的計(jì)算是先確數(shù)的計(jì)算是先確定耦合電容的等定耦合電容的等效電阻，求出下效電阻，求出下限截止頻率限截止頻率fL ，代入公式即可代入公式即可 ！注意：注意：fL的求法

9、的求法：R為從電容兩端向外看的等效電阻為從電容兩端向外看的等效電阻。LLusmulSiiuslffjffjAARRRA13、高頻電壓放大倍、高頻電壓放大倍高頻時(shí)高頻時(shí) 考慮考慮 的的影響，耦合電容短路影響，耦合電容短路CebOSebiSuhUUUUUUA sbbbebHRRrrRRCf/21 其中，其中， HumuhffjAA11高頻電壓放大倍數(shù)高頻電壓放大倍數(shù)的計(jì)算是先確定極的計(jì)算是先確定極間電容的等效電阻，間電容的等效電阻，求出上限截止頻率求出上限截止頻率fH ，代入公式即，代入公式即可可 ！HusmushffjAA11注意：注意：fH的求法的求法：R為從電容兩端向外看的等效電阻為從電容兩

10、端向外看的等效電阻。)1)(1(HLLusmusffjffjffjAA中頻段中頻段：HLfff低頻段低頻段：Lff 高頻段：高頻段：Hff （高通電路，存在下限截止頻率）（高通電路，存在下限截止頻率）（低通電路，存在上限截止頻率）（低通電路，存在上限截止頻率） 4、波特圖、波特圖)1)(1 (1)1)(1 (HLusmHLLusmusffjjffAffjffjffjAA例例1： 已知某電路的波特圖如圖所示。已知某電路的波特圖如圖所示。（1）電路的中頻電壓增電路的中頻電壓增益益 d B ， 。（2）電路的下限頻率）電路的下限頻率fL Hz，上限頻率，上限頻率fH kHz.（3）電路的電壓放大倍）

11、電路的電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式數(shù)的表達(dá)式 m uAuA30-3210100)10j1)(10j1(j2 . 3 )10j1)(j101(3255fffAffAuu 或或例例2：電路如圖，畫(huà)出波特圖。：電路如圖，畫(huà)出波特圖。分析：分析：1.確定中頻放大倍數(shù)確定中頻放大倍數(shù)beCumrRA 例例2：電路如圖，畫(huà)出波特圖。：電路如圖，畫(huà)出波特圖。分析：分析：2.畫(huà)出等效電路畫(huà)出等效電路例例2：電路如圖，畫(huà)出波特圖。：電路如圖，畫(huà)出波特圖。例例2：電路如圖，畫(huà)出波特圖。：電路如圖，畫(huà)出波特圖。分析：分析：3.求下限截止頻率求下限截止頻率fLbebSrRRR/ RCfL 21 例例2：電路如圖，畫(huà)出波特圖。

12、：電路如圖，畫(huà)出波特圖。分析：分析：4.求上限截止頻率求上限截止頻率fH sbbbebRRrrR/ 21 RCfH 例例2：電路如圖，畫(huà)出波特圖。：電路如圖，畫(huà)出波特圖。分析：分析：5.電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù))1)(1(HLLusmuffjffffjAA 例例2：電路如圖，畫(huà)出波特圖。：電路如圖，畫(huà)出波特圖。分析：分析：6.波特圖例例3p243 自測(cè)題一自測(cè)題一）選擇正確答案填入空內(nèi)。）選擇正確答案填入空內(nèi)。 （1）測(cè)試放大電路輸出電壓幅值與相位的變化，可）測(cè)試放大電路輸出電壓幅值與相位的變化，可以得到它的頻率響應(yīng)，條件是以得到它的頻率響應(yīng)，條件是 。 A.輸入電壓幅值不變，改變頻率輸入電壓

13、幅值不變，改變頻率 B.輸入電壓頻率不變，改變幅值輸入電壓頻率不變，改變幅值 C.輸入電壓的幅值與頻率同時(shí)變化輸入電壓的幅值與頻率同時(shí)變化 （2）放大電路在高頻信號(hào)作用時(shí)放大倍數(shù)數(shù)值下降）放大電路在高頻信號(hào)作用時(shí)放大倍數(shù)數(shù)值下降的原因是的原因是 ，而低頻信號(hào)作用時(shí)放大倍數(shù)數(shù)值下降的，而低頻信號(hào)作用時(shí)放大倍數(shù)數(shù)值下降的原因是原因是 。 A.耦合電容和旁路電容的存在耦合電容和旁路電容的存在 B.半導(dǎo)體管極間電容和分布電容的存在。半導(dǎo)體管極間電容和分布電容的存在。 C.半導(dǎo)體管的非線性特性半導(dǎo)體管的非線性特性 D.放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)不合適放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)不合適 ABA例例3p243 自測(cè)題一自

14、測(cè)題一）選擇正確答案填入空內(nèi)。）選擇正確答案填入空內(nèi)。（3）當(dāng)信號(hào)頻率等于放大電路的）當(dāng)信號(hào)頻率等于放大電路的fL 或或fH時(shí)，放大倍數(shù)時(shí)，放大倍數(shù)的值約下降到中頻時(shí)的的值約下降到中頻時(shí)的 。 A.0.5倍倍 B.0.7倍倍 C.0.9倍倍 即增益下降即增益下降 。 A.3dB B.4dB C.5dB （4）對(duì)于單管共射放大電路，當(dāng)）對(duì)于單管共射放大電路，當(dāng)f fL時(shí)，輸出與輸時(shí)，輸出與輸入相位關(guān)系是入相位關(guān)系是 。 A.45 B.90 C.135 當(dāng)當(dāng)f fH時(shí)，輸出與輸入的相位關(guān)系是時(shí)，輸出與輸入的相位關(guān)系是 。 A.45 B.135 C.225 BACC下集預(yù)告下集預(yù)告第六章第六章 放大

15、電路中的反饋放大電路中的反饋小結(jié)小結(jié)基本要求：基本要求：掌握上、下限截止頻率的求法；掌握上、下限截止頻率的求法；掌握波特圖的畫(huà)法；掌握波特圖的畫(huà)法；1. 掌握單管共射電路的頻率響應(yīng)分析掌握單管共射電路的頻率響應(yīng)分析方法。方法。作業(yè)：作業(yè)： P254 習(xí)題習(xí)題 5.7 5.8題題 （1）高通電路：頻率響應(yīng)高通電路：頻率響應(yīng)RCRCUUAuj1jiofLLLLj1j21ffffARCfu，則令)arctan(90)(1L2LLffffffAuffL時(shí)放大時(shí)放大倍數(shù)約為倍數(shù)約為1【 】?jī)?nèi)容內(nèi)容回顧回顧頻率響應(yīng)概述頻率響應(yīng)概述【 】?jī)?nèi)容內(nèi)容回顧回顧頻率響應(yīng)概述頻率響應(yīng)概述（2）低通電路：頻率響應(yīng)）低通

16、電路：頻率響應(yīng)HHj1121ffARCfu，則令fHRCUUAuj11io)arctan()(11H2HffffAuffH時(shí)放大時(shí)放大倍數(shù)約為倍數(shù)約為1【 】?jī)?nèi)容內(nèi)容回顧回顧頻率響應(yīng)概述頻率響應(yīng)概述（3）幾個(gè)結(jié)論）幾個(gè)結(jié)論LLj1jffff 電路低頻段的放大倍數(shù)需乘因子電路低頻段的放大倍數(shù)需乘因子 當(dāng)當(dāng) f=fL時(shí)放大倍數(shù)幅值約降到時(shí)放大倍數(shù)幅值約降到0.707倍倍，相角，相角超前超前45； 當(dāng)當(dāng) f=fH時(shí)放大倍數(shù)幅值也約降到時(shí)放大倍數(shù)幅值也約降到0.707倍倍，相角，相角滯后滯后45。 截止頻率決定于電容所在回路的時(shí)間常數(shù)截止頻率決定于電容所在回路的時(shí)間常數(shù)21L(H)f電路高頻段的放大倍數(shù)需乘因子電路高頻段的放大倍數(shù)需乘因子Lj11ff 頻率響應(yīng)有幅頻特性和相頻特性兩條曲線。頻率響應(yīng)有幅頻特性和相頻特性兩條曲線。放大電路的頻