CH03 放大電路的頻率響應(yīng)

1、3.1 頻率響應(yīng)的一般概念頻率響應(yīng)的一般概念3.2 三極管的頻率參數(shù)三極管的頻率參數(shù)3.3 基本共射極放大電路的頻率響應(yīng)基本共射極放大電路的頻率響應(yīng)3.4 多級放大電路的頻率響應(yīng)多級放大電路的頻率響應(yīng) 頻率響應(yīng)是衡量放大電路對不同頻率信號適應(yīng)能力的一項頻率響應(yīng)是衡量放大電路對不同頻率信號適應(yīng)能力的一項技術(shù)指標(biāo)。本章將首先頻率響應(yīng)的一般概念，接著介紹三極技術(shù)指標(biāo)。本章將首先頻率響應(yīng)的一般概念，接著介紹三極管的頻率參數(shù)。然后介紹單管共射放大電路的頻率響應(yīng)。最管的頻率參數(shù)。然后介紹單管共射放大電路的頻率響應(yīng)。最后，簡要地介紹多級放大電路的頻率響應(yīng)。后，簡要地介紹多級放大電路的頻率響應(yīng)。3.1頻率響應(yīng)

2、的一般概念頻率響應(yīng)的一般概念3.1.1幅頻特性和相頻特性幅頻特性和相頻特性頻率響應(yīng)就是指放大器的增益與頻率的關(guān)系。頻率響應(yīng)就是指放大器的增益與頻率的關(guān)系。 式中式中為信號角頻率，為信號角頻率，Av()表示電壓放大倍數(shù)的模與角頻表示電壓放大倍數(shù)的模與角頻率的關(guān)系，稱為幅頻響應(yīng)；而表示放大電路輸出與輸入正率的關(guān)系，稱為幅頻響應(yīng)；而表示放大電路輸出與輸入正弦電壓信號的相位差與角頻率的關(guān)系，稱為相頻響應(yīng)。將弦電壓信號的相位差與角頻率的關(guān)系，稱為相頻響應(yīng)。將二者綜合起來可全面表征放大電路頻率響應(yīng)。這種函數(shù)關(guān)二者綜合起來可全面表征放大電路頻率響應(yīng)。這種函數(shù)關(guān)系稱為放大電路的頻率響應(yīng)特性。系稱為放大電路的頻

3、率響應(yīng)特性。（幅頻響應(yīng)）（幅頻響應(yīng)）（相頻響應(yīng)）（相頻響應(yīng)）)()()(.jVjVjAiov)()()(.vvAjA3.1頻率響應(yīng)的一般概念頻率響應(yīng)的一般概念3.1.2上限頻率、下限頻率和通頻帶上限頻率、下限頻率和通頻帶（幅頻響應(yīng)）（幅頻響應(yīng)）（相頻響應(yīng)）（相頻響應(yīng)）fLfHBWAvm0.707AvmvAOf圖圖 3-1fL ：下限頻率；：下限頻率；fH ：上限頻率：上限頻率BW ：通頻帶：通頻帶BW = fH - - fL3.1頻率響應(yīng)的一般概念頻率響應(yīng)的一般概念3.1.3頻率失真頻率失真( (a) )幅頻失真幅頻失真( (b) )相頻失真相頻失真圖圖 3-2頻率失真頻率失真3.1頻率響應(yīng)的

4、一般概念頻率響應(yīng)的一般概念3.1.4波特圖波特圖用對數(shù)坐標(biāo)描繪出的折線化的頻率特性曲線稱為波特圖。用對數(shù)坐標(biāo)描繪出的折線化的頻率特性曲線稱為波特圖。圖圖3-3所示為典型共射放大電路的波特圖。所示為典型共射放大電路的波特圖。圖圖3-3 共射放大電路的波特圖共射放大電路的波特圖3.1頻率響應(yīng)的一般概念頻率響應(yīng)的一般概念3.1.5低通電路和高通電路低通電路和高通電路（電路理論中的穩(wěn)態(tài)分析）（電路理論中的穩(wěn)態(tài)分析）RC電路的電壓增益（傳遞函數(shù)）：電路的電壓增益（傳遞函數(shù)）：則則11111ioH11/1/1)()()(CsRsCRsCsVsVsAV fsj2j 且令且令11H21CRf 又又)/j(11

5、HioHffVVAV 電壓增益的幅值（模）電壓增益的幅值（模）2HH)/(11ffAV （幅頻響應(yīng)）（幅頻響應(yīng)）電壓增益的相角電壓增益的相角)/(arctanHHff- - （相頻響應(yīng)）（相頻響應(yīng)）增益頻率函數(shù)增益頻率函數(shù)圖圖3-4RC低通電路低通電路 最大誤差最大誤差 -3dB頻率響應(yīng)曲線描述頻率響應(yīng)曲線描述幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng)2HH)/(11ffAV 1. RC低通電路的頻率響應(yīng)低通電路的頻率響應(yīng)相頻響應(yīng)相頻響應(yīng))/(arctanHHff- - 2. RC高通電路的頻率響應(yīng)高通電路的頻率響應(yīng)RC電路的電壓增益：電路的電壓增益：22222ioL/1 /1)()()(CRsssCRRsVsVsAV

6、 幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng)2LL)/(11ffAV 相頻響應(yīng)相頻響應(yīng))/(arctanLLff 輸出超前輸入輸出超前輸入RC高通電路高通電路 3.2三極管的頻率參數(shù)三極管的頻率參數(shù)影響放大電路的頻率特性，除了外電路的耦合電容和旁路影響放大電路的頻率特性，除了外電路的耦合電容和旁路電容外，還有三極管內(nèi)部的極間電容或其它參數(shù)的影響。電容外，還有三極管內(nèi)部的極間電容或其它參數(shù)的影響。前者主要影響低頻特性，后者主要影響高頻特性。三極管前者主要影響低頻特性，后者主要影響高頻特性。三極管的頻率參數(shù)描述三極管的電流放大系數(shù)對高頻信號的適應(yīng)的頻率參數(shù)描述三極管的電流放大系數(shù)對高頻信號的適應(yīng)能力，也是三極管的重要參數(shù)。

7、本節(jié)讀者會發(fā)現(xiàn)三極管的能力，也是三極管的重要參數(shù)。本節(jié)讀者會發(fā)現(xiàn)三極管的共射電流放大系數(shù)共射電流放大系數(shù)以也是頻率的函數(shù)，并不是一個常數(shù)。以也是頻率的函數(shù)，并不是一個常數(shù)。 ffj10 0 ：低頻共射電流放大系數(shù)；：低頻共射電流放大系數(shù)；f ：為：為 值下降至值下降至 時的頻率。時的頻率。 021 3.2三極管的頻率參數(shù)三極管的頻率參數(shù)3.2.1截止頻率截止頻率通常將通常將 值下降到值下降到0.707 o時的頻率定義為三極管的共射截時的頻率定義為三極管的共射截止頻率，用符號止頻率，用符號f 表示。圖表示。圖3-5 就是就是 的對數(shù)幅頻特性和相的對數(shù)幅頻特性和相頻特性。頻特性。 - - ffff

8、arctan 120；圖圖3-53.2三極管的頻率參數(shù)三極管的頻率參數(shù)3.2.2特征頻率特征頻率圖圖3-5 值降為值降為 1 時的時的頻率。頻率。 1 f fT 時，時，三極管失去放大作用；三極管失去放大作用； f fT 時，由式時，由式；112T0 ff得：得： ff0T 3.2三極管的頻率參數(shù)三極管的頻率參數(shù)3.2.3 共基截止頻率共基截止頻率值下降為低頻值下降為低頻 0 時時 的的 0.707 時的頻率。時的頻率。 ffjffjffjffjffjBBB11111111100000000ff)1(10000說明：說明： ff)1(10000 ，因因為為：所以：所以：1. f 比比 f 高很

9、多，等于高很多，等于 f 的的 (1 + 0) 倍；倍；2. f fT Cb2 ceII Rieb1eb11)1(CCCCC soVSLVVA )ffffAAVSVS/j(1/j(1 L2 L1ML- - - besLVSMrRRA - - )(21bes1L1rRCf )(21Lcb2L2RRCf 中頻區(qū)中頻區(qū)(即通常內(nèi)即通常內(nèi))源電壓增益源電壓增益當(dāng)當(dāng)則則下限頻率取決于下限頻率取決于L1f2. 低頻響應(yīng)低頻響應(yīng)低頻響應(yīng)低頻響應(yīng) Lcb2bes1besL1111RRCjrRCjrRR - - - - - - /L2L14 ff 當(dāng)當(dāng))ffffAAVSVS/j(1/j(1 L2 L1ML- -

10、 - 2. 低頻響應(yīng)低頻響應(yīng)低頻響應(yīng)低頻響應(yīng) 下限頻率取決于下限頻率取決于L1f當(dāng)當(dāng) 時，時，L2L14 ff 相頻響應(yīng)相頻響應(yīng) 180 arctg( fL1 / f) 180arctg(fL1/f) 幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng)2L1MLV(1120 2020)/lg|lg|lgffAAVSS )ffAAVSVS/j(11 L1ML- - 2. 低頻響應(yīng)低頻響應(yīng)低頻響應(yīng)低頻響應(yīng)包含包含fL2的幅頻響應(yīng)的幅頻響應(yīng)完整的波特圖完整的波特圖)j1)(j1 (HLsmsffffAAvv-繪制波特圖步驟：繪制波特圖步驟： 1. 根據(jù)電路參數(shù)計算根據(jù)電路參數(shù)計算 、fL 和和 fH ； smvA2. 由三段直線構(gòu)成

11、幅頻特性。由三段直線構(gòu)成幅頻特性。 smvA中頻段：中頻段：對數(shù)幅值對數(shù)幅值 = 20lg 低頻區(qū)：低頻區(qū)： f = fL開始減小，作斜率為開始減小，作斜率為 20 dB/十倍頻直線；十倍頻直線； 高頻段：高頻段：f = fH 開始增加，作斜率為開始增加，作斜率為 20 dB/十倍頻直線。十倍頻直線。3. 由五段直線構(gòu)成相頻特性。由五段直線構(gòu)成相頻特性。 幅頻特性幅頻特性fdB/lg20vAOfL- -20dB/十倍頻十倍頻fH20dB/十倍頻十倍頻smlg20vA- -270- -225- -135- -180相頻特性相頻特性- -9010 fL0.1fL0.1fH10 fHfO 3.3.3

12、 直接耦合單管共射放大電路的頻率響應(yīng)直接耦合單管共射放大電路的頻率響應(yīng) 在集成放大電路中，級與級之間基本上都采用直接耦在集成放大電路中，級與級之間基本上都采用直接耦合方式。因此，直接耦合放大電路在低頻段不會因電容合方式。因此，直接耦合放大電路在低頻段不會因電容上的壓降增大而使電壓放大倍數(shù)降低，同時，在低頻段上的壓降增大而使電壓放大倍數(shù)降低，同時，在低頻段也不產(chǎn)生附加的相位移。所以直接耦合放大電路能夠放也不產(chǎn)生附加的相位移。所以直接耦合放大電路能夠放大緩慢變化的信號和直流信號。從頻率響應(yīng)看，直接耦大緩慢變化的信號和直流信號。從頻率響應(yīng)看，直接耦合放大電路的主要特點是低頻段的頻率響應(yīng)好，它的下合放

13、大電路的主要特點是低頻段的頻率響應(yīng)好，它的下限頻率限頻率fL=0。 在高頻段，由于三極管極間電容的影響，仍會導(dǎo)致直接在高頻段，由于三極管極間電容的影響，仍會導(dǎo)致直接耦合放大電路的高頻段電壓增益下降，同時產(chǎn)生耦合放大電路的高頻段電壓增益下降，同時產(chǎn)生0-90之間滯后的附加相位移之間滯后的附加相位移3.3.3 直接耦合單管共射放大電路的頻率響應(yīng)直接耦合單管共射放大電路的頻率響應(yīng)直接耦合單管共射放大電路的波特圖直接耦合單管共射放大電路的波特圖 3.4 多級放大電路的頻率響應(yīng)多級放大電路的頻率響應(yīng) 上一章已經(jīng)學(xué)習(xí)過多級放大電路的電壓放大倍數(shù)等于上一章已經(jīng)學(xué)習(xí)過多級放大電路的電壓放大倍數(shù)等于各級電壓放大

14、倍數(shù)的乘積。各級放大電路的電壓增益是各級電壓放大倍數(shù)的乘積。各級放大電路的電壓增益是頻率的函數(shù)，因而，多級放大電路的電壓增益也必然是頻率的函數(shù)，因而，多級放大電路的電壓增益也必然是頻率的函數(shù)?，F(xiàn)假設(shè)多級放大電路為兩級放大電路，級頻率的函數(shù)。現(xiàn)假設(shè)多級放大電路為兩級放大電路，級間采用阻容耦合方式。間采用阻容耦合方式。 以兩級放大電路為例，考慮到第二級電路為第一級電路以兩級放大電路為例，考慮到第二級電路為第一級電路負載，進一步設(shè)兩級均具有相同的頻率特性，即負載，進一步設(shè)兩級均具有相同的頻率特性，即 212121HHLLvmvmffffAA3.4 多級放大電路的頻率響應(yīng)多級放大電路的頻率響應(yīng)2121

15、21HHLLvmvmffffAA兩級放大電路的頻率響應(yīng)兩級放大電路的頻率響應(yīng) 11lg20lg20lg20vvvAAA結(jié)論：多級放大電路的通頻帶，總是比組成它的每一級放大電路的通頻帶都窄。 3.5頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)Multisim仿真實例仿真實例 頻率特性是放大電路的不可缺少的一部分。直接利用頻率特性是放大電路的不可缺少的一部分。直接利用Multisim的交流分析功能（的交流分析功能（AC Analysis）就可得到放大）就可得到放大電路的頻率特性（包括幅頻特性和相頻特性）曲線。電路的頻率特性（包括幅頻特性和相頻特性）曲線。例如下圖所示電路，利用例如下圖所示電路，利用Multisim的交流分析功能得到的的交流分析功能得到的頻率特性為頻率特性為3.