電子科大模電第5章 放大電路的頻率響應

1、第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應教學內容和要求教學內容和要求理解頻率響應的概念理解頻率響應的概念理解晶體管高頻模型和場效應管高頻模型理解晶體管高頻模型和場效應管高頻模型掌握單管放大電路的頻率響應掌握單管放大電路的頻率響應理解多級放大電路的頻率響應理解多級放大電路的頻率響應第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應5.1 頻率響應的概念頻率響應的概念1、研究放大電路頻率響應的必要性、研究放大電路頻率響應的必要性放大電路中電容、電感和晶體管、場效應管內電容放大電路中電容、電感和晶體管、場效應管內電容效應效應電壓放大倍數(shù)是信號頻率

2、的函數(shù)電壓放大倍數(shù)是信號頻率的函數(shù)第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應2、頻率響應的基本概念、頻率響應的基本概念高通電路高通電路iUoUCj1R+_fRC21j11RCj111Cj1RRUUAiou第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應ffj11ARC21fLuL記2Lu)ff(11A幅頻特性)ffarctan(L相頻特性第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應ouLouLouL01Aff4521Aff900Aff，當，當，當?shù)诘?章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應低通電路低通電路iUoUCj1R+_fRC2 j11RCj11Cj1RCj1UUAiou第第

3、5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應HuHffj11ARC21f記2Hu)ff(11A幅頻特性)ffarctan(H相頻特性第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應ouHouHouH900Aff4521Aff01Aff，當，當，當?shù)诘?章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應3、波特圖、波特圖橫坐標橫坐標f采用對數(shù)尺度，縱坐標采用對數(shù)尺度，縱坐標 采用線采用線性尺度所構成坐標系下的幅頻特性曲線和相頻特性性尺度所構成坐標系下的幅頻特性曲線和相頻特性曲線曲線和uAlg20第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應LLLL2Luff , 0ff , 3ff),fflg(20)

4、ff(1lg10Alg20LoLoLoLff ,0ff ,45ff ,90)ffarctan(第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應fLuAlg20-3-2010fL00.1fLffL10fL90o0.1fL0o45of第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應HHHH2Huff),fflg(20ff , 3ff , 0)ff(1lg10Alg20HoHoHoHff ,90ff ,45ff ,0)ffarctan(第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應fHuAlg20-3-2010fH00.1fHffH10fH0o0.1fH-90o-45of第第5章章 放大電路的頻率

5、響應放大電路的頻率響應5.2 晶體管高頻模型和場效應管高頻模型晶體管高頻模型和場效應管高頻模型1、晶體管高頻模型、晶體管高頻模型+_rceebrebmUgebUbeU+_bbrceUCj1Cj1晶體管的混合晶體管的混合模型模型ebmbbebmebmrgIIrgUg第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應C)K1 (CUCjCj1UIU)K1 (CjCj1UUIebebCebceebC+_rceebrebmUgebUbeU+_bbrceUCj1Cj1 Cj1+_rceebrebmUgebUbeU+_bbrceUCj1Cj1第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應 C)K11 (C

6、UCjCj1UIU) 1K1(CjCj1UUIceceCceceebC+_rceebrebmUgebUbeU+_bbrceUCj1Cj1 Cj1+_rceebrebmUgebUbeU+_bbrceUCj1Cj1第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應C)K1 (CCCC記 CC)K11 (C CC第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應+_rceebrebmUgebUbeU+_bbrceUCj1晶體管高頻模型晶體管高頻模型C)K1 (CCCC其中第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應電流放大系數(shù)的頻率響應電流放大系數(shù)的頻率響應)CC(rj1)CC(rj1rgU)CC(

7、jr1UgIIebebebmebebebmbcffj1)CC(r21feb記0Uce模型中晶體管混合第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應2、場效應管的高頻模型、場效應管的高頻模型+_rdsgsmUggsU+_dsUgsCj1gdCj1場效應管的混合場效應管的混合模型模型第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應+_rdsgsmUggsUdsUgsCj1gdCj1gdCj1 +_rdsgsmUggsU+_dsUgsCj1gdCj1gdgdgsgdgdgsCgsgdgddsgsCC)K1 (CUCjCj1UIU)K1 (CjCj1UUIgdgd第第5章章 放大電路的頻率響應放大電

8、路的頻率響應+_rdsgsmUggsUdsUgsCj1gdCj1gdCj1 +_rdsgsmUggsU+_dsUgsCj1gdCj1gdgddsgdgddsCdsgdgddsgsCC)K11 (CUCjCj1UIU) 1K1(CjCj1UUIgdgd 第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應gdgdgdCC)K11 (C gdgsCC gdgsgdgsgsC)K1 (CCCC記第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應+_rdsgsmUggsUdsUgsCj1場效應管高頻模型場效應管高頻模型gdgsgdgsgsC)K1 (CCCC其中第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響

9、應5.3 單管放大電路的頻率響應單管放大電路的頻率響應1、阻容耦合共射放大電路的頻率響應、阻容耦合共射放大電路的頻率響應+_uIRcRbUCC+_uOC1+_uSRsRLC2第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應分析放大電路頻率響應時，輸入信號的頻率范圍分析放大電路頻率響應時，輸入信號的頻率范圍分為中頻、低頻和高頻三個頻段分為中頻、低頻和高頻三個頻段+_RcRb+_+_RLRsebrebmUgiUbbroUCj1sUebU+_1Cj12Cj1第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應輸入信號為中頻輸入信號為中頻電路中電路中“大電容大電容” 容抗很小，容抗很小，短路，晶體管中短路

10、，晶體管中“小電容小電容”容抗很大，開路容抗很大，開路輸入信號為低頻輸入信號為低頻電路中電路中“大電容大電容” 容抗不大容抗不大不小，保留，晶體管中不小，保留，晶體管中“小電容小電容”容抗很大，開路容抗很大，開路輸入信號為高頻輸入信號為高頻電路中電路中“大電容大電容” 容抗很小，容抗很小，短路，晶體管中短路，晶體管中“小電容小電容”容抗不大不小，保留容抗不大不小，保留第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應中頻電壓放大倍數(shù)中頻電壓放大倍數(shù)短路短路開路2Lc21beb1ebCRRCj1Cr/RCj1CrCj1第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應+_RcRb+_+_RLRseb

11、rebmUgiUbbroUsUebU+_ebLmoebebbeiURgUUrrUubeLbeLebmiouArRrRrgUUA第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應低頻電壓放大倍數(shù)低頻電壓放大倍數(shù)開路CrCj1eb+_RcRb+_+_RLRsebrebmUgiUbbroUsUebU+_1Cj12Cj1第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應+_RcRb+_+_RLRsebrebmUgiUbbroUsUebU+_1Cj12Cj1ibeeb1bebibeeb1bebbebebUrrC)r/R(j111UrrCj1)r/R(r/RU2LcLcebm2Lc2Lcebm2LLoCj1R

12、RRRUgCj1RR)Cj1R(RUgCj1RRU第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應ibeLebm2Lc1beb2LcLebmUrRrgC)RR(j11C)r/R(j11 1C)RR(j11RUgC)RR(j11C)r/R(j11 ArRC)RR(j11C)r/R(j11 1rRrgC)RR(j11C)r/R(j11 1UUA2Lc1bebubeL2Lc1bebbeLebm2Lc1bebiou第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應2Lc2L1beb1LC)RR(21fC)r/R(21f記)ffj1)(ffj1 (AA2L1Luu第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻

13、率響應高頻電壓放大倍數(shù)高頻電壓放大倍數(shù)短路短路2Lc21beb1CRRCj1Cr/RCj1+_RcRb+_+_RLRsebrebmUgiUbbroUCj1sUebU+_第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應+_RcRb+_+_RLRsebrebmUgiUbbroUCj1sUebU+_iebbbbeebiebbbebbbebiebebbbebebiebbbebebUC)r/r (j1rrUCrrjrrrUCrj1rrCrj1rU)Cj1/r (rCj1/rU第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應+_RcRb+_+_RLRsebrebmUgiUbbroUCj1sUebU+_ib

14、eLebmebbbLebmoUrRrgC)r/r (j11RUgUC)r/r (j1ArRC)r/r (j11rRrgC)r/r (j11UUAebbbubeLebbbbeLebmebbbiou第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應C)r/r (21febbbH記Huuffj1AA第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應波特圖波特圖LkHuHLkuH2L1LuH2L1Luuffffj1AfffAff)ffj1)(ffj1 (A)ffj1)(ffj1)(ffj1 (AA第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應低頻段低頻段高通電路高通電路中頻段中頻段常數(shù)常數(shù)高頻段高頻段低

15、通電路低通電路三段合一三段合一帶通電路帶通電路第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應fL2uAlg2010fL20.1fL1ffH10fH0.1fHuAlg20fL1fL110fL20.1fL1ffH10fH0.1fHo270fL2o0o180第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應下限截止頻率下限截止頻率設共射放大電路有設共射放大電路有m個個“大電容大電容”m1k2Lkuum1kLkuu)ff(1AA)ffj1 (AA2AAffuuL，當2)ff(1 2)ff(1m1k2LLkm1k2LLk第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應2)ff(1m1k2LLkm1k2L

16、kLm1k2Lk2Lff1ff122L21LLfff下限截止頻率2Lc2L1beb1LC)RR(21fC)r/R(21f其中1LLLk1Lffm, 2kff，當?shù)诘?章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應上限截止頻率上限截止頻率2HuuHuu)ff(1AAffj1AA2AAffuuH，當C)r/r (21febbbH上限截止頻率第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應通頻帶通頻帶fL2uAlg20ffHuAlg20fL1fLLHBWfff第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應+_uI5k950k15V+_uO5+_uSRs5k5例例1，阻容耦合共射放大電路中，阻容耦合共射

17、放大電路中，rbb=100，=100，f=0.5MHz，C=5F。求。求(1)電壓放大倍電壓放大倍數(shù)數(shù) ；(2)下限截止頻率下限截止頻率fL，上限截止頻率，上限截止頻率fH，通，通頻帶頻帶fBWuA第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應)mA(015. 09507 . 015RUUIbonCCBQ)k(73. 1)(1733015. 026IUrBQTebCfr21C)CC(r21febeb)pF(178)F(10178105)105 . 01733(21C12126第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應+_5k950k+_+_5kRsebrebmUgiUbbroUsUeb

18、U+_13673. 11 . 0) 5/5 (100rRrRrgAbeLbeLebmu第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應+_5k950k+_+_5kRsebrebmUgiUbbroUsUebU+_1Cj12Cj1)Hz( 4 .1710510)833. 1/950(21C)r/R(21f631beb1L)Hz(18. 310510) 55(21C)RR(21f632Lc2L第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應+_5k950k+_+_5kRsebrebmUgiUbbroUCj1sUebU+_LebmoceRUgUU14473. 1) 5/5 (100rRRgUUKebL

19、Lmebce)pF(9035)1441 (178C)K1 (CCCC)MHz(86. 11090310)73. 1/1 . 0(21C)r/r (21f123ebbbH第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應)1086. 1fj1)(f4 .17j1)(f18. 3j1 (136)ffj1)(ffj1)(ffj1 (AA6H2L1Luu第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應)Hz( 7 .1718. 34 .17fff2222L21LL)MHz(86. 1fH)MHz(86. 1)Hz(1086. 17 .171086. 1fff66LHBW第第5章章 放大電路的頻率響應放大

20、電路的頻率響應2、直接耦合共源放大電路的頻率響應、直接耦合共源放大電路的頻率響應+_uIRdRg2UDD+_uO+_uSRSRLRg1第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應分析放大電路頻率響應時，輸入信號的頻率范圍分析放大電路頻率響應時，輸入信號的頻率范圍分為中低頻、高頻兩個頻段分為中低頻、高頻兩個頻段+_+_+_RLRsiUoUsURdRg2+_gsmUggsUgsCj1Rg1第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應中低頻電壓放大倍數(shù)中低頻電壓放大倍數(shù)開路gs2ggsCRCj1+_+_+_RLRsiUoUsURdRg2+_gsmUggsURg1第第5章章 放大電路的頻率響應

21、放大電路的頻率響應im2g1g2ggsLmoi2g1g2ggsURgRRRURgUURRRUuLm2g1g2giouARgRRRUUA+_+_+_RLRsiUoUsURdRg2+_gsmUggsURg1第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應高頻電壓放大倍數(shù)高頻電壓放大倍數(shù)+_+_+_RLRsiUoUsURdRg2+_gsmUggsUgsCj1Rg1igs2g2g1ggs2g2gigs2g1ggs2ggsUCRj1RRCRj1RU)Cj1/R(RCj1/RU第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應igsgLm2g1g2ggsLmoUCRj1RgRRRURgUigsg2g2g2g

22、igs2g1g2g1g2gUCRj1RRRUCRRjRRRgsgugsgLm2g1g2giouCRj1ACRj1RgRRRUUA第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應gsgHCR21f記Huuffj1AAgsgHCR21f上限截止頻率第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應足夠大fffj1AffAffj1AAHuHuHuu頻率響應頻率響應中低頻段中低頻段常數(shù)常數(shù)高頻段高頻段低通電路低通電路兩段合一兩段合一低通電路低通電路第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應通頻帶通頻帶gsgHLHBWCR21ffff第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應3、頻率響應的改善

23、和增益帶寬積、頻率響應的改善和增益帶寬積頻率響應的改善頻率響應的改善低頻特性的改善低頻特性的改善減小下限截止頻率減小下限截止頻率增大耦合電容增大耦合電容增大回路電阻增大回路電阻有限有限直接耦合直接耦合第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應高頻特性的改善高頻特性的改善增大上限截止頻率增大上限截止頻率減小等效結電容減小等效結電容減小電壓放大倍數(shù)減小電壓放大倍數(shù)減小回路電阻減小回路電阻有限有限第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應增益帶寬積增益帶寬積C)r/r (21ffffebbbHLHBW通頻帶C)rR1 (C)r/r (2rRC)K1 (C)r/r (2AfAebLebbb

24、beLebbbuBWu增益帶寬積第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應習題：習題：(p255)5.3、(p256)5.9、5.11、5.12Cr21Crr)r/r (21bbebbeebbb第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應5.4 多級放大電路的頻率響應多級放大電路的頻率響應1、多級放大電路頻率響應分析、多級放大電路頻率響應分析設多級放大電路由相同的放大電路組成設多級放大電路由相同的放大電路組成N, 2 , 1kAlgN20Alg20Alg20ukN1kuku2lg202lgN20Alg20ff2lg20Alg20ffuLkuL，當，當LkLff 第第5章章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應2lg202lgN20Alg20ff2lg20Alg20ffukHuH，當，當HkHff BWkBWff第第5章章 放大電