模擬電子技術(shù)之放大電路的頻率響應(yīng)

1、第第3章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)本章教學(xué)內(nèi)容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 單管共射放大電路的頻率響應(yīng)單管共射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)3.1 頻率響應(yīng)的一般概念頻率響應(yīng)的一般概念Rc+VCCuiuoT+-Rb+-C1+-C2RLbeC fXc1uIuoAuBI cI fuoAu的分流作用的分流作用beC beCX 放大倍數(shù)放大倍數(shù)Au與信號頻率與信號頻率f之間的函數(shù)關(guān)系稱為之間的函數(shù)關(guān)系稱為頻頻率響應(yīng)（頻率特性）率響應(yīng)（頻率特性）。beC ：極極容容間間電電u幅頻特性和相頻

2、特性幅頻特性和相頻特性( )( )uuAAff 幅頻幅頻特性特性相頻相頻特性特性單管共射放大電路的頻率特性單管共射放大電路的頻率特性|Au |f0o90fo0o180o270Aum0.707AumfHfLBW|Au |f0o90fo0o180o270u下限頻率、上限頻率和通頻帶下限頻率、上限頻率和通頻帶下限頻率下限頻率上限頻率上限頻率通頻帶通頻帶BW= fH- fLu頻率失真頻率失真 由于放大電路對不同頻率信號的放大倍數(shù)不同由于放大電路對不同頻率信號的放大倍數(shù)不同而產(chǎn)生的波形失真，稱作而產(chǎn)生的波形失真，稱作頻率失真頻率失真。幅頻幅頻失真失真相頻相頻失真失真u波特圖波特圖放大電路的放大電路的對數(shù)

3、頻率特性對數(shù)頻率特性稱為稱為波特圖波特圖。AumfHfLBW|Au |f0o90fo0o180o270f020lg|Ausm|20lg|Au|/dBfOfH10fHfL0.1fH0.1fL10fL09 001 8 002 7 0u高通電路和低通電路高通電路和低通電路高通電路高通電路+_+_CRiUoURC高通電路高通電路oui1111jjURAURCRC令：令：LL2121 RCfLRC uLL11111-jjAffu2L11AffLarctan()ff2uL20lg20lg 1ff Au20lg0 dBA LuL20lg20lg20lgffAffu20lg20lg 23dBA L ff當(dāng)時(shí)，

4、L ff當(dāng)時(shí)，L ff當(dāng)時(shí)，對數(shù)對數(shù)幅頻特性幅頻特性：當(dāng)當(dāng) f fL( (高頻高頻) )，當(dāng)當(dāng) f fL ( (低頻低頻) )，u1A u1A 高通特性：高通特性：0.1 fLfL 10 fLfu20lg/ dBA0 20 403dB20dB/十倍頻十倍頻fL：下限截止頻率：下限截止頻率誤誤差差對數(shù)對數(shù)相頻特性：相頻特性：5.71 45/十倍頻十倍頻fL0.1 fL 10 fL4590 0 f 誤誤差差 在低頻段，高通電路產(chǎn)生在低頻段，高通電路產(chǎn)生 0 90的超前相移。的超前相移。5.71LLL0 ;90 ;45ffffff 時(shí)， 時(shí)，時(shí)，；Larctan()ff低通電路低通電路+_+_CRi

5、UoURC低通電路低通電路u11j11jjCARCRCHH1122fRC令令 ：uHH111j1jAffHRC u2H11Aff Harctanff 2uH20lg20lg 1ffA當(dāng)當(dāng)ffH時(shí)，時(shí)，u20lg0dBA 當(dāng)當(dāng)f =fH時(shí)，時(shí)，u20lg20lg23dBA 當(dāng)當(dāng)f fH時(shí)，時(shí)，uH20lg20lgfAf 對數(shù)對數(shù)幅頻特性：幅頻特性：0.1 fHfH 10 fHfu20lg/dBA0 20 403dB 20dB/十倍頻十倍頻當(dāng)當(dāng) f fH( (高頻高頻) )，當(dāng)當(dāng) f fT 時(shí)，時(shí)，三極管失去放大作用；三極管失去放大作用； f fT 時(shí)，由式時(shí)，由式02T11ff得：得：T0ffu

6、共基截止頻率共基截止頻率f 考慮三極管的極間電容后，其共基電流放大系數(shù)也考慮三極管的極間電容后，其共基電流放大系數(shù)也是頻率的函數(shù)。是頻率的函數(shù)。01jff值下降為低頻值下降為低頻 0 時(shí)時(shí) 的的 0.707倍倍時(shí)的頻率。時(shí)的頻率。 因?yàn)橐驗(yàn)?0(1)ffTfff共基截止頻率共基截止頻率f ： 3.3 單管共射放大電路的頻率響應(yīng)單管共射放大電路的頻率響應(yīng)C1Rb+VCCC2Rc+Rs+SUOUiU+中頻段：中頻段：各種容抗影各種容抗影響忽略，響忽略，Au與與 f 無關(guān)；無關(guān)；低頻段：低頻段： 隔隔直電容壓降增大，直電容壓降增大， Au降低。與輸入降低。與輸入電阻構(gòu)成電阻構(gòu)成 RC 高通高通電路；

7、電路；高頻段：高頻段：三極管極間電容并聯(lián)在電路中，三極管極間電容并聯(lián)在電路中，Au 降低。而且，構(gòu)成降低。而且，構(gòu)成 RC 低通電路。低通電路。u 三極管的混合三極管的混合形等效電路形等效電路b cebbbr c b cr crb er e errbb rb eCb eCb cb bce+-+IbIcb eU beU ceU mb eg U b c()CC b e()CC 跨導(dǎo)跨導(dǎo)模型的建立模型的建立很小很小很大很大低頻時(shí)低頻時(shí)EQbbbeebbb26)1 (Irrrr bebebbEQ26(1)rrrI mbem b bebg Ug I rIEQmb e26Igr混合混合 模型的主要參數(shù)模型

8、的主要參數(shù)rbb rb eCb eCb cb bce+-+IbIcb eU beU ceU mb eg U rbebceUbeUce+-+IcIbIbrbb rb eb bce+-+IbIcb eU beU ceU mb eg U 簡化的簡化的混合混合 模模型型rbb rb eC b bceUbeUceUb e+-+bc1-KCKmb eg U b eb c=+ 1-CCK Cceb eUKUrbb rb eCb eCb cb bce+-+IbIcb eU beU ceU mb eg U 密勒定理密勒定理Cb c：查手冊得到：查手冊得到mb eT2gCfu 阻容耦合單管共射放大電路的頻率響應(yīng)阻

9、容耦合單管共射放大電路的頻率響應(yīng)Ui+-Uo-+RcRbrbb ceUb erb eC b bgmUb eCb c1-KKRsUs+-C1Rb+VCCC2Rc+Rs+SUOUiU+中頻電壓放大倍數(shù)中頻電壓放大倍數(shù)ibbbbebbe/()/RRrrRrUi+-Uo-+RcRbrbb ceUb erb eCb bgmUb eCb c1-KKRsUs+-+-RsUs+-rbb rb eb bceUogmUb eUiUb e-+-IbIcRcRbiissiRUURRb eb eb eiibbb eberrUUUrrromb ecUg UR obeociiusmssibesibeUUURURAUUUUR

10、Rr ebm rg 低頻電壓放大倍數(shù)低頻電壓放大倍數(shù)C1 與輸入與輸入電阻構(gòu)成一個(gè)電阻構(gòu)成一個(gè) RC 高通電路高通電路sbeeb1isiebj1UrrCRRRU Ri = Rb / rbeciomb ecssibesi1111j ()RRUg URURRrRR C Ui+-Uo-+RcRbrbb ceUb erb eCb bgmUb eCb c1-KKRsUs+-+-RsUs+-rbb rb eb bceUogmUb eUiUb e-+-IbIcRcRbC1usmousLssi1111j ()UAURAR C1isL)(CRR 低頻時(shí)間常數(shù)為：低頻時(shí)間常數(shù)為：下限下限( ( 3 dB) )頻率

11、為：頻率為：1isLL)(2121CRRf LusLusmusmLLj11j1jffAAAffff高頻電壓放大倍數(shù)高頻電壓放大倍數(shù)由于輸出回路時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小由于輸出回路時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于輸入回路時(shí)間常數(shù)，故可于輸入回路時(shí)間常數(shù)，故可忽略輸出回路的結(jié)電容。忽略輸出回路的結(jié)電容。Ui+-Uo-+RcRbrbb ceUb erb eCb bgmUb eCb c1-KKRsUs+-b c1-KCK+-RsUs+-rbb rb eb bceUogmUb eUiUb e-+-IbIcRcRbC 戴維寧等效戴維寧等效b eisssiberRUURRr C 與與R 構(gòu)成構(gòu)成 RC 低通電路低通電路b ess11j1

12、1jjCUUUR CRCciomb ecssibe11jRRUg URURRrR C CceUs gmUb eUoUb e+-+RcR +-b ebbsb/ /(/ /)RrrRR ousHusms11jUAAUR C 高頻時(shí)間常數(shù)：高頻時(shí)間常數(shù)：CR H 上限上限( ( 3 dB) )頻率為：頻率為：CRf 2121HH usHusmH11AAfjf幅頻特性幅頻特性fu20lg/dBAOfL 20dB/十倍頻十倍頻fH20dB/十倍頻十倍頻usm20lg A 270 225 135 180相頻特性相頻特性 9010 fL0.1fL0.1fH10 fHfO 波特圖波特圖增益帶寬積增益帶寬積中頻

13、電壓放大倍數(shù)與通頻帶的乘積。中頻電壓放大倍數(shù)與通頻帶的乘積。b eiusmmcsibeH12rRAgRRRrfR C b ebbsb/ /(/ /)RrrRR b emcb c(1)CCg R C Ri = Rb / rbe假設(shè)假設(shè) Rb Rs，Rb rbe，(1 + gmRc)Cb c Cb eb eiusmHmcsibe12rRAfg RRRrR C cbbbs)(21 CrR通頻帶既寬，放大倍通頻帶既寬，放大倍數(shù)又高，選用數(shù)又高，選用rbb 和和Cb c 均小的高頻三極均小的高頻三極管。管。u 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)20lg|Aum|20lg|Au|/dBf0fH10fH0.1fH低頻特性好低頻特性好-20dB/十倍頻十倍頻01800270f03.4 多級放大電路的頻率響應(yīng)多級放大電路的頻率響應(yīng)uu1u2unAAAA對數(shù)幅頻特性為：對數(shù)幅頻特性為：uu1u2unu120 lg20 lg20 lg20lg20 lgnkkAAAAA總相位移為：總相位移為： nkkn121 fHfL幅頻特性幅頻特性f