第四章放大電路的頻率響應(yīng)課件資料

1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)Analog Electronic Technology Foundation南京林業(yè)大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院2015年7月第四章 放大電路的頻率響應(yīng)4.1 頻率響應(yīng)的一般概念4.2 單級(jí)放大電路的高頻響應(yīng)4.3 單管共發(fā)射極放大電路的頻率響應(yīng)4.4 單管共基極和共集電極放大電路的頻率響應(yīng)4.5 多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)4.1 頻率響應(yīng)的一般概念一、研究頻率響應(yīng)的必要性二、單時(shí)間常數(shù)RC 電路的頻率響應(yīng)一、研究頻率響應(yīng)的必要性 電子電路中所遇到的信號(hào)往往頻率并不單一，而是具有一定的頻譜。 由于放大電路中耦合電容、旁路電容、半導(dǎo)體器件極間電容的存在，使放大倍數(shù)為頻率的函數(shù)(即放大電路對(duì)

2、不同頻率的信號(hào)具有不同的放大能力）。 在使用一個(gè)放大電路時(shí)應(yīng)了解其信號(hào)頻率的適用范圍，在設(shè)計(jì)放大電路時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足信號(hào)頻率的范圍要求。1. RC低通電路的頻率響應(yīng)（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)）：則且令又電壓增益的幅值（模）（幅頻響應(yīng)）電壓增益的相角（相頻響應(yīng)）增益頻率函數(shù)二、單時(shí)間常數(shù)RC 電路的頻率響應(yīng)RC低通電路頻率響應(yīng)曲線(xiàn)描述幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)(1)當(dāng)ffH時(shí)RC低通道路的波特圖 信號(hào)頻率越低，輸出電壓越接近輸入電壓2. RC高通電路的頻率響應(yīng)RC電路的電壓增益：幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)高通電路:信號(hào)頻率越高，輸出電壓越接近輸入電壓（3）幾個(gè)結(jié)論 當(dāng) f=fL時(shí)放大倍數(shù)幅值約降

3、到0.707倍，相角超前45； 頻率響應(yīng)有幅頻特性和相頻特性?xún)蓷l曲線(xiàn)。 當(dāng) f=fH時(shí)放大倍數(shù)幅值約降到0.707倍，相角滯后45。 截止頻率決定于電容所在回路的時(shí)間常數(shù)放大電路中的頻率參數(shù) 在低頻段，隨著信號(hào)頻率逐漸降低，耦合電容、旁路電容等的容抗增大，使動(dòng)態(tài)信號(hào)損失，放大能力下降。高通電路低通電路 在高頻段，隨著信號(hào)頻率逐漸升高，晶體管極間電容和分布電容、寄生電容等雜散電容的容抗減小，使動(dòng)態(tài)信號(hào)損失，放大能力下降。下限頻率上限頻率結(jié)電容4.2 單級(jí)放大電路的高頻響應(yīng)一、晶體管的混合模型二、三極管的頻率參數(shù)三、場(chǎng)效應(yīng)管的高頻等效模型 1. 混合模型：形狀像，參數(shù)量綱各不相同結(jié)構(gòu)：由體電阻、結(jié)

4、電阻、結(jié)電容組成。rbb：基區(qū)體電阻rbe：發(fā)射結(jié)電阻C：發(fā)射結(jié)電容re：發(fā)射區(qū)體電阻rbc：集電結(jié)電阻C：集電結(jié)電容rc：集電區(qū)體電阻因多子濃度高而阻值小因面積大而阻值小一、晶體管的混合模型混合模型：忽略小電阻，考慮集電極電流的受控關(guān)系 gm為跨導(dǎo)，它不隨信號(hào)頻率的變化而變。為什么引入?yún)?shù)gm？因在放大區(qū)iC幾乎僅決定于iB而阻值大因在放大區(qū)承受反向電壓而阻值大1. 模型的建立：由結(jié)構(gòu)而建立，形狀像，參數(shù)量綱各不相同。 gm為跨導(dǎo)，它不隨信號(hào)頻率的變化而變。阻值小阻值大連接了輸入回路和輸出回路2. 混合模型的單向化（使信號(hào)單向傳遞）等效變換后電流不變3. 晶體管簡(jiǎn)化的高頻等效電路？電流放大倍

5、數(shù)的頻率響應(yīng)為什么短路？1. 適于頻率從0至無(wú)窮大的表達(dá)式2. 電流放大倍數(shù)的頻率特性曲線(xiàn)3. 電流放大倍數(shù)的波特圖: 采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)系 采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)系，橫軸為lg f，可開(kāi)闊視野；縱軸為 單位為“分貝” （dB），使得 “ ” “ ” 。lg f注意折線(xiàn)化曲線(xiàn)的誤差20dB/十倍頻折線(xiàn)化近似畫(huà)法二、三極管的頻率參數(shù)共射截止頻率共基截止頻率特征頻率集電結(jié)電容通過(guò)以上分析得出的結(jié)論： 低頻段和高頻段放大倍數(shù)的表達(dá)式； 截止頻率與時(shí)間常數(shù)的關(guān)系； 波特圖及其折線(xiàn)畫(huà)法； C的求法。手冊(cè)查得討論一1. 若干個(gè)放大電路的放大倍數(shù)分別為1、10、102、103、104、105，它們的增益分別為多少？2. 為

6、什么波特圖開(kāi)闊了視野？同樣長(zhǎng)度的橫軸，在單位長(zhǎng)度不變的情況下，采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)后，最高頻率是原來(lái)的多少倍？102030405060Of10102103104105106lg f討論二 電路如圖。已知各電阻阻值；靜態(tài)工作點(diǎn)合適，集電極電流ICQ2mA；晶體管的rbb=200，Cob=5pF， f=1MHz。 試求解該電路中晶體管高頻等效模型中的各個(gè)參數(shù)。討論二三、場(chǎng)效應(yīng)管的高頻等效電路可與晶體管高頻等效電流類(lèi)比，簡(jiǎn)化、單向化變換。很大，可忽略其電流單向化變換極間電容CgsCgdCds數(shù)值/pF1101100.11忽略d-s間等效電容4.3 單管共發(fā)射極放大 電 路 的 頻 率 響 應(yīng)單管共射放大電路

7、的頻率響應(yīng)中頻段：極間電容 容抗很大，可視為開(kāi)路，耦合電容和旁路電容的容抗很小，可視為短路。1. 中頻電壓放大倍數(shù)帶負(fù)載時(shí)：空載時(shí)： 中頻段電壓增益可看成是常數(shù)，在一定的頻率范圍內(nèi)，電壓增益不會(huì)隨信號(hào)頻率的改變而變化。2. 低頻電壓放大倍數(shù):低頻段：極間電容 容抗仍很大，可視為開(kāi)路，耦合電容和旁路電容的容抗增大，不可視為短路。2. 低頻電壓放大倍數(shù)：定量分析C所在回路的時(shí)間常數(shù)？2. 低頻電壓放大倍數(shù)：低頻段頻率響應(yīng)分析中頻段20dB/十倍頻3. 高頻電壓放大倍數(shù)：高頻段：極間電容會(huì)對(duì)高頻特性產(chǎn)生很大影響，不可視為開(kāi)路，耦合電容和旁路電容的容抗很小，可視為短路。3. 高頻電壓放大倍數(shù)：定量分析

8、3. 高頻電壓放大倍數(shù)：高頻段頻率響應(yīng)分析4. 電壓放大倍數(shù)的波特圖全頻段放大倍數(shù)表達(dá)式：中頻段：耦合電容和旁路電容視為短路，極間電容視為開(kāi)路，在一定頻率范圍內(nèi)電壓增益為常數(shù)。低頻段：極間電容視為開(kāi)路，但耦合電容和旁路電容不再視為短路，而是影響放大電路低頻特性的主要因素?？赏ㄟ^(guò)選用大的電容來(lái)增大回路的時(shí)間常數(shù)改善低頻特性或采用直接耦合放大電路。高頻段：極間電容Cbe，Cbc是影響放大電路高頻特性的主要因素，且Rs，rbb都對(duì)高頻特性產(chǎn)生影響。要想獲得良好的高頻特性（增大上限截至頻率，增大帶寬），可降低時(shí)間常數(shù)，如選用較小的rbb，Cbe，Cbc，Rs或選用較高特征頻率的BJT管等。5. 帶寬增

9、益積：定性分析fbw fH fL fH矛盾 當(dāng)提高增益時(shí)，帶寬將變窄；反之，增益降低，帶寬將變寬。5. 帶寬增益積：定量分析若rbeRb、 Rs fL1， fH fH1，頻帶變窄！2. 多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)與各級(jí)的關(guān)系 對(duì)于n級(jí)放大電路，若各級(jí)的下、上限頻率分別為fL1 fLn、 fH1 fHn，整個(gè)電路的下、上限頻率分別為fL、 fH，則由于求解使增益下降3dB的頻率，經(jīng)修正，可得1.1為修正系數(shù)討論一 1. 信號(hào)頻率為0時(shí)電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式？ 2. 若所有的電容容量都相同，則下限頻率等于多少？時(shí)間常數(shù)分析：C2、Ce短路， 開(kāi)路，求出C1、Ce短路， 開(kāi)路，求出C1、C2短路， 開(kāi)路，求出C1、 C2、 Ce短路，求出若電容值均相等，