放大器的頻率響應(yīng)

放大電路的頻率響應(yīng)§4.5.1頻率響應(yīng)的概述§4.5.2晶體三極管的高頻等效模型§4.5.3單管共射放大電路頻率響應(yīng)小結(jié)§4.5.1頻率響應(yīng)的概述頻率響應(yīng)的描繪—波特圖頻率響應(yīng)的概念傳遞函數(shù)頻率響應(yīng)的定義放大電路對輸入正弦信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。反映了放大器對不同頻率信號的放大能力。記作A(j)或A(jf)頻率響應(yīng)的概念-180°-90°-270°fLfh0.707AUAUA(jf)f(jf)fCE接法基本放大電路低頻截頻高頻截頻中頻段：AU=常數(shù)低頻段高頻段AU

下降中頻段：相位差=常數(shù)低頻段高頻段

改變這種描繪輸入信號幅度固定，輸出信號的幅度隨頻率變化而變化的規(guī)律稱為幅頻特性。用∣A(jf)∣或∣A（j)∣表示這種描繪輸出信號與輸入信號之間相位差隨頻率變化而變化的規(guī)律稱為相頻特性。用（）頻率響應(yīng)的概念頻率響應(yīng)曲線幅度頻率特性：∣A(j)∣或∣A(jf)∣相位頻率特性：()或(f)中頻放大倍數(shù)—中間頻率段的增益通頻帶fBW=fH-fLfH、

fL—放大倍數(shù)下降到中頻的0.707倍（即3dB處）所對應(yīng)的頻率頻率響應(yīng)特性的描繪—波特圖波特圖采用半對數(shù)坐標來描述幅頻特性和相頻特性放大增益采用對數(shù)單位頻率采用對數(shù)單位，但標定以頻率標識幅頻特性的縱軸表示:稱為增益,單位:分貝阻容耦合放大電路的頻率響應(yīng)幅度頻率失真：幅頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象相位頻率失真：相頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象產(chǎn)生頻率失真的原因

1.放大電路中存在電抗性元件，例如：耦合電容、旁路電容、分布電容、變壓器、分布電感等;

影響低頻增益—主要是耦合電容和旁路電容影響高頻增益—晶體管的結(jié)電容及引線等雜散電容

2.三極管的()是頻率的函數(shù)。在研究頻率特性時，三極管的低頻小信號模型不再適用，而要采用高頻小信號模型。頻率響應(yīng)的概念§4.5.2晶體三極管的高頻等效模型晶體三極管的高頻截頻混合型等效電路單向近似模型

晶體三極管高頻物理模型re、rc

---發(fā)射區(qū)、集電區(qū)體電阻。數(shù)值很小，re<rc

,rc<10rbb’---基區(qū)的體電阻，b'是假想的基區(qū)內(nèi)的一個等效集中點。對高頻影響很大，數(shù)值十幾~幾十歐姆。rb’e和Cπ—發(fā)射結(jié)等效交流電阻和結(jié)電容。rb’c和Cμ

—集電結(jié)等效交流電阻和結(jié)電容gmUb’e—受控電流源，Ub’e對輸出電流的控制作用。Gm稱為跨導(dǎo),它在Q點一定、小信號下是一個常數(shù)，表明電壓對電流的控制關(guān)系。rce—受控電流源的內(nèi)阻，很大，可忽略

混合型等效電路晶體管的混合型等效電路rb’c數(shù)值很大，可認為無窮大rce很大，可忽略

密勒原理設(shè)放大倍數(shù)K=U2/U1求Z1：求Z2：若Z為電容，Z=1/(C)則:單向近似模型ZI1I2U1U2Z1U1I1Z2U2I2單向近似模型因為：且一般情況下：負載大大于的容抗主要參數(shù):低頻晶體管的電流放大系數(shù)Cob為晶體管為共基組態(tài)發(fā)射極開路時集-基間的結(jié)電容,可查手冊得到。晶體管電流放大系數(shù)的頻率響應(yīng)在高頻段發(fā)射極電流與基極電流之比不是常量而是頻率的函數(shù)。晶體管電流放大系數(shù)的頻率響應(yīng)因為：令：則：共射截止頻率幅頻特性相頻特性晶體管電流放大系數(shù)的頻率響應(yīng)根據(jù)電路連接組態(tài)的不同，管子的高頻截頻有三種：1.共射截頻f

：當

下降到時對應(yīng)的頻率,

0為中頻共射電流放大倍數(shù).3.共基截頻f：當下降到時對應(yīng)的頻率,

0為中頻共基電流放大倍數(shù)三種截頻的關(guān)系：

f

fT

f

fT=

0

f

2.特征頻率fT：當||=1時對應(yīng)的頻率1

0ffTff、

(dB)晶體管電流放大系數(shù)的頻率響應(yīng)高頻截頻共射截頻f

當f=f時，特征頻率fT§4.5.3放大器的頻率響應(yīng)共射放大電路的中頻響應(yīng)共射放大電路的低頻響應(yīng)共射放大電路的高頻響應(yīng)1.

RC低通網(wǎng)絡(luò)

RC低通電路（1）頻率響應(yīng)表達式：一.無源RC電路的頻率響應(yīng)最大誤差-3dB幅頻響應(yīng)0分貝水平線斜率為-20dB/十倍頻程的直線相頻響應(yīng)（2）

RC低通電路的波特圖

RC低通電路的頻率特性曲線可見：當頻率較低時，│AV│

≈1，輸出與輸入電壓之間的相位差=0。隨著頻率的提高，│AV│下降，相位差增大，且輸出電壓是滯后于輸入電壓的，最大滯后90o。在此頻率響應(yīng)中，上限截止頻率fH是一個重要的頻率點。

2.RC高通網(wǎng)絡(luò)式中 下限截止頻率、模和相角分別為（1）頻率響應(yīng)表達式：

RC高通電路的頻率特性曲線（2）

RC高通網(wǎng)絡(luò)的波特圖可見：當頻率較高時，│AV│

≈1，輸出與輸入電壓之間的相位差=0。隨著頻率的降低，│AV│下降，相位差增大，且輸出電壓是超前于輸入電壓的，最大超前90o。在此頻率響應(yīng)中，下限截止頻率fL是一個重要的頻率點。

單管共射放大電路的頻率響應(yīng)中頻段：C短路，開路。低頻段：考慮C的影響，開路。高頻段：考慮的影響，C開路。共射放大電路1.中頻電壓放大倍數(shù)帶負載時：空載時：

在低頻段，三極管的極間電容可視為開路，耦合電容C不能忽略。方便分析，現(xiàn)在先考慮輸出耦合電容C，將輸入耦合C歸入前級。畫出低頻等效電路如圖所示。2.低頻電壓放大倍數(shù):定性分析2.低頻電壓放大倍數(shù):定性分析輸出為一個高通環(huán)節(jié)2.

低頻電壓放大倍數(shù)：定量分析C所在回路的時間常數(shù)？

低頻等效電路可推出低頻電壓放大倍數(shù)：有下限截止頻率：考慮輸入耦合電容則等效電路如圖:輸入為一個高通環(huán)節(jié)fL1、fL2取值大的為下限截止頻率記為fL。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)：定性分析為一個低通環(huán)節(jié)3.

高頻電壓放大倍數(shù)：定量分析輸入回路等效變化為：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)表達式：5.

帶寬增益積：定性分析fbw＝fH－fL≈fH矛盾當提高增益時，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rbe<<Rb、Rs<<Rb、，則可以證明圖示電路的說明決定于管子參數(shù)對于大多數(shù)放大電路，增益提高，帶寬都將變窄。

要想制作寬頻帶放大電路需用高頻管，必要時需采用共基電路。約為常量根據(jù)例題

解：模型參數(shù)為低頻電壓增益為又因為所以上限頻率為設(shè)共射放大電路在室溫下運行，其參數(shù)為：試計算它的低頻電壓增益和上限頻率。1.放大電路的耦合電容是引起低頻響應(yīng)的主要原因；2.三極管的結(jié)電容和分布電容是引起放大電路高頻響應(yīng)的主要原因；3.衡量放大電路性能的一項重要指標——增益帶寬積。4.共基組態(tài)放大電路由于輸入電容小，所以CB組態(tài)放大電路的上限截止頻率比共射組態(tài)要高許多。頻響分析幾點結(jié)論小結(jié)放大器的增益與頻率有關(guān)，稱幅頻特性；放大器的相移也與頻率有關(guān)