第4章放大電路的頻率響應(yīng)和噪聲(機(jī)械工業(yè)黃麗亞)

第4章放大電路的頻率響應(yīng)和噪聲

4.1放大電路的頻率響應(yīng)和頻率失真

4.1.1放大電路的幅頻特性和幅頻失真

4.1.2放大電路的相頻特性和相頻失真4.1.3波特圖4.2晶體管的高頻小信號(hào)模型和高頻參數(shù)4.2.1晶體管的高頻小信號(hào)模型2023/2/31模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)二、特征頻率fT4.3晶體管放大電路的頻率響應(yīng)4.3.1共射放大電路的頻率響應(yīng)一、共射放大電路的高頻響應(yīng)4.1.2晶體管的高頻參數(shù)二、共射放大電路的低頻響應(yīng)

三、共基電流放大系數(shù)α(jf

)及fα一、共射電流放大系數(shù)β(j

f)及其上限頻率fβ2023/2/32模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第4章放大電路的頻率響應(yīng)和噪聲

（1）掌握放大電路頻率響應(yīng)的有關(guān)概念，掌握放大器的低頻、中頻和高頻等效電路（2）掌握晶體管頻率參數(shù)、共射電路頻率響應(yīng)特性。（3）了解單管放大電路頻率響應(yīng)的分析方法。（4）了解波特圖的概念及畫法。2023/2/33模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)1.待放大的信號(hào)，具有一定的頻率范圍。2.放大電路的放大性能與頻率有關(guān)。

由于電抗元件的存在，使得放大器對(duì)不同頻率信號(hào)分量的放大倍數(shù)和延遲時(shí)間不同，那么放大后的信號(hào)各頻率分量的大小比例和時(shí)間相對(duì)關(guān)系將不同于輸入信號(hào)。由此產(chǎn)生的失真稱為頻率失真。4.1放大電路的頻率響應(yīng)和頻率失真

2023/2/34模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)幅頻失真和相頻失真.avi線性失真起因結(jié)果線性電抗元件引起非線性元件引起不產(chǎn)生新的頻率分量產(chǎn)生新的頻率分量非線性失真2023/2/35模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)4.1.1放大電路的幅頻特性和幅頻失真圖4.1.2幅頻特性(a)理想幅頻特性f0f0(c)阻容耦合放大電路幅頻特性中頻區(qū)低頻區(qū)高頻區(qū)上限頻率下限頻率通頻帶增益頻帶積中頻增益2023/2/36模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)

圖4.1.3相頻特性f0(a)理想相頻特性4.1.2放大電路的相頻特性和相頻失真0(c)阻容耦合放大電路的相頻特性2023/2/37模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)4.1.3波特圖波特圖就是一種采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)的頻率特性曲線。CR+_+_圖4.1.4高通電路的頻率響應(yīng)及其波特圖（a）高通電路（b）頻率響應(yīng)2023/2/38模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)圖4.1.4高通電路的頻率響應(yīng)及其波特圖（c）波特圖

（b）頻率響應(yīng)線性刻度對(duì)數(shù)刻度對(duì)數(shù)刻度對(duì)數(shù)刻度2023/2/39模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)普遍意義的結(jié)論(1)電路的截止頻率決定于電容所在回路的時(shí)間常數(shù)。(2)當(dāng)f=fL或fH時(shí)，增益下降3dB，且產(chǎn)生+45o或-45o相移。(3)近似分析中，可用近似波特圖表示放大電路的頻率特性。2023/2/310模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)4.2晶體管的高頻小信號(hào)模型和高頻參數(shù)4.2.1晶體管的高頻小信號(hào)模型圖4.2.1晶體管的高頻小信號(hào)混合π模型2023/2/311模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)4.1.2晶體管的高頻參數(shù)一、共射電流放大系數(shù)β(j

f)及其上限頻率fβIb.ecb圖

4.2.2的分析2023/2/312模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)2023/2/313模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)二、特征頻率fTfβfTf01β0|β(jf)|0.707β02023/2/314模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)三、共基電流放大系數(shù)α(jf

)及fα2023/2/315模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)4.3晶體管放大電路的頻率響應(yīng)Rs＋－C1＋RB2RB1RE＋C3＋C2RCRL＋－Uo.Us.UCC圖4.3.1(a)共射放大器電路4.3.1共射放大電路的頻率響應(yīng)1.高頻小信號(hào)等效電路及其簡(jiǎn)化模型一、共射放大電路的高頻響應(yīng)2023/2/316模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)(b)等效電路(設(shè)RB1//RB2>>rbe

)rbe′b′rbb′RsUsrceRCRL＋－UobeRL′Cbc′Cbe′cUbe′gm圖4.3.1共射放大器及其高頻小信號(hào)等效電路I1I2′2023/2/317模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)rbb′RsUs＋－rbe′Cbe′CMb′CM′′RL＋－UobeUbe′gmcI1密勒等效電容圖4.3.2(a)密勒等效后的單向化等效電路

2023/2/318模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)rbb′RsUs.＋－rbe′Cbe′CMb′CM′′RL＋－Uo.beUbe′gm.c圖4.3.2(a)密勒等效后的單向化等效電路I22023/2/319模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)圖4.3.2(b)進(jìn)一步的簡(jiǎn)化等效電路Ube′gm′RL＋－UoUs＋－′RsCiUbe′′2023/2/320模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)2.高頻增益表達(dá)式及上限頻率2023/2/321模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)|Aus(jf)|0.707|AuIs||AuIs|fffHfH0-180°-225°－90°(j)f|Aus(jf)|fffH00－45°－90°0.01fH0.1fH10fH4020－20dB/10倍頻程(a)(b)(c)(d)(fH)＝45°圖4.3.3共射放大電路的高頻響應(yīng)

(a)幅頻特性；(b)相頻特性；

(c)幅頻特性近似波特圖；(d)相頻特性近似波特圖線性刻度對(duì)數(shù)刻度對(duì)數(shù)刻度(j)f2023/2/322模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)二、共射放大電路的低頻響應(yīng)

(a)電路圖4.3.4共射放大電路及其低頻等效電路

1.共射放大器的低頻等效電路2023/2/323模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)低頻等效電路圖4.3.4共射放大電路及其低頻等效電路2023/2/324模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)簡(jiǎn)化低頻等效電路圖4.3.4共射放大電路及其低頻等效電路′2023/2/325模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)2.C1、ＣE對(duì)低頻特性的影響2023/2/326模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)2023/2/327模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)

3.C2對(duì)低頻響應(yīng)的影響圖4.3.6C2對(duì)低頻響應(yīng)影響的等效電路2023/2/328模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)(C2引入的下限角頻率)2023/2/329模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)(中頻源增益)2023/2/330模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)圖4.3.7共射放大電路完整的頻率響應(yīng)波特圖2023/2/331模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)思考題1.線性失真與非線性失真有何差異？2.晶體管的頻率參數(shù)fβ、fT、fα的含義如何？三者的關(guān)系如何？3.共射放大電路在高頻區(qū)和低頻區(qū)放大倍數(shù)下降的原因是什么？2023/2/332模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)作業(yè)4.14.34.44.62023/2/333模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)

圖5―28共射放大器電路2023/2/334模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)

圖5―28共射放大器電路的幅頻特性2023/2/335模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)

元、器件輸入示意圖2023/2/336模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)Multisim

中的“分析方法”2023/2/337模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)MP3播放器的音頻頻率范圍為20Hz-20kHz。FM廣播的音頻頻率范圍為200Hz-15kHz。AM廣播的音頻頻率范圍為200Hz-4.5kHz。常見音頻系統(tǒng)（設(shè)備）的通頻帶2023/2/338模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)音階CDEFGAB簡(jiǎn)譜符號(hào)1234567頻率（Hz）261293330349392440494頻率(對(duì)數(shù))48.349.350.350.851.852.853.8音階的劃分是在頻率的對(duì)數(shù)坐標(biāo)(20log)上取等分而得2023/2/339模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)使用分貝做單位的主要優(yōu)點(diǎn)(1)數(shù)值變小，讀寫方便。

一架收音機(jī)從天線收到的信號(hào)至送入喇叭放音輸出，一共要放大2萬(wàn)倍左右。

(2)運(yùn)算方便。

若某功放前級(jí)是100倍(20dB)，后級(jí)是20倍(13dB)，那么總功率放大倍數(shù)是100×20=2000倍，總增益為20dB＋13dB=33dB。

2023/2/340模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)(3)能如實(shí)地反映人對(duì)聲音的感覺。電功率從0.1瓦增到1.1瓦，聽到的聲音響了很多；

從1瓦增強(qiáng)到2瓦，響度差不多；

從10瓦增強(qiáng)到11瓦，沒人能聽出響度差別。

10.4dB

3dB

0.4dB

0.1W→1.1W1W→2W10W→11WHi－Fi功放的音量旋鈕刻度單位為分貝。

人耳聽覺與聲音功率分貝數(shù)成正比。蚊子叫聲與大炮響聲相差100萬(wàn)倍，但人的感覺