電子電路基礎(chǔ)：3-5 放大電路的頻率響應(yīng)

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1、3.5.1 概述3.5.2 RC電路的頻率響應(yīng)3.5.3 三極管的高頻小信號模型3.5.4 共射放大電路的頻率特性3.5.5 場效應(yīng)三極管高頻小信號模型3.5 放大電路的頻率特性一、頻率響應(yīng)一、頻率響應(yīng)3.5.1 概述放大器輸入信號放大器輸入信號頻率范圍頻率范圍：音頻音頻話音：話音：300-3400Hz300-3400Hz 音樂：音樂：20-15KHz20-15KHz視頻視頻圖象：圖象：0-6MHz0-6MHz放大器對不同頻率信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)放大器對不同頻率信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)二、頻率特性二、頻率特性 幅度頻率特性幅度頻率特性 相位頻率特性相位頻率特性 幅頻特性是描繪輸入信號幅度幅頻特性是描繪輸入信號

2、幅度固定，輸出信號的幅度隨頻率變化固定，輸出信號的幅度隨頻率變化而變化的規(guī)律。即而變化的規(guī)律。即 相頻特性是描繪輸出信號與輸入相頻特性是描繪輸出信號與輸入信號之間相位差隨頻率變化而變化信號之間相位差隨頻率變化而變化的規(guī)律。即的規(guī)律。即三、典型三、典型頻率特性曲線頻率特性曲線：1、：中頻放大倍數(shù)2、fL :下限截止頻率（下邊頻）3、fH :上限截止頻率（上邊頻）4、f :通頻帶（BW）半功率點(diǎn)波特圖波特圖（Bode）dB(decibel):分貝分貝 Au(db)=20logAuAu:10 102 103 10-1 10-2 Au(db):20 40 60 -20 -40 -3折線化對數(shù)分度（擴(kuò)大

3、視野）特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、乘加 2、人耳對聲能的辨別能力與其對數(shù)成正比產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因:1.1.放大電路中存在電容性元件，放大電路中存在電容性元件，例如例如 耦合電容、旁路電容、分布電容等耦合電容、旁路電容、分布電容等;2.2.三極管的三極管的()是頻率的函數(shù)。是頻率的函數(shù)。低頻小信號模型不再適用低頻小信號模型不再適用幅頻失真相頻失真線性失真（組合失真）四、頻率失真四、頻率失真設(shè)計(jì)電路時，要合適設(shè)計(jì)電路時，要合適選擇選擇耦合電容和旁路電容耦合電容和旁路電容3.5.2 RC電路的頻率響應(yīng)一、RC低通電路二、RC高通電路頻頻率率特特性性曲曲線線一、RC低通電路RC+-io.UU 傳遞函數(shù)為：模：相角：

4、式中：上限截止頻率（上邊頻）頻頻率率特特性性曲曲線線傳遞函數(shù)為：模：相角：二、RC高通電路式中：下限截止頻率（下邊頻）3.5.3 三極管的高頻參數(shù)一、混合一、混合型高頻小信號模型型高頻小信號模型二、二、電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)的頻響的頻響一、混合一、混合型高頻小信號模型型高頻小信號模型簡化：忽略rbc、rce1.等效電路等效電路2.參數(shù)計(jì)算3.單向化密勒定理密勒定理Cbc很小很小圖 的等效電路 二、二、電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)的頻響的頻響1.共共射射截止頻率截止頻率當(dāng) f=fT 時,有2.特征頻率特征頻率 由此可做出的幅頻特性和相頻特性曲線，如圖所示。三極管的幅頻特性和相頻特性曲線圖當(dāng)=1時對

5、應(yīng)的頻率稱為特征頻率fT，且有fT0f 當(dāng)20lg下降3dB時,頻率f稱為共發(fā)射極接法的截止頻率二、高頻段小信號微變等效電路三、低頻段小信號微變等效電路3.5.4 共射放大電路的頻率特性一、全頻段小信號模型一、全頻段小信號模型以共射放大電路為例，全頻段小信號模型如圖:CE接法基本放大電路 全頻段微變等效電路分低、中、高低、中、高三個頻段研究。前述電路分析默認(rèn)為中頻段！大C短，小C斷!無頻率影響！顯然這是一個RC低通環(huán)節(jié)低通環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)二、高頻段小信號微變等效電路 將全頻段小信號模型中的C1、C2和Ce短路RC+-io.UU于是上限截止頻率fH=1/2H。（動畫5-3）三、低頻段小信號微變等

6、效電路 保留C1、C2和Ce，忽略CM。L1=(RB/rbe)+rSC1 L1=Ri+rSC1 L2=(Rc+RL)C2 L2=(Ro+RL)C2 L3=Re/(RS+rbe)/1+Ce 式中RS =rS/RB 低頻段微變等效電路該電路有三個RC高通高通電路環(huán)節(jié)?。▌赢?-2）在波特圖上可確定fL1和fL2，分別做出二條曲線，然后相加。設(shè)fL1fL2，大45倍 可將最大的fL作為下限截止頻率做波特圖。單級基本放大電路的波特圖綜合：總電壓放大倍數(shù)總電壓放大倍數(shù)的復(fù)數(shù)形式為3.5.5 場效應(yīng)三極管高頻小信號模型場效應(yīng)三極管的高頻小信號模型如圖所示。(a)場效應(yīng)三極管高頻小信號模型(b)單向化高頻小

7、信號模型 場效應(yīng)三極管高頻小信號模型 它是在低頻模型的基礎(chǔ)上增加了三個極間電容而構(gòu)成的，其中Cgs、Cgd一般在10pF以內(nèi)，Cds一般不到1pF。為了分析方便，用密勒定理將Cgd折算到輸入和輸出側(cè)。只要保證折算前后的電流相等即可，于是從輸入側(cè)有對CS放大電路，因,所以輸出回路的高頻時間常數(shù)為而輸入回路的高頻時間常數(shù)為 于是可得場效應(yīng)三極管的簡化高頻小信號模型，如圖所示。圖05.18 簡化高頻小信號模型幾點(diǎn)結(jié)論：3.三極管的結(jié)電容和分布電容結(jié)電容和分布電容是引起放大電路高頻響應(yīng)高頻響應(yīng)的主要原因，上限截止頻率由高頻時間常數(shù)中較大的一個決定；2.放大電路的耦合電容、旁路電容耦合電容、旁路電容是引起低頻低頻響應(yīng)的主要原因，下限截止頻率主要由低頻時間常數(shù)中較小的一個決定；1.C：CM、C1、C2、CeR:與各電容構(gòu)成回路的等效電阻值。4.由于若電壓放大倍數(shù)Au增加，CM也增加，上限截止頻率就下降，通頻帶變窄。增益和帶寬是一對矛盾，所以常把增益帶寬積增益帶寬積作為衡量放大電路性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。若管子參數(shù)給定,則增益帶寬積增益帶寬積=常數(shù)常數(shù)5.CB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CE組態(tài)要高許多。