電子電路基礎(chǔ)：3-5 放大電路的頻率響應(yīng)

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(hào)模型3.5.4 共射放大電路的頻率特性3.5.5 場(chǎng)效應(yīng)三極管高頻小信號(hào)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(hào)放大器輸入信號(hào)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(duì)不同頻率信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)放大器對(duì)不同頻率信號(hào)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(hào)幅度幅頻特性是描繪輸入信號(hào)幅度固定，輸出信號(hào)的幅度隨頻率變化固定，輸出信號(hào)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(hào)與輸入相頻特性是描繪輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間相位差隨頻率變化而變化信號(hào)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(duì)數(shù)分度（擴(kuò)大視野）特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、乘加 2、人耳對(duì)聲能的辨別能力與其對(duì)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(hào)模型不再適用低頻小信號(hào)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(shí)，要合適設(shè)計(jì)電路時(shí)，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：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(hào)模型型高頻小信號(hào)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(hào)模型型高頻小信號(hào)模型簡(jiǎn)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(shí),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(shí)對(duì)應(yīng)的頻率稱為特征頻率fT，且有fT0f 當(dāng)20lg下降3dB時(shí),頻率f稱為共發(fā)射極接法的截止頻率二、高頻段小信號(hào)微變等效電路三、低頻段小信號(hào)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(hào)模型一、全頻段小信號(hào)模型以共射放大電路為例，全頻段小信號(hào)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(gè)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(gè)RC低通環(huán)節(jié)低通環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)二、高頻段小信號(hào)微變等效電路 將全頻段小信號(hào)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(dòng)畫5-3）三、低頻段小信號(hào)微變等效電路 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(gè)RC高通高通電路環(huán)節(jié)?。▌?dòng)畫5-2）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(jí)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(chǎng)效應(yīng)三極管高頻小信號(hào)模型場(chǎng)效應(yīng)三極管的高頻小信號(hào)模型如圖所示。(a)場(chǎng)效應(yīng)三極管高頻小信號(hào)模型(b)單向化高頻小信號(hào)模型 場(chǎng)效應(yīng)三極管高頻小信號(hào)模型 它是在低頻模型的基礎(chǔ)上增加了三個(gè)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(duì)CS放大電路，因,所以輸出回路的高頻時(shí)間常數(shù)為而輸入回路的高頻時(shí)間常數(shù)為 于是可得場(chǎng)效應(yīng)三極管的簡(jiǎn)化高頻小信號(hào)模型，如圖所示。圖05.18 簡(jiǎn)化高頻小信號(hào)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(shí)間常數(shù)中較大的一個(gè)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(shí)間常數(shù)中較小的一個(gè)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(duì)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。