單管放大器的頻率特性物理教學(xué)課件PPT

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1、5.5.4 單管放大器的頻率特性單管放大器的頻率特性bbrberCb+_cRmsR+_bR1C o+_iRsU.beU.beU.gU.ou CC+Vb11Rc1Rc2RsRb21Rb22R2C1C3Csu1T2T+_+_LRou CC+VbRcRsR1Csu1T+_+_單管放大器全頻段等效電路單管放大器全頻段等效電路代表性的單管放大器代表性的單管放大器ou CC+Vb11Rc1Rc2RsRb21Rb22R2C1C3Csu1T2T+_+_LRou CC+VbRcRsR1Csu1T+_+_ 典型的阻容耦合多級(jí)放大器典型的阻容耦合多級(jí)放大器 beibessibbberRUURRrr ibbbbeRR

2、 / /(rr ) omcb eUg uR oobebeiusMmcsibbbesbesrRUUUAg RRRrrUUUbbrber+_cRsR+_bRiR+_b.beU.sU.mbeUgoU.bbrberCb+_cRmsR+_bR1C o+_iRsU.beU.beU.gU.中頻段等效電路中頻段等效電路單管放大器全頻段等效電路單管放大器全頻段等效電路1、中頻段分析、中頻段分析(ffL,ffH) CC1可視為短路，可視為短路， 可可視為開(kāi)路：視為開(kāi)路：ber+_cRsR+_bRiR1Cbbr+_b.beU.sU.mbeUgoU.LHPLj f / fA1j f / f usLHPusMAAAbb

3、rberCb+_cRmsR+_bR1C o+_iRsU.beU.beU.gU.低頻段等效電路低頻段等效電路L1si1f2 C (RR )2、低頻段分析、低頻段分析(ffL) CC1可視為短路，可視為短路， 必須考慮；必須考慮； 高頻段等效電路可認(rèn)為是在中頻段等效電路的輸高頻段等效電路可認(rèn)為是在中頻段等效電路的輸出回路中并入出回路中并入C ，也即引入了一個(gè)低通環(huán)節(jié)。，也即引入了一個(gè)低通環(huán)節(jié)。4、全頻段綜合分析、全頻段綜合分析LH 180 90arctan f / f arctan f / f HLLusMusffj11ffj1ffjAA在全頻段，信號(hào)在各自區(qū)域內(nèi)起作用，而在其它區(qū)域可認(rèn)為不在全頻

4、段，信號(hào)在各自區(qū)域內(nèi)起作用，而在其它區(qū)域可認(rèn)為不起作用。起作用。全頻段的增益全頻段的增益：幅頻表達(dá)式為：幅頻表達(dá)式為：相頻表達(dá)式為：相頻表達(dá)式為：2H2LLusmus)(f/f11lg20)(f/f1f/flg20lgA20Alg20H1f2 C RL1si1f2 C (RR )( LRgrrRRRAmbeebiSiusmbbrberCb+_cRmsR+_bR1C o+_iRsU.beU.beU.gU.單管放大器全頻段等效電路單管放大器全頻段等效電路R5、單管放大器、單管放大器全頻段全頻段頻率特性波特圖頻率特性波特圖 LH 180 90arctan f / f arctan f / f 2H2

5、LLusmus)(f/f11lg20)(f/f1f/flg20lgA20Alg206、增益帶寬積、增益帶寬積)( LsmRgrrRRRAmbeebiSiu21RCfffBHLH中頻增益：中頻增益：放大電路帶寬放大電路帶寬:C =C + (1+gmRL )C 放大電路帶寬越寬，增益越小，相互矛盾放大電路帶寬越寬，增益越小，相互矛盾5.5.5 多級(jí)放大器的頻率特性多級(jí)放大器的頻率特性n將放大器正確分解為單管放大單元、高通、低通單元，將放大器正確分解為單管放大單元、高通、低通單元，然后串聯(lián)進(jìn)行多級(jí)放大器頻率特性分析。然后串聯(lián)進(jìn)行多級(jí)放大器頻率特性分析。 CC+V1R2R5RsR3R4R2C1C3C1

6、T3T+_+_6R2TLRsU.oU.4C一個(gè)三級(jí)放大器的電路圖一個(gè)三級(jí)放大器的電路圖多級(jí)放大器的截止頻率公式：多級(jí)放大器的截止頻率公式：2H22H21HH1111 .11nffff 2L22L21LL1 . 1nffff 減小減小增大增大通頻帶通頻帶B變窄變窄 在實(shí)際的多級(jí)放大在實(shí)際的多級(jí)放大電路中，當(dāng)各放大級(jí)的電路中，當(dāng)各放大級(jí)的時(shí)間常數(shù)相差懸殊時(shí)，時(shí)間常數(shù)相差懸殊時(shí)，可取其主要作用的那一可取其主要作用的那一級(jí)作為估算的依據(jù)。級(jí)作為估算的依據(jù)。fH1fH2-20dB/10倍頻程倍頻程-40dB/10倍頻程倍頻程二級(jí)放大電路波特圖的畫(huà)法舉例二級(jí)放大電路波特圖的畫(huà)法舉例附加附加相移相移表達(dá)式表

7、達(dá)式4332110110110111fjfjffjffjAAHHusmus 105 . 2j110j15j1j20054ffffAuHz10 Hz5 104HL3mffAu例：已知兩級(jí)共射放大電路的電壓放大倍數(shù)例：已知兩級(jí)共射放大電路的電壓放大倍數(shù)（1）Aum？fL？fH ?（2）畫(huà)出波特圖。解：2H22H21HH1111 . 11nffff 總的總的上限上限頻率頻率 )105 . 2j1)(10j1)(5j1 (5j10543ffffAu5.5.6 負(fù)反饋放大器的穩(wěn)定性負(fù)反饋放大器的穩(wěn)定性 1、負(fù)反饋放大器的自激現(xiàn)象：、負(fù)反饋放大器的自激現(xiàn)象：q輸入為輸入為0時(shí)，輸出端出現(xiàn)了幅度較大的交流波

8、形，這時(shí)，輸出端出現(xiàn)了幅度較大的交流波形，這種現(xiàn)象為自激振蕩（簡(jiǎn)稱自激）。種現(xiàn)象為自激振蕩（簡(jiǎn)稱自激）。2、自激產(chǎn)生的條件：、自激產(chǎn)生的條件：AFiXidXoXfX+_.00（較大） oidffoXA XA(0X )AXAFX | A F |1AF(2n 1) , n0,1,2,. -幅值條件幅值條件。-相位條件相位條件。自激振蕩的產(chǎn)生主要是由于放大電路在高頻段存在附加相移自激振蕩的產(chǎn)生主要是由于放大電路在高頻段存在附加相移造成的。造成的。高頻段每級(jí)放大器有高頻段每級(jí)放大器有0-90相移，三級(jí)放大器有相移，三級(jí)放大器有0270附附加相移，當(dāng)附加相移為加相移，當(dāng)附加相移為-180時(shí)，負(fù)反饋?zhàn)優(yōu)檎?/p>

9、反饋；時(shí)，負(fù)反饋?zhàn)優(yōu)檎答仯?、自激振蕩產(chǎn)生的原因、自激振蕩產(chǎn)生的原因例：?jiǎn)喂茏枞蓠詈瞎采浞糯箅娐返念l率響應(yīng)例：?jiǎn)喂茏枞蓠詈瞎采浞糯箅娐返念l率響應(yīng) 270ouA0.707AumAumfLfHBWffOO 90o 180ofLfH可見(jiàn)，在低、高頻段，單級(jí)放大電路分別產(chǎn)生了可見(jiàn)，在低、高頻段，單級(jí)放大電路分別產(chǎn)生了 0 + 90 和和 0 - -90 的附加相移，不會(huì)產(chǎn)生自激振蕩。的附加相移，不會(huì)產(chǎn)生自激振蕩。1 FA)210() 12(，nnFA 兩級(jí)放大電路將產(chǎn)生兩級(jí)放大電路將產(chǎn)生 0 180 附加相移，但附加相移，但 180 時(shí)，A=0，也不會(huì)自激，三級(jí)放大電路將產(chǎn)生也不會(huì)自激，三級(jí)放大電路

10、將產(chǎn)生 0 270 的附加相移，的附加相移，有可能自激。有可能自激。結(jié)論：結(jié)論：對(duì)于對(duì)于三級(jí)以上的多級(jí)放大電路三級(jí)以上的多級(jí)放大電路，如果某個(gè)頻率的信，如果某個(gè)頻率的信號(hào)產(chǎn)生的號(hào)產(chǎn)生的附加相移為附加相移為 180o，同時(shí)，同時(shí)滿足幅度條件滿足幅度條件，放大電路將，放大電路將產(chǎn)生自激振蕩。產(chǎn)生自激振蕩。(1)(1)判斷方法判斷方法1:1:4、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷在幅頻特性波特圖中（縱坐標(biāo)為在幅頻特性波特圖中（縱坐標(biāo)為20log(AF)20log(AF)，找到滿足，找到滿足自激自激振蕩的幅度條件振蕩的幅度條件(20logAF=0)(20logAF=0)對(duì)應(yīng)的頻率為

11、對(duì)應(yīng)的頻率為f fC C判斷判斷f fC C 對(duì)應(yīng)的附加相移對(duì)應(yīng)的附加相移， -180-180180, ,則電路穩(wěn)定。則電路穩(wěn)定。fc判斷方法判斷方法2 2在相頻特性波特圖中，找到滿足在相頻特性波特圖中，找到滿足自激振蕩相位條件自激振蕩相位條件( (=-180) )對(duì)應(yīng)的頻率對(duì)應(yīng)的頻率f fo o判斷判斷f fo o 對(duì)應(yīng)的幅頻特性對(duì)應(yīng)的幅頻特性20logAF20logAF的值，的值，20logAF0,20logAF0,則電路不穩(wěn)定。則電路不穩(wěn)定。 20logAF0,20logAF - -180 Gm5、穩(wěn)定裕度、穩(wěn)定裕度(1)幅值裕度幅值裕度 Gmf / HZf / HZfofo60dB/l

12、g20FA4020OO 90 180 AFfcfc)dB(lg200mffFAG 對(duì)于穩(wěn)定的負(fù)反饋放大對(duì)于穩(wěn)定的負(fù)反饋放大電路，電路，Gm 為負(fù)值。為負(fù)值。 Gm 值愈值愈負(fù)，負(fù)反饋放大電路愈穩(wěn)定。負(fù)，負(fù)反饋放大電路愈穩(wěn)定。一般要求一般要求 Gm - -10 dB 。1FA1FA AF -180 設(shè)計(jì)放大電路不僅要保證不自激，同時(shí)要留有一定的穩(wěn)定裕度設(shè)計(jì)放大電路不僅要保證不自激，同時(shí)要留有一定的穩(wěn)定裕度。不自激的條件：不自激的條件： AF = - -180(2)相位裕度相位裕度 m 180AF 當(dāng)當(dāng) f = fc 時(shí)，時(shí)，0lg20 FAcAFm180ff 負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定

13、對(duì)于穩(wěn)定的負(fù)反饋對(duì)于穩(wěn)定的負(fù)反饋放大電路，放大電路， m 為正值。為正值。 m 值愈大，負(fù)反饋放大值愈大，負(fù)反饋放大電路愈穩(wěn)定。電路愈穩(wěn)定。一般要求一般要求 m 45 f / Hzf / Hzfofo60dB/lg20FA402000 90 180 AFfcfc mGm6、自激振蕩的消除方法、自激振蕩的消除方法（1）減小環(huán)路通頻帶增益）減小環(huán)路通頻帶增益 ，使，使fc 提前產(chǎn)生，提前產(chǎn)生，從而使從而使fc0dB解解：解：為使解：為使 f0=103Hz， 20lgAF0dB即即20lgAF60dB+20lgF0所以所以F0.001（3）若想引入負(fù)反饋后電路穩(wěn)定，則）若想引入負(fù)反饋后電路穩(wěn)定，則 F 的上限值約為多的上限值約為多少？少？