模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課件 第4章 放大電路頻率響應(yīng)

1、第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)由于放大電路中存在電抗性元件，所以放大電路的放由于放大電路中存在電抗性元件，所以放大電路的放大倍數(shù)是信號(hào)頻率的函數(shù)，這種函數(shù)關(guān)系稱為大倍數(shù)是信號(hào)頻率的函數(shù)，這種函數(shù)關(guān)系稱為頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)或或頻率特性。頻率特性。 電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng) 由于放大電路中存在電抗性元件，當(dāng)信號(hào)頻率較由于放大電路中存在電抗性元件，當(dāng)信號(hào)頻率較高或較低時(shí)，不但放大倍數(shù)會(huì)變小，而且會(huì)產(chǎn)生超前高或較低時(shí)，不但放大倍數(shù)會(huì)變小，而且會(huì)產(chǎn)生超前或滯后的相移，使

2、得放大電路對不同頻率信號(hào)分量的或滯后的相移，使得放大電路對不同頻率信號(hào)分量的放大倍數(shù)和相移都不同。放大倍數(shù)和相移都不同。 當(dāng)輸入信號(hào)包含多次諧波時(shí)，經(jīng)過放大電路后，當(dāng)輸入信號(hào)包含多次諧波時(shí)，經(jīng)過放大電路后，輸出信號(hào)不能重現(xiàn)輸入信號(hào)的波形，這就產(chǎn)生了輸出信號(hào)不能重現(xiàn)輸入信號(hào)的波形，這就產(chǎn)生了頻率頻率失真失真 . 電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)( (a) )幅頻失真幅頻失真( (b) )相頻失真相頻失真電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)頻率失真頻率失真和和非線性失真非線性失真兩者在實(shí)質(zhì)上是不同的兩者在實(shí)質(zhì)上是不同的: :

3、（1 1）起因不同）起因不同：頻率失真是由電路中電抗性元件對：頻率失真是由電路中電抗性元件對不同信號(hào)頻率的響應(yīng)不同而引起，非線性失真由電路不同信號(hào)頻率的響應(yīng)不同而引起，非線性失真由電路的非線性元件引起的。的非線性元件引起的。 （2 2）結(jié)果不同）結(jié)果不同：頻率失真只會(huì)使各頻率分量信號(hào)的：頻率失真只會(huì)使各頻率分量信號(hào)的比例關(guān)系和時(shí)間關(guān)系發(fā)生變化，或?yàn)V掉某些頻率分量比例關(guān)系和時(shí)間關(guān)系發(fā)生變化，或?yàn)V掉某些頻率分量信號(hào)。但非線性失真，會(huì)將正弦波變?yōu)榉钦也?，它信?hào)。但非線性失真，會(huì)將正弦波變?yōu)榉钦也?，它不僅包含輸入信號(hào)的頻率成分（基波），而且還產(chǎn)生不僅包含輸入信號(hào)的頻率成分（基波），而且還產(chǎn)生許多新

4、的諧波成分。許多新的諧波成分。電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)1.1.幅頻特性和相頻特性幅頻特性和相頻特性電壓放大倍數(shù)的幅值和相角都是頻率的函數(shù)。電壓放大倍數(shù)的幅值和相角都是頻率的函數(shù)。 即即)()(ffAAuu )(：幅頻特性：幅頻特性fAu：相相頻頻特特性性)( f 電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)C1Rb+VCCC2Rc+Rs+SUOUiU+中頻段中頻段：各種電各種電抗影響忽略，抗影響忽略，Au 與與 f 無關(guān)；無關(guān)；低頻段：低頻段： 隔直隔直電容壓降增大，電容壓降增大， Au 降低。與電路中電阻降低。與電路中電

5、阻構(gòu)成構(gòu)成 RC 高通電路；高通電路；高頻段：高頻段：三極管極間電容并聯(lián)在電路中，三極管極間電容并聯(lián)在電路中， Au 降低。降低。而且，構(gòu)成而且，構(gòu)成 RC 低通電路。低通電路。2單管共射放大電路頻率特性的定性分析單管共射放大電路頻率特性的定性分析 電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)uAOffLfHBWAum0.707Aum 90 180 270 f0fL ：下限頻率；：下限頻率；fH ：上限頻率：上限頻率BW ：通頻帶：通頻帶BW = fH fL電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路

6、的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)RCCRCAu j11j1j1 令令 ：RCf 2121HH 則：則：HHj11j11ffAu 2H11 ffAu Harctanff + +_ _+ +_ _C CR RiUOU1 1頻率特性的表達(dá)式頻率特性的表達(dá)式電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)2H11 ffAu2 2波特圖波特圖 2H1lg20lg20ffAu則有：則有：dB 020lg HuAff時(shí)，當(dāng)HHlg20lg20 ffAffu時(shí)，當(dāng)dB32lg20lg20 HuAff時(shí)，當(dāng)(1)(1)幅頻特性幅頻特性 一條一條0dB0dB的直線的直線 斜率為斜率為-20dB/

7、-20dB/十倍頻程的直線十倍頻程的直線 電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)對數(shù)對數(shù)幅頻特性：幅頻特性：0.1 fHfH 10 fHfdB/lg20uA0 20 403dB 20dB/十倍頻十倍頻當(dāng)當(dāng) f fH ( (低頻低頻) )，當(dāng)當(dāng) f fH (高頻高頻)，1 uA1 uA低通特性：低通特性：且頻率愈高，的值愈小，且頻率愈高，的值愈小，高頻信號(hào)不能通過。高頻信號(hào)不能通過。uA最大誤差為最大誤差為 3 dB，發(fā)生在發(fā)生在 f = fH處處電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)fH 10 fH 455.715.71 45/十

8、倍頻十倍頻 900.1 fH 0f 在高頻段，低通在高頻段，低通電路產(chǎn)生電路產(chǎn)生0 90的滯后相移。的滯后相移。 Harctanff (2)(2)相頻特性相頻特性;0H時(shí)，ff;71. 51 . 0H時(shí)，ff;90H時(shí)，ff;5 .8410H時(shí)，ff45H時(shí)，ff誤差誤差誤差誤差電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng) 例例4.2.14.2.1 電路如圖所示，試求該電路的上限截止頻率電路如圖所示，試求該電路的上限截止頻率f fH H RCf21HkHzHzCRR9 .15)(1001. 010114. 321)/(21632121/ RRR 電氣與電子工程學(xué)院第第

9、4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)4.2.24.2.2 RC高通電路的頻率響應(yīng)高通電路的頻率響應(yīng)+ +_ _+ +_ _C CR RiUOURCCRRUUAuj111j1iO令：令：LL2121 RCfffAuLLj11j111 2L11 ffAu模模：)(arctanLff 相角：相角：電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)2L11 ffAu2L1lg20lg20 ffAu則有：則有：dB 020lg L uAff時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)LLLlg20lg20lg20 ffffAffu 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)dB32lg20lg20 L uAff時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)(1)(1)幅頻

10、特性幅頻特性 電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)對數(shù)幅頻特性：對數(shù)幅頻特性： 實(shí)際幅頻特性曲線：實(shí)際幅頻特性曲線：當(dāng)當(dāng) f fL( (高頻高頻) )，當(dāng)當(dāng) f fT 時(shí)，時(shí)，三極管失去放大作用；三極管失去放大作用； f fT 時(shí)，由式時(shí)，由式；112T0 ff得：得： ff0T 電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)因?yàn)橐驗(yàn)椋?1 ffj10 可得可得 ffffff)1(j11/j11/j100000 比比較較，可可知知與與 ffj10 ff)1(100003. 共基截止頻率共基截止頻率 f 電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章

11、放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)說明：說明： ff)1(10000 ，因因?yàn)闉椋核裕核裕?. f 比比 f 高很多，等于高很多，等于 f 的的 (1 + 0) 倍；倍；2. f fT f 3. 低頻小功率管低頻小功率管 f 值約為幾十至幾百千赫，高頻小值約為幾十至幾百千赫，高頻小功率管的功率管的 fT 約為幾十至幾百兆赫。約為幾十至幾百兆赫。電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng) 電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)4.4.1 4.4.1 阻容耦合共射放大電路的頻率響應(yīng)阻容耦合共射放大電路的頻率響應(yīng) 將將 C2 和和 R

12、L 看成下一級的輸入耦合電容和輸入電阻?？闯上乱患壍妮斎腭詈想娙莺洼斎腚娮琛? 1阻容耦合共射放大電路的混合阻容耦合共射放大電路的混合型等效電路型等效電路 第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng) 阻容耦合共射放大電路的混合阻容耦合共射放大電路的混合型等效電路型等效電路 第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)C1 可認(rèn)為交流短路；極間電容可視為交流斷路可認(rèn)為交流短路；極間電容可視為交流斷路。(1) (1) 中頻段等效電路中頻段等效電路由圖可得由圖可得bebisbeebisieb/rRRUrrRRRU 式中式中scmbeebisicebmoURgrrRRRRUgU 電氣

13、與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)(2) (2) 中頻中頻電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)cmbeebisisosmRgrrRRRUUAu 已知已知 ，則，則ebm rg becisismrRRRRAu 結(jié)論：結(jié)論：中頻電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式，與利用簡化中頻電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式，與利用簡化 h 參數(shù)等效電路的分析結(jié)果一致。參數(shù)等效電路的分析結(jié)果一致。電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)考慮考慮隔直電容隔直電容的作用，其等效電路：的作用，其等效電路：C1 與輸入與輸入電阻構(gòu)成一個(gè)電阻構(gòu)成一個(gè) RC 高通電路高通電路sbeeb1isiebj1

14、UrrCRRRU 式中式中 Ri = Rb / rbe電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)sbeeb1isiebj1UrrCRRRU 輸出電壓輸出電壓s1iscmbeebisicebmo)(j111UCRRRgrrRRRRUgU 低頻電壓放大倍數(shù)低頻電壓放大倍數(shù)1issmsosL)(j111CRRAUUAuu 電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)低頻時(shí)間常數(shù)為：低頻時(shí)間常數(shù)為：1isL)(CRR 下限下限( ( 3 dB) )頻率為：頻率為：1isLL)(2121CRRf 則則ffAALuuj11smsL 電氣與電子工程學(xué)院第

15、第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)4.高頻段高頻段考慮考慮并聯(lián)在極間電容并聯(lián)在極間電容的影響，其等效電路：的影響，其等效電路：由于輸出回路時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于輸入回路時(shí)間常數(shù)，故由于輸出回路時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于輸入回路時(shí)間常數(shù)，故可忽略輸出回路的結(jié)電容。并用戴維南定理簡化?？珊雎暂敵龌芈返慕Y(jié)電容。并用戴維南定理簡化。電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)簡化的高頻等效電路簡化的高頻等效電路 )/(/bsbbebsbeebisisRRrrRUrrRRRU cbcmebcbeb)1()1( CRgCCKCC C 與與 R 構(gòu)成構(gòu)成 RC 低通電路。低通電路。ss

16、ebj11j1j1UCRUCRCU scmbeebisicebmoj11UCRRgrrRRRRUgU 電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)CRAUUAuu j11smsosH高頻時(shí)間常數(shù)：高頻時(shí)間常數(shù)：CR H 上限上限( ( 3 dB) )頻率為：頻率為：CRf 2121HH HsmsH11ffAAuu 故故電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng))j1)(j1(HLsmsffffAAuu 繪制波特圖步驟：繪制波特圖步驟： 1. 1. 根據(jù)根據(jù)電路參數(shù)計(jì)算電路參數(shù)計(jì)算 、fL 和和 fH ； smuA2. 2. 由由三段直線構(gòu)成

17、幅頻特性。三段直線構(gòu)成幅頻特性。 smuA中頻段：中頻段：對數(shù)幅值對數(shù)幅值 = 20lg 低頻區(qū)：低頻區(qū)： f = fL開始減小，作斜率為開始減小，作斜率為 20 dB/十倍頻直線；十倍頻直線； 高頻段：高頻段：f = fH 開始增加，作斜率為開始增加，作斜率為 20 dB/十倍頻直線。十倍頻直線。電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng) 低頻區(qū)低頻區(qū)：當(dāng)當(dāng)f10fH時(shí)，作一條時(shí)，作一條 的水平直線，的水平直線， 在在0.1fH至至10fH之間，作一條斜率為之間，作一條斜率為-450 /十倍頻程的直十倍頻程的直線。線。3. 由五段直線構(gòu)成相頻特性。由五段直線構(gòu)成相

18、頻特性。 1801809090270電氣與電子工程學(xué)院中頻段中頻段：在：在1010f fL L至至0.10.1f fH H之間，作一條之間，作一條 的水平直線；的水平直線；第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)幅頻特性幅頻特性fdB/lg20uAOfL 20dB/十倍頻十倍頻fH20dB/十倍頻十倍頻smlg20uA 270 225 135 180相頻特性相頻特性 9010 fL0.1fL0.1fH10 fHfO 電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)(1)(1)計(jì)算中頻電壓放大倍數(shù)計(jì)算中頻電壓放

19、大倍數(shù) 0.015mAmA)6206 . 010(BBEQCCBQRUVImA05. 1mA015. 070BQCQEQIII 1.8k )05. 12671()(26)1 (EQebImVr k2 1800)(200ebbbberrrk2k)2/620(/biberRR18922 . 6703 . 022becisismrRRRRAu第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)(2)(2)估算估算下限頻率和上限頻率下限頻率和上限頻率HzHzCRRfiS69101102)(0.321)(21631L21CRfHmS9 .38mS8 . 170ebmrgpF41F)1015021038.

20、9(26-3TmebfgCcRgUUmebceKpF10104)2 . 69 .381 (411K1+cbcmebcbebCRgCCCCk4 . 05 . 0/8 . 1)/()/(/SbbebSbbbebRrrRRrrRkHzHzCRfH394101010104 . 02121123第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)（3 3）計(jì)算）計(jì)算電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) Hzf69L)3940001)(691 (189)1 (1)1 (1.fjfjffjffjAAHLusmus（4 4）畫波特圖畫波特圖dBAusm46189lg20lg20kHzfH394電氣與電子工程學(xué)院第第4 4

21、章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)幅頻特性幅頻特性fdB/lg20uAOfL 20dB/十倍頻十倍頻fH20dB/十倍頻十倍頻46lg20smuA 270 225 135 180相頻特性相頻特性 9010 fL0.1fL0.1fH10 fHfO 69Hz394000Hz電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng) 為了減少頻率失真，放大電路的下限頻率為了減少頻率失真，放大電路的下限頻率f fL L要低要低于輸入信號(hào)中的最低頻率分量，而于輸入信號(hào)中的最低頻率分量，而f fH H要高于輸入信號(hào)要高于輸入信號(hào)中的最高頻率分量。中的最高頻率分量。 (1)(1)需加大耦

22、合電容及其回路電阻，以增大回路時(shí)間需加大耦合電容及其回路電阻，以增大回路時(shí)間常數(shù)常數(shù) (2)(2)采用直接耦合方式采用直接耦合方式 電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)中頻電壓放大倍數(shù)與通頻帶的乘積。中頻電壓放大倍數(shù)與通頻帶的乘積。CRfRgrrRRRAu 21Hcmbeebisism；因因?yàn)闉?)/(/bsbbebRRrrR cbcmeb)1( CRgCCRi = Rb / rbe假設(shè)假設(shè) Rb Rs，Rb rbe；(1 + gmRc)Cb c Cb eCRRgrrRRRfAu 21 cmbeebisiHsm故故cbbbs)(21 CrR電氣與電子工程學(xué)院第

23、第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)cbbbsHsm)(21 CrRfAu說明：說明：HsmfAu 式很不嚴(yán)格，但從中可以看出一個(gè)大式很不嚴(yán)格，但從中可以看出一個(gè)大概的趨勢，即選定放大三極管后，概的趨勢，即選定放大三極管后，rbb 和和 Cb c 的值即被的值即被確定，確定，增益帶寬積就基本上確定增益帶寬積就基本上確定，此時(shí)，若將放大倍數(shù)，此時(shí)，若將放大倍數(shù)提高提高若干倍，則通頻帶也將幾乎若干倍，則通頻帶也將幾乎變窄變窄同樣的倍數(shù)。同樣的倍數(shù)。如愈得到一個(gè)通頻帶既寬，電壓放大倍數(shù)又高的如愈得到一個(gè)通頻帶既寬，電壓放大倍數(shù)又高的放大電路，首要的問題是選用放大電路，首要的問題是選用

24、rbb 和和 Cb c 均小均小的高頻三的高頻三極管。極管。電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng) 求某個(gè)電容所決定的截止頻率，主要求出該電容求某個(gè)電容所決定的截止頻率，主要求出該電容所在回路的時(shí)間常數(shù)，然后求出其截止頻率。所在回路的時(shí)間常數(shù)，然后求出其截止頻率。4.4.3 4.4.3 其他電容對頻率特性的影響其他電容對頻率特性的影響 21f在中頻段和高頻段，耦在中頻段和高頻段，耦合電容合電容C2容抗很小，可容抗很小，可視為短路，故視為短路，故C2只影響只影響下限頻率。下限頻率。 電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)等效電路等效

25、電路電容電容C2所在回路的時(shí)間所在回路的時(shí)間常數(shù)為常數(shù)為22)(CRRRCOL2)(2121CRRfOLL電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)在中頻段和高頻段，在中頻段和高頻段，Ce容抗容抗很小，可視為短路，當(dāng)頻率很小，可視為短路，當(dāng)頻率下降至下降至低頻段，其容抗不可低頻段，其容抗不可忽略。忽略。 以以Ce兩端為端口，求解它兩端為端口，求解它所在回路的等效電阻所在回路的等效電阻R為為1/bbeeRrRRbsbRRR/eRCebbeeLCRrRf)1/(21213電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)fHfdB/lg20uAOml

26、g20uA 27010 fH 20dB/十倍頻十倍頻 1800.1fH 90fO 電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)多級放大電路的電壓放大倍數(shù)：多級放大電路的電壓放大倍數(shù)：unuuuAAAA 21對數(shù)幅頻特性為：對數(shù)幅頻特性為： nkukunuuuAAAAA121lg20lg20lg20lg20lg20電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)多級放大電路的總相位移為：多級放大電路的總相位移為： nkkn121 兩級放大電路的波特圖兩級放大電路的波特圖fHfL幅

27、頻特性幅頻特性fdB/lg20uAOfL1fH16 dB3 dB3 dBBW1BW一一 級級二二 級級電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)相頻特性相頻特性 270 360fL1fH1fO 540 180 450 90一一 級級二二 級級多級放大電路的通頻帶，總是比組成它的每一級的多級放大電路的通頻帶，總是比組成它的每一級的通頻帶為窄。通頻帶為窄。第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng) 每級的上限頻率分別為每級的上限頻率分別為fH1，fH2，fHn2222121111 HnHHumnumumuHffffffAAAA22221111 HnHHumff

28、ffffA當(dāng)當(dāng)f=fH時(shí)時(shí) 211122221umHnHHHHHumuHAffffffAA 第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)2111212121 HHHHHHffffff2122221 HnHHHHHffffff在工程上可將高次項(xiàng)忽略在工程上可將高次項(xiàng)忽略 122221 HnHHHHHffffff222211111HnHHHffff 加上修正系數(shù)，則得加上修正系數(shù)，則得 2H22H21HH1111 . 11nffff電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng) 如各級的上限頻率相差懸殊時(shí)，其中有一級比其他如各級的上限頻率相差懸殊時(shí)，其中有一級比其他

29、各級都各級都低得多低得多，工程上低于，工程上低于5 5倍即可，那么，總的倍即可，那么，總的上限上限頻率就基本上等于這一級的上限截止頻率頻率就基本上等于這一級的上限截止頻率。 如兩級放大電路的如兩級放大電路的 kHzfH1001kHzfH8002 則放大電路總的上限頻率應(yīng)為則放大電路總的上限頻率應(yīng)為 kHzffHH1001 如兩級放大電路由兩個(gè)具有如兩級放大電路由兩個(gè)具有相同頻率特性相同頻率特性的單管放的單管放大電路組成，則上限頻率為大電路組成，則上限頻率為 2121 . 11HHff1643. 0HHff電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)2L22L21LL1

30、 . 1nffff 如兩級放大電路由兩個(gè)具有相同頻率特性的單管放如兩級放大電路由兩個(gè)具有相同頻率特性的單管放大電路組成，則下限頻率為大電路組成，則下限頻率為12156. 121 . 1LLLfff 如各級的下限頻率相差懸殊時(shí)，如其中有一級的下限如各級的下限頻率相差懸殊時(shí)，如其中有一級的下限頻率比其他各級都頻率比其他各級都高得多高得多，工程上大于，工程上大于5倍即可，倍即可，那么，那么，總的下限頻率就基本上等于這一級的下限截止頻率。總的下限頻率就基本上等于這一級的下限截止頻率。 如兩級放大電路的如兩級放大電路的 HzfL501HzfL4002 則放大電路總的下限頻率應(yīng)為則放大電路總的下限頻率應(yīng)為

31、 HzffLL4002電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)例例4.5.1 放大電路的對數(shù)幅頻特性如圖所示。放大電路的對數(shù)幅頻特性如圖所示。(1)求中頻電壓放大倍數(shù)；求中頻電壓放大倍數(shù)；(2)求上、下限頻率求上、下限頻率fL、fH；(3)當(dāng)當(dāng)f=105Hz，該放大電路的附加相移等于多少，該放大電路的附加相移等于多少？dBAu50lg20sm316smuAfH=104Hz 6 .1556. 121 . 1121LLLfff0001354590(1)(1)(2)(2)(3)(3)第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)例例4.5.3 已知某電路的幅頻特性

32、如圖所示已知某電路的幅頻特性如圖所示,試問試問(1)該電路的耦合方式；該電路的耦合方式； (2)該電路由幾級放大電路組成；該電路由幾級放大電路組成； (3)當(dāng)當(dāng)f=104Hz時(shí)，附加相移約為多少時(shí)，附加相移約為多少? 當(dāng)當(dāng)f=105Hz時(shí)，附加相時(shí)，附加相移約為多少移約為多少? (4)近似估算該電路的上限頻率近似估算該電路的上限頻率fH (1)直接耦合電路直接耦合電路 (2)三級放大電路三級放大電路 (3)當(dāng)當(dāng)f=104Hz時(shí)時(shí),附加相移約附加相移約為為1350 當(dāng)當(dāng)f=105Hz時(shí)時(shí)附加相移約為附加相移約為2700 HzfffHHH4111052.052.031.1(4)第第4 4章章 放大

33、電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng) 1. 在放大電路的在放大電路的高頻區(qū)高頻區(qū)，影響頻率響應(yīng)的主要，影響頻率響應(yīng)的主要是三極是三極管的極間電容管的極間電容，其對高頻響應(yīng)的影響可用，其對高頻響應(yīng)的影響可用RC低通電低通電路來模擬；路來模擬； 在放大電路的在放大電路的低頻區(qū)低頻區(qū)，影響頻率響應(yīng)的主要是，影響頻率響應(yīng)的主要是耦合電耦合電容和射極旁路電容容和射極旁路電容，它們對低頻響應(yīng)的影響可用，它們對低頻響應(yīng)的影響可用RC高通電路來模擬。高通電路來模擬。電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng) 2. 波特圖由波特圖由對數(shù)幅頻特性對數(shù)幅頻特性和和對數(shù)相頻特性對數(shù)相頻特性組成

34、，它們組成，它們均以頻率為橫坐標(biāo)，坐標(biāo)采用均以頻率為橫坐標(biāo)，坐標(biāo)采用對數(shù)對數(shù)刻度。為了簡化作刻度。為了簡化作圖，常用圖，常用近似折線的方法近似折線的方法，可以得到放大電路的對數(shù)，可以得到放大電路的對數(shù)頻率特性。頻率特性。 3.常用的頻率參數(shù)有常用的頻率參數(shù)有共射極截止頻率共射極截止頻率、特征頻率特征頻率、共共基截止頻率?；刂诡l率。電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng) 4利用放大電路的混合利用放大電路的混合型等效電路，將阻容耦合單型等效電路，將阻容耦合單管共射放大電路簡化為管共射放大電路簡化為三個(gè)頻段三個(gè)頻段： 在在中頻區(qū)中頻區(qū)，可將各種電容的作用忽略；，可將

35、各種電容的作用忽略； 在在低頻區(qū)低頻區(qū)要考慮隔直電容要考慮隔直電容C1的作用，而忽略三極管極的作用，而忽略三極管極間電容間電容C的作用；的作用； 在在高頻區(qū)高頻區(qū)，忽略隔直電容，忽略隔直電容C1，考慮三極管極間電容，考慮三極管極間電容C的作用。的作用。 畫出放大電路的三個(gè)分頻段等效電路畫出放大電路的三個(gè)分頻段等效電路，分別分析本頻，分別分析本頻段的頻率響應(yīng)，放大電路電壓放大倍數(shù)的全頻域響應(yīng)段的頻率響應(yīng)，放大電路電壓放大倍數(shù)的全頻域響應(yīng))1 (1)1 (1.HLusmusffjffjAA電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng) 5多級放大電路多級放大電路的對數(shù)增益為

36、各級放大電路增益之的對數(shù)增益為各級放大電路增益之和和，相位移相位移也為各級放大電路相位移之也為各級放大電路相位移之和和。在畫多級。在畫多級放大電路的波特圖時(shí)，只要把各級放大電路在同一橫放大電路的波特圖時(shí)，只要把各級放大電路在同一橫坐標(biāo)下的對數(shù)增益和相位移分別坐標(biāo)下的對數(shù)增益和相位移分別疊加疊加起來就可以了。起來就可以了。 多級放大電路的通頻帶比各單級放大電路的通頻帶都多級放大電路的通頻帶比各單級放大電路的通頻帶都要窄要窄。當(dāng)各級放大電路的上限頻率（或下限頻率）相。當(dāng)各級放大電路的上限頻率（或下限頻率）相近時(shí)，可采用式近時(shí)，可采用式4.5.4和式和式4.5.5計(jì)算整個(gè)電路的上限頻計(jì)算整個(gè)電路的上

37、限頻率和或下限頻率；率和或下限頻率； 如如各級的上限頻率（或下限頻率）相差懸殊時(shí)各級的上限頻率（或下限頻率）相差懸殊時(shí)，上限上限頻率中最低的上限頻率為整個(gè)電路總的上限頻率頻率中最低的上限頻率為整個(gè)電路總的上限頻率，下下限頻率中最高的下限頻率為整個(gè)電路總的下限頻率。限頻率中最高的下限頻率為整個(gè)電路總的下限頻率。電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)講課人：劉雪婷電子郵箱：liuxuet163. com第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)電氣與電子工程學(xué)院2.2.RC高通電路的頻率響應(yīng)高通電路的頻率響應(yīng)1.1.簡化的混合簡化的混合型等效電路型等效電路

38、三、阻容耦合共射放大電路的頻率響應(yīng)三、阻容耦合共射放大電路的頻率響應(yīng) 第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)RCf 2121HH 則：則：HHj11j11ffAu 2H11 ffAu Harctanff + +_ _+ +_ _C CR RiUOU電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)對數(shù)對數(shù)幅頻特性：幅頻特性：0.1 fHfH 10 fHfdB/lg20uA0 20 403dB 20dB/十倍頻十倍頻當(dāng)當(dāng) f fH ( (低頻低頻) )，當(dāng)當(dāng) f fH (高頻高頻)，1 uA1 uA低通特性：低通特性：且頻率愈高，的值愈小，且頻率愈高，的值愈小，

39、高頻信號(hào)不能通過。高頻信號(hào)不能通過。uA最大誤差為最大誤差為 3 dB，發(fā)生在發(fā)生在 f = fH處處電氣與電子工程學(xué)院2H11 ffAu第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)fH 10 fH 455.715.71 45/十倍頻十倍頻 900.1 fH 0f 在高頻段，低通在高頻段，低通電路產(chǎn)生電路產(chǎn)生0 90的滯后相移。的滯后相移。 Harctanff ;0H時(shí)，ff;71. 51 . 0H時(shí)，ff;90H時(shí)，ff;5 .8410H時(shí)，ff45H時(shí)，ff誤差誤差誤差誤差電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)2.2. RC高通電路的頻率響應(yīng)高通電路

40、的頻率響應(yīng)+ +_ _+ +_ _C CR RiUOULL2121 RCfffAuLLj11j111 2L11 ffAu模模：)(arctanLff 相角：相角：電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)對數(shù)幅頻特性：對數(shù)幅頻特性：當(dāng)當(dāng) f fL( (高頻高頻) )，當(dāng)當(dāng) f fT 時(shí)，時(shí)，三極管失去放大作用；三極管失去放大作用； f fT 時(shí)，由式時(shí)，由式；112T0 ff得：得： ff0T 電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)說明：說明： ff)1(10000 ，因因?yàn)闉椋核裕核裕?. f 比比 f 高很多，等于高很多，等于

41、 f 的的 (1 + 0) 倍；倍；2. f fT f 3. 低頻小功率管低頻小功率管 f 值約為幾十至幾百千赫，高頻小值約為幾十至幾百千赫，高頻小功率管的功率管的 fT 約為幾十至幾百兆赫。約為幾十至幾百兆赫。電氣與電子工程學(xué)院3） 共基截止頻率共基截止頻率 f 第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng) 阻容耦合共射放大電路的混合阻容耦合共射放大電路的混合型等效電路型等效電路 三、阻容耦合共射放大電路的頻率響應(yīng)三、阻容耦合共射放大電路的頻率響應(yīng) 1 1阻容耦合共射放大電路的混合阻容耦合共射放大電路的混合型等效電路型等效電路 第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng))j

42、1)(j1(HLsmsffffAAuu 繪制波特圖步驟：繪制波特圖步驟： 1. 1. 根據(jù)根據(jù)電路參數(shù)計(jì)算電路參數(shù)計(jì)算 、fL 和和 fH ； smuA2. 2. 由由三段直線構(gòu)成幅頻特性。三段直線構(gòu)成幅頻特性。 smuA中頻段：中頻段：對數(shù)幅值對數(shù)幅值 = 20lg 低頻區(qū)：低頻區(qū)： f = fL開始減小，作斜率為開始減小，作斜率為 20 dB/十倍頻直線；十倍頻直線； 高頻段：高頻段：f = fH 開始增加，作斜率為開始增加，作斜率為 20 dB/十倍頻直線。十倍頻直線。電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng) 低頻區(qū)：低頻區(qū)：當(dāng)當(dāng)f10fH時(shí)，作一條時(shí)，作一

43、條 的水平直線，的水平直線， 在在0.1fH至至10fH之間，作一條斜率為之間，作一條斜率為-450 /十倍頻程的直十倍頻程的直線。線。3. 由五段直線構(gòu)成相頻特性。由五段直線構(gòu)成相頻特性。 1801809090270電氣與電子工程學(xué)院中頻段中頻段：在：在1010f fL L至至0.10.1f fH H之間，作一條之間，作一條 的水平直線；的水平直線；第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)幅頻特性幅頻特性fdB/lg20uAOfL 20dB/十倍頻十倍頻fH20dB/十倍頻十倍頻smlg20uA 270 225 135 180相頻特性相頻特性 9010 fL0.1fL0.1fH1

44、0 fHfO 電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)講課人：劉雪婷電子郵箱：liuxuet163. com第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)電氣與電子工程學(xué)院2.2.RC高通電路的頻率響應(yīng)高通電路的頻率響應(yīng)第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)RCf 2121HH 則：則：HHj11j11ffAu 2H11 ffAu Harctanff + +_ _+ +_ _C CR RiUOU電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)對數(shù)對數(shù)幅頻特性：幅頻特性：0.1 fHfH 10 fHfdB/lg20uA0 2

45、0 403dB 20dB/十倍頻十倍頻當(dāng)當(dāng) f fH ( (低頻低頻) )，當(dāng)當(dāng) f fH (高頻高頻)，1 uA1 uA低通特性：低通特性：且頻率愈高，的值愈小，且頻率愈高，的值愈小，高頻信號(hào)不能通過。高頻信號(hào)不能通過。uA最大誤差為最大誤差為 3 dB，發(fā)生在發(fā)生在 f = fH處處電氣與電子工程學(xué)院2H11 ffAu第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)fH 10 fH 455.715.71 45/十倍頻十倍頻 900.1 fH 0f 在高頻段，低通在高頻段，低通電路產(chǎn)生電路產(chǎn)生0 90的滯后相移。的滯后相移。 Harctanff ;0H時(shí)，ff;71. 51 . 0H時(shí)，

46、ff;90H時(shí)，ff;5 .8410H時(shí)，ff45H時(shí)，ff誤差誤差誤差誤差電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)2.2. RC高通電路的頻率響應(yīng)高通電路的頻率響應(yīng)+ +_ _+ +_ _C CR RiUOULL2121 RCfffAuLLj11j111 2L11 ffAu模模：)(arctanLff 相角：相角：電氣與電子工程學(xué)院第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)對數(shù)幅頻特性：對數(shù)幅頻特性：當(dāng)當(dāng) f fL( (高頻高頻) )，當(dāng)當(dāng) f fL ( (低頻低頻) )，1 uA1 uA高通特性：高通特性：且頻率愈低，的值愈小，且頻率愈低，的值愈小，低頻信號(hào)不能通過。低頻信號(hào)不能通過。uA0.1 fLfL 10 fLfdB/lg20uA0 20 403dB最大誤差為最大誤差為 3 dB，發(fā)生在發(fā)生在 f = fL處處 20dB/十倍頻十倍頻電氣與電子工程學(xué)院12L1Auff 第第4 4章章 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)對數(shù)相頻特性對數(shù)相頻特性5.71 45/十倍頻十倍頻fL0.1 fL 10 fL4590 0 f 誤差誤差由式由式可得，可得，)(arctanLff 在低頻段，高通電路產(chǎn)生在低頻段，高通電路產(chǎn)生 0 90 的超前相移。的超前相移。5.71 45;90;0LLL 時(shí)，時(shí)，時(shí)