第五章放大電路的頻率響應ppt課件

1、第五章第五章 放大電路的頻率呼應放大電路的頻率呼應5.1頻率呼應概述頻率呼應概述5.2晶體管的高頻等效模型晶體管的高頻等效模型5.4單管放大電路的頻率呼應單管放大電路的頻率呼應5.5多級放大電路的頻率呼應多級放大電路的頻率呼應5.3場效應管的高頻等效模型場效應管的高頻等效模型5.6集成運放的頻率呼應和頻率補償集成運放的頻率呼應和頻率補償童童詩詩白白第第三三版版童童詩詩白白第第三三版版本章重點和考點：本章重點和考點：2、單管共射放大電路混合、單管共射放大電路混合模型等效電路圖、模型等效電路圖、 頻率呼應的表達式及波特圖繪制頻率呼應的表達式及波特圖繪制 。1、晶體管、場效應管的混合、晶體管、場效應

2、管的混合模型。模型。本章教學時數(shù)：本章教學時數(shù)：6學時學時童童詩詩白白第第三三版版本章討論的問題：本章討論的問題：1.為什么要討論頻率呼應？如何制定一個為什么要討論頻率呼應？如何制定一個RC網(wǎng)絡的頻網(wǎng)絡的頻率呼應？如何畫出頻率呼應曲線？率呼應？如何畫出頻率呼應曲線？2.晶體管與場效應管的晶體管與場效應管的h參數(shù)等效模型在高頻下還順應嗎？參數(shù)等效模型在高頻下還順應嗎？為什么？為什么？3.什么是放大電路的通頻帶？哪些要素影響通頻帶？如何什么是放大電路的通頻帶？哪些要素影響通頻帶？如何確定放大電路的通頻帶？確定放大電路的通頻帶？4.假設放大電路的頻率呼應，應該怎樣辦？假設放大電路的頻率呼應，應該怎樣

3、辦？5.對于放大電路，通頻帶愈寬愈好嗎？對于放大電路，通頻帶愈寬愈好嗎？6.為什么集成運放的通頻帶很窄？有方法展寬嗎？為什么集成運放的通頻帶很窄？有方法展寬嗎？第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應5.1頻率呼應概述頻率呼應概述5.1.1研討放大電路頻率呼應的必要性研討放大電路頻率呼應的必要性由于放大電路中存在電抗性元件及晶體管極間電容，由于放大電路中存在電抗性元件及晶體管極間電容，所以電路的放大倍數(shù)為頻率的函數(shù)，這種關系稱為所以電路的放大倍數(shù)為頻率的函數(shù)，這種關系稱為頻率呼應或頻率特性。頻率呼應或頻率特性。小信號等效模型只適用于低頻信號的分析。小信號等效模型只適用于低頻信號的分析。

4、本章將引入高頻等效模型，并闡明放大電路的上限頻率、本章將引入高頻等效模型，并闡明放大電路的上限頻率、下限頻率和通頻帶的求解方法，以及頻率呼應的描畫方法。下限頻率和通頻帶的求解方法，以及頻率呼應的描畫方法。第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應一、一、 高通電路高通電路+_+_CRiUOU圖圖 5.1.1a) RC 高通電高通電路路RCCRRUUAu j111j1iO 令：令：LL2121 RCfLLLLj1jj11j111ffffffAu2LL1ffffAu模：)(arctan90Lff相角：5.1.2頻率呼應的根本概念頻率呼應的根本概念fL稱為下限截止頻率稱為下限截止頻率第五章放大

5、電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應2LL1lg20lg20lg20ffffAu那么有：那么有：dB 020lg L uAff時時，當當LLLlg20lg20lg20 ffffAffu 時時，當當dB32lg20lg20 L uAff時時，當當2LL1ffffAu放大電路的對數(shù)頻率特性稱為波特圖。放大電路的對數(shù)頻率特性稱為波特圖。第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應對數(shù)幅頻特性：對數(shù)幅頻特性： 實踐幅頻特性曲線：實踐幅頻特性曲線：圖圖 5.1.3(a) 幅頻特性幅頻特性當當 f fL(高頻高頻)，當當 f fT 時，三極管失去放大作用；時，三極管失去放大作用； f = fT 時，

6、由式時，由式；112T0 ff得：得： ff0T 第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應3.共基截止頻率共基截止頻率 f 值下降為低頻值下降為低頻 0 時時 的的 0.707 時的頻率。時的頻率。 ffj10 第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應 f 與與 f 、 fT 之間關系：之間關系：由于由于， 1 ffj10 可得可得 ffffff)1(j11/j11/j100000 比比較較，可可知知與與 ffj10 ff)1(10000第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應闡明：闡明： ff)1(10000 ，因因為為：所以：所以：1. f 比比 f 高很多，等于高

7、很多，等于 f 的的 (1 + 0) 倍；倍；2. f fT Rs，Rb rbe；(1 + gmRc)Cbc CbeCRRgrrRRRfAu 21 cmbeebisiHsm故故cbbbs)(21 CrR第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應cbbbsHsm)(21 CrRfAu闡明：闡明：HsmfAu 式不很嚴厲，但從中可以看出一個大式不很嚴厲，但從中可以看出一個大約的趨勢，即選定放大三極管后，約的趨勢，即選定放大三極管后，rbb 和和 Cbc 的值的值即被確定，增益帶寬積就根本上確定，此時，假設將放即被確定，增益帶寬積就根本上確定，此時，假設將放大倍數(shù)提高假設干倍，那么通頻帶也將幾

8、乎變窄同樣的大倍數(shù)提高假設干倍，那么通頻帶也將幾乎變窄同樣的倍數(shù)。倍數(shù)。如愈得到一個通頻帶既寬，電壓放大倍數(shù)又高的放大如愈得到一個通頻帶既寬，電壓放大倍數(shù)又高的放大電路，首要的問題是選用電路，首要的問題是選用 rbb 和和 Cbc 均小的高頻三均小的高頻三極管。極管。*場效應管共源放大電路的增益帶寬積自閱場效應管共源放大電路的增益帶寬積自閱第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應復習：復習：1.晶體管、場效應管的混合晶體管、場效應管的混合 模型模型2.單管共射放大電路的單管共射放大電路的頻率呼應頻率呼應表達式：表達式：)j1)(j1 (j)j1)(j1 (HLLsmHLsmsfffff

9、fAffffAAuuu波特圖的繪制：波特圖的繪制：三段直線構(gòu)成幅頻特三段直線構(gòu)成幅頻特性性五段直線構(gòu)成相頻特五段直線構(gòu)成相頻特性性第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應5.5多級放大電路的頻率呼應多級放大電路的頻率呼應5.5.1多級放大電路頻率特性的定性分析多級放大電路頻率特性的定性分析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在多級放大電路中含有多個放大管，因此在高頻等效在多級放大電路中含有多個放大管，因此在高頻等效電路中有多個低通電路。

10、在阻容耦合放大電路中，如電路中有多個低通電路。在阻容耦合放大電路中，如有多個耦合電容或旁路電容，那么在低頻等效電路中有多個耦合電容或旁路電容，那么在低頻等效電路中就含有多個高通電路。就含有多個高通電路。第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應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圖圖 5.5.1fHfL幅頻特性幅頻特性fdB/lg20uAOfL1fH16 dB3 dB3 dBfBW1fBW2一一 級級二二 級級20dB/20dB/十倍頻十倍頻40dB/40dB/十倍頻十倍頻第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻

11、率響應圖圖 5.5.1相頻特性相頻特性270270360360fL1fH1fO 5405401801804504509090一一 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。第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應5.5.2多級放大電路的上限頻率和下限頻率的估算多級放大電路的上限頻率和下限頻率的估算2H22H21HH1111 .11nffff 2L22L21LL1 . 1nffff 在實踐的多級放大電路中，當各放大級的時間常數(shù)在實踐的多級放大電路中，當各放大級的時間常數(shù)相差懸殊時，可取其主要作用的那一級作

12、為估算的根據(jù)相差懸殊時，可取其主要作用的那一級作為估算的根據(jù)即：假設某級的下限頻率遠高于其它各級的下限頻率，即：假設某級的下限頻率遠高于其它各級的下限頻率，那么可以為整個電路的下限頻率就是該級的下限頻率。那么可以為整個電路的下限頻率就是該級的下限頻率。同理假設某級的上限頻率遠低于其它各級的上限頻率，同理假設某級的上限頻率遠低于其它各級的上限頻率，那么可以為整個電路的上限頻率就是該級的上限頻率。那么可以為整個電路的上限頻率就是該級的上限頻率。第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應例例5.5.1知某電路的各級均為共射放大電路，其對數(shù)幅頻特知某電路的各級均為共射放大電路，其對數(shù)幅頻特性如下

13、圖。求下限頻率、上限頻率和電壓放大倍數(shù)。性如下圖。求下限頻率、上限頻率和電壓放大倍數(shù)。2高頻段只需一個拐點，高頻段只需一個拐點，斜率為斜率為-60dB/十倍頻程，電十倍頻程，電路中應有三個電容，為三級路中應有三個電容，為三級放大電路。放大電路。解：解：1低頻段只需一個低頻段只需一個拐點，闡明影響低頻特性拐點，闡明影響低頻特性的只需一個電容，故電路的只需一個電容，故電路的下限頻率為的下限頻率為10Hz。fH0.52fH1=(0.522105)Hz=106KHz3電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)353)1021)(101 (10fjfjjfAu第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應例例5.5.2

14、分別求出如下分別求出如下圖圖Q點穩(wěn)定電路中點穩(wěn)定電路中C1 C2和和Ce所確定的下限頻率所確定的下限頻率的表達式及電路上限頻的表達式及電路上限頻率表達式。率表達式。C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1Reui圖圖 2.4.2阻容耦合的靜態(tài)任務點穩(wěn)定阻容耦合的靜態(tài)任務點穩(wěn)定電路電路b解：交流等效電路解：交流等效電路圖圖5.5.3(a)Q點穩(wěn)定電路的交流等效電路點穩(wěn)定電路的交流等效電路第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應1.思索思索C1對低頻特性的影對低頻特性的影響響(b) C1所在回路的等效電路所在回路的等效電路1121121/2121CRRcrRRRfiSbebbSLI2

15、.思索思索C2對低頻特性的影對低頻特性的影響響(c) C2所在回路的等效電所在回路的等效電路路2222121CRRfLcL第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應3.思索思索Ce對低頻特性的影對低頻特性的影響響(d) Ce所在回路的等效所在回路的等效電路電路eSbbbeeeLICRRRrRf1/2121214.4.思索結(jié)電容對高頻特性的影響思索結(jié)電容對高頻特性的影響(e)結(jié)電容所在回路的等效電路結(jié)電容所在回路的等效電路CRRRrrfSbbbbebHH/212121比較比較C1、C2、Ce所在回路的時間所在回路的時間常數(shù)常數(shù)1、2、e,當取當取C1C2Ce時，時，e將遠小于將遠小于1,2

16、，即，即fLe遠大遠大于于fL1和和fL2因此，因此，fLe就約為電路的下限頻率。就約為電路的下限頻率。第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應5.6 集成運放的頻率呼應和頻率補償集成運放的頻率呼應和頻率補償5.6.1集成運放的頻率呼應集成運放的頻率呼應集成運放有很好的低頻特性集成運放有很好的低頻特性fL0：集成運放直接耦合放大電路集成運放直接耦合放大電路集成運放高頻特性較差：集成運放高頻特性較差：集成運放集成運放AOd很大，很大， 等效等效電容電容 或或 很大；集成運很大；集成運放內(nèi)部需接補償電容。放內(nèi)部需接補償電容。CgsC末加頻率補償集成運放末加頻率補償集成運放的頻率呼應的頻率呼

17、應圖圖5.6.1末加頻率補償末加頻率補償?shù)谖逭路糯箅娐返念l率響應第五章放大電路的頻率響應fC單位增益帶寬單位增益帶寬fO附加相移為附加相移為 1800對應的頻率對應的頻率集成運放常引入負反響，容集成運放常引入負反響，容易產(chǎn)生自激振蕩。易產(chǎn)生自激振蕩。自激振蕩產(chǎn)生的條件自激振蕩產(chǎn)生的條件存在存在fO，且，且fO fC如何消除自激振蕩？如何消除自激振蕩？圖圖5.6.1末加頻率補償?shù)募蛇\放末加頻率補償?shù)募蛇\放的頻率呼應的頻率呼應第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應5.6.2集成運放的頻率補償集成運放的頻率補償頻率補償：在集成運放電路中接入不同的補償電路，改頻率補償：在集成運放電路中接

18、入不同的補償電路，改動集成運放的頻率呼應，使動集成運放的頻率呼應，使f=fO時，時， 20lgA0d-1800 ，從而破，從而破壞產(chǎn)生自激振蕩的條件，使電路穩(wěn)定。壞產(chǎn)生自激振蕩的條件，使電路穩(wěn)定。穩(wěn)定裕度穩(wěn)定裕度幅值裕度幅值裕度相位裕度相位裕度OffodmAGlg20Cffm0180fC fO普通要求普通要求Gm-10dB,m450第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應一、滯后補償一、滯后補償在參與補償電容后，使運放的幅頻特性在大于在參與補償電容后，使運放的幅頻特性在大于0dB的的頻率范圍內(nèi)只存在一個拐點，并按頻率范圍內(nèi)只存在一個拐點，并按-20dB/十倍頻的十倍頻的斜率下降，即相當于一個斜