【電子教案-模擬電子技術】第四章放大電路的頻率響應

1、4.1放大電路的頻率性第 四 章放大電路的頻率響應4.2多級放大器的頻率響應小結4.1放大電路的頻率性引言 4.1.2 晶體管以及其單級放大電路的頻率特性 4.1.3 集成運算放大器高頻參數(shù)及其影響 4.1.1 簡單RC低通和高通電路的頻率特性fOAum1.幅頻特性和相頻特性Au( f ) 幅頻特性 ( f ) 相頻特性0.707AumfOAuf L 下限截止頻率 f H 上限截止頻率 2. 頻帶寬度(帶寬)BW(Band Width)BW = f H - f L f H引 言fLfH一、RC 低通電路的頻率特性4.1.1 簡單 RC 低通和高通電路的頻率特性1. 頻率特性的描述RC令 1/R

2、C = H則 fH = 1/2RC滯后fO|Au |10.707O4590 fHf幅頻特性相頻特性2. 頻率特性的波特圖f / fH020lg|Au |/dB2004590fH400.1 1 10 1000.1 1 10f / fH頻率特性波特圖90 f0|Au |10.707045fHf 3 dB 20 dB/十倍頻 45/十倍頻二、RC 高通電路的頻率特性令 1/RC = L則 fL = 1/2RC超前f 10 fL20lg|Au| = 0 dBf = fL20lg|Au| = 20lg0.7071 = -3 dBf 0.1 fL20lg|Au| = -20lg f / fHRC例 4.1

3、.1求已知一階低通電路的上限截止頻率。0.01 F1 k1 k1/1 k0.01 F例 5.1.2已知一階高通電路的 fL = 300 Hz，求電容 C。500 C2 k戴維寧定理等效4.1.2 晶體管及其單級放大電路的頻率特性一、單級阻容耦合放大器的中頻和低頻特性+VCCRCC1C2VRL+RB1RB2RSUS1. 中頻特性C1、C2 可視為短路極間電容可視為開路2. 低頻特性：極間電容視為開路耦合電容 C1、C2 與電路中電阻串聯(lián)容抗不能忽略結論: 頻率降低, Aus 隨之減小, 輸出比輸入電壓相位超前。RB rbe因 值隨頻率升高而降低，高頻下不能采用 H 參數(shù)等效電路。二、單級放大器的

4、高頻性1. 晶體三極管的混合 型等效電路BEBCrbbrberbcCbcCbeCbe ：不恒定，與工作狀態(tài)有關Cbc ：幾 pF，限制著放大器頻帶的展寬2. 與頻率 f 的關系 = 0.7070f 共發(fā)射極截止頻率fT 特征頻率 = 1可求得：同樣可求得：可見：ffo0.707o1fTO3. 晶體管單級放大電路高頻特性EBBCrbbrbeCbeCbcRLRSUSrbbEBBCrbeCbeRLCMRSUS密勒等效(C1，C2 視為短路)在輸出回路略去 CbcRL = RC / RL H = 1/RtCtfH = 1/2 RtCtCM= (1 + gmRL ) CbcRt = (RS + r bb

5、 )/rbeCt = Cbe + CM = Cb e+(1 + gmRL ) Cbc增益帶寬積G BW = Aus0 fH(常數(shù))結論：頻率升高， Au 減小 輸出相位滯后 增益帶寬積為常數(shù)三、完整的單管共射放大電路的頻率特性將前面畫出的單管共射放大電路頻率特性的中頻段 、低頻段和高頻段畫在同一張圖上就得到了如圖所示的完整的頻率特性（波特）圖。 共射電路完整波特圖實際上，同時也可得出單管共射電路完整的電壓放大倍數(shù)表達式， 即，由上圖可看出，畫單管共射 放大電路的頻率特性時，關鍵在于算出下限和上限截止頻率和下限截止頻率取決于低頻時輸入回路的時間數(shù) ，由圖可知： ，其中， 而同樣，上限截止頻率取決

6、于高頻時輸入回路的 時間常數(shù) ；由圖可知： ，其中因此，只要能正確的畫出低頻段和高頻段的交流等效電路，算出輸入回路的時間常數(shù) 和 ，則可以方便的畫出放大電路的頻率特性圖。對數(shù)幅頻特性：在 到 之間，是一條水平直線；在 時，是一條斜率為+20Db/十倍頻程的直線；在 時，是一條斜率為+20Db/十倍頻程的直線；在 時，是一條斜率為-20Db/十倍頻程的直線。放大電路的通頻帶 。相頻特性：在 時， ； 在 時， ； 在 時， ；而在f從 到 以及從 到 的范圍內(nèi)，相頻特性都是斜率為 十倍頻程的直線。 前面已經(jīng)指出在畫波特圖時，用折線代替實際的曲線是有一定誤差的。對數(shù)幅頻特性的最大誤差為3dB，相頻

7、特性的最大誤差為 ，都出現(xiàn)在線段轉折處。 如果同時考慮耦合電容 和 ，則可分別求出對應于輸入回路和輸出回路的兩個下限截止頻率這時，放大電路的低頻響應，應具有兩個轉折頻率。如果二者之間的比值在45倍以上，則可取較大的值作為放大電路的下限頻率。 否則，應該可以用其他方法處理。此時，波特圖的畫法要復雜一些。 如果放大電路中，晶體管的射極上接有射極電阻 和旁路電容 ，而且 的電容量不夠大，則在低頻時不能被看作短路。因而，由 又可以決定一個下限截止頻率。需要指出的是，由于 在射極電路里，射極電流 是基極電流 的倍，它的大小對放大倍數(shù)的影響較大，因此 往往是決定低頻響應的主要因素。4.1.3 集成運算放大

8、器高頻參數(shù)及其響一、小信號頻率參數(shù)f / Hz20lgAud (f ) /dBf HOf T01. 開環(huán)帶寬BWBW = f H2. 單位增益帶寬 BWGBWG = f T運放閉環(huán)工作時， 帶寬增益積= Aud f HfH 為開環(huán)增益下降 3 dB 時的頻率通用型集成運放帶寬較窄(幾赫茲)f T 為開環(huán)增益下降至 0 dB(即Aud = 1)時的頻率帶寬增益積 = 1 f T= f T = BWG= Aud f HBWG = Aud BWf = 0，使 Auf = 1，當 Auf 降為 0.707 時，此時的頻率 即為 fT。BWG = Auf BWf如 741 型運放: Aud = 104，

9、BW = 7 Hz，Auf = 10，則 BWf = 7 kHz二、大信號頻率參數(shù)1. 轉換速率 SR輸入輸出A 741 為 0.5 V/ s高速型 SR 10 V/ s否則將引起輸出波形失真例如：則：須使：SR 2 f UomA741，Uom= 10 V最高不失真頻率為 8 kHz2. 全功率帶寬 BWP輸出為最大峰值電壓時不產(chǎn)生明顯失真的最高工作頻率三、高速寬帶集成運放當 BWG 2 MHz，BWP 20 kHz，SR 6 V/s選高速寬帶運放4.2 多級放大器的頻率響應 如果放大器由多級級聯(lián)而成，那么，總增益4.2.1 多級放大器的上限頻率fH 設單級放大器的增益表達式為 式中，|AuI

10、|=|AuI1|AuI2|AuIn|為多級放大器中頻增益。令4.2.2 多級放大器的下限頻率fL 設單級放大器的低頻增益為(569) (570) (571) (572) 解得多級放大器的下限角頻率近似式為若各級下限角頻率相等，即L1=L2=Ln,則第 四章 小 結一、簡單 RC 電路的頻率特性RC 低通電路RCRCRC 高通電路90fO|Au |10.707O45fHf90fO|Au |10.707O45fLf二、放大電路的高頻特性BBCErbbrbeCbeCbc1. 晶體管混合 型等效電路 (了解)fo0.707of 1f T晶體管放大電路增益帶寬積 G BW Aus0 fH = 常數(shù)2. 集成運算放大器高頻參數(shù)及其影響 小信號頻率參數(shù)開環(huán)帶寬 BW = fH單位增益帶寬 BWG = Aud BW = Auf BWf = fT閉環(huán)帶寬 BWf = fHf帶寬增益積 GBW = Aud BW大信號動態(tài)參數(shù)：轉換速率 SR全功率帶寬 BWP三、集成運放小信號交流放大電路1. 耦合電容構成高通電路對下限頻率的影響當電路中只有一個 R