放大電路的頻率響應(yīng)

在放大電路中，由于耦合電容和旁路電容的存在，如果信號(hào)頻率比較低了，那么它的容抗也就比較大，這時(shí)候的耦合電容和旁路電容再不能看成是短路的了，在耦合電容和旁路電容上要產(chǎn)生了交流信號(hào)的損失。放大電路的電壓放大倍數(shù)要減小，而且這時(shí)候它會(huì)產(chǎn)生相移。同樣的，由于三極管結(jié)電容存在，當(dāng)信號(hào)的頻率比較高的時(shí)候，結(jié)電容的容抗就不能看成是無窮大了，這就會(huì)使得發(fā)射結(jié)所得到的電壓會(huì)變小，放大器的電壓放大倍數(shù)在信號(hào)頻率比較高的時(shí)候，它的數(shù)值將要減小，而且還要產(chǎn)生相移。任何一個(gè)放大電路的電壓放大倍數(shù)都是頻率的函數(shù)。所謂的頻率特性，指的就是這種函數(shù)關(guān)系。我們把在低頻和高頻放大倍數(shù)下降而且產(chǎn)生相移的現(xiàn)象也稱為它產(chǎn)生了頻率的失真。精選課件6放大電路的頻率響應(yīng)6.1單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)6.2BJT的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù)6.3單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng)6.4單級(jí)共集電極和共基極放大電路的高頻響應(yīng)6.5多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)研究放大電路的動(dòng)態(tài)指標(biāo)（主要是增益）隨信號(hào)頻率變化時(shí)的響應(yīng)。精選課件頻率響應(yīng)的概念

在放大電路的通頻帶中給出了頻率特性的概念---一、頻率響應(yīng)的概念

幅頻特性是描繪輸入信號(hào)幅度固定，輸出信號(hào)的幅度隨頻率變化而變化的規(guī)律。即∣∣=∣∣=幅度頻率特性

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的規(guī)律。即相位頻率特性精選課件這些統(tǒng)稱放大電路的頻率響應(yīng)。幅頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象稱為幅度頻率失真;相頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象稱為相位頻率失真。

放大電路的幅頻特性和相頻特性，也稱為頻率響應(yīng)。因放大電路對(duì)不同頻率成分信號(hào)的增益不同，從而使輸出波形產(chǎn)生失真，稱為幅度頻率失真，簡稱幅頻失真。放大電路對(duì)不同頻率成分信號(hào)的相移不同，從而使輸出波形產(chǎn)生失真，稱為相位頻率失真，簡稱相頻失真。幅頻失真和相頻失真是線性失真。精選課件精選課件產(chǎn)生頻率失真的原因是:1.放大電路中存在電抗性元件，例如耦合電容、旁路電容、分布電容、變壓器、分布電感等;2.三極管的()是頻率的函數(shù)。在研究頻率特性時(shí)，三極管的低頻小信號(hào)模型不再適用，而要采用高頻小信號(hào)模型。精選課件6.1單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)1.RC低通電路的頻率響應(yīng)（電路理論中的穩(wěn)態(tài)分析）RC電路的電壓增益（傳遞函數(shù)）：則且令又電壓增益的幅值（模）（幅頻響應(yīng)）電壓增益的相角（相頻響應(yīng)）①增益頻率函數(shù)RC低通電路精選課件最大誤差-3dB②頻率響應(yīng)曲線描述幅頻響應(yīng)1.RC低通電路的頻率響應(yīng)相頻響應(yīng)最大誤差5.7°精選課件2.RC高通電路的頻率響應(yīng)RC電路的電壓增益：幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)輸出超前輸入RC高通電路精選課件6.2BJT的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù)1.BJT的高頻小信號(hào)模型①模型的引出rb'e---發(fā)射結(jié)電阻re歸算到基極回路的電阻。

---發(fā)射結(jié)電容---集電結(jié)電阻

---集電結(jié)電容rbb'---基區(qū)的體電阻，b'是假想的基區(qū)內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)?；?dǎo)BJT的高頻小信號(hào)模型三極管物理模型精選課件②簡化模型混合型高頻小信號(hào)模型。1.BJT的高頻小信號(hào)模型由于rb'c和rce阻值很大，故忽略rb'c和rce精選課件在π型小信號(hào)模型中，因存在Cb’c對(duì)求解不便，可通過單向化處理加以變換。

高頻小信號(hào)模型電路1.BJT的高頻小信號(hào)模型簡化高頻小信號(hào)電路精選課件2.BJT高頻小信號(hào)模型中元件參數(shù)值的獲得低頻時(shí)，混合模型與H參數(shù)模型等價(jià)所以精選課件又因?yàn)閺氖謨灾胁槌鏊?.BJT高頻小信號(hào)模型中元件參數(shù)值的獲得低頻時(shí)，混合模型與H參數(shù)模型等價(jià)gm與Q有關(guān)，與頻率無關(guān)。fT特征頻率,β下降到1時(shí)的信號(hào)頻率。精選課件6.3單管共射放大器的頻率響應(yīng)一、全頻段小信號(hào)電路模型二、中頻段電壓放大倍數(shù)Ausm三、低頻段電壓放大倍數(shù)Ausm四、高頻段電壓放大倍數(shù)Ausm五、完整的頻率響應(yīng)曲線精選課件一、全頻段小信號(hào)電路模型對(duì)于下圖（左）所示的共發(fā)射極接法的基本放大電路，分析其頻率響應(yīng)，需畫出放大電路從低頻到高頻的全頻段小信號(hào)模型，如下圖（右）所示。然后分中、低、高三個(gè)頻段加以研究。精選課件

如果將C2和RL看作是下一級(jí)放大電路的耦合電容和輸入電阻，則上面的電路還可以進(jìn)一步化簡為下圖所示的電路：精選課件二、中頻段電壓放大倍數(shù)

在中頻段，耦合電容和三極管結(jié)電容的影響可以忽略，因此電路可簡化為下圖。其中：

、

、、精選課件整理得到中頻段電壓放大倍數(shù)如下：由于、代入上式得：

這個(gè)結(jié)果與以前用微變等效電路法分析的結(jié)果完全一樣。精選課件三、低頻段電壓放大倍數(shù)

將全頻段小信號(hào)電路模型中的C1保留，C′忽略，即可獲得低頻段小信號(hào)電路模型如圖3.7.16所示。低頻電壓放大倍數(shù)為：

由上式結(jié)果可知，放大電路的低頻響應(yīng)等效為一個(gè)RC高通電路，下限頻率fL主要與低頻等效電路的時(shí)間常數(shù)有關(guān)，C1和（Rs+Ri）的乘積愈大，則fL愈小，即放大電路的低頻響應(yīng)愈好。精選課件四、高頻段電壓放大倍數(shù)

將全頻段小信號(hào)模型中的C1短路，即可獲得高頻段小信號(hào)模型微變等效電路，如圖3.7.17所示。高頻電壓放大倍數(shù)為：式中：

由上式結(jié)果可知，放大電路的高頻響應(yīng)等效為一個(gè)RC低通電路，上限頻率fH主要與高頻等效電路的時(shí)間常數(shù)rb′e//[rbb′+(Rs+Rb)]C′有關(guān)，C′愈小，放大電路的高頻響應(yīng)愈好。精選課件五、完整的頻率響應(yīng)曲線

將以上在中頻段、低頻段和高頻段分別求出的電壓放大倍數(shù)進(jìn)行綜合，就可以得到基本共射放大電路在全頻率范圍內(nèi)的放大倍數(shù)的表達(dá)式：式中：精選課件同時(shí)，將中頻段、低頻段和高頻段的頻率響應(yīng)曲線綜合起來，就得到了基本共射放大電路完整的頻率響應(yīng)曲線，如下圖所示精選課件當(dāng)頻率降低到一定程度時(shí)，Au的幅值要下降，這是由于耦合電容的作用，當(dāng)信號(hào)頻率高到一定程度時(shí)，Au的數(shù)值也要下降，這是由于結(jié)電容C∏’的作用，中間的這個(gè)區(qū)域是平行于橫軸的區(qū)域我們叫它中頻段，它的電壓放大倍數(shù)寫成Aum。當(dāng)信號(hào)頻率下降到一定程度時(shí)，電壓放大倍數(shù)會(huì)下降，而且在負(fù)180度的基礎(chǔ)上產(chǎn)生超前相移，這里有一個(gè)特殊的點(diǎn)，是電壓放大倍數(shù)下降到中頻段時(shí)候電壓放大倍數(shù)的70.7%，并且它產(chǎn)生一個(gè)正45度的相移，這個(gè)點(diǎn)稱為電壓放大倍數(shù)的下限截止頻率，簡稱下限頻率。如果信號(hào)頻率繼續(xù)下降，放大倍數(shù)繼續(xù)下降，趨近于0，而它的相角要趨近于負(fù)的90度。當(dāng)著信號(hào)頻率高到一定程度時(shí)，放大倍數(shù)的數(shù)值也要下降，這里也存在著一個(gè)特殊的點(diǎn)，也是使得電壓放大倍數(shù)的數(shù)值下降到中頻段的70.7%的點(diǎn)，并且它產(chǎn)生一個(gè)滯后45度的相移，這個(gè)信號(hào)頻率稱為電壓放大倍數(shù)的上限截止頻率，簡稱上限頻率。當(dāng)信號(hào)頻率趨近于無窮的時(shí)候，放大倍數(shù)繼續(xù)下降，趨近于0，而它的相角趨近于負(fù)270度。當(dāng)信號(hào)工作在下限頻率和上限頻率之間的時(shí)候我們稱它工作在中頻段，把這個(gè)區(qū)間叫做放大電路的通頻帶，通頻帶BW=(fH-fL)≈fH。

精選課件增益–帶寬積（描述集成運(yùn)放的一個(gè)參數(shù)）將中頻增益與通頻帶相乘所得的乘積稱為增益–帶寬積

由上式可見，當(dāng)電路參數(shù)及三極管都選定后，增益-帶寬積基本上是個(gè)常數(shù)，因此放大電路的中頻增益與通頻帶存在矛盾，兩這相互制約。要提高增益-帶寬積，可選用rbb?和Cb??e、Cb?c都較小的三極管。精選課件1.多級(jí)放大電路的增益?

前級(jí)的開路電壓是下級(jí)的信號(hào)源電壓?

前級(jí)的輸出阻抗是下級(jí)的信號(hào)源阻抗?

下級(jí)的輸入阻抗是前級(jí)的負(fù)載6.5多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)精選課件2.多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)?

多級(jí)放大電路的通頻帶比它的任何一級(jí)都窄。（以兩級(jí)為例）則單級(jí)的上下限頻率處的增益為當(dāng)兩級(jí)增益和頻帶均相同時(shí)，兩級(jí)的增益為即兩級(jí)的帶寬小于單級(jí)帶寬。6.5多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)精選課件結(jié)論：放大電路中耦合電容和旁路電容越多，低頻特性越差；放大電路的級(jí)數(shù)越多，高頻特性越差，通頻帶越窄。本課要求：1、理解頻率特性、頻率失真、截止頻率和通頻帶的概念；2、會(huì)分析一個(gè)放大電路的中頻特性，低頻特性和高頻特性；3、掌握放大電路全頻段的電壓增益表達(dá)式，及各頻段電壓增益表達(dá)式；能根據(jù)電壓增益表達(dá)式畫出幅頻特性曲線和相頻特性曲線；4、掌握多級(jí)放大電路與單級(jí)放大電路的電壓增益關(guān)系和截止頻率、通頻帶的區(qū)別。精選課件回答下面問題：1、什么是放大電路的頻率特性？2、什么是通頻帶，上限截止頻率，下限截止頻率？3、電壓放大倍數(shù)在中頻區(qū)的特點(diǎn)？低頻區(qū)和高頻區(qū)怎樣變化？是升高還是降