第4章放大電路的頻率響應和噪聲(機械工業(yè)黃麗亞)

第4章放大電路的頻率響應和噪聲

4.1放大電路的頻率響應和頻率失真

4.1.1放大電路的幅頻特性和幅頻失真

4.1.2放大電路的相頻特性和相頻失真4.1.3波特圖4.2晶體管的高頻小信號模型和高頻參數(shù)4.2.1晶體管的高頻小信號模型2023/2/31模擬電子技術模擬電子技術二、特征頻率fT4.3晶體管放大電路的頻率響應4.3.1共射放大電路的頻率響應一、共射放大電路的高頻響應4.1.2晶體管的高頻參數(shù)二、共射放大電路的低頻響應

三、共基電流放大系數(shù)α(jf

)及fα一、共射電流放大系數(shù)β(j

f)及其上限頻率fβ2023/2/32模擬電子技術模擬電子技術第4章放大電路的頻率響應和噪聲

（1）掌握放大電路頻率響應的有關概念，掌握放大器的低頻、中頻和高頻等效電路（2）掌握晶體管頻率參數(shù)、共射電路頻率響應特性。（3）了解單管放大電路頻率響應的分析方法。（4）了解波特圖的概念及畫法。2023/2/33模擬電子技術模擬電子技術1.待放大的信號，具有一定的頻率范圍。2.放大電路的放大性能與頻率有關。

由于電抗元件的存在，使得放大器對不同頻率信號分量的放大倍數(shù)和延遲時間不同，那么放大后的信號各頻率分量的大小比例和時間相對關系將不同于輸入信號。由此產(chǎn)生的失真稱為頻率失真。4.1放大電路的頻率響應和頻率失真

2023/2/34模擬電子技術模擬電子技術幅頻失真和相頻失真.avi線性失真起因結果線性電抗元件引起非線性元件引起不產(chǎn)生新的頻率分量產(chǎn)生新的頻率分量非線性失真2023/2/35模擬電子技術模擬電子技術4.1.1放大電路的幅頻特性和幅頻失真圖4.1.2幅頻特性(a)理想幅頻特性f0f0(c)阻容耦合放大電路幅頻特性中頻區(qū)低頻區(qū)高頻區(qū)上限頻率下限頻率通頻帶增益頻帶積中頻增益2023/2/36模擬電子技術模擬電子技術

圖4.1.3相頻特性f0(a)理想相頻特性4.1.2放大電路的相頻特性和相頻失真0(c)阻容耦合放大電路的相頻特性2023/2/37模擬電子技術模擬電子技術4.1.3波特圖波特圖就是一種采用對數(shù)坐標的頻率特性曲線。CR+_+_圖4.1.4高通電路的頻率響應及其波特圖（a）高通電路（b）頻率響應2023/2/38模擬電子技術模擬電子技術圖4.1.4高通電路的頻率響應及其波特圖（c）波特圖

（b）頻率響應線性刻度對數(shù)刻度對數(shù)刻度對數(shù)刻度2023/2/39模擬電子技術模擬電子技術普遍意義的結論(1)電路的截止頻率決定于電容所在回路的時間常數(shù)。(2)當f=fL或fH時，增益下降3dB，且產(chǎn)生+45o或-45o相移。(3)近似分析中，可用近似波特圖表示放大電路的頻率特性。2023/2/310模擬電子技術模擬電子技術4.2晶體管的高頻小信號模型和高頻參數(shù)4.2.1晶體管的高頻小信號模型圖4.2.1晶體管的高頻小信號混合π模型2023/2/311模擬電子技術模擬電子技術4.1.2晶體管的高頻參數(shù)一、共射電流放大系數(shù)β(j

f)及其上限頻率fβIb.ecb圖

4.2.2的分析2023/2/312模擬電子技術模擬電子技術2023/2/313模擬電子技術模擬電子技術二、特征頻率fTfβfTf01β0|β(jf)|0.707β02023/2/314模擬電子技術模擬電子技術三、共基電流放大系數(shù)α(jf

)及fα2023/2/315模擬電子技術模擬電子技術4.3晶體管放大電路的頻率響應Rs＋－C1＋RB2RB1RE＋C3＋C2RCRL＋－Uo.Us.UCC圖4.3.1(a)共射放大器電路4.3.1共射放大電路的頻率響應1.高頻小信號等效電路及其簡化模型一、共射放大電路的高頻響應2023/2/316模擬電子技術模擬電子技術(b)等效電路(設RB1//RB2>>rbe

)rbe′b′rbb′RsUsrceRCRL＋－UobeRL′Cbc′Cbe′cUbe′gm圖4.3.1共射放大器及其高頻小信號等效電路I1I2′2023/2/317模擬電子技術模擬電子技術rbb′RsUs＋－rbe′Cbe′CMb′CM′′RL＋－UobeUbe′gmcI1密勒等效電容圖4.3.2(a)密勒等效后的單向化等效電路

2023/2/318模擬電子技術模擬電子技術rbb′RsUs.＋－rbe′Cbe′CMb′CM′′RL＋－Uo.beUbe′gm.c圖4.3.2(a)密勒等效后的單向化等效電路I22023/2/319模擬電子技術模擬電子技術圖4.3.2(b)進一步的簡化等效電路Ube′gm′RL＋－UoUs＋－′RsCiUbe′′2023/2/320模擬電子技術模擬電子技術2.高頻增益表達式及上限頻率2023/2/321模擬電子技術模擬電子技術|Aus(jf)|0.707|AuIs||AuIs|fffHfH0-180°-225°－90°(j)f|Aus(jf)|fffH00－45°－90°0.01fH0.1fH10fH4020－20dB/10倍頻程(a)(b)(c)(d)(fH)＝45°圖4.3.3共射放大電路的高頻響應

(a)幅頻特性；(b)相頻特性；

(c)幅頻特性近似波特圖；(d)相頻特性近似波特圖線性刻度對數(shù)刻度對數(shù)刻度(j)f2023/2/322模擬電子技術模擬電子技術二、共射放大電路的低頻響應

(a)電路圖4.3.4共射放大電路及其低頻等效電路

1.共射放大器的低頻等效電路2023/2/323模擬電子技術模擬電子技術低頻等效電路圖4.3.4共射放大電路及其低頻等效電路2023/2/324模擬電子技術模擬電子技術簡化低頻等效電路圖4.3.4共射放大電路及其低頻等效電路′2023/2/325模擬電子技術模擬電子技術2.C1、ＣE對低頻特性的影響2023/2/326模擬電子技術模擬電子技術2023/2/327模擬電子技術模擬電子技術

3.C2對低頻響應的影響圖4.3.6C2對低頻響應影響的等效電路2023/2/328模擬電子技術模擬電子技術(C2引入的下限角頻率)2023/2/329模擬電子技術模擬電子技術(中頻源增益)2023/2/330模擬電子技術模擬電子技術圖4.3.7共射放大電路完整的頻率響應波特圖2023/2/331模擬電子技術模擬電子技術思考題1.線性失真與非線性失真有何差異？2.晶體管的頻率參數(shù)fβ、fT、fα的含義如何？三者的關系如何？3.共射放大電路在高頻區(qū)和低頻區(qū)放大倍數(shù)下降的原因是什么？2023/2/332模擬電子技術模擬電子技術作業(yè)4.14.34.44.62023/2/333模擬電子技術模擬電子技術

圖5―28共射放大器電路2023/2/334模擬電子技術模擬電子技術

圖5―28共射放大器電路的幅頻特性2023/2/335模擬電子技術模擬電子技術

元、器件輸入示意圖2023/2/336模擬電子技術模擬電子技術Multisim

中的“分析方法”2023/2/337模擬電子技術模擬電子技術MP3播放器的音頻頻率范圍為20Hz-20kHz。FM廣播的音頻頻率范圍為200Hz-15kHz。AM廣播的音頻頻率范圍為200Hz-4.5kHz。常見音頻系統(tǒng)（設備）的通頻帶2023/2/338模擬電子技術模擬電子技術音階CDEFGAB簡譜符號1234567頻率（Hz）261293330349392440494頻率(對數(shù))48.349.350.350.851.852.853.8音階的劃分是在頻率的對數(shù)坐標(20log)上取等分而得2023/2/339模擬電子技術模擬電子技術使用分貝做單位的主要優(yōu)點(1)數(shù)值變小，讀寫方便。

一架收音機從天線收到的信號至送入喇叭放音輸出，一共要放大2萬倍左右。

(2)運算方便。

若某功放前級是100倍(20dB)，后級是20倍(13dB)，那么總功率放大倍數(shù)是100×20=2000倍，總增益為20dB＋13dB=33dB。

2023/2/340模擬電子技術模擬電子技術(3)能如實地反映人對聲音的感覺。電功率從0.1瓦增到1.1瓦，聽到的聲音響了很多；

從1瓦增強到2瓦，響度差不多；

從10瓦增強到11瓦，沒人能聽出響度差別。

10.4dB

3dB

0.4dB

0.1W→1.1W1W→2W10W→11WHi－Fi功放的音量旋鈕刻度單位為分貝。

人耳聽覺與聲音功率分貝數(shù)成正比。蚊子叫聲與大炮響聲相差100萬倍，但人的感覺