康第四章 4.5-4.7多級放大器和頻率特性和噪聲

單管(單級)放大器，AV幾十倍。實際的電子設備要求AV很大。因此，需由若干單級放大器串接構(gòu)成:多級放大器。4.5多級放大器

多級放大電路中，輸入級：常用高Ri的共集電極電路或場效應管放大

電路，且多采用低噪聲管；中間級:多級共發(fā)射極放大電路，以獲得較大的電壓

放大倍數(shù)；輸出級:輸出功率要大，常用大信號放大——功率放

大電路。

1、多級放大器的概念(以擴音機為例)

放大的對象：變化量。

放大的本質(zhì)：能量的控制和轉(zhuǎn)換。直流電源的能量輸出信號正弦波的能量。放大電路的基本特征：功率放大。放大的前提：信號不失真。4.5.1多級放大器的基本問題一、

耦合方式。

換能器：①擴音器的話筒：聲音信號轉(zhuǎn)變成微弱的電信號。②收錄機的磁頭：磁信號轉(zhuǎn)變成微弱的電信號。③VCD、DVD的激光頭：光信號轉(zhuǎn)變成微弱電信號。例：收音機、擴音機等電子設備中的各種放大電路。

擴音機：放大微弱聲音的放大器。話筒將聲音信號變成微弱的電信號；經(jīng)放大電路，將電源提供的能量轉(zhuǎn)換為較強的電信號輸出，并驅(qū)動揚聲器播出放大后的原聲音信號。1、多級放大器的概念(以擴音機為例)vs2、3種連接方式。

放大器與信號源、放大器級與級之間、（以及放大器末級與負載：高頻）的連接方式稱耦合方式。交流信號正常傳輸。耦合方式必須保證：不失真放大。4.5.1多級放大器的基本問題放大器組成框圖耦合電路耦合電路輸出負載輸入信號直流偏置電路外圍電路放大器輸出端與輸出負載的連接。輸入信號源與放大器輸入端的連接。保證三極管工作在放大模式

電隔離耦合方式：③變壓器耦合；④光電耦合(P44)。先介紹。實際電路常采用兩種耦合方式：①電容耦合（阻容耦合）。②直接耦合。1、放大器與換能器的連接。要求：（1）有效將換能器的輸出（P、V或I）加到放大器輸入端。如要Pimax，則插入匹配網(wǎng)絡。又如Vimax，則Ri??RS。（2）接入后不影響放大器的Q點。4.5.1多級放大器的基本問題2、級、級間的連接。先介紹，電隔離耦合方式：兩級通過變壓器連接，由變壓器的磁路耦合，將原邊的前級交流輸出傳送到副邊，作為后級的輸入或傳送到負載電阻上。③變壓器耦合方式（電—磁—電轉(zhuǎn)換）：③可由所需的電壓放大倍數(shù)選擇合適的匝數(shù)比；

優(yōu)點：①Q(mào)點相互獨立便于分析、設計和調(diào)試；②實現(xiàn)阻抗變換，最佳匹配。音頻功放電路中，輸出級與負載間用變壓器耦合，可實現(xiàn)阻抗變換，使負載獲得最高的輸出功率?；ゲ挥绊?，抑制溫漂；很多缺點：①變壓器體積大，重量大、笨重，不適合小型化和集成化；②低頻率特性差，直流、頻率低的信號不能通過變壓器，應用局限性許多。③只能放大高頻率交流信號。③變壓器耦合方式（電—磁—電轉(zhuǎn)換）：適用場合：分立元件功率放大電路中?；蛐枰卮蠊β驶蚋哳l功率放大的場合。先介紹，電隔離耦合方式：器件由LED和光電三極管（又叫光敏三極管）構(gòu)成。光電耦合放大電路前級的負載就是發(fā)光二極管，前級輸出電流的變化決定發(fā)光二極管的發(fā)光強弱。通過光耦合，使光電三極管輸出電流也發(fā)生變化，經(jīng)后級放大后輸出。因為光電耦合通過電—光—電的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)級間耦合，所以前后級間處于電隔離狀態(tài)。便于集成，應用越來越廣泛。④光電耦合方式：用光電耦合器件。書P44先介紹，電隔離耦合方式：1.靜態(tài)分析：2.動態(tài)分析：確定Q點IDQ、ICQ、VCEQiD變化uRC變化uCE變化光敏元件發(fā)光元件交直流信號均能放大。

優(yōu)點：抗電干擾能力強。光電耦合放大電路①電容耦合方式：VCCR3R1R2R4RSvS+--+CBviT1+R7R5R6R8CCT2+

直流工作時：耦合電容CB、CC具有“隔直流通交流”作用。信號源不影響放大器Q點正常設置，且各級Q點相互獨立。

交流工作時：CB、CC較大，近似看作短路。因此，CB、CC的接入不影響信號的正常傳輸。

又稱阻容耦合。結(jié)構(gòu)簡單，易調(diào)整，適合于交流放大電路。題4-，不2、級、級間的連接。缺點：①低頻特性差（不能放大變化緩慢的低頻信號）；

優(yōu)點：Q點相互獨立，抑制溫漂

便于分別分析、設計和調(diào)試

②不易集成化。大容量電容體積大，難于集成。③只能放大高頻率交流信號。適用場合：分立元件電路中。

②直接耦合：沒大電容、變壓器，IC中廣泛采用。VCCRC2RE2T2RC1T1RC3RE3T3RCnREnTn各級間無任何元件（直接相連）。常見級間耦合：多級放大器級、級間的連接方式。優(yōu)點：①低頻特性好（可放大變化緩慢的信號）；②易集成化。

③交直流信號均能放大。

2、級、級間的連接。缺點：①級間直流電平配置問題。各級間直流互

通，各級Q點相互影響。不便于分析、設計和調(diào)試。②Q點移動問題（簡稱漂移）。2、級、級間的連接。級間耦合方式的優(yōu)、缺點及應用比較

耦合方式優(yōu)點缺點應用直流或交流放大，分立或集成電路。

可放大直流及緩慢變化的信號，低頻響應好

便于集成

有嚴重的零點漂移問題

各級Q不獨立，設計計算及調(diào)試不便直接耦合阻容耦合各級Q獨立

體積小成本低

無法集成傳輸交流信號損失小，增益高

不能放大直流及緩慢變化的信號，低頻響應差交流放大分立電路變壓器耦合

無法集成功率放大調(diào)諧放大高頻和低頻響應差體積大，笨重各級Q獨立

可以改變交流信號的電壓、電流和阻抗

1.耦合方式①直接耦合②阻容耦合③變壓器耦合④光電耦合復習交直流信號均能放大。只能放大頻率較高的交流信號。交直流信號均能放大。

2.多級放大電路電壓放大倍數(shù)：輸入電阻：Ri=Ri1輸出電阻：Ro=Ron（1）級間直流電平配置(問題一)

VCCRC2RE2T2RC1T1RC3RE3T3RCnREnTn結(jié)果：T1管Q點靠近飽和區(qū)，輸出易出現(xiàn)飽和失真。由圖若則用RE調(diào)節(jié)電位。Rc1Rb1+VCC+VT1+Rc2Re2VT2改進電路—圖(1)

解決方法：(1)后級接入RE。擴大前級動態(tài)范圍,也提高了前級集電極靜態(tài)電壓（第一級），脫離飽和工作區(qū)。但等于提高了第二級的基級電位。使第二級放大倍數(shù)嚴重下降。

解決方法：(2)串聯(lián)二極管或穩(wěn)壓管，提高前級集電極電壓。圖(2)用二極管調(diào)節(jié)電位圖(2)用穩(wěn)壓管調(diào)節(jié)電位穩(wěn)壓管動態(tài)電阻很小，可使第二級放大倍數(shù)損失小。但集電極電壓變化范圍減小。VDZRc1Rb1+VCC+VT1+Rc2RVT2（1）級間直流電平配置

(但，接入RE后問題二)VCCRC2RE2T2RC1T1RC3RE3T3RCnREnTn工作在放大模式時:由圖越往后級VBQ3ICQ3VCEQ3輸出動態(tài)范圍改進電路—右圖+VCCRc1Rb1+VT1+Rc2Rb2VT2VDz可降低第二級的集電極電位，又不損失放大倍數(shù)。但穩(wěn)壓管噪聲較大。解決方法:（1）接電阻或穩(wěn)壓管，利用R或穩(wěn)壓管的壓降使前級VO降低后,再接后級輸入，讓兩管均有較合適的Q點。解決方法：加電平位移電路。解決方法:（2）采用PNP管的電平位移電路：P221

利用NPN管與PNP管電位極性相反的特點，將直流電平下移，可擴大后級的輸出動態(tài)范圍。VCCRC2RET2RC1T1RB+--+VBQ1VCQ2+-VCQ1VCQ1>VBQ1放大模式NPN管：放大模式PNP管：VCQ2<VBQ2=VCQ1NPN與PNP交錯組合方式，圖4-5-4(a)。PNP管集電極電位低于基級。NPN集電極電位高于基級③主要是溫度漂移。因溫度變化引起的漂移，簡稱溫漂。晶體管參數(shù)隨溫度的變化而變化，使放大電路的Q點不穩(wěn)定產(chǎn)生漂移。在多級放大電路各級的漂移中，第一級漂移的影響最嚴重，因它將被逐級放大，以致影響整個放大電路的工作。（2）Q點漂移問題。產(chǎn)生Q點漂移的原因：①電源電壓的波動；②元件的老化；則第一級Q點變（VCEQ1+V）溫漂危害：若溫度變化例：假設直接耦合放大器原輸出端靜態(tài)電壓為VCEQV經(jīng)后級逐級放大

輸出靜態(tài)電壓變?yōu)椋╒CEQn+

AvnV）

當漂移電壓嚴重即V較大時，溫漂信號可能淹沒有用信號，無法分辯，使放大器無法正常工作。2、級、級間的連接。圖：零點漂移現(xiàn)象uOtOuItO放大電路級數(shù)愈多，放大倍數(shù)愈高，零點漂移問題愈嚴重。零點漂移：指vi=0時，輸出端靜態(tài)電壓vo不為零,且偏離原初值上下漂動、緩慢地變化的現(xiàn)象。又稱抑制零點漂移的方法：①第一級采用低溫漂的差分放大器。廣泛采用在集成運放電路中。用特性基本相同的管子構(gòu)成的對稱差分放大電路，可使輸出的零點漂移互相抵消。②引入直流負反饋來穩(wěn)定Q點以減小零漂。P85分壓式的例子。③利用非線性元件（熱敏）進行溫度補償。1、組合放大器:CB-CB-CB，圖4-5-5(a)2、組合放大器:CC-CC-CC，圖4-5-5(b)3、實用的組合:CE-CC-CE，圖4-5-5(C)P222:三種組態(tài)電路的應用分析二、放大器組態(tài)的選擇三、其他問題1、Q點即ICQ設置問題。2、共電耦合問題。①Q(mào)點決定了混π等效電路的參數(shù)。②管子頻率參數(shù)正比于Q。③Q點合適，β才較大。④Q點與動態(tài)范圍密切。⑤Q點與噪聲有關。R是電源的內(nèi)阻，通常很小，交流短路。但多級放大器中，各級共用電源，且不斷放大，R上壓降會耦合到輸入端，自激或振蕩（正反饋），破壞正常放大。用電容濾波，課設。1、電壓放大倍數(shù)前一級帶負載后的輸出電壓等于后一級的輸入電壓，即例:三級多級放大器可拆分成單級電路進行分析；4.5.2多級放大器的性能指標分析(4-5-1)

2、輸入電阻：3、輸出電阻：Ro=Ro34、電流放大倍數(shù)(4-5-2)

(4-5-3)

N級放大電路小結(jié)(1)前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓。(2)后一級的輸入電阻是前一級的交流負載電阻。(3)AV∑=各級放大倍數(shù)的乘積。(4)總輸入Ri即為第一級的輸入Ri1。(5)總RO為最后一級的Ron。

電容隔直流，各級放大器Q點相互獨立，可分別估算。P225：不同類型放大器的多級組成電壓vi、主體：電流放大器(M塊)電壓vo互導放大io1

io2互阻放大已知：使用：集成電路常有3種外形：雙列直插式、圓殼式和扁平式，如圖4.1所示。圖4.1集成電路的外形4.5.3一個實際的多級放大器SO8(PlasticMicropackage)運算放大器外形圖運算放大器外形圖

運算放大器引腳排列基本要求：了解集成運算放大器的基本組成、原理。

集成運放：實現(xiàn)高增益放大的一種集成器件。

集成運放性能特點Av很大：（104~107或80~140dB）Ri很大：（幾k~105M或）共集—共基組合電路Ro很小：（幾十）共集。靜態(tài)輸入、輸出電位均為零。P149：理想電壓放大器。4.5.3一個實際的多級放大器

集成運放電路符號反相輸入端同相輸入端輸出端v-v+vo+-“+”同相輸入端：VO與該輸入端電壓信號同相；“-”反相輸入端：VO與該輸入端電壓信號反相。4.5.3一個實際的多級放大器

集成運放電路組成

實際電路較復雜，讀圖時，應根據(jù)電路組成，把整個電子設備的電路，分成若干基本單元(子電路)來分析。輸入級中間增益級輸出級偏置電路采用改進型差分放大器采用1~2級共發(fā)電路采用射隨器或互補對稱放大器采用電流源

另有，電平位移電路、短路保護電路等。P211分立元件電路：彼此獨立的三極管、二極管、電阻、電容等用導線連接成的電路。集成電路：三極管、二極管、電阻等元器件及連線全部集中制造在同一小塊半導體基片上，成為一個完整的固體電路。集成電路特點：成本低、體積小、元件密度高度集中、引線短、外部接線少，電子設備的可靠性高和靈活性好。此外，還有：

(1)所有元件在同一塊硅片上用相同的工藝過程制造，誤差特性和溫度特性等參數(shù)相同，特別適用于制造對稱性較高的差分放大電路。P166：相對誤差小，絕對誤差大。集成電路制造工藝(2)集成電路中制造有源器件（三極管、場效應管等），比制造大電阻占用的面積小，工藝簡單。所以，集成放大電路中，常用三極管代替電阻，尤其是大電阻。(3)電阻由硅半導體的體電阻構(gòu)成，阻值范圍受限，一般在幾十歐到幾十千歐之間。制造過高或過低的電阻很困難。(4)為提高集成度（單位硅片面積上所集成的元件總數(shù)）和集成電路性能，一般集成電路的功耗要小。這樣，集成運放各級的偏流通常較小。(5)集成工藝難制造大容量的電容、電感，所以，電路結(jié)構(gòu)大都采用直接耦合方式。集成電路制造工藝4.5.3FOO7（LM741）集成運放介紹F007是集成運放的第二代產(chǎn)品。它由24個三極管、10個電阻和1個電容組成。是性能好、放大倍數(shù)高、有內(nèi)部補償?shù)耐ㄓ眯图蛇\放（國外為uA741）。

集成運放輸入級大都采用差分放大電路的形式，最常見的有3種：基本形式、長尾式和恒流源式。第一代：F004（5G23、uA709）、5G922；第三代：4E325、MC1556、AD508L；第四代：5G7650；4.5.3一個實際的多級放大器LM741通用型集成電路運算放大器LM741集成運放的簡化電路F007集成運放的內(nèi)部電路（本書）△I△I△I2△IT1020uA、T11恒定一、輸入差分級：

T1、T3和T2、T4CC—CB組合電路，雙入單出。

T5、T6、T7改進型比例鏡像電流源，作T3、T4管的有源負載RC1=RC2，且提高RC。提高輸入級AV、提高輸入阻抗，改善頻響。T8、T9鏡像電流源代替差放的射極REE，并提供偏流IEE。(4-2-51)(4-2-52)4.5.3一個實際的多級放大器二、中間增益級：共ET17共發(fā)放大器。

T13B、T12鏡像電流源作有源負載，代替集電極RC。電路特點：中間級是提供增益的主體，采用有源負載后，AV很高。隔離級：共C

T16射隨器作隔離級，Ri高，可提高輸入級AV=50db。輸入差分級原理：（1）雙入單出，但增益不變，與雙出的KCMR一樣。（2）共模負反饋環(huán)路。阻止T3、T4的C極共模電流↑。P227：T13A=1/4=180、T13B=3/4=550，

雙集電極三極管=730。T23A、T23B雙發(fā)射極三極管。隔離級：

T23A有源負載射隨器作隔離級，可提高中間級AV=55db。

T13A與T12鏡像電流源作有源負載，代替T23A的發(fā)射極電阻RE。4.5.3一個實際的多級放大器三、輸出級及其過流保護電路。

T14與T20

甲乙類互補對稱放大器，由兩個射隨器組合而成。過載保護電路：

T15、R6保護T14管，T21、T22、T24、R7保護T20管。正常情況保護電路不工作，只有過載時（輸出端意外短路或負載電流太大），保護電路才啟動。輸出級特點：

1、直接與負載相連接,為提高帶負載能力強,要求RO小。2、輸出級交流電壓、電流幅度大,輸出功率也大。3、三種組態(tài)中,RO低的共集(或共漏)功放器，最常作輸出級。RL

V1

V2

+UCC

－UCC

+

ui

－

+

uo

－

ic1

ic2

互補:PNP與NPN,在信號的正、負半波輪流工作，互相補充，以此完成整個信號的功率放大。（1）輸出級工作原理：4.5互補型乙類對稱功率放大電路T23AT14T20

對稱：兩管特性一致。射極跟隨器，共C。典型的無輸出變壓器功率放大器。（2）工作原理分析（設ui為正弦波）1.靜態(tài)分析

ui=0V→ic1、ic2均為0（乙類工作狀態(tài)）→uo=0V2.動態(tài)分析ui>0→ T1導通，T2截止→iL=iC1ui<0→T1截止，T2導通→iL=iC2兩管交替工作得到完整的正弦波。ic1ic2RL

V1

V2

+UCC

－UCC

+

ui

－

+

uo

－

T23AT14T204.5互補型乙類對稱功率放大電路4.5互補型乙類對稱功率放大電路功率放大器工作狀態(tài)1、甲類：A2、乙類：B3、甲乙類：AB4、丙類：C一個周期內(nèi)360°，2∏均導通。導通角等于180°，∏導通。導通角大于180°～360°導通。導通角小于180°，導通。問題：功率小、損耗大、效率低。5、戊類：D4.5互補型乙類對稱功率放大電路

圖三極管的四種工作狀態(tài)乙類180°導通丙類<180°導通甲乙類180°～360°導通甲類360°導通（3）乙類互補對稱功放電路的缺點：

存在交越失真(交叉)交越失真4.5互補型乙類對稱功率放大電路交越失真實際測試波形（4）產(chǎn)生交越失真的原因：

交越失真(交叉)

——輸入信號很小時，達不到三極管的開啟電壓，三極管不導電，在正、負半周交替過零處出現(xiàn)非線性失真，稱為交越失真

。圖交越失真原因：設VBE(on)=0，實際VBE(on)≠0

措施：對T1

，T2發(fā)射結(jié)適當加入正偏壓。4.5互補型乙類對稱功率放大電路用甲乙類互補對稱功率放大電路（5）消除交越失真的措施：

給三極管(功放管)稍加一點較小的偏置電流，使每管工作的導電角略大于180°，而小于360°（稱甲乙類互補對稱電路）。（a）利用二極管提供偏置電壓。T14T20（5）消除交越失真的措施：甲乙類互補對稱電路RLT14T20+VCC+uo－R1R2R3T19T18+UiT23A－（b）F007：利用三極管的恒壓2VBE（ON）提供偏置。4.5互補型乙類對稱功率放大電路

偏置電路一般包含在各級電路中，采用恒流源多路偏置的形式，向各級提供穩(wěn)定的靜態(tài)電流。T10、T11構(gòu)成微電流源，作為整個集成運放的主偏置。IR=(VCC-VEE-1.4)/R5=730μA（偏置電路基準電流）

T10~T11（微電流源）—T10供給輸入級T3、T4偏置電流。

T8~T9（鏡像電流源）—T8供給輸入級T1、3、T2、4工作電流。

T12~T13B（鏡像電流源）—T13B是中間級T16、T17有源負載和偏置電流。T13A供給輸出級T14、T20偏流。四、偏置電路：4.5.3一個實際的多級放大器集成運放組成框圖P229輸出級負載輸入級直流偏置電路中間增益級5、電平位移電路：在輸入級中，共C—共B組合電路，采用極性相反的NPN與PNP管進行電平位移。不專門另設電平位移電路。THEEND4.5.3一個實際的多級放大器頻率失真(線性失真)由線性元件C、L引起,它和由放大管引起的非線性失真不同。放大器帶寬不是越寬越好。如帶寬太寬，放大器中的噪聲也被放大，會影響放大器的性能指標如噪聲系數(shù)。一般，音頻放大器帶寬：50Hz～15kHz,視頻放大器帶寬：0～6MHz。1、放大器的帶寬4.6放大器的頻率響應2、研究放大電路頻響的必要性在放大電路中電抗元件（C、L）晶體管極間電容f過高f過低放大倍數(shù)值減小并產(chǎn)生相移。半導體管的等效電路低頻等效電路

高頻等效電路

適用于高頻信號4.6放大器的頻率響應頻響：衡量放大電路對不同頻率輸入信號適應能力的一項技術(shù)指標。放大電路中存在某些電抗元件(耦合電容、旁路電容、分布電容)，且放大管各電極間有極間電容。不同頻率的信號輸入時，電路的放大倍數(shù)不同。它通常是頻率的函數(shù)關系，叫放大電路的頻率特性（頻率響應）。波特圖：半對數(shù)坐標，放大倍數(shù)與頻率的關系。4.6放大器的頻率響應3、頻率響應的基本概念4、通頻帶衡量放大電路對不同頻率信號的放大能力。幅頻特性曲線：下限截止頻率上限截止頻率fH-fL實際的信號＝多個正弦波的疊加3dB頻率點（半功率點）3dB頻率點（半功率點）普通音響系統(tǒng)放大電路的幅頻響應5、頻響及帶寬（頻域指標）新問題：如何避免頻率失真？中頻區(qū)高頻區(qū)低頻區(qū)信號的帶寬放大器的帶寬

若輸入50kHz的正弦波是否會產(chǎn)生頻率失真？從系統(tǒng)的觀點看，小信號放大器為線性時不變系統(tǒng)。一、傳遞函數(shù)和極零點4.6.1復頻域分析法輸入激勵信號x(t)輸出響應信號y(t)若設拉氏變換X(s)Y(s)在初始條件為零時，定義系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：(mn)式中：標尺因子H0=bm/an

，分子Z為零點，分母p為極點。(4-6-1)(4-6-2)jωσ網(wǎng)絡函數(shù)的零點、極點和極零圖oo×××

在可實現(xiàn)的穩(wěn)定、有源線性系統(tǒng)中，分母多項式各系數(shù)恒為正實數(shù)，極點=系統(tǒng)特征根，必為負實數(shù)或?qū)嵅繛樨撝档墓曹棌蛿?shù)。

零點可以是正、負實數(shù)或?qū)嵅繛檎?、負值的共軛復?shù)。

在僅含容性電抗元件的系統(tǒng)中：只要沒有電容構(gòu)成的閉合回路，則極點數(shù)=電容數(shù)。若出現(xiàn)閉合回路，則極點數(shù)=獨立電容數(shù)（-1）。C1C2C3圖示閉合回路，極點數(shù)=2說明1）寫出電路傳遞函數(shù)表達式

A(s)

頻率響應分析步驟、計算實例復頻域內(nèi)，無零、多極系統(tǒng)傳遞函數(shù)一般表達式：

2）穩(wěn)態(tài)分析時，令s=j，則頻率特性

A(j)設極點均為負實數(shù)(

p

=

-p)，則4）確定上、下限角頻率。

3）繪制電路系統(tǒng)漸近波特圖(工程上)

。5）瞬態(tài)分析時，Y(s)拉氏反變換得y(t)

。

將波特圖的曲線線性化。P213、例1：RC低通電路頻率響應CR+-+-vi(t)vo(t)

由圖，傳遞函數(shù)表達式：回路時間常數(shù)式中，1、令s=j，則頻率特性表達式：幅值：或相角：0p0.1p10pAv()/dB-20-30p0.1p10pA()-45-90-5.7

繪制實際、漸近波特圖(工程上)：漸近波特圖畫法：P215(b)幅頻<<p時，>>p時，=p時，相頻<0.1p時，>10p時，=p時，-20dB/十倍頻-45/十倍頻上限（截止）頻率據(jù)畫出幅頻波特圖畫出相頻波特圖P215(a)P215(b)RC低通電路頻率響應漸近波特圖

確定上限角頻率：0p0.1p10pAv()/dB-200p0.1p10pA()-45-90-20dB/十倍頻-45/十倍頻歸納一階因子漸近波特圖畫法：幅頻漸近波特圖：已知

自0dB水平線出發(fā)，經(jīng)p轉(zhuǎn)折成斜率為（–20dB/十倍頻）的直線。相頻漸近波特圖：

自0水平線出發(fā)，經(jīng)0.1p處轉(zhuǎn)折，斜率為(–45/十倍頻)，再經(jīng)10p處轉(zhuǎn)折為-90的水平線。因=p時，H=pP216、例2：RC高通電路頻率響應

由右圖，傳遞函數(shù)表達式：時間常數(shù)式中，

令s=j，則頻率特性表達式：幅值：相角：CR+-+-vi(t)vo(t)下限角頻率：因=p時，L=p0p0.1p10pA()4590

繪制實際、漸近波特圖(工程上)

：根據(jù)畫出幅頻波特圖畫出相頻波特圖0p0.1p10pAv()/dB-2020dB/十倍頻-45/十倍頻幅頻漸近波特圖：>p：0dB水平線；<p：斜率為(20dB/十倍頻）的直線。相頻漸近波特圖：<0.1p：+90的水平線。即：0.1p<<10p：斜率為(–45/十倍頻)的直線。>10p：0水平線。=p時，RC高通電路頻率響應漸近波特圖P216、例3：多極點系統(tǒng)頻率響應

利用RC低通電路分析結(jié)果，得傳遞函數(shù)表達式：C1R1+-+-vivoAv1C2R2Av2C3R3Av3

圖示的三級理想電壓放大器，Ri，Ro0。試畫漸近波特圖，并求H。已知R1C1>R2C2>R3C3?

前級的開路電壓是下級的信號源電壓。?

下級的輸入阻抗是前級的負載。

頻率特性表達式：幅頻及相頻表達式：均為單階因子波特圖的疊加。假設0p20.1p110p3A()-90p1p3-180-2700p2p1p3Av()/dB204060-20p3-20dB/十倍頻-40dB/十倍頻-60dB/十倍頻-45/十-90/十-45/十歸納多極點系統(tǒng)漸近波特圖畫法：幅頻漸近波特圖：

自中頻增益AvI(dB)的水平線出發(fā)，經(jīng)pn轉(zhuǎn)折成斜率為（–20ndB/十倍頻）的直線。相頻漸近波特圖：

自0水平線出發(fā)，經(jīng)0.1p1處開始轉(zhuǎn)折，斜率為：

(–45/十倍頻）乘以（單階因子重疊的段數(shù)），再經(jīng)10pn，轉(zhuǎn)折成-90n的水平線。已知

確定上限角頻率：根據(jù)定義，當=H時：即整理并忽略高階小量得：上限角頻率若p24p1，則稱p1為主極點，p2、

p3為非主極點。上限角頻率取決于主極點角頻率：(4-7-3)復習上限頻率fH和下限頻率fL的計算公式：耦合電容或旁路電容放大管極間電容

【例】已知某電路均為共射放大電路。對數(shù)幅頻特性如圖所示。試求：fL、fH及。

【解】①fL=10Hz②fH≈0.52fH1=(0.52×2×105）Hz＝106kHz③或

前面三極管的∏參數(shù)微變等效電路只適合于低頻區(qū)域，在高頻時不適用。只有建立高頻的等效電路，才能分析放大器的高頻響應。常用的混合∏型高頻等效電路是根據(jù)管子內(nèi)部發(fā)生的物理過程來擬定的，是一種物理參數(shù)模型的高頻等效電路,如圖2.23（a）所示。為克服Cb′c跨接在輸入、輸出回路中給分析帶來的麻煩，一般應用密勒定理將其簡化成圖2.23（b）所示的單向化的等效電路。一、密勒定理及其簡化單向化近似4.6.2共源、共射放大器的頻率特性設原四端網(wǎng)絡傳遞函數(shù)：一、密勒定理網(wǎng)絡+-+-V1(s)V2(s)Y

(s)網(wǎng)絡+-+-V1(s)V2(s)Y1(s)Y2(s)密勒定理等效后：(4-6-5)4.6.2共源、共射放大器的頻率響應、單向化近似共發(fā)交流通路RC+-vo+-vsRLRS+-vi高頻等效電路rbbrberceCbeCbcgmVbe(s)bVo(s)RS+-RCRL+-Vs(s)ecIc(s)由等效電路整理得單向化近似條件則(4-6-11)二、共源放大器的頻率特性分析4.6.2共源、共射放大器的頻率響應三、共射高頻等效電路及密勒近似密勒等效rbbrbeCbegmVbe(s)bVo(s)RS+-RL+-Vs(s)Y1(s)Y2(s)高頻等效電路rbbrberceCbeCbcgmVbe(s)bVo(s)RS+-RCRL+-Vs(s)ecrbbrbeCbegmVbe(s)bVo(s)RS+-RL+-Vs(s)CM1CM2簡化等效電路中：密勒效應倍增因子：CtgmVbe(s)bRt+-RL+-由簡化等效電路得式中1、共發(fā)電路頻率響應(4-6-18)(4-6-19)(4-6-20)(4-6-21)2、共發(fā)電路增益帶寬積GBW

定義其中1）選rbb小、Cbc小、T高的三極管使GBW。若D1，則HT，此時上限角頻率最高。2）管子選定后，

采用恒壓源（RS

0）激勵：

采用恒流源（RS

）激勵：D1時，H，上限頻率降低。3）RLD

H

，但AvsI

。需兼顧兩者。改善高頻特性（提高增益帶寬積）的措施：4）采用共基電路。BJT一旦確定，帶寬增益積基本為常數(shù)。(4-6-22)提高共發(fā)電路上限頻率的方法：

在電路輸入端采用低阻節(jié)點（即RS?。?/p>

在電路輸出端也采用低阻節(jié)點（即RL?。?。

此時，共發(fā)電路上限角頻率H最高，且接近管子特征角頻率T。一、共漏、共集放大器4.6.3其他組態(tài)放大器的頻率響應共集交流通路RE+-vo+-vsRLRS高頻等效電路rbbrberceCbeCbcgmVbe(s)bVo(s)RS+-RERL+-Vs(s)ec由于簡化等效電路rbbrbeCbegmVbe(s)bVo(s)RS+-RL+-Vs(s)eIb(s)因此，Cbc可忽略不計。令RL=rce//RE//RL共集簡化等效電路rbbrbeCbegmVbe(s)bVo(s)RS+-RL+-Vs(s)eIb(s)由簡化等效電路：式中零點角頻率：

極點角頻率：

并聯(lián)在Cbe兩端的總電阻

采用恒壓源（RS

0）激勵：

共集電路輸入為低阻節(jié)點(RS小)時，上限角頻率H?？紤]到混型電路實際情況，共集電路應工作在T/3以下。(4-7-24)二、共基放大器由圖高頻等效電路(忽略rbb、rce)rbeCbeCbcgmVeb(s)bVo(s)RS+-RL+-Vs(s)ecIe(s)整理得受控源其中共基交流通路+-vo+-vsRSRCRLreCbeCbc

(s)Ie(s)bVo(s)RS+-RL+-Vs(s)ecIe(s)共基簡化等效電路由簡化等效電路：式中共基電路輸出為低阻節(jié)點(RL小)時，上限角頻率HreCbeCbc

(s)Ie(s)bVo(s)RS+-RL+-Vs(s)ecIe(s)共基簡化等效電路由于Cbc很小，因此當RL較小時:P2>>P1由主極點概念：HP1結(jié)論：三種組態(tài)電路中，共基電路頻率特性最好、共發(fā)最差。(4-6-23)

電子設備中，為改善電路頻率響應，常要求放大器具有很高的上限頻率（幾MHz~幾千MHz）。4.6.4寬帶放大器擴展上限頻率的方法：

改進集成工藝，通過提高管子特征頻率fT擴展

fH。

在放大電路中引入負反饋擴展上限頻率fH。

利用電流模技術(shù)擴展上限頻率fH。

利用組合電路擴展上限頻率fH。一、組合電路寬帶放大器CE—CB組合電路

三種組態(tài)中，共發(fā)電路上限頻率最低，因此，組合電路上限頻率主要由共發(fā)電路決定。為擴展整個電路上限頻率，應設法使共發(fā)電路的輸入、輸出為低阻節(jié)點。Vs(s)+-RL+-RST1T2Vo(s)+-RL+-RST1T2Vs(s)Vo(s)CC—CE組合電路因為共基電路Ri2小因此擴展了上限頻率。則共發(fā)電路具有低阻輸出節(jié)點因為共集電路RO1小因此擴展了上限頻率。則共發(fā)電路具有低阻輸入節(jié)點CA3040集成寬帶放大器：共集-共發(fā)-共基組合電路差放恒流偏置T7、T8射隨器作輸出級Av=30dB，fH=55MHzT1VCCvi1VEEvi2R5T4T2T3T5T6vo1vo2R6T7T8R7R8R9R2R1T9R3R4二、電流放大器和電流模電路1、電流放大器（跨導線性環(huán)）由圖則化簡得改變輸入輸出偏置電流，即可改變電流增益。兩輸入節(jié)點B1、B2均為低阻節(jié)點，故上限頻率高。T1T2T3B1B22IOQiC1iC2iC3iC4(4-6-24)

二級寬帶放大器T1iC6VEET2T16T3T9R1VCCT10T11T12T13R2T15T14T4T17T18T5T6T7T8IEIE2IE2IEININININiC7-iid/2iid/2iC2iC3T1~T4第一級T9~T13鏡像電流源T5~T8第二級T14~T18鏡像電流源2、電流模電路概述以電壓作為電路中的處理變量電壓模電路。兩者主要區(qū)別：表現(xiàn)在節(jié)點阻抗電平的高低上。電流放大器、跨導線性電路、開關電流電路、動態(tài)電流鏡等。低阻節(jié)點上的變量：主要表現(xiàn)為電流量。以電流作為電路中的處理變量電流模電路。高阻節(jié)點上的變量：主要表現(xiàn)為電壓量。利用低節(jié)點阻抗的特點，電流模電路特點：頻帶寬、速度高、動態(tài)范圍大、非線性失真小。常用的電流模電路：4.7放大器的噪聲(4-7-5)5.2.4系統(tǒng)波特圖的近似畫法1.一階極點和一階零點

dBωωz0.1ωz10ωz100ωz1020ωωz0.1ωz10ωz100ωz45O90Oωω(1)常數(shù)項Ａu(0)（如果設ωz<<ωp

，例ωp=100ωz）ω<<ω

z,Au2(ω)=20lg1=0dBω=ω

z,Au2(ω)=20lg2=3dB

ω>>ω

z,Au2(ω)=20lg(ω/ωz)

(20dB/+倍頻)直線ω<0.1ωz,Φ2(ω)=0°ω=ωz,Φ2(ω)=45°ω>10ωz,Φ2(ω)=90°0.1ω<ω<10ωz

45°/+倍頻直線10ωz100ωzωz0.1ωz90OωP10ωPω45O10ωP100ωzωP-10-20ωz0.1ωz10ωzdBω(３)一階極點因子

ω<<ωp,Au3=-20lg1=0dBω=ωp,Au3=-20lg2=-3dBω>10ωp,Au3=-20lg(ω/ωp)-20dB/+倍頻ω<0.1ωpΦ3(ω)=0°ω=ωpΦ3(ω)=-45°ω>10ωpΦ3(ω)=-90°0.1ωp<=ω<=10ωp,45°/＋倍頻(４)合成波特圖

+20ωz0.1ωz10ωz100ωzωP10ωPdB+10+40+30ωωωz0.1ωz10ωz100ωz45O90OωP10ωP+40ωωdB1020ωz0.1ωz10ωz100ωz100ωzωP-10-20ωz0.1ωz10ωz10ωPdBωωωωz0.1ωz10ωz100ωz45O90Oωz0.1ωz10ωz100ωz45O90OωP10ωPω2、在S平面坐標原點處的零點或極點

ω45O10.1101020-2010.11090Oωω45O10.1101020-2090O10.110ωdB2、在S平面坐標原點處的零點或極點

1、低頻特性的改善由可知，為使fLCR改善有限若信號f很低直接耦合fL=02、高頻特性的改善由可知，為使fHCπ′R由可知為使Cπ′改善放大電路頻率響應2.場效應管共源放大電路的增益帶寬積

可以得出結(jié)論

在場效應管被選定的情況下，場效應管放大電路的增益帶寬積約為常數(shù)。

對通頻帶的要求：通頻帶應與信號的頻段相適應。改善高頻特性（提高增益帶寬積）的措施：選Cgd小的管子和減小Rg的阻值說明場效應管放大電路4.7.1網(wǎng)絡函數(shù)

線性網(wǎng)絡

H(s)2、復頻率Ｓ＝σ+jω的物理意義

i（t）i（t）i（t）σ>0σ<0σ=0休息2休息1

【例1】求如圖所示靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路中由C1、C2、Ce所確定的fL表達式及電路fH的表達式。

【解】動態(tài)電路如圖所示(若C1=C2=C3，則fLe>>fL1，fLe>>fL2)fL≈fLe為改善低頻特性應使Ce>>C1，Ce>>C21、單級共發(fā)放大電路的低頻響應RbviRcRL固定偏流共射極放大電路Cb1分析舉例2：分析過程：③求頻響表達式⑤確定

f

H、f

L（BW）④畫波特圖①求靜態(tài)工作點②畫小信號等效電路（保留電容）電路變換過程：1、單級共發(fā)放大電路的低頻響應分析舉例2：③求頻響表達式(a)

Rb>>rbe

開路(b)輸出回路：諾頓戴維南1、單級共發(fā)放大電路的低頻響應分析舉例2：下限頻率取決于即更精確的關系：⑤確定

f

H、f

L（BW）④畫波特圖分析舉例3：1、單級共發(fā)放大電路的低頻