模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第4版） 課件【ch05】放大電路的頻率特性

第五章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第4版)放大電路的頻率特性“十二五”普通高等教育本科國家級(jí)規(guī)劃教材01放大電路頻率特性的基本概念放大電路頻率特性的基本概念頻率特性和通頻帶1.RC阻容耦合放大器放大電路頻率特性的基本概念頻率特性和通頻帶2.直接耦合放大器放大電路頻率特性的基本概念頻率特性和通頻帶3.通頻帶放大電路頻率特性的基本概念頻率失真和增益帶寬積1.頻率失真頻率失真也稱為線性失真，它與非線性失真是兩種產(chǎn)生原因完全不同的失真。雖然兩種失真都會(huì)使輸出波形較輸入波形出現(xiàn)畸變，但非線性失真是因半導(dǎo)體器件的非線性所致的，輸出波形中一定會(huì)產(chǎn)生新的頻率分量。而發(fā)生頻率失真時(shí)，輸出波形中不會(huì)出現(xiàn)輸入信號(hào)中所沒有的任何新的頻率分量。放大電路頻率特性的基本概念頻率失真和增益帶寬積2.增益帶寬積在傳輸寬頻帶信號(hào)時(shí)，希望放大器的增益高和通頻帶寬。然而，放大器的增益和帶寬(通頻帶)往往是互相制約的，即增益高，帶寬小，反之亦然。02RC電路的頻率響應(yīng)RC電路的頻率響應(yīng)RC高通電路的頻率響應(yīng)圖5-4為RC高通電路，所謂高通電路是指該電路主要用于通過高頻信號(hào)，而阻止或抑制低頻或直流信號(hào)通過，這由電容的阻抗與頻率的關(guān)系不難知道。我們可以通過分析其增益的傳遞函數(shù)來分析該電路的幅頻特性和相頻特性。RC電路的頻率響應(yīng)RC高通電路的頻率響應(yīng)RC電路的頻率響應(yīng)RC低通電路的頻率響應(yīng)圖5-5為RC低通電路，所謂低通電路是指該電路主要用于通過低頻或直流信號(hào)，而阻止或抑制高頻信號(hào)通過。RC電路的頻率響應(yīng)RC低通電路的頻率響應(yīng)RC電路的頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)的一般性分析方法通過對(duì)RC高通和低通電路的頻率響應(yīng)的分析，可以得到以下具有普遍意義的結(jié)論：(1)頻率響應(yīng)屬于交流分析，分析電路的頻率響應(yīng)的時(shí)候，應(yīng)該畫出其小信號(hào)微變等效模型；(2)根據(jù)等效模型和電路基本基爾霍夫定律等推導(dǎo)出增益頻率響應(yīng)表達(dá)式，包括幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)；(3)電路的截止頻率取決于相關(guān)電容所在回路的RC時(shí)間常數(shù)；(4)當(dāng)輸入頻率等于截止頻率時(shí)，電路的增益比通帶增益下降3dB,或者說下降為通帶增益的0.707倍，且產(chǎn)生超前或滯后45°的相移。(5)工程上通常采用折線化的曲線即波特圖近似表示電路的頻率響應(yīng)。03放大電路的復(fù)頻域分析法放大電路的復(fù)頻域分析法復(fù)頻域中放大電路的增益函數(shù)1.增益函數(shù)放大器工作在小信號(hào)狀態(tài)時(shí)，晶體管可以用線性模型近似。若不考慮溫度和電源電壓變化對(duì)模型參數(shù)和元件參數(shù)的影響，則可以認(rèn)為放大器模型中的參數(shù)不隨時(shí)間變化，因而小信號(hào)放大器可視為一個(gè)線性時(shí)不變系統(tǒng)。放大電路的復(fù)頻域分析法復(fù)頻域中放大電路的增益函數(shù)放大電路的復(fù)頻域分析法復(fù)頻域中放大電路的增益函數(shù)2.復(fù)頻率s=o+jw的物理意義放大電路的復(fù)頻域分析法復(fù)頻域中放大電路的增益函數(shù)放大電路的復(fù)頻域分析法復(fù)頻域中放大電路的增益函數(shù)3.增益函數(shù)的零點(diǎn)、極點(diǎn)和零極圖放大電路的復(fù)頻域分析法放大電路增益函數(shù)的特點(diǎn)根據(jù)有關(guān)電路理論可以推知，放大電路的增益函數(shù)A(s)具有以下特點(diǎn)：(1)一個(gè)物理可實(shí)現(xiàn)的線性時(shí)不變放大系統(tǒng)的增益函數(shù)A(s),分子多項(xiàng)式的次數(shù)m必定小于或者等于分母多項(xiàng)式的次數(shù)n,因此，增益函數(shù)A(s)的零點(diǎn)數(shù)m必然小于或等于極點(diǎn)數(shù)n。(2)由于要求放大器是一個(gè)穩(wěn)定系統(tǒng)，因此，放大器增益函數(shù)A,(s)的所有極點(diǎn)都應(yīng)位于s平面的左半開平面上，即極點(diǎn)必為負(fù)實(shí)數(shù)或?qū)嵅繛樨?fù)的共軛復(fù)數(shù)對(duì)。(3)增益函數(shù)A。(s)的極點(diǎn)數(shù)目等于電路中獨(dú)立電抗元件的數(shù)目。放大電路的復(fù)頻域分析法放大電路增益函數(shù)的特點(diǎn)1.低頻增益函數(shù)AuL(s)；2.高頻增益函數(shù)AUH(s);3.全頻段增益函數(shù)AU(s)放大電路的復(fù)頻域分析法放大電路波特圖的近似畫法放大電路的復(fù)頻域分析法放大電路增益函數(shù)的特點(diǎn)1.一階極點(diǎn)、零點(diǎn)的波特圖;放大電路的復(fù)頻域分析法放大電路增益函數(shù)的特點(diǎn)放大電路的復(fù)頻域分析法放大電路增益函數(shù)的特點(diǎn)2.在s平面坐標(biāo)原點(diǎn)處零點(diǎn)或極點(diǎn)的波特圖;放大電路的復(fù)頻域分析法放大電路增益函數(shù)的特點(diǎn)04基本放大器高、低截止頻率的估算基本放大器高、低截止頻率的估算主極點(diǎn)的概念然而基本放大器的零、極點(diǎn)分布往往有以下特點(diǎn)：在低頻段，其零點(diǎn)通常比所有極點(diǎn)或部分極點(diǎn)在數(shù)值上要小得多；而在高頻段，其零點(diǎn)比所有極點(diǎn)或部分極點(diǎn)在數(shù)值上要大得多。因此，零點(diǎn)對(duì)高、低截止頻率的影響通?？珊雎圆挥?jì)。基本放大器高、低截止頻率的估算主極點(diǎn)的概念基本放大器高、低截止頻率的估算開路時(shí)間常數(shù)分析法1.增益函數(shù)主極點(diǎn)與開路時(shí)間常數(shù)之間的關(guān)系圖5-23所示為計(jì)算開路時(shí)間常數(shù)的二階線性網(wǎng)絡(luò)模型。基本放大器高、低截止頻率的估算開路時(shí)間常數(shù)分析法2.用開路時(shí)間常數(shù)法計(jì)算f(或wu)產(chǎn)生的誤差與修正基本放大器高、低截止頻率的估算開路時(shí)間常數(shù)分析法的應(yīng)用1.共射差放的高頻特性基本放大器高、低截止頻率的估算開路時(shí)間常數(shù)分析法的應(yīng)用2.共基放大器的頻率特性基本放大器高、低截止頻率的估算開路時(shí)間常數(shù)分析法的應(yīng)用3.共集電極放大器的頻率特性基本放大器高、低截止頻率的估算短路時(shí)間常數(shù)分析法及其應(yīng)用如上所述，利用開路時(shí)間常數(shù)分析法估算直接耦合放大電路的上限截止頻率，從而可估算出放大電路的通頻帶BW。05多級(jí)放大器高、低截止頻率的估算方法多級(jí)放大器高、低截止頻率的估算方法多級(jí)放大器截止頻率估算的一般性方法多級(jí)放大器高、低