模擬電電子技術(shù)基礎(chǔ)第5章(第四版)童詩白-華成英

0導(dǎo)言1常用半導(dǎo)體器件2基本放大電路3多級放大電路4集成運(yùn)算放大電路5放大電路的頻率響應(yīng)6放大電路中的反饋7信號的運(yùn)算和處理8波形的發(fā)生和信號的變換9功率放大電路10直流電源模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)5放大電路的頻率響應(yīng)5.1頻率響應(yīng)概述5.2晶體管的高頻等效模型5.3場效應(yīng)管的高頻等效模型5.4單管放大電路的頻率響應(yīng)5.5多級放大電路的頻率響應(yīng)5.6頻率響應(yīng)與階躍響應(yīng)5.7Multisim應(yīng)用舉例5放大電路的頻率響應(yīng)5.1頻率響應(yīng)概述5.1.1研究放大電路頻率響應(yīng)的必要性5.1.2頻率響應(yīng)的基本概念5.1.3波特圖1、在實(shí)際應(yīng)用中，電子電路所處理的信號，如語音信號、電視信號等都不是簡單的單一頻率信號，即是具有一定的頻譜的復(fù)雜信號。這些復(fù)雜信號是由一些幅度及相位都有固定比例關(guān)系的多頻率分量組合而成的。5.1.1研究放大電路頻率響應(yīng)的必要性2、由于放大電路中存在電抗元件（如管子的極間電容，電路的負(fù)載電容、分布電容、耦合電容、射極旁路電容等），當(dāng)信號頻率較高或較低時，不但放大倍數(shù)會變小，而且會產(chǎn)生超前或滯后的相移，使得放大電路對不同頻率信號分量的放大倍數(shù)和相移都不同。5.1.1研究放大電路頻率響應(yīng)的必要性放大電路中有電容、電感等電抗元件，其阻抗隨f

變化而變化RbviRcRL固定偏流共射極放大電路C1前面的分析中，隔直電容處理為:直流開路;交流短路計算電容的電抗：（C1=20F）fXc11Hz7962

10Hz796.2

100Hz79.62

1kHz7.962

10kHz0.796

100kHz0.08

1MHz0.008

f

<100HzXc1

與rbe=863不能短路f

100HzXc1<<rbe=863可以短路f

Xc1

Ib

AV

Rb>>

rbe5.1.1研究放大電路頻率響應(yīng)的必要性頻率響應(yīng)及帶寬（頻域指標(biāo)）A.頻率響應(yīng)及帶寬

電壓增益可表示為在輸入正弦信號情況下，輸出隨輸入信號頻率連續(xù)變化的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，稱為放大電路的頻率響應(yīng)?；?qū)憺槠渲袃?nèi)容回顧放大電路的頻率特性包括兩部分：幅度頻率特性幅頻特性是描繪輸入信號幅度固定，輸出信號的幅度隨頻率變化而變化的規(guī)律。即∣∣=∣∣=

相位頻率特性相頻特性是描繪輸出信號與輸入信號之間相位差隨頻率變化而變化的規(guī)律。即頻率響應(yīng)及帶寬（頻域指標(biāo)）A.頻率響應(yīng)及帶寬

其中普通音響系統(tǒng)放大電路的幅頻響應(yīng)高頻區(qū)中頻區(qū)低頻區(qū)3dB頻率點(diǎn)（半功率點(diǎn)）3dB頻率點(diǎn)（半功率點(diǎn)）內(nèi)容回顧5.1頻率響應(yīng)概述5.1.1研究放大電路頻率響應(yīng)的必要性5.1.2頻率響應(yīng)的基本概念5.1.3波特圖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)5.1.2頻率響應(yīng)的基本概念最大誤差-3dB（那個點(diǎn)？）②頻率響應(yīng)曲線描述幅頻響應(yīng)0分貝水平線斜率為-20dB/十倍頻程的直線1.RC低通電路的頻率響應(yīng)-20dB/10倍頻程轉(zhuǎn)折頻率f=fH②頻率響應(yīng)曲線描述相頻響應(yīng)1.RC低通電路的頻率響應(yīng)表示輸出與輸入的相位差高頻時，輸出滯后輸入還是超前輸入？因為所以相位差小于零輸出滯后輸入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低通電路的幅頻響應(yīng)RC高通電路的幅頻響應(yīng)RC低通電路+RC高通電路的幅頻響應(yīng)？fHfL結(jié)論１電路的截止頻率決定于相關(guān)電容所在回路的時間常數(shù)RC．２當(dāng)輸入信號的頻率等于上限頻率或下限頻率時，放大電路的增益比通帶增益下降3dB,或下降為通帶增益的0.707倍，且在通帶相移的基礎(chǔ)上產(chǎn)生-45°或+45°的相移．3．工程上常用折線化的近似波特圖表示放大電路的頻率響應(yīng)。5.1頻率響應(yīng)概述5.2晶體管的高頻等效模型5.3場效應(yīng)管的高頻等效模型5.4單管放大電路的頻率響應(yīng)5.5多級放大電路的頻率響應(yīng)5.6頻率響應(yīng)與階躍響應(yīng)5.7Multisim應(yīng)用舉例5放大電路的頻率響應(yīng)

1.模型的引出

b

點(diǎn)是基區(qū)內(nèi)的一個等效點(diǎn)，是為了分析方便引出來的rbb

為基區(qū)體電阻re

為發(fā)射區(qū)體電阻rc

為集電區(qū)體電阻都很小，可忽略

rb

e為發(fā)射結(jié)電阻rb

c為集電結(jié)電阻Jc反偏，很大，開路

當(dāng)信號頻率

，應(yīng)考慮極間電容的影響Cb

e為發(fā)射結(jié)電容Cb

c為集電結(jié)電容(a)結(jié)構(gòu)示意圖均很小0.1pF～幾十pF5.2.1晶體管的混合π模型

1.模型的引出(a)結(jié)構(gòu)示意圖

受控電流源在高頻區(qū)，由于電容Cb

e和Cbc的影響，不僅包含流過rb

e和rbc的電流，還包括流過結(jié)電容Cbe和Cbc的電流，此時受控電流不再與

成正比，而是與基、射極之間的結(jié)電壓成正比，故用跨導(dǎo)gm來表示它們的控制關(guān)系。rce仍然表示三極管的輸出電阻。

5.2.1晶體管的混合π模型

1.模型的引出

模型的簡化高頻時:rb

c

>>(1

Cb

c)

可近似開路一般有rce

RL和RC

，因此rce也可忽略5.2.1晶體管的混合π模型Cb1Cb2及Ce短路Cbe

Cbc開路Cb1Cb2及CeCbe

、Cbc高頻區(qū)低頻區(qū)中頻區(qū)低頻時，混合Π模型與H參數(shù)模型等價又因為所以③模型參數(shù)的獲得（與H參數(shù)的關(guān)系）1.BJT的高頻小信號建模低頻時，混合

模型與H參數(shù)模型等效所以又rbe=rb+(1+

)re從手冊中查出特征頻率例：低頻時H參數(shù)的值為，IC=1.3mA,β=50，

rbe=1.1k?，求高頻參數(shù)。④

的頻率響應(yīng)由H參數(shù)可知1.BJT的高頻小信號建模即根據(jù)混合

模型得低頻時所以當(dāng)時，——共發(fā)射極截止頻率④

的頻率響應(yīng)1.BJT的高頻小信號建模

的幅頻響應(yīng)令則——特征頻率——共基極截止頻率5.1頻率響應(yīng)概述5.2晶體管的高頻等效模型5.3場效應(yīng)管的高頻等效模型5.4單管放大電路的頻率響應(yīng)5.5多級放大電路的頻率響應(yīng)5.6頻率響應(yīng)與階躍響應(yīng)5.7Multisim應(yīng)用舉例5放大電路的頻率響應(yīng)①型高頻等效電路<A>等效電路5.4.1

單管共射放大電路的頻率響應(yīng)①型高頻等效電路對節(jié)點(diǎn)c列KCL得<B>電路簡化忽略的分流得稱為密勒電容5.4.1

單管共射放大電路的頻率響應(yīng)由于輸出回路電流比較大①型高頻等效電路5.4.1

單管共射放大電路的頻率響應(yīng)①型高頻等效電路目標(biāo)：簡化和變換輸出回路的時間常數(shù)遠(yuǎn)小于輸入回路時間常數(shù)，考慮高頻響應(yīng)時可以忽略CM2的影響。①型高頻等效電路目標(biāo)：簡化和變換②高頻響應(yīng)由電路得電壓增益頻響其中上限頻率中頻增益或通帶源電壓增益5.4.1

單管共射放大電路的頻率響應(yīng)②高頻響應(yīng)和上限頻率共射放大電路RC低通電路頻率響應(yīng)曲線變化趨勢相同幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)內(nèi)容回顧斷開輸入和輸出之間的聯(lián)系幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)從BJT的角度考慮，如何提高放大電路的上限頻率？選用結(jié)電容相對較小的BJT③增益-帶寬積當(dāng)BJT一旦確定，帶寬增益積基本為常數(shù)如何提高帶寬？如何提高帶寬增益積？選用rbb’和cb‘e較小的BJT2.低頻響應(yīng)①低頻等效電路①低頻等效電路2.低頻響應(yīng)①低頻等效電路2.低頻響應(yīng)假設(shè)Ce的值夠大，低頻時①低頻等效電路2.低頻響應(yīng)將Ce折算到基極回路。Cb1與C’e串聯(lián)Ie≈Ic，Ce對輸出回路不存在折算。Ce對輸出回路的作用可以不考慮。Cb2遠(yuǎn)小于CeCe短路2.低頻響應(yīng)②低頻響應(yīng)中頻區(qū)(即通帶內(nèi))源電壓增益則當(dāng)下限頻率取決于fL12.低頻響應(yīng)②低頻響應(yīng)下限頻率取決于fL1幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)2.低頻響應(yīng)②低頻響應(yīng)包含fL2的幅頻響應(yīng)3.單級共射極放大電路完整的頻率響應(yīng)（忽略了fL2

）單極共射極放大電路的頻率響應(yīng)fA耦合電容造成三極管結(jié)電容造成Cb1Cb2及Ce短路Cbe

Cbc開路Cb1Cb2及CeCbe

、Cbc高頻區(qū)低頻區(qū)中頻區(qū)5.1頻率響應(yīng)概述5.2晶體管的高頻等效模型5.3場效應(yīng)管的高頻等效模型5.4單管放大電路的頻率響應(yīng)5.5多級放大電路的頻率響應(yīng)5.6頻率響應(yīng)與階躍響應(yīng)5.7Multisim應(yīng)用舉例5放大電路的頻率響應(yīng)5.5.1多極放大電路的頻率響應(yīng)1.多級放大電路的增益?

前級的開路電壓是下級的信號源電壓?

前級的輸出阻抗是下級的信號源阻抗?

下級的輸入阻抗是前級的負(fù)載2.多級放大電路的頻率響應(yīng)?

多級放大電路的通頻帶比它的任何一級都窄（以兩級為例）則單級的上下限頻率處的增益為當(dāng)兩級增益和頻帶均相同時，兩級的增益為即兩級的帶寬小于單級帶寬5.5.1多極放大電路的頻率響應(yīng)分壓式射極偏置共射放大電路如圖所示.已