放大器的频率响应.pptVIP

1 第五章 放大器的频率响应 5.1 放大器的增益函数与转折频率 低频或高频等效电路： 电容：1/sC 电感: sL 增益是复频率s的函数。 由于放大器的交流小信号等效电路时线性时不变的，系统函数（输出信号与输入信号之比）是两个多项式之比 问题： 电容的隔直通交特性是理想的吗？ BJT和FET的小信号模型在放大不同频率的信号时都是适用的吗？ 所有放大器增益－－输入信号频率的函数 放大器的增益与频率之间的关系如图5.1所示。 概念： 低频区(ffL)：增益随频率的降低而减小； 高频区(ffH)：增益随频率的增大也减小； 中频区(fLffH)：增益近似与频率无关。 下转折频率fL 上转折频率fH 转折频率:指的是增益下降到最大增益的0.707倍时所对应的频率。 频带宽度fBW=fH-fL 举例 音频放大器：要求将频率范围在20Hzf20kHz之间的信号进行放大时，就要求放大器的fL20Hz，fH20kHz，才能保证不失真地放大原信号。 分段分析法 一般地，放大电路中的每个电容只对其频率响应曲线的一端影响大。因此可以采用相应的等效电路分别应用于低频、中频和高频段的分析。 中频段：等效电路与本书前面部分的情况一致。 耦合电容和旁路电容－－短路 晶体管电容－－开路 等效电路中没有电容 增益表达式将不含频率变量，即与频率 和电容无关。 低频段： 等效电路：耦合电容和旁路电容包含于等效电路中，寄生电容、负载电容和晶体管内部电容被视为开路。 增益表达式：包含耦合电容和旁路电容，以及频率变量。在频率趋近于中频时，它也趋于中频增益表达式。这是因为频率趋近于中频时，耦合电容和旁路电容趋近于短路。 高频段： 等效电路：耦合电容和旁路电容视为短路。等效电路包含晶体管内部电容、寄生电容和负载电容。 增益表达式：包含晶体管内部电容，寄生电容和负载电容，以及频率变量。在频率趋近于中频时，它将趋近于中频增益表达式。这是因为频率趋近于中频时，杂散电容和晶体管内部电容趋于开路。 分子、分母分别进行因式分解可以写成 A(s)具有以下特点： 1.对于一个物理可实现的线性时不变的放大电路，其m=n。即增益函数A（s）的零点数m一定小于或等于极点数。 2.因为低频放大器中的电抗元件只有电容，所以放大器增益函数中的零点和极点均为实数（不含共轭复数对），且极点数与独立电容的个数相同。 3.由本章开始的讨论可知，放大器增益函数可以分三个不同 的频段来表示，即 A（s）＝ 在中频段， ，中频增益 A（s）＝ , 在低频段， ，低频增益 ， 在高频段， ，高频增益 ① 中频增益 因为在中频段，等效电路中无电容，所以中频增益为常数。 ② 低频增益 在低频段，等效电路中只含耦合电容和旁路电容，不含晶体管内部电容、杂散电容。当频率趋近于无穷时，即 s 时，耦合电容和旁路电容相当于短路，其等效电路与中频等效电路相同，所以低频增益表达式的值应趋近中频增益 。即 ＝ ， ＝1 上式表明，低频增益函数 中极点数目一定等于零点数目。所以 可以写成 ＝ 一般来说，零点远小于极点的绝对值，而且对多数放大器等效电路而言，常常有一个极点（如- ）的绝对值远大于其他极点，此时 表示为 下转折角频率 就近似为 。 成为一阶高通网络的系统函数，该极点 称主极点。 如果不存在主极点，则下转折角频率 的确定要困难一些。下面通过一个含有两极点和两零点的 来推导确定的 公式。 ＝ 将s＝j 代入上式，则 = 令 ＝ 。则下转折角频率 满足下式： 因为 大于所有极点和零点，上式中忽略 的项，解得