电子电路基础第4章.pptVIP

第四章 放大电路的频率特性 当： 时，函数表示系统的稳态正弦频率响应，简称为频率响应或频率特性(常用符号A(jω)表示）。 4．1 频率特性的分析方法 4.1.1 放大电路的理想频率特性 一、幅频特性和相频特性 放大电路一般作为一个信号线性传输系统，电路的增益用系统传输函数A(s)表示。在复数频域： 　　频率响应或频率特性是由于放大电路中存在电抗性元件，所以电路的放大倍数、输入输出阻抗等为频率的函数，本章主要研究增益的频率特性。 典型的单管共射放大电路的幅频特性和相频特性 wL(fL) wH(fH) 二、工作频段、截止频率和通频带 fL ：下限频率； fH ：上限频率 BW ：通频带 BW = fH - fL 中频段 高频段 低频段 四、幅度失真和相位失真 频率失真 (a)幅频失真 (b)相频失真 幅度失真：由于带宽的限制（对不同频率信号的放大能力不同）产生幅度失真（波形有变化） 相位失真：由于放大器对不同频率信号的时延不同产生相位失真（波形有变化） 以上两种失真虽然输入和输出之间的波形有变化，但没有新的频率成分产生，属线性失真。 4.1.2 频率特性的分析方法 一、传输函数和零点、极点 在复数频率s域中，电容的容抗为1/sC,电感的感抗为sL。 含有电抗成分的线性系统的传输函数A(s)的一般表示式: 稳定的有源线性系统的特点： 1.零点的个数m小于或等于极点的个数n. 2.由于元件参数为正实数，有：极点为负实数或实部为负的共轭复数。零点为可正可负的实数或实部可正可负的复数。 3.仅含电容的电路中，极点的个数等于独立电容的个数。(有非独立电容的电路，极点个数小于电容数） 极零图：将极点和零点在以 为实轴， 为虚轴的复平面上用x表示极点，o表示零点，称为函数的极零图。一般零极点为实数或复数。 当激励信号为角频率ω的正弦信号且在稳态时传输函数可写成： 二.频率响应的波特图 幅频特性的波特图使用分贝作为纵坐标，每十倍的频率间隔作为横坐标，幅频特性以分贝表示时： 即：总的传输幅频特性（增益）为各零极点的代数和（差）。相频特性： 1.一阶实数极点的波特图 单极点的电压传输函数为 稳态响应为 式中ωp为极点对应的角频率，其幅频特性和相频特性可表示为： （1）对于幅频特性： 当ωωp时： 当ω＝ωp时 当ωωp时 由ωωp和 ωωp形成的两条直线交于ωp， ωp成为上截止频率。用波特图表示幅频特性误差最大点在ωp，误差为3dB。 （2）对于相频特性： 因此，可以用三条直线（频率用十倍频程)描述相频特性，最大误差在0.1 ωp和10 ωp处，误差为5.7度。 2.一阶零点因子的波特图 设一阶有限零点（零点不为零）的稳态响应为： （1）对于幅频特性： 当ωωz时： 当ω＝ωz时: 当ωωz时: （2）对于相频特性： 3. RC 高通电路的波特图(一个零点加一个极点） 其中： 一阶高通(一个极点） 在w=0处的一个零点。w=wL时为0dB. 则有： +20dB/十倍频 -20dB/十倍频 例4.1.1： 分析图4.1.4给定电路的传输系数。画出其波特图。 例：设二阶低通系统的电压传输函数为下式所示，试画出其幅频特性和相频特性的波特图： 解：令s=jω,则系统的稳态响应为： 上式中由四项构成(1)为100（+40dB)的常数,(2)为106rad/s的极点，(3)为107rad/s的极点，(4)为108rad/s的零点。对应此四项在幅频特性波特图中由①②③④虚线表示。 标准表达形式 ①②③④虚线表示由幅频特性的四个因子引起的幅频特性变化，实线为合成之后的最终结果。 ⑤⑥⑦虚线为两个极点和一个零点提供的相移特性，实线为合成之后的最终结果 4.1.3 多级放大电路的频率特性 对信号的放大任务经常由多个单级放大电路级联后去完成。如图4.1.7所示。 一. 多级放大电路增益的频率特性 • 前级的开路电压是下级的信号源电压 • 前级的输出阻抗是下级的信号源阻抗 • 下级的输入阻抗是前级的负载 如果一个完全相同的两级放大电路每一级的幅频特性均如图所示。 6dB 3dB fL fH ≈0.643fH1 fL fL1， fH fH1，频带变窄！ 二、多级放大电路的通频带和截止频率 对于N级放大电路，若各级的下、上限频率分别为fL1～ fLn、 fH1～ fHn，整个电路的下、上限频率分别为fL、 fH，则 求解使增益下降3dB的频率，经修正，可得 1.1为修正系数 三.主极点和主零点 在低通系统中若频率最低的极点（零点）比其它零极点小得多（小于离它最近的零极点1/4以下），则该极点（零点）称为主极点（主零点