[理学]模电 第五章 放大电路的频率响应.ppt

对数幅频特性 对数相频特性 4. 波特图 综合考虑耦合电容及结电容的影响，则对频率从零到无穷大的输入电压，电压放大倍数的表达式为： 二. 单管共源放大电路的频率响应 三. 放大电路的频率响应的改善和增益带宽积 低频特性的改善：增大耦合电容及回路电阻、采用直接耦合方式，降低下限频率。 高频特性的改善：减小管子的等效电容及回路电阻，增大上限频率。 矛盾： 综合考虑两方面的性能，引入参数 通频带： 增益带宽积： 5.5 多级放大电路的频率响应 多级放大电路的频率响应的带宽将变窄。 （1） 阻容耦合： （2） 直接耦合： 有下限和上限频率，下限频率增大，上限频率减小，通频带变窄。 只有上限频率，没有下限频率，上限频率减小，通频带变窄。 集成运放：直接耦合，故无下限频率。 本章其它内容（自学） * 第五章——放大电路的频率响应 主讲人：何玉钧 Electronics Staff Room of Dept. Electronic and Communication 电子与通信工程系 电子学教研室 第五章 放大电路的频率响应 5.1 频率响应概述 5.2 晶体管高频等效模型 5.3 场效应管的高频等效模型 5.4 单管放大电路的频率响应 5.5 多级放大电路的频率响应 5.1 频 率 响 应 概 述 一. 研究放大电路频率响应的必要性 在放大电路中，由于电抗元件(如电容、电感线圈等)及晶体管极间电容的存在，当输人信号的频率过低或过高时，不但放大倍数的数值会变小，而且还将产生超前或滞后的相移。说明放大倍数是信号频率的函数，这种函数关系称为频率晌应或频率特性 。 第二章中所介绍的“通频带”，就是用来描述电路对不同频率信号适应能力的动态参数，任何一个具体的放大电路都有一个确定的通频带。因此，在设计电路时，必须先了解信号的频率范围，以便使所设计的电路具有适应于该信号频率范围的通频带。 放大电路的频率响应：指的是在输入正弦信号情况下，输出随频率连续变化的稳态响应。 频率响应表达式： 表示电压放大倍数的模与频率 f 的关系，称为幅频响应。 表示放大器输出电压与输入电压之间的相位差与频率 f 的关系，称为相频响应。 二. 频率响应的基本概念 在放大电路中，由于耦合电容的存在，对信号构成了高通电路，即对于频率足够高的信号电容相当于短路，信号几乎毫无损失地通过； 而当信号频率低到一定程度时，电容的容抗不可忽略，信号将在其上产生压降，从而导致放大倍数的数值减小且产生相移。与耦合电容相反,由于半导体管极间电容的存在，对信号构成了低通电路，即对于频率足够低的信号相当于开路，对电路不产生影响； 而当信号频率高到一定程度时，极间电容将分流，从而导致放大倍数的数值减小且产生相移。 放大电路的频率特性简介 1. 高通电路 ω：输入信号角频率 RC：回路时间常数τ 幅频特性： 相频特性： 说明： 小结：对于高通电路，频率越低，衰减越大，相移越大；只有当信号频率远高于fL时，输出才约等于输入。 fL称为下限截止频率，在该频率下，放大倍数的幅值下降到70.7％，相移为45o。 2. 低通电路 幅频特性： 相频特性： 说明： 小结：对于低通电路，频率越高，衰减越大，相移越大；只有当信号频率远低于fH时，输出才约等于输入。 fH称为上限截止频率，在该频率下，放大倍数的幅值下降到70.7％，相移为－45o。 3. 波特图 在研究放大电路的频率响应时,输入信号（即加在放大电路输入端的测试信号）的频率范围常常设置在几赫到上百兆赫，甚至更宽；而放大电路的放大倍数可从几倍到上百万倍；为了在同一坐标系中表示如此宽的变化范围，在画频率特性曲线时常采用对数坐标，称为波特图。 波特图由对数幅频特性和对数相频特性两部分组成。它们的横轴采用对数刻度 lgf ，幅频特性的纵轴采用20lg 表示，单位为分贝；相频特性的纵轴仍用 表示。 利用对数坐标，不但开阔了视野，同时将放大倍数的乘除运算转换为加减运算。 高通电路的对数幅频特性： 低通电路的对数幅频特性： 结 论 电路的截止频率决定于电容所在回路的时间常数τ： 高通电路： 低通电路： 当信号频率等于下限频率或上限频率时，放大电路的增益下降3dB，且产生45o或－45o相移。 在近似分析中，可以用折线化的近似波特图表示放大电路的频率特性。 5.2 晶体管的高频等效模型 从晶体管的物理结构出发，考虑发射结和集电结电容的影响，就可以得到高频信号作用下的物理模型，称为混合π模型（高频等效模型）。 一. 晶体管的混合π模型 1. 完整的混合π模型 rbb‘ —基区的体电阻； rb‘e —发射结电阻； rb