1、3.2 RC电路的频率响应,第3章 放大电路的频率响应,3.5 放大电路的增益带宽积,小 结,3.1 概述,3.3 晶体管的高频等效模型,3.4 共射放大电路的频率响应,1.幅频特性和相频特性,Au( f ) 幅频特性,( f ) 相频特性,0.707Aum,f L 下限截止频率,f H 上限截止频率,2. 频带宽度(带宽)fBW(Band Width),fBW = f H - f L f H,3.1 概述,3.2.1 RC 低通电路的频率响应,3.2 RC 电路的频率响应,1. 频率特性的描述,令 1/RC = H, =RC,则 fH = 1/2RC,滞后,幅频特性,相频特性,滞后,2. 频
2、率特性的波特图,dB分贝,2. 频率特性的波特图,频率特性,波特图, 3 dB, 20 dB/十倍频, 45/十倍频,波特图的优点：能够扩大频率的表达范围，并使作图方法得到简化,3.2.2 RC 高通电路的频率响应,令 1/RC = L,则 fL = 1/2RC,超前,频率特性的波特图,频率特性,波特图,例 ：,求已知一阶低通电路的上限截止频率。,0.01 F,1 k,1 k,1/1 k,0.01 F,例 ：,已知一阶高通电路的 fL = 300 Hz，求电容 C。,500 ,C,2 k,戴维南定理等效,3.3 晶体管的高频等效模型,3.3.1 晶体管的混合 型的建立,在低频和中频情况下，信号
3、频率较低，晶体管的PN结极间电容的容抗很大，而结电容很小，两者并联时，可以忽略极间电容的作用；而在高频情况下，晶体管的极间电容的容抗变小，与其结电阻相比，影响就不能被忽略了。,PN结结电容的影响：, 的影响：,因 值随频率升高而降低,结论：高频下不能采用 H 参数等效电路,晶体管结构示意图,混合 型的建立,根据半导体物理的分析，有：,体现了 三极管的 放大作用,反映了三极管的结构,gm跨导，与频率无关,rc集电区体电阻,re发射区体电阻,rbb基区体电阻,rcb集电结结电阻,rbe发射结结电阻,Cbc集电结结电容,Cbe发射结结电容,rce输出电阻,简化的结构示意图,rbc= rbc + rc
4、rbc,rbe= rbe + rerbe,晶体管的混合模型,Cbc=C, Cbe=C,C,C,3.3.2 简化混合模型,rceRL rbcXC 将C单向化： C及C、 C中的电流相同,晶体管的混合模型,3.3.3 混合 模型的主要参数,低频等效电路,混合 模型主要参数的计算依据：混合 模型与h参数模型在低频时是等效的。,混合 模型的主要参数：,3.4 共射放大电路的频率响应,基本共射放大电路,为了分析简化，这里只分析后一级放大电路，即在考虑耦合电容时，只考虑C的影响，信号源与放大电路为直接耦合。,1. 全频段小信号模型,全频段交流等效电路,2. 中频段电压放大倍数,中频段，C可视为短路，极间电
5、容可视为开路。,3. 高频电压放大倍数,C 视为短路， 仅考虑C的影响,4. 低频段电压放大倍数,低频段：极间电容视为开路,耦合电容 C 与电路中电阻串联容抗不能忽略,5.完整的单管共射放大电路的频率特性,将前面画出的单管共射放大电路频率特性的中频段 、 低频段和高频段画在同一张图上就得到了如图所示 的完整的频率特性（波特）图。,共射电路完整波特图,实际上，同时也可得出单管共射电路完整的电压放大倍数表达式， 即,由上图可看出，画单管共射 放大电路的频率特性时，关键在于算出下限和上限截止频率fL和fH。,下限截止频率取决于电容C所在回路的时间常数，由图可知： ，其中，而同样，上限截止频率取决于高
6、频时输入回路的时间常数 ；由图可知： ，,其中因此，只要能正确的画出低频段和高频段的交流等效电路，算出输入回路的时间常数 和 ，则可以方便的画出放大电路的频率特性图。,对数幅频特性：在 到 之间，是一条水平直线；在 时，是一条斜率为+20dB/十倍频程的直线；在 时，是一,条斜率为+20dB/十倍频程的直线；在 时，是一条斜率为-20dB/十倍频程的直线。放大电路的通频带 。,相频特性：在 时， ；在 时， ；,在 时， ；,而在f从 到 以及从 到 的范围内，相频特性都是斜率为 十倍频程的直线。,前面已经指出在画波特图时，用折线代替实际的曲线是有一定误差的。对数幅频特性的最大误差为3dB，相
7、频特性的最大误差为 ，都出现在线段转折处。,如果同时考虑耦合电容 和 C ，则可分别求出对应于输入回路和输出回路的两个下限截止频率,这时，放大电路的低频响应，应具有两个转折频率。如果二者之间的比值在45倍以上，则可取较大的值作为放大电路的下限频率。,否则，应该可以用其他方法处理。此时，波特图的画法要复杂一些。,如果放大电路中，晶体管的射极上接有射极电阻 和旁路电容 ，而且 的电容量不够大，则在低频时不能被看作短路。因而，由 又可以决定一个下限截止频率。需要指出的是，由于 在射极电路里，射极电流 是基极电流,因此 往往是决定低频响应的主要因素。,例1：已知某电路电压放大倍数为：,1）求解Aum、
8、fL、fH；2）画出相应的波特图。,例2：已知某放大电路波特图为：,1）求解Aum、fL、fH；2）写出放大倍数的表达式。,3.5 共射放大电路的频率响应的改善与增益带宽积,1. 对放大电路频率响应的要求,要实现不失真（幅值失真与相位失真）放大，希望fL要小于信号频率的最低频分量，fH要高于信号频率的最高频分量。,2. 放大电路频率响应的改善,为了改善低频响应，就要减小fL（如：采用直接耦合）；为了改善高频响应就要增大fH（fH增大，Ausm必然减小，两者矛盾）。,3. 放大电路的增益带宽积,*多级放大电路的频率响应,如果放大器由多级级联而成，那么，总增益,多级放大器的上限频率fH 设单级放大
9、器的增益表达式为,式中，|AuI|=|AuI1|AuI2|AuIn|为多级放大器中 频增益。令,多级放大器的下限频率fL 设单级放大器的低频增益为,解得多级放大器的下限角频率近似式为,若各级下限角频率相等，即fL1=fL2=fLn,则,一、简单 RC 电路的频率特性,RC 低通电路,RC 高通电路,小 结,注意：低通电路与高通电路在电路结构、放大倍数表达式、Bode图等方面均具有对偶性。,二、放大电路的高频特性,1. 晶体管混合 型等效电路的简化及模型 (了解),晶体管放大电路增益带宽积 G fBW Aus0 fH = 常数,2. 闭环放大倍数对上限频率的影响,闭环放大倍数 Auf 越小， 上限频率 fH 越大：,
