1、一 频率响应的基本概念 1 研究的问题 放大电路对信号频率的适应程度 即信号频率对放大倍数的影响 由于放大电路中耦合电容 旁路电容 半导体器件极间电容的存在 使放大倍数为频率的函数 在使用一个放大电路时应了解其信号频率的适用范围 在设计放大电路时 应满足信号频率的范围要求 第五章放大电路的频率特性 2 基本概念 1 高通电路 信号频率越高 输出电压越接近输入电压 1 高通电路 频率响应 幅频特性曲线和相频特性曲线如图所示 fL f fL时放大倍数约为1 2 低通电路 信号频率越低 输出电压越接近输入电压 2 低通电路 频率响应 fH f fH时放大倍数约为1 幅频特性曲线和相频特性曲线如图所示
2、 放大电路的通频带 fbw fH fL 90 0 H j u u H A f f f A f f 5 1 3波特图 用对数坐标表示的频率特性曲线称为波特图 波特图的组成 对数幅频特性 横轴 lgf刻度 纵轴 单位 dB 对数相频特性 横轴 lgf刻度 纵轴 一 高通电路的波特图 对数幅频特性 对数相频特性 波特图如图所示 说明 通常采用近似波特图 将波特图的曲线线性化 二 低通电路的波特图 对数幅频特性 对数相频特性 波特图如图所示 3 几个结论 1 高通电路 电路低频段的放大倍数需乘因子 2 高通 当f fL时放大倍数幅值约降到0 707倍 相角超前45o 低通 当f fH时放大倍数幅值也约
3、降到0 707倍 相角滞后45o 3 截止频率决定于电容所在回路的时间常数 低通电路 电路高频段的放大倍数需乘因子 4 频率响应有幅频特性和相频特性两条曲线 5 2 放大电路的频率参数 在低频段 随着信号频率逐渐降低 耦合电容 旁路电容等的容抗增大 使动态信号损失 放大能力下降 高通电路 低通电路 在高频段 随着信号频率逐渐升高 晶体管极间电容和分布电容 寄生电容等杂散电容的容抗减小 使动态信号损失 放大能力下降 下限频率 上限频率 晶体管的高频等效电路1 混合 模型 形状像 参数量纲各不相同 结构 由体电阻 结电阻 结电容组成 rbb 基区体电阻rb e 发射结电阻C 发射结电容re 发射区
4、体电阻rb c 集电结电阻C 集电结电容rc 集电区体电阻 因多子浓度高而阻值小 因面积大而阻值小 混合 模型 忽略小电阻 考虑集电极电流的受控关系 gm为跨导 它不随信号频率的变化而变 为什么引入参数gm 因在放大区iC几乎仅决定于而阻值大 因在放大区承受反向电压而阻值大 混合 模型 忽略大电阻的分流 混合 模型的单向化 即使信号单向传递 等效变换后电流不变 晶体管简化的高频等效电路 2 电流放大倍数的频率响应 为什么短路 电流放大倍数的频率特性曲线 电流放大倍数的波特图 采用对数坐标系 采用对数坐标系 横轴为lgf 可开阔视野 纵轴为单位为 分贝 dB 使得 lgf 注意折线化曲线的误差
5、20dB 十倍频 折线化近似画法 3 晶体管的频率参数 共射截止频率 共基截止频率 特征频率 集电结电容 通过以上分析得出的结论 1 低频段和高频段放大倍数的表达式 2 截止频率与时间常数的关系 3 波特图及其折线画法 4 C 的求法 5 3 场效应管的高频等效电路 可与晶体管高频等效电流类比 简化 单向化变换 单向化变换 讨论一 1 若干个放大电路的放大倍数分别为1 10 102 103 104 105 它们的增益分别为多少 2 为什么波特图开阔了视野 同样长度的横轴 在单位长度不变的情况下 采用对数坐标后 最高频率是原来的多少倍 讨论二 电路如图 已知各电阻阻值 静态工作点合适 集电极电流
6、ICQ 2mA 晶体管的rbb 200 Cob 5pF f 1MHz 试求解该电路中晶体管高频等效模型中的各个参数 讨论二 5 4 单管共射放大电路的频率响应 适用于信号频率从0 的交流等效电路 中频段 C短路 开路 高频段 考虑的影响 C开路 低频段 考虑C的影响 开路 1 中频电压放大倍数 带负载时 空载时 2 低频电压放大倍数 定性分析 2 低频电压放大倍数 定量分析 C所在回路的时间常数 2 低频电压放大倍数 低频段频率响应分析 中频段 20dB 十倍频 3 高频电压放大倍数 定性分析 3 高频电压放大倍数 定量分析 3 高频电压放大倍数 高频段频率响应分析 4 电压放大倍数的波特图
7、全频段放大倍数表达式 5 带宽增益积 定性分析 fbw fH fL fH 当提高增益时 带宽将变窄 反之 增益降低 带宽将变宽 5 带宽增益积 定量分析 若rbe Rb Rs Rb 则可以证明图示电路的 对于大多数放大电路 增益提高 带宽都将变窄 要想制作宽频带放大电路需用高频管 必要时需采用共基电路 约为常量 根据 二 多级放大电路的频率响应 分析举例 一个两级放大电路每一级 已考虑了它们的相互影响 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 多级放大电路的频率响应 对于N级放大电路 若各级的下 上限频率分别为fL1 fLn
8、fH1 fHn 整个电路的下 上限频率分别为fL fH 则 由于 求解使增益下降3dB的频率 经修正 可得 1 1为修正系数 讨论一 问题 1 信号频率为0 时的电压放大倍数的表达式 2 若所有的电容容量都相同 则下限频率等于多少 讨论一 时间常数分析 C2 Ce短路 开路 求出 C1 Ce短路 开路 求出 C1 C2短路 开路 求出 C1 C2 Ce短路 求出 讨论一 电压放大倍数分析 讨论二 1 该放大电路为几级放大电路 2 耦合方式 3 在f 104Hz时 增益下降多少 附加相移 4 在f 105Hz时 附加相移 5 画出相频特性6 fH 已知某放大电路的幅频特性如图所示 讨论下列问题
