1、3 2RC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 fL 下限截止频率 fH 上限截止频率 2 频带宽度 带宽 fBW BandWidth fBW fH fL fH 3 1概述 3 2 1RC低通电路的频率响应 3 2RC电路的频率响应 1 频率特性的描述 令1 RC H RC 则fH 1 2 RC 滞后 幅频特性 相频特性 滞后 2 频率特性的波特图 2 频率特性的波特图 频率特性 波特图 3dB 20dB 十倍频
2、 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 2RC高通电路的频率响应 令1 RC L 则fL 1 2 RC 超前 例 求已知一阶低通电路的上限截止频率 0 01 F 1k 1k 1 1k 0 01 F 例 已知一阶高通电路的fL 300Hz 求电容C 500 C 2k 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
3、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 Cb e 不恒定 与工作状态有关 简化的结构示意图 晶体管的混合 模型 Cb c C Cb e C 晶体管的混合 模型 3 3 2简化混合 模型 rce RLrb c C 的容抗将C 单向化 C 及C C 中的电流相同 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
4、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
5、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
6、最大误差为3dB 相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4 5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 fL fH
7、 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
