1、,4.7.2 BJT的高频小信号模型及频率参数,4.7.1 频率特性的一般概念,4.7.3 共射极放大电路的频率特性,4.7.4 多级放大电路的频率特性,4.7 放大电路的频率响应（讲课）,4.7.1 频率特性的一般概念,1 、 频率特性的基本概念,把电压增益看作常量的前提条件：,把耦合、旁路、极间电容的作用忽略不计，Av可看作常数（在中频区范围）。,中频范围以外，电压增益是输入信号的频率的函数。(耦合、旁路、极间电容的作用不可忽略。),2、单级共射基本放大电路的频率特性图,参阅绪论16页，教材中没有画出完整的共射电路的频率的特性,我们定义: 当放大倍数下降到中频区放大倍数的0.707倍时,
2、即 时的频率称为上限频率fH和上限频率fL。,后面我们会看到,单级共射放大电路的高频等效电路就类似RC低通电路,低频等效电路就类似RC高通电路。,（1）纵轴采用线性分度,以分贝做单位：20lg|AV|=20lg（Vo/Vi）,（2）横轴采用对数分度，以HZ做单位,该图称为波特图。,纵轴：以分贝为单位 横轴：以频率为单位,（3）近似画法：采用折线法先计算出上限频率 和下限频率,再分别画三 个区域的线段。,3、波特图及其画法,对波特图的要求： 了解其画法， 看懂图形。,工程上常用对数频率特性，又称为波特图,在fH处，AV下降3dB， 滞后45度; 在fL处，AV也下降3dB， 超前45度。,对数频
3、率特性,低频区是什么原因造成的？,高频区是什么原因造成的？,4、 频率失真（线性失真 ）,当被放大的信号非单一频率时，且频率范围超出通频带，经过放大将造成频率失真。,相频失真：,信号经过放大,其基波和谐波分量产生不同的附加相移,引起的信号失真。 如(P-17),幅频失真,问题：若vi的频率是单一的，但在通频带范围以外，会出现频率失真吗？会出现什么现象？,信号经过放大,其基波和谐波分量被放大的倍数不同,引起的信号失真， 如(P-17) 。,被放大的信号在什么情况下会出现频率失真？,. RC低通电路的频率响应,（电路理论中的稳态分析）,RC电路的电压增益（传递函数）：,则,且令,又,电压增益的幅值
4、,（幅频响应）,电压增益的相角,（相频响应）,增益的频率函数,RC低通电路(即低频信号容易通过的电路 ),5、 单时间常数RC电路的频率响应,RC高通电路的频率特性同共射电路的低频特性很相似,而研究它比较简单，其中C可看作为BJT的结电容。,用折线法近似画出波特图，最大误差为 -3dB。,频率响应曲线描述,幅频响应,1. RC低通电路的频率响应,画波特图和研究高频响应,关键是求出上限频率fH,相频响应,画相频特性,RC电路的电压增益：,幅频响应,相频响应,RC高通电路(高频信号便于通过的电路),. RC高通电路的频率响应,对于实际频率, s = j =j2f, 并令,RC高通电路的频率特性同共
5、射电路的低频特性很相似,而研究它比较简单，其中C可看作为隔直电容,它决定fL。,输出相位随f下降而超前输入相位,幅频响应,相频响应,将高通电路和低通电路的频率特性拼接起来，构成的频率特性与共射电路的频率特性很相似。,频率响应的分析思路和步骤,建立三极管高频小信号模型（混型等效）电路；, 建立放大电路的高频小信号模型等效电路；, 画幅频特性曲线和相频特性曲线；,求出放大电路的高频电压增益, 求上限频率：,高频小信号模型的 建立,4.7.2. 三极管高频小信号模型(混合型等效) 电路,模型的引出,rbe 发射结电阻re归算到基极回路的电阻,Cbe 发射结电容,rbc 集电结电阻,Cbc 集电结电容
6、,rbb 基区的体电阻，b是假想的基区内的一个点,互导,BJT的高频小信号模型,1. BJT的高频小信号模型,在高频条件下,也将随f而变化,iC不仅受iB控制，而用ic=gmvbe来表示。,简化模型,混合形高频小信号模型,1. BJT的高频小信号模型,2. BJT高频小信号模型中元件参数值的获得,低频时，混合模型与H参数模型等价,所以,2. BJT高频小信号模型中元件参数值的获得,fT特征频率，是高频区下降到1时所对应的频率。,(1) 中频段: 全部电容均不考虑, 耦合电容视为交流短路, 极间电容视为交流开路。 ,4.7.3 单级共射极放大电路的频率特性,(2) 高频段: 耦合电容视为交流短路
7、, 而极间电容的影响需要 考虑,这样求得三个频段的频率响应, 然后再进行综合。 这样做的优点是, 可使分析过程简单明了, 且有助于从物理概念上来理解各个参数对频率特性的影响。清华教材就是这样处理的。,(3) 低频段: 耦合电容的作用不能忽略, 而极间电容视为交流开路。,具体分析时, 通常分成三个频段考虑:,图4.7.10 （去Re、Ce） 共射极放大电路及高频小信号等效电路,4.7.3.2 高频区的频率特性,高频小信号等效电路,4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应,对节点 c 列KCL得,目标：断开输入输出之间的连接,ZM,等效电路的单向化 及密勒电容,将此电容等效到输入输出回路,密勒电容
8、与上限频率密切相关,4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应,等效后断开了输入输出之间的联系, 形高频等效电路,电路分析中的密勒定理,4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应,简化和变换,输出回路的时间常数远小于输入回路时间常数，考虑高频响应时可以忽略CM2的影响。,简化的共射放大的高频等效电路,进一步简化和变换,应用戴维南定理简化电路,求出等效电压源,简化的高频小信号等效电路,到此,我们推出了共射放大电路频率响应的表达式和fH表达式.可见和RC低通电路很相似。,由电路得,高频响应和上限频率,式(4.7.27)也可以用模和相角来表示,高频段的对数幅频特性为,(4.7.30 P-167),共射放
9、大电路,180arctan(f /fH),相频响应,幅频响应,画波特图,4.7.3.4 完整的频率特性曲线(波特图),图 共射极基本放大电路的幅频和相频特性曲线,完整 波特图,1. 多级放大电路的增益, 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,4.7.5 多级放大电路的频率响应,2. 多级放大电路的频率响应,（以两级为例）,4.7.5 多级放大电路的频率响应,频率响应小结,1.放大电路的下限截止频率fL主要与耦合和旁路电容有关，电容容量愈大， fL愈小，fL=1/2(Rs+Ri)C1。,2.上限截止频率fH主要由三极管的极间电容决定，
10、极间电容愈小， fH愈高,频带愈宽，fH= (1/2RC) ，C=Cbe+CM1，R=(Rb+rbb)/Rs/rbe。,若电压放大倍数增加，CM1也增加，上限截止频率就下降，通频带变窄。增益和带宽是一对矛盾，所以常把增益带宽积作为衡量放大电路性能的一项重要指标。,4.共基组态放大电路由于输入电容小，所以共基组态放大电路的上限截止频率比共发射极组态要高许多。,5.多级放大电路的通频带比其电路中的任何一级通频带都窄。,1.多级放大电路放大倍数的波特图是_。 A. 各级波特图的叠加 B. 各级波特图的乘积C. 各级波特图中通带最窄者 D. 各级波特图中通频带最宽者,2.具有相同参数的相同放大电路的两
11、级放大器，在组成它的各个单级放大器的截止频率处，总的电压放大倍数下降_ 。 A. 3dB B. 6dB C. 20dB D. 9dB,3.直接耦合多级放大电路与阻容耦合多级放大电路相比， 低频响应_。 A.差 B.好 C. 差不多,4.多级放大电路与单级放大电路相比，总的通频带一定比其的任何一级都_。 A. 大 B. 小 C. 宽 D. 窄,课堂练习,A,B,B,D,5.多级放大电路的级数愈多则高频附加相移_。 A. 大 B. 小 C. 不变 D. 不一定,6.某单级阻容耦合共射放大电路的中频电压放大倍数为40dB， 通频带是20Hz20kHz，最大不失真输出电压范围3V+3V。若输入电压信号
12、为vi=20sin（2103t）mV，输出电压vo的波形_。 A. 会产生线性失真 B. 会产生非线性失真C. 不一定 D. 不会产生失真,课堂练习,A,D,习题4.7.4讲解,解：,第一章、序论小结 (按教材次序),1.模拟放大电路模型,2.放大电路的主要性能指标的定义和物理意义。,.输入、输出电阻是交流等效电阻.,.Ro是描述放大电路带负载能力的重要参数，Ro应尽量小一点。,. Ri是反映放大电路对信号源衰减的重要参数, Ri应尽量大一些。,(4)上限频率fH、下限频率fL、带宽BW和频率失真的概念,3、模拟信号、数字信号、模拟电路和数字电路的概念。,第三章 二极管电路小节,1、本征半导体
13、、杂质半导体。 2、P、N型两种杂质半导体的特点。 3、PN结的单向导电性与结电容。 4、二极管的特性曲线。 5、二极管的三种模型与电路的分析。 6、稳压管的稳压原理。,一、三极管知识,两种基本类型、结构、符号,各极电流IB、IC、IE、ICBO、ICEO之间的关系,输入、输出特性曲线,利用三个极的电位，判断管型及状态,放大、截止和饱和三个工作区域的特点,三种基本接法,第四章 三极管及其放大电路小结,2. 判断三极管工作状态方法,.根据直流电位判别：对于NPN管：当VCVBVE，VCE1V ，T为放大状态；当VCVB，VBVE，VCE1V，T为饱和状态；当VBVE， T为截止状态,1. 三极管
14、相关概念,当VC VB VE，VCE1V，T为饱和状态；当VBVE， T为截止状态,根据直流电流判别：,根据Q点的位置判别：,T为放大状态：0IBIBS，IC=IB ； T为饱和状态：IB IBS， IB IC。 T为截止状态：IB=0，IC0,对于PNP管,三极管工作状态判别方法,二、 放大电路知识,1.放大电路的组成条件：直流条件、交流条件。,2.三种基本放大电路的组成：共射（无Re、有Re、有ReCe）、共集和共基放大。,3.放大电路直流（静态）分析：直流通路 和直流负载线，近似估算法求IBQ、ICQ、VCEQ，,4.放大电路交流（动态）分析：交流通路和交流负载线；Q点设置和非线性失真、
15、最大输出电压的关系；小信号模型（H参数等效电路）分析法画低频小信号等效电路 求 rbe 、Av、Avs、Ri、Ro, 四种耦合方式及其特点， 前后级之间的关系， 求总增益 Av=Av1 Av2 ，Ri=Ri1，Ro=Ron 。 复合管的概念：组成原则、rbe。,6.放大电路的频率响应,上限截止频率fH主要由三极管的极间电容决定，极间 电容愈小， fH愈高,频带愈宽。fH= (1/2RC) ，C=Cbe+(1+gmRC )Cbc，R=(Rb+rbb)/Rs/rbe。,多级放大电路的通频带比其电路中的任何一级通频带都窄。,5. 多级放大电路,阻容耦合的共射放大电路在中频区、高频区和低频区的特点。fH、fL、BW、附加相移、波特图、频率失真 （有幅度失真和相位失真） 阻容耦合的放大电路产生高频特性和低频特性的原因（耦合电容和极间电容）。,三种组态的比较 P148,本周实验安排,实 验 二 ： 单管共射放大电路 实 验 地 点： 实验楼3号楼 实 验 时 间： 本周五下午分 组 ： 一组: 16:0017:40 02222003#二组: 17:4019:20 20042209# 三组: 19:2021:00 2211其 余,
