放大器频响波特图的研究和技巧_杨小平

定性分析：输入只是简单的 &’ 串连，!" 是 ", 流经 +,0 形成的 （见图 "）. 如以 ", 为基准，可以画出各电压 的关系，见图 $。由图 $ 可以看出，这是一个超前网 络。+ & !1 " 超前源输入电压 !# 一个 / ) ! # 附加相移 & ， 且 ) 越低，此 / ) ! 越大 （0 !1 ’.）；+ & !1 % 和!1 " 恒为 +$(1，但 !% 和 !# 的差别将小于 2 +$(。
DOI:10.16525/14-1134/th.2005.03.019
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机械管理开发 )789:3;8:< ):3:=7)73( :3> >7?7<@A)73(
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放大器频响波特图的研究和技巧
# ! & )* 的含义：实际当 ) 4 )* 时，7 21 3 7 的实际值 （虚 线所示），为 2 !<= # + 4 ’(: ) & ，依据 = 4 !’ 4 & 可得到，当 ) 4 )* 时的实际功率为：@A 3 8 # + 4 ’(: ) & ! 9 ’ 4 & 3 = 4 ’， 故 )* 时为半功率点。
+首先在输入回路找到所有的电阻 （并联），所有 的电容 （折合之后再并联），代入 ./ K J L &% !"(- 即可， 求得 ./。（& / 2 ("!" 越小，./ 越高）
+ (&) 在共 2 组态有（J O 01）倍扩大，而在共 3 组 态中，(&) 却不扩大，在共 N 组态里，(&) 也不扩大，P 共 3、共 N 组态的 ./ 要比共 2 高出几乎 01 倍，即频响 ./ 更高更好。 ( 总频率响应
引言 “波特图”用于表达放大器的频响是很形象的，但
一般 “电子线路”教材对此的分析或流于形式、或梳于 肤浅，且各版本亦大致雷同，反而成为学习的难点。本 文以最基础的阻容耦合放大器为例，将问题剖析、归 纳，分析的方法，简单明了，其中的一些技巧和结论易 于掌握、使用和推广，为今后深入的分析奠定了基础。 / 影响放大器频率响应的主要原因
定量分析：这时只需搞清 !" 和 !# 的关系即可，而 !" 和 !# 的关系是已知的。 23 3 !1 " 4 !# 4 &" 4 # &" / + 4 56’" & 3 + 4 # + / + 4 56&"’" & 3 + 4 # + / 5)* 4 ) & ；# &" 3 &# 7 8,0 & ；式中： )* 3 + 4 ’! &"9". " 3 ’! )。而得到附加) ! 3 / 56 2 + : )* 4 )；& ； 7 21 3 7 3 + 4 8 + / # )* 4 % & ’ 9 (: )。+ & 当 ) ; ; )* 时（中、高频）：/ ) ! 3 (1，7 21 3 7 3 + # +((; & 。’ & 当 ) 4 )* 时：/ ) ! 3 %)1，7 21 3 7 3 + 4 ’(: )（2 !<= 即 "(; ）。! & 当 ) < < )> 时：/ ) !/ ?(1。而 7 21 3 7 有以下规律：7 21 3 7 0+ 4 8 # )* 4 ) & ’ 9 (: ) 3 ) 4 )>。 取 ) 3 + 4 +( )>，7 21 3 7 3 + 4 +(，# 2 ’(<=；称作 2 ’(<= 4 +( 倍频 & ；取 ) 3 + 4 +(( )>，7 21 3 7 3 + 4 +((，# 2 %(<=；仍为
（(）由于 $’ 是 ) 的函数，则一级放大器有二个影 响 )* 的因素，但如果采用如下的观念：+ & 将 &# 看成是 前级放大器的内阻 &#（&’）；’ & 将 &* 看成是后级放大 器的输入阻抗 （如 +,-.）则每级放大器影响 )* 的因素将 只有一个，并归于输入回路/ 再讨论 )* 和 $" 的影响就 较为简单了。
“图 /”是最基本的共 E 放大器电路，图中使用了 耦合电容 !"# # 、!$ 及分布性和结构性 （虚线所示）的所 有电容。就我们对电容特性的了解，直观地指出一些 结论性的原因：
（%）凡在 “等效”电路中处于 “串连”状态的电容， 将以分压的形式影响信号的传输，是造成低频响应 &’ (下不去 ) 的主要原因，如 !"、!$ 这些用于耦合的电容 （!* 数量级）。
随着输入信号频率 & 的下降， !"、 !$ 所表现的 0 J / K # %$ &. ’ 将增大，于是等效电路将如图 "（H）所 示，在输入回路中将 ;, 的分流作用忽略，在输出回路 中将电流源转成电压源 :$> 7 8 # ",;. 其内阻为 ;.，至
作者简介：杨小平，男，/*+/ 年生，/*1" 年太原理工大学毕业，工程师。
由 图 ++ 可 以 得 出 ： ) !,’ 4 !" 2 （2 23!B）3 !" # + / 23 & 根据电容的充电公式：) !’ 3 ) ? 4 9。即 9 3 ) ? 4 ) !’ 3 ) ? 4 !B # + / 23 & ； （+ / 23）9,’ 3 ) ? 4 ) !B 3 9,’@。
可以得到：等效的电容对 !" 以 （+ / 23）9,’ 的形 式对 !" 在分流，而当从输出看 9,0 的分流作用时，9,0 几乎没有扩大地折合到输出端，此时电路等效图为图
· !" ·
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J&，并简化为图 J!。
图中!"# K !$* %&’，(&)# K (&’*(&)#!(&)#，!*# K !* L !+= (*# K (&’* (&’= ,$# K ,$%&’ L " !$ - %&’ % = ,* K ,*$!+ L " !) - !+ % 。这样，输入、输出又是二个一致的 MN 网络， 且当我们把输出电路视为下一级的入口时，每级仍只
# % & 当 ) < < )* 时，电路仍有足够的放大倍数，但 以每下降 +( 倍的频率， 23 对应降为中值的 + 4 +( # 2 ’(<=；故称 2 ’(<= 4 +( 倍频 & % 高频段的分析 （)> 的形成）
有了之前的分 析，当输入频率 ) 升 高，并联电容的分流 作用将愈亦明显，得 到图 +( 的等效电路： 可以明显看出 9,0、9’0 对输入、输出电流的 分流作用 （对地），而 9,0 的 分 流 作 用 并 不 直观，倒是将 9,0 视为 反馈更合适一些，然 而从反馈概念分析更加复杂，按密勒效应我们作如下 简化：
2 ’(<= 4 +( 倍频 & 。 采用前述的作
图方法 （波特图），得 到图 ?，幅频、相频 图，本图近似地以直 线 （折线）形象地表 达了变化情况。
几点说明和技 巧：
# + & 7 21 3 7 是接无源网（(<=）画出，如考虑放大倍数， 只需按 <= 向上平移即可。
# ’ & )* 的确定：0 )* 3 + 4 ’! &" 9" 只需找到输入回 路所有的电容和电阻，则可以求得（# * 4 &"9" 也称时间 常数），且所有的电阻、电容均为串连 （有时电阻、电容 需折合）
所谓中频系指某放大器所对应的输入信号的频率 & 使电路的容抗 0. 处于二种极端，即凡耦合电容的 0.,$, 视为信号的通路 （短线路）；凡分布性电容的 0.,-，视为信号的断路（开路线）；于是可将图 / 等效 为图 ! 电路，再将三极管代入，得到图 & 所示电路，用 于等效 &,6 7 &+ 8 &’ 的情况。
有一个影响 ./ 的因 素 （注意下一级也存
在 （J O 01）(&5 的折 合）（由于只分析输
入 回 路 ，P ,*$ 1 ,*$#）。
定性分析：仍以
"" 为 基 准 ,) 2 ," 较 ,$ 滞后一个 7 ) !，而 ,*$ 2 3 01," 相对输入 ,$ 之总 ! 将大于 7 J#’Q（7 J#’Q 7 ) !），见图 J$。
" J % 单级放大器：
04 1 2 （J - 5
01=
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）·（J
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5
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其) ! K O 78 7 9 " .+ L . % 3 78 7 9 " . L ./ % ；
04 1
2
J
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2［J - （.+: .）&］- ［9 - （. : ./）&］