第三章 放大电路的频率响应 模电教师教案
模拟电路第三章 放大电路的频率响应
第3章 放大电路的频率响应3.1 教 学 要 求1、掌握放大电路频率特性的复频域分析方法；2、掌握放大电路频率特性参数的计算方法；3、熟悉BJT 的频率参数；4、熟悉密勒定理及三种基本组态放大电路的频响特性，掌握放大电路幅频特性和相频特性渐近波特图的画法，了解宽带放大电路的实现方法；5、熟悉多级放大电路的频率特性；了解放大电路的瞬态响应特性。
3.2 基本概念和内容要点3.2.1 表征放大电路频响的主要参数和渐近波特图的表示方法1、放大电路的主要频响参数 （1）中频增益A M 及相角φM指放大器工作在中频区的增益与相位，它们与频率无关。
（2）上限频率f H 及下限频率f L它定义为当信号频率变化时，放大器增益的幅值下降到0.707A M 时所对应的频率。
当频率升高时，增益下降到0.707A M 时所对应的频率称为上限频率f H ，即当频率下降时，增益下降到0.707A M 时所对应的频率称为下限频率f L ，即（3）通频带BW它定义为上、下限频率之差值，即BW= f H －f L （3—3）当f H ＞＞f L 时，BW ≈f H 。
（4）增益带宽积GBW它是放大器中频增益A M 与通频带BW 的乘积，即GBW=│A M ·BW │ （3—4）2、渐近波特图这是用来描绘放大器频率响应的一种重要方法，它是在半对数坐标系统中绘制放大器的增益及其相位与频率之间关系曲线的一种常用工程近似方法。
从波特图上不仅可以确定放大器的频率响应的主要参数，而且在研究负反馈放大器的稳定性问题时也常用波特图来解决，因此，由传递函数写出A（ω）和φ（ω）的表达式，并作出相应的渐近波特图是必须掌握的。
一个电子系统的波特图可以分解为各因子的组合，画出了各因子的波特图，就可以通过叠加，十分方便地获得系统的波特图。
这种波特图可以用几段折线来近似，而不必逐点描绘，作图方便，而且误差也不大，所以获得了广泛的应用。
表3.1示出了具有实数极零点时若干因子的频率特性渐近波特图。
模电第三章之 放大电路的频率响应
C1 + +
+
+
3.3.1 混合 型等效电路
一、混合 型等效电路cBiblioteka brbcrbb
+
b
Ib U be rb b
b
C bc
Ic c
+
gmU be
b
rbe
U be
rbe
C be
e
U ce
(a)三极管结构示意图
e
(b)等效电路
特点：（1）体现了三极管的电容效应 . .
10 f
f
图 3.2.1 的波特图
3.2.1 共射截止频率 f
值下降到 0.707 (即 1 0 )时的频率。 0 2
当 f = f 时，
1 0 0.707 0 2
20 lg 20 lg 0 - 20 lg 2 20 lg 0 - 3(dB )
对数幅频特性：
20 lg Au / dB
实际幅频特性曲线：
0.1 fL fL 10 fL f
0 3dB -20
高通特性：
-20dB/十倍频
-40
当 f ≥ fL(高频)，
幅频特性
Au 1
图 3.1.4(a)
当 f < fL (低频)， Au 1
且频率愈低，Au 的值愈小，
最大误差为 3 dB， 发生在 f = fL处
2
-20 lg 1 f L 20 lg Au f
2
则有：
当 f f L 时， Au 0 dB 20lg
f f 当 f f L 时， lg Au -20 lg L 20 lg 20 f fL
模拟电路第三章 放大电路的频率响应
第3章 放大电路的频率响应3.1 教 学 要 求1、掌握放大电路频率特性的复频域分析方法；2、掌握放大电路频率特性参数的计算方法；3、熟悉BJT 的频率参数；4、熟悉密勒定理及三种基本组态放大电路的频响特性，掌握放大电路幅频特性和相频特性渐近波特图的画法，了解宽带放大电路的实现方法；5、熟悉多级放大电路的频率特性；了解放大电路的瞬态响应特性。
3.2 基本概念和内容要点3.2.1 表征放大电路频响的主要参数和渐近波特图的表示方法1、放大电路的主要频响参数 （1）中频增益A M 及相角φM指放大器工作在中频区的增益与相位，它们与频率无关。
（2）上限频率f H 及下限频率f L它定义为当信号频率变化时，放大器增益的幅值下降到0.707A M 时所对应的频率。
当频率升高时，增益下降到0.707A M 时所对应的频率称为上限频率f H ，即当频率下降时，增益下降到0.707A M 时所对应的频率称为下限频率f L ，即（3）通频带BW它定义为上、下限频率之差值，即BW= f H －f L （3—3）当f H ＞＞f L 时，BW ≈f H 。
（4）增益带宽积GBW它是放大器中频增益A M 与通频带BW 的乘积，即GBW=│A M ·BW │ （3—4）2、渐近波特图这是用来描绘放大器频率响应的一种重要方法，它是在半对数坐标系统中绘制放大器的增益及其相位与频率之间关系曲线的一种常用工程近似方法。
从波特图上不仅可以确定放大器的频率响应的主要参数，而且在研究负反馈放大器的稳定性问题时也常用波特图来解决，因此，由传递函数写出A（ω）和φ（ω）的表达式，并作出相应的渐近波特图是必须掌握的。
一个电子系统的波特图可以分解为各因子的组合，画出了各因子的波特图，就可以通过叠加，十分方便地获得系统的波特图。
这种波特图可以用几段折线来近似，而不必逐点描绘，作图方便，而且误差也不大，所以获得了广泛的应用。
表3.1示出了具有实数极零点时若干因子的频率特性渐近波特图。
电路的频率响应教案
电路的频率响应教案教案标题：探究电路的频率响应教案目标：1. 了解什么是电路的频率响应；2. 掌握频率响应的计算方法；3. 分析电路的频率响应特性。
教学准备：1. 教师准备：电路板、电源、信号发生器、示波器、电阻、电容、电感等实验器材；2. 学生准备：实验记录本、计算器。
教学过程：引入：1. 教师简要介绍频率响应的概念，即电路对不同频率信号的响应能力。
2. 引导学生思考：为什么不同频率的信号在电路中会有不同的响应？实验操作：1. 教师将电路板连接好，接通电源，并将信号发生器连接到电路中。
2. 调节信号发生器的频率，观察示波器上的波形变化，并记录下不同频率下的电压值。
3. 将记录的数据绘制成频率-电压的图表。
分析与讨论：1. 学生根据实验结果，观察图表中的趋势和规律。
2. 引导学生思考：不同电路元件对不同频率信号的响应有何影响？如何解释这种现象？计算频率响应：1. 教师引导学生计算电路的频率响应，即在不同频率下电压的变化情况。
2. 学生根据实验数据，计算出频率响应的数值，并绘制成频率-响应的图表。
总结与应用：1. 学生总结电路的频率响应特性，如低通滤波、高通滤波等。
2. 学生思考并讨论：频率响应在实际中有何应用？如何利用频率响应来设计电路？拓展延伸：1. 学生可以自行设计实验，探究不同电路元件对频率响应的影响；2. 学生可以进一步研究复杂电路的频率响应特性，并进行实际应用。
教学评估：1. 实验记录本中的实验数据和计算结果；2. 学生对频率响应的理解和应用能力。
教学反思：1. 学生对频率响应的理解是否准确？是否能够灵活应用到实际问题中？2. 实验操作是否清晰明了，是否能够顺利完成实验？3. 教学过程中是否引导学生进行思考和讨论，培养学生的自主学习能力？。
第三章 放大电路的频率响应讲义
第三章放大电路的频率响应讲义发表时间：2008-6-2频率响应反映电路对不同频率信号的放大能力。
内容：频响的一般概念；三极管的频率参数及混合π型等效电路；放大电路的频率响应。
3.1频率响应的基本概念一、频率响应的基本概念放大电路的放大倍数是频率的函数，这种函数关系称为放大电路的频率响应或频率特性。
原因：①放大电路的输入信号一般包含一系列的频率分量，或者说信号具有一定的频率范围。
②放大电路中一般都有电抗元件，如耦合电容、旁路电容、晶体管的结电容以及电路的分布电容。
1. 放大器的幅频特性和相频特性一般来说，放大倍数的幅度是频率的函数，其相位也是频率的函数。
电压放大倍数可用复数表示如下：A u(f)表示电压放大倍数的模与频率f的关系，称为幅频特性，表示输出、输入电压之间的相位差ϕ与频率f的关系，称为相频特性。
2．下限频率、上限频率和通频带·中频段――在这个频率范围内，电压放大倍数基本与频率无关，其幅值基本不变，相角ϕ大致等于180°。
原因：在此频率范围内，耦合电容、旁路电容的阻抗很小，可以看作短路，同时晶体管结电容的阻抗又很大，可以看作开路。
电抗性元件的作用可忽略。
·低频段和高频段――电压放大倍数都将减小，同时产生超前或滞后的附加相位移。
·下限频率f L、上限频率f H，通频带BW，BW＝f H－f L3．频率失真原因：放大电路的通频带有限，当输入信号包含谐波分量超出通频带时，由于放大电路对信号的各次谐波的放大倍数不同，相移也不同，输出波形将产生频率失真。
频率失真包含幅度失真和相位失真两个方面的失真。
频率失真是由于放大电路的通频带不够宽，因而对不同频率的信号响应不同而产生的，称为线性失真；非线性失真是由于放大器件的非线性特性而产生的。
两者共同之处：输出畸变，不能如实反映输入信号的波形。
两者的区别：线性失真不产生新的频率分量，非线性失真产生新的频率分量。
二、RC低通电路的频率响应由于放大电路的频率响应最终都可以等效为RC电路与中频放大电路的组合，故首先研究RC电路的频率响应。
模拟电子技术基础简明教程(第三版)第三章放大电路的频率响应精品PPT课件
其中fH是一个重要的频率点，称为上限截止频率。
15
第一节 频率响应的一般概念
2. RC高通电路
C
（1）频率响应表达式：
+
+
AUU O Ui
R1R /jC1j/1RC
ui
－
R
uo
-
令：
1
fL 2RC
幅频响应：
则：
A U
Uo
Ui
1 1 j
fL f
│AU│
1
1( fL f )2
相频响应： arctg(fL f )
四、 频率失真
由于放大电路通频带的宽度有限， 当输入信号包含有较高频率或较低频率成份时， 放大倍数不同、相移不同， 由此引起输出信号失真，称为频率失真
可分为：幅频失真与相频失真
9
第一节 频率响应的一般概念
幅频失真： 由于放大电路对不同谐波成分的放大倍数的幅值不同， 导致uO的波形产生的失真，称为幅频失真。
f fH | AU |0.70720 lg|AU|3dB
2l0 g |A U | 2l0 g fH /(f) 最大误差 -3dB
14
第一节 频率响应的一般概念
相频响应
20lg| AU（ | dB）
arctgf(fH)
0
-20
当f fH时， 0
-40
当f fH时， 90
当f fH时，45
0°
当 0.fH 1f10 fH时 ，-45°
二、 幅频特性和相频特性
由于电抗性元件的作用，
|Au |
使正弦波信号通过放大电路时， Aum 不仅信号的幅度得到放大， 0.707Aum
BW
而且还将产生一个相位移。
电路的频率响应教案
电路的频率响应教案教案：电路的频率响应一、教学目标：1. 了解电路的频率响应的概念和意义；2. 掌握计算电路频率响应的方法；3. 理解电路频率响应的特点和应用。
二、教学内容：1. 频率响应的概念和意义：a. 频率响应是指电路对不同频率信号的响应程度；b. 电路的频率响应可以反映电路对不同频率信号的传输特性；c. 频率响应是电路设计和分析的重要指标。
2. 计算电路频率响应的方法：a. 传递函数法：i. 将电路转化为传递函数形式；ii. 根据传递函数的频率响应公式计算频率响应。
b. 直接计算法：i. 将电路转化为复数形式；ii. 代入不同频率值计算电路的复数响应；iii. 根据复数响应计算电路的幅频特性和相频特性。
3. 电路频率响应的特点和应用：a. 低通滤波器和高通滤波器：i. 低通滤波器：对低频信号具有较高的传输特性，对高频信号有较强的衰减；ii. 高通滤波器：对高频信号具有较高的传输特性，对低频信号有较强的衰减。
b. 带通滤波器和带阻滤波器：i. 带通滤波器：对一定范围内的频率信号具有较高的传输特性，对其他频率信号有较强的衰减；ii. 带阻滤波器：对一定范围内的频率信号有较强的衰减，对其他频率信号具有较高的传输特性。
c. 频率响应在音频处理、通信系统等领域的应用。
三、教学过程：1. 引入：通过实例或问题引导学生思考电路频率响应的概念和意义。
2. 知识讲解：详细介绍电路频率响应的计算方法和特点。
3. 实例分析：选取一些常见的电路实例，通过计算和分析其频率响应，帮助学生理解和掌握计算方法和特点。
4. 练习与讨论：提供一些练习题目，让学生进行计算和讨论，加深对频率响应的理解。
5. 拓展应用：介绍频率响应在音频处理、通信系统等领域的应用案例，引发学生对频率响应的进一步思考和探索。
6. 总结与归纳：对本节课所学内容进行总结和归纳，强化学生对频率响应的理解。
四、教学评估：1. 练习题目的完成情况；2. 学生对频率响应概念和计算方法的理解程度；3. 学生对频率响应特点和应用的掌握情况。
放大电路频率响应的仿真课程设计案例
放大电路频率响应的仿真课程设计案例
仿真课程设计案例：对放大电路的频率响应仿真
仿真课程设计案例：放大电路频率响应仿真，是一种通过计算机技术来研究放
大电路频率响应特性的技术。
它主要用于放大电路的设计，模拟其频率响应特性，以判断其将来的表现。
大多数情况下，它通过仿真计算出电路参数，从而得到电路对信号幅度和频率的响应。
一般情况下，仿真课程设计案例：对放大电路的频率响应仿真，要求学生具备
一定的电路理论基础，已经具备了一定的计算机技术，在仿真之前，首先需要分析要仿真的电路，考虑其参数如何调整，以达到获得频率响应特性最好的效果。
然后，在使用仿真软件时，需要选择合适的参数，确定电路的频率范围，观察仿真结果，并进行结果的分析。
根据分析结果，可以在改变参数的情况下，重复仿真，然后不断优化调整参数，从而提升获得最佳的放大电路频率响应特性的成功率。
最后，以放大电路的频率响应仿真为例，可以看出，学生在设计课程时，不仅
要了解具体的技术，而且还要掌握仿真和计算机技术之间的联系。
只有将两者结合起来，才能够获得最佳的放大电路频率响应特性。
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模拟电子技术教案
授课人：王旭东
第三章放大电路的频率响应
课时分配: 6学时
目的要求：掌握三极管的频率参数；单管放大电路的频率响应；多级放大电路频率响应。
重点：单管放大电路的频率响应；多级放大电路频率响应。
难点：晶体管的频率参数、影响电路频率响应的因素。
教学
方法手段: 结合多媒体电子课件,启发式、互动式讲解；屏幕投影、黑板、模型实物及实物投影四体合一课堂教学手段；理论讲解和电路仿真同步。
教具：电子课件、计算机、投影、电子展台。
新授：
3.1 频率响应的一般概念
问题提出：
前面所讲述的均以单一频率的正弦信号来研究,事实上信号的频率变化比较宽(例如声音信号、图象信号)，对一个放大器，当Ui 一定时，f变化引起Uo变化，即Au=Uo/Ui 变化，换句话说：Au与f有关.
频率响应(频率特性)：
放大器的电压放大倍数与频率的关系。
3.1.1 幅频特性和相频特性
放大电路的频率特性包括两部分：幅度频率特性和相位频率特性。
幅频特性偏离中频值的现象称为幅度频率失真；
相频特性偏离中频值的现象称为相位频率失真。
3.1.2 上限频率、上限频率和通频带
3.1.3 频率失真
输入信号包含多次谐波时，经过放大以后，由于放大器对不同频率成分放大倍数不一致，输出波形将产生频率失真。
3.1.4 波特图
在实际工和中，常用对数频度特性，又称为波特图。
因多级放大器总放大倍数是各级放大倍数乘积，纵坐标(放大倍数)取对数，故对数幅频特性只需将各级对数增益相加即可；
多级放大器总相移等于各级相移之和，纵坐标(相角)不再取对数。
3.2 三极管的频率参数
在中频段，认为三极管的共射电流放大系数β为常数；在高频段，由于极间电容使电流放大作用削弱
3.2.1 共射截止频率
当0707.0||ββ=∙
时的频率称为三极管的共射截止频率,用f β表示。
3.2.2 特征频率
当||∙β降为1时的频率称为特征频率，用f T 表示。
3.2.3 共基截止频率 ββf f a )1(0+=
三极管三个频率关系：
αβf f f T <<
3.3 单管共射放大电路的频率响应
中频段：各种容抗忽略不计；
低频段：隔直耦合电容的影响使电压放大倍数降低，同时隔直电容与电阻构成RC 高通电路，产生0~900的超前相位差；
高频段：三极管极间电容的影响使电压放大倍数降低，同时与电阻构成RC 低通电路，产生0~-900的滞后相位差。
3.3.1 混合π型等效电路
3.3.2 阻容耦合单管共射放大电路的频度响应
A 0.7A L f H
1.中频段
所有的电容均可忽略。
2. 低频段
在低频段，三极管的极间电容可视为开路，耦合电容C 1、C 2不能忽略。
3. 高频段
在高频段，耦合电容C 1、C 2可以可视为短路，三极管的极间电容不能忽略。
4. 完整的共射放大电路的频率响应
)j 1(1)j 1(1H
L usm us f f f f A A +⋅-⋅=∙∙ 3.3.3 直接耦合单管共射放大电路的频度响应
低频段放大倍数降低主要是因为耦合电容使信号衰减而造成；没有隔直电容；所以低频段放大倍数没降低，且也不产生附加相移。
高频段放大倍数降低主要是因为极间电容引起，故高频电压放大倍数仍将下降，同时产生0~－900的滞后附加相移。
3.4 多级放大电路的频率响应
3.4.1 多级放大电路的幅频特性和相频特性
总电压放大倍数是各级电压放大倍数的乘积：
un u u u A A A A ∙
∙∙∙∙∙∙= 21 总对数增益是各级对数增益的代数和：
||lg 20||lg 20||lg 20||lg 2021un u u u A A A A ∙
∙∙∙+++= 总相位移是各级相位移的代数和：
k n
k n ϕϕϕϕϕ121=∑=+++= 3.4.2 多级放大电路的上限频率和下限频率
总上限频率：
222211111.11Hn
H H H f f f f +++≈ 总下限频率：
222211.1Ln L L L f f f f +++=
课堂讨论：
1.放大电路三频率参数有什么关系？
2.多级放大电路与单级放大电路频率响应有什么联系？
小 结：
1.由于放大器件存在极间电容，以及电路中的电抗性元件，因此，放大电路的电压放大倍数是频度的函数。
这种函数关系称为频率响应；
2.三个频率参数：fβ<f T<fα；
3.阻容耦合单管共射放大电路，低频段电压放大倍数下降主要原因是输入信号在隔直电容上产生压降，同时还将产生0~+900超前附加相位移，高频段主要是由极间电容引起的，同时产生0~－900滞后附加相位移。
直接耦合放大电路不通过隔直电容实现级间连接，因些其fL=0，低频响应好。
4.多级放大电路总对数增益等于各级对数增益之和，总的相位移也等于各级相位移之和。
多级放大电路的能频带总是比级成它的每一级的通频带要窄。
布置作业:
P128-3.1
P129-3.7；3.8。