第11讲 多级放大电路

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什么是多级放大电路如何设计一个多级放大器

什么是多级放大电路如何设计一个多级放大器

什么是多级放大电路如何设计一个多级放大器多级放大电路是指由多个放大器级联组成的电路,用于提高输入信号的幅度,并有较大增益的电子设备。

在设计一个多级放大器之前,我们需要了解多级放大器的基本原理以及设计要点。

一、多级放大器的原理多级放大器是通过将多个放大器级联连接起来,以便连续放大信号的电压或功率。

它由输入级、中级和输出级组成。

1. 输入级:输入级负责接收输入信号并将其转化为电压或电流信号。

它通常包含一个低噪声放大器,其作用是增加输入信号的幅度,并将它传递给中级放大器。

2. 中级:中级放大器是多级放大器的核心部分,它的作用是增加电压或功率的增益。

中级通常包含多个级别的放大器,其中每个级别都提供一定的增益。

3. 输出级:输出级负责将信号放大到所需的幅度,并驱动负载电阻或其他负载。

输出级通常包含高功率放大器,以确保输出信号具有足够的驱动能力。

二、多级放大器的设计要点在设计一个多级放大器时,需要考虑以下几个要点:1. 增益和带宽:多级放大器的设计目标之一是在实现所需增益的同时保持足够的带宽。

增益与带宽的折衷是设计的关键考虑因素之一。

2. 输入和输出阻抗匹配:为了最大限度地传递信号并减少反射,需要确保输入和输出阻抗与信号源和负载的阻抗相匹配。

3. 稳定性:多级放大器必须具有良好的稳定性,以确保不会出现自激振荡或非线性失真。

这可以通过使用稳定的放大器设计和适当的负反馈技术来实现。

4. 噪声:多级放大器的设计应尽可能减少噪声的引入,并提供清晰的信号放大。

5. 功率供应:多级放大器需要合适的功率供应以保证其正常工作。

供应电压和电流必须满足放大器的工作要求,并且应提供稳定和纹波较小的电源。

三、一个多级放大器的示例设计以下是一个四级放大器的示例设计,以演示多级放大器的设计过程:1. 输入级:- 使用低噪声MOSFET放大器作为输入级,以提供高增益和低噪声。

- 输入级的增益设置为10倍,输入阻抗为50欧姆。

2. 中级:- 选择两个通用增益放大器级别级联,每个级别的增益为5倍。

三极管及放大电路—多级放大电路(电子技术课件)

三极管及放大电路—多级放大电路(电子技术课件)
ሶ = ෍ 20

20 ሶ = 20 1
=1
3.单级放大器频率特性
下限频率fL
上限频率fH
通频带BW = fH - fL≈fH
4.两级相同放大器的幅频率特性
绘制多级放大电路的
频率特性曲线时,只要将
各级对数频率特性在同一
横坐标上频率所对应的电
压增益相加,即为幅频特
性。
5.两级相同放大器的相频率特性
绘制多级放大电路的相
频特性曲线时,只要将各级
对数频率特性在同一横坐标
上频率所对应的相位差相加
,即为相频特性。
多级放大电路组成及耦合方式
2.6.1 多级放大电路组成及耦合方式
一、多级放大电路的组成
多级放大电路的组成框图如图所示,第一级的输入为电路总的输入,前级输出
工作点的相互影响。
直接耦合的两级共射放大电路
常用的解决电路形式
(a)
(b)
(a)采用电阻Re2提高VT2发射极电位,从而提高VT1集电极电位,避免
VT1进入饱和区。
(b)采用电阻R、稳压管VZ构成稳压电路,提高VT2发射极电位,从而
提高VT1集电极电位,避免VT1进入饱和区。
常用的解决电路形式
(c)
=
(−1)
总电压放大倍数为:
1 2

AU =
=

∙⋯
= AU1 ∙ AU2 ∙ ⋯ ∙ AUN
1
1 1
(−1)
二、多级放大电路的级间耦合方式
多级放大器级间耦合方式一般有:阻容耦合,变压器耦合,直接耦合三种。
1.阻容耦合
前级输出信号通过电容、下
级输入电阻,传递到下一级的连

多级放大电路-资料

多级放大电路-资料

模拟电子技术基础
+VCC
R C1
+
RB
+
T1 +
T2
u_i
uO1 ui2
+
VBB
(2) 求输入电阻Ri
RE1
RE2
__
R L uO _
Ri
Ro1 Ri2
Ro
R iR B rbe ( 1 1 1)R E1
上页 下页 返回
模拟电子技术基础
(3) 求输出电阻Ro
R C1
+VCC
Ro RE2//rb1e2R2o1
+
++
++
++
+
RS
Ro1
Ro2
Ron-1
Ron
+
ui Ri1
uo1 ui2 Ri2
uo2 ui n-1 Rin-1
uin uon-1
Rin
RL uo
uS
_
_
__
__
__
_
信号源 输 入 级
中 间放大级
输出级
(1) 多级放大电路的电压放大倍数
上页 下页 返回
模拟电子技术基础
第 1级
第 2级
第 n-1 级
常用的耦合方式
直接耦合 阻容耦合 变压器耦合
上页 下页 返回
模拟电子技术基础
1.直接耦合
RC1
+VCC RC2
RB
+
T1
u_ i
VBB
特点 能对交流和直流信号进行放大
又称之为直流放大电路
+
T2 RL uo

多级放大电路

多级放大电路

多级放大电路概述 电流源共发射极放大电路的组成及放大作用共集电极电路和共基极电路图解分析法本章小结微变等效电路分析法图2.7.1 多级放大器框图由于单级放大电路的放大倍数有限,不能满足实际的需要,因此实用的放大电路都是由多级组成的。

通常可分为两大部分,即压放大(小信号放大)和功率放大(大信号放大),如图2.7.1框图所示。

前置级一般跟据信号源是电压源还是电流源来选定,它与中间主要的作用是放大信号电压。

中间级一般都用共发射极电路或组合电路组成。

末级要求有一定的输出功率供给负载R L ,称为功率放器,一般由共集电极电路,或互补推挽电路,有时也用变压器耦合放大电路。

2.7.1. 级间耦合方式在多级放大器中前置级的输入信号由信号源提供。

前级的输出信号(电压或电流)加到后级的输入端所采用的方式称为耦合,通过合电路使前后级联系起来。

前级的输出信号就是后级的输入信号源,前级的输出电阻就是后级的信号源内阻,后级的输入电阻就是级的负载电阻。

耦合方式解决的是级与级之间如何连接的问题。

对耦合方式的要求是不失真地、有效地传送信号。

在多级放大器中通常采用的耦合方式有三种,即变压器耦合、阻容耦合和直接耦合。

变压器耦合放大电路图2.7.2 变压器耦合多级放大器变压器耦合放大电路如图2.7.2所示。

它的特点是,各级工作点互相独立;通过变压器的阻抗变换作用,使级与级之间达到阻抗配,以获得最大功率输出。

缺点是体积大,笨重、价格高、频率响应差(高频段受线圈之间分布电容的影响,低频段受电感的影响不利于小型化,在低频小信号多级电压放大器中一般不采用。

在功率放大器中,有时选用。

阻容耦合放大电路图2.7.3 阻容耦合多级放大器阻容耦合(实际上应该称为电容耦合)放大电路如图2.7.3所示。

它的特点是,各级静态工作点互相独立,体积小,价格低。

缺点当频率很低时,电容的容抗不能忽略,输出电压比中频时低,低频响应差,级与级之间阻抗严重失配。

直接耦合放大电路图2.7.4 直接耦合多级放大器直接耦合放大电路如图2.7.4所示。

《多极放大电路》课件

《多极放大电路》课件

多极放大电路的优缺点
优点
具有高增益、宽带宽、大输出功率和低失真等 优点。
缺点
需要多个级联放大器,造成电路复杂度和困难 增加。
结论
本PPT课件详细介绍了多极放大电路的基本概念、原理、应用和电路设计。同时对其性能指标、优缺点进行了 详细分析。希望通过本课件的学习,能够对多极放大电路有更深入的理解,并能应用于实践中。
特点
多极放大电路具有高增益、 宽带宽、大输出功率和低失 真等特点。
多极放大电路的应用
1
摆放放大器
用于放大音频信号,提升音响效距离的关键设备。
3
音频放大器
用于扩大音频信号,实现声音的更大音量和更好音质。
多极放大电路的分类
二极管放大器
通过二极管的特性来放大信号。
实例分析
通过一个实际案例的分析,展示多极放大电路的设计过程和关键考虑因素。
多极放大电路的性能指标
增益
表示信号放大倍数, 是评估放大器性能的 重要指标。
带宽
表示放大器能够放大 的信号频率范围,决 定了信号传输的能力。
输出功率
表示放大器的输出能 力,越大越能驱动负 载。
失真
表示信号经过放大器 后的畸变程度,应尽 量降低。
《多极放大电路》PPT课 件
多极放大电路是电子领域中重要的电路类型。本PPT课件介绍多极放大电路的 概念、原理和应用,旨在帮助学习者深入了解该电路并应用于实践中。
多极放大电路概述
定义
多极放大电路是一种电子电 路,利用多个放大器级联来 增大电压、电流或功率。
原理
通过多级放大器级联,将信 号的幅度不断放大,实现信 号放大的目的。
晶体管放大器
利用晶体管的特性来放大信号,并提供更大的功率输出。

多级放大电路

多级放大电路

Ro
(2) 输入电阻
(3) 输出电阻
R i R i1
Ro Rno
模拟电子技术基础
多级放大电路动态分析时应注意的几个问题 1. 第i级放大电路的输入电阻应视为第i-1级放大电路的 负载电阻 2.第i-1级放大电路的输出电阻应视为第i级放大电路的
信号源内阻 3.当共集放大电路作为输入级时(第一级)时,它的 输入电阻与其负载,即与第二级的输入电阻有关
从变压器原 边看到的等 效电阻 理想变压器情 况下,负载上获 得的功率等于原 边消耗的功率。
' P P2,I c2 RL I l2 RL 1
I l2 N ' RL 2 RL ( 1 ) 2 RL,实现了阻抗变换。 Ic N2
模拟电子技术基础
多级放大电路的耦合方式——变压器耦合
抑制共模信号的能力。
K CMR
Ad Ac
在 参 数 理 想 对 称 的 情 况 ,K CMR 。 下
在实际应用时,信号源需要有“ 接地”点,以避免 干扰;或负载需要有“ 接地”点,以安全工作。 根据信号源和负载的接地情况,差分放大电路有四种 接法:双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输 入双端输出、单端输入单端输出。
模拟电子技术基础
直接耦合——静态工作点的设置
稳压管 伏安特性
对哪些动态参 数产生影响?
Re
必要性?
用什么元件取代Re既可设置合适的Q点,又可使第 二级放大倍数不至于下降太多? 二极管导通电压UD≈?动态电阻rd特点? 若要UCEQ=5V,则应怎么办?用多个二极管吗? UCEQ1太小→加Re(Au2数值↓)→改用D→若要UCEQ1大 ,则改用DZ。 模拟电子技术基础
模拟电子技术基础

多级放大电路

多级放大电路
Au Au1 Au2 Aun
多级放大电路的输入电阻ri等于从第一级放大电路的输入 端所看到的等效电阻,也就是第一级的输入电阻,即
ri ri1
多级放大器的输出电阻ro等于从最后一级放大电路的负载 两端(不含负载)所看到的等效电阻,也就是最后一级的输
出电阻,即
ro ron

级放
放大
大倍
电 路
数 的 分




1.4
第9页
当多级放大电路级数较多时,电压放大倍数的计算和表示都很不方便。 在实际工程中,电压放大倍数常用分贝(dB)表示,称为增益,即

Au
20 lg
Uo

(dB)
Ui
用增益表示多级放大电路的总电压放大倍数时,总增益应为各级增益之 和,即
Au (dB) Au1(dB) Au2 (dB) Aun (dB)
图10-14 直接耦合两级放大电路
第5页
多多
级级
放放
大大
电 路
电 路 的




1.2
1 直接耦合
但直接耦合电路中存在以下两个问题: ① 级与级之间的直接相连导致静态工作点之间相互影响,不利于电路的 设计、调试和维修。抑制措施主要有两个:抬高后级发射极电位、用PNP和 NPN管配合实现电平移动。 ② 直接耦合电路中存在零点漂移现象。零点漂移现象是指输入电压为零 时,输出电压偏离零值变化的现象。产生零点漂移现象的主要原因是晶体管 的参数随温度的变化而变化,从而引起各级静态工作点发生变动,因此,零 点漂移又称为温度漂移。直接耦合电路中,第一级的漂移对输出的影响最大, 所以,零点漂移的抑制着重在第一级。
采用分贝表示法的好处是它能从分贝的数值上直观表示出放大电路对信 号增益的增加或衰减,给计算和使用带来很多方便。

《多级放大电路》课件

《多级放大电路》课件
计算方法
电压放大倍数等于输出电压与输入电压的比值,即A=Uo/Ui。
03
影响因素
影响电压放大倍数的因素包括晶体管的参数、电路元件的参数以及电路
的连接方式等。
输入输出电阻
输入电阻
输入电阻是指多级放大电路对信号源所呈现的电阻,反映 了电路对信号源的负载能力。输入电阻越大,信号源的有 效功率越大,电路的性能越好。
稳定性问题
总结词
稳定性问题是指多级放大电路在工作过程中,由于各种原因导致电路性能的不稳定,出现波形失真、增益下降等 现象。
详细描述
稳定性问题可能是由于电路中元器件的参数变化、温度和湿度等环境因素的影响、电源电压的波动等原因引起的。 解决稳定性问题需要采取一系列措施,如改善电路的散热条件、减小环境因素的影响、稳定电源电压等,以保证 多级放大电路的稳定可靠运行。
音频放大器性能指标
音频放大器的性能指标包括频率响应、失真度、信噪比和输出功率 等。
功率放大器
功率放大器概述
功率放大器是一种将微弱的信号放大到足够大的功率,以驱动负 载的电子设备。
功率放大器电路组成
功率放大器通常由输入级、中间级和输出级等部分组成。
功率放大器性能指标
功率放大器的性能指标包括功率增益、效率、失真度和带宽等。
稳定性
稳定性
稳定性是指多级放大电路在各种工作条件下保持性能稳定的 能力。稳定性是多级放大电路的重要性能指标之一。
影响因素
影响稳定性的因素包括温度、电源电压的变化、晶体管的参 数变化以及电路元件的老化等。为了提高稳定性,可以采用 负反馈、温度补偿、选用性能稳定的晶体管等措施。
03
多级放大电路的设计与实现
带宽原则
根据信号频率范围,选 择合适的元件和电路拓 扑,保证电路具有足够
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五折线——相频特性
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2. 归一化画法
AuS 1 哈尔滨工程大学 AuSM (1 j f L )(1 f ) f fH

波特图的一般画法
波特图的归一化画法
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2. 波特图归一化画法总结
注意原点的值
电压放大倍数表达式采用归一 化方法表示,即求下面的比值
AuS 1 AuSM (1 j f L )(1 f ) f fH
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上限频率的求法:
' ' 在高频段 C , C 起作用,C 起主要作用,因此用 C 来计算 f H
fH
1 2R等效C
R等效 ( RS // Rb rbb ) // rbe
下限频率取最小的一个
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(4)全频段频响
1 (0.707) 2
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(四)增益带宽积 定义:放大电路的中频增益幅值和通频带乘积的绝对值,即 增益带宽积=
AusM fbW
1 2 ( RS rbb' )C
常量
由理论分析推导知
AusM fbW
可见,欲使增益带宽积大,必须选用 rbb' 及 C 小的高频管。 当管子选定后,增益带宽积大体上就一定了。因此,若把放 大倍数提高几倍,通频带也几乎变窄同样的倍数,即增益带 宽积为一个常数。
注意原点的值
在相频特性中,纵坐标必须 用附加相移ΔΦ表示。所谓 附加相移就是指除晶体管反 相(–180°)作用以外的相移。
图3-14 波特图的归一化画法 (a)幅频特性;(b)相频特性
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四、多级放大电路的频率特性
(一)多级放大电路的幅频特性与相频特性 如前所述,多级放大电路总的电压放大倍数为各单级放大倍 数的乘积,即 n Au Au1 Auc Aun A nk n=0,1,2… k 1 将上式取绝对值后再取对数,就可得到多级放大电路的对数 幅频特性。 20lg Au 20lg Au1 20lg Au 2 20lg Aun 20lg| Auk |
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把具有同样参数的两级 放大器串接起来,只要 把每级曲线的每一点的 纵坐标增加一倍,就得 到总的幅频特性和相频 特性曲线。 从曲线上可以看到,原 来对应每级下限3dB的 频率fL和fH,现在比中 频段要下降6dB。 结论:多级放大电路 下降的3dB的通频带, 总比组成它的每一级 的通频带要窄。 两级放大电路幅频特性与相频特性的合成 (a)幅频特性; (b)相频特性
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第二节 一、基本概念
放大电路的频率响应
(一)频率响应(频率特性) 放大电路对不同频率正弦信号的稳态响应
A A u u
(f) A u
放大电路的幅频特性 放大电路的相频特性
( f )
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图3-9 共射电路的频率响应 (a)共射基本放大电路; (b)幅频特性; (c)相频特性
f 2 ) 0 fH
f f H
时, 20lg 1 (
f f H时, 20lg 1 ( f ) 2 20lg f
fH
斜率为-20dB/十倍频程
fH
折线近似带来的误差不超过 3dB,发生在 fH处。
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高频段相频波特图
f 180 arctan fH
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全频段波特图 注意:
1、图上的“ss”符号 为任意延长符号; 2、图上的0dB只代表纵 坐标的坐标原点,不代 表横坐标的坐标原点。
波特图的一般画法 (a)幅频特性; (b)相频特性
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三、波特图画法总结:
1、一般画法: ①先求中频电压放大倍数AuSM 和fH 、fL ②幅频特性:
I EQ rbe RL // RC 其中 p r ; g m r 26m v ; RL be be
180

在中频段放大倍数与频率无关,是实常数。
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(2)低频段
低频段频响:
C1 , C2 , Ce ' ' C , C
起作用, 其中 视作开路
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第三节:放大电路的线性与非线性失真问题
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1.线性失真基本概念
由于放大电路中存在电抗元件(电容、电感等), 所以在放大含有丰富频率成分的信号(如语音信号、 脉冲信号等)时,导致输出信号不能重现输入信号 的波形,这种在线性系统中产生的失真称为线性失真。 丰富频率成分的信号 电路中有电抗元件 输出畸变 线性失真
视作短路 起作用, C 起主要作用
高频段频响
A A uSH uSM
1 f 1 j fH
1 1 (
0
' ' C , C 在高频段 的容 抗使放大倍数的幅值下 降,且相位滞后。
幅频特性
A uSH AuSM
f 2 ) fH
f 相频特性 180 arctan fH
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已知某放大电路的幅频 特性如图所示,讨论下列问 题:
1. 2. 3. 4. 5. 6.
? A u
该放大电路为几级放大电路? 耦合方式? 在 f =104Hz 时,增益下降多少?附加相移φ’=? 在 f =105Hz 时,附加相移φ’≈? 画出相频特性曲线; fH=?
0
f f f H时,arctg 90 , 270 fH f f f H时,arctg 0 , 180 fH
f f H时,arctg f 45 , 225 fH
这种折线的近似误差为
5.71o
斜率为-45°/十倍频程
发生在 0.1f H 和 10f H 处。
(2) 相频特性:
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3、幅频特性波特图(低频段) 20lg 2 3dB
20lg A 20lg 1 ( f L ) 2 20lg A uSL uSM f
f f f L时, 20lg 1 ( L )2 0 f
20lg 1 ( f f L时,

多级放大电路的总相移为

1 2 n k
k 1
n
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• 以上表达式中的 Auk 和 k 分别为第k级放大电路 的放大倍数和相移。 • 多级放大电路的对数增益等于各级对数增益之和, 而相移也是等于各级相移之和。 • 根据叠加原理,只要把各级特性曲线在同一横坐标 上的纵坐标相加,就可描绘出多级放大电路的幅频特 性与相频特性。
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(二)中频段、低频段和高频段 当全面分析频率响应时,常分为三个频段进行: 中频段、低频段与高频段。
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1、中频段--在通频带以内的频率范围
各种容抗忽略不计;
fL f fH
通频带
Àu为常数,与频率无关AuM ;
无其他附加相移,
CE放大器为反相放大器,

所不同的是在第一步只需计算 fL及fH两个要素就行了,无需 计算中频电压放大倍数AuSM。
中频段的幅频特性就是一条与 横坐标(0dB)相重合的水平线。
图3-14 波特图的归一化画法 (a)幅频特性;(b)相频特性
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2. 归一化画法
fL f f arctg fH arctg
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(二)多级放大电路的上限频率和下限频率 1.上限频率fH
可以证明,多级放大电路的上限频率和组成它的各 级上限频率之间的关系,由下面近似公式确定 1 1 1 1 1.1 2 2 fH f H 1 f H2 2 f Hn 其中,1.1为修正系数。一般级数越多,误差越小。 2.下限频率fL 计算多级放大电路的下限频率的近似公式为 2 f L 1.1 f L21 f L22 f Ln 其中,1.1也是修正系数。
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下限频率的求法:
在低频段 C1 , C2 , Ce起作用,C1 起主要作用,因此用 C1 来计算 f L
1 1 fL 2R等效C1 2 ( RS ri )C1
上限频率取最大的一个
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(3)高频段
C1 , C2 , Ce
' ' C , C
Φ= –180°。
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2、低频段-- f f L 的频率范围 耦合、旁路电容的容抗不可忽略, 损耗一部分信号,使放截止频率
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3、高频段-- f f H
的频率范围
上限截止频率
晶体管的极间电容、接线电容使信 号旁路掉一部分; 晶体管的ß值也随频率升高而减小, 均使电压放大倍Àu数下降,
相移Φ滞后 ,最大滞后 90°。
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(三)下限频率fL、上限频率fH及通频带fbw 定义:当放大倍数下降到中频段的 时所对应的低频频率和高频频率分别为下限频率fL 和上限频率fH fL和fH这两个频率点也叫半功率频率点。 通频带fbw:上限频率fH和下限频率fL 之间的频率范围。 通频带的宽度表征放 大电路对不同频率输 入信号的响应能力, 是放大电路的重要技 术指标之一。
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