4.5固定偏置共射放大电路的频率响应
4．多级放大电路与频率响应
4.5 固定偏置共射放大电路的频率响应 —— 表达式分析
表达式分析
表达式分析 （1）中频段
其中
，所以
上式可改写为
中频源电压放大倍数
表达式分析 （2）低频段（只考虑电容C1）
令
，则
与高通电路
相似
表Hale Waihona Puke 式分析 （3）高频段表达式分析
令
，则
与低通电路
相似
表达式分析
低频段 C1作用
高频段 Cπ' 作用
由于 和 不会同时起作用，故由上两式可得出单管共射放大电路全频段的 源电压放大倍数的表达式
4．多级放大电路与频率响应
4.5 固定偏置共射放大电路的频率响应 —— 波特图分析
波特图分析 波特图的三要素： 、 和 。
在低频段，与RC 高通电路相似
在高频段，与RC 低通电路相似
4.5 固定偏置共射放大电路的频率响应 —— 表达式分析
表达式分析
表达式分析 （1）中频段
其中
，所以
上式可改写为
中频源电压放大倍数
表达式分析 （2）低频段（只考虑电容C1）
令
，则
与高通电路
相似
表Hale Waihona Puke 式分析 （3）高频段表达式分析
令
，则
与低通电路
相似
表达式分析
低频段 C1作用
高频段 Cπ' 作用
由于 和 不会同时起作用，故由上两式可得出单管共射放大电路全频段的 源电压放大倍数的表达式
4．多级放大电路与频率响应
4.5 固定偏置共射放大电路的频率响应 —— 波特图分析
波特图分析 波特图的三要素： 、 和 。
在低频段，与RC 高通电路相似
在高频段，与RC 低通电路相似
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放大电路的频率响应和噪声
为新电路设计提供指导。
03
技术发展
随着电子技术的不断发展，对放大电路的性能要求也越来越高。理解频
率响应和噪声有助于推动相关技术的进步，促进电子工程领域的发展。
对未来研究的展望
新材料与新工艺
随着新材料和纳米技术的发展，未来研究可以探索如何将这些新技术 应用于放大电路中，以提高其频率响应和降低噪声。
系统集成
噪声的来源
01
02
03
04
热噪声
由于电子的热运动产生的随机 波动。
散粒噪声
由于电子的随机发射和吸收产 生的噪声。
闪烁噪声
由于半导体表面不平整或缺陷 引起的噪声。
爆米花噪声
由于材料的不完美性或晶体缺 陷引起的噪声。
噪声的分类
宽带噪声
在整个频率范围内具有均匀的 功率谱密度。
窄带噪声
在特定频率范围内具有较高的 功率谱密度。
抗干扰能力
放大电路的噪声也会影响通信系统的抗干扰能力。低噪声放 大电路有助于提高通信系统的抗干扰性能，确保信号传输的 稳定性。
在音频处理系统中的应用
音质
音频处理系统中，放大电路的频率响应和噪声对音质有重要影响。好的频率响 应能够保证音频信号的真实还原，而低噪声放大电路则有助于减少背景噪声， 提高音频清晰度。
宽频带型
在较宽的频率范围内具有较为平坦的放大倍 数。
频率响应的分析方法
解析法
通过电路理论中的传递函数和频率函数等概念， 推导放大电路的频率响应。
实验法
通过实际测量不同频率下的电压放大倍数，绘制 频率响应曲线。
计算机仿真法
利用电路仿真软件，模拟和分析放大电路在不同 频率下的性能表现。
03 放大电路的噪声
放大电路频率响应 (三)3
(j
1 ) 的渐近线 1
20 lg ( ) 2 = 1、幅频特性： 20 lg j 1 1
当0.1 1时，y=20dB 当 = 1 时，y=0 当10 1时，y=±20dB 2、相频特性：()= ±90° 无误差,不需要修正
0.1 1
20dB/dec
Aj (1 j
式中，A是常数项；分子项有两个零点，j是位于s平面原点的 微分因子， (1 j 1 ) 是位于s平面1的微分因子。 用dB表示：
20 lg A j 20 lg A 20 lg j 20 lg 1 j 1
20 lg 1 j 20 lg 1 j 20 lg 1 j 2 3 4
0.1 1 1 101
lg
-20dB/dec
1
101
lg
图8 频率特性曲线
（三） 画波特图的一般步骤： 1、写出标准式：找常数项 2、画出各个零、极点的渐近线
3、合成波形
将零点与极点的影响累加起来，即可得到总的幅频特性 105 例1: A j 经过一个零点，斜率增加20dB/十倍频
fH
f
CE接法基本放大电路
f
-90° -180° -270°
图2 频率响应曲线
• 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。
（三）、产生频率失真的原因
1.放大电路中存在电抗性元件， 例如 耦合电容、旁路电容、分
AU 0.707AV
A(jf)
布电容、变压器、分布电感等; 2.三极管的()是频率的函数。 fL
lg
图10 频率特性曲线
三、
晶体三极管的高频运用
放大电路的频率响应
1 .中频段 所有的电容均可忽略。 中频电压放大倍数：
共射放大电路
Ausm
VO Ri RL VS RS Ri rbe
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C1、C2不能忽略。 方便分析，现在只考虑C1，将C2归入第二级。画出低频 等效电路如图所示。 该电路有 一个RC电路高通环节。有下限截止频率：
高通电路及频率响应
fL
可见：当频率较高时，Au ≈1，输出与输入电压之间的相位差=0。随着 频率的降低， Au下降，相位差增大，且输出电压是超前于输入电压的，最 大超前90o。在此频率响应中，下限截止频率fL是一个重要的频率点。
二. 阻容耦合共射放大电路的频率响应
对于如图所示的共射放大电路， 分低、中、高三个频段加以研究。
共射放大电路高频段的波特图
幅频响应 ： 相频响应 ：
20lg | AusH | 20lg | Ausm | 20lg
1 1 ( f
180 arctg( f
fH
)
fH
)2
4. 完整的共射放大电路的频率响应
Aus Ausm
1 1 f f (1 j L ) (1 j f ) f H
2. RC 高通网络
（1）频率响应表达式：
. . Vo A= .
v
Vi
R 1 1 R 1/ jwC 1 j / wRC 1 jwL / w
RC 高通电路
式中 wL 1 。
RC
下限截止频率、模和相角分别为
1 fL 2RC
1 │v A│ 1 ( fL f )2
arctg( f L f )
4-5锁定放大器
解释： ●解释： 由于开关以一定的频率开和关， 由于开关以一定的频率开和关，只有和开关动作的频率相同 且相位相同的信号才能通过，或者与开动作频率成奇数倍的 且相位相同的信号才能通过，或者与开动作频率成奇数倍的 信号能通过少量的信号。 信号能通过少量的信号。 但只剩下奇数倍分之一，偶数倍的完全相互抵消了。 但只剩下奇数倍分之一，偶数倍的完全相互抵消了。
●注意：锁定放大器最终的输出是直流量。这就是说，锁定 注意：锁定放大器最终的输出是直流量。这就是说， 最终的输出是直流量 放大器虽然能把深埋于噪声之中的微弱的交流信号检测出来， 放大器虽然能把深埋于噪声之中的微弱的交流信号检测出来， 但是它不能将微弱信号不失真地放大， 但是它不能将微弱信号不失真地放大，它不是一个普通意义 不能将微弱信号不失真地放大 （电子技术中）所讲的放大器，实际上它是一个微弱信号检 电子技术中）所讲的放大器， 测计。习惯上，称锁定放大器。 测计。习惯上，称锁定放大器。 性能优异的锁定放大器能把幅值小到0 nV且信噪比小于 ●性能优异的锁定放大器能把幅值小到0.1nV且信噪比小于 的周期信号检测出来，并放大到10 10V 1/103的周期信号检测出来，并放大到10V。 锁定放大器实际上是完成了窄带放大并检波的功能。 锁定放大器实际上是完成了窄带放大并检波的功能。 窄带放大 的功能
2.参考通道 参考通道
参考通道的信号是和被检测信号频率相同的周期信号。 参考通道的信号是和被检测信号频率相同的周期信号。 和被检测信号频率相同的周期信号 参考信号必须和被检测信号频率相同， 参考信号必须和被检测信号频率相同，这是进行锁定放大的 一个必要条件，因此又称为频域相干检测。 一个必要条件，因此又称为频域相干检测。 必要条件 频域相干检测 ●参考信号送入参考通道后 首先进入触发电路，产生和被检信号同频的方波。 首先进入触发电路，产生和被检信号同频的方波。 再经过移相电路进行移相，然后经过驱动电路功率放大后， 再经过移相电路进行移相，然后经过驱动电路功率放大后， 再送达相关器去控制相关器的乘法器。 再送达相关器去控制相关器的乘法器。
第5章 放大电路的频率响应
4. 晶体管的频率参数 1) 共射极截止频率fβ
由微变等效分析可知:
根据式(5.2.4), 将混合 П 型等效电路中c、e输出端短路, 则得图5.2.4。
第5章 放大电路的频率响应 图5.2.4 计算̇β=̇Ic/̇Ib 的等效电路
第5章 放大电路的频率响应
其幅频特性和相频特性的表达式为
式中 可见β为具有一个转折频率fβ的频率特性曲线, 如图5.2.5所示。fβ称为共射极 截止频率, 其值主要决定于管子的结构。
式中，ω 为输入信号的角频率, R1C1为回路的时间常数τ，
第5章 放大电路的频率响应 图5.1.2 用来模拟放大电路高频 特性的RC低通电路
第5章 放大电路的频率响应
令 则式(5.1.2)变为
AuH为高频电压增益, 其幅值|̇AuH|和相角φH分别为
第5章 放大电路的频率响应
1) 幅频特性 幅频响应波特图可按式(5.1.5)由下列步骤画出: 当f≪fH时,
第5章 放大电路的频率响应 图5.2.3 低频等效电路
第5章 放大电路的频率响应
晶体管放大电路的高频特性决定于混合 Π 型等效电路的参数gm、rbb'、 rb'e、 Cb'e及Cb'c。这些参数可用β、rbe、fT及Cob来表示。因此, 可用β、rbe、fT 及Cob来衡量晶体管的高频性能。
第5章 放大电路的频率响应
可求得̇A'u的表达式如下:
第5章 放大电路的频率响应
因为Cb‘c很小,β)re=(1+β)UT/IE。Cb'e为发射结电容。
3) 集电结参数rb'c和Cb'c
rb'c表示集电结的结电阻, 由于集电结工作时处于反向偏置。Cb'c为集电结电
由微变等效分析可知:
根据式(5.2.4), 将混合 П 型等效电路中c、e输出端短路, 则得图5.2.4。
第5章 放大电路的频率响应 图5.2.4 计算̇β=̇Ic/̇Ib 的等效电路
第5章 放大电路的频率响应
其幅频特性和相频特性的表达式为
式中 可见β为具有一个转折频率fβ的频率特性曲线, 如图5.2.5所示。fβ称为共射极 截止频率, 其值主要决定于管子的结构。
式中，ω 为输入信号的角频率, R1C1为回路的时间常数τ，
第5章 放大电路的频率响应 图5.1.2 用来模拟放大电路高频 特性的RC低通电路
第5章 放大电路的频率响应
令 则式(5.1.2)变为
AuH为高频电压增益, 其幅值|̇AuH|和相角φH分别为
第5章 放大电路的频率响应
1) 幅频特性 幅频响应波特图可按式(5.1.5)由下列步骤画出: 当f≪fH时,
第5章 放大电路的频率响应 图5.2.3 低频等效电路
第5章 放大电路的频率响应
晶体管放大电路的高频特性决定于混合 Π 型等效电路的参数gm、rbb'、 rb'e、 Cb'e及Cb'c。这些参数可用β、rbe、fT及Cob来表示。因此, 可用β、rbe、fT 及Cob来衡量晶体管的高频性能。
第5章 放大电路的频率响应
可求得̇A'u的表达式如下:
第5章 放大电路的频率响应
因为Cb‘c很小,β)re=(1+β)UT/IE。Cb'e为发射结电容。
3) 集电结参数rb'c和Cb'c
rb'c表示集电结的结电阻, 由于集电结工作时处于反向偏置。Cb'c为集电结电
单管共射放大电路的频率响应
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
图 3.1.4(a)
幅频特性
1 A u 1 当 f < fL (低频)， A u
当 f ≥ fL(高频)，
的值愈小， 且频率愈低，A u
最大误差为 3 dB， 发生在 f = fL处
通过对比可得 26 rbb rbe rbe rbb (1 ) I EQ
则
26 rbb rbe rbe rbb (1 ) I EQ 26 rbe rbe - rbb (1 ) I EQ rbb rbe - rbe
A u
0.01 0.1
0.707
-3
1
0
2
3
2 6
10 20
100 40
u 20 lg A
- 40
- 20
一、RC 高通电路的波特图
U R O A u 1 U i R jC 1 1 1 jRC
C
+
U i
+
R
U O
_ 图 3.1.2 RC 高通电路
_
令： f L
C1 + +
+
+
3.3.1 混合 型等效电路
一、混合 型等效电路
c
b
rbb
rbc
b
+
U be
I b U be rb b
b
C bc
I cc
+
gmU be
b
rbe
rbe
C be
模拟电子技术基础 第五章 频率响应PPT课件
第5章 频率响应
UCRUCRUCRsississisCrCrRbCrRbbRbebsebseesee((rr(RCrrbRbCrrbRbCbbSbeMbSeMbSeMrrrrbbrrbCbbeCbbCebebb)Ub)Ub)Ueeesss((1(1R1RRssrgsrbgrbgbmemermeRrbrRbRebeLeLUL)U)UC)CsCsbsbbeee
U1 －
Z1
Z
N
A(jω) ＝
U2 U1
(a)
I2 ＋
U2 －
Z2
图5–7 (a)原电路；
(b)等效后的电路
I1 ＋
U1 －
N
Z1
A(jω) ＝
U2 U1
第5章 频率响应
I2 ＋
Z2
U2
－
(b)
图5–7 (a)原电路；
(b)等效后的电路
第5章 频率响应
Z1Z1ZU11IU1I1 11UUII1111 UU 1U1UUZZ1U11ZU1UUZ1U12U2221111ZUUZ2ZZUU2UU12U2U2121212 111Z1ZAZAuZAu Au u
(5–1) (5–2a) (5–2b)
第5章 频率响应
图5–2给出了不产生线性失真的振幅频率响应和相 位频率响应，称之为理想频率响应。
|Au(jω)|
(jω)
K
0
0
ω
ω
∞ω
(a)
(b)
图5–2 (a)理想振幅频率响应；(b)理想相位频率响应
第5章 频率响应
5–1–2实际的频率特性及通频带定义 实际的振幅频率特性一般如图5–3所示。在低频和
三、高频增益表达式及上限频率
第5章 频率响应
放大电路的频率响应
1
2
其中上限频率：
fH
1 2 H
1 2RC
幅频特性的波特图
f 20 lg Au 20 lg 1 f H （） f f H时, 1 当 20 lg A 0dB
u
2
20lg|Au |/dB
最大误差 3 dB 0.1fH fH 10fH f
o
450
0
0.1fL
fL
10fL
f
二. 低通电路
电压传输函数为 1 1 jC Au 1 1 jRC R jC
R + Ui C
+
Uo
-
RC 低通电路
幅频特性
f 1 f H f 相频特性 arctan f H
Au
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三极管的输入电阻 re 很小，故 f H1 很高 又由于 Cb'c 很小, 所以 f H2 也很高。 因此，共基极放大电路具有较好的高频响应特性。
二．共集放大电路的高频响应
电阻 rb'e 和电容Cb'e 跨接 在输入端 b 和输出端 e 之间，则它们将产生密 勒效应。因共集极电路 在一定频率范围内， 电压放大倍数 Au 1 ， 因而密勒效应很小。 所以，共集电极电路的 高频响应也是很好的。
1 1 j ( Rs Ri )C1
.
Us
Ausl
.
.
Uo
.
Ausm
.
1 1 1 j ( Rs Ri )C1
Us
下限截止频率：
1 fL 2 L 2 ( Rs Ri )C1 1
Ausl Ausm
电工四级理论复习指导手册试题
电工四级理论复习指导手册试题1.变压器的基本作用是在交流电路中变电压、变电流、变阻抗、（）和电气隔离。
A、变磁通B、变相位(正确答案)C、变功率D、变频率2.FX2N PLC的通信口是（）模式。
A、RS232B、RS485C、RS422(正确答案)D、USB3. 固定偏置共射放大电路出现饱和失真，是（）。
A、RB偏小(正确答案)B、RB偏大C、Rc偏小D、Rc偏大4.直流电动机常用的启动方法有: 电枢串电阻启动、（）等。
A、弱磁启动B、降压启动(正确答案)C、Y-△启动D、变频启动5.多级放大电路之间，常用共集电极放大电路，是利用其（）特性。
A、输入电阻大、输出电阻大B、输入电阻小、输出电阻大C、输入电阻大、输出电阻小(正确答案)D、输入电阻小、输出电阻小6. 处于截止状态的三极管，其工作状态为（）。
A、射结正偏，集电结反偏B、射结反偏，集电结反偏(正确答案)C、射结正偏，集电结正偏D、射结反偏，集电结正偏7. 交一交变频装置通常只适用于（）拖动系统。
A、低速大功率(正确答案)B、高速大功率C、低速小功率D、高速小功率8. 晶体管特性图示仪可观测半导体管子特性曲线，还可测试管子的（）特性参数。
A、极限、击穿(正确答案)B、正向C、反向D、击穿9. C6150车床控制电路中的中间继电器KA1和KA2常闭触点故障时会造成（）。
A、主轴无制动(正确答案)B、主轴电动机不能启动C、润滑油泵电动机不能启动D、冷却液电动机不能启动10. FX 编程器的显示内容包括地址、数据、工作方式、（）情况和系统工作状态等。
A、位移储存器B、参数C、程序D、指令执行(正确答案)11. 基尔霍夫定律的（）是绕回路一周电路元件电压变化为零。
A、回路电压定律(正确答案)B、电路功率平衡C、电路电流定律D、回路电位平衡12. FX₂N PLC的通信口是（）模式。
A、RS232B、RS485C、RS422(正确答案)D、USB13. C6150 车床主轴电动机的正反转控制线路具有（）互锁功能。
3第三节 单管共射放大电路的频率响应
20dB/十倍频 20dB/十倍频 O
ϕ
O −900 −1350 −1800 −1350 −2700 0.1fL 0.1f
fL 10fL 10f 0.1fH 0.1f
fH 10fH 10f
f
f
阻容耦合单管共射放大电路的波特图
11
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第三节 单管共射放大电路的频率响应
5. 增益带宽积
20lg| 20lg|Au|/dB
第三节 单管共射放大电路的频率响应
第三节 单管共射放大电路的频率响应
定性分析频率响应 三极管的混合∏ 三极管的混合∏形等效电路 阻容耦合单管共射放大电路的频率响应 直接耦合单管共射放大电路的频率响应 多级放大电路的频率响应
1
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第三节 单管共射放大电路的频率响应
一、定性分析频率响应
中频段： 中频段： 各种容抗的影响可忽略不计， 电压放大倍数基本与频率无关。 低频段： 低频段： 隔直电容构成RC高通电路， 电压放大倍数将降低。 高频段： 高频段： 极间电容构成RC低通电路， 电压放大倍数将降低。
C′= Cb´e +（1-K ） Cb´c
K≈
Uce Ub´e
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5
第三节 单管共射放大电路的频率响应
三、 阻容耦合单管共射放大电路的频率响应
Rb C1 Rs + Us + + Ui b Rs Us ~ + + Ui Rb rb ´ e C´ gmUb´e e
6
Rc
+VCC C2 + + Uo rb b ´ U b´ e RL
k=1
n
仿真
1 1 1 1 ≈1.1 2 + 2 +L+ 2 fH fH1 fH2 fHn