第五章放大电路的频率响应
模拟电子技术基础清华第四版作业
（3）当f ＝104Hz时，附加相移为多少？
当f ＝105时，附加相移又约为多少？ (3)当f ＝104Hz时， φ‘＝-135o；
当f ＝105Hz时，
φ‘≈－270o 。
（4）求fH? 从图中衰减斜率可知，该三级放大电路各级旳上 限频率均为104Hz,故整个上限频率fH=0.52f1=5.2KHz
5.2 已知波特图如图，试写出Au旳体现式。
解: 在中频段有一定旳 电压放大倍数，且相移 为180度，故电路为基 本共射放大电路或基本 共源放大电路。 从电 路中能够看出高频和低 频拐点各为一种，故为 单管电路。
5.4 已知幅频特征，试问：该电路旳耦合方式；
解:（1）因为下限截止 频率为0，所以电路为 直接耦合电路；
5.10 已知Cgs＝Cgd＝5pF，gm＝5mS，C1＝C2 ＝CS＝10μF。求fH、fL、Aus体现式？
1
fL
2 (Rs
||
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱgm
)Cs
95.5Hz
12.4 j( f )
Aus
(1
j
f 95.5
)(1
95.5
j
1.1
f
106
)
（1）哪一种电容决定电路旳下限频率；
解：（1）决定电路下限频率旳是Ce，因为它 所在回路旳等效电阻最小。
（2）若T1和T2静态时发射极电流相等，且rbb’ 和 C'π相等，则哪一级旳上限频率低。
谢 谢！
《模拟电子技术基础》
第五章 放大电路旳频率响应
作业评讲
5.1（1）在空载情况下，下限频率旳体现式fL＝ 当Rb减小时，fL将（增大）；当带上负载电阻 后，fL将（增大）。
第五章 放大电路的频率响应-new
1 ZC = jωC
C1
& Ib I& c
& Ib
V&O
前面分析, 前面分析 隔直电容 处理为:直流开路 交流短路 处理为 直流开路,交流短路 直流开路
f 1Hz 10Hz 100Hz 1kHz 10kHz
60 40
带宽 20 0 2
2. 频率响应的分析任务
20 fL
2× 102
2× 103
2× 104 fH
f/Hz
（1）频率响应表达式 AV = AV (ω )∠ϕ (ω ) ）频率响应表达式: & 下限频率f （2）带宽 ）带宽BW、上限频率 f H、下限频率 L 、
继续
3. AV随 f 变化的原因
继续
（1）高通电路：频率响应 ）高通电路：
fL
& Uo jωRC & = Au = & U i 1 + jωRC
1 & = j f fL 令f L = ，则Au 2 πRC 1 + j f fL
f>>fL时放大 倍数约为1 倍数约为
f fL & Au = 1 + ( f f L )2 ϕ = 90° − arctan( f f L )
由于放大电路中耦合电容、旁路电容、 由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导体器 耦合电容 极间电容的存在 使放大倍数为频率的函数。 的存在， 件极间电容的存在，使放大倍数为频率的函数。
继续
5.1 频率响应概述
频率响应——放大器的电压放大倍数 放大器的电压放大倍数 频率响应 与频率的关系
第五章 放大电路的频率响应
1 fH 2 RC
1 fL 2 RC
当信号频率等于上（下）限频率时，放大电路的 增益下降3dB，且产生±45°相移
近似分析时，可用折线化的波特图表示电路的频 率特性
一个电容对应的渐进线斜率为20dB/十倍频
简单 RC 电路的频率特性
Ui
•
R C
Uo
•
Ui
•
C R
Uo
•
RC 低通电路
RC 高通电路
Au
• |Au |
1 0.707
1 f 1 j fH
1 0.707
Au
1 fL 1 j f
|Au |
fL
f
•
O
fH f
f
O
O –45° –90°
90° 45° O
f
研究频率响应的方法 (1) 三个频段的划分 1) 中频区(段) 特点:Aus与f无关
与f无关
5.4 单管放大电路的频率响应
本节以单管共射电路为例，介绍频率响应的一般 分析方法。
5.4.1 单管共射放大电路的频率响应
1、画出全频段的微变等效电路
+VCC RB C1 + . Ui VT RL . Uo RC C2 + + . Ui _ RB rb′e
C1
rbb′ . gmUb'e Cπ′
C2 + RC . RL U o _
R
fL
L 1 1 下限截止频率 2 2 2 RC
Au பைடு நூலகம்
1
L 1 j
1 fL 1 jf
f j fL f 1 j fL
1、RC高通电路的频率响应
第五章频率响应.ppt
-90
-180 -270
fL1 fL2
fH
f
-45/十倍频
5.4 多级放大器的频率特性
1、 幅频特性 A u n A ui i 1
20lg Au 20lg Au1 20lg Au2 20lg Aun
n
20lg Aui i 1 n
2、相频特性 1 2 n i i 1
ui
ui
uo
uo
结论： 是低频角频率 Au缩小 是中频角频率Au较大 是高频角频率 Au缩小
实验表明：增益A = A(j)
一、频率响应与通频带
1、频率响应 幅频特性
相频特性
Au Au ( jf ) Au ( f ) e j ( f )
后果：若通频带不够宽，输入信号中不 同频率的成分得不到同样的放大，输出 信号就会失真。
u
U o U i
1
1 j( fL /
f
)
幅频特性表达式为：Au ( f )
1 1 ( fL / f )2
相频特性表达式为： ( f ) arctan( fL / f )
２０lgA·u(f)/dB
０
Au ( f )
3dB fL
1 1 ( fL / f )2
f
fL即为转折频率
)
180
arctan(
fL1 f
)
arctan(
fL2 f
)
arctan(
f fH
)
．
20lgAus(f)/dB
+20dB/十倍频
．
3dB
20lgA usm
第五章 放大电路频率响应
ωH 2π
1 2 ππ o C o
fH为RoC’o低通电路的上限频率。 那么
Au
1 j 1 （ f
f fH ）
2
1 1 j ω ωH
1 1 j f fH
（2）频率特性
fH
①幅频特性分析
Au
1 1 ( f fH )
2
当f<<fH时（即中频及以下）： A u 1； 当f=fH时：
R rbe //rbb ( Rs // Rb )
Ausm Uo rbe Ri gm Rc Rs Ri rbe Us
二、单管共源放大电路及其等效电路
单管共源放大电路及其等效电路
在中频段 C 开路，C短路，中频电压放大倍数为
gs
A um
Uo
gm U
gs
( R d // R L )
gs
g m RL
Ui
U
在高频段，C短路，考虑 C gs 的影响，Rg和 C 组成 低通电路，上限频率为：
其近似波特图自行画出。
四、高频段的频率特性
1.高频段交流通路
2.电路的输出电阻Ro与管子的结电容Ccb、Cbe以及输出电 路元件分布电容Co组成低通电路
C o 为Ccb、Cbe以及Co的等效电容。考虑
它们的影响后，uce中不同频率成分在 等效电容上的分压不同。利用相量分压 法讨论分压，进而得频率特性。
和低频段下降的主要原因分别是什么。
本章讨论的问题：
1.为什么要讨论频率响应？如何讨论一个RC网络的频 率响应？如何画出频率响应曲线？
2.晶体管与场效应管的h参数等效模型在高频下还适应吗？ 为什么？ 3.什么是放大电路的通频带？哪些因素影响通频带？如何 确定放大电路的通频带？ 4.如果放大电路的频率响应窄，应该怎么办？ 5.对于放大电路，通频带愈宽愈好吗？ 6.为什么集成运放的通频带很窄？有办法展宽吗？
5章 放大电路的频率响应题解
第五章 放大电路的频率响应5.1 某放大电路中VA 的对数幅频特性如图题5.1所示。
（1）试求该电路的中频电压增益VMA ，上限频率Hf ，下限频率L f ；（2）当输入信号的频率L f f =或Hff =时，该电路实际的电压增益是多少分贝？图题5.1解：（1）由图题5.1可知，60lg 20=VM A ，3lg =VM A 。
310=VM A 即为中频增益。
上、下限频率分别为Hz f H 810=和Hz f L 210=。
（2）实际上L f f =或Hf时，电压增益降低dB 3（半功率点），即实际电压增益为dB 57360=-。
5.2 已知某电路的波特图如图题5.2所示，试写出uA 的表达式。
图题 5.2解: 设电路为基本共射放大电路或基本共源放大电路。
)10j 1)(10j 1( 3.2j )10j 1)(j 101(3255f f f A f f A uu++-≈++-≈ 或 5.3 已知某放大电路电压增益的频率特性表达式为)101)(101(101005f j f j fjA V ++=（式中f 的单位为Hz ）试求：该电路的上、下限频率，中频电压增益的分贝数，输出电压与输入电压在中频区的相位差。
解：上下限频率分别为Hz f H 510=和Hz f L 10=，中频增益100=VM A ，转化为分贝数：dB A VM 40220100lg 20lg 20=⨯==，VM A 为实数，故i V ，0V 相位差为0。
5.4 一放大电路的增益函数 )102(1110210)(6⨯+⋅⨯+=ππs s ss A试绘出它的幅频响应的波特图，并求出中频增益，下限频率L f 和上限频率Hf 以及增益下降到1时的频率。
解：由拉氏变换可知，f j S π2=故电压增益：21022111022210)(⨯+⋅⨯+=πππππf j f j f j f A V6101110110f j f j +⋅-=于是，Hz f L 10=，Hz f H 610=，10=VM A ，波特图如图解5.4所示。
第5章放大电路的频率响应
－
－
(b) 高频段极间电容的影响
结束
第 5章
放大电路的频率响应
一、高通电路
图5.1.1 高通电路及频率响应
结束
第 5章
放大电路的频率响应
RC高通电路的电压增益： ( s) U R 1 o Au ( s ) 1 1 U i ( s) R 1 j C jRC 1 1 1 fL L 令 2RC RC
A ush
R rbe //(rbb Rs // Rb ) U U U U 0 s be 0 U U U U
s s s be
1 Ri rbe jRC ( g m R L) 1 Rs Ri rbe 1 jRC
f fL f 2 1 ( ) fL
f 180 （90 arctg ) fL f 90 arctg fL
结束
第 5章
放大电路的频率响应
三、高频电压放大倍数
图5.4.4 单管共射放大电路的高频等效电路
结束
第 5章
放大电路的频率响应
rbe rbe Ri Us Ui U s rbe rbe Rs Ri
'
U b'e (1
U ce U b 'e
(c)
)
1 j C m
令
U ce U b'e
K ,则
U b'e (1 K ) U b 'e I 1 1 j C m j (1 K )C m
'
结束
第 5章
放大电路的频率响应
模拟电子技术课程习题第五章放大电路的频率响应
第五章 放大电路的频率响应5.1具有相同参数的两级放大电路在组成它的各个单管的截止频率处,幅值下降[ ]A. 3dBB. 6dBC. 10dBD. 20dB5.2在出现频率失真时，若u i 为正弦波，则u o 为 [ ] A. 正弦波 B. 三角波 C. 矩形波 D. 方波5.3 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. 各级波特图中通频带最窄者D. 各级波特图中通频带最宽者 5.4 当输入信号频率为f L 或f H 时，放大倍数的幅值约为中频时的 [ ]倍。
A.0.7 B.0.5 C.0.9 D.0.15.5 在阻容耦合放大器中，下列哪种方法能够降低放大器的下限频率？[ ]A ．增大耦合电容B ．减小耦合电容C ．选用极间电容小的晶体管D ．选用极间电容大的晶体管5.6 当我们将两个带宽均为BW 的放大器级联后，级联放大器的带宽 [ ] A 小于BW B 等于BW C 大于BW D 不能确定 5.7 填空：已知某放大电路电压放大倍数的频率特性为6100010(1)(1)1010u fjA f f j j =++ （式中f 单位：Hz ）表明其下限频率为 ，上限频率为 ，中频电压增益为 dB ，输出电压与输入电压在中频段的相位差为 。
5.8 选择正确的答案填空。
幅度失真和相位失真统称为 失真(a.交越b.频率)，它属于 失真(a.线性b.非线性)，在出现这类失真时，若u i 为正弦波，则u o 为 波(a.正弦b.非正弦)，若u i 为非正弦波，则u o 与u i 的频率成分 (a.相同b.不同)。
饱和失真、截止失真、交越失真都属于 失真(a.线性b.非线性)，在出现这类失真时，若u i为非正弦波，则u o为波(a.正弦b.非正弦)，u o与u i的频率成分(a.相同b.不同)。
5.9 选择正确的答案填空。
晶体管主要频率参数之间的关系是。
a.f a<fβ<f Tb.f T<fβ<f ac.f a<f T <fβd.fβ<f T <f ae.fβ<f a <f T5.10 选择正确的答案填空。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
若考虑电抗性元件的作用和信号角频率变量，则 放大电路的电压增益可表达为
Au (
j
)
UO( Ui(
j ) j )
或
Au Au ( )( )
式中ω为信号的角频率，Au（ω）表示电压增益的 模与角频率之间的关系，称为幅频响应；ψ（ω）表 示放大电路输出与输入电压信号的相位差与角频率 之间的关系，称为相频响应。
5.1 简单RC低通和高通电路的频率响应
5.2 三极管放大电路的频率响应
★ 5.3 负反馈放大电路的自激和频率 补偿
5.1 简单RC低通和高通电路的频率响应
在放大电路中，由于电抗元件（如电容、电感线圈等） 及晶体管极间电容的存在，当输入信号的频率过低或过高 时，不但放大倍数的数值会变小，而且还将产生超前或滞 后的相移。这说明放大倍数是信号频率的函数，这种函数 关系称为频率响应或频率特性。
1
1
j( H ) 1
1 j( f
fH )
用幅值和相角表示，则
Au
1 1 ( f fH )2
arctg( f fH )
Au
1 1 ( f fH )2
arctg( f fH )
f ≤0.1fH时
Au 1
0
用分贝表示，则20lg|Au|=0dB 这是一条与横轴平行的零分贝线。
f = fH时
f
1
2 rbe (Cbc
Cbe )
2 特征频率
fT
gm
2 Cbe
3 共基极截止频率
电流放大倍数下降到1
f (1 0 ) f
耦合电容短路,三极管结电容断开
Uo gmUbe (Rc // RL )
Ui
Ube rbe
(rbe
rbb )
rbe rbe
Ube
Ui
Rs
Us (Rb
// rbe )
(Rb
电流源电阻rce很大，约为100KΩ。
Cb’c
Cb’e
rbe
(1
0 )re
(1
0 )
UT I EQ
gm
Ic Ube
Ib
Ube
0
rbe
0
(1
0
)
UT IE
IEQ UT
Cbe
gm
2 fT
fT是特征频
率，从手册 中可以查到。
三极管的频率参数
1 共发射极截止频率 电流放大倍数下降到0.707β0
是放大电路的上限频率。
由于f/fH=0.1或 f近/f似H=得1ψ0时=0，o和相ψ应=的-9可0o，
当频率为fh时，相位滞 后45o
故在0.1fH和10fH称之
间可用一条斜率为45o/十倍频的直线来表 示。
Au
Uo Ui
R2
R2
1
jC2
1
1 1
jR2C2
回路的时间常数τ=R2C2，令ωL=1/τ
②基区体电阻 rbb 约在50~ 300Ω之 间。
③发射结电阻 rbe 约为几十欧， 在共射极接法中大约几千欧。
④发射结电容Cbe约为几十~几 百皮法。 ⑤集电结电阻 rbc 约为100KΩ~ 10M Ω之间 。 ⑥集电结电容Cbc约在2~10pF范围 内。
Cb’c Cb’e
由于结电容的影响，Ib和 Ic 不能保证正比关系，因而 用 gmUbe 表示受控电流源。
0
用分贝表示，则20lg|Au|=0dB 这是一条与横轴平行的零分贝线。
波特图 ★★
fL称转折频率，它
也是放大电路的下 限频率。
5.2三极管放大电路的频率响应
①rc和re分别为集电区和 发射区体电阻，它们的值比 较小，常常忽略不计。所以
rbc rbc
Cbc Cbc
rbe rbe
Cbe Cbe
Au
1 2
45
用分贝表示，则20lg|Au|=-3dB
该点是放大电路的半功率点，称为低 通电路的上限频率。
f ≥10fH 时
Au
fH f
90
用分贝表示，则20lgAu=20lg|fH/f|(dB)
这是一条斜线，其斜率为-20dB/十倍 频。它与零分贝线相交于f=fH处。
波特图 ★★
fH称转折频率，它也
输入回路构成低通电路
U s
rbe rbe Rs
Us
R' rbe / /(rbb Rs )
R’
C’ C’
U be
1
U s
j RC
Uo gmUbe ห้องสมุดไป่ตู้L
1kHz
100MHz
20Hz
波特图
信号的频率范围常常在几赫到上百兆赫，放大倍 数从几倍到上百万倍，为了在同一个坐标系中表示 如此宽的变化范围，在画频率特性曲线时常采用对 数坐标，称为波特图。
波特图由对数幅频特性和对数的相频特性两部分
组成。横轴用 lg f，纵轴 20lg 与Av 。
画波特图时，常采用折线化画法，称为近似折线 的波特图，以截止频率为拐点，由两段直线近似曲 线。
在放大电路中由于耦合电容的存在，对信号构成 高通电路。由于半导体器件的极间电容的存在，对信 号构成低通电路。
1
Au
Uo Ui
R1
jC1
1
jC1
1
1
j R1C1
回路的时间常数τ=R1C1，
令ωH=1/τ
则
fH
H 2
1
2R1C1
Au
Uo Ui
1
1
j(
H
)
1
1 j( f
fH )
Au
Uo Ui
则
fL
L 2
1
2R2C2
Au
Uo Ui
1
1
j(L )
1
1 j( fL
f
)
Au
Uo Ui
1
1
j(L )
1
1 j( fL
f
)
用幅值和相角表示，则
Au
1 1 ( fL f )2
arctg( fL f )
1 Au 1 ( fL f )2
arctg( fL f )
f ≤ 0.1fL时
// rbe )
Us Rs rbe
rbe
AUSm
Uo Us
Uo Ui
Ui Us
rbe (gmRL ) rbe
rbe
RS rbe
rbe RS rbe
(gmRL )
对高频信号，耦合电容可认为短路，则高频等效 电路简化：
CM (1 gmRC )Cbc
电容CM称为密勒电容
C CM // Cbe CM Cbe
Au
f fL
90
f = fL时
Au
1 2
45
用分贝表示，则20lgAu=20lg|f/fL |(dB)
这是一条斜线，其斜率为20dB/十倍频。 它与零分贝线相交于f=fL处。
用分贝表示，则20lg|Au|=-3dB
该点是放大电路的半功率点，称为高通 电路的下限频率。
f ≥10fL 时 Au 1
在输入信号幅值保持不变条件下，增益下降3dB 的频率点，其输出功率约等于中频区输出功率的一 半，通常称为半功率点。
中频区
高低两个 半功率点间 的频率差定 义为放大电 路的带宽。
下限截止频率
上限截止频率
幅频响应
fbW fH fL
研究方法：研究频率特性时，三极管的低 频小信号等效模型已经不适用，而要采用高 频小信号模型。