模拟电子技术基础-第四章-放大电路的频率响应概要

f 1Hz 10Hz 100Hz 1kHz 10kHz
Xc1 7962 796.2 79.62 7.962 0.796
f 100Hz Xc1 <<rbe = 863 可以短路
f Xc1 Ib AV
C1
I b
I c
Vvii
Rb
I b Rc RL VO
100kHz 0.08
1MHz 0.008
输出信号
基波
t
t
二次谐波
二次谐波
幅度失真和相位失真总称为线性失真或频率 失真。
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1.1 研究频率响应的必要性
（3）产生线性失真的原因
① 放大电路中存在电抗性元件 例如耦合电容、旁路电容、分布电容、变压
器、分布电感等;
电容的电抗（C1=20F） f <100Hz Xc1 与rbe = 863 不能短路
（2）对数相频特性
由式 arcta(nfL) 可得，f 10 fL 时， 0;
f
f 0.1 fL 时， 90;
误差
f fL 时， 45
90º
5.71º
-45º/十倍频 45º
5.71º
0 0.1 fL fL 10 fL
f
在低频段，高通电路产生 0 ~ 90° 的超前相移。
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2.1 RC高通电路的频率响应
时间常数 L RC
fL
1 2RC
1
2L
Au
1
1 1
1 1- j fL
jL
f
C
+
+
U i
R
U O
_
_
RC 高通电路
模：A u
1
1
fL f
2
相角： arct(afLn)
f
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2.1 RC高通电路的频率响应
（1）对数幅频特性
Au
1
1
fL f
2
2l0gA u-20 lg1ffL2
则有:
3
1. 频率响应的相关概念
General Frequency Considerations
1.1 研究频率响应的必要性 1.2 放大电路的频率参数及波特图
1.1 研究频率响应的必要性
问题的提出
由于放大电路中存在电抗元件（如管子的极间 电容，电路的负载电容、分布电容、耦合电容、射 极旁路电容等），当信号频率较高或较低时，不但 放大倍数会变小，而且会产生超前或滞后的相移， 使得放大电路对不同频率信号分量的放大倍数和相 移都不同。
0
0.1 fL fL 10 fL
f
3dB
-20
-20dB/十倍频
高通特性:
当 f ≥ fL(高频)， 当 f < fL (低频)，
A u 1 A u 1
-40
实际幅频特性
最大误差为 3 dB， 发生在 f = fL处
且频率愈低，A u 的值愈小， 低频信号不能通过。
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2.1 RC高通电路的频率响应
下限频率
O
fL
0 - 90º
BW
通频带 （带宽）
fH
上限频率 f
f
-180º
-270º
典型的单管共射放大电路的幅频特性和相频特性
12
1.2 放大电路的频率参数及波特图
（2）频率响应的波特图（Bode Plot）
① 横坐标改线性增长为指数增长，以对数坐标表示; ② 幅频纵坐标以分贝形式表示; ③ 曲线做直线化处理。
当 ff L 时2， 0 A ul g 0dB
当 ff L 时 2 l0 A ， g u - 2 l 0 f g f L 2 l0 f g f L 当 f f L 时 2 lA 0 g ， u - 2 l 0 g 2 - 3 dB
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2.1 RC高通电路的频率响应
20lgAu /dB折线幅频特性（波特图）
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1.1 研究频率响应的必要性
电路中存在着电抗器件是影响频响的主要因素; 研究频响实际上是研究电抗元件对放大器放大倍数
的影响； 当低频时，主要是耦合电容起作用； 当高频时，主要是PN结电容起作用；
频率响应是衡量放大电路对不同频率输入 信号适应能力的一项技术指标
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1.2 放大电路的频率参数及波特图
（1）频率响应(频率特性) 放大器的增益与频率的关系可表示为:
•
•
Au|Au (f)|(f)
•
| Au( f ) |
增益的幅值与频率 f 的函数关系，称 为幅频响应
(f )
增益的相位与频率f 的函数关系称为 相频响应
ຫໍສະໝຸດ Baidu11
1.2 放大电路的频率参数及波特图
通 带
Aum A u
增0.707Aum
益
半功率线
fL
fH
-45/十倍频
fL
fH
-45/十倍频
f
f 14
2. 单时间常数RC电路的频率响应
Frequency Response of RC Circuit
2.1 RC高通电路的频率响应 2.2 RC低通电路的频率响应
2.1 RC高通电路的频率响应
A u
U U
O i
R
R
1 j C
1
1 1
j RC
令：
放大器的增益是输入信号频率的函数
5
1.1 研究频率响应的必要性
（1）幅度失真 放大电路对不同频率信号的幅值放大不同。
ui 基波
输入信号
基波 uo
t
输出信号 t
二次谐波
二次谐波
6
1.1 研究频率响应的必要性
（2）相位失真
放大电路对不同频率信号产生的相移不同，表
现为时间延时不同。
基波
ui
输入信号
uo
固定偏流共射极放大电路
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1.1 研究频率响应的必要性
（3）产生线性失真的原因
②三极管的()是频率的函数
在研究线性特性时，三极管的低频小信号模 型不再适用，而要采用高频小信号模型。
低频段:在低频段，晶体管的极间电容可视为开路， 耦合电容C1、C2不能忽略;
中频段:所有的电容均可忽略;
高频段:耦合电容C1、C2可以可视为短路，晶体管的 极间电容和线路分布电容、杂散电容等不能 忽略。
幅频特性曲线：
•
•
横轴（f ）—对数坐标；纵轴（A u ）— 2 0 lg | A u |
相频特性曲线：
横轴（f ）—对数坐标；纵轴 — 相角（ ）
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1.2 放大电路的频率参数及波特图
20lg| Au（ | dB）
20lg| Ausm|
20dB/十倍频程
-20dB/十倍频程
-90° -135° -180° -225° -270°
第四章 放大电路的 频率响应
Frequency Response
本章内容
1. 频率响应的相关概念 2. 单时间常数RC电路的频率响应 3. 晶体管的高频等效模型 4. 单级BJT放大电路的频率响应 5. 多级放大电路的频率响应
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本章要求
1. 理解频率响应的相关概念; 2. 理解增益带宽积的概念； 3. 了解半导体器件的频率特性； 4. 会算:会计算只含一个时间常数时电路的fL和fH； 5. 会画：能画出近似波特图； 6. 定性了解多级放大电路频带宽度与单级的关系 。