第三章.放大器的频率特性
A ( ) ( ) A V V
o ( j ) V AV ( ) i ( j ) V
( ) o ( ) i ( )
称为幅频响应
称为相频响应
4
中频区
普通音响系统放大电路 的幅频响应
其中
f H — —上限频率 f L — —下限频率
40
3dB 3dB 频率点 频率点 （半功率点） （半功率点）
分析方法
9
3.1.2 频率特性的基本概念
对低频段 , 由于耦合电容和射级旁路电容的容抗变大 , 低频段时 1/ωC<<R不成立。电容不能视为短路，等效电路 如图所示。
10
对高频段, 影响频率响应的主要因素是三极管极间电 容和接线，这两者电容在电路中与其他支路是并联的，等 效电路如图所示。
11
基本RC电路的频率响应
U s
U o
29
中频区电压放大倍数
A usm
' U Uo Ui R R o i L Us Ui U s R R rbe s i
Ri Rb // rbe Rb1 // Rb 2 // rbe
R'L Rc // RL
30
2．低频区频率响应的分析
E
Cb
e
20
混合π型等效电路
21
1．密勒定理
• 密勒定理原理图
I 1
U 1
K
I 2 U 2
U U ( 1 K ) U ( 1 U / U ) 1 U U 1 2 1 1 1 2 I1 Z1 Z Z Z
22
简化过程 U U U U 2 1 2 2 I2 ) Z Z Z /(1 1 / K 2
20lg|AV|/dB
高频区
低频区 60
3dB
BW f H f L
称为带宽
带宽 20 0 2 20 fL 2 102 2 103 2 104 fH f/Hz
当 f H f L时，BW f H
5
2 频率失真（线性失真） 幅度失真： 对不同频率的信号增 益不同产生的失真 相位失真： 对不同频率的信号相 移不同产生的失真
特点：考虑C1,C2,Ce的作用
• 低频区等效电路
低频区电压放大倍数 幅频特性 相频特性
31
(1). 低频等效电路
32
(2) 考虑Cb1单独起作用, 放大电路呈现高通电路特 性
0 V VL A s V RL 1 Rs rbe 1 j/Cb1 ( Rs rbe ) 1 AVM 转折频率 1 j( L1 / )
1 jf / f 1 1 jf / f
0
0
1 j
0 1 0
f
(1 0 ) f
f a (1 0 ) f f a 0 f fT
52
3.3多级放大器的频率响应
• 1.幅频特性和相频特性
2.多级放大器的通频带
53
1.幅频特性和相频特性
第3章
放大器的频率特性
1
为什么要研究放大电路的频率响应
为什么放大电路在高频段和低频段 放大倍数值会下降且会产生附加相移 什么是上限截止频率、下限截止频率、通频带、波特图
如何构造晶体管的高频等效电路
如何求取单管放大电路的频率响应
2
3.1 频率响应的基本概念
3.1.1
频率响应的基本概念
1 频率响应和通频带
波特图
14
（2）RC 高通频率特性
Ui
1 Uo R 1 Au • U i R 1 / j C 1 1/j RC 1 j f L
•
•
C R
Uo
•
•
f
令 1/RC = L
A u
则 fL = 1/2RC
1 1 ( f L / f )2
arctan f L / f
O O
I
输入信号
基波
t
二次谐波
O
输出信号 基波
t
二次谐波
6
3 用分贝（dB)表示放大倍数
UO Au (dB ) 20 log UI
1 20 log 20 log 0.707 3dB 2
7
4 对数频率响应－波特图 横轴： 纵轴： 幅值——用dB表示 相位——用度表示
8
影响放大电路频率响应的因素
0 V s V
AVM 1 1 j L3/
L3
1 CE ( Rs rbe ) 1 VM A VL A [1 j( f L1/f )][1 j( f L2/f )]1 j( f L3/f )
若其中一个频率大于另外两个频率 的4倍以上，则近似取该频率为下限 截止频率，通常Ce决定的转折频率 比较大
超前
15
A u
1 1 ( f L / f )2
arctan f L / f
超前
RC高通电路的频率特性曲线
f 10 fL
20lg|Au| = 0 dB
20lg|Au| = 20lg0.7071 = 3 dB
0
f = fL
45
f 0.1 fL 20lg|Au| = 20lg f / fH
24
单向化的混合π 型等效电路
rbb'
U b'e
( 1 K ) C
b c '
1 K C b'c K
C b'e
g mU b'e
25
简化混合π 型等效电路
I b I c
U be
U b'e
rb'e
Ci
g mU b'e
)C Ci Cb'e (1 K b'c
VM A
RL
Rs rbe
中频增益
1 L1 ( Rs rbe )Cb1
33
频率特性
20 lg
AV / dB AVM
Av
AVM f 1 ( L1
f
)2
f 180 arctg( L1
0
f
)
34
(3) 考虑Cb2单独起作用,放 大电路呈现高通电路特性
(1) RC低通电路
R + . Vi C + . Vo -
o V 1 1 Av = Vi 1 jRC 1 j
fH 1 2RC
0
1 Av f 1 (
fH
)
2
f arctg( f ) H
12
• Au
1 1 ( f / f H )2
arctan f / f H 滞后
T
f
46
1．共射截止频率
• 定义：高频时
等效电路
将随频率的升高而下
降。当 下降到中频 h fe数值的0.707时 的频率，称为共射截止频率。
47
求f 的等效电路
I b
rbb'
I c
U b'e
rb'e
g mU b'e
48
计算
c I b I
I b
g mU b 'e u C I b
fT hfe f f
gm gm fT 2 (C b'e C b'c ) 2C b'e
50
3．共基截止频率
1
.
o
f 1 j f
定义当 频率。
下降为中频α0的0.707倍时的频率fα为α的截止
51
fα、fβ、 fT之间有何关系? 将式(3 - 3)代入式(3 - 7)得
在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连续变化 的稳态响应，称为放大电路的频率响应。
Ii + Vs – Rs + Vi – 放大电路 + Vo – Io RL
3 3
( j ) V ( j ) o A V ( j ) V i
( j ) V o [ o ( ) i ( )] Vi ( j )
26
电容耦合共射放大器频率响应分析
(1)中频区频率响应的分析
(2)低频区频率响应的分析 (3)高频区频率响应的分析 (4)完整的幅频特性和相频特性曲线
27
1．中频区频率响应的分析
特点：所有电容的影响均可忽略不计。
结论：电压放大倍数与频率无关
28
中频区等效电路
I b
Rb Ui
h fe I b
CE
rb 'e 1 jrb 'eCi
1 jrb'e C i 1 j
h fe
h fe
Ci Cb'e Cb'c
h fe
2
49
1 ( f / f )
2．特征频率
f fT 定义： •
下降到
h fe
计算：
f 2 1 ( ) f
当
1时 f f
fL 1
37
3.高频区频率响应的分析
特点：考虑电容 Cb ' e和Cb ' c
• 高频区等效电路
高频区电压放大倍数
幅频特性 相频特性
38
高频区等效电路
rbb'
rb'e Rb
U s
U b'e
g mU b'e
第三章 晶体三极管(BJT)及放大电路基础
•
• • • •
（2）、利用输出特性画iC和uCE波形 交流负载线 a、空载时RL=∞ 交流负载线与直流负载线重合，动态工作点在 交流负线上移动，斜率——1/RC • uCE=EC-IC*RC
• b、RL不等于∞ / • 放大电路的交流负载电阻RL =RC‖RL • 交流负载线作法：过Ｑ点作一条斜率 / 为-1/RL 的直线
L be
如果电路如下图所示，如何分析？
+EC RB1 C1 RC C2
T
RL
ui
RB2 RE2
RE1 CE
uo
动态分析： +EC
RB1
C1
RC
C2 T RL
RB1 ui
RB2
RE1
RL
uo RC
ui
RB2 RE2
RE1 CE
uo
交流通路
交流通路：
ui
RB1
RB2
RE1
RL
uo RC
Ii
微变等效电路： Ui
iB /uA iB /uA
60 40 20
iC /mA iC /mA
交流负载线
Q` Q IBQ Q`` vBE/V vBE/V
ICQ t
Q` Q
60uA 40uA
Q`` 20uA vC E/V vC E/V
t
VBEQ t
VC EQ t
3. 非线性失真 1) 截止失真 Q点过低，信号进入截止区
iC 放大电路产生 截止失真 输入波形 uCE
§3.3 图解分析法
2. 用图解法确定Ｑ点
• 1) 给出输入特性，输出特性曲线 • 2) 画出直流通路：标出IBQ，ICQ，UBEQ，UCEQ • 3) 利用输入特性曲线来确定IBEQ和UBEQ • 基极偏置线：UBE=EC-IB*RB 与输入特性曲线的交点对 应的IBQ，UBEQ • 4) 利用输出特性曲线来确定ICQ和UCEQ • 直流负载线：UCE=EC-IC*RC 与输出特性曲线中IBQ 线 的交点确定ICQ、UCEQ
高频-第3章 高频谐振放大器(4)高频功放状态分析及高频效应
有所下降，发射机的中间级、集电极调幅级常采用这种状
态。
负载特性曲线
临界状态的特点是输出功率最大，效率也较高，比最大效 率差不了许多，可以说是最佳工作状态，发射机的末级常设计
成这种状态，在计算谐振功率放大器时，也常以此状态为例。
掌握负载特性，对分析集电极调幅电路、基极调幅电路的 工作原理，对实际调整谐振功率放大器的工作状态和指标是很
cos
1
Eb E 'b Ub
集电极电流脉冲幅值 ic max
ic max=gcUb(1–cos)
2) 电流余弦脉冲的各谐波分量系数0(c)、1(c)… n(c)可查表求得，并求得个分量的实际值。
3) 谐振功率放大器的功率和效率 直流功率：PO=Ic0 EC
2 2 集电极效率： P 1 c 1 P0 2
有帮助的。
2. 高频功放的振幅特性
振幅特性是指放大器电流、 电压、功率及效率随激励信号 振幅Ub的变化特性。 Ub变化，但EC、(-Eb)、Rp 不变或(-Eb)变化，但EC、Ub、
Rp不变，这两种情况所引起放 大器工作状态的变化是相同的。 因为无论是Ub还是Eb的变化， 其结果都是引起uBE的变化。 当(-Eb)或ub由小到大变化时,放 由 uBE= -Eb+Ubcost 大器的工作状态由欠压经临界转 uBEmax= -Eb+Ub 入过压。
电压、电流随负载变化波形
2. 高频功放的工作状态
Uc、ic随负载变化的波形如图所示，放大器的输入电压是一 定的，其最大值为Ubemax，在负载电阻RP由小至大变化时，负
载线的斜率由大变小，如图中123。不同的负载，放大器
的工作状态是不同的,所得的ic波形、输出交流电压幅值、功 率、效率也是不一样的。
《电工电子学》第3章习题答案
第3章习题答案3.2.1 选择题1．晶体管能够放大的外部条件是___C______。
(a) 发射结正偏，集电结正偏 (b) 发射结反偏，集电结反偏(c) 发射结正偏，集电结反偏2．当晶体管工作于饱和状态时，其__A_______。
(a) 发射结正偏，集电结正偏 (b) 发射结反偏，集电结反偏(c) 发射结正偏，集电结反偏3. 测得晶体管三个电极的静态电流分别为0.06mA，3.66mA和3.6mA。
则该管的为___C______。
(a) 40 (b) 50 (c) 604．反向饱和电流越小，晶体管的稳定性能___A______。
(a) 越好 (b) 越差 (c) 无变化5．温度升高，晶体管的电流放大系数b___A______。
(a) 增大 (b) 减小 (c) 不变6．温度升高，晶体管的管压降|UBE|__B_______。
(a) 升高 (b) 降低 (c) 不变7．对PNP型晶体管来说，当其工作于放大状态时，__C______极的电位最低。
(a) 发射极 (b) 基极 (c) 集电极8．温度升高，晶体管输入特性曲线____B____。
(a) 右移 (b) 左移 (c) 不变9．温度升高，晶体管输出特性曲线___A_____。
(a) 上移 (b) 下移 (c) 不变10．温度升高，晶体管输出特性曲线间隔___C_____。
(a) 不变 (b) 减小 (c) 增大11．晶体管共射极电流放大系数b随集电极电流iC___B_____。
(a) 不变化 (b) 有一定变化 (c) 无法判断12.当晶体管的集电极电流时，下列说法正确的是__C_____。
(a) 晶体管一定被烧毁 (b) 晶体管的 (c) 晶体管的一定减小13．对于电压放大器来说，___B____越小，电路的带负载能力越强。
(a) 输入电阻 (b) 输出电阻 (c) 电压放大倍数14．在单级共射放大电路中，若输入电压为正弦波形，则输出与输入电压的相位___B____。
频率特性测试_实验报告
频率特性测试_实验报告
实验名称：频率特性测试
实验目的：
1. 掌握频率特性测试的原理和方法。
2. 学习使用示波器进行频率特性测试。
3. 了解放大器的频率响应特性。
实验器材：
1. 示波器
2. 双极性电容
3. 电阻器
4. 信号发生器
5. 放大器
实验原理：
频率特性测试一般用于测试电路、放大器和滤波器等的频率响应特性。
在示波器的帮助下，我们可以通过使用信号发生器生成一个带有不同频率的正弦波进行测试，在不同的频率下测量放大器输出的电压，这样就可以分析出放大器的频率响应特性。
实验步骤：
1. 将信号发生器连接到放大器的输入端，将放大器的输出端连
接到示波器的通道1输入端。
2. 在信号发生器上设置正弦波频率为多个不同的值，例如
100Hz、1kHz、10kHz。
3. 在示波器上设置通道1为AC耦合并调整垂直调节和水平调节，使正弦波信号在屏幕上呈现符合要求的波形。
4. 记录示波器上显示的放大器输出电压，并将记录的数值制成表格，便于后续分析。
实验结果分析：
通过实验数据，我们可以绘制出放大器的幅频响应曲线，以表现放大器在不同频率下的增益特性。
在典型的幅频响应曲线中，我们会发现放大器的增益在低频时趋于平稳，在中频时达到峰值，在高频时进行了急剧的下降。
实验结论：
频率特性测试是一项非常常见的测试方法，适用于测试放大器、滤波器和其它电路的频率响应特性。
通过本次实验，我们学习了使用示波器进行频率特性测试的方法和技巧，掌握了测试和分析放大器幅频响应曲线的能力，为后续电路设计和优化提供了有力的支持。
第3章 高频谐振放大器
3.电流波形与工作原理
输入信号为: 基极回路电压为:
ub U b cos t uBE U BB U b cos t
uBE U BB时, T 截止,ic 0; uBE U BB时, T 导通,ic由特性给出.
27
28
集电极电流为周期性余弦脉冲,通角为 , 2 , 此余弦脉冲可按付氏级数进行分解:
20
作业:
P129 3-4 P129 3-7
思考题：
P129 3-1 P129 3-6
21
一.概述:
3.2高频功率放大器
1.功能:对高频信号进行功率放大(高效率输出大功率) a:推动强放 b:功率经天线辐射 c:高频加热 2.机理:
有源器件控制 电源供给直流能量
P0
高频交流功率
P 1
3.特点:a:大信号工作（>0.5V，1-2V） b:有源器件工作在非线性状态
1 1 ( P22 gie ) P 2 Q00 L 1
GL
1 2 1 ) ( (0.08) 2 *1.7 *10 3 ) 194us 0.3 100* 2 * 465*103 *560*10 6 Y fe 32*103 K0 66 6 6 194*10 290*10 GL g oe (
4
3.放大器高频等效电路
1)晶体管Y参数等效电路(下图所示)选
I b , I c 为因变量,U b ,U c 为自变量,由此可以对应下图, 写出相应方程: I b Yie U b Yre U c I c Y fe U b Yoe Ub － (b) Y ie . Y Uc re . Yfe U b Yoe
双极型晶体管及其基本放大电路
郭圆月 2014年10月9日
本章主要内容
§3.1 双极型晶体管 §3.2 BJT基本放大电路直流分析方法 §3.3 BJT基本放大电路交流分析方法 §3.4 三种组态放大器的中频特性
§3.5 单级共发放大器的频率特性
§3.6 多级放大电路
集电区 P N 基极 b
N
c
集电结 基区 发射结 发射区 b e 符号
N P
发射极 e
(b)PNP 型
线性电子
6
二、 晶体管的电流放大原理
以 NPN 型三极管为例讨论
c N b P
表面看
c
三极管若实现 放大，必须从三 极管内部结构和 外部所加电源的 极性来保证。
b
不具备 放大作用
N
e
7
e
线性电子
（1） 三极管放大条件
线性电子
2
§3.1 双极型晶体管
1. 结构与功能 2. 放大工作原理
3. Ebers-Moll数学模型
4. 静态工作伏安特性曲线 5. 主要参数
线性电子
3
一、晶体管的结构
双极型晶体管(BJT)：又称半导体三极管、晶体三极管 为什么有孔？
小功率管 中功率管 X：低频小功率管 D：低频大功率管
大功率管
IC = ICn + ICBO
IC
ICBO 称反向饱和电流
c ICn
ICBO
IB
b
IBn
Rc
IB=IBn+IEp - ICBO I E =I C +I B
扩散运动形成发射极电流IE 复合运动形成基极电流IB 漂移运动形成集电极电流IC
第3章生物医学常用放大器ppt课件
第三章 生物医学常用放大器
（一）电压串联负反馈
电路如图所示（射随器）
反馈类型分析如下： Re 介于输入输出回路 之间，有反馈存在。
反馈电压 uf= uo ， 反馈量 与 输出电压有关，为电压 反馈。
C1 +
+ ui
–
Rb
+ ud –+ uf
第三章 生物医学常用放大器
2.差分放大器对信号的放大作用
(1)共模输入(common-mode input) 两管基极输入信号大小相等，极性相同，即uil =
ui2，这样的输入称为共模输入。差分放大器对共模 信号没有放大作用，即放大倍数为零。
温度变化所引起的零点漂移和其它干扰信号都 可以视为共模信号，差分电路抑制共模信号能力的 大小反映出它对零点漂移的抑制水平，在高质量的 直流放大器中第一级总是采用差分放大器。
交直流负反馈:既可稳定Q点又可改善动态参数。
第三章 生物医学常用放大器
判定方法：
在直流通路中，如果有反馈存在，则为直流反馈。 在交流通路中，如果有反馈存在，则为交流反馈。 如果在直、交流通路中，反馈回路都存在，即为 交、直流反馈。 电路特点:(1)反馈网络中串接隔直电容，可以隔断
直流，反馈只对交流起作用。 (2)如果在起反馈作用电阻两端并联旁路
稳流过程：
Ic Uf Ube ib Ic
第三章 生物医学常用放大器
（三）电压并联负反馈
+UCC
RF为输出与输入联系支路， 因此有反馈存在。
净输入信号为：
RC
if RF
C2 –
C1 i+
+
放大器的频率响应
放大器的频率响应(1)放大电路中存在电抗元件耦合电容1C ，2C 和射极旁路电容Ce ，以及电路的分布电容0C 。
和管子的极间电容。
因此对不同频率它呈现的阻抗不同，放大电路对不同频率成分的放大倍数和相位移不同。
放大倍数与频率的关系，称为幅频特性，相位与频率的关系称为相频特性。
放大器对不同频率放大倍数的不同将引起幅频失真；放大器对不同频率的相位移不同，将引起相频失真。
上述失真统称为频率失真，由于它们是曲线性元件引起的，故又常称为线性失真。
(2)影响低频段的频率响应主要受耦合电容1C ，2C 和旁路电路Ce 的影响。
影响高频段的频率响应，主要受三极管的极间电容和电路分布电容0C 的影响。
在等效放大电路的频率响应电路中要根据高、低频时不同电容的影响取舍。
如高频等效电路主要考虑极间电容和分布电容的影响，忽略其他电容的影响；低频等效电路主要考虑耦合电容和旁路电容Ce 的影响，忽略其他电容的影响。
(3)上限频率H f 和下限频率L f ，。
截止频率：定义放大倍数下降到中频区放大倍数的21时所对应的频率。
用分贝表示是比中频区放大增益的分贝数下降3 dB 。
下限频率L f ：低频段的截止频率。
上限频率H f ：高频段的截止频率。
频带宽度：L H BW f f f -=。
如果输入信号的频率在频率宽度范围内，放大器的放大倍数和相位移为常数；如果超出了频带宽度，则产生线性失真。
(4)多级放大器频率特性分析。
多级放大器总的上限频率^比其中任何一段的上限频率都要低；下限频率L f 。
比其中任何一级的下限频率都要高。
即多级放大器的级数增加了，总的放大倍数增大了，但总的频带宽度变窄了。
(5)组合电路频率响应的定性分析。
共射一共基组合放大电路：它的上限频率主要决定于共射电路，而共射电路的上限频率又随其负载电阻减小而提高。
共射电路的负载电阻正是共基放大电路的输入电阻，其值很小，所以这种电路组合以后，它的上限频率比负载直接接于共射放大电路的输出端时要高得多，这样的组合可以提高GBW 值，一般用在负载电阻较大的场合。
高频电子线路第3章高频谐振放大器
Ec
Cn
L1
L2
. Uo
＋
V1 .
V2
Uc
－
(b)
2021/8/7
③ 失配法：从输入导纳Yi的关系式可以看出，要降低Yre 对输入端的影响，可以通过增加负载导纳来实现。但这意味着 负载和晶体管的输出导纳不匹配，因此这种方法称为失配法。
下图的共发—共基电路可以用失配法解释：V2的输入导纳很 大，意味着V1的负载导纳很大。
2021/8/7
5. 多级谐振放大器 多级单调谐放大器：假设有n个单回路调谐放大器级联，
且各级电压放大倍数分别为K01、K02、…、K0n，多级单 调谐放大器的谐振频率相同，均为信号的中心频率。
总电压放大倍数：K0 K01K02 K0n
单回路频率特性： 1 12
总谐振特性： n 1 2 n /2
总带宽：B B1 21/n 1，B1为单回路带宽
总矩形系数：K0.1
2021/8/7
22/n 1 21/ n 1
多级双调谐放大器：设有n 级双调谐放大器级联，均工作在临
界耦合状态。假设各级电压放大倍数分别为K01、K02、…、K0n， 多级单调谐放大器谐振频率相同, 均为信号的中心频率。
电压总增益：K0 K01K02......K0n
双极晶体管和场效应管：低于几百瓦； 电子管：高于几百瓦。 转换效率：高频功放实质上是将电源直流功率转换成高频功率 的过程。转换效率就是反映直流功率转换成高频功率的效率。 最高可达80%。
2021/8/7
工作状态：为了提高转换效率，高频功率放大器大多工作在 C(丙)类状态。
A(甲)类：ηmax=50%，放大器一直处于导通状态。 B(乙)类：ηmax=78.5%，放大器有一半时间处于导通状态。 C(丙)类：ηmax>78.50%，放大器有一少半时间处于导通状态。
第10讲放大器的通频带
fL f
1
j
f fH
0 0.1fL fL 10fL 0.1fH fH φ
10fH f(Hz) f(Hz)
0 -90°
-135° -180° -225° -270°
-45°/十倍频
3. 多级放大电路的频率特性
多级放大电路的电压放大倍数是各级电压放 大倍数的乘积，即：
Au Au1 Au2 Aun n Auk k 1
-900
f
-1800
-2700 单管共射放大电路的频率特性
描绘出电路的幅频特 性曲线和相频特性曲 线，如图所示。
中频区
下限截止频率fL 上限截止频率fH 通频带fbw（Δf）
fbw = fH－fL
|Au | Aum 0.707Aum
O φ
fBW fL
相频特性上，中频区内， φ=-180o ，表示输出电压 与输入反向。
f(Hz) 10fH1 f(Hz)
-180° -360° -540°
多级放大电路的频率特性与单级放大电路的频率 特性相比，有如下特点：
⑴ 两级放大电路的通频带要比单级电路的通频 带窄。 fL＞fL1，fH＜fH1。
⑵ 在低频区和高频区，两级放大电路的电压放 大倍数幅值衰减得更快。
⑶ 在中频区，两级放大电路的电压放大倍数的 相移是－360°，而单级电路的放大倍数的相 移是－180°。
f < fL 相移超前 。
fH
f
f > fH 相移滞后 。
00
频率失真：不能同等放
-900
f
大不同频率的信号所引
-1800
起的失真。
-2700 单管共射放大电路的频率特性
由于放大电路对不同谐波成分的放大倍数的幅值不同，