第4章放大电路的频率响应

可以利用RC低通电路来模 拟放大电路的高频响应。
•
20lg AuH dB 3dB
0
-20
-20dB/十倍频程
-40 （a）
H
0o
0.01fH 0.1fH fH 10fH 100fH
f Hz
f Hz
-45o
-45O/十倍频程
-90o
（b）
图5.4 R C 低通电路的频率响应 （a）幅频响应 （b）相频响应
C2 R2
•
Uo
_
_
图5.5 RC高通电路
•
•
AuL
Uo
•
Ui
R2
R2 1
jC2
jR2C2 1 jR2C2
时间常数τL=R2C2，令
fL
L 2
1
2 L
1
2 R2C2
j
jf
•
AuL
1
L j
fL
1 j f
L
fL
•
幅频响应：AuL
f
fL
2
1
f fL
相频响应：L
arctan
fL f
（1）幅频响应：
1
2
1
f fH
相频响应：H
arctan
f fH
（1）幅频响应：
•
AuH
1
2
1
f fH
当f<<fH 时，
•
AuH
1
1
2
1
f fH
当f>>fH 时，
•
AuH
1
fH
2
1
f fH
f
•
20lg AuH dB 3dB
0
-20
-20dB/十倍频程
-40 （a）
H
0o
0.01fH 0.1fH fH 10fH 100fH
频率响应的概念 1.频率响应与通频带
放大电路的电压放大倍数Au是频率的函数，这种 函数关系称为放大电路的频率响应或频率特性。
•
Au
Uo ( j) Ui ( j)
•
Au Au ( f )( f )
Au( f )表示电压放大倍数的模与频率f的关系，称为幅频响应
φ( f )表示放大电路输出电压与输入电压之间的相位差与频 率f的关系，称为相频响应
频率失真又包括幅度失真和相位失真。
幅度失真：是由于放大器对不同频率信号的放大倍数不同 而引起输出波形产生的失真。
相位失真：是由于放大器对不同频率信号的相位移不同而 引起输出波形产生的失真。
➢幅频失真和相频失真
ui O
基波 二次谐波
t
uo O
基波
二次谐波 t
ui O
基波
二次谐波
t
uo O
基波 二次谐波 t
(a) 幅频失真
(b) 相频失真
4.1.2 RC电路的频率响应
1. RC低通电路
R1
+
+
•
Ui
C1
•
Uo
_
_
时间常数τH=R1C1，令
fH
H 2
1
2 H
1
2 R1C1
•
1
1
AuH 1 j
1 j
f
H
fH
图5.3 RC低通电路
1
•
•
AuH
U
•
o
Ui
jC1
R1
1
jC1
1
1
jR1C1
•
幅频响应： AuH
随着f的上升，H 越来越小
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(3) 低通电路的波特图
•
AuH
1
2
1
f fH
放大电路的对数频率特性称为波特图。
2
20 lg A&u 20 lg
1
f fL
则有：当f fH ,时， 20lg A&u 20lg1 0 dB
f 当 f fH 时， 20lg A&u 20lg
H
f
当 f fH 时， 20lg A&u 20lg 2 3dB
j
jf
•
AuL
1
L j
fL
1 j f
L
fL
当f<<fL 时，
f
•
AuL
fL
f
2
1
f fL
fL
当f>>fL 时，
f
•
AuL
fL
1
2
1
f fL
随着f的下降，
•
AuH
越来越小
(2)相频响应：
L
arctan
fL f
当f>>fH 时， H 0
当f<<fH 时， H 90
当f
=
fH
时，
放大电路的对数频率特性称为波特图。
2. 通频带
Au Aum 0.707Aum
BW fH fL
fL
fH
f Hz
在中频区各种电容的影响均可以忽略不计，电压放大
倍数Au基本上不随信号频率而变化，保持常数。
在低频区，放大电路的耦合电容和发射极旁路电容的 影响不可忽略，会使放大倍数下降；
在高频区，此时三极管的极间电容和接线电容的影响不 可忽略，也会使放大倍数下降。
2. 通频带
•
20 lg Au
dB
3dB
在绘制频率响应曲线时， 0
常常采用对数坐标。 幅频特性的纵坐标
-20
20dB/十倍频称
-40
-20dB/十倍 频称
为（d2B0）lg |。A•u | ，单位为分贝
（a）
0.1fL fL fH
0.1fH fH 10fH
f Hz
相频特性的纵坐标仍为φ， H
不取对数。这时得到的频率 90o
（3）低通电路的波特图
20lg Au / dB
对数幅频特性：
0
0.1 fH 3dB
fH 10 fH
f
20
20dB/十倍频
40
对数相频特性：
在高频段，低 通电路产生0~ 0
0.1 fH fH 10 fH
f
90°的滞后相 45º
5.71º
45º/十倍频
移。
5.71º
90º
2. RC高通电路
+
+
•
Ui
第四章 放大电路的频率响应
4.1 频率响应的概念 4.2 晶体管的高频等效模型 4.3 场效应管的高频等效模型 4.4 单管放大电路的频率响应 4.5 多级放大电路的频率响应 4.6 放大电路的阶跃响应
本章重点：
1、晶体管、场效应管的混合π模型。
2、单管共射放大电路混合π模型等效电路图、 频率响应的表达式及波特图绘制 。
响应曲线称为对数频率响应
或波特图。
45o
-45o/十倍频称
f Hz
在波特图中，放大器的
0o
下限频率fL和上限频率fH也 -45o 就是中频电压增益下降3dB -90o
-45o/十倍 频称
时所对应的两个频率。 （b）
（a）幅频响应 （b）相频响应
3.幅频失真和相频失真
放大器不能使不同频率的信号得到同样的放大，使输出波形 产生失真，这种失真称为频率失真，又称为线性失真 。
H
45O
可以利用RC高通电路来模 拟放大电路的低频响应。
随着f的下降，H 越来越小
(3) 高通电路的波特图
f Hz
f Hz
-45o
-45O/十倍频程
-90o
（b）
图5.4 R C 低通电路的频率响应 （a）幅频响应 （b）相频响应
随着f的上升，
•
AuH
越来越小
两条直线的交点f H称为转折频率。
(2)相频响应：
H
arctan
f fH
当f<<fH 时， H 0
当f>>fH 时， H 90
当f = fH 时， H 45O
4.1 频率响应的概念
研究放大电路频率响应的必要性
由于放大电路中存在电抗性元件及晶体管极间电 容，所以电路的放大倍数为频率的函数，这种关系 称为频率响应或频率特性。
小信号等效模型只适用于低频信号的分析。 本章将引入高频等效模型，并阐明放大电路的上限 频率、下限频率和通频带的求解方法，以及频率响应 的描述方法。