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1、1,4.7 放大电路的频率响应,4.7.1 单时间常数RC电路的频率响应,4.7.2 BJT的高频小信号模型及频率参数,4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应,4.7.4 单级共基极和共集电极放大电路的高频响应,4.7.5 多级放大电路的频率响应,研究放大电路的动态指标（主要是增益）随信号频率变化时的响应。,2,前面的讨论：低频电路 耦合电容和旁路电容：直流时认为是开路，交流是短路 BJT极间电容-开路,实际信号包含有一定的频率范围 音乐：20Hz20KHz 视频信号：DC-4.5MHz,3,引言：前面讨论的都是放大器输入单一频率正弦波的情况，实际上，放大器输入的信号都有一定的频谱，即vi含
2、有多种频率成分，它们在放大器中的传输情况如何呢？,由于电路中有电抗性元件（L、C，包括极间电容等）,X不同,输出波形不能反映输入波形的形状,失真,放大器对于不同频率正弦信号的稳态响应 放大器的频率响应（特性） 亦是放大电路的重要指标！,4.7 放大电路的频率响应,4,一、频率响应的基本概念,1、频率响应与通频带,即：,或, 幅频响应, 相频响应,以射极偏置电路为例：,耦合电容,极间电容,旁路电容,如何处理呢？,5,前面分析时，,假定Cb1、Cb2、Ce足够大，对于vi 的频率，Xc0 视为交流短路；,认为极间电容非常小，其Xc 视为交流开路；,于是，当电路参数一定时，AV=常数，=180（反相
3、）,是或f 的函数,当f很低时， Cb1、Cb2、Ce的容抗很大，不能再视为短路， 即它们对放大器的低频特性有影响；,而极间电容，则是f 越高，容抗越小，不能再视为开路， 即它们对放大器的高频特性有影响；,但实际上，,6,实验测得频率特性曲线如下：,分三个区域：,中频区：中间平坦部分,AV= AVM ，=180， 且不随f 的变化而变化。,低频区：由于Cb1、Cb2、Ce的影响， AV ，超前中频相位。,高频区：由于极间电容的影响， AV ，滞后于中频相位。,工程上规定： AV 至,所对应的频率，分别称为,下限频率fL,3dB点,上限频率fH,7,（2）通频带：, fH的频率范围高频区, fL
4、的频率范围低频区,2、幅度失真和相位失真：,当vi频谱很广，而放大器的通频带又不够宽时，对于不同频率的信号不能得到同样的放大（幅度、相位） vo 波形发生变形失真！,又分为：,幅度失真： vo中不同f 信号振幅的比例与放大前不同。,相位失真： vo中不同f 信号的相位关系与放大前不同。,B=fH fLfH 又称带宽。,8,其结果均使vo 波形产生失真，,基波,二次谐波,输入信号,输出信号,基波,二次谐波,幅度失真,相位失真 ,频率失真是由于线性电抗元件引起的，是线性失真，应与BJT工作到饱和区或截止区引起的非线性失真区别！,9,电压增益：,功率增益：,电流增益：,AV用分贝数表示的优点： a.
5、可将增益相乘变为相加；,b.可采用对数坐标图绘制频率响应扩展视野，缩短坐标。,3、用分贝数（对数单位）表示增益：,例：,10,二、对数频率特性,把幅频响应和相频响应分别绘制在两张半对数坐标纸上，,如何绘制？,方法： 对于每一个频区，忽略次要因素，突出主要因素，找出近似的模拟等效电路，,求出 的关系，分别在半对数坐标纸上绘制对数频率特性波特图。,对于中频区，等效电路即为H参数等效电路， 那么，高频区和低频区呢？,工程上采用折线近似，而不用逐点描迹。,横坐标f （或 ），采用对数分度； 纵坐标以dB表示的AV或，采用线性分度。,称为对数频率响应，又称波特图。,用典型RC电路来模拟。,11,4.7.
6、1 单时间常数RC电路的频率响应,1. RC低通电路的频率响应,（电路理论中的稳态分析）,RC电路的电压增益（传递函数）：,则,且令,又,电压增益的幅值（模）,（幅频响应）,电压增益的相角,（相频响应）,增益频率函数,RC低通电路,12,RC低通滤波电路频率响应,13,最大误差 -3dB,频率响应曲线描述,1. RC低通电路的频率响应,14,2. RC高通电路的频率响应,RC电路的电压增益：,输出超前输入,RC高通电路,15,4.7.2 BJT的高频小信号模型及频率参数,1. BJT的高频小信号模型,模型的引出,rbe 发射结电阻re归算到基极回路的电阻,Cbe 发射结电容,rbc 集电结电阻
7、,Cbc 集电结电容,rbb 基区的体电阻，b是假想的基区内的一个点,互导 或跨导,BJT的高频小信号模型,几十毫西,16,17,简化模型,混合形高频小信号模型,1. BJT的高频小信号模型,18,2. BJT高频小信号模型中元件参数值的获得,低频时，混合模型与H参数模型等价,VT温度电压当量,19,又因为,2. BJT高频小信号模型中元件参数值的获得,低频时，混合模型与H参数模型等价,受控电流源：,特征频率,Q点上参数,20,三极管的高频等效模型,三极管结构：,Cbc : 210pF(C),几十到几百pF(C),21,3. BJT的频率参数,由H参数可知,即,根据混合模型得,低频时,所以,2
8、2,23,令, 的幅频响应,共发射极截止频率,特征频率,共基极截止频率,3. BJT的频率参数, 的相频响应,f(10)fffT,24,4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应,1. 高频响应,形高频等效电路,25,4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应,1. 高频响应,形高频等效电路,对节点 c 列KCL得,称为密勒电容,目标：断开输入输出之间的连接,26,4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应,同理，在c、e之间也可以求得一个等效电容CM2，且,等效后断开了输入输出之间的联系,1. 高频响应,形高频等效电路,27,4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应,1. 高频响应,形高频等效电路
9、,目标：简化和变换,输出回路的时间常数远小于输入回路时间常数，考虑高频响应时可以忽略CM2的影响。,28,4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应,1. 高频响应,形高频等效电路,目标：简化和变换,29,4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应,1. 高频响应,高频响应和上限频率,由电路得,电压增益频响,其中,中频增益或通带源电压增益,上限频率,30,1. 高频响应,高频响应和上限频率,RC低通电路,共射放大电路,频率响应曲线变化趋势相同,幅频响应,31,增益-带宽积,BJT 一旦确定，,带宽增益积基本为常数,1. 高频响应,当RbRs及Rbrbe时，有,32,例题,解：,模型参数为,低频电压
10、增益为,又因为,所以上限频率为,33,2. 低频响应,低频等效电路,极间电容视为开路，电路中的耦合电容、旁路电容的电抗增大。,34,2. 低频响应,低频等效电路,Rb=（Rb1 | Rb2）远大于Ri,，CeCb2,35,中频区(即通常内)源电压增益,当,则,下限频率取决于,2. 低频响应,低频响应,当,36,2. 低频响应,低频响应,下限频率取决于,当 时，,相频响应 180arctan( fL1 / f) 180 arctan(fL1/f),幅频响应,37,2. 低频响应,低频响应,包含fL2的幅频响应,38,4.7.4 单级共集电极和共基极放大电路的高频响应,1. 共基极放大电路的高频响应,高频等效电路,39,高频响应,特征频率,1. 共基极放大电路的高频响应,其中,由于re很小,由于Cbc很小，fH2也很高。,40,4.7.4 单级共集电极和共基极放大电路的高频响应,2. 共集电极放大电路的高频响应,41,1. 多级放大电路的增益, 前级的开路电压是下级的信号源电压, 前级的输出阻抗是下级的信号源阻抗, 下级的输入阻抗是前级的负载,4.7.5 多级放大电路的频率响应,42,2. 多级放大电路的频率响应,（以两级为例）,4.7.5 多级放大电路的频率响应,end,43,44,45,*4.8 单级放大电路的瞬态响应,不作要求，有兴趣者自学,end,46,
