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1、3.0 概述 3.1 频率特性的一般概念 3.2 三极管的频率参数 3.3 共e极放大电路的频率特性 3.4 多级放大电路的频率特性 第三章放大电路的频率特性1、教育部电子技术网络课程 http:/202.107.127.126/ncourse/dzjs/jxsk/jxsk.htm2、西安交大模拟电子技术 http:/ 。 所以电抗性元件在不同频 率下，它的阻抗和相移均不相同。而通常放大电路 的输入信号又不是单一频率的正弦函数信号，而是 由各种不同频率分量组成的复合信号。另外放大电路中的三极管本身具有电容效应(寄 生电容)以及放大电路中也存在电抗元件(C1、C2、 CE),这样放大电路中的电压
2、放大倍数和相角就成了 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。 已知，阻抗已知，阻抗 22实质上，频率响应就是指放大器的增益与频率的关系。通常讲一个好的放大器，不但要有足够的放大倍数，而且要有 良好的保真性能，即：放大器的非线性失真要小，放大器的频 率响应要好。“好”：指放大器对不同频率的信号要有同等的 放大。 总结共射放大电路的电抗元件和电抗因素对放大的影响,放大器具有频率响应问题，原因有二： 1.人为设置的电抗元件有C1、C2、Ce。 2.客观存在的电容（寄生电容）有：晶体管电容（极间电容）和线间分布 电容，即Ci（输入端等效电容） 和Co（输出端等效电容）。33可从器
3、件手册中查到；并且(估算，fT 要从器件手 册中查到)三极管高频率下 的等效电路44本章讨论的交流放大电路，虽然都在低频（20200KHz）范围内，但可将低频的交流信号再分成三个区：低频（fL）区、中频（fM）区和高频（fH）区。分析放大电路的频率响应时，可采用“分段频率法”。分别画出“高、中、低” 频段的微变等效电路，利用中频段的等效电路，求出Au。而利用低 频、高频段的等效电路，分别求出fL、 fH。高、低频率的定义：在某一频率范围内，相对频率高的叫高频； 反之叫低频。比如，在音频（2020KHz）范围内： 20-1KHz为低频； 1K-3KHz为中频；3KHz-20KHz为高频。预备知识
4、5次声波(头晕眼花) 、超声波(蝙 蝠可听到) 、人对3KHz最敏感狗能听到声音的频率范围为1520KHZ，猫是6065KHZ，人 只有2020KHZ。 5声音就是人们感知到的物理的机械振动。 声音的高低叫做音调 。频率的高低决定声音的音调，振幅的大小决定声 音的响度。但不同的物体发出的声音我们还是可以通过音色分辨不同发生体 的材料、结构不同，发出声音的音色也就不同。声音是由发声的物体震动产生的，当其整体震动时发出基音，但同时其 各部分也有复合的震动，这些各部分震动产生的声音组合成泛音。由于部分 小于整体，所有不同的泛音都比基音的频率高，但强度都相当弱。音色是声音的特色，根据不同的音色，即使在
5、同一音高和同一声音强度 的情况下，也能区分出是不同乐器或人声发出的。 音色的不同取决于不同的泛音，每一种乐器、不同的人以及所有能发声 的物体发出的声音，除了一个基音外，还有许多不同频率的泛音伴随，正是 这些泛音决定了其不同的音色，使人能辨别出是不同的乐器甚至不同的人发 出的声音。每一个人即使说话也有不同的音色，因此可以根据其声音辨别出 是不同的人。 音调主要由声音的频率决定，同时也与声音强度有关。响度的大小主要依赖于声强，也与声音的频率有关。*声音的三要素-音量、音调、音色 6下面给出部分音符（三个八度音）的频率以及以单片机 晶振频率f0=12Mhz，定时器在工作方式1下的定时器高低 计数器的
6、予置初值 ：*单片机中音调与频率的关系（微电子06级同学的课外作业 ）低音中音高音7激励器是一类在音频中加入特定谐波的效果器.在说这一类效果器之前，我们得先说说基频和谐波的概念 。所谓基频，就是一个声音的基础频率。它是所有音源所发出 的谐波震荡中最小的那个频率。基频决定了一个音的音高.在国 际标准中，规定了中央C区的A音符的基频是440Hz .*激励器比如我们拿到一个人声， 发现因为设备的原因， 8000Hz以上的高频部分基本 没有，那么我们就可以用激 励器对高频部分进行激励， 以产生出一些新的高频谐波 ，达到改善听感的作用。 而在人声处理的时候，需要极其慎重地使用激励器。用不好， 添加的谐波
7、不会让你的声音听起来更好听，反而会弄脏整个声音 。 8* 简单波形声谱示意图 9*音频和合成10如果有人发了个“a”的音, 我们既能听出发的是“a”, 还能听出发音的人 是男是女. 这可以从声音信号的频谱来解释. Figure 1 中蓝线是“a”的频谱, 可 以看出这是由一个一个很密的小峰组成的, 相邻小峰之间的距离就是音调. 图中 所示的是男生的发音,音调大概是120Hz,如果是女生发“a”, 这些小峰会更密 一些, 因为女生音调要高些. 可是只要发的音还是“a”这些小峰的包络, 也就是 图中的绿线, 就是一样的. 如果是发“b”包络又会是另一种波形. *a 音 的 频 谱11语音信号处理已
8、经大概有20年没有什么大 进展了, 人可以轻松地同时听两个人说话, 可目 前计算机听一个人说话都很难. 人们虽然能把飞 船发到火星上面去, 可是对于自己了解的还是太 少. 人耳的结构太牛了, 设计得太好了, 完全是 大师的杰作. 每一个人哪怕丑一点, 笨一点, 其实 都是伟大作品的展示. 每个人都有资格在这个世 界上骄傲地生活! *人耳的结构太牛了12所谓中频范围,一方面耦合电容C1、C2的容抗远 小于串联电路中的其它电阻,所以可视为交流短路; 另一方面极间电容的容抗又远大于并联支路的其它 阻值,因此可以看成是交流开路。bce+Rb +RcRs中频等效电路C1313低频区，耦 合电容(串联)容
9、 抗较大，其分压 作用较大，使 Ube减小,不可忽 略;极间电容(并 联)容抗很大， 可视为开路。 高频区， 耦合电容容抗 较小，可视为 短路;极间电 容容抗很小， 使Ube减小,不 可忽略。 bce+Rb +RcRsC1ce+ +Rc高频等效电路的简化C 与 R 构 成 RC 低通电 路。C1 与输入电阻 ri 构成一个 RC 高通电路低频等效电路14C注意 Ube 电压 控制 器件143.1.1 频率特性的概念图3 1 考虑频率特性时的等效电路C与R构 成RC高通电路C 与R 构 成 RC 低 通电路3.1 频率特性的一般概念教科书P2091515fLfHBWAum0.707AumOffL
10、 ：下限频率；fH ：上限频率BW ：通频带BW = fH fL下限频率、上限频率和通频带高低频区,由于电容的影响,致使加在放大器的净输入电 压信号变小,输出电压变小,故电压放大倍数下降。结论1616定义:当放大倍数下降到中频区放大倍数的0.707倍, 即 Auh=(1 ) Aum时的频率称为上限频率fH。 定义: 当放大倍数下降到中频区放大倍数的0.707倍, 即 时的频率称为下限频率fL。 1717分贝的引入：用分贝表示电压放大倍数，这种表示方法最初用于声学。由于人的耳朵对声音强弱的感觉符合对数规律，即电压放大倍数增大100倍，人耳只感到增加了40倍。故定义取两个音响的功率之比再取对数为贝
11、尔，即Bel=lg 。又嫌此太小，又定义为分贝，即dB=10Bel=10lg 。在电网络的研究中则习惯用电压之比，故，dB=10Bel=10lg =注意：如果仅取以10为底的对数，如： ，则是无单位的，必须再乘以20后，电压的增益就有“分贝”单位了。预备知识例如：Au=103， 则对应60dB。1818幅频特性fOfL20dB/十倍频fH20dB/十倍频270225135 180相频特性9010 fL0.1fL0.1fH10 fH fO图3 2 共射基本放大电路的频率特性1919共发射极放大电路的电压放大倍数将是一个复数, 即 其中幅度Au和相角 都是频率的函数, 分别称为放大电路的幅频特性和
12、相频特性。可用图3 - 2表示。我们称上、 下限频率之差为通频带fbw, 即fbw=fh-fl 通频带的宽度, 表征放大电路对不同频率的输入信号的响应能力, 它是放大电路的重要技术指标之一。 2020基波（和原 函数同频）二次谐波 （2倍频）高次谐波周期函数展开成付里叶级数：直流分量补充: 周期函数分解为傅里叶级数21t基波直流分量三次谐波五次谐波七次谐波周期性方波波形分解tt补充222基波直流分量三次谐波直流分量+基波直流分量+基波+三次谐波补充3直流分量+基波23图3 3 频率失真3.1.2 线性失真（亦称频率失真）因为电 容为线 性元件不同频 率的相 移不同不同频 率的放 大倍数 不同2
13、424下列输入信号中，有可能产生线性失真的是：c) ui=Uimsin2 102tb) ui=Uimsin2 105ta) ui=Uimsin2 102 t+Uimsin2 105t？25结论：幅度失真和相位失真总称为频率失真。因放大电路对 不同频率成分信号的增益不同，从而使输出波形产生失真， 称为幅频失真。放大电路对不同频率成分信号的相移不同， 从而使输出波形产生失真，称为相频失真。幅频失真和相频 失真是线性失真。这是因为它们都是由于线性电抗元件(耦 合电容、旁路电容、分布电容、变压器、PN结电容、分布电 感等)所引起的，所以又称为线性失真。而非线性失真则是 由电路中非线性元件(电子管、铁心
14、变压器等)引起的。 25信号频率不太高时（如低频、 中频）结电容容抗很大可视为 开路(因为是并联)结电容不影响 放大倍数。当频率较高时结电容 容抗减小其分流作用增大集电 极电流 i c 减小i c 与 i b 之比下 降三极管电流放大系数将降低 放大倍数降低。同时，由于i c与i b之间存在相位差，放大倍数还会产生附加相移。因此，信号处于低频和中频时，电流放大系数 是常数，高频时，电流放大系数是频率f的函数，即263.2 三极管的频率参数针对结电 容而言26计算得：三极管 为f ：为 值下降至 时的频率。0 ：低频共射电流放大系数；27高频下27对数幅频特性fTfOf20lg 020dB/十倍
15、频f0对数相频特性10 f0.1f4590波特图：压缩坐标扩 大视野。 幅频特性纵坐标取 对数，且单位用dB； 相频特性的纵坐标 不取对数，仍为 。 幅频、相频特性横 坐标均采用对数坐标 。即10倍频。3dB28高频下28值下降到 0.707 0 (即 )时的频率。当 f = f 时，值下降到中频时的 70% 左右。或对数幅频特性 下降了 3 dB。3.2.1 共射截止频率 f 29高频下29值降为 1 时的频率。f fT 时， ，三极管失去放大作用；f = fT 时，由式得：3.2.2 特征频率 f T30fTfOf高频下30值下降为低频 0 时 的 0.707 时的频率。3.2.3 共基截止频率 f31高频下31因为可得f 与 f 、 fT 之间关系：3232说明：所以：1. f 比 f 高很多，等于 f 的 (1 + 0) 倍；2. f fl时51低频波特图 推导（3-24）当ffl时,
