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1、模拟电子技术基础,第五章 放大电路的频率响应,第五章 放大电路的频率响应,5.1 频率响应概述,5.2 晶体管的高频等效模型,5.4 单管放大电路的频率响应,5.5 多级放大电路的频率响应,作业： 习题 2、6 思考题：自测题,5.1.1 研究放大电路频率响应的必要性,在放大电路中，由于电抗元件（C、L）及晶体管极间电容的存在，当输入信号频率过低或过高时，放大倍数会减小，同时产生相移。因此对正弦输入信号来说，放大器的电压放大倍数便成为信号频率的函数。这样的关系即称为频率响应或频率特性。 一般地说，电压放大倍数是复数。,幅值Au和相位与频率的关系分别叫做电压放大倍数的 幅频特性和相频特性.,.,
2、5.1 频率响应概述5.1.1研究放大电路频率响应的必要性,一、高通电路,+,+,-,-,Ui,.,Uo,.,R,C,1、频率响应表达式,图5.1.1 高通电路及其频率响应 (a) 电路,5.1.2频率响应的基本概念（RC电路的频率响应）,5.1 频率响应概述5.1.2频率响应的基本概念（RC电路）,分别写出幅频特性和相频特性,频率高的信号几乎全部通过，且无相移;频率低的信号衰减厉害，且有相移，最大趋于+90。 故称为高通电路。fL称为下限截止频率。相位超前。,当f fL时，Au 1， 0； 当f = fL时， Au 0.707， =+45； 当ffL时， Au 0， +90。,.,.,.,5
3、.1 频率响应概述5.1.2频率响应的基本概念（RC电路）,图5.1.3(a) 高通电路波特图,5.1 频率响应概述5.1.2频率响应的基本概念（RC电路）,二、低通电路,+,+,-,-,Ui,.,Uo,.,R,C,1. 频率响应表达式,图5.1.2低通电路及其频率响应 (a)电路,5.1 频率响应概述5.1.2频率响应的基本概念（RC电路）,Au是复数，可以分别用其幅值和相位来表示,fH,f,-45,-90,0,Au,.,1,0.707,f,频率低的信号几乎全部通过，且几乎无相移； 频率高的信号衰减厉害，且有相移，最大趋于-90。 故称为低通电路。fH称为上限截止频率。相位滞后。,图5.1.
4、2低通电路及其频率响应 (b)频率响应,5.1 频率响应概述5.1.2频率响应的基本概念（RC电路）,2、波特图（Bode图）-对数频率特性,图5.1.3(b) 低通电路波特图,5.1 频率响应概述5.1.2频率响应的基本概念（RC电路）,一、完整的混合模型,图5.2.1 晶体管结构示意图及混合模型,5.2.1 晶体管的混合模型,5.2 晶体管的高频等效模型5.2.1晶体管的混合模型,跨导: gm,二、简化的混合模型,b,b,c,+,-,+,-,b,b,c,+,-,+,-,(a)简化的混合模型,(c)单向化后忽略C”的混合模型,将混合模型简化后， 进行单向化转换，即将C 等效在输入回路和输出回
5、路 中。设C折合到be间的电 容为C ，折合到ce间的电 容为。(等效原则I C =I C I C =I C” )则,e,e,图5.2.2 混合模型的简化,5.2 晶体管的高频等效模型5.2.1晶体管的混合模型,三、 混合模型的主要参数,与h参数一致性，比较两模型可知其电阻参数完全相同：,Ic=Ib=gmUbe Ube =Ibrbe,5.2 晶体管的高频等效模型5.2.1晶体管的混合模型,5.2.2 晶体管电流放大倍数的频率响应,0,-45,-90,f(Hz),f(Hz),0,f , 当=0.707 0时的频率 叫做的共射截止频率f 。,f , ,当=1时 的频率叫特性频率fT。,图5.2.4
6、 波特图,当频率f升高时，下降，且Ic与Ib之间产生相位差。推导结果：,可以证明：,5.2 晶体管的高频等效模型5.2.2电流放大倍数的频率响应,5.4.1 单管共射放大电路的频率响应,图5.4.1 单管共射放大电路 及其等效电路,5.4 单管放大电路的频率响应5.4.1共射电路的频率响应,首先，定性分析电路的频率响应： 1、中频区 由于C的容量较大，容抗较小，它与RC、RL相串联，因此C可视为短路；而 、 的容量较小，容抗较大，与所在回路中的电阻并联，因此可视为开路； 2、高频区 f ， ，C更可视为短路，而 ，它与r be并联， 使U be ，使U O ,即Au ； 3、低频区 f ， ，
7、 更可视为开路，而 ，它与RL串联， 对UO分压，使UO ，即Au 。,结论：低频Au下降的主要因素取决于耦合电容C， 高频Au下降的主要因素取决于管子的极间电容。,5.4 单管放大电路的频率响应5.4.1共射电路的频率响应,一、中频电压放大倍数Ausm,.,中频段，C可视为短路， C可视为开路， C、C的作用可忽略，等效电路为,RS,+,-,+,-,+,-,+,-,定量分析：,图5.4.2 单管共射放大电路的中频等效电路,空载时：,5.4 单管放大电路的频率响应5.4.1共射电路的频率响应,二、低频电压放大倍数Ausl,低频段，C可视为开路， C不可视为短路，等效电路为,图5.4.3 单管共
8、射放大电路的低频等效电路,5.4 单管放大电路的频率响应5.4.1共射电路的频率响应,三、高频电压放大倍数Aush,.,高频段，C可视为短路， C不可视为开路，等效电路为,图5.4.4 单管共射放大电路的高频等效电路,5.4 单管放大电路的频率响应5.4.1共射电路的频率响应,高频时与低通电路相似，其幅频、相频特性表达式为,低频段时与高通电路相似，其幅频、相频特性表达式为,低频电压放大倍数：,高频电压放大倍数：,5.4 单管放大电路的频率响应5.4.1共射电路的频率响应,四、完整的频率响应,将高、中、低频段组合在一起，即为,图5.4.5单管共射放大电路的波特图,135,225,5.4 单管放大
9、电路的频率响应5.4.1共射电路的频率响应,画波特图的方法 时间常数法： 1、先计算Ausm（由静态求出相应参数）； 2、分别计算 ，然后根据,求出上、下限截止频率；,3、画波特图。,5.4 单管放大电路的频率响应5.4.1共射电路的频率响应,例5.4.1 在如图所示电路中，已知VCC=15V,Rs=1k, Rb=20k , Rc= RL=5k ,C=5F；晶体管的UBEQ=0.7V,rbb=100 ,=100, f =0.5MHz,Cob=5PF。 试估算电路的截止频率fH和fL，并画出Aus的波特图,解：(1)求解Q点,(2) 求解混合模型中的参数,RC,Rb,T,-,+,+Vcc,RL,
10、uo,C,-,+,Rs,uS,uI,+,-,图5.4.1（a）,5.4 单管放大电路的频率响应5.4.1共射电路的频率响应,(3) 求解中频电压放大倍数,5.4 单管放大电路的频率响应5.4.1共射电路的频率响应,(4) 求解fH和fL,(5) 画Aus的波特图,.,波特图见下页,5.4 单管放大电路的频率响应5.4.1共射电路的频率响应,1,10,102,103,104,0,20,40,20lgAus(dB),-135,-90,f(Hz),f(Hz),-20dB/十倍频,105,106,-180,-225,-270,20dB/十倍频,fL,fH,图5.4.6 例5.4.1图,263103,3
11、.2,5.4 单管放大电路的频率响应5.4.1共射电路的频率响应,5.4.3 放大电路频率响应的改善和增益带宽积,通频带fbw=fH fL越宽，放大电路对信号频率的适应能力越强。,展宽通频带的方法： （1）改善低频响应：增大耦合电容及回路电阻有限；或采 用直接耦合，此时fL=0。 （2）改善高频响应：,增益带宽积：增益与带宽的乘积。综合指标,由上式可见，当管子选定之后，增益带宽积基本确定。,（证明 见书）,5.4 单管放大电路的频率响应5.4.3频响改善和增益带宽积,N级放大电路,对数幅频特性和相频特性表达式为,截止频率为,放大倍数增加,通频带变窄,(5.5.5),(5.5.7),5.5 多极
12、放大电路的频率响应,Au1,Auo1,0.707Auo1,0,fL1,fH1,Auo2,0.707Auo2,0,fL2,fH2,Au2,Au,0.707Auo,0.5Auo,Auo,0,fL1,fL,fH1,fH,中频段两级阻容耦合放大 电路总电压放大倍数:,在下限频率 fL1 = fL2 处,总电压放大倍数下降为,故通频带变窄了,f,f,f,5.5 多极放大电路的频率响应,本章小结,一、频率响应描述放大电路对不同频率信号的适应能力； 低频Au下降的主要因素取决于耦合电容C， 高频Au下降的主要因素取决于管子的极间电容。 二、晶体管的高频等效模型及相应参数的计算； 三、单极共射放大电路的频率响应； 画波特图的方法：时间常数法。 四、多级放大电路的上、下限截止频率的近似估算。,
