电子技术基础电子技术基础模拟部分模拟部分 （第六版）（第六版）华中科技大学电信系华中科技大学电信系 2华中科技大学 张林电子技术电子技术基础模拟部分基础模拟部分1 1 绪论绪论2 2 运算放大器运算放大器3 3 二极管及其基本电路二极管及其基本电路4 4 场效应三极管及其放大电路场效应三极管及其放大电路5 5 双极结型三极管及其放大电路双极结型三极管及其放大电路6 6 差分式放大与频率响应差分式放大与频率响应7 7 模拟集成电路模拟集成电路8 8 反馈放大电路反馈放大电路9 9 功率功率放大放大电路电路10 10 信号处理与信号产生电路信号处理与信号产生电路11 11 直流稳压电源直流稳压电源华中科技大学 张林36 6 频率响应频率响应6.1 6.1 放大电路的频率响应放大电路的频率响应6.2 6.2 单时间常数单时间常数RCRC电路的频率响应电路的频率响应6.3 6.3 共共源和共射源和共射放大放大电路的低频响应电路的低频响应6.4 6.4 共源和共射放大电路的高频响应共源和共射放大电路的高频响应6.5 6.5 共栅和共基、共漏和共集放大共栅和共基、共漏和共集放大电路的高频响应电路的高频响应6.6 6.6 扩展放大电路通频带的方法扩展放大电路通频带的方法6.7 6.7 多级多级放大电路的频率响应放大电路的频率响应*6.8 6.8 单级放大电路的瞬态单级放大电路的瞬态响应响应4华中科技大学 张林6.1 放大电路的频率响应放大电路的频率响应1、需要放大的信号通常都包含许多频率成份。
如话筒输出的语、需要放大的信号通常都包含许多频率成份如话筒输出的语音信号（音信号（20Hz20kHz），卫星电视信号（），卫星电视信号（3.74.2GHz）等2、放大电路中含有电抗元件或等效的电抗元件，导致对不同频、放大电路中含有电抗元件或等效的电抗元件，导致对不同频率的信号放大倍数和时延不同若信号中不同的频率成份不能率的信号放大倍数和时延不同若信号中不同的频率成份不能被放大电路同等地放大（包括时延），则会出现失真现象（称被放大电路同等地放大（包括时延），则会出现失真现象（称为线性失真或频率失真）为线性失真或频率失真）两个现实情况两个现实情况5华中科技大学 张林6.1 放大电路的频率响应放大电路的频率响应 因此，放大电路对不同频因此，放大电路对不同频率的输入信号具有不同的放大率的输入信号具有不同的放大能力，即增益是输入信号频率能力，即增益是输入信号频率的函数放大电路对不同频率信号产生不同响应的根本原因放大电路对不同频率信号产生不同响应的根本原因 前两章分析放大电路的性能指标时，是假设电路中所有耦合电容前两章分析放大电路的性能指标时，是假设电路中所有耦合电容和旁路电容对信号频率来说都呈现非常小的阻抗而视为短路；和旁路电容对信号频率来说都呈现非常小的阻抗而视为短路；FET或或BJT的极间电容、电路中的负载电容及分布电容对信号频率来说都呈的极间电容、电路中的负载电容及分布电容对信号频率来说都呈现非常大的阻抗而视为开路。
现非常大的阻抗而视为开路输入输入输出输出放大电路放大电路1、电抗元件的阻抗会随信号频率的变化而变化电抗元件的阻抗会随信号频率的变化而变化2、放大电路中有耦合电容、旁路电容和负载电容，、放大电路中有耦合电容、旁路电容和负载电容，FET或或BJT也存在也存在PN结电容，此外实际电路中还有分布电容结电容，此外实际电路中还有分布电容6华中科技大学 张林6.1 放大电路的频率响应放大电路的频率响应放大电路典型的频率响应曲线放大电路典型的频率响应曲线阻容耦合单级共源放大阻容耦合单级共源放大电路的典型频率响应曲电路的典型频率响应曲线如图所示，其中图线如图所示，其中图a是是幅频响应曲线，图幅频响应曲线，图b是相是相频响应曲线一般有频响应曲线一般有 fH fL如果信号的所有频率成如果信号的所有频率成份均落在通频带内，则份均落在通频带内，则基本上不会出现频率失基本上不会出现频率失真现象若已知信号的频率成份，要设计出满足要求的放大电路，最主要若已知信号的频率成份，要设计出满足要求的放大电路，最主要的任务就是设计出频率响应的的任务就是设计出频率响应的fH和和fL7华中科技大学 张林6.1 放大电路的频率响应放大电路的频率响应1、正弦稳态响应是分析频率响应的基本方法、正弦稳态响应是分析频率响应的基本方法2、工程上常采用分段分析的简化方法。
即分别分析放大电路的低频响应、工程上常采用分段分析的简化方法即分别分析放大电路的低频响应、中频（通频带）响应和高频响应，最后合成全频域响应其中通频带内中频（通频带）响应和高频响应，最后合成全频域响应其中通频带内的响应与频率无关，就是前两章放大电路性能指标的分析结果的响应与频率无关，就是前两章放大电路性能指标的分析结果3、也可以用计算机辅助分析（如、也可以用计算机辅助分析（如Spice等）的方法，获得放大电路精确等）的方法，获得放大电路精确的频率响应曲线的频率响应曲线频率响应的分析方法频率响应的分析方法 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具体包括：应具体包括：1、频率响应的分析方法、频率响应的分析方法2、影响放大电路频率响应的主要因素、影响放大电路频率响应的主要因素3、如何设计出满足信号频带要求的放大电路、如何设计出满足信号频带要求的放大电路4、各种组态放大电路频率响应特点、各种组态放大电路频率响应特点本章讨论的主要内容本章讨论的主要内容华中科技大学 张林86.2 单时间常数单时间常数RC电路电路的频率响应的频率响应6.2.1 RC高通电路的频率响应高通电路的频率响应6.2.2 RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应9华中科技大学 张林6.2.1 RC高通电路的频率响应高通电路的频率响应1.增益的传递函数增益的传递函数且令且令又又则则电压增益的幅值（模）电压增益的幅值（模）（幅频响应）（幅频响应）电压增益的相角电压增益的相角（相频响应）（相频响应）10华中科技大学 张林6.2.1 RC高通电路的频率响应高通电路的频率响应2.频率响应曲线描述频率响应曲线描述最大误差最大误差-3dB0分贝水平线分贝水平线幅频响应幅频响应11华中科技大学 张林6.2.1 RC高通电路的频率响应高通电路的频率响应2.频率响应曲线描述频率响应曲线描述相频响应相频响应低频时，输出超前输入低频时，输出超前输入因为因为表示输出与表示输出与所以所以输入的相位差。
输入的相位差12华中科技大学 张林6.2.2 RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应幅频响应幅频响应相频响应相频响应1.增益的传递函数增益的传递函数13华中科技大学 张林6.2.2 RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应幅频响应幅频响应相频响应相频响应输出滞后输入输出滞后输入2.频率响应曲线频率响应曲线华中科技大学 张林146.3 共共源和共射放大电路源和共射放大电路的低频响应的低频响应6.3.1 共共源放大电路的低频源放大电路的低频响应响应6.3.2 共共射放大电路的低频响应射放大电路的低频响应15华中科技大学 张林6.3.1 共源放大电路的低频响应共源放大电路的低频响应1.增益的传递函数增益的传递函数 低频区内，电路中的耦合电容、低频区内，电路中的耦合电容、旁路电容的阻抗增大，不能再视为旁路电容的阻抗增大，不能再视为短路低频小信号等效电路低频小信号等效电路16华中科技大学 张林6.3.1 共源放大电路的低频响应共源放大电路的低频响应1.增益的传递函数增益的传递函数为简化分析，设低频区内，有为简化分析，设低频区内，有低频小信号等效电路低频小信号等效电路则则Rs可作开路处理可作开路处理17华中科技大学 张林6.3.1 共源放大电路的低频响应共源放大电路的低频响应1.增益的传递函数增益的传递函数定性讨论定性讨论 Cb1所在的输入回路所在的输入回路构成的是构成的是RC高通电路高通电路 Rg上的电压上的电压 输入回路输入回路18华中科技大学 张林6.3.1 共源放大电路的低频响应共源放大电路的低频响应1.增益的传递函数增益的传递函数定性讨论定性讨论 输出回路也是高通电路，不过不是简单的单时间常数输出回路也是高通电路，不过不是简单的单时间常数RC高通电路。
高通电路和和 输出回路输出回路19华中科技大学 张林6.3.1 共源放大电路的低频响应共源放大电路的低频响应1.增益的传递函数增益的传递函数由电路可列出方程由电路可列出方程由前两个方程得由前两个方程得20华中科技大学 张林6.3.1 共源放大电路的低频响应共源放大电路的低频响应1.增益的传递函数增益的传递函数代入第代入第3 3个方程得源电压增益个方程得源电压增益21华中科技大学 张林6.3.1 共源放大电路的低频响应共源放大电路的低频响应1.增益的传递函数增益的传递函数令令且且通带内（中频）增益，与频率无关通带内（中频）增益，与频率无关Cb1引起的下限截止频率引起的下限截止频率Cs引起的下限截止频率引起的下限截止频率Cb2引起的下限截止频率引起的下限截止频率22华中科技大学 张林6.3.1 共源放大电路的低频响应共源放大电路的低频响应1.增益的传递函数增益的传递函数其中其中第第1项是与频率无关的通带内源电压增益项是与频率无关的通带内源电压增益后三项分别是后三项分别是3个与个与6.2节节RC高通电路相同的低频响应高通电路相同的低频响应可见共源放大电路的低频响应是由可见共源放大电路的低频响应是由3个个RC高通电路共同作用高通电路共同作用的结果的结果。
则则 为简单起见，假设为简单起见，假设3个下限截止频率个下限截止频率fL1、fL2和和fL3之间相距较之间相距较远（远（4倍以上），可以只考虑起主要作用的截止频率的影响例倍以上），可以只考虑起主要作用的截止频率的影响例如有如有fL2 4 fL1，fL1 fL3，则上式简化为，则上式简化为 23华中科技大学 张林6.3.1 共源放大电路的低频响应共源放大电路的低频响应1.增益的传递函数增益的传递函数2.增益的频率响应波特图增益的频率响应波特图水平线不水平线不是是0 dBf fL2时，相频响应为时，相频响应为-180，反映了，反映了通带内输出与输入的反相关系通带内输出与输入的反相关系24华中科技大学 张林6.3.1 共源放大电路的低频响应共源放大电路的低频响应 若想尽可能降低下限截止频率，则需要尽可能选择大的旁若想尽可能降低下限截止频率，则需要尽可能选择大的旁路电容路电容Cs和耦合电容和耦合电容Cb1、Cb2但这种改善是很有限的，因此但这种改善是很有限的，因此在信号频率很低的使用场合，可考虑用直接耦合方式在信号频率很低的使用场合，可考虑用直接耦合方式25华中科技大学 张林6.3.2 共射放大电路的低频响应共射放大电路的低频响应1.增益的传递函数增益的传递函数低频小信号等效电路低频小信号等效电路Rb=（Rb1|Rb2）远大于）远大于R i R i26华中科技大学 张林6.3.2 共射放大电路的低频响应共射放大电路的低频响应1.增益的传递函数增益的传递函数定性讨论定性讨论输入回路构成的是输入回路构成的是RC高通电路高通电路 输入回路输入回路和和 输出回路输出回路 输出回路也是高通电路输出回路也是高通电路27华中科技大学 张林6.3.2 共射放大电路的低频响应共射放大电路的低频响应1.增益的传递函数增益的传递函数由第由第2 2个方程得个方程得由电路可列出方程由电路可列出方程其中其中28华中科技大学 张林6.3.2 共射放大电路的低频响应共射放大电路的低频响应1.增益的传递函数增益的传递函数代入第代入第1 1个方程得源电压增益个方程得源电压增益29华中科技大学 张林6.3.2 共射放大电路的低频响应共射放大电路的低频响应1.增益的传递函数增益的传递函数令令且且通带内（中频）增益，与频率无关通带内（中频）增益，与频率无关由由Cb1和和Ce引起。