放大电路的频率响应课件.ppt

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1、第五章放大电路的频率特性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放大电路的放大倍数是信号频率的函数，我们称之为频率响应或频率特性；在设计电路时，必须先了解信号的频率范围，以便使所设计的电路具有适应于该信号频率范围的通频带；在使用电路前，应查阅手册、资料、或实测其通频带，以便确定电路是否适用。5.1.2频率响应的基本概念电路的耦合电容：高通，低频导致放大倍数下降并且产生附加相位移。半导体极间电容：低通，高频导致放大倍数下降并且产生附加相位移。图5.1.1高通电路及频率响应令则将用其幅值与相角表，得：一、高通电路图

2、5.1.2低通电路及其频率响应将用幅值及相角表示，得：二、低通电路高通：低通：图5.1.3高通电路与低通电路的波特图5.1.3波特图波特图小结:1、电路的截止频率决定于电容所在回路的时间常数τ。2、当信号频率等于fL或fH时，放大倍数的增益下降3dB，且产生+45o或–45o相移。3、近似分析中,可用折线化的近似波特图表示放大电路的频率特性。在对数坐标中反映频率特性曲线一、完整的混合π模型5.2晶体管的高频等效模型5.2.1晶体管的混合π模型图5.2.1晶体管结构示意图及混合π模型二、简化的混合π模型图5.2.2混合π模型的简

3、化因C’π»C’’μ且C’’μ一般情况下的容抗远大于RL’故常略去等效变换:在图(a)电路中，从b’看进去Cμ中流过的电流为：为保证变换的等效性，要求流过的电流仍为,而它的端电压为，因此的电抗为：间总电容为：用同样的方法可以得出：在近似计算时，取中频时的值，所以

4、

5、=，说明是的（1+

6、

7、）分之一，因此·K·K-·K·K

8、

9、）+=-=1()1(μ'μCC·K·K

10、

11、）·K三、混合π模型的主要参数对受控电流，不同的表述方法表述的是同一个物理量，即:从手册可查得，而手册上可查到的Cob是晶体管为共基接法且发射极开路时c–b间的结电容

12、，与Cμ近似。可将Cμ近似为Cob。Cπ的数值可通过手册上的fT和放大电路的静态工作点求解。K是电路的电压放大倍数，可通过计算得到。·5.2.2晶体管电流放大倍数β的频率响应图5.2.3β的分析图5.2.4的波特图b&为的截止频率，称为共射截止频率。'πeb'Cr设τ=则：图5.3.1场效应管的高频等效模型gmrdsrgsCgsCgdCds(mS)(Ω)(Ω)(pF)(pF)(pF)参数：单位：结型：绝缘栅型：0.1~10105>1071~101~100.1~10.1~20104>1091~101~100.1~15.3场效应管

13、的高频等效模型图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单管共射放大电路的频率响应中频等效电路如下:图5.4.2单管共射放大电路的中频等效电路空载时为一、中频电压放大倍数图5.4.3单管共射放大电路的低频等效电路将上式分子、分母同除以（Rc+RL）便可得到二、低频电压放大倍数令:则:20lg

14、

15、=20lg

16、

17、+20lg图5.4.4单管共射放大电路的高频等效电路b’-e间开路电压和等效电阻R为:三、高频电压放大倍数因为间电压与输出电压的关系没变,所以高频电压放大倍数为:令则对数幅频特性和相频特

18、性表达式为:20lg

19、

20、=20lg

21、

22、–20lg四、波特图综上所述，电路全频段的电压放大倍数表达式为：当fL《f《fH时，fL/f和f/fH均趋于零，故；当f接近fL时，f《fH，故；当f接近fH时，f》fL，故；若电路在低频段有fL1～fLN个截止频率，在高频段有fH1～fHM个截止频率，则其电压放大倍数为：图5.4.5单管共射放大电路的波特图ÕÕÕ===øöççèæ+·øöççèæ+øöççèæ=NiMkHkLiNiLiumuffjffjffjAA11111&&作业P254:5.1;5.2;中频段：Cgs′开路，C短路，有

23、：高频段：C短路，考虑到Cgs′的影响，上限频率为：低频段：Cgs′开路，考虑到C的影响，下限频率为：得电路全频段电压放大倍数的表达式为：图5.4.7单管共源放大电路及其等效电路5.4.2单管共源放大电路的频率响应为改善低频特性，需加大耦合电容及其回路电阻以降低fL，但作用有限，最好采用直接耦合方式。为改善高频特性，需减小或及其回路电阻，以提高fH。但由于,,为减小，则要减小，这将使电压放大倍数减小。可见提高fH和增大电压放大倍数是矛盾的。5.4.3放大电路频率响应的改善和增益带宽积单管共射放大电路的增益带宽积为:

24、

25、

26、

27、设

28、，则；设，则；设，且，则。则

29、

30、经整理可得:

31、

32、此式表明，当晶体管选定后，增益带宽积也就大体确定为某一常量。5.5多级放大电路的频率响应5.5.1多级放大电路频率特性的定性分析对数幅频特性和相频特性为：{图5.5.1两级放大电路的波特图结论:一、下限频率fL：;根据fL的定义