模电第五章课件讲课讲稿.ppt

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1、模电第五章课件5.1.1研究放大器频率响应的必要性1.频率失真由于不同频率的成分幅度上得不到同样放大而使输出波形产生的失真称为幅度失真；由于不同频率的成分产生的相移不同而使输出波形产生的失真称为相位失真。两种频率失真现象上述幅度失真和相位失真都是由电路的线性电抗元件引起的，故又称为线性失真。它与非线性失真的一个重要区别是：线性失真在输出信号中不会产生新的频率成分，而非线性失真将使输出信号产生新的频率成分。2.不产生频率失真的条件由上述可见，若要不产生频率失真，则要求放大器对所有不同频率分量信号的放大

2、量相同，且延迟时间也相同，即要求放大器具有如下理想的幅频特性和相频特性：（k为常数）（td为常数）如右图,给出了响应的幅频特性和相频特性曲线5.1.2波特图及简单RC电路的频率响应放大器的频率响应通常用波特图表示。波特图是指绘制在两张半对数坐标纸上的幅频特性和相频特性曲线图，它们的横轴采用对数刻度，纵轴采用线性刻度，其中幅频特性的纵轴采用表示，单位是分贝（dB）；相频特性的纵轴采用，单位是度或弧度(rad)。在工程上，波特图通常不是逐点描绘的，而是采用渐近直线近似表示。如前所述，放大器在低频段显现高

3、通特性，而在高频段则显现低通特性。下面对无源单级低通RC和高通RC的频率响应加以分析。1.低通RCRC低通电路如图所示。幅频特性表达式为：相频特性表达式为：幅频特性由三个步骤绘出：根据上述讨论，可以画出幅频特性如图所示。图中，虚线为实际幅频特性的波特图，实线为渐近幅频特性波特图，它由两条渐近线在处转折。相频特性由三个步骤绘出：根据上述讨论，可以画出相频特性如图所示。图中有三条直线逼近，在0.1至10之间，是一条斜率为／十倍频的直线（虚线为实际相频特性）。2.高通RCRC高通电路如图所示。幅频特性表达

4、式为：相频特性表达式为：参照绘制RC低通电路频率特性的方法，可画出RC高通电路的波特图幅频特性相频特性当＝时，＝＝0.707，20lg＝dB。即为转折频率,是RC高通电路的下限频率。通过以上分析我们可以得到以下有意义的结论：电路的截止频率决定于电容所在回路的时间常数。一旦电路的通带放大倍数及截止频率确定，电路电压传递函数也随之确定。当信号频率等于下限频率或上限频率时,放大电路的增益下降3dB,且产生相移。近似分析中，可以用折线化的近似波特图表示放大电路的频率特性。5.2单级共射放大器的频率响应5.2

5、.1共射基本放大器全频段微变等效电路5.2.2三极管的频率参数5.2.3共射基本放大器频率响应分析5.2.1共射基本放大器全频段微变等效电路分析一个放大器的频率响应其实质就是要得到放大倍数与信号频率之间的关系。要进行频率响应的全频段分析，三极管小信号模型应采用考虑了结电容的混合型小信号模型,简化后如下图。考虑了耦合电容和结电容的影响,下面(a)图所示的共射基本放大电路的全频段微变等效电路如(b)图所示。（a）为简化分析，通常将输入信号分为中频、低频和高频三个频段，在各频段上按实际情况进行简化，降低电

6、路阶次。按上述原则，便可得到放大器在各频段的等效电路，从而得到各频段的放大倍数，最后把它们综合起来得到完整的频率响应。（b）5.2.2三极管的频率参数在讨论放大器的频率特性前，先对与晶体三极管混合型模型密切相关的频率参数作一介绍。三极管的频率参数是用来描述管子频率特性的特征参数。常用的频率参数有共发截止频率、特征频率和共基截止频率等，下面分别作简要介绍。1.共发截止频率将值下降到的0.707倍时的频率定义为三极管的共发截止频率。2．特征频率当值降为1时的频率定义为三极管的特征频率。3．共基截止频率＝

7、时，值下降为的0.707倍，称为共基截止频率。4．发射结电容与的关系三极管特征频率可从手册上查到，根据下式就可计算出发射结电容，即式中是三极管的跨导，由工作点电流决定，38.5(S)，单位为S。5.2.3共射基本放大器频率响应分析1.共射基本放大器中频段源电压增益下图所示电路，在中频时、可视为交流短路，三极管结电容可忽略，据此可画出中频段电路的等效电路。是一个与频率无关的常数。由图可导出2.共射基本放大器低频段源电压增益在低频段，要考虑耦合电容的容抗，而三极管结电容可忽略，由此画出的低频段等效电路。

8、低频段等效电路将输出回路等效为电压源形式由上图可以得出：由上式可知，共发基本放大器低频段源电压增益有两个转折频率和。如果两者的比值在四倍以上，可取较大的值作为放大电路的下限频率。3.共射基本放大器高频段源电压增益在高频段，画出的高频段等效电路如图高频段等效电路用密勒定理等效简化等效电路经过一系列变化,可以得到可知，上限频率主要由高频等效电路的时间常数决定。=4.共射放大器完整的频率特性将放大器中频段、低频段和高频段分别求出的源电压增益综合起来，可得到在整个频率范围内的