电子电路基础第四章

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1、第四章放大电路的频率特性当：时，函数表示系统的稳态正弦频率响应，简称为频率响应或频率特性(常用符号A(jω)表示）。信号传输系统（放大电路）A(s)X(s)Y(s)图4.1.1用信号传输系统表示放大电路4．1频率特性的分析方法4.1.1放大电路的理想频率特性一、幅频特性和相频特性放大电路一般作为一个信号线性传输系统，电路的增益用系统传输函数A(s)表示。在复数频域：频率响应或频率特性是由于放大电路中存在电抗性元件，所以电路的放大倍数、输入输出阻抗等为频率的函数，本章主要研究增益的频率特性。典型的单管共射放大电路的幅频特性和相频特性OwwL(fL)wH(fH)B

2、WAvm0.707Avm-90º-180º-270ºw0VSe+–RS+VCCRBRCRLCBCCT+VO-—二、工作频段、截止频率和通频带fLfHBWAvm0.707AvmOffL：下限频率；fH：上限频率BW：通频带BW=fH-fL中频段高频段低频段三、放大电路的理想频率特性放大电路所要放大的目标输入信号通常为有一定频谱范围的信号，例如语声信号的频率范围一般在20～20KHz。放大电路应该对输入信号频谱范围内任何频率点的信号分量给予同等量的幅度放大：通频带应覆盖输入信号的频谱范围且通频带内的A(ω)保持为一常数放大电路应该对输入信号频谱范围内任何频率点的

3、信号分量给予和同等量的时延：时延特性或为线性特性。四、幅度失真和相位失真频率失真(a)幅频失真(b)相频失真幅度失真：由于带宽的限制（对不同频率信号的放大能力不同）产生幅度失真（波形有变化）相位失真：由于放大器对不同频率信号的时延不同产生相位失真（波形有变化）以上两种失真虽然输入和输出之间的波形有变化，但没有新的频率成分产生，属线性失真。4.1.2频率特性的分析方法一、传输函数和零点、极点在复数频率s域中，电容的容抗为1/sC,电感的感抗为sL。含有电抗成分的线性系统的传输函数A(s)的一般表示式:稳定的有源线性系统的特点：1.零点的个数m小于或等于极点的个数

4、n.2.由于元件参数为正实数，有：极点为负实数或实部为负的共轭复数。零点为可正可负的实数或实部可正可负的复数。3.仅含电容的电路中，极点的个数等于独立电容的个数。(有非独立电容的电路，极点个数小于电容数）当S=z1,z2,z3…时A(S)=0,称z1,z2,z3…为函数的零点当S=p1,p2,p3…..时A(S)=,称p1,p2,p3…为函数的极点极零图：将极点和零点在以为实轴，为虚轴的复平面上用x表示极点，o表示零点，称为函数的极零图。一般零极点为实数或复数。当激励信号为角频率ω的正弦信号且在稳态时传输函数可写成：二.频率响应的波特图幅频特性的波特图使用分贝

5、作为纵坐标，每十倍的频率间隔作为横坐标，幅频特性以分贝表示时：即：总的传输幅频特性（增益）为各零极点的代数和（差）。相频特性：1.一阶实数极点的波特图单极点的电压传输函数为稳态响应为+_+_CR式中ωp为极点对应的角频率，其幅频特性和相频特性可表示为：+_+_CR（1）对于幅频特性：当ω<<ωp时：当ω＝ωp时当ω>>ωp时由ω<<ωp和ω>>ωp形成的两条直线交于ωp，ωp成为上截止频率。用波特图表示幅频特性误差最大点在ωp，误差为3dB。（2）对于相频特性：因此，可以用三条直线（频率用十倍频程)描述相频特性，最大误差在0.1ωp和10ωp处，误差为5.7度

6、。2.一阶零点因子的波特图设一阶有限零点（零点不为零）的稳态响应为：（1）对于幅频特性：当ω<<ωz时：当ω＝ωz时:当ω>>ωz时:（2）对于相频特性：3.RC高通电路的波特图(一个零点加一个极点）+_+_CRRC高通电路其中：+_+_CRRC高通电路一阶高通(一个极点）在w=0处的一个零点。w=wL时为0dB.则有：+20dB/十倍频-20dB/十倍频例4.1.1：分析图4.1.4给定电路的传输系数。画出其波特图。-10dBA(ω)14dBω(×103)0dB0.55505000.051250o45o90oω(×103)0.55505000.05-45o-

7、90o例：设二阶低通系统的电压传输函数为下式所示，试画出其幅频特性和相频特性的波特图：解：令s=jω,则系统的稳态响应为：上式中由四项构成(1)为100（+40dB)的常数,(2)为106rad/s的极点，(3)为107rad/s的极点，(4)为108rad/s的零点。对应此四项在幅频特性波特图中由①②③④虚线表示。标准表达形式①②③④虚线表示由幅频特性的四个因子引起的幅频特性变化，实线为合成之后的最终结果。⑤⑥⑦虚线为两个极点和一个零点提供的相移特性，实线为合成之后的最终结果X(jω)Xo1Xi2Xo2XinY(jω)XonXi1A1(jω)A2(jω)An

8、(jω)4.1.3多级放大电路的频率特