北交模电研讨2放大电路地频率特性研究

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1、放大电路的频率特性研究2014/5/413放大电路的频率特性研究摘要：由于放大电路中存在电抗元件，使得放大器可能对不同频率信号分量的放大倍数和相移不同。如放大电路对不同频率信号的幅值放大不同，就会引起幅度失真；如放大电路对不同频率信号产生的相移不同就会引起相位失真。幅度失真和相位失真总称为频率失真。为实现信号不失真放大所以要需研究放大器的频率响应。对共射、共集、共基三种放大电路频率特性进行分析和比较，利用负反馈电路改善放大电路的频率特性。关键词：放大电路；频率响应；负反馈电路1、放大电路频率响应的基本概念放大电路的放大倍数是频率的函数，这种函数关系称为放大电路的频率

2、响应或频率特性。表示为：其中为幅值频率特性，为相位频率特性。放大电路对不同频率信号放大倍数的幅值不同，相位也不同，当输入信号包含有若干多次谐波成分时，经过放大电路后，其输出波形产生的失真称为频率失真。由于频率失真是由线性元件引起的，因此这种失真为线性失真，频率失真又可分为幅频失真和相频失真。2、影响放大电路频率响应的因素以单管共射电路为例，如表1所示。表1影响放大电路频率响应的因素频段低频段中频段高频段影响因素耦合电容、旁路电容不可忽略，结电容视为开路。耦合电容、旁路电容视为短路，结电容视为开路。耦合电容、旁路电容视为短路，结电容不可忽略。放大倍数变化情况13放大倍

3、数幅值下降，产生超前的附加相移。放大倍数幅值不随频率变化而变化，只有固定相移。放大倍数幅值下降，产生滞后的附加相移。分析方法采用低频等效电路，计算下限截止频率。采用中频等效电路，计算中频放大倍数。采用高频等效电路，计算上限截止频率。3、频率响应的表示方法频率响应可以表示成解析表达式，也可表示成频率特性曲线（即图形表示）。3.1频率响应的解析表达式以单管放大电路为例，频率响应可表示成：其中为中频段电压放大倍数，为低频段下限频率，为高频段上限频率。3.2渐近波特图这是用来描绘放大器频率响应的一种重要方法，它是在半对数坐标系统中绘制放大器的增益及其相位与频率之间关系曲线的

4、一种常用工程近似方法。从波特图上不仅可以确定放大器的频率响应的主要参数，而且在研究负反馈放大器的稳定性问题时也常用波特图来解决，因此，由传递函数写出A（ω）和φ（ω）的表达式，并作出相应的渐近波特图是必须掌握的。一个电子系统的波特图可以分解为各因子的组合，画出了各因子的波特图，就可以通过叠加，十分方便地获得系统的波特图。这种波特图可以用几段折线来近似，而不必逐点描绘，作图方便，而且误差也不大，所以获得了广泛的应用。表2表示出了具有实数极零点时若干因子的频率特性渐近波特图。表2若干传递函数因子的渐近波特图传递函数频率特性幅频特性波特图相频特性波特图A1(s)=AIA1

5、(jω)=AIA1(ω)=20lgAIφ1(ω)=00A1(ω)/dBω20lgAI0φ1(ω)ω13A2(s)=sA2(jω)=jωA2(ω)=20lgωφ2(ω)=90o0.110A2(ω)/dBω20lgω+20dB/十倍频90o0φ2(ω)ω1A3(s)=1+s/ωp1A3(ω)=20lg1+(ω/ωp)2ωφ3(ω)=－arctanωp1A3(jω)=1+jω/ωpωp－20dB/十倍频0A3(ω)/dBω3dB－90o－45o0.1ωpωp10ωp0φ3(ω)ω－45o/十倍频sA4(s)=1+ωzωφ4(ω)=arctanωzA4(ω)=20lg1+(

6、ω/ωz)2ωA4(jω)=1+jωzω+20dB/十倍频ωz0A4(ω)/dB3dB+90o+45o0.1ωzωz10ωz0φ4(ω)ω+45o/十倍频4、频率响应的主要指标4.1中频增益AM及相角φM指放大器工作在中频区的增益与相位，它们与频率无关。4.2上限频率fH及下限频率fL它定义为当信号频率变化时，放大器增益的幅值下降到0.707AM时所对应的频率。当频率升高时，增益下降到0.707AM时所对应的频率称为上限频率fH，即AMA(fH)=2当频率下降时，增益下降到0.707AM时所对应的频率称为下限频率fL，即AMA(fL)=24.3通频带BW它定义为上、

7、下限频率之差值，即13BW=fH－fL当fH＞＞fL时，BW≈fH。4.4增益带宽积GBW它是放大器中频增益AM与通频带BW的乘积，即GBW=│AM·BW│5、放大电路频率响应的分析方法5.1放大电路在不同频段内的等效电路若考虑电抗元件的影响，放大器的增益应为频率的复函数：A(jω)=A(ω)ejφA(ω)。放大器的频率特性可分为三个频段：中频段、低频段、高频段。对不同频段内的放大器进行分析，应建立不同的等效电路。5.1.1中频段：通频带BW以内的区域由于耦合电容及旁路电容的容量较大，在中频区呈现的容抗（1/ωC）较小，故可视为短路；而三极管的极间电容的容量较小