放大电路的频率特性.ppt

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1、第三章放大电路的频率特性在电子电路中所遇到的信号往往不是单一频率的正弦信号，而是各种不同频率分量组成的复合信号。由于晶体管本身具有电容效应，以及放大电路中存在电抗元件(如耦合电容C1、C2和旁路电容CE)，因此，对于不同频率分量，电抗元件的电抗和相位移均不同。所以，放大电路的电压放大倍数Au和相角φ成为频率的函数。我们把这种函数关系称为放大电路的频率响应或频率特性。3.1频率特性的一般概念3.1.1频率特性的概念1.中频区各种电容作用可以忽略的频率范围通常称为中频区。在中频区内，电压放大倍数Au基本

2、上不随频率而变化，保持一常数，此时的放大倍数称为中频区放大倍数Aum。由于电容不考虑，所以也无附加相移。第二章所进行的动态分析都是在放大电路的中频区。2.高频区高频区，影响频率特性的主要因素是管子的极间电容和接线电容等，这些电容对高频特性的影响可用RC低通电路图来模拟。当频率↑，容抗1/ωC↓，致使容抗上的分压减小，放大电路的输出电压减小，从而使放大倍数下降。同时将在输出电压与输入电压间产生附加的滞后相移。RC低通电路图3.低频区在放大电路的低频区内，耦合电容和射极旁路电容对放大电路的影响，可用RC

3、高通电路图来模拟。当频率降低时，容抗增大，致使容抗上的分压加大，放大电路的输出电压减小，从而使放大倍数降低。同时也会在输出电压与输入电压间产生附加的超前相移。截止频率综上所述，在频域内，共发射极放大电路的电压放大倍数将是一个复数，幅度Au和相角φ都是频率f的函数，分别称为放大电路的幅频特性和相频特性。我们将放大倍数下降到中频区放大倍数Aum0.707倍的频率通称为截止频率，在低频的段截止频率称为下限频率fl，在高频段的截止频率称为上限频率fh，上、下限频率称之差为通频带fbw。通频带的宽度，表征放大

4、电路对不同频率的输入信号的响应能力，它是放大电路的重要技术指标之一。RC高通电路图共发射极放大电路的频率特性(a)幅频特性(b)相频特性3.1.2线性失真由于放大电路对不同频率成分的放大倍数不同，而产生的失真称为幅频失真；同样由于放大电路对不同频率成分的相位移不同，而产生的失真称为相频失真。无论是幅频失真还是相频失真，都是由线性电抗元件引起的，故这种失真称为线性失真，在输出波形中不产生新的频率成分。幅频失真相频失真3.2晶体管的频率参数影响放大电路的频率特性，除了电容外，还有影响高频特性的晶体管内部

5、频率参数：共射极截止频率fβ、特征频率fT和共基极截止频率fα等。3.2.1共射极截止频率fβ晶体管共发射极放大电路的电流放大系数β是也频率的函数。中、低频时，β=β0是常数；当频率升高时，由于管子内部的电容效应，其放大作用下降，所以β可表示为：(幅频特性)φβ=-arctanf/fβ(相频特性)将β幅值下降到0·707β0时的频率fβ定义为的截止频率。3.2.2特征频率fT将幅频特性下降到1时的频率fT定义为的特征频率。通常fT/fβ>>1，由幅频特性可以得到fT与fβ的近似关系：fT≈β0fβ3

6、.2.3基极截止频率fα共基极放大电路的电流放大系数α也是频率的函数，当频率升高时，α的幅值下降到0·707α0时的频率fα定义为的截止频率。由α与β的关系可得fα=(1+β0)fβ共基极放大电路的频率特性要比共发射极放大电路的频率特性好的多。fα、fT、fβ的关系为fα>fT>fβ3.3晶体管高频微变等效电路在2.4.1节导出的H参数微变等效电路适用于中频放大电路。但在高频的情况下，由于晶体管的极间电容不可忽略，其物理过程有些差异，为此，引出高频微变等效电路，即混合参数Π型模型。3.3.1混合参数

7、Π型模型(a)结构示意图(b)完整混合参数Π型模型(c)混合参数Π型简化模型混合参数Π型模型说明rbb‘表示基区体电阻，rbb’=rb。注意图中的b‘，是基区内的虚拟基极，与基极引出端b是不同的。rb‘e是发射结电阻。由于be处于正向偏置，故rb’e很小。Cb‘e为发射结电容。rb‘c和Cb’c是集电结的结电阻和结电容，由于集电结工作时处于反向偏置，故rb‘c的值很大，与Cb'c并联可以忽略不计。受控电流源用gmUb‘e表示，而不用βIb，其原因是，由于结电容的影响，Ic和Ib不能保持正比关系。这里

8、的gm称为互导，具有电导的量纲。rce为电流源内阻，阻值较大，与负载RL并联后可略去。根据上述各元件的参数，可将高频下的电路结构(a)图等效为(b)图,进而化简为(c)图。由于电路形状象Π，各元件参数具有不同的量纲，因而称之为混合参数Π型模型，即晶体管高频微变等效电路。3.3.2高频微变等效电路参数的获得低频区Π参数和H参数等效电路比较1.电阻参数rb'e和互导gm在低频区，如果忽略Cb‘e和Cb’c影响，则晶体管的H参数模型与Π参数模型是一致的，所以高频微变等效电路