西工大模电第七章 频率响应(2-5)课件.ppt

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1、第七章频率响应放大倍数、输入电阻、输出电阻、非线性失真、频率响应。频率响应就是放大器对于不同频率信号的放大特性。例如：当信号频率很高时，晶体管PN结的电容效应显现，其等效电路中的容抗不能忽略，对不同频率的信号的放大也是不同的，将不再是纯电阻特性。当信号频率很低时，外电容的容抗也不能忽略，其对不同频率的信号产生的衰减也是不同的。频率响应反映不产生线性失真或保持纯电阻特性所允许的最大频率范围。RB1RCUCCiBiC++uCE+Rs+--RLC1C2+-UoTUs+-UiIiIo+CERB2RE7.1频率响应的概念7.1.1频率失真和不失真条件一、频率失真当放大由不同

2、相位、不同频率分量组成的具有一定频谱宽度的复杂信号时，放大器对不同频率分量的放大倍数和延迟时间不同，从而造成输出信号的波形失真。1、振幅频率失真：（幅频失真）放大倍数随频率变化。例如：2、相位频率失真：（相频失真）延迟时间随频率变化。例如：uit0uot0uot0幅频失真相频失真tdtd1td2幅频失真、相频失真都是线性失真，对各频率分量都是线性放大。特点：组成信号的频率分量不变，但各频率分量之间的幅值比例和时间延迟改变。二、线性失真和非线性失真1、起因不同线性失真由电路中线性电抗元件引起；非线性失真由电路中的非线性元件（或非线性特性）引起。2、结果不同线性失真不

3、产生新的频率分量；非线性失真产生新的频率分量。三、不产生频率失真条件对所有频率分量的放大倍数和延迟时间均相同（纯电阻特性）。K常数td常数5－1－2实际的频率特性及通频带定义一、实际幅频特性低频区和高频区：中频区：接近理想特性二、通频带（－3dB带宽）上限频率：fH下限频率：fL三、增益带宽积信号频谱宽度≤放大器通频带理想频率特性LH低频区高频区中频区－3dB点直接耦合LH低频区高频区中频区在通频带内表现为纯电阻特性。7.2晶体管的高频小信号等效电路和频率参数一、晶体管的高频等效电路二、晶体管的高频参数1、共射短路电流放大系数及其上限频率[的上限频率]一阶低通频率

4、特性2、特征频率3、共基短路电流放大系数及上限频率7.3频率响应的渐近波特图近似表示法一、一阶电路1、低通特性波特图：横轴、纵轴均用对数刻度渐近波特图：用直线近似曲线一阶低通特性渐近波特图画法：幅频特性：画水平线；画斜线；使两线交点为上限频率点。最大误差3dB。相频特性：画水平线；画水平线；连接处两点。最大误差5.7°。2、高通特性二、二阶电路1、低通特性总上限频率当时，例：作业：7－1、7－3、7－47.4单级共射放大器的高频响应分析一、共射放大器的高频小信号等效电路混合π型高频小信号等效电路(压控型)UoRB1RCUCC++Rs+-RLC1C2+-TUs+-U

5、iIiIo+C3RB2REIib+-UiIoe+-c+-UoUsRsRCRL二、密勒定理及高频等效电路的单向化模型1、密勒定理：跨接在网路输入和输出端的阻抗可以等效为两个分别并接在输入和输出端的阻抗。＋U2－＋U1－I1I2Z＋U1－＋U2－I1I2Z1Z2A’u包含Z的影响，当流过Z的电流很小可忽略时，A’u近似与Z无关。2、高频等效电路的单向化模型密勒等效电容：Iib+-UiIoe+-c+-UoUsRsRCRL单向化等效电路及简化电路输入电容等效源电阻等效源电压Iib+-UiIoe+-c+-UoUsRsRCRLce+-+-Uo三、高频增益及上限频率一阶低通源电

6、压增益中频源电压增益上限（角）频率ce+-+-Uo四、频率特性（波特图）共射放大电路高频响应分析：1、计算发射结电容Cb’e；2、计算密勒电容CM；3、简化输入一阶电路；4、计算中频源电压增益AuIs，上限频率fH；5、画出源电压增益频率响应特性Aus(jω)。五、负载电容和分布电容对高频响应的影响1、晶体管结电容对高频响应的影响：放大器件特性；2、负载电容对高频响应的影响：容性负载；3、分布电容对高频响应的影响：导线和电路布线等。RB1RCUCC++Rs+-RLC1C2+-TUs+-UiIiIo+C3RB2RECLUo＋－＋Uo－＋Uo－若ωH1＜＜ωH2，主极

7、点六、结果讨论设计宽带放大器考虑：1、选择晶体管：选择小fT高的晶体管；2、电压信号源：信号源内阻Rs尽量小；3、集电极负载：即RC要小（一般几十～几百欧姆）；增益带宽积：G·BW为常数4、负载电容：CL要尽可能小，包括分布电容。电路措施：共集电极电路隔离。共集Ⅰ共射Ⅱ共集Ⅲ＋Us－RsCL输入隔离级输出隔离级主放大级例7.4.1某运算放大器由三级组成，其中相位补偿电容C跨接在第二级的输入端和输出端之间。已知C＝30pF，第一级输出电阻Ro1＝200kΩ，第二级放大倍数Au2I＝－1000，第二级输入电阻Ri2＝200kΩ，三级放大器中，第一级上限频率fH1最低，

8、是主极点。