模拟电路课件第五章 放大电路的频率响应.ppt

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1、第五章放大电路的频率响应5.1频率响应概述5.2晶体管的高频等效模型5.3场效应管的高频等效模型5.4单管放大电路的频率响应5.5多级放大电路的频率响应5.1频率响应概述在使用一个放大电路时应了解其信号频率的适用范围，在设计放大电路时，应满足信号频率的范围要求。5.1.1必要性由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导体器件极间电容的存在，当输入信号频率过低或过高时，放大倍数变小，并且产生超前或滞后相移，即，放大倍数是频率的函数。放大电路对信号频率适应程度，即信号频率对放大倍数的影响。5.1.2频率响应基本概念一、RC高通

2、电路频率响应幅频特性相频特性fLfL：下限截止频率对高通电路，频率愈低，衰减愈大，相移愈大高通电路频率响应二、RC低通电路频率响应fH低通电路频率响应fH：上限截止频率对低通电路，频率愈高，衰减愈大，相移愈大通频带：fbw＝fH－fL5.1.3波特图为了扩大视野,缩短坐标,幅频特性和相频特性采用半对数坐标,即横坐标频率采用对数刻度,纵坐标幅值（用dB表示）或相角φ用线性刻度表示。绘制出的幅频特性和相频特性称为波特(Bode)图。高通电路20dB/10倍频（f每下降10倍，增益下降20dB）低通电路-20dB/10倍频（

3、f每上升10倍，增益下降20dB）0.1fH，10fH为相频的两个拐点，误差±5.7100.1fL，10fL为相频的两个拐点，误差±5.710在对数幅频特性中，fL，fH为拐点，有3dB误差①电路低频段的放大倍数需乘因子②当f=fL时放大倍数幅值约降到0.707倍，相角超前45º；当f=fH时放大倍数幅值也约降到0.707倍，相角滞后45º。③截止频率决定于电容所在回路的时间常数电路高频段的放大倍数需乘因子④频率响应有幅频特性和相频特性两条曲线。几个结论在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电容等的容抗增大，使

4、动态信号损失，放大能力下降。高通电路低通电路在高频段，随着信号频率逐渐升高，晶体管极间电容和分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号损失，放大能力下降。下限频率上限频率放大电路的频率参数结构：由体电阻、结电阻、结电容组成。rbb’：基区体电阻rb’e’：发射结电阻Cπ：发射结电容re：发射区体电阻rb’c’：集电结电阻Cμ：集电结电容rc：集电区体电阻阻值小，可忽略阻值小，可忽略5.2晶体管的高频等效模型5.2.1晶体管的混合π模型从晶体管的物理结构出发，考虑发射结和集电结电容的影响，可以得到在高频信号作用下

5、的物理模型，称为混合π模型。gm跨导，表明Ub‘e对Ic的控制关系。阻值远大于c－e间所接负载电阻因在放大区承受反向电压而阻值大混合π模型：忽略小电阻，考虑集电极电流的受控关系一、完整的混合π模型Cμ连接了输入回路和输出回路，使电路的分析复杂化。简化混合π模型：混合π模型的单向化——将Cμ等效在输入回路和输出回路。等效变换后电流不变利用密勒（Miller）定理等效二、晶体管简化的高频等效电路将简化的混合π模型与简化的h参数等效模型相比5.2.2晶体管电流放大倍数的频率响应与低通电路相似共射截止频率电流放大倍数的频率特性

6、曲线采用对数坐标系，横轴为lgf，可开阔视野；纵轴为单位为“分贝”（dB），使得“×”→“＋”。lgf注意折线化曲线的误差－20dB/十倍频折线化近似画法电流放大倍数的波特图:采用对数坐标系当f增大，使幅值降为0dB时的频率，称为特征频率fT。共基截止频率共基电路截止频率远高于共射电路的截止频率，因此，共基电路可做宽频带放大电路。共射截止频率共基截止频率特征频率集电结电容通过以上分析得出的结论：①低频段和高频段放大倍数的表达式；②截止频率与时间常数的关系；③波特图及其折线画法；④Cπ的求法。手册查得晶体管的频率参数可与

7、晶体管高频等效电流类比，简化、单向化变换。很大，可忽略其电流单向化变换极间电容CgsCgdCds数值/pF1～101～100.1～1忽略d-s间等效电容5.3场效应管的高频等效电路适用于信号频率从0～∞交流等效电路中频段：C短路，开路。低频段：考虑C的影响，开路。高频段：考虑的影响，C短路。5.4单管放大电路的频率响应5.4.1单管共射放大电路的频率响应考虑耦合电容和结电容影响，得等效电路带负载时：空载时：一、中频电压放大倍数二、低频电压放大倍数（考虑耦合电容）输出回路等效中频段20dB/十倍频低频电压放大倍数：低频段

8、频率响应分析三、高频电压放大倍数（考虑极间电容）输入回路等效高频电压放大倍数高频电压放大倍数：高频段频率响应分析全频段放大倍数表达式：四、电压放大倍数的波特图矛盾当提高增益时，带宽将变窄；反之，增益降低，带宽将变宽。5.4.3带宽增益积：定性分析fbw＝fH－fL≈fH若rbe<