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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 5.4 单管放大电路的频率响应 5.5 多级放大电路的频率响应
重点: 与频率响应相关的基本概念 具有一个RC环节电路的截止频率的计算

5.1 频率响应概述
频率响应的基本概念
一、频率响应 放大电路放大倍数与信号频率 的关系称频率响应。 的关系称频率响应。 Aum 0.707 Aum 通频带 fBW= fh-fl Au与 f有关原因: 有关原因: 与 有关原因 电路中存在电抗元件。 电路中存在电抗元件。 二、RC电路的频率响应 电路的频率响应 1、 RC低通电路 、 低通电路 2、 RC高通电路 、 高通电路 下限 截止频率 上限 截止频率 Au

fl

fh

f

RC低通电路
1 Uo 1 jωC Au = = = Ui R + 1 1 + jωRC j ωC


R + . ui C + . uo -

1 fH = 2πRC

ω f = 2π



Au =

1 f 1+ j fH

幅频特性

1 Au = 1+ ( f

相频特性
)2 fH

? = ?arctg( f f ) H

f 2 20 lg | Au |= ?20 lg 1 + ( ) fH

f ? = ?arctg( f ) H

RC高通电路
.

jf / f L Au= . = U i 1 + jf / f L
幅频特性 Au = f / fL 1 + ( f f )2 L

Uo

fL =

1 2πRC

相频特性

? = 90o ? arctg( f f ) L

5.2 晶体管的高频等效模型
h参数模型 参数模型——忽略晶体管结电容 参数模型 忽略晶体管结电容 混合π模型——考虑结电容效应 考虑结电容效应 混合π模型 考虑

频率响应

简化混合 简化混合π模型 Cπ’ = C? (1-K)+ Cπ π π
Uce

K=Uce / Ub’e

20lg |β | dB β

频率响应

fβ 三、简化混合π 模型参数: 模型参数: rbe= rbb’+ rb’e rb’e=UT/IBQ gm Ub’e=βIb β Ub’e= Ibrb’e gm = β/rb’e Cπ = gm /2πfT π

fT

f

Uce

+

Ib rbe β Ib

Ic

+

Ube
_

Uce
_

5.4 单管放大电路的频率响应

频率响应

一、定性分析 1、中频段可忽略结电容、耦合电容。 、中频段可忽略结电容、耦合电容。 2、低频段可忽略结电容。 、低频段可忽略结电容。 3、高频段可忽略耦合电容。 、高频段可忽略耦合电容。

二、中频段的频率响应

频率响应

′ & ′ = Ri ? rbe U & Ube s Rs + Ri rbb′ + rbe ′

Ri = RBb //(rbb′ + rb′e )

& Ausm

& Uo Ri rb′e = =? ? g m Rc C //RL) (R & Us Rs + Ri rbb′ + rb′e

三、低频段的频率响应

频率响应

在低频段,放大电路相当只含一个 回路的高通电路 回路的高通电路。 在低频段,放大电路相当只含一个RC回路的高通电路。 其下限截止频率取决于耦合电容所在回路的时间常数。 其下限截止频率取决于耦合电容所在回路的时间常数。

L

& = Ausm

1 + 1/ j

& & AusL = Ausm
L

jf / f L 1 + jf / f L

& f Ausm L

=

1 2π τ
L

四、高频段的频率响应

频率响应

在高频段,放大电路相当只含一个 回路的低通电路 回路的低通电路。 在高频段,放大电路相当只含一个RC回路的低通电路。 其上限截止频率取决于结电容所在回路的时间常数。 其上限截止频率取决于结电容所在回路的时间常数。

& & AusH = Ausm

1 1+ jf / fH

f = 1 2πτ
H

H

频率响应

五、完整的频率响应

jf f A =A (1 + j f f )(1 + j f f
L us usm L

H

)

六、放大电路频率响应的改善和增益带宽积 通频带 fBW= fh-fl 希望f 能覆盖输入信号占有的整个频率范围。 希望 BW能覆盖输入信号占有的整个频率范围。 改善低频特性

频率响应

可加大甚至去掉耦合电容。 → 减小 fl → 加大τl,可加大甚至去掉耦合电容。

改善高频特性 → 加大 fh → 减小τh,需要减小结电容 π’ 。 需要减小结电容Cπ 扩展通频带与提高增益有矛盾。 需要综合考虑。 扩展通频带与提高增益有矛盾。——需要综合考虑。 需要综合考虑 增益带宽积 |Aum? fBW |: 放大电路中频增益与通频带乘积的绝对值。 放大电路中频增益与通频带乘积的绝对值。

5.5 多级放大电路的频率响应

频率响应

一、多级放大电路的波特图 分别求出各级电路相应的A 及频率响应, 分别求出各级电路相应的 um、fh、fl及频率响应,再将它 们的频率响应叠加。 们的频率响应叠加。

二、多级放大电路截止频率的估算 多级放大电路截止频率的估算 1、上限截止频率 、

频率响应
2

fh =

1 1.1 1/f h1 + 1/f h2 + L + 1/f hn
2 2

若某一级上限截止频率 fh i 比其它级上限截止频率低得 倍以上) 相差4倍以上 ,则取总上限截止频率 多(相差4倍以上),则取总上限截止频率 fh= fh i 2、下限截止频率 、

f l = 1 .1

f l 1 + f l 2 + L f ln
2 2

2

若某一级下限截止频率 fl i 比其它级下限截止频率高得 相差4倍以上 则取总下限截止频率 倍以上) 多(相差 倍以上),则取总下限截止频率 fl = fl i


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