北邮张晓莹模拟电路课件第五章

•研究的问题：放大电路对信号频率的适应程度，即信号频率对放大倍数的影响。•主要参数：fL、fH、fbw•在低频段使放大倍数数值下降的原因：随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电容等的容抗增大，使动态信号损失。•在高频段使放大倍数数值下降的原因：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。第五章放大电路的频率响应频率响应——放大器的放大倍数与频率的关系。5.1频率响应概述()()()uuAfAff()uAf其中称为放大器的幅频响应，()f表示放大器的相频响应。5.1.1无源RC电路的频率响应一、RC低通网络HuRCVVAj11j11ioRC++--io..VVRC低通电路1.频率响应表达式112HHfRCRC式中，。21=()()1()uuuHAAAfff的模幅频特性(/)Harctgff相角（相频特性）低通的频率响应fH最大误差-3dB幅频响应2H11(/)uAff时，当Hff2H111(/)uAff20lg0dBuA时，当HffH2H1/1(/)uAffffH20lg20lg(/)uAff0分贝水平线斜率为-20dB/十倍频程的直线2.RC低通电路的波特图相频响应时，当Hff时，当HffHarctg(/)ff090时，当Hff45时，当100.1HHfff十倍频程的直线斜率为/45oiuuVAAVio表示输出与输入的相位差因为所以高频时，输出滞后输入.90-arctg()oLff二.RC高通网络2L11()vAffoi/11/1j/1/LuLVjRAVRjCRCj模和相角分别为RC高通电路1.频率响应表达式11,2LLfRCRC式中高通的频率响应fLL90-arctg()off2L11()vAff幅频响应相频响应输出超前输入。2.RC高通网络的波特图5.2.1晶体管的混合π模型一、物理模型rbb'---基区的体电阻，b'是假想的基区内的一个点。bebeberrr为发射结电阻，且bcbcbcrrr为集电结电阻，且C为发射结电容uC为集电结电容三极管的物理模型5.2晶体管的高频等效模型ber这一模型中用代替，这是因为β本身就与频率有关，而gm与频率无关。.b'emgV.b0I二、完整的混合π模型高频混合π型小信号模型电路CuCuCCCuCuCIrb’c很大，可以忽略。rce很大，也可以忽略。Cu由于跨接在输入输出回路之间，不便于电路密勒定理的分析，可根据“”将其单向等效。(1)uuubecebeCCcbCeeUUUKUIXXKUubC从看进去中流过的电流三、简化的混合π模型,uuCCI为保证变换的等效性，要求流过的电流仍为因此(11)uuuubebeCCbeCCUUXKUIXXKKKKK考虑在近似计算时，可用中频时的值代替，且(1)(1)uuuCKCKC因此be间的总电容为(1||)uCCKC用同样的方法可求出1uuKCCKuC较小，可忽略。低频时，混合模型与h参数模型等效CuC特征频率bebbberrrTbeEQ(1)oUrI因为ebbebrIVmbebogVI所以EQmbeToIgrUmT2ugCCfuTCf和从手册中查出。四、混合π参数的估算cbCEUII由β定义：π0b'eb'e[(1/)+]1mbegUUrjjffCπbb'eb'e[(1/)+()]uCCIUrj5.2.2晶体管电流放大倍数的频率响应0cebeUKU因ceU表明是在输出交流电压=0时的交流电流之比。bIcI(1||)uuCCCCKCcmb'eIgUb'e12()uCfCrfT0ff时，02011()1fffjfftgf－000.707-452ff时，，0ffff时，0-90f时，，当20lgβ下降3dB时,频率f称为共发射极接法的截止频率当β=1时对应的频率称为特征频率fT，且有fT≈β0f的波特图mb'e0b'e1()1ugrfjrCCjf当f=fT时,有0T2T()11()fff因fTf,所以11111oooojffjffjff因为(1)Tofff所以Tfff从而有：共基截止频率2()mTougffCC参数11(1)ooofjff5.3场效应管的高频等效模型将Cdg折合到输入和输出回路，则(1)gsgsdgCCKCgsdsdsrrC和一般比外接电阻大得多，所在回路比输入回路的时间常数小得多，可得简化模型。简化模型高频等效模型1dsdsdgKCCCK()mLKgR共射放大电路一、中频段所有的电容均可忽略。可用前面讲的h参数等效电路分析。5.4单管放大电路的频率响应eb'oieb'sisosmUUUUUUUUAu)]([Lcbeeb'isismRRgrrRRRAmu∥中频电压放大倍数：5.4.1共射电路的频率响应在低频段，三极管的极间电容可视为开路，耦合电容C1、C2不能忽略。为方便分析，现在只考虑C1，将C2归入第二级。低频等效电路可推出低频电压放大倍数：1LusLusmOSUAUjAff1L12[(//]bbeSfRrRC）该电路有一个RC电路高通环节。用时间常数法可求得下限截止频率：二、低频段幅频响应：••2120lg||20lg||20lg1()usLusmLAAff相频响应：Larct18g(0)ff共射放大电路低频段的波特图在高频段，耦合电容C1、C2可视为短路，三极管的极间电容不能忽略。这时要用混合π等效电路。该电路有一个RC电路低通环节。有上限截止频率：H12fRCb'ebb'bs//[(//)]RrrRR高频电压放大倍数：1OusmusHSHUAAfUjf高频等效电路三、高频段幅频响应：••2120lg||20lg||20lg1()usHusmHAAff相频响应：()180Hfarctgf共射放大电路高频段的波特图••(11(1))HsmLsLuufjffjjAffAf四、电压放大倍数的波特图五、增益带宽积•fbw＝fH－fL≈fH'''12[//(//)HbebbbsfrrRRC''(1)mLCCgRCumbwumHAfAf增益带宽积对于多数放大电路，增益提高，带宽变窄。mLHmLumgRCfgRA在一定条件下增益带宽积是常数。5.4.2共基电路的频率响应mHbTbe2gffC5.5多级放大电路的频率响应1120lg20lgnuukknkkAA5.5.1频率特性的定性分析当两级增益和频带均相同时，则单级的上下限频率处的增益为m10.707uA两级的增益为2m12m1(0.707)0.5uuAA即两级的带宽小于单级带宽LLHHbwb(1~)kkwkffffknff5.5.2截止频率的估算211numkuLkLkAAff一、下限截止频率12numkkuLLAfAf当时，211nLkLLLkkffff由于，将高次项忽略2112nLkkLff则211.1nLLkkff若加上修正系数，则211numkuHkHkAAff二、上限截止频率12numkkuHHAfAf当时，21111nHHkkHHkffff由于，将高次项忽略2112nkHkHff则211.111nkHHkff若加上修正系数，则例题一'12eCCCC分别考虑、、、所确定的截止频率。解：C1、C2、Ce影响低频特性，每个电容产生一个高通环节。利用时间常数法，C1、C2、Ce中考虑一个电容时，可将其余两个短路。C在低频段，的容抗很大，可认为开路。C1所在回路的等效电路从C1看进的等效电阻为：112(////)sbbbeRRRRr1121111112(////)12()LsbbbesifRRRrCRRRCCC2所在回路的等效电路从C2看进的等效电阻为：2cLRRR2222212()LcLfRCRRC12//////1bebbseerRRRRRCe所在回路的等效电路从Ce看进的等效电阻为：2e1112////2//1LeeebebbseeeefRCrRRRCCRR1212,,eLeLLLeRfRRfff下限频率主要由因、故、决定。为改善低频特性，Ce取值要远大于C1、C2。12e讨论高频特性时，C、C、C的容抗很小，可看作短路。C所在回路的等效电路C从看进的等效电阻为：12//(////)CbebbsbbRrrRRR121122[//(////)]HCbebbsbbfRCrrRRRC12121111LLLeLuumHLLeAfffjjjffffffjjjffffAjf1、该放大电路为几级放大电路?2、耦合方式?3、在f＝104Hz时，附加相移φ=？4uA、写出的表达式。解：1、三级；2、直接耦合；3、φ=3x45o=135o334104110uAfj、例题二作业•5.3,5.4,5.6,5.8,5.11,5.15,5.17