放大电路的频率响应

2.7放大电路的频率响应频率响应——放大器的电压放大倍数与频率的关系下面先分析无源RC网络的频率响应)()(||)(ffAfAUU其中：称为放大器的幅频响应)(||fAU称为放大器的相频响应)(f2.7放大电路的频率响应（1）频率响应表达式：幅频响应：)arctg(HffH相频响应：2)(11HVHffAfCRfffjfCjRfCjVVAHHioVH2,21)(11212111111§2.7.1单时间常数RC电路的频率响应1.RC低通电路频率响应(frequencyresponse)C1VoR1+－.Vi+－.2.7放大电路的频率响应最大误差-3dB时，当Hff1)/(112HffAVHdB01lg20lg20VHA时，当HffffffAVH/)/(11H2H)/lg(20lg20HffAVH0分贝水平线斜率为-20dB/十倍频程的直线幅频响应：f0.1fH0fH10fH100fH-20-40dB/lg20VHA-20dB/十倍频程10Hff1.0VHAdB20lg20VHA100Hff01.0VHAdB40lg20VHAHff707.0VHAdB3lg20VHA-3dB2)(11HVHffA2.7放大电路的频率响应相频响应时，当Hff时，当Hff0H90H时，当Hff45H时，当100.1HHfff十倍频程的直线斜率为/45其中fH是一个重要的频率点，称为上限截止频率。)arctg(HffHf0.1fH0fH10fH100fH-20-40dB/lg20VHA-20dB/十倍频程f0.1fH0°fH10fH100fH-45°-90°H十倍频/45这种对数频率特性曲线称为波特图(bodeplot)，-3dB§2.7.1单时间常数RC电路的频率响应2.7放大电路的频率响应（1）频率响应表达式：2LVL)(11ffA幅频响应：)arctg(LffL相频响应：fCRfffjRCjCjRRVVALLioVL2,21)(11)1(11122222222.RC高通电路频率响应C2VoR2+－.Vi+－.2.7放大电路的频率响应f0.01fL00.1fLfL10fL-20-40）（dB||lg20UA20dB/十倍频f0.01fL0°0.1fLfL10fL90°45°十倍频/45其中，fL是一个重要的频率点，称为下限截止频率。2LVL)(11ffA幅频响应：)arctg(LffL相频响应：（2）RC高通电路的波特图2.7放大电路的频率响应1.BJT高频小信号模型§2.7.2BJT的高频小信号模型及频率参数混合π型高频小信号模型是通过三极管的物理模型而建立的。rbb'——基区的体电阻rb‘e——发射结电阻b'是假想的基区内的一个点。Cb‘e——发射结电容rb‘c——集电结电阻Cb‘c——集电结电容eb'm.Ug——受控电流源，代替了.bI+++ecbb＇bcberCbcbeCrrbb＇＇＇＇＇cergmube＇2.7放大电路的频率响应模型的简化++++Cb'ccb'eC－reg+bb'bb‘e－mVb'b'er'Vb'eVbe+－Vce+IcIb......rb’c很大，可以忽略。rce很大，也可以忽略。2.7放大电路的频率响应2.BJT高频小信号模型中元件参数值的获得低频时，忽略电容，混合模型与H参数模型等效所以E0ebmV26)1(Irebbebbrrrebbbberrr由：.++++IVbcc－+bbe+Ircebe－Veβib....++++b'ebb'ceVrm+g－－Vrb'Ibcb'eeb'eI+c－beVb+V....2.7放大电路的频率响应又因为ebbebrIVb0ebmIVgcbTmeb2CfgC从手册中查出TcbfC和所以mV26Eeb0mIrg++++IVbcc－+bbe+Ircebe－Veβib..++++b'eb'bceVrm+g－－Vrb'Ibcb'eeb'eI+c－beVb+V.....2.7放大电路的频率响应3.BJT的频率参数根据β定义：0bcceVII将c、e短路。)1//1//(C'be'beb'beb'CjCjrIVffjCCrjrg1)(10cb'eb'eb'eb'm得:ebcbmcVCjgI)(..++eV+V－bb'bb'eIrbe－C+Cb'eb'eb'ccVmbb'eb'grIc...2.7放大电路的频率响应做出β的幅频特性曲线：当β=1时对应的频率当20lgβ下降3dB时对应的频率ffj1020)(1||fffβf0）（dB||lg20-20dB/十倍频程fTfβ——共发射极截止频(3-dBfrequency)fT——特征频率(transitionfrequency)||lg200)(cb'eb'eb'CCrf21其中：当fTf时,可得：fT≈β0f2.7放大电路的频率响应因为1所以ffjffjffj)1(1111100000则有0001ff)1(0以及可见，比高得多，等于的倍。由此可以理解，与共射组态相比，共基组态的频率响应比较好。fff)1(0综上所述，可知三极管的三个频率参数不是独立的，而是互相有关，三者的数值大小符合以下关系：fffTffj102.7放大电路的频率响应2.7.3单极共射极放大电路的频率响应对于如图所示的共射放大电路，分低、中、高三个频段加以研究。1）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180+TVCb2u+b1RCRoCC-Rb1cLS+-R-+SuuibeLiSirRRRRuuASOusm中频电压放大倍数：2.7放大电路的频率响应2）低频段在低频段，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。画出低频等效电路如图所示。ffjAUUAL1usmsousL1]//[(21CRrRfSbeb）L该电路有一个RC高通环节。有下限截止频率：可推出低频电压放大倍数：++S-u+iS+R-uubiLRr-beiiobbbRcc+ReCβCb12.7放大电路的频率响应共射放大电路低频段的波特图幅频响应：21120||20||20)(lglglgLusmusLffAA相频响应：)arctg(Lff180f0.01fL-180°0.1fLfL10fL-90°-135°十倍频/45f0.01fL0.1fLfL10fL）（dB||lg20UA20dB/十倍频||lg20usmA2.7放大电路的频率响应在高频段，耦合电容C1、C2可以可视为短路，三极管的极间电容不能忽略。这时要用混合π等效电路，画出高频等效电路如图所示。3）高频段用“密勒定理”将集电结电容单向化。RsUsRbrb'eCUb'eUb'egmLiUebb'cUorb'b++－－－+Cb'c.....+－RcRicbib'e2.7放大电路的频率响应用“密勒定理”将集电结电容单向化：其中：cbLmM)(''1CRgCcbcbLmN)('''11CCRgCRsUsRbrb'eCb'eUb'eUb'egmLiUebb'cUorb'b++－－－+.....+－RcRicibCMCN2.7放大电路的频率响应用戴维南定理将C左端的电路进行变换：忽略CN，并将两个电容合并成一个电容:得简化的高频等效电路。MebCCCse'b'bbe'bisi'sUrrrRRRU)]//([//sb'bbe'bRRrrR其中：b'b'eRb'bUc++－－br+mb'e－－rgU..bi.oebcc.UCi.Ub'eRsLURsR+iLU.－oU.b'e.g+U+cC.+RmUb'e－－RRs'2.7放大电路的频率响应可推出高频电压放大倍数：HffjAVVA1usmSOusH其中：'Lme'b'bbe'bisiusmRgrrrRRRAbeLiSirRβRRR其中：RCf21H该电路有一个RC低通环节。有上限截止频率：MebCCC)]//([//sb'bbe'bRRrrRLU.－oU.b'e.g+U+cC.+RmUb'e－－RRs'2.7放大电路的频率响应幅频响应：21120|20||20)(lg|lglgHusmusHffAA相频响应：)arctg(Hff180f0.1fH-180°fH10fH100fH-225°-270°十倍频/45f0.1fHfH10fH100fH）（dB||lg20UA-20dB/十倍频程||lg20usmA共射放大电路高频段的波特图2.7放大电路的频率响应)j1(1)j1(1HLusmusffffAAf-180°fHfL-225°-270°ffHfL）（dB||lg20UA-20dB/十倍频程||lg20usmA-135°-90°十倍频/4520dB/十倍频程十倍频/452.7放大电路的频率响应（1）通频带：（2）带宽-增益积：│fbw×Aum│BJT一旦确定，带宽增益积基本为常数频率失真——由于放大器对不同频率信号的放大倍数不同而产生的失真。HLHbwffff两个频率响应指标：f-180°fHfL-225°-270°ffHfL）（dB||lg20UA-20dB/十倍频程||lg20usmA-135°-90°十倍频/4520dB/十倍频程十倍频/452.7放大电路的频率响应1.共基极放大电路的高频响应beb’cRsRcCb’crb’erbb’sIebVebmVgoVOIoVTSVSRRL++__共基极放大电路的电流增益的上限频率fH约为fT。具有很宽的频带。共基极电路中的BJT的极间电容直接并联在输入、输出端，不产生密勒效应。2.7放大电路的频率响应2.共集电极放大电路的高频响应bb'ceRbrb'esVebVebmVgoVCb'crbb'RsbILRCbeCbc只接在输入回路中，不会产生密勒效应Cbe跨接在输入端b’和输出端e直接，会产生密勒效应，但Av=1，米勒效应很小，共集的高频响应也较好2.7放大电路的频率响应§2.7.5多极放大电路的频率响应)j()j()j(ioVVAV)j()j()j()j()j()j(1)-o(nono1o2io1VVVVVVn21)j()j(VVVAAA•前级的开路电压是下级的信号源电压•前级的输出阻抗是下级的信号源阻抗•下级的输入阻抗是前级的负载以两级RC耦合(capacitiveresistancecoupling)的放大电路为例分析:第一级第二级RC2.7放大电路的频率响应A2VM10.707A2VM1AVfL1fLfHfH1f思考：多级放大电路的相频响应？0.5A2VM10.707AVM1AVM1某放大电路的电压放大倍数的复数表达式为)10/1)(100/1)(2/1(5.052jfjfjffAu（1）其下限截止频率fL为多少？（2）中频电压放大倍数Aum为多少？解：)10/1)(100/1)(2/1(5.052jfjfjffAu)10/1)(100//1)(2//1(5.05jfjfjf)10/1)(/1001)(/21(10025.05jffjfjf2100105-20dB/dec-20dB/dec-40dB/decfL=100HZAum=100