大学课件 模拟电子技术 chapt03

模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.2RC电路的频率响应第3章放大电路的频率响应3.5放大电路的增益带宽积小结3.1概述3.3晶体管的高频等效模型3.4共射放大电路的频率响应第三章放大电路的频率响应模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院fOAum1.幅频特性和相频特性)()(ffAAuuAu(f)—幅频特性(f)—相频特性0.707AumfOAufL—下限截止频率fH—上限截止频率2.频带宽度(带宽)fBW(BandWidth)fBW=fH-fLfH3.1概述fLfH3.1概述模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.2.1RC低通电路的频率响应3.2RC电路的频率响应1.频率特性的描述RCoU•iU••j11j/1j/1ioRCCRCUUAu••Hj11ff令1/RC=H,τ=RC则fH=1/2RC3.2.1RC低通电路的频率响应（1）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院)/(112HffAu•Harctanf/f-滞后900H-；时，uAff•01,0；时uAf•-450.70721H；时，uAff••fO|Au|10.707O–45–90fHf幅频特性相频特性3.2.1RC低通电路的频率响应（2）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院滞后Larctan-f/f)/(112HffAuffH20lg|Au|=0dB0f=fH20lg|Au|=-20lg0.707=-3dB-45ffH20lg|Au|=-20lgf/fH-90RCoU•iU•2.频率特性的波特图3.2.1RC低通电路的频率响应（3）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院2.频率特性的波特图f/fH0•20lg|Au|/dB–200–45–90fH–400.11101000.1110f/fH频率特性波特图•–90f0|Au|10.7070–45fHf–3dB–20dB/十倍频–45/十倍频H/arctanff-)/(112HuffA•波特图的优点：能够扩大频率的表达范围，并使作图方法得到简化3.2.1RC低通电路的频率响应（4）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.2.2RC高通电路的频率响应RCCRRUUAuj111j1io•ffLj11-令1/RC=L则fL=1/2RC超前f/farctanL)/(112LffAuf10fL20lg|Au|=0dB0f=fL20lg|Au|=20lg0.707=-3dB45f0.1fL20lg|Au|=-20lgf/fH90RCoUiU••3.2.2RC高通电路的频率响应（1）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院例：求已知一阶低通电路的上限截止频率。0.01F1k1k1//1k0.01FRCf21HF01.0k5.014.321kHz)(8.31例：已知一阶高通电路的fL=300Hz，求电容C。500C2kRfCL212500Hz30014.321F)(212.0戴维南定理等效3.2.1RC高通电路的频率响应（2）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.3.1晶体管的混合模型（1）3.3晶体管的高频等效模型3.3.1晶体管的混合型的建立在低频和中频情况下，信号频率较低，晶体管的PN结极间电容的容抗很大，而结电容很小，两者并联时，可以忽略极间电容的作用；而在高频情况下，晶体管的极间电容的容抗变小，与其结电阻相比，影响就不能被忽略了。PN结结电容的影响：的影响：因值随频率升高而降低结论：高频下不能采用H参数等效电路模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.3.1晶体管的混合模型（2）晶体管结构示意图混合型的建立模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院BEBCrbbrberbcCbcCbeCbe：不恒定，与工作状态有关简化的结构示意图3.3.1晶体管的混合模型（3）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.3.1晶体管的混合模型（4）晶体管的混合模型Cb’c=Cμ,Cb’e=Cπ模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.3.1晶体管的混合模型（5）晶体管的混合模型3.3.2简化混合模型rceRLrb’cCμ的容抗将Cμ单向化：Cμ及C’μ、C’’μ中的电流相同模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.3.3混合模型的主要参数低频等效电路混合模型主要参数的计算依据：混合模型与h参数模型在低频时是等效的。3.3.3混合模型的主要参数（1）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院混合模型的主要参数：UUcccccfccrfCCUIrgrIUUgIIIUrrrrebceTebTobTEQebmebbebebmbcEQTebebbbbeKK''0'0'''00''',)1((2()1(查手册）为特征频率，计算由从手册中可查到）所以而3.3.3混合模型的主要参数（2）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.4共射放大电路的频率响应基本共射放大电路为了分析简化，这里只分析后一级放大电路，即在考虑耦合电容时，只考虑C的影响，信号源与放大电路为直接耦合。3.4共射放大电路的频率响应（1）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院1.全频段小信号模型全频段交流等效电路3.4共射放大电路的频率响应（2）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院2.中频段电压放大倍数中频段，C可视为短路，极间电容可视为开路。-180RRRrRrrRRRRRrrRgUUUUUUUUALcLbebebbbbisiibeebLmsiiebebosousm//,//)//('''''-3.4共射放大电路的频率响应（3）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.高频电压放大倍数C视为短路，仅考虑C’π的影响3.4共射放大电路的频率响应（4）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院fAACfCARRRrrCRCRgUUUUUUUUAURRRrrUrrURRrrRHusmushHusmsiibeebiLmsssebebosoushssiibeebibeebsbsbbebfjRRjjj-11211111,)////('''''''令3.4共射放大电路的频率响应（5）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院4.低频段电压放大倍数低频段：极间电容视为开路耦合电容C与电路中电阻串联容抗不能忽略3.4共射放大电路的频率响应（6）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院ffAARRfRRRrrRgRRRRARRRRRrrRgUUUUUUUUARUgRRRULusmushLcLsiibeebLmLcLcuslLcsiibeebLmsiiebebosouslLccojCCjCjLebmCj---11)(21)(1)('1'''')(令），便可以得到将分子分母同除以（3.4共射放大电路的频率响应（7）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.4共射放大电路的频率响应（8）将前面画出的单管共射放大电路频率特性的中频段、低频段和高频段画在同一张图上就得到了如图所示的完整的频率特性（波特）图。共射电路完整波特图实际上，同时也可得出单管共射电路完整的电压放大倍数表达式，即HLLusmusffjffjffjAA115.完整的单管共射放大电路的频率特性模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院由上图可看出，画单管共射放大电路的频率特性时，关键在于算出下限和上限截止频率fL和fH。H下限截止频率取决于电容C所在回路的时间常数，由图可知：，其中，而同样，上限截止频率取决于高频时输入回路的时间常数；由图可知：，LCRRLcLCRHLLf213.4共射放大电路的频率响应（9）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.4共射放大电路的频率响应（10）其中因此，只要能正确的画出低频段和高频段的交流等效电路，算出输入回路的时间常数和，则可以方便的画出放大电路的频率特性图。HHf21对数幅频特性：在到之间，是一条水平直线；在时，是一条斜率为+20dB/十倍频程的直线；在时，是一LfHfusmusAAlg20lg20LffHff模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.4共射放大电路的频率响应（11）相频特性：在时，；在时，；HLfff1.010180-Lff1.090-在时，；Hff10270-条斜率为+20dB/十倍频程的直线；在时，是一条斜率为-20dB/十倍频程的直线。放大电路的通频带。HffLHBWfff-模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.4共射放大电路的频率响应（12）而在f从到以及从到的范围内，相频特性都是斜率为十倍频程的直线。前面已经指出在画波特图时，用折线代替实际的曲线是有一定误差的。对数幅频特性的最大误差为3dB，相频特性的最大误差为，都出现在线段转折处。/45-71.5模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.4共射放大电路的频率响应（13）如果同时考虑耦合电容和C，则可分别求出对应于输入回路和输出回路的两个下限截止频率1121CRRfiSLCRRfLCL212这时，放大电路的低频响应，应具有两个转折频率。如果二者之间的比值在4~5倍以上，则可取较大的值作为放大电路的下限频率。模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.4共射放大电路的频率响应（14）否则，应该可以用其他方法处理。此时，波特图的画法要复杂一些。如果放大电路中，晶体管的射极上接有射极电阻和旁路电容，而且的电容量不够大，则在低频时不能被看作短路。因而，由又可以决定一个下限截止频率。需要指出的是，由于在射极电路里，射极电流是基极电流ERECECECECeI模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.4共射放大电路的频率响应（15）bI的1倍，它的大小对放大倍数的影响较大，因此往往是决定低频响应的主要因素。EC模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院例1：已知某电路电压放大倍数为：)1)(11(100105fjfjjfAu-1）求解Aum、fL、fH；2）画出相应的波特图。3.4共射放大电路的频率响应（16）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院例2：已知某放大电路波特图为：1）求解Aum、fL、fH；2）写出放大倍数的表达式。3.4共射放大电路的频率响应（17）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.5共射放大电路的频率响应的改善与增益带宽积1.对放大电路频率响应的要求要实现不失真（幅值失真与相位失真）放大，希望fL要小于信号频率的最低频分量，fH要高于信号频率的最高频分量。2.放大电路频率响应的改善为了改善低频响应，就要减小fL（如：采用直接耦合）；为了改善高频响应就要增大fH（fH增大，Ausm必然减小，两者矛盾）。3.放大电路的增益带宽积常数CRrfAfAsbbHusmBWusm)(213.4共射放大电路的频率响应改善（1）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院*多级放大电路的频率响应（1）•如果放大器由多级级联而成，那么，总增益)()()()()(lg20)(lg20)(lg20)(lg20)(lg20)()()()()(121121121jjjjjAjAjAjAjAjAjAjAjAjAknkkunkunuuunkukunuuu*多级放大电路的频率响应模