《2023年模拟电路备课精品讲义第五章放大电路的频率响应.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2023年模拟电路备课精品讲义第五章放大电路的频率响应.pdf（12页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、学习必备 欢迎下载 第五章 放大电路的频率响应 一、内容介绍：本章主要讲述有关频率响应的基本概念、晶体管和场效应管的高频等效模型、放大电路频率响应的分析方法等。二、重点和难点：重点是讨论影响放大电路频率响应的因数、研究频率响应的必要性、求解单管放大电路下限频率、上限频率和波特图的方法、多级放大电路的频率参数与各级放大电路频率参数的关系。难点是如何理解分析下限频率是结电容相当于短路，而分析上限频率时将耦合电容和旁路电容相当于短路；为什么截止频率决定电容所在回路的时间常数；如何求解电容所在回路的等效电阻；如何根据波特图写出放大倍数的表达市和根据放大倍数的表达式画出波特图。三、作业布置：5.2 5.
2、3 5.4 5.5 5.6 5.7 学习必备 欢迎下载 5.1 频率响应概述 1、研究放大电路频率响应的必要性 在放大电路中，当输入信号频率过高或过低时，其放大倍数的值会减小，并产生相移（超前或滞后）。说明放大倍数是信号频率的函数，这种函数关系称之为频率响应或频率特性。产生这种现象的原因：放大电路中存在电抗元件（电容、电感等）及晶体管存在极间电容。在前面讨论的放大电路中，我们忽略了电路中的电抗元件及晶体管极间电容的影响，认为在输入信号的频率范围内，其放大倍数的幅度和相位均保持不变，此频率范围称之为中频段。2.频率响应的基本概念 （1）高通电路 oi()1()11()1VVRAVRj Cj RC
3、 11LLC令 11()11VLLAfjjf 21()1()arctanVLLAffff 幅频特性相频特性 高通电路的幅频特性曲线：采用对数坐标绘制的频率特性曲线，称之为波特图。220lg()10lg1(dB)LVfAf ()10()0dBLVaffA当时，；()()3d BLVbffA 当时，；()0.1()20dBLVcffA 当时，；高通电路的相频特性曲线：fH 称之为下限截止频率（下限频率）。()arctanLff o()1 0()0Laff当时，；o()()4 5Lbff当时，；o()0.1()90Lcff当时，响应的必要性求解单管放大电路下限频率上限频率和波特图的方法多级什么截止频
4、率决定电容所在回路的时间常数如何求解电容所在回路的等在放大电路中当输入信号频率过高或过低时其放大倍数的值会减小并产学习必备 欢迎下载（2）低通电路 oi1()1()1()1VVj CAVj RCRj C 11HHC令 11()11VHHAfjjf 低通电路的幅频特性曲线：fH 称之为上限截止频率（上限频率）。220lg()10lg1dBVHfAf ()0.1()0dBHVaffA当时，；()()3dBHVbffA 当时，；()10()20dBHVcffA 当时，；低 通 电 路 的 相 频 特 性 曲 线：()arctanHff o()0.1()0Haff当时，；o()()45Hbff 当时，
5、；o()10()90Lcff 当时，52 晶体管的高频等效模型 1.晶体管的高频混合 模型（1）完整的混合 模型 rbb-基区的体电阻，b是假想的基区内的一个点。rbe-发射结电阻 rbe与发射区体电阻 re折算到基极回路的电阻。Cb e -发射结电容 rb c-集电结电阻 Cb c-集电结电容 21()1()arctanVHHAffff 幅频特性相频特性 响应的必要性求解单管放大电路下限频率上限频率和波特图的方法多级什么截止频率决定电容所在回路的时间常数如何求解电容所在回路的等在放大电路中当输入信号频率过高或过低时其放大倍数的值会减小并产学习必备 欢迎下载 互导 CECECCmB EB EV
6、Viigvv 0mEQTbeIgrU rce-c-e 间的动态电阻。（2）简化的混合 模型 b cc e rr忽略和 bbr可以从手册中查得。Tb eE(1)UrI mb eT2gCf 0m()26()EQEQTbeIImAgrUmV 在高频小信号模型中，为什么用 而不用？mb ebg V I（3）混合 模型的单向化(1)(1)MbcbcCKCK C (1)(1)MbcbcCKCK C /cebeKUUK MbeCCC MMLCMCCXRC一般，且，所以可以忽略。2.晶体管电流放大系数的频率响应 CEcVbII cec0bVII即 cmb e0bb eb eb e(1/j)1jIg UIUrC
7、r C 响应的必要性求解单管放大电路下限频率上限频率和波特图的方法多级什么截止频率决定电容所在回路的时间常数如何求解电容所在回路的等在放大电路中当输入信号频率过高或过低时其放大倍数的值会减小并产学习必备 欢迎下载 b e1122fr C 01jff （低通特性）f为共射截止频率 幅频特性：0220lg20lg20lg1ff 相频特性：arctanff 2020lg20lg10Tff 令 011jff Tfff 0Tff求得特征频率 0(1)Tfff 共基截止频率 53 场效应管的高频等效模型 (1)gsgdCCK C mLKg R 54 单管放大电路的频率响应 1.单管共射放大电路的频率响应
8、（1）中频特性 响应的必要性求解单管放大电路下限频率上限频率和波特图的方法多级什么截止频率决定电容所在回路的时间常数如何求解电容所在回路的等在放大电路中当输入信号频率过高或过低时其放大倍数的值会减小并产学习必备 欢迎下载()/ovmimLbebebbbebemLbebeUAUg URUrrrg r Rr（2）低频特性(a)仅考虑 C1 的影响 11111/()11()11ooivslsisimvmimsimimsvmimsvsmLUUUAUUUrArRj CrrRAjrR CAfjf 1112()LimsfrR C (b)仅考虑 C2 的影响 222222(1/)1/1/()/()1 1/()
9、/1ovlicLLmbecLLbebbbebecLcLmcLvmbeLbeUAUR Rj CRg URRj CRj CUrrrR RRRgjRR CArrfjf 2212()LCLfRR C (c)仅考虑 Ce 的影响 响应的必要性求解单管放大电路下限频率上限频率和波特图的方法多级什么截止频率决定电容所在回路的时间常数如何求解电容所在回路的等在放大电路中当输入信号频率过高或过低时其放大倍数的值会减小并产学习必备 欢迎下载 3/1()ooivslsismLb eiiisb eb eibmLb eibvmbbebebeisibibibsibUUUAUUUg URrUrrrRr RgrRrRAR r
10、rrrRrRr Rr RRrR 1()()()()sbbeimsvsmb bevsmb beb beimsibibsibibvsmb bebbesvsmbessbisbsiRRrrRAR rAR rR rrR rRr RR rRr RAR rRrRArRRR rR RRr 1()()/(1)1bbm bebbbebeeiibbebembeeeIrrIg I rRj CUrIIRrg rj RC 3(1)11(1)(1)(1)1vsmbesvslesbembeeevsmbeseesbemeebesebevsmebesesbemeebesebevsmsbemebeeArRARRrg rj RCAr
11、Rj RCRrg rRj R rR CAj R rR CRrg rRj R rR CARrg rRj R r 1vsmLbeseAfjfR C 响应的必要性求解单管放大电路下限频率上限频率和波特图的方法多级什么截止频率决定电容所在回路的时间常数如何求解电容所在回路的等在放大电路中当输入信号频率过高或过低时其放大倍数的值会减小并产学习必备 欢迎下载 (1,2,3)1vsmvsliLiAAifjf 1112()LimsfrR C 2212()LCLfRR C 3112/12/1LeeebesmbeeebesmbefRCRrRg rCRrRg r 0mb eg r 低频响应的求解归结为：(1)求 A
12、vsm；（2）求电容两端的等效电阻。思考题：如何求电容两端的等效电阻？（3）高频特性 仿照低频响应的分析方法，可以写出高频响应的表达式：1vsmvshHAAfjf 12HfRC /sbbbbeRRRrr MbeCCC 3112/12/1LeeebesmbeeebesmbefRCRrRg rCRrRg r 响应的必要性求解单管放大电路下限频率上限频率和波特图的方法多级什么截止频率决定电容所在回路的时间常数如何求解电容所在回路的等在放大电路中当输入信号频率过高或过低时其放大倍数的值会减小并产学习必备 欢迎下载(1)(1)MbcbcCKCK C /cebeKUUK 311vsmvsLHAAffjjf
13、f 据此，画出放大电路的波特图：当 fL1、fL2、fL3 很接近时，下限截止频率按下式计算：211.1nLLkkff 11vsmvsLHAAffjjff 例：某放大电路的对数频率特性如图所示，并已知中频段的相移m=180o。（1）写出 频率特性表达式；（2）画出其相频特性，并写出相频特性(f)的表达式。20lg40100umumAdbA 510010LHff 51001001110uAfjjf 响应的必要性求解单管放大电路下限频率上限频率和波特图的方法多级什么截止频率决定电容所在回路的时间常数如何求解电容所在回路的等在放大电路中当输入信号频率过高或过低时其放大倍数的值会减小并产学习必备 欢迎
14、下载 510018010oarctgffarctg 2.单管共源放大电路的频率响应 3.增益带宽积（1）改善放大电路频率响应的途径 加大耦合电容的容量和回路电阻的值，以降低下限频率；或采用直接耦合方式，使 fL=0。减小 b-c之间的等效电容或 g-s之间的等效电容的容量和回路电阻的值，以提高上限频率。（2）放大电路带宽与增益之间的矛盾 对大多数电路，fH fL，所以带宽 fbw=fJ fL fH，带宽与增益的矛盾即为上限频率 fH 与带宽 fbw 矛盾。提高 fH 需要减小 b-c之间的等效电容或 g-s之间的等效电容的容量 C，而C=Cbe+(1+gmRL)Cbc，所以需减小 gmRL，而
15、减小 gmRL 必将导致放大倍数的减小，所以，fH 与增益是矛盾的。（3）增益带宽积 1mLmLimbebevsmsimbesbebeg r Rg r RrARrrRrr 11vsmvsLHAAffjjff 112()LdsfRR 12HggsfR C(1)gsgsgdCCK C mLKg R 响应的必要性求解单管放大电路下限频率上限频率和波特图的方法多级什么截止频率决定电容所在回路的时间常数如何求解电容所在回路的等在放大电路中当输入信号频率过高或过低时其放大倍数的值会减小并产学习必备 欢迎下载 112/2/HsbsbbbebbbefRRrrCRrrC 1 2vsmbwvsmHsbbbcAfA
16、frR C BJT 一旦确定，带宽增益积基本为常数。为了 兼顾增益和带宽两方面的性能，希望增益带宽积应尽可能大，所以应选择 rbb和 Cbc均很小的高频管，与此同时，尽量减小等效电容所在回路的总等效电阻。除此之外，还可以考虑用共基放大电路。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 oo1o2o1iio1o(n-1)nVVkkVVVVAAVVVV 1120 lg20 lgnVVkknkkAA 响应的必要性求解单管放大电路下限频率上限频率和波特图的方法多级什么截止频率决定电容所在回路的时间常数如何求解电容所在回路的等在放大电路中当输入信号
17、频率过高或过低时其放大倍数的值会减小并产学习必备 欢迎下载 当各级放大电路的下限频率相同或很接近时，多级放大电路的下限频率按下式计算：211.1nLLkkff 当其中一级放大电路的下限频率远大于其它各级的下限频率时，则多级放大电路的下限频率近似等于该级放大电路的下限频率。当各级放大电路的上限频率相同或很接近时，多级放大电路的上限频率按下式计算：21111.1HnkHkff 当其中一级放大电路的上限频率远小于其它各级的上限频率时，则多级放大电路的上限频率近似等于该级放大电路的上限频率。响应的必要性求解单管放大电路下限频率上限频率和波特图的方法多级什么截止频率决定电容所在回路的时间常数如何求解电容所在回路的等在放大电路中当输入信号频率过高或过低时其放大倍数的值会减小并产