模電第五章-放大電路的頻率響應(yīng).ppt

第五章 放大電路的頻率響應(yīng),清華大學(xué),第五章 放大電路的頻率響應(yīng),5.1 頻率響應(yīng)的有關(guān)概念,5.2 晶體管的高頻等效電路,5.3 放大電路的頻率響應(yīng),5.1 頻率響應(yīng)的有關(guān)概念,一、本章要研究的問題,二、高通電路和低通電路,三、放大電路中的頻率參數(shù),一、研究的問題,放大電路對信號頻率的適應(yīng)程度，即信號頻率對放大倍數(shù)的影響。 由于放大電路中耦合電容、旁路電容、半導(dǎo)體器件極間電容的存在，使放大倍數(shù)為頻率的函數(shù)。 在使用一個放大電路時應(yīng)了解其信號頻率的適用范圍，在設(shè)計放大電路時，應(yīng)滿足信號頻率的范圍要求。,二、高通電路和低通電路,2. 低通電路:信號頻率越低，輸出電壓越接近輸入電壓。,使輸出電壓幅值下降到70.7%，相位為45的信號頻率為截止頻率。,1. 高通電路:信號頻率越高，輸出電壓越接近輸入電壓。,三、放大電路中的頻率參數(shù),在低頻段，隨著信號頻率逐漸降低，耦合電容、旁路電容等的容抗增大，使動態(tài)信號損失，放大能力下降。,高通電路,低通電路,在高頻段，隨著信號頻率逐漸升高，晶體管極間電容和分布電容、寄生電容等雜散電容的容抗減小，使動態(tài)信號損失，放大能力下降。,下限頻率,上限頻率,結(jié)電容,5.2 晶體管的高頻等效電路,一、混合模型,二、電流放大倍數(shù)的頻率響應(yīng),三、晶體管的頻率參數(shù),1. 模型的建立：由結(jié)構(gòu)而建立，形狀像，參數(shù)量綱各不相同。,gm為跨導(dǎo)，它不隨信號頻率的變化而變。,連接了輸入回路和輸出回路,一、混合模型,2. 混合模型的單向化（使信號單向傳遞）,等效變換后電流不變,3. 晶體管簡化的高頻等效電路,？,二、電流放大倍數(shù)的頻率響應(yīng),為什么短路？,1. 適于頻率從0至無窮大的表達(dá)式,2. 電流放大倍數(shù)的頻率特性曲線,3. 電流放大倍數(shù)的波特圖: 采用對數(shù)坐標(biāo)系,采用對數(shù)坐標(biāo)系，橫軸為lg f，可開闊視野；縱軸為 單位為“分貝” （dB），使得 “ ” “ ” 。,lg f,注意折線化曲線的誤差,20dB/十倍頻,折線化近似畫法,三、晶體管的頻率參數(shù),共射截止頻率,共基截止頻率,特征頻率,集電結(jié)電容,通過以上分析得出的結(jié)論： 低頻段和高頻段放大倍數(shù)的表達(dá)式； 截止頻率與時間常數(shù)的關(guān)系； 波特圖及其折線畫法； C的求法。,討論一,1. 若干個放大電路的放大倍數(shù)分別為1、10、102、103、104、105，它們的增益分別為多少？ 2. 為什么波特圖開闊了視野？同樣長度的橫軸，在單位長度不變的情況下，采用對數(shù)坐標(biāo)后，最高頻率是原來的多少倍？,討論二,電路如圖。已知各電阻阻值；靜態(tài)工作點(diǎn)合適，集電極電流ICQ2mA；晶體管的rbb=200，Cob=5pF， f=1MHz。 試求解該電路中晶體管高頻等效模型中的各個參數(shù)。,清華大學(xué) 華成英 ,討論二,5.3 放大電路的頻率響應(yīng),一、單管共射放大電路的頻率響應(yīng),二、多級放大電路的頻率響應(yīng),一、單管共射放大電路的頻率響應(yīng),適用于信號頻率從0的交流等效電路,中頻段：C 短路， 開路。,低頻段：考慮C 的影響， 開路。,高頻段：考慮 的影響，C 開路。,1. 中頻電壓放大倍數(shù),帶負(fù)載時：,空載時：,2. 低頻電壓放大倍數(shù):定性分析,2. 低頻電壓放大倍數(shù)：定量分析,C所在回路的時間常數(shù)？,2. 低頻電壓放大倍數(shù)：低頻段頻率響應(yīng)分析,中頻段,20dB/十倍頻,3. 高頻電壓放大倍數(shù)：定性分析,3. 高頻電壓放大倍數(shù)：定量分析,3. 高頻電壓放大倍數(shù)：高頻段頻率響應(yīng)分析,4. 電壓放大倍數(shù)的波特圖,全頻段放大倍數(shù)表達(dá)式：,5. 帶寬增益積：定性分析,fbw fH fL fH,當(dāng)提高增益時，帶寬將變窄；反之，增益降低，帶寬將變寬。,5. 帶寬增益積：定量分析,若rbe<<Rb、 Rs<<Rb、 ，則可以證明圖示電路的,對于大多數(shù)放大電路，增益提高，帶寬都將變窄。 要想制作寬頻帶放大電路需用高頻管，必要時需采用共基電路。,約為常量,根據(jù),二、多級放大電路的頻率響應(yīng),1. 討論： 一個兩級放大電路每一級（已考慮了它們的相互影響）的幅頻特性均如圖所示。,0.643fH1,fL fL1， fH< fH1，頻帶變窄！,2. 多級放大電路的頻率響應(yīng)與各級的關(guān)系,對于n級放大電路，若各級的下、上限頻率分別為fL1 fLn、 fH1 fHn，整個電路的下、上限頻率分別為fL、 fH，則,由于,求解使增益下降3dB的頻率，經(jīng)修正，可得,1.1為修正系數(shù),討論一,1. 信號頻率為0時電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式？ 2. 若所有的電容容量都相同，則下限頻率等于多少？,時間常數(shù)分析：,C2、Ce短路， 開路，求出,C1、Ce短路， 開路，求出,C1、C2短路， 開路，求出,C1、 C2、 Ce短路，求出,若電容值均相等，則e<< 1、2,清華大學(xué) 華成英 ,討論二,1. 該放大電路為幾級放大電路? 2. 耦合方式? 3. 在 f 104Hz 時，增益下降多少？附加相移？ 4. 在 f 105Hz 時，附加相移？ 5. 畫出相頻特性曲線； 6. fH？,已知某放大電路的幅頻特性如圖所示，討論下列問題：,討論三：兩級阻容耦合放大電路的頻率響應(yīng),