放大器的頻率特性.ppt

第3章 放大器的頻率特性 退出 301 目錄 3 1線性失真及其分析方法 302 3 3多級放大器的頻率響應(yīng) 385 3 4放大器的階躍響應(yīng) 393 3 2單級放大器的頻率響應(yīng) 338 退出 302 3 1線性失真及其分析方法 3 1 1線性失真 3 1 2分析方法 退出 返回 303 由于放大電路中存在電抗元件 電容 電感等 所以在放大含有豐富頻率成分的信號 如語音信號 脈沖信號等 時 導(dǎo)致輸出信號不能重現(xiàn)輸入信號的波形 這種在線性系統(tǒng)中產(chǎn)生的失真稱為線性失真 3 1 1線性失真 1 基本概念 豐富頻率成分的信號 電路中有電抗元件 輸出畸變 線性失真 退出 返回 304 例3 1 RC電路如圖所示 當輸入信號為周期為1ms的方波時 試分析輸出電壓波形產(chǎn)生失真的原因 3 1 1線性失真 1 基本概念 退出 305 對輸入信號做傅里葉分解 可見輸入信號中包含豐富的頻率成分 由于電容C對于不同頻率呈現(xiàn)不同容抗 從而 使輸出波形產(chǎn)生了失真 由于RC電路是線性電路 可以用疊加原理 將輸入信號的各個頻率分量分別作用于RC電路 最后在輸出端求和 1 基本概念 退出 3 1 1線性失真 306 幅度失真 與振幅頻率特性有關(guān) 放大器對輸入信號的不同頻率分量的放大倍數(shù)大小不同 使輸出信號各個頻率分量的振幅相對比例關(guān)系發(fā)生了變化 從而導(dǎo)致輸出波形失真 2 線性失真的分類 例3 2 退出 3 1 1線性失真 307 輸入信號由基波 二次諧波和三次諧波組成 輸入信號基波 二次和三次諧波振幅比為10 6 2 輸出信號基波 二次和三次諧波振幅比為10 3 0 5 因此出現(xiàn)失真 退出 3 1 1線性失真 308 2 線性失真的分類 放大器對輸入信號的不同頻率分量滯后時間不相等而造成的輸出波形失真 相位失真 與相位頻率特性有關(guān) 退出 3 1 1線性失真 309 3 不失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件 即 從幅頻特性上看放大倍數(shù)的幅值與頻率無關(guān) 1 不產(chǎn)生幅度失真的條件 退出 3 1 1線性失真 310 3 不失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件 從相頻特性上看放大器對各頻率分量滯后時間相同 即 2 不產(chǎn)生相位失真的條件 退出 3 1 1線性失真 311 3 不失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件 對于要放大的輸入信號 其主要頻率成分總是集中在一定的頻率范圍內(nèi) 通常稱為信號帶寬 對于幅度失真 只要放大器的通頻帶略大于信號帶寬 就可以忽略幅度失真 對于相位失真 在話音通信中的中的放大器 可以不考慮相位失真 但在圖像通信中的放大器 則必須考慮 退出 3 1 1線性失真 312 4 和非線性失真的區(qū)別 產(chǎn)生原因不同線性失真是含有電抗元件的線性電路產(chǎn)生的失真 非線性失真是含有非線性元件 如晶體管 場效應(yīng)管等 的非線性電路產(chǎn)生的失真 退出 3 1 1線性失真 313 4 和非線性失真的區(qū)別 線性失真的大小與輸入信號幅度的大小無關(guān) 而非線性失真的大小與輸入信號幅度大小密切相關(guān) 對于放大電路還與Q點位置有關(guān) 2 產(chǎn)生結(jié)果不同線性失真不會產(chǎn)生新的頻率成分 非線性失真產(chǎn)生了輸入信號所沒有的新的頻率成分 退出 3 1 1線性失真 314 例3 3 某放大器中頻電壓增益 下限頻率 上限頻率 最大不失真輸出電壓為10V 當輸入信號為下列情況時 判斷輸出信號是否失真 如是 為何種失真 3 1 1線性失真 退出 315 該信號包含兩個頻率信號 1 5kHz和50kHz 均處于中頻區(qū) 故不會產(chǎn)生線性失真 但1 5kHz分量的信號幅度遠大于線性區(qū)允許的輸入電壓幅度最大值 即信號的最大值為10V 故會產(chǎn)生嚴重的非線性失真 解 該信號為單頻信號 雖然該信號 放大倍數(shù)會降低 但輸出仍為單頻正弦波 不存在線性失真 線性區(qū)允許的輸入電壓的最大幅值為10 10 1V 故不會產(chǎn)生非線性失真 退出 3 1 1線性失真 316 該信號的兩個頻率分量 1 5kHz處于中頻區(qū) 150kHz處于高頻區(qū) 故會產(chǎn)生線性失真 兩個信號分量的幅度均小于允許的輸入電壓最大值 疊加之后的信號在t為處有最大值0 1V 故不產(chǎn)生非線性失真 該信號的兩個頻率分量 3Hz處于低頻區(qū) 1 5kHz處于中頻區(qū) 故產(chǎn)生線性失真 疊加后的信號在t為s有最大值為0 2V 故不產(chǎn)生非線性失真 退出 317 1 線性失真的概念 2 分類 3 不失真?zhèn)鬏敆l件 4 和非線性失真的區(qū)別 小結(jié) 退出 3 1 1線性失真 318 3 1 2分析方法 1 基本知識 設(shè)系統(tǒng)的傳輸函數(shù)為 將上式因式分解為 式中n m 退出 返回 319 1 基本知識 在式 中 分子等于零的根 零點 分母等于零的根 極點 因此一個線性系統(tǒng)的傳輸函數(shù)完全由零極點和比例因子決定 據(jù)此可分析線性系統(tǒng)的頻率響應(yīng) 退出 3 1 2分析方法 320 1 基本知識 將放大器的增益函數(shù)表示為 可將上式改成標準形式 即 退出 3 1 2分析方法 321 對于正弦輸入信號 增益函數(shù)可表示為 1 基本知識 由上述的增益函數(shù)表達式可以得到用分貝表示的增益函數(shù)的幅值與頻率的關(guān)系 幅頻特性 也可得到增益函數(shù)的相位和頻率的關(guān)系 相頻特性 退出 3 1 2分析方法 322 幅頻特性 用分貝表示模值 相頻特性 退出 1 基本知識 3 1 2分析方法 323 1 基本知識 幅頻特性波特圖 橫坐標用頻率對數(shù)刻度 縱坐標用dB表示 描述幅頻特性曲線 相頻特性波特圖 橫坐標用頻率對數(shù)刻度 縱坐標用度 或弧度 表示 描述相頻特性曲線 由上式可以看出 在求增益函數(shù)的幅頻和相頻特性時 可以先分別求出單個零極點的貢獻 最后合成 退出 3 1 2分析方法 324 2 漸近線波特圖法 1 一階零點 設(shè)一階零點表達式為 幅頻特性 當時 幅頻特性是斜率為20dB 十倍頻的斜線 在處的模值應(yīng)為3 01dB 因此實際的幅頻特性曲線如虛線所示 當時 幅頻特性為0dB 這樣用兩線段構(gòu)成的折線就稱為漸近線波特圖 它與實際曲線存在一定的誤差 如 退出 3 1 2分析方法 325 2 漸近線波特圖法 1 一階零點 相頻特性為 實際上 在處和處的相角分別為5 7 和84 3 實際的相頻特性曲線如虛線所示 退出 斜率為45 十倍頻程的直線 3 1 2分析方法 326 折線誤差 幅值誤差 dB 相位誤差 0 1 0 04 5 7 0 5 1 4 0 1 3 01 0 2 1 4 0 10 0 04 5 7 退出 3 1 2分析方法 327 2 漸近線波特圖法 2 一階極點 設(shè)一階極點表達式為 幅頻特性 當時 幅頻特性是斜率為 20dB 十倍頻的斜線 實際上 在處的模值為 3 01dB 當時 幅頻特性為0dB 退出 3 1 2分析方法 328 2 漸近線波特圖法 2 一階極點 相頻特性為 退出 斜率為 45 十倍頻程的直線 3 1 2分析方法 329 幅頻特性為 相頻特性為 3 原點處的零點 表達式為 可以看出 零點 則 退出 2 漸近線波特圖法 3 1 2分析方法 330 幅頻特性為 相頻特性為 3 原點處的極點 表達式為 可以看出 極點 則 退出 2 漸近線波特圖法 3 1 2分析方法 331 試畫出其幅頻特性和相頻特性漸近線波特圖 例3 4 已知某放大器的增益函數(shù)為 解 由增益函數(shù) 可以看出 兩個一階極點 退出 一個原點處的零點 2 漸近線波特圖法 3 1 2分析方法 332 1 將增益函數(shù)寫成標準形式 幅頻特性為 則 相頻特性為 退出 3 1 2分析方法 333 2 畫出單個零極點的漸近線幅頻特性波特圖 退出 3 1 2分析方法 334 2 畫出單個零極點的漸近線相頻特性波特圖 退出 3 1 2分析方法 335 3 計算機輔助分析法 MATLAB語言 由于漸近線波特圖分析法存在誤差 因此為了精確分析放大器增益函數(shù)的幅頻特性和相頻特性曲線 可以根據(jù)增益函數(shù)的表達式 用MATLAB語言寫程序 例3 5 已知某放大器的增益函數(shù)為 用MATLAB編程畫出其幅頻特性和相頻特性漸近線波特圖 退出 3 1 2分析方法 336 解 變換增益函數(shù)形式為 程序如下 g tf 010e 80 110010010e 7 bode g 1 10e 7 g為增益函數(shù)的分子分母的系數(shù) bode是MATLAB中繪制系統(tǒng)波特圖的命令 退出 3 1 2分析方法 337 MATLAB語言 程序運行后得到的波特圖如下圖所示 退出 3 1 2分析方法 338 3 2單級放大器的頻率響應(yīng) 3 2 1雙極晶體管高頻混合 型等效電路 3 2 2頻率響應(yīng)分析 3 2 3晶體管的高頻參數(shù) 3 2 4場效應(yīng)管放大器的頻率響應(yīng) 退出 返回 339 3 2 1雙極晶體管高頻混合 型等效電路 1 混合 型等效電路 考慮到PN結(jié)的電容效應(yīng)及晶體管的性質(zhì) 可得到晶體管的物理模擬電路 體電阻 基區(qū)體電阻 通常為10 100 集電區(qū)體電阻 發(fā)射區(qū)體電阻 一般都小于10 退出 返回 340 折合到基極支路的發(fā)射結(jié)正向電阻 表示輸出電壓對輸入電壓的反饋作用 約為幾M 表示輸出電壓對輸出電流的影響 約為10 1000k 集電結(jié)電容 約為2 10pF 發(fā)射結(jié)電容 約為100 500pF 退出 3 2 1雙極晶體管高頻混合 型等效電路 341 對應(yīng)于H參數(shù)等效電路 有 退出 3 2 1雙極晶體管高頻混合 型等效電路 342 忽略發(fā)射區(qū)和集電區(qū)體電阻 將晶體管接成共射接法 可得到晶體管的高頻混 等效電路 由等效電路中可看出 輸入和輸出被連到一起 使得分析復(fù)雜化 因此需要簡化等效電路 由于約為幾M 通常滿足所以可以將斷開 退出 3 2 1雙極晶體管高頻混合 型等效電路 343 2 密勒定理 密勒定理是用來對電路進行單向化的 1 原理電路圖 節(jié)點0為參考節(jié)點 節(jié)點1為輸入節(jié)點 節(jié)點2為輸出節(jié)點 Z為跨接在輸入和輸出之間的阻抗 目的 將阻抗Z等效到輸入回路和輸出回路中 退出 3 2 1雙極晶體管高頻混合 型等效電路 344 2 密勒定理 2 簡化分析 令 則 即 同理 退出 3 2 1雙極晶體管高頻混合 型等效電路 345 3 等效電路 根據(jù)上述分析 可以將跨接阻抗等效為一折合到輸入端的并聯(lián)阻抗Z1和輸出端的并聯(lián)阻抗Z2 退出 3 2 1雙極晶體管高頻混合 型等效電路 346 例3 6如圖電路 用密勒定理將圖 a 電路等效為圖 b 求圖 b 中的C1 C2為何值 解 退出 347 例3 7某放大器的交流通路如圖所示 試用密勒定理將Rf等效 解 等效原理圖如圖 b 所示 這里 由于是CC電路 小于1 但接近于1 因此是一個絕對值很大的負電阻 通常滿足與的并聯(lián)值近似為 即可視為開路 退出 348 3 簡化混合 型等效電路 根據(jù)密勒定理的結(jié)論 可得 其中 輸入端為b e端 輸出端為ce端 的容抗即為跨接在輸入輸出間的阻抗 退出 3 2 1雙極晶體管高頻混合 型等效電路 349 并且其容抗和rce一般均遠大于交流負載電阻 因此可忽略不計 將等效到輸入和輸出端 得到等效電路如圖所示 簡化混合 型等效電路 簡化混合 型等效電路也稱為單向化模型 退出 3 2 1雙極晶體管高頻混合 型等效電路 350 3 2 2頻率響應(yīng)分析 定性分析 由于要考慮電路中的電抗性元件對不同頻率成分的響應(yīng)不同 因此在分析放大器的頻率響應(yīng)時應(yīng)充分考慮電路中的每個電抗元件在不同頻率區(qū)域內(nèi)的不同影響 圖示電路為電容耦合共射電路 輸入 輸出耦合電容 旁路電容 晶體管極間電容 在分析頻率響應(yīng)時 采用分頻區(qū)分析法 即劃分成低頻 中頻和高頻三個不同的頻率區(qū)域進行分析 通常 C1 C2和Ce的容量較大 以 F為單位 而的容量較小 以pF為單位 退出 返回 351 1 中頻區(qū)頻率響應(yīng)分析 特點 所有電容的影響均可忽略不計 中頻區(qū)等效電路如下 在中頻區(qū) 由于和的容量很大 即容抗很小 因此可以視為短路 而極間電容容量很小 即容抗很大 因此可以視為開路 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 352 中頻區(qū)源電壓放大倍數(shù) 其中 可見 中頻區(qū)電壓放大倍數(shù)是一個與頻率無關(guān)的常數(shù) 因此 其幅頻特性為一條水平線 幅值 dB 為對于共射電路 其相頻特性為的一條水平直線 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 353 2 低頻區(qū)頻率響應(yīng)分析 特點 考慮C1 C2 Ce的作用 根據(jù)容抗的計算公式 由于頻率 降低 極間電容更可被視為開路 而耦合電容和旁路電容的容抗增大 不能再視為短路 低頻區(qū)等效電路 多數(shù)情況下 射極旁路電容Ce的容量很大 其容抗很小 所以即使在低頻區(qū)仍將其視為短路 分別位于輸入回路和輸出回路中 由于輸入回路和輸出回路之間僅有地線連接 可以將輸入回路和輸出回路分開考慮 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 354 低頻區(qū)源電壓放大倍數(shù) 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 355 3 2 2頻率響應(yīng)分析 356 式中 根據(jù)回路時間常數(shù)的概念 即 輸入回路時間常數(shù) 輸出回路時間常數(shù) 可見 只要算出有電容的回路的時間常數(shù) 即可可計算由該電容所確定的下限角頻率 當輸入為正弦信號時 放大器總的下限角頻率 見本章第3節(jié)分析 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 357 例3 8 畫出低頻區(qū)的幅頻特性和相頻特性 解 根據(jù)原點處零點和一階極點的漸近線波特圖畫法 即可得到低頻區(qū)的幅頻特性和相頻特性 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 358 例3 8 低頻區(qū)的幅頻特性和相頻特性如下圖所示 幅頻特性 相頻特性 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 359 3 高頻區(qū)頻率響應(yīng)分析 特點 考慮電容的作用 根據(jù)容抗的計算公式 由于頻率 升高 極間電容的容抗減小 不可視為開路 而耦合電容和旁路電容的容抗減小 更可視為短路 利用簡化的混 模型畫出的高頻區(qū)等效電路如下 為了簡化分析 將和信號源構(gòu)成的電路做戴維寧等效 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 360 高頻區(qū)源電壓放大倍數(shù) 3 2 2頻率響應(yīng)分析 退出 361 當輸入為正弦信號時 式中 輸入回路時間常數(shù)為 3 2 2頻率響應(yīng)分析 362 例3 9 畫出高頻區(qū)的幅頻特性和相頻特性 解 電路的高頻特性 即上限頻率是由回路的時間常數(shù)決定的 時間常數(shù)越小 則上限頻率越高 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 363 例3 9 高頻區(qū)的幅頻特性和相頻特性如下圖所示 幅頻特性 相頻特性 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 364 4 完整的幅頻特性和相頻特性曲線 將三個區(qū)域的幅頻特性和相頻特性曲線組合在一起 即可以得到完整的幅頻特性和相頻特性曲線 1 幅頻特性 稱為下限頻率 稱為上限頻率 稱為通頻帶 在放大信號時 通常要求通頻帶略大于信號帶寬 以避免使輸出信號出現(xiàn)幅度失真 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 365 2 相頻特性 以中頻區(qū)相移為參考時 低頻區(qū)相位超前中頻區(qū) 即附加相移為正 其值為 90 而高頻區(qū)相位滯后中頻區(qū) 即附加相移為負 其值為 90 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 366 計算機輔助分析法 Workbench軟件 對于具體的放大電路 可以利用Workbench仿真工具獲取放大器的幅頻特性和相頻特性波特圖 例3 10 分析如下放大電路的幅頻和相頻特性 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 367 計算機輔助分析法 對于上圖的放大電路來說 其仿真幅頻特性波特圖和相頻特性波特圖如下所示 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 368 5 電容耦合共集放大電路 電容耦合共集放大電路的頻率特性要優(yōu)于共射放大電路 表現(xiàn)為其上限頻率高于共射放大電路 電路圖 高頻等效電路 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 369 電路特點 該電路沒有密勒倍增效應(yīng) 共集放大電路的電壓放大倍數(shù)近似為1 折合到輸入端的電容遠小于它本身 即輸入回路時常數(shù)很小 若考慮負載電容的影響 包括輸出電容 則由于共集電路的很小 即輸出回路時間常數(shù)小 所以高頻特性好 3 2 2頻率響應(yīng)分析 退出 電路的高頻特性 即上限頻率是由回路的時間常數(shù)決定的 時間常數(shù)越小 則上限頻率越高 370 電路如下圖所示 設(shè)放大器的上限頻率由CL決定 和的影響可忽略不計 求開關(guān)S分別接A端和B端時的表達式 例3 11 解 接到A端時 CE組態(tài) 接到B端時 CC組態(tài) 注意 當 與Rb無關(guān) 顯然 在考慮負載電容時 CC組態(tài)的上限頻率要高于CE組態(tài) 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 371 6 電容耦合共基放大電路 電路圖 高頻等效電路 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 372 電路特點 若忽略的影響 則不存在密勒倍增效應(yīng) 其中 比共射接法小得多 且共基輸入電阻小 故輸入回路時間常數(shù)小 若考慮負載電容的影響 則由于共基電路和共射電路的輸出電阻相同 所以輸出回路時間常數(shù)也相同 因此由負載電容所引起的上限頻率相同 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 373 7 組合電路 相對于共射放大電路而言 為了展寬放大器的通頻帶 可以采用組合電路的方式 主要有兩種方式 共射 共基電路 共射 共集電路 1 CE CB電路 共基電路的輸入電阻很小 第一級密勒電容大大減小 從而使共射電路的上限頻率大大提高 兩級級聯(lián)后的上限頻率取決于第一級共射電路的上限頻率 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 374 2 CE CC電路 適用于容性負載 對于容性負載的共射放大器的上限頻率很低 但如果容性負載作為共集放大器的負載 則由于其輸出電阻很小 CL的影響將大大減小 兩級級聯(lián)后的上限頻率取決于第一級共射電路 無 的上限頻率 退出 3 2 2頻率響應(yīng)分析 375 3 2 3晶體管的高頻參數(shù) 低頻時 是一個實數(shù) 但隨著頻率的升高 將是個復(fù)數(shù) 并且 的模值會隨頻率的升高而下降 定義 當 的模值下降到低頻數(shù)值的0 707倍時的頻率 稱為晶體管共射截止頻率 記為 1 共射截止頻率 根據(jù)定義 需要求出高頻時 和頻率之間的關(guān)系式 根據(jù) 的定義 共射短路電流放大系數(shù) 其等效電路如下 退出 返回 376 由 的模值可看出 1 共射截止頻率 退出 3 2 3晶體管的高頻參數(shù) 377 2 特征頻率 定義 顯見 特征頻率遠大于共射截止頻率 退出 3 2 3晶體管的高頻參數(shù) 378 3 共基截止頻率 利用 和 的關(guān)系 可以得到 為了保證實際電路在高頻時仍有較大的電流放大系數(shù) 必須選擇晶體管的特征頻率為 退出 3 2 3晶體管的高頻參數(shù) 379 3 2 4場效應(yīng)管放大器的頻率響應(yīng) 1 場效應(yīng)管的高頻等效電路 類似于晶體管的高頻等效電路 需要考慮場效應(yīng)管極間電容的影響 1 JFET高頻等效電路 2 MOSFET高頻等效電路 3 MOSFET高頻等效電路 襯源短路 退出 返回 380 例3 12一JFET放大器如下圖所示 已知IDSS 8mA UGS off 4Vrds 20k Cgd 1 5pF Cds 5 5pF 試計算Aum fL以及fH 并畫出漸近線波特圖 分析 計算中頻電壓放大倍數(shù)需要求出跨導(dǎo)gm 因此需要做靜態(tài)分析 計算下限頻率需要低頻等效電路 并找到有耦合電容的回路 計算該回路的時間常數(shù) 計算上限頻率需要高頻等效電路 并找到有極間電容的回路 計算該回路的時間常數(shù) 退出 3 2 4場效應(yīng)管放大器的頻率響應(yīng) 381 3 2 4場效應(yīng)管放大器的頻率響應(yīng) 解 1 靜態(tài)分析由JFET的特性和電路圖可得 2 中頻電壓放大倍數(shù) 退出 382 3 2 4場效應(yīng)管放大器的頻率響應(yīng) 3 下限頻率 低頻等效電路 有電容的回路是輸出回路 計算出該回路的時間常數(shù) 下限角頻率就是時間常數(shù)的倒數(shù) 在低頻區(qū) 極間電容可看為開路 耦合電容不能再視為短路 必須予以考慮 但在本題中 因此只考慮 退出 383 3 2 4場效應(yīng)管放大器的頻率響應(yīng) 在高頻區(qū)等效電路中 用密勒定理對Cgd其進行單向化 4 上限頻率 由于輸入為恒壓源 即對高頻特性沒有影響 退出 384 3 2 4場效應(yīng)管放大器的頻率響應(yīng) 5 幅頻特性和相頻特性曲線 退出 385 3 3多級放大器的頻率響應(yīng) 3 3 1幅頻特性和相頻特性 3 3 2多級放大器的通頻帶 退出 返回 386 3 3 1幅頻特性和相頻特性 1 多級放大器框圖 2 多級放大器幅頻特性 多級放大器的放大倍數(shù)是各級放大倍數(shù)的乘積 所以 其幅頻特性為 退出 返回 387 3 多級放大器相頻特性 結(jié)論 在繪制多級放大器的幅頻特性和相頻特性曲線時 只需要將各級的特性曲線在同一坐標系下疊加即可 4 定性分析 例3 13 將兩個具有同樣特性的放大電路串聯(lián)起來 繪制其幅頻特性和相頻特性 由圖看出 疊加后兩級放大器的下限頻率fL提高了 而上限頻率fH下降了 導(dǎo)致通頻帶fBW變窄了 退出 3 3 1幅頻特性和相頻特性 388 3 3 2多級放大器的通頻帶 設(shè)放大器的低頻電壓增益函數(shù)與中頻電壓放大倍數(shù)之比的表達式為 對于正弦輸入 1 計算 退出 忽略高次項 稱為主導(dǎo)極點 如果滿足 則 返回 389 設(shè)放大器的高頻增益函數(shù)與中頻電壓放大倍數(shù)之比為 若某放大器 2 計算 退出 忽略高次項 稱為主導(dǎo)極點 如果滿足 則 3 3 2多級放大器的通頻帶 390 例3 14 一多級放大器的電壓增益函數(shù)為 求 中頻電壓增益 上限頻率fH和下限頻率fL 解 Au s 都趨于零 這說明Au s 是一個全頻段增益函數(shù)表達式 將Au s 表達式中s從低頻因子 s 2 s 10 s 100 中提出 將常數(shù)從高頻因子中提出 于是得 退出 391 低頻時 有 高頻極點的影響可忽略 于是低頻電壓增益函數(shù)為 高頻時 有 低頻極點的影響可忽略 于是高頻電壓 增益函數(shù)為 退出 392 顯然 中頻電壓增益 由以上分析可知 對于中頻電壓增益實際上是把低頻零點和極點以及高頻極點的影響統(tǒng)統(tǒng)忽略不計 即 退出 393 3 4放大器的階躍響應(yīng) 3 4 1階躍響應(yīng)的指標 3 4 2單級放大器的階躍響應(yīng) 3 4 3多級放大器的階躍響應(yīng) 退出 返回 394 3 4 1階躍響應(yīng)的指標 1 預(yù)備知識 頻域法 以正弦輸入信號的頻率作為自變量 通過電路對不同頻率的響應(yīng) 來評價放大器的線性失真 該方法又稱為穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 優(yōu)點 分析簡單 缺點 不能直觀地確定放大器的波形失真 時域法 以階躍信號作為放大器的輸入信號 分析輸出信號波形隨時間變化的情況 該方法又稱為瞬態(tài)響應(yīng) 優(yōu)點 可以直觀地判斷放大器放大階躍信號的失真 缺點 分析復(fù)雜 退出 返回 395 2 階躍響應(yīng) 1 單位階躍電壓 表達式 波形圖 信號特點 既有突變部分又有不變的部分 2 輸出響應(yīng) 當電路中存在惰性元件時 輸出電壓跟不上輸入信號的變化 3 4 1階躍響應(yīng)的指標 退出 396 3 階躍響應(yīng)的指標 1 上升時間tr 輸出電壓從0 1U上升到0 9U的時間 U為上升的穩(wěn)定值 2 相對平頂降落 3 超調(diào)量 在指定時間tp內(nèi) 輸出電壓U tp 比上升的穩(wěn)定值U下降的百分比 輸出電壓上升的瞬態(tài)過程中 超出U的部分 用百分比表示 3 4 1階躍響應(yīng)的指標 退出 397 3 4 2單級放大器的階躍響應(yīng) 1 上升時間和上限頻率的關(guān)系 上升過程發(fā)生在輸入信號突變時 因此上升時間與上限頻率有關(guān) 單級放大器的高頻響應(yīng) 輸入信號 令 結(jié)論 上升時間與上限頻率成反比 即fH越高 上升響應(yīng)越快 退出 返回 398 2 相對平頂降落 與下限頻率的關(guān)系 是指放大器在輸入信號突變到某固定值以后輸出電壓的穩(wěn)定過程 所以和下限頻率有關(guān) 單級放大器的低頻響應(yīng) 輸入信號 令 3 4 2單級放大器的階躍響應(yīng) 退出 399 3 4 3多級放大器的階躍響應(yīng) 2 相對平頂降落 設(shè)各級放大器的高頻電壓增益相同 則 1 多級放大器的上升時間 若各級具有不同的高頻極點頻率 則 當各級放大器的低頻增益相同時 當各級放大器的低頻增益不同時 退出 返回