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第五章放大电路的频率响应资料


在输入信号幅值保持不变条件下,增益下降3dB 的频率点,其输出功率约等于中频区输出功率的一 半,通常称为半功率点。
中频区
高低两个 半功率点间 的频率差定 义为放大电 路的带宽。
下限截止频率
上限截止频率
幅频响应
fbW fH fL
研究方法:研究频率特性时,三极管的低 频小信号等效模型已经不适用,而要采用高 频小信号模型。
电流源电阻rce很大,约为100KΩ。
Cb’c
Cb’e
rbe
(1
0 )re
(1
0 )
UT I EQ
gm
I&c U&be
I&b
U&be
0
rbe
0
(1
0
)
UT IE
IEQ UT
Cbe
gm
2 fT
fT是特征频
率,从手册 中可以查到。
三极管的频率参数
1 共发射极截止频率 电流放大倍数下降到0.707β0
f
1
2 rbe (Cbc
Cbe )
2 特征频率
fT
gm
2 Cbe
3 共基极截止频率
电流放大倍数下降到1
f (1 0 ) f
耦合电容短路,三极管结电容断开
U&o gmU&be (Rc // RL )
U&i
U&be rbe
(rbe
rbb )
rbe rbe
U&be
U&i
Rs
U&s (Rb // rbe )
②基区体电阻 rbb 约在50~ 300Ω之 间。
③发射结电阻 rbe 约为几十欧, 在共射极接法中大约几千欧。
④发射结电容Cbe约为几十~几 百皮法。 ⑤集电结电阻 rbc 约为100KΩ~ 10M Ω之间 。 ⑥集电结电容Cbc约在2~10pF范围 内。
Cb’c Cb’e
由于结电容的影响,Ib和 Ic 不能保证正比关系,因而 用 gmUbe 表示受控电流源。
0
用分贝表示,则20lg|Au|=0dB 这是一条与横轴平行的零分贝线。
波特图 ★★
fL称转折频率,它
也是放大电路的下 限频率。
5.2三极管放大电路的频率响应
①rc和re分别为集电区和 发射区体电阻,它们的值比 较小,常常忽略不计。所以
rbc rbc
Cbc Cbc
rbe rbe
Cbe Cbe
是放大电路的上限频率。
由于f/fH=0.1或 f近/f似H=得1ψ0时=0,o和相ψ应=的-9可0o,
当频率为fh时,相位滞 后45o
故在0.1fH和10fH称之
间可用一条斜率为45o/十倍频的直线来表 示。
A&u
U&o U&i
R2
R2
1
jC2
1
1 1
jR2C2
回路的时间常数τ=R2C2,令ωL=1/τ
C CM // Cbe CM Cbe
输入回路构成低通电路
U&s
rbe rbe Rs
U&s
R' rbe / /(rbb Rs )
A&u
1 2
45
用分贝表示,则20lg|Au|=-3dB
该点是放大电路的半功率点,称为低 通电路的上限频率。
f ≥10fH 时
A&u
fH f
90
用分贝表示,则20lgAu=20lg|fH/f|(dB)
这是一条斜线,其斜率为-20dB/十倍 频。它与零分贝线相交于f=fH处。
波特图 ★★
fH称转折频率,它也
(Rb
//Biblioteka rbe )U&s Rs rbe
rbe
A&USm
U&o U&s
U&o U&i
U&i U&s
rbe (gmRL ) rbe
rbe
RS rbe
rbe RS rbe
(gmRL )
对高频信号,耦合电容可认为短路,则高频等效 电路简化:
CM (1 gmRC )Cbc
电容CM称为密勒电容
若考虑电抗性元件的作用和信号角频率变量,则 放大电路的电压增益可表达为
Au (
j
)
UO( Ui(
j ) j )

Au Au ( )( )
式中ω为信号的角频率,Au(ω)表示电压增益的 模与角频率之间的关系,称为幅频响应;ψ(ω)表 示放大电路输出与输入电压信号的相位差与角频率 之间的关系,称为相频响应。
1
1
j( H ) 1
1 j( f
fH )
用幅值和相角表示,则
A&u
1 1 ( f fH )2
arctg( f fH )
A&u
1 1 ( f fH )2
arctg( f fH )
f ≤0.1fH时
A&u 1
0
用分贝表示,则20lg|Au|=0dB 这是一条与横轴平行的零分贝线。
f = fH时
A&u
f fL
90
f = fL时
A&u
1 2
45
用分贝表示,则20lgAu=20lg|f/fL |(dB)
这是一条斜线,其斜率为20dB/十倍频。 它与零分贝线相交于f=fL处。
用分贝表示,则20lg|Au|=-3dB
该点是放大电路的半功率点,称为高通 电路的下限频率。
f ≥10fL 时 A&u 1
在放大电路中由于耦合电容的存在,对信号构成 高通电路。由于半导体器件的极间电容的存在,对信 号构成低通电路。
A&u
U&o U&i
R1
1
jC1
1
jC1
1
1
j R1C1
回路的时间常数τ=R1C1,
令ωH=1/τ

fH
H 2
1
2R1C1
A&u
U&o U&i
1
1
j(
H
)
1
1 j( f
fH )
A&u
U&o U&i
1kHz
100MHz
20Hz
波特图
信号的频率范围常常在几赫到上百兆赫,放大倍 数从几倍到上百万倍,为了在同一个坐标系中表示 如此宽的变化范围,在画频率特性曲线时常采用对 数坐标,称为波特图。
波特图由对数幅频特性和对数的相频特性两部分
组成。横轴用 lg f,纵轴 20lg 与Av 。
画波特图时,常采用折线化画法,称为近似折线 的波特图,以截止频率为拐点,由两段直线近似曲 线。

fL
L 2
1
2R2C2
A&u
U&o U&i
1
1
j(L )
1
1 j( fL
f
)
A&u
U&o U&i
1
1
j(L )
1
1 j( fL
f
)
用幅值和相角表示,则
A&u
1 1 ( fL f )2
arctg( fL f )
A&u
1 1 ( fL f )2
arctg( fL f )
f ≤ 0.1fL时
5.1 简单RC低通和高通电路的频率响应
5.2 三极管放大电路的频率响应
★ 5.3 负反馈放大电路的自激和频率 补偿
5.1 简单RC低通和高通电路的频率响应
在放大电路中,由于电抗元件(如电容、电感线圈等) 及晶体管极间电容的存在,当输入信号的频率过低或过高 时,不但放大倍数的数值会变小,而且还将产生超前或滞 后的相移。这说明放大倍数是信号频率的函数,这种函数 关系称为频率响应或频率特性。
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