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模拟电子线路(模电)频率特性
由于频率失真由线性电抗元件引起,故称线性失真。
注意:线性失真不产生新的频率成份。
RC电路的频率响应
一、 RC低通电路 二、 RC高通电路
一、 RC低通电路
R
传递函数为:
+
.
Au
U o Ui
1j1RC11j
f
fH
Ui -
+
C
. Uo
-
式中:
fh
1 1 2RC 2
上限截止频率(上边频)
模: Au
由此得到的其幅频特性和相频特性的 Bode 图。
归纳一阶因子渐近波特图画法:
已知
Av(j)
1
1jP
✓幅频渐近波特图:
Av( )/dB
0
0.1p p 10
p
自0dB水平线出发 ,经 p
转折成斜率为(–20dB/十倍
-20
-20dB/十倍频
频)的直线。 ✓相频渐近波特图:
自 0 水 平 线 出 发 , 经 0.1p
f
式中:fL
1 1 2RC 2
下限截止频率(下边频)
模: Au
1 1 ( fL f )2
频 率
Au(d)b20 log1(fLf)2
特 性
曲
相角:90oarctfgfL ()
线
▪ 绘制渐近波特图:
根据
A v()dB 2l0 g1(P)2 A()arc tP a n)(
画出幅频波特图 画出相频波特图
0
0.1p p 10
p
• 频率特性小结: 复频域与频域, s j
• 1, 低通电压传递函数(相对于高频等效电路)
A u(s)U U o i((s s))R 1 Cs11 ps 1 p
R C
p
1 RC
2
f
称为极点角频率。
Au
U o Ui
1 1
1jRC 1j
f
fH
2, 高通电压传递函数(相对于低频等效电路)
二、频率特性
幅度频率特性 相位频率特性
幅频特性是描绘输入信号幅度
固定,输出信号的幅度随频率变化
而变化的规律。即
AUo/Ui f
相频特性是描绘输出信号与输入 信号之间相位差随频率变化而变化 的规律。即
∠ A ∠ U o∠ U i f()
阻容耦合放大的频率特性和频率失真
Au Aum 0.7(扩大视野)
dB(decibel):分贝
Au(db)=20logAu
优点:1、乘→加
2、人耳对声能的辨别能力与其对数成正比
Au: 10 102 103 10-1 10-2 1 2
Au(db): 20 40 60 -20 -40 -3
频率失真
幅频失真 相频失真
线性失真
(组合失真) 产生原因: 1.放大电路中存在电抗性元件,例如
1 1 ( f fH)2
频 率
Au(d)b20 log1(f fH)2
特 性
曲
相 角:
arctgf(fH)
线
▪ 绘制渐近波特图:
根据
A v()dB 2l0 g1(P)2 A()arc taP n)(
画出幅频波特图 画出相频波特图
渐近波特图画法:
Av( )/dB
✓幅频
<>=<>p p时p 时时,,,A AAvvv((( )))dddB B B023dd0BlBgP
放大电路的频率特性
1 概述 2 RC电路的频率响应 3 三极管的高频小信号模型 4 共射放大电路的频率特性 5 多级放大器频率特性
一. 概述
放大器输入信号 频率范围: 音频——话音:300-3400Hz
——音乐:20-15KHz 视频——图象:0-6MHz
一、频率响应:放大器对不同频率信号的稳态响应
✓幅频渐近波特图:
>p:0dB水平线; <p:斜率为(20dB/十倍
频)的直线。
Av( )/dB
0
0.1p p 10
p
-20
20dB/十倍频
✓相频渐近波特图:
A( )
<0.1p: -90的水平线。 90
0.1p<<10p :
斜 率 为 (–45/ 十 倍 频 ) 的 直 线
45
-45/十倍频
。
>10p :0水平线。
耦合电容、旁路电容、分布电容等;
设计电路时,要合适选择耦合电容和旁路电容
2.三极管的()是频率的函数。
低频小信号模型不再适用
▪ 频率特性的三个频段
中频段:通频带以内的区域 特点:放大器的增益、相角均为常数,不随f 变化。 原因:所有电抗影响均可忽略不计。 即极间电容开路、耦合旁路电容短路。
高频段: f > fH 的区域 特点:频率增大,增益减小并产生附加相移。 原因:极间电容容抗 分流 不能视为开路。
✓相频
<0.1p 时,A()0o
0 -3 -20
A( )
0 - 5.7
0.1p p 10
p
-20dB/十倍频
0.1p p 10
p
>10p 时,A()90o =p 时, A()45o
- 45 -45/十倍频
- 90
低通滤波器的渐近线 Bode 图 在 f=fH 处幅频特性渐近线有3dB 的最大误差, 在其它频率上的误差均小于3dB。
通频带
fL
fH f
共发射级放大电路的幅频特性
中频段:电压放大倍数近似为常数。
低频段:耦合电容和发射极旁路电容的容抗增大,以 致不可视为短路,因而造成电压放大倍数减小。 高频段:晶体管的结电容以及电路中的分布电容等的 容抗减小,以致不可视为开路,也会使电压放大倍数 降低。
波特图(Bode) 半对数坐标
一般认为, f < 0.1 fH 即为 f << fH ;f > 10 fH 即为 f >> fH 。 幅频特性 在 f<<fH 时为一条与横轴重合的直线, 在 f>>fH 时为一条斜率为-20dB/10倍频程的直线; 相频特性 在 f<<fH 时为一条与横轴重合的直线, 在 0.1fH <f<10fH 时为一条斜率为-45˚/10倍频程的直线, 在 f>>fH 时为一条等于-90˚的直线。
A( )
0
0.1p p 10
p
处 转 折,斜率 为 (–45/十倍 - 45
频),再经10p处转折为-90
的水平线。
- 90
-45/十倍频
▪ 确定上限角频率: H =p
因 =p时, A v()dB 2l0 g1(P)2 3 dB
二、 RC高通电路
传递函数为:
Au
U o Ui
jRC 1 1jRC 1j fL
低频段: f < fL 的区域 特点:频率减小,增益降低并产生附加相移。 原因:耦、旁电容容抗 分压 不能视为短路
▪ 幅度失真与相位失真
实际输入信号含有众多频率分量,当通过放大器时:
若不同频率信号呈现不同增益
幅度失真
若不同频率信号呈现不同相角
相位失真
幅度失真与相位失真统称放大器的频率失真。
一般音频放大器的频率失真主要指幅度失真。 视频放大器的频率失真则包括幅度失真与相位失真。