電子科大課堂講義模擬電路第6章.ppt

第六章 放大電路的頻率響應(yīng) 6.1 頻率響應(yīng)的一般概念 一、頻率響應(yīng)： 是指放大電路輸出電壓的振幅及附加相移隨輸入電壓的頻率變化（響應(yīng)）。 故放大電路的Au為相量：,模Au=Uo/Ui 及輻角 均是頻率的函數(shù)，前者稱為幅頻特性，后者稱為相頻特性。,放大器對不同頻率輸入信號的響應(yīng)需要用幅頻特性和相頻特性來共同描述。,1 放大電路中存在大電容（C1、C2、CE）及小電容（管子極間電容），容抗與頻率有關(guān)，故輸出電壓的大小和相位均與輸入信號的頻率有關(guān)， 電壓增益與頻率有關(guān)（為相量），這就是頻率響應(yīng)。,為什么放大電路會(huì)有頻率響應(yīng)？,2在不同的頻率段，這些大、小電容所起的作用不同。 （1）中頻段：大電容可視為短路，小電容可視為開路， 故中頻段不考慮各類電容的影響，中頻段電壓增益與頻率無關(guān)，是實(shí)數(shù)。 前面對放大電路的分析，就是對應(yīng)于信號的中頻段范圍。,前面對放大電路的求解為什么沒有考慮頻率因素？,（2）低頻段：大電容不再視為短路，它們對信號的分壓使電壓增益下降，并產(chǎn)生附加相移（正）；而小電容更可視為開路；故低頻段引起電路頻率響應(yīng)的因素是大電容。,（3）高頻段：大電容更可視為短路；小電容不再視為開路，它們對信號分流，使電壓增益下降并產(chǎn)生附加相移（負(fù)）；故高頻段引起放大電路頻率響應(yīng)的因素是小電容。,BJT的混合等效電路,單向化的混合 等效電路,高頻等效電路,高頻等效電路的簡化,fL：低端截止頻率（下限截止頻率）； fH：高端截止頻率（上限截止頻率）； fL、fH又稱3分貝（-3dB）截止頻率、半功率頻率。,二、下限頻率、上限頻率和通頻帶,稱為放大電路的通頻帶（BW） 簡稱帶寬。,幅頻失真：放大電路對不同頻率分量因放大倍數(shù)不同而引起輸出信號的畸變； 相頻失真：放大電路對不同頻率分量的時(shí)延不同而引起輸出信號的畸變。 頻率失真特點(diǎn)：輸出信號中沒有產(chǎn)生新的頻率分量。又稱線性失真。,三、放大電路的頻率失真,復(fù)習(xí)： 非線性失真產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)。 原因：器件伏安特性的非線性； 非線性失真包括： 削波失真（飽和、截止失真）和交越失真 特點(diǎn)：輸出出現(xiàn)了輸入所沒有的新的頻率分量。 兩種失真的區(qū)別。,例1 填空 放大器存在非線性失真的根本原因是（ ）。,例2：向放大電路輸入正弦電壓，當(dāng)輸出是非正弦周期電壓時(shí)，該放大器一定產(chǎn)生了（ ）。,A、相頻失真 B、幅頻失真 C、非線性失真 D、削波失真,例3：放大器對輸入信號各頻率成份的放大倍數(shù)不同而產(chǎn)生的輸出波形失真屬于（ ）。,A. 頻率失真 B.相位失真 C. 削波失真 D.非線性失真,例5：如果放大器出現(xiàn)非線性失真，則輸出的頻率分量 一定比輸入頻率分量（ ）。 A. 多 B. 少,例4：當(dāng)放大器輸出信號的頻率分量與輸入信號不完 全相同時(shí)，放大器出現(xiàn)了（ ）失真。,例6：當(dāng)放大器放大單一頻率的正弦信號時(shí)，是否存在 頻率失真？（ ）,例7 關(guān)于放大器頻率失真的下面四種說法中， （ ）是錯(cuò)誤的。,A、放大器通頻帶太窄可能引起頻率失真； B、頻率失真使輸出的頻率成分增多，從而使輸出波形 畸變； C、產(chǎn)生頻率失真的原因是放大器模型中的電抗元件 所致； D、頻率失真可能引起輸入信號各頻率分量在輸出口的 時(shí)延不同。,1、放大電路頻率特性曲線的繪制波特圖 幅頻特性：坐標(biāo)系采用雙對數(shù)坐標(biāo) 縱坐標(biāo) Au（j） 取對數(shù)， 用dB為單位 ( 20lgAu) ； 橫坐標(biāo) f 取對數(shù)，采用十倍頻程刻度。,四、波特(Bode)圖：用于表示放大電路頻率特性。,相頻特性： 縱坐標(biāo)相位采用等分刻度； 橫坐標(biāo) f 取對數(shù)：十倍頻程。 在上述的坐標(biāo)系上畫出的頻率特性曲線圖，稱為波特圖。 波特圖的繪制可采用以漸近線（折線）來近似實(shí)際頻率特性曲線。,2、增益的分貝表示法 工程上常以分貝（dB）作為增益的單位。 定義：Ap（dB）=10logAp Au（dB）=20logAu Ai（dB）=20logAi,Au(倍數(shù))與20logAu(dB)的對應(yīng)關(guān)系： 倍數(shù) 0.01 0.1 0.7.07 1 1.414 2 10 100 dB -40 -20 -3 0 3 6 20 40,例：若Au=-70.7(倍) , 則Au(dB)=20log-70.7 =20log0.707+20log102 = - 3+40=37dB,3、放大電路波特圖,中頻段：幅頻特性曲線為一條水平直線， 其值為中頻增益； 低頻段： 從中頻段開始，隨著頻率下降，經(jīng)過fL，幅 頻特性漸進(jìn)線斜率改變?yōu)?+20dB/dec； 高頻段： 從中頻段開始，隨著頻率上升，經(jīng)過fH ，幅 頻特性漸進(jìn)線斜率改變?yōu)?-20dB/dec。,4、放大電路低頻段、高頻段幅頻特性波特圖規(guī)律,低頻截止頻率fL使幅頻特性曲線衰減， fL越小，放大電路低頻響應(yīng)越好； 高頻截止頻率fH也使幅頻特性曲線衰減， fH越大，放大電路高頻響應(yīng)越好。,6.2 三極管頻率參數(shù),三極管共射電流放大系數(shù)在低頻、中頻段是一個(gè)常數(shù)。當(dāng)f，。,f：共射截止頻率 當(dāng)f=f時(shí)，,當(dāng)f=fT時(shí)，,f、fT 的關(guān)系為： fT of,的波特圖,三極管的頻率參數(shù)也是選用三極管的重要依據(jù)之一。,共基截止頻率,f：共基截止頻率,6.3 阻容耦合單管共射放大電路頻率響應(yīng),用混合型等效電路分析放大電路頻率響應(yīng)。 用短路時(shí)間法估算低頻截止頻率fL； 用開路時(shí)間法估算高頻截止頻率fH；,一、中頻段,二、低頻段（C1與Ri構(gòu)成RC高通電路）,其中,三、高頻段,簡化模型,C左端等效電源,R與C構(gòu)成RC低