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1、2020/7/24,模电课件,第五章 放大电路的频率特性,51放大电路频率特性的基本概念,一 频率特性和通频带,1RC阻容耦合放大器,以前分析电压增益的方法只限于中频段,C1 C2 Ce是大电容，容抗,（1/C）很小，相当于短路,Ci Co 是小电容，容抗,（1/C）很大，相当于开路,于是在中频区所得到的放大器的交流通道是一个纯电阻性的电路，故所求出的电路参数：Au、Ri 、Ro等均为与频率无关,在中频区： Av和Ai为常数,2020/7/24,模电课件,在低频区：C1，C2阻抗（1/C） 不能忽略它们对输入和输出信号的分压作用,而Ce阻抗（1/C） 对发射极电阻的旁路作用减弱,从而导致Av或
2、Ai,在低频区： Av或Ai,在高频区，Co、Ci的容抗（1/C） ，不能忽略它们对输入和输出信号电流的分流作用,Av或Ai,2020/7/24,模电课件,在高频区 Av或Ai,在高频区：Av或Ai,RC阻容耦合放大器,在低频区：Av或Ai,在中频区：Av和Ai为常数,中频响应,低频响应,高频响应,BW=f07 = fH - fL 或 BW=07 = H -L,Auo的0707,fH和fL半功率频率,2020/7/24,模电课件,放大器的增益是频率的函数,其中：,称为幅频特性,称为相频特性,RC阻容耦合放大器的频响特性,RC阻容耦合放大器的通频带,BW=f07 = fH - fL,2020/7
3、/24,模电课件,2直接耦合放大器,由于在直接耦合放大器的电路中没有级间耦合和旁路的大电容，所以其低频区的频率特性与中频区相同,f H(H),直接耦合放大器的通频带,在低频区：Av或Ai,RC阻容耦合放大器的通频带,BW=f07 = fH - fL,对于低频的宽带放大器，通常有fH fL,BW=f07 fH,2020/7/24,模电课件,二 频率失真,非线性失真:输入输出之间的关系是非线性关系。,特点:输出信号中含有新的频率成份,在通信电路中来实现频率的变换。,线性失真：输出信号中不含有输入信号中没有的新频率成份。,频率失真：对输入信号各频率分量不是同等放大，而产生的输出波形的失真,相位失真：
4、对输入信号各频率分量的相移不成比例，而产生的输出波形的失真,三 增益带宽积,一般放大器的增益和带宽是矛盾的,2020/7/24,模电课件,5.2放大电路的复频域分析法,521复频域中放大电路的传输函数,1传输函数,在复频域分析中，是把时间t的函数变换成复频率s = +j的函数,在复频域分析中，是把时间t的函数变换成复频率s = +j的函数,2020/7/24,模电课件,1传输函数,对线性集总参数网络（集总元件参数、）网络传输函数,其中：为常数, S=+j ：复频率, i为零点，Pj: 极点.,2020/7/24,模电课件,1传输函数,对放大器来说,同样，为常数, s=+j为复频率, zi为零点
5、，pj为 极点。,2020/7/24,模电课件,2复频率s+j的物理意义,正弦电流,改用复数法表示,若电流i（t）的幅度是随时间而变化的,对此种非等幅正弦电流，可写成,s=+j，s就是复频率, : 振幅的衰减因子, j: 角频率,2020/7/24,模电课件,若 0，i(t)的振幅Im（t）按指数规律增长，电流是增幅的正弦电流波,若0，i(t)的振幅Im（t）按指数规律衰减，电流是衰减的正弦电流波,若 =0，i(t)的振幅Im（t）不随t变化，电流是等幅正弦振荡波,H(j)=H(s)| =0， H(j)反映了系统的稳态响应,而(s)把系统的稳态响应和暂态响应联系起来,放大器的增益：A(j)=A
6、(s)| =0， 反映了系统的稳态响应,2020/7/24,模电课件,集总参数元件电阻R、电感L和电容C对应的阻抗分别为R、jL、1/jC，称为复数阻抗,R,复数阻抗,R,L,jL,C,1/jC,R,SL,1/SC,变换阻抗,5.2放大电路的复频域分析法,3传输函数的零点，极点和零极图,(s)分子有理多项式的根H(s)=0零点 “o”表示,(s)分子有理多项式的根H(s)=极点“”表示,在复平面画出 ： 零点“o” 极点“” 称为零极图,一阶：零点，极点,二阶：零点，极点 （共轭）,Z1,Z2,P1,523 放大电路波特图的近似画法,波特图：,横轴(频率轴)：采用以10为底的对数刻度，即按lg
7、或lgf刻度，纵轴采用等分刻度,纵轴：采用等分刻度 幅度d ，相位- 度,放大电路的传输函数为,令s=j代入上式，可得到放大器的稳态响应函数,其中：幅频特性,2020/7/24,模电课件,Ao,2020/7/24,模电课件,将A()用分贝表示,幅频特性表达式,结论：放大电路总的幅频波特图就等于基本因子波特图的代数和。 常数项和零点因子之和 减去极点因子,2020/7/24,模电课件,式中的每个因式求幅角，得到相频特性为,o是放大器中频段固定相移，o =0o为同相放大器或o=180o为反相放大器,结论：放大电路总的相频波特图就等于基本因子波特图的代数和。 常数项和零点因子之和 减去极点因子,20
8、20/7/24,模电课件,结论：放大电路总的幅频相频波特图就等于基本因子波特图的代数和。 常数项和零点因子之和 减去极点因子,1一阶极点、零点的波特图,z1=-z ，z为一阶零点值；p1=-p ，p一阶极点值,2020/7/24,模电课件,幅频特性表达式,相频特性表达式,（1）常数项Au(0),幅频波特图,相频波特图,2020/7/24,模电课件,fL (L),f H(H),3dB,Auo的0707,Auo,Auo-3dB,2020/7/24,模电课件,（2）一阶零点因子的波特图,一阶零点因子的幅频波特图,当z时,(/z)21,A u2()20lg1=0dB,当z时,(/z)21,A u2()
9、20lg(/z),(20dB/+倍频) 直线,当=z时,P179书错,3,1,z,2020/7/24,模电课件,（2）一阶零点因子的波特图,一阶零点因子的相频波特图,当 0.1z时,可认为z,1() 0,45O,90O,0,当10z时,可认为z,1() 90,当=z时,1,1()=45,当0.1z 10z,斜率为+45o十倍频的直线,0O,=0.1z=10z时，存在着572的误差,2020/7/24,模电课件,（3）一阶极点因子的波特图,一阶极点因子的幅频波特图,当p时,(/p)21,A u2()-20lg1=0dB,当p时,(/p)21,A u2()-20lg(/p),(-20dB/+倍频)
10、 直线,当=p时,P,10P,p=100z,1,-3,0,0.1P,10P,2020/7/24,模电课件,（4）一阶极点因子的波特图,一阶极点因子的相频波特图,当 0.1p时,可认为p,2() 0,0,当10p时,可认为p,2() -90,当=p时,1,2()= -45,当0.1p 10p,斜率为-45o十倍频的直线,=0.1p=10p时，存在着572的误差,0.1P,10P,2020/7/24,模电课件,（5）合成波特图,幅频波特图,2020/7/24,模电课件,（a）合成幅频波特图,2020/7/24,模电课件,一阶零点=z是幅频波特图的转折频率，在z处对幅值的贡献是+20dB十倍频,一阶
11、极点=p为幅频波特图的转折频率，在p处对幅值的贡献是-20 dB十倍频,幅频波特图的画法,2020/7/24,模电课件,（b）合成相频波特图,45O,90O,0.1P,P,2020/7/24,模电课件,45O,90O,相频波特图的画法,一阶零点的0.1z是相频波特图的转折频率，在 0.1 z处对幅值的贡献是+45O十倍频,一阶极点=0.1p为幅频波特图的转折频率，在p处对幅值的贡献是-45O dB十倍频,0O,-180O,-135O,-90O,在=p处是-45o,在=z处是+45o,在 10z处是+90o (最大),在10p处是-90o (最大),2020/7/24,模电课件,2020/7/2
12、4,模电课件,2在s平面坐标原点处零点或极点的波特图,若传输函数为,一阶：零点,Z1,(1)在s平面坐标原点处零点的波特图,s平面坐标原点处的零点因子,幅频特性为,相频特性为,s,2020/7/24,模电课件,s平面坐标原点处的零点因子幅频波特图是过(1,0)点，斜率为+20dB/十倍频的直线,(a)s平面坐标原点处的零点因子,幅频特性为,相频特性为,(i)幅频波特图的画法,当=1rad/s时,Au1(j)=20lg1=0 (dB),+20dB/十倍频 直线,1,=0,1,(ii)相频波特图的画法,平行横轴直线,2020/7/24,模电课件,若传输函数为,一阶：极点,(2)在s平面坐标原点处极点的波特图,s平面坐标原点处的极点因子,幅频特性为,相频特性为,P0,s,2020/7/24,模电课件,s平面坐标原点处的极点因子幅频波特图是过(1,0)点，斜率为-20dB/十倍频的直线,(a)s平面坐标原点处的极点因子,幅频特性为,相频特性为,(i)幅频波特图的画法,当=1rad/s时,Au1(j)=-20lg1=0 (dB),20dB/十倍频 直线,1,=0,1,(ii)相频波特图的画法,平行横轴直线,
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