频率响应的一般概念

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1、第一节 频率响应的一般概念,幅频特性和相频特性,下限频率、上限频率和通频带,频率失真,波特图,高通电路和低通电路,下页,总目录,一、 幅频特性和相频特性,Aum,0.707Aum,fH,fL,BW,900,1800,-2700,单管共射放大电路的频率特性,幅频特性,相频特性,由于电抗性元件的作用， 使正弦波信号通过放大电路时， 不仅信号的幅度得到放大， 而且还将产生一个相位移。 此时，电压放大倍数可表示如下：,下页,上页,首页,二、 下限频率、上限频率和通频带,Aum,0.707Aum,fH,fL,BW,900,1800,-2700,单管共射放大电路的频率特性,fL ：称为下限频率,fH ：称

2、为上限频率,BW ：称为通频带,Aum ：称为中频电压放大倍数,下页,上页,首页,三、 频率失真,由于放大电路通频带的宽度有一定限制， 因此，当输入信号的频率升高或降低时， 电压放大倍数的幅值可能减小， 同时，可能产生滞后或超前的相位移。 所以，当输入信号包含多次谐波时， 经过放大电路放大以后，输出波形可能产生频率失真。,下页,上页,首页,由于不同谐波通过放大电路后产生的相位移不同， 造成uo波形产生的失真，称为相频失真。 频率失真与非线性失真产生的原因不同。 频率失真是由于放大电路对不同频率的信号响应不同而产生的； 而非线性失真是由放大器件的非线性特性产生的。,由于放大电路对不同谐波成分的放

3、大倍数的幅值不同， 导致uo的波形产生的失真，称为幅频失真。,下页,上页,首页,四、 波特图,在实际工作中，应用比较广泛的是对数频率特性。 这种对数频率特性又称为波特图。 所谓对数频率特性是指： 绘制频率特性时基本上采用对数坐标。 幅频特性的横坐标和纵坐标均采用对数坐标。,相频特性的横坐标采用对数坐标，纵坐标不取对数。,根据电压放大倍数与频率之间关系的表达式， 可以画出放大电路的频率特性曲线。,下页,上页,首页,五、 高通电路和低通电路,1. RC高通电路的波特图,时间常数L = RC,下页,上页,首页,最大误差 5.710,最大误差 3 dB,-450/十倍频,20dB /十倍频,下页,上页

4、,首页,仿真,2. RC低通电路的波特图,时间常数H = RC,令,下页,上页,首页,最大误差 3 dB,最大误差 5.710,20dB/十倍频,-450/十倍频,最大误差 5.710,上页,首页,仿真,第二节 三极管的频率参数,共射截止频率,特征频率,共基截止频率,下页,总目录,下页,上页,三极管的频率参数描述三极管的电流放大系数对高频信号的适应能力。 在中频时， 一般认为三极管的基本上是一个常数。 当频率升高时，由于存在极间电容， 三极管的电流放大作用将被削弱，,0是三极管低频时的共射电流放大系数。,首页,所以电流放大系数是频率的函数，可以表示为：,f,f ,-20dB/十倍频,20lg

5、0,O,0.1f ,10f ,f ,-450,-900,下页,上页,首页,一、共射截止频率,当 f = f时，,根据f的定义，所谓共射截止频率，并非说明此时三极管已经完全失去放大作用，而只是共射电流放大系数的幅频特性下降了3dB。,下页,上页,首页,二、 特征频率,特征频率是三极管的一个重要参数， 当f fT 时，三极管已失去放大作用， 所以，不允许三极管工作在如此高的频率范围。,下页,上页,首页,三、 共基截止频率,f =（1+ 0 ）f,考虑三极管的极间电容后，其共基电流放大系数也是频率的函数。,通常将 值下降为低频时0的 0.707倍时的频率定义为共基截止频率，用符号 f 表示。,下页,

6、上页,首页,上页,三极管的频率参数也是选用三极管的重要依据之一。 通常，在要求通频带比较宽的放大电路中， 应该选用高频管，即频率参数值较高的三极管。 如对通频带没有特殊要求，则可选用低频管。 一般小功率三极管的f值约为几十至几百千赫， 高频小功率三极管的fT 约为几十至几百兆赫。,首页,第三节 单管共射放大电路的频率响应,三极管的混合型等效电路,阻容耦合单管共射放大电路的频率响应,直接耦合单管共射放大电路的频率响应,多级放大电路的频率响应,下页,总目录,中频段： 各种容抗的影响可忽略不计， 电压放大倍数基本与频率无关。 低频段： 隔直电容构成RC高通电路， 电压放大倍数将降低。 高频段： 极间

7、电容构成RC低通电路， 电压放大倍数将降低。, 定性分析频率响应,下页,上页,首页,一、三极管的混合型等效电路,rbc 很大可忽略不计。 Cbe 发射结结电容。 Cbc 集电结结电容。 gm 跨导 gmUbe受控源。,下页,上页,首页,rbb + rbe = rbe,gmUbe = gm Ibrbe = Ib,rbb = rbe - rbe,Cbc可查到,混合参数与h参数之间的关系,下页,上页,rbb,rbe,b,b,c,e,+,-,-,+,+,-,首页,C = Cbe +（1-K ） Cbc,应用密勒定理将电路简化,将Cbc分别等效到输入回路和输出回路。,下页,上页,首页,二、 阻容耦合单管

8、共射放大电路的频率响应,可将C2 和RL 看成是下一级的输入端耦合电容和输入电阻。,先分别讨论中频、低频和高频时的频率响应， 然后综合得到完整的波特图。,下页,上页,首页,1. 中频段,其中,=,rbe,rbe,=,rbe,rbe,Ri,Ri,Ri+ Rs,=,rbe,rbe,=,= -,Ri+ Rs,rbe,rbe,gm Rc,=,Ri,= -,Ri+ Rs,rbe,rbe,gm Rc,Ri,= -,Ri+ Rs,rbe, Rc,Ri = Rb/ rbe,下页,上页,首页,2. 低频段,下页,上页,首页,3. 高频段,一般情况下，输出回路的时间常数比输入回路的小得多， 因此，输出回路的电容可

9、忽略不计。输入回路可简化。,开路电压：,等效电阻：,下页,上页,首页,下页,上页,首页,4. 完整的波特图,20dB/十倍频,-900,-2250,-1350,-1800,-2700,fH,10fH,fL,0.1fH,0.1fL,10fL,阻容耦合单管共射放大电路的波特图,-20dB/十倍频,下页,上页,首页,仿真,5. 增益带宽积,使通频带既宽，放大倍数又高, 首要问题是选用rbb 和Cbc 均小的高频三极管。,下页,上页,首页,三、 直接耦合单管共射放大电路的频率响应,-1800,-2700,fH,10fH,0.1fH,直接耦合单管共射放大电路的波特图,低频特性好,-20dB/十倍频,下页,上页,首页,四、 多级放大电路的频率响应,已知多级放大电路总的电压放大倍数是各个放大级电压放大倍数的乘积。,多级放大电路总的相位移为：,仿真,下页,上页,首页,上页,首页,课堂练习,