1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一.幅頻相頻特性的概念由于放大電路中電抗元件的存在，放大電路對不同頻率分量的信號(hào)放大能力是不相同的，而且不同頻率分量的信號(hào)通過放大電路后還會(huì)產(chǎn)生不同的相移。因此，將表示電壓放大倍數(shù)Au的大小和頻率f之間的關(guān)系稱為幅頻特性，輸出信號(hào)Uout與輸入信號(hào)Uin的相位差與頻率f之間的關(guān)系稱為相頻特性。2. 電路相頻幅頻特性分析（1） 音頻放大電路圖將信號(hào)發(fā)生器代替音頻為音頻放大電路提供不同頻率的信號(hào)源，由此得出頻率特性曲線。音頻放大電路圖如圖1所示：圖1：音頻放大電路圖根據(jù)電路圖可以計(jì)算得出一級放大倍數(shù)為：二級放大倍數(shù)為: 那么音頻電路的總為兩級各自放大倍數(shù)的乘積，也就是15

2、0倍。（2）理論分析通過Altium Designer Summer 09軟件對音頻電路進(jìn)行仿真，得到該音頻電路的幅頻相頻特性曲線，并進(jìn)行理論分析。圖2：一級放大電路幅頻特性曲線圖3：一級放大電路相頻特性曲線由圖2和圖3可以得出該放大電路為帶通電路，在Au下降到%70.7處時(shí)，可以得出其下限截止頻率fL和上限截止頻率fH ，fL大約為3.2HZ，fH 大約為95KHZ。由于fH 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于fL，因此一級放大電路的通頻帶為：fbw=fH - fLfH=95K查閱資料已知LM358雙運(yùn)算放大器的單位增益帶寬為1MHZ，由增益帶寬積的公式可以得出理論上的帶寬，公式如下： 由此可以看出仿真結(jié)果接近理論值

3、，一級放大電路為反相運(yùn)算電路，在無衰減放大區(qū)間相位相差180度，在Au下降到70.7%時(shí)，下限截止頻率fL所對應(yīng)的相位差為-135度，上限截止頻率fH所對應(yīng)的相位差為-225度，由圖3可以看出仿真與實(shí)際相符。兩級放大電路的幅頻相頻特性曲線如圖4和圖5所示:圖4：兩級放大電路幅頻特性曲線圖5：兩級放大電路相頻特性曲線同理，由圖4和圖5可以得出該放大電路fL大約為4HZ，fH大約為50KHZ，因此兩級放大電路的通頻帶為：fbw=fH - fLfH=50K同樣根據(jù)上面的增益帶寬積的公式可以得出第二級理論上的帶寬fbw為66K，由此可以看出仿真結(jié)果接近理論值，因此可以將仿真結(jié)果作為參考來對電路進(jìn)行測試

4、。第二級放大電路為同相運(yùn)算電路，在無衰減放大區(qū)間相位仍然相差180度，在Au下降到70.7%時(shí)，一級放大電路產(chǎn)生45度相移，兩級則產(chǎn)生90度相移，那么下限截止頻率fL所對應(yīng)的相位差為-90度，上限截止頻率fH所對應(yīng)的相位差為-270度，由圖5可以看出仿真與實(shí)際相符。3. 測試電路方法本實(shí)驗(yàn)測量方法是用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生幅度一定，頻率變化的信號(hào)作為聲音信號(hào)為音頻放大電路提供輸入信號(hào)，由于兩級放大倍數(shù)為150倍，LM358的擺幅為1.5-3.5v,為了使測量結(jié)果不失真，所以選擇輸入電壓大小為10mv，信號(hào)發(fā)生器頻率從1HZ開始遞增，觀察輸入輸出波形幅值與相位的變化，找到上下限截止頻率，記錄每次頻率變化

5、后輸入輸出的幅值以及相位的變化，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，用MATLAB軟件畫出幅頻相頻特性曲線。4. 測試電路結(jié)果與分析利用信號(hào)發(fā)生器與示波器來對電路進(jìn)行測試，測試結(jié)果如下。（1） 測試數(shù)據(jù)記錄 輸入電壓(mv) 頻率(HZ) Uout1(mv) Uout2(mv) 1(度) 2(度) 10 1 32 230 -90 -10 10 2 60 360 -110 -35 10 4 70 800 -135 -60 10 4.5 72 930 -147 -90 10 5 80 1080 -150 -130 10 10 93 1300 -160 -145 10 15 100 1420 -165 -155 10

6、20 100 1450 -170 -165 10 50 100 1480 -180 -175 10 80 100 1500 -180 -180 10 100 100 1500 -180 -180 10 1K 100 1500 -180 -180 10 5K 100 1500 -180 -180 10 10K 100 1500 -180 -180 10 20K 96 1460 -180 -195 10 40K 90 1240 -205 -240 10 60K 84 1160 -210 -255 10 70K 82 1060 -215 -270 10 80K 80 880 -220 -285 10

7、 100K 70 760 -225 -295 10 120K 68 620 -240 -320 10 180K 50 360 -270 -360（2）幅頻相頻特性曲線測試結(jié)果及分析經(jīng)過MATLAB將幅頻相頻曲線簡單繪制如下，很容易可以看出上下限截止頻率以及相位的變化。圖6：一級放大電路幅頻特性曲線測試結(jié)果圖7：一級放大電路相頻特性曲線測試結(jié)果圖6和圖7分別為音頻電路一級放大電路的幅頻和相頻曲線?？梢钥闯雠c仿真結(jié)果相似，上線截止頻率為4Hz，下限截止頻率為100KHZ，誤差在允許范圍內(nèi)，輸入與輸出之間的相位差在放大區(qū)間相差180度，在Au1下降到70.7%時(shí)，相移為+45度，這樣，在其下限與上限

8、截止頻率對應(yīng)的相位差分別為-135度和-225度，與理論一致。圖8：兩級放大電路幅頻特性曲線測試結(jié)果圖9：兩級放大電路相頻特性曲線測試結(jié)果圖8和圖9分別為音頻電路兩級放大時(shí)的幅頻與相頻特性曲線，上限截止頻率為4.5HZ，下限截止頻率為70KHZ，通過帶寬增益積可以驗(yàn)證帶寬基本與仿真結(jié)果一致，其輸入輸出相位差在放大區(qū)間仍然為180度，這是因?yàn)榈诙壏糯箅娐肥峭噙\(yùn)算放大電路，在Au2下降到70.7%的時(shí)候，下限截止頻率所對應(yīng)的相位為-90度，上限截止頻率對應(yīng)的相位為-270度，由于,每一級相移為45度，因此，兩級放大電路為90度，由幅頻特性曲線圖可以很容易看出。（3）幅頻相頻特性曲線測試結(jié)果對比

9、圖10：兩級放大電路幅頻特性曲線測試結(jié)果對比這里將一級放大電路放大倍數(shù)擴(kuò)大10倍，來和兩級放大電路的幅頻特性曲線對比，可以看出兩級放大電路的帶寬比一級時(shí)要窄，由于增益提高，必定會(huì)使帶寬變窄，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)如果對帶寬有要求，那么多級放大電路增益的選擇需要考慮進(jìn)去。兩級放大后不僅帶寬變窄，輸入輸出相位差也有一定變化，如圖11所示。圖11：兩級放大電路相頻特性曲線測試結(jié)果對比如圖11所示，藍(lán)色曲線為一級放大電路相頻特性，綠色為兩級放大電路的相頻特性，很明顯，兩級放大電路與一級放大電路在放大區(qū)間相位差一樣，當(dāng)頻率增大到上限截止頻率或減小到下限截止頻率后，兩級放大電路的相位差會(huì)相差更大，也就意味著幅度衰減更厲害。5. 總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)為音頻放大電路的幅頻與相頻特