1、在放大電路的通頻帶中提到過頻率特性的概念    在放大 相頻特性幅頻特性是描繪輸入信號幅度固定,輸出信號的幅度隨頻率變化而變化的規(guī)律,即.相頻特性是描繪輸出信號與輸入信號之間相位差隨信號頻率變化而變化的規(guī)律,即.這些統(tǒng)稱放大電路的頻率響應.幅頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象,稱為幅度頻率失真.相頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象,稱為相位頻率失真.放大電路的幅頻特性和相頻特性,也稱頻率響應.因放大電路對不同頻率成分信號的增益不同,從而使輸出波形產(chǎn)生失真,稱為幅度頻率失真簡稱幅頻失真.放大電路對不同頻率成分信號的相移不同,從而使輸出波形產(chǎn)生的失真,稱為相頻失真.幅頻失真和相頻失

2、真是線性失真. (動畫5-1)產(chǎn)生頻率失真的原因是放大電路中存在電抗性元件,例如耦合 =式中.的模和相角分別為由此可做出如圖3-61所示的RC低通電路的近似頻率特性曲線.幅頻特性的X軸和Y軸坐標都采用對數(shù)坐標標定.fH稱為上限截止頻率.當ffH時,幅頻特性將以(20dB/dec的斜率下降,在fH處的誤差最大,有-3dB.當f =fH時,相頻特性將滯后45°,并具有(45(/dec的斜率,在0.1 fH和10 fH處與實際的相頻特性有最大的誤差,其值分別為+5.7(和(5.7(.這種用折線化畫出的頻率特性曲線稱為波特圖,是分析放大電路頻率響應的重要手段.圖3-61 RC低通電路的頻率特

3、性曲線3-3.1.2 RC高通電路RC高通電路如圖3-62所示.其電壓放大倍數(shù)為=式中. 即下限截止頻率為圖3-62 RC高通電路 圖3-63 RC高通電路的近似頻率特性曲線的模和相角分別為由此可做出如圖3-63所示的RC高通電路的近似頻率特性曲線.3-3.2 雙極型三極管的高頻小信號模型3-3.2.1 混合型高頻小信號模型(1)物理模型混合型高頻小信號模型是通過三極管的物理模型而建立的,三極管的物理結構如圖3-64所示.圖3-64 雙極型三極管物理模型 圖3-65 高頻混合型小信號模型電路圖中rbb(基區(qū)的體 rb(e 是re歸算到基極回路的電阻,Cb(e 是發(fā)射結電容,Cb(e 也用C這一

4、符號.rb(c是集電結電阻,Cb(c是集電結電容,Cb(c也用C(這一符號.(2)用gm代替bo根據(jù)這一物理模型可以畫出混合型高頻小信號模型,如圖3-65所示.在高頻混合型小信號模型中將電流源bo用gmb(e取代.這是因為本身就與頻率有關,而gm與頻率無關.推導如下0反映了三極管內(nèi)部,對流經(jīng)rb(e的電流的放大作用.是真正具有電流放大作用的部分,0 即低頻時的,而gm稱為跨導,還可寫成由此可見gm是與頻率無關的(0和rb(e的比,因此gm與頻率無關.若IE=1 mA, gm=1 mA/26 mV38 mS.(3)單向化在型小信號模型中,因存在Cb(c 和rb(c ,對求解不便,可通過單向化處理

5、加以變換.首先因rb(c很大,可以忽略,只剩下Cb(c .可以用輸入側的C(和輸出側的C(兩個電容去分別代替Cb(c ,但要求變換前后應保證相關電流不變,如圖3-66所示.圖3-66 高頻混合型小信號電路輸入側令放大倍數(shù)則定義輸出側所以由于C(<> f( ,所以, fT 0 f(.3-3.3 共發(fā)射極接法放大電路的頻率特性3-3.3.1 全頻段小信號模型對于圖3-70所示的共發(fā)射極接法的基本放大電路,分析其頻率響應,需畫出放大電路從低頻到高頻的全頻段小信號模型,如圖3-71所示.然后分低,中,高三個頻段加以研究.圖3-70 CE接法基本放大 圖3-71 全頻段微變等效電路3-3.3

6、.2 高頻段小信號微變等效電路將全頻段小信號模型中的C1,C2和Ce短路,即可獲得高頻段小信號模型微變等效電路,如圖3-72所示.圖3-72 高頻段微變等效電路(動畫5-2)顯然,這是一個RC低通環(huán)節(jié),其時間常數(shù)(H=(Rs /R(b)+rbb(/rb(eC(于是,上限截止頻率fH=1/(2(H) .設放大電路的中頻電壓放大倍數(shù)為AVSM,其頻率特性曲線與RC低通電路相似.只不過其幅頻特性在Y軸方向上移了20lg AVSM(dB).相頻特性則在Y軸方向下移180(,以反映單級放大電路倒相的關系. 3-3.3.3 低頻段小信號微變等效電路低頻段的微變等效電路如圖3-73所示,C1,C2和Ce被保

7、留,C(被忽略.顯然,該電路有三個RC電路環(huán)節(jié).當信號頻率提高時,它們的作用相同,都有利于放大倍數(shù)的提高,相當于高通環(huán)節(jié),有下限截止頻率.圖3-73 低頻段微變等效電路(動畫5-3)(L1=(R(b /rbe)+RSC1(L2=(Rc +RL)C2(L3=Re /(R(S+rbe)/1+(Ce 在波特圖上可確定fL1,fL2和fL3,分別做出三條曲線,然后相加.如果 (L在數(shù)值上較小的一個與其它兩個相差較大,有45倍之多,可將最大的fL作為下限截止頻率,然后做波特圖. 當R(b較大,并且Re>>1/(Ce時.為簡單起見,將Ce歸算到基極回路后與C1串聯(lián),設C(e =Ce /(1+(

8、).同時在輸出回路用戴維寧定理變換,得到簡化的微變等效電路,如圖3-74所示.所以輸入回路的低頻時間常數(shù)為(L1=(C1 /C(e)( Rs +rbe)圖3-74 簡化后的低頻段等效電路在此簡化條件下,低頻段的電壓放大倍數(shù)的復數(shù)形式為總電壓放大倍數(shù)的復數(shù)形式為設fL1>fL2,可以畫出單級基本放大電路的波特圖,如圖3-75所示.圖3-75 單級基本放大電路的波特圖幾點結論:1.放大電路的耦合電容是引起低頻響應的主要原因,下限截止頻率主要由低頻時間常數(shù)中較小的一個決定;2.三極管的結電容和分布電容是引起放大電路高頻響應的主要原因,上限截止頻率由高頻時間常數(shù)中較大的一個決定;3.由于 若電壓放大倍