1、重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué) 在放大電路中，由于耦合電容和旁路電容的存在，由于耦合電容和旁路電容的存在，如果信號(hào)頻率比較低了，那么它的容抗也就比較大，這時(shí)候的耦合電容和旁路電容再不能看成是短路的了，在耦合電容和旁路電容上要產(chǎn)生了交流信號(hào)的損失。放大電路的電壓放大倍數(shù)要減小，而且這時(shí)候它會(huì)產(chǎn)生相移。 同樣的，同樣的，由于三極管結(jié)電容存在由于三極管結(jié)電容存在，當(dāng)信號(hào)的頻率比較高的時(shí)候，結(jié)電容的容抗就不能看成是無(wú)窮大了，這就會(huì)使得發(fā)射結(jié)所得到的電壓會(huì)變小，放大器的電壓放大倍數(shù)在信號(hào)頻率比較高的時(shí)候，它的數(shù)值將要減小，而且還要產(chǎn)生相移。 任何一個(gè)放大電路的電壓放大倍數(shù)都是頻率的函數(shù)任何一個(gè)放大電路的電壓放

2、大倍數(shù)都是頻率的函數(shù)。所謂的頻率特性頻率特性，指的就是這種函數(shù)關(guān)系。我們把在低頻和高頻放大倍數(shù)下降而且產(chǎn)生相移的現(xiàn)象也稱(chēng)為它產(chǎn)生了頻率的失真頻率的失真。 重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)6 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)6.1 單時(shí)間常數(shù)單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)電路的頻率響應(yīng)6.2 BJT的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù)的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù)6.3 單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng)單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng)6.4 單級(jí)共集電極和共基極放大電路的高頻響應(yīng)單級(jí)共集電極和共基極放大電路的高頻響應(yīng)6.5 多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng) 研究放大電路的動(dòng)態(tài)指標(biāo)（主要是增益）隨信研究放大電路的

3、動(dòng)態(tài)指標(biāo)（主要是增益）隨信號(hào)頻率變化時(shí)的響應(yīng)。號(hào)頻率變化時(shí)的響應(yīng)。重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)頻率響應(yīng)的概念頻率響應(yīng)的概念 在放大電路的通頻帶中給出了頻率特性的概念在放大電路的通頻帶中給出了頻率特性的概念-一、頻率響應(yīng)的概念一、頻率響應(yīng)的概念 幅頻特性幅頻特性是描繪輸入信號(hào)幅度是描繪輸入信號(hào)幅度固定，輸出信號(hào)的幅度隨頻率變化固定，輸出信號(hào)的幅度隨頻率變化而變化的規(guī)律。即而變化的規(guī)律。即 = = = =Aio/VV)( fA幅度頻率特性幅度頻率特性 相頻特性相頻特性是描繪輸出信號(hào)與輸入是描繪輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間相位差隨頻率變化而變化信號(hào)之間相位差隨頻率變化而變化的規(guī)律。即的規(guī)律。即)(iofVVA

4、相位頻率特性相位頻率特性重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)這些統(tǒng)稱(chēng)放大電路的頻率響應(yīng)。這些統(tǒng)稱(chēng)放大電路的頻率響應(yīng)。幅頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象稱(chēng)為幅頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象稱(chēng)為幅度頻率失真幅度頻率失真; 相頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象稱(chēng)為相頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象稱(chēng)為相位頻率失真相位頻率失真。 放大電路的幅頻特性和相頻特性，也稱(chēng)為放大電路的幅頻特性和相頻特性，也稱(chēng)為頻率響頻率響應(yīng)應(yīng)。因放大電路對(duì)不同頻率成分信號(hào)的增益不同，從。因放大電路對(duì)不同頻率成分信號(hào)的增益不同，從而使輸出波形產(chǎn)生失真，稱(chēng)為而使輸出波形產(chǎn)生失真，稱(chēng)為幅度頻率失真幅度頻率失真，簡(jiǎn)稱(chēng)幅，簡(jiǎn)稱(chēng)幅頻失真。放大電路對(duì)不同頻率成分信號(hào)的相移不同，頻失真。放大電

5、路對(duì)不同頻率成分信號(hào)的相移不同，從而使輸出波形產(chǎn)生失真，稱(chēng)為從而使輸出波形產(chǎn)生失真，稱(chēng)為相位頻率失真相位頻率失真，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)相頻失真。幅頻失真和相頻失真是相頻失真。幅頻失真和相頻失真是線(xiàn)性失真線(xiàn)性失真。重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)產(chǎn)生頻率失真的原因是產(chǎn)生頻率失真的原因是: :1.1.放大電路中存在電抗性元件，放大電路中存在電抗性元件，例如耦合電容、例如耦合電容、旁路電容、分布電容、變壓器、分布電感等旁路電容、分布電容、變壓器、分布電感等; ; 2. 2.三極管的三極管的 ( ( ) )是頻率的函數(shù)。是頻率的函數(shù)。 在研究頻率特性時(shí)，三極管的低頻小信號(hào)模在研究頻率特性時(shí)，三極

6、管的低頻小信號(hào)模型不再適用，而要采用高頻小信號(hào)模型。型不再適用，而要采用高頻小信號(hào)模型。重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)6.1 單時(shí)間常數(shù)單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)電路的頻率響應(yīng)1. RC低通電路的頻率響應(yīng)低通電路的頻率響應(yīng)（電路理論中的穩(wěn)態(tài)分析）（電路理論中的穩(wěn)態(tài)分析）RC電路的電壓增益（傳遞函數(shù)）：電路的電壓增益（傳遞函數(shù)）：則則11111ioH11/1/1)()()(CsRsCRsCsVsVsAV fsj2j 且令且令11H21CRf 又又)/j(11HioHffVVAV 電壓增益的幅值（模）電壓增益的幅值（模）2HH)/(11ffAV （幅頻響應(yīng)）（幅頻響應(yīng)）電壓增益的相角電壓增益的相角)/

7、(arctanHHff （相頻響應(yīng)）（相頻響應(yīng)）增益頻率函數(shù)增益頻率函數(shù)RC低通電路低通電路 重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)最大誤差最大誤差 -3dB頻率響應(yīng)曲線(xiàn)描述頻率響應(yīng)曲線(xiàn)描述幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng)2HH)/(11ffAV 1. RC低通電路的頻率響應(yīng)低通電路的頻率響應(yīng)相頻響應(yīng)相頻響應(yīng))/(arctanHHff 最大誤差最大誤差 5.7重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)2. RC高通電路的頻率響應(yīng)高通電路的頻率響應(yīng)RC電路的電壓增益：電路的電壓增益：22222ioL/1 /1)()()(CRsssCRRsVsVsAV 幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng)2LL)/(11ffAV 相頻響應(yīng)相頻響應(yīng))/(arctanLLff 輸出超

8、前輸入輸出超前輸入RC高通電路高通電路 重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)6.2 BJT的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù)的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù)1. BJT的高頻小信號(hào)模型的高頻小信號(hào)模型模型的引出模型的引出rbe-發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射結(jié)電阻re歸算歸算到基極回路的電阻。到基極回路的電阻。 -發(fā)射結(jié)電容發(fā)射結(jié)電容-集電結(jié)電阻集電結(jié)電阻rbc -集電結(jié)電容集電結(jié)電容 Cbcrbb -基區(qū)的體電阻，基區(qū)的體電阻，b是假想的基區(qū)內(nèi)是假想的基區(qū)內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)。的一個(gè)點(diǎn)。互導(dǎo)互導(dǎo)CECEEBCEBCmVViig vvBJT的高頻小信號(hào)模型的高頻小信號(hào)模型 三極管物理模型三極管物理模型 重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)簡(jiǎn)化模型簡(jiǎn)化模型

9、混合混合 型高頻型高頻小信號(hào)模型。小信號(hào)模型。1. BJT的高頻小信號(hào)模型的高頻小信號(hào)模型由于由于rbc和和rce阻值很大，故忽略阻值很大，故忽略rbc和和rce重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué) 在在型小信號(hào)模型型小信號(hào)模型中，因存在中，因存在Cbc 對(duì)求解對(duì)求解不便，可通過(guò)單向化處不便，可通過(guò)單向化處理加以變換。理加以變換。 高頻小信號(hào)模型電路高頻小信號(hào)模型電路1. BJT的高頻小信號(hào)模型的高頻小信號(hào)模型 簡(jiǎn)化高頻小信號(hào)電路簡(jiǎn)化高頻小信號(hào)電路重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)2. BJT高頻小信號(hào)模型中元件參數(shù)值的獲得高頻小信號(hào)模型中元件參數(shù)值的獲得低頻時(shí)，混合低頻時(shí)，混合 模型模型與與H參數(shù)參數(shù)模型等價(jià)模型

10、等價(jià)ebbbbe rrrEQbbebbbe)1()1( IVrrrrT 又又所以所以EQeb)1(IVrT ebbebb rrr重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)又因?yàn)橛忠驗(yàn)閑bbeb rIVbebmIVg Tmeb2 fgC 從手冊(cè)中查出從手冊(cè)中查出 TcbfC和和 所以所以TVIrgEQebm 2. BJT高頻小信號(hào)模型中元件參數(shù)值的獲得高頻小信號(hào)模型中元件參數(shù)值的獲得低頻時(shí)，混合低頻時(shí)，混合 模型模型與與H H參數(shù)參數(shù)模型等價(jià)模型等價(jià)g gm m與與Q Q有關(guān)，與頻率無(wú)有關(guān)，與頻率無(wú)關(guān)。關(guān)。f fT T特征頻率特征頻率, ,下降下降到到1 1時(shí)的信號(hào)頻率。時(shí)的信號(hào)頻率。重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)6.

11、3 6.3 單管共射放大器的頻率響應(yīng)單管共射放大器的頻率響應(yīng)一、一、 全頻段小信號(hào)電路模型全頻段小信號(hào)電路模型二、二、 中頻段電壓放大倍數(shù)中頻段電壓放大倍數(shù)Ausm三、三、 低頻段電壓放大倍數(shù)低頻段電壓放大倍數(shù)Ausm四、四、 高頻段電壓放大倍數(shù)高頻段電壓放大倍數(shù)Ausm五、五、 完整的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)完整的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)一、全頻段小信號(hào)電路模型一、全頻段小信號(hào)電路模型 對(duì)于下圖（左）所示的共發(fā)射極接法的基本放大對(duì)于下圖（左）所示的共發(fā)射極接法的基本放大電路，分析其頻率響應(yīng)，需畫(huà)出放大電路從低頻到高頻電路，分析其頻率響應(yīng)，需畫(huà)出放大電路從低頻到高頻的全頻段小信號(hào)模型，如下圖（

12、右）所示。然后分中、的全頻段小信號(hào)模型，如下圖（右）所示。然后分中、低、高三個(gè)頻段加以研究。低、高三個(gè)頻段加以研究。重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué) 如果將如果將C2和和RL看作是下一級(jí)放大電路的耦合電看作是下一級(jí)放大電路的耦合電容和輸入電阻，則上面的電路還可以進(jìn)一步化簡(jiǎn)為容和輸入電阻，則上面的電路還可以進(jìn)一步化簡(jiǎn)為下圖所示的電路：下圖所示的電路：重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)二、中頻段電壓放大倍數(shù)二、中頻段電壓放大倍數(shù)usmA 在中頻段，耦合電容和三極管結(jié)電容的影響可以在中頻段，耦合電容和三極管結(jié)電容的影響可以忽略，因此電路可簡(jiǎn)化為下圖。忽略，因此電路可簡(jiǎn)化為下圖。siiebebosousmvvvvvvv

13、vACmeboRgvvebbbebiebrrrvvisisiRRRvv其中其中： 、 、 、)/(ebbbbirrRR重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)整理得到中頻段電壓放大倍數(shù)如下：整理得到中頻段電壓放大倍數(shù)如下：CmebbbebisiusmRgrrrRRRA由于由于 、代入上式得：代入上式得：ebmrgbeebbbrrrbeCisiusmrRRRRA 這個(gè)結(jié)果與以前用微變等效電路法分析的結(jié)果這個(gè)結(jié)果與以前用微變等效電路法分析的結(jié)果完全一樣。完全一樣。重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)三、低頻段電壓放大倍數(shù)三、低頻段電壓放大倍數(shù) 將全頻段小信號(hào)電路模型中的將全頻段小信號(hào)電路模型中的C1保留，保留， C 忽略，即

14、可獲得忽略，即可獲得低低頻段小信號(hào)電路模型頻段小信號(hào)電路模型如圖如圖3.7.16所示。低頻電壓放大倍數(shù)為：所示。低頻電壓放大倍數(shù)為：ffjRgrrrRRRvvALCmebbbebisisousL11ffjALusm11s)(R21 CRfiL式中： 由上式結(jié)果可知，放大電由上式結(jié)果可知，放大電路的路的低頻響應(yīng)低頻響應(yīng)等效為一個(gè)等效為一個(gè)RC高高通電路通電路，下限頻率，下限頻率fL主要與低主要與低頻等效電路的時(shí)間常數(shù)有關(guān)，頻等效電路的時(shí)間常數(shù)有關(guān)，C1和（和（Rs+Ri）的乘積愈大，則）的乘積愈大，則fL愈小，即放大電路的低頻響愈小，即放大電路的低頻響應(yīng)愈好。應(yīng)愈好。usmA重慶理工大學(xué)重慶理工

15、大學(xué)四、高頻段電壓放大倍數(shù)四、高頻段電壓放大倍數(shù)usmA 將全頻段小信號(hào)模將全頻段小信號(hào)模型中的型中的C1短路，即可獲短路，即可獲得高得高頻段小信號(hào)模型微頻段小信號(hào)模型微變等效電路，如圖變等效電路，如圖3.7.173.7.17所示。高所示。高頻電壓頻電壓放大倍數(shù)為：放大倍數(shù)為：sousHvvAHCmebbbebisiffjRgrrrRRR11HusmffjA1式中：式中：CRRrrfbsbbebH)/(/21 由上式結(jié)果可知，放大電路的高頻響應(yīng)等效為一由上式結(jié)果可知，放大電路的高頻響應(yīng)等效為一個(gè)個(gè)RC低通電路，上限頻率低通電路，上限頻率fH主要與高頻等效電路的時(shí)主要與高頻等效電路的時(shí)間常數(shù)間常

16、數(shù)rb e /rbb + (Rs+Rb)C 有關(guān)，有關(guān)，C 愈小，放大電愈小，放大電路的高頻響應(yīng)愈好。路的高頻響應(yīng)愈好。重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)五、完整的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)五、完整的頻率響應(yīng)曲線(xiàn) 將以上在中頻段、低頻段和高頻段分別求出的電將以上在中頻段、低頻段和高頻段分別求出的電壓放大倍數(shù)進(jìn)行綜合，就可以得到基本共射放大電路壓放大倍數(shù)進(jìn)行綜合，就可以得到基本共射放大電路在全頻率范圍內(nèi)的放大倍數(shù)的表達(dá)式：在全頻率范圍內(nèi)的放大倍數(shù)的表達(dá)式：)1 ()1 (HLusmusffjffjAA式中：式中：、beCisiusmrRRRRA1)(21CRRfisLCRRrrfbsbbebH)/(21重慶理工大學(xué)重慶

17、理工大學(xué) 同時(shí)，將中頻段、低頻段和高頻段的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)同時(shí)，將中頻段、低頻段和高頻段的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)綜合起來(lái)，就得到了基本共射放大電路完整的頻率響應(yīng)綜合起來(lái)，就得到了基本共射放大電路完整的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)，如下圖所示曲線(xiàn)，如下圖所示重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)當(dāng)頻率降低到一定程度時(shí)，Au的幅值要下降，這是由于耦合電容的作用，當(dāng)信號(hào)頻率高到一定程度時(shí)，Au的數(shù)值也要下降，這是由于結(jié)電容C的作用，中間的這個(gè)區(qū)域是平行于橫軸的區(qū)域我們叫它中頻段，它的電壓放大倍數(shù)寫(xiě)成Aum。當(dāng)信號(hào)頻率下降到一定程度時(shí)，電壓放大倍數(shù)會(huì)下降，而且在負(fù)180度的基礎(chǔ)上產(chǎn)生超前相移，這里有一個(gè)特殊的點(diǎn)，是電壓放大倍數(shù)下降到中頻段時(shí)候電

18、壓放大倍數(shù)的70.7%，并且它產(chǎn)生一個(gè)正45度的相移，這個(gè)點(diǎn)稱(chēng)為電壓放大倍數(shù)的下限截止頻率下限截止頻率，簡(jiǎn)稱(chēng)下下限頻率限頻率。如果信號(hào)頻率繼續(xù)下降，放大倍數(shù)繼續(xù)下降，趨近于0，而它的相角要趨近于負(fù)的90度。 當(dāng)著信號(hào)頻率高到一定程度時(shí)，放大倍數(shù)的數(shù)值也要下降，這里也存在著一個(gè)特殊的點(diǎn)，也是使得電壓放大倍數(shù)的數(shù)值下降到中頻段的70.7%的點(diǎn)，并且它產(chǎn)生一個(gè)滯后45度的相移，這個(gè)信號(hào)頻率稱(chēng)為電壓放大倍數(shù)的上限截止頻率上限截止頻率，簡(jiǎn)稱(chēng)上限頻率。上限頻率。當(dāng)信號(hào)頻率趨近于無(wú)窮的時(shí)候，放大倍數(shù)繼續(xù)下降，趨近于0，而它的相角趨近于負(fù)270度。 當(dāng)信號(hào)工作在下限頻率和上限頻率之間的時(shí)候我們稱(chēng)它工作在中頻段

19、，把這個(gè)區(qū)間叫做放大電路的通頻帶， 通頻帶通頻帶 BW=(fH-fL) fH。 重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)增益增益帶寬積（描述集成運(yùn)放的一個(gè)參數(shù)）帶寬積（描述集成運(yùn)放的一個(gè)參數(shù)）將中頻增益與通頻帶相乘所得的乘積稱(chēng)為將中頻增益與通頻帶相乘所得的乘積稱(chēng)為增益增益帶寬積帶寬積HusmfAbeCisirRRRRCRRrrbsbbeb)/(/21)1 ()(2CmebbbsCmRgCrRRg 由上式可見(jiàn)，當(dāng)電路參數(shù)及三極管都選定后，增益由上式可見(jiàn)，當(dāng)電路參數(shù)及三極管都選定后，增益-帶寬積基本上是個(gè)帶寬積基本上是個(gè)常數(shù)常數(shù)，因此放大電路的中頻增益與通，因此放大電路的中頻增益與通頻帶存在矛盾，兩這相互制約。要

20、提高增益頻帶存在矛盾，兩這相互制約。要提高增益-帶寬積，可帶寬積，可選用選用rbb?和和Cb?6e、Cbc都較小的三極管。都較小的三極管。重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)1. 多級(jí)放大電路的增益多級(jí)放大電路的增益)j ()j ()j (io VVAV )j ()j ()j ()j ()j ()j (-1)o(oo1o2io1 nnVVVVVV )j ()j ()j (21 VnVVAAA 前級(jí)的開(kāi)路電壓是下級(jí)的信號(hào)源電壓前級(jí)的開(kāi)路電壓是下級(jí)的信號(hào)源電壓 前級(jí)的輸出阻抗是下級(jí)的信號(hào)源阻抗前級(jí)的輸出阻抗是下級(jí)的信號(hào)源阻抗 下級(jí)的輸入阻抗是前級(jí)的負(fù)載下級(jí)的輸入阻抗是前級(jí)的負(fù)載6.5 多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)多

21、級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)2. 多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng) 多級(jí)放大電多級(jí)放大電路的通頻帶比路的通頻帶比它的任何一級(jí)它的任何一級(jí)都窄。都窄。（以?xún)杉?jí)為例）（以?xún)杉?jí)為例）則單級(jí)的上下限頻率處的增益為則單級(jí)的上下限頻率處的增益為當(dāng)兩級(jí)增益和頻帶均相同時(shí)，當(dāng)兩級(jí)增益和頻帶均相同時(shí)，。 707. 0M1VA兩級(jí)的增益為兩級(jí)的增益為。 5 . 0)707. 0(M122M1VVAA 即兩級(jí)的帶寬小于單級(jí)帶寬。即兩級(jí)的帶寬小于單級(jí)帶寬。6.5 多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)重慶理工大學(xué)重慶理工大學(xué)結(jié)論：放大電路中耦合電容和旁路電容越多，低頻特性越差；結(jié)論：放大電路中耦合電容和旁