1、4.5 放大電路的頻率特性問題提出 前面所講述的均以單一頻率的正弦信號來研究，事實(shí)上信號的頻率變化比較寬（例如聲音信號、圖象信號），對一個放大器，當(dāng)Ui 一定時，f變化 Uo變化，即Au=Uo/Ui 變化，換句話說：Au與f有關(guān)。 為什么Au與f有關(guān)呢？什么是頻率響應(yīng)？ 頻率響應(yīng)：指放大器對不同頻率的正弦信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。其表示方法： Av(f) (f) 其中 Av(f) 為幅頻響應(yīng)、(f)為相頻響應(yīng)。 vA&= 放大電路的頻率特性包括兩部分： 幅度頻率特性 相位頻率特性 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

2、隨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(yīng)。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，也稱為頻率響應(yīng)。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)生失真，稱為相位頻率失真，簡稱相頻失真。幅頻失真和相頻失真是線性失真。 產(chǎn)生頻率失真的原因是:1.放大電路中存在電抗性元件，例如 耦合電容、旁路電容、分布電容、變壓 器、PN結(jié)電容、分布電感等; 2.三極管的()是頻率的函數(shù)。 在研究頻率特性時，三極管的低頻小信

3、號模型不再適用，而要采用高頻小信號模型。 電路中存在著電抗器件是影響頻響的主要因素，研究頻率響應(yīng)實(shí)際上是研究電抗元件的存在，對放大器放大倍數(shù)的影響。 當(dāng)f低時，主要是耦合電容、旁路電容起作用。當(dāng)f高時，主要是PN結(jié)電容起作用。補(bǔ)充：RC電路的頻率響應(yīng) RC低通電路 RC高通電路RC低通電路 RC低通電路如圖所示。RC低通電路其電壓放大倍數(shù)(傳遞函數(shù))為 由以上公式可做出如圖所示的RC低通電路的近似頻率特性曲線：RC低通電路的頻率特性曲線fO|Au |10.707O4590 fHfRC低通電路的頻率特性曲線波特圖 當(dāng) 時，相頻特性將滯后45，并具有 -45/dec的斜率。在0.1 和10 處與實(shí)

4、際的相頻特性有最大的誤差，其值分別為+5.7和5.7。 這種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(yīng)的重要手段。 幅頻特性的X軸和Y軸都是采用對數(shù)坐標(biāo),稱為上限截止頻率。當(dāng) 時，幅頻特性將以十倍頻20dB的斜率下降，或?qū)懗?20dB/dec。在 處的誤差最大，有3dB。RC高通電路式中 下限截止頻率、模和相角分別為 其電壓放大倍數(shù) 為： RC高通電路如圖所示。 由此可做出如圖所示的RC高通電路的近似頻率特性曲線。f 10 fL20lg|Au| = 0 dBf = fL20lg|Au| = 20lg0.7071 = -3 dBf 0.1 fL20lg|Au| = -20lg f

5、 / fLRC高通電路的近似頻率特性曲線波特圖小結(jié)（1）電路的截止頻率決定于電容所在回路的時間 常數(shù)，即決定了fL和fH。（2）當(dāng)信號頻率等于fL或fH放大電路的增益下降3dB，且產(chǎn)生+450或-450相移。（3）近似分析中，可以用折線化的近似波特圖表示放大電路的頻率特性。4.5.2晶體管的高頻等效模型1. 晶體三極管的混合 型等效電路混合模型 這一模型中用 代替 ，這是因?yàn)楸旧砭团c頻率有關(guān)，而gm與頻率無關(guān)。(a)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖2、簡化的混合 模型通常情況下，rce遠(yuǎn)大于c-e間所接的負(fù)載電阻，而rb/c也遠(yuǎn)大于C的容抗，因而可認(rèn)為rce和rb/c開路。(b)混合 模型混合 模型的簡化

6、(a)簡化的混合 模型C跨接在輸入與輸出回路之間，電路分析變得相當(dāng)復(fù)雜。常將C等效在輸入回路和輸出回路，稱為單向化。單向化靠等效變換實(shí)現(xiàn)。簡化混合 模型的簡化 (b)單向化后的混合 模型簡化混合 模型的簡化 (C) 忽略C的混合 模型因?yàn)镃 ，且一般情況下。 的容抗遠(yuǎn)大于集電極總負(fù)載電阻R， 中的電流可忽略不計，得簡化模型圖（C）。電流放大系數(shù)的頻響 從物理概念可以解釋隨著頻率的增高,將下降。因?yàn)?的等效電路 是指在VCE一定的條件下,在等效電路中可將CE間交流短路，由此可求出共射接法交流短路電流放大系數(shù)?？捎上率酵瞥?由此可做出的幅頻特性和相頻特性曲線，如圖所示。三極管的幅頻特性和相頻特性曲

7、線當(dāng)=1時對應(yīng)的頻率稱為特征頻率fT，且有fT0f 當(dāng)20lg下降3dB時,頻率f稱為共發(fā)射極接法的截止頻率4.5.3 共發(fā)射極接法放大電路的頻率特性 頻率響應(yīng)的基本分析方法（頻率特性的描寫方法）：1、分段描寫（高、中、低）根據(jù)影響各區(qū)段Au 的主要因素進(jìn)行分析。2、頻率響應(yīng)特性用對數(shù)描寫，幅度以分貝為單位，相位以度為單位。 單管放大電路的頻率響應(yīng)中頻段：各種電抗影響忽略，Au 與 f 無關(guān)；低頻段： 隔直電容壓降增大， Au 降低。與電路中電阻構(gòu)成 RC 高通電路；高頻段：三極管極間電容并聯(lián)在電路中， Au 降低。而且，構(gòu)成 RC 低通電路。C1Rb+VCCC2Rc+Rs+單管共射放大電路

8、結(jié)電容及耦合電容C在不同的頻率信號輸入下有不同的作用。1 .中頻段所有的電容均可忽略（結(jié)電容等效為開路，耦合電容等效為短路）。這時也可用h參數(shù)等效電路分析。中頻電壓放大倍數(shù)：結(jié)論：中頻電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式，與利用簡化 h 參數(shù)等效電路的分析結(jié)果一致。2. 低頻段三極管的極間電容可視為開路，耦合電容C不能忽略。3. 高頻段三極管的極間電容不能忽略，耦合電容C視為短路。4 完整的共射放大電路的頻率響應(yīng)（1）通頻帶：（2）帶寬-增益積： fbwAum三極管一旦確定，頻帶寬增益積基本為常數(shù)5 兩個頻率響應(yīng)指標(biāo)：（1）測試放大電路輸出電壓幅值與相位的變化，可以得到它的頻率響應(yīng)，條件是 。 A.輸入電壓幅值不變，改變頻率 B.輸入電壓頻率不變，改變幅值 C.輸入電壓的幅值與頻率同時變化 （2）放大電路在高頻信號作用時放大倍數(shù)數(shù)值下降的原因是( ) ，而低頻信號作用時放大倍數(shù)數(shù)值下降的原因是( ) 。 A.耦合電容和旁路電容的存在 B.半導(dǎo)體管極間電容和分布電容的存在。 C.半導(dǎo)體管的非線性特性 D.放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)不合適（3）當(dāng)信號頻率等于放大電路的fL 或fH時，放大倍數(shù)的值約下降到中頻時的( ) 。 A.0.5倍 B.0.7倍 C.0.9倍 即增益下降( )