模擬電子技術(shù)與實(shí)踐自主閱讀自主閱讀：放大器的頻率特性介紹1：放大器與信號(hào)頻率放大器將輸入信號(hào)進(jìn)行放大后輸出，這是其根本任務(wù)。前面的重點(diǎn)問題放在如何確定或設(shè)計(jì)放大器的增益上,也就是討論放大器能把信號(hào)放大多少倍。其中有一個(gè)潛在的問題沒有考慮,那就是一個(gè)放大器的增益只是對(duì)某個(gè)頻率范圍的輸入信號(hào)而言的，超出這個(gè)頻率范圍的輸入信號(hào)其增益會(huì)衰減(減小)。以圖4.5.1(a)所示的共射極放大器來說，當(dāng)輸入信號(hào)Vi的幅度為50mV、頻率為80Hz時(shí)，輸出信號(hào)Vo的頻率為80Hz，幅度約為350mV(有效值)，如圖4.5.1(b)所示。當(dāng)輸入信號(hào)幅度仍為50mV而頻率變成800Hz時(shí)，輸出信號(hào)Vo的頻率仍然為80Hz，幅度卻變成了750mV(有效值)，如圖4.5.1(c)所示。這說明在輸入信號(hào)的幅度不變、頻率發(fā)生改變時(shí)，放大器的增益也發(fā)生了變化。350mV750mV350mV750mV圖4.5.1共射極放大電路的頻率特性圖4.5.1是使用仿真軟件進(jìn)行頻率分析曲線得到的結(jié)果，如果在實(shí)際電路中改變輸入信號(hào)的頻率也會(huì)觀察到類似增益變化的現(xiàn)象。因此，書中章節(jié)所介紹的放大器增益不能一概而論，而是要放到特定的頻率環(huán)境中。介紹2：頻率特性曲線頻率特性是描述放大器對(duì)不同頻率信號(hào)響應(yīng)能力的核心指標(biāo)，其本質(zhì)是系統(tǒng)傳遞函數(shù)在頻域的表現(xiàn)形式。當(dāng)輸入信號(hào)為單一頻率正弦波時(shí)，輸出電壓與輸入電壓的比值（即電壓放大倍數(shù)）會(huì)隨頻率變化呈現(xiàn)規(guī)律性波動(dòng)，這種關(guān)系通過幅頻特性（增益-頻率曲線）和相頻特性（相位-頻率曲線）共同表征。理想放大器應(yīng)對(duì)所有頻率信號(hào)提供相同增益，但實(shí)際電路中電容、電感等電抗元件的存在，使得放大器在低頻段（耦合電容主導(dǎo)）、中頻段（晶體管本征參數(shù)主導(dǎo)）和高頻段（極間電容主導(dǎo)）表現(xiàn)出不同的衰減特性。例如，共射極放大電路在中頻區(qū)增益穩(wěn)定，而在低頻區(qū)因耦合電容容抗增大導(dǎo)致增益下降，高頻區(qū)則因極間電容短路效應(yīng)使信號(hào)旁路。這種特性直接決定了放大器的有效工作帶寬，即上下限截止頻率（-3dB增益點(diǎn)）之間的范圍。頻率特性曲線是描述系統(tǒng)對(duì)不同頻率信號(hào)響應(yīng)能力的核心工具，通過幅頻特性（增益-頻率關(guān)系）和相頻特性（相位-頻率關(guān)系）完整表征系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為。理想線性系統(tǒng)應(yīng)保持全頻段等幅響應(yīng)，但實(shí)際電路中電抗元件（如電容、電感）的存在，使得系統(tǒng)在低頻、中頻和高頻區(qū)呈現(xiàn)差異化特性。比如，在本書中我們?cè)诜治鲈鲆鏁r(shí)常常使用分貝作為單位，用分貝表示的功率增益為：（4-5-1）式中，Ap是電路的輸出與輸入功率的比值，即。電壓增益則可以用下式來表示：（4-5-2）如果電壓增益大于1，式（4-5-2）的計(jì)算結(jié)果會(huì)大于0；否則Av（dB）<0，說明輸入信號(hào)沒有被放大反而被衰減了。比如圖4.5.1所示的放大器，當(dāng)輸入信號(hào)頻率為80Hz時(shí)，增益為16.9dB；當(dāng)頻率為800Hz時(shí)，增益為23.5dB。任何一個(gè)放大器都會(huì)有一個(gè)頻率放大范圍，超出這個(gè)頻率范圍的信號(hào)將得不到放大。圖4.5.2用一根曲線來表示電路的頻率特性，其中橫軸為頻率，由左向右增大；縱軸為增益，由下至止增大。為了說明的方便，左縱軸的增益單位為dB，右縱軸的增益單位為一般的倍數(shù)。AVAAVAV(max)圖4.5.2放大器的頻率特性曲線類似圖4.5.2所示的特性曲線是包括放大器在內(nèi)許多電路的一個(gè)重要參數(shù)，可以直觀的描述電路的頻率特性，所以務(wù)必理解以下幾點(diǎn)。最大增益。放大器的增益隨著頻率的變化而改變，在某一個(gè)頻率時(shí)（如圖4.5.2中的理想幅頻特性）增益達(dá)到最大值A(chǔ)V(max)，如果按照式（4-5-2）就可以轉(zhuǎn)換成分貝為單位的增益。比如，某放大器的增益為AV(max)=100，轉(zhuǎn)換成以分貝為單位則為40dB。0dB參考點(diǎn)。0dB本質(zhì)上是輸入與輸出信號(hào)的比值（如電壓比20log(Uo/Ui)或功率比10log(Po/Pi)），當(dāng)輸入輸出相等時(shí)增益為0dB。-3dB截頻點(diǎn)。在最大增益兩側(cè)的一段區(qū)間內(nèi)，放大器的增益會(huì)保持在一定的水平上。當(dāng)輸入信號(hào)的頻率低于某一點(diǎn)fL，或者高于某一點(diǎn)fH時(shí)，放大器的增益低于最大增益的0.707倍，如果用分貝來表示就是增益低于-3dB。（AV(dB)=20logAV=20log（0.707）=-3dB）。-3dB是一個(gè)關(guān)鍵的分水嶺，稱為“-3dB截頻點(diǎn)”，“截頻點(diǎn)”也稱作“截止頻率”。帶寬。帶寬是放大器頻率特性中的核心參數(shù)，指放大器增益下降至中頻區(qū)最大值的?-3dB（0.707倍）?時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率范圍?。其上下限分別稱為?低截止頻率（fL）和?高截止頻率（fH）?，帶寬（BW）計(jì)算公式為：BW=fH?fL。例如某放大器的?低截止頻率fL=2KHz，?高截止頻率fH=20KHz，則帶寬BW=fH?f=18KHz。介紹3：影響頻率特性的因素放大器的頻率特性指其增益和相位隨信號(hào)頻率變化的響應(yīng)，主要受以下因素影響：1.低頻段特性影響因素?耦合電容?：低頻時(shí)容抗增大，形成高通濾波效應(yīng)，導(dǎo)致信號(hào)衰減。?旁路電容?：低頻下容抗增加，無法有效旁路交流成分，引入負(fù)反饋降低增益。2.高頻段特性影響因素?極間電容?：晶體管內(nèi)部結(jié)電容（如Cbe、Cbc）在高頻時(shí)容抗減小，形成低通濾波效應(yīng)，使高頻信號(hào)被旁路。?分布電容?：電路中的寄生電容與負(fù)載電阻并聯(lián)，進(jìn)一步限制高頻響應(yīng)。3.其他影響因素?負(fù)載電阻?：與極間電容共同決定截止頻率。?反饋網(wǎng)絡(luò)?：負(fù)反饋可展寬通頻帶，但設(shè)計(jì)不當(dāng)可能引入相位問題。?晶體管參數(shù)?：如截止頻率和基區(qū)擴(kuò)展電阻，直接影響高頻性能。4.頻率響應(yīng)特性?幅頻特性?：中頻區(qū)增益平