1、,Home,5.放大電路的頻率響應(yīng),5.1 頻率響應(yīng)概述,5.2 晶體管的高頻等效模型,5.3 場效應(yīng)管的高頻等效模型,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),5.5 多級放大電路的頻率響應(yīng),5.6* 集成運放的頻率響應(yīng)和頻率補償,5.7* 頻率響應(yīng)與階躍響應(yīng),本章主要講述有關(guān)頻率響應(yīng)的基本概念、晶體管和場效應(yīng)管的高頻等效模型、放大電路頻率響應(yīng)的分析方法等。重點掌握有關(guān)頻率響應(yīng)的基本概念和單管放大電路的頻率響應(yīng)的分析方法，并能畫出波特圖；了解多級放大電路的頻率響應(yīng)及其與各級電路頻率響應(yīng)之間的關(guān)系，了解集成運放的頻率響應(yīng)和相位補償方法。,Home,內(nèi)容簡介,5.放大電路的頻率響應(yīng),Home,1. 研究放

2、大電路頻率響應(yīng)的必要性,Next,5.1 頻率響應(yīng)概述,在放大電路中，當(dāng)輸入信號頻率過高或過低時，其放大倍數(shù)的值會減小，并產(chǎn)生相移（超前或滯后）。說明放大倍數(shù)是信號頻率的函數(shù)，這種函數(shù)關(guān)系稱之為頻率響應(yīng)或頻率特性。,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因：放大電路中存在電抗元件（電容、電感等）及晶體管存在極間電容。,在前面討論的放大電路中，我們忽略了電路中的電抗元件及晶體管極間電容的影響，認為在輸入信號的頻率范圍內(nèi)，其放大倍數(shù)的幅度和相位均保持不變，此頻率范圍稱之為中頻段。,2. 頻率響應(yīng)的基本概念,5.1 頻率響應(yīng)概述,（1）高通電路,Back,Home,Next,5.1 頻率響應(yīng)概述,高通電路的幅頻特性曲線,

3、Back,Home,Next,高通電路的相頻特性曲線,采用對數(shù)坐標(biāo)繪制的頻率特性曲線，稱之為波特圖。,fH稱之為下限截止頻率（下限頻率）。,5.1 頻率響應(yīng)概述,（2）低通電路,Back,Home,Next,5.1 頻率響應(yīng)概述,低通電路的幅頻特性曲線,Back,Home,低通電路的相頻特性曲線,fH稱之為上限截止頻率（上限頻率）。,Home,1. 晶體管的高頻混合模型,Next,5.2 晶體管的高頻等效模型,（1）完整的混合模型,rbb -基區(qū)的體電阻，b是假想的基區(qū)內(nèi)的一個點。,rbe-發(fā)射結(jié)電阻rbe與發(fā)射區(qū)體電阻re折算到基極回路的電阻。,-發(fā)射結(jié)電容,-集電結(jié)電阻,-集電結(jié)電容,互導(dǎo)

4、,rce-c-e間的動態(tài)電阻。,Home,Next,5.2 晶體管的高頻等效模型,（2）簡化的混合模型,Back,解答,Home,Next,5.2 晶體管的高頻等效模型,（3）混合模型的單向化,Back,2. 晶體管電流放大系數(shù)的頻率響應(yīng),5.2 晶體管的高頻等效模型,（低通特性）,Home,Next,Back,共射截止頻率,5.2 晶體管的高頻等效模型,幅頻特性,相頻特性,Home,Next,Back,共基截止頻率,特征頻率,Home,Next,5.3 場效應(yīng)管的高頻等效模型,Home,Next,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),（1）中頻特性,1.單管共射放大電路的頻率響應(yīng),5.4 單管放大

5、電路的頻率響應(yīng),（2）低頻特性,(a) 僅考慮C1 的影響,Home,Next,Back,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),(b) 僅考慮C2 的影響,Home,Next,Back,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),(c) 僅考慮Ce 的影響,Home,Next,Back,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),Home,Next,Back,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),Home,Next,Back,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),Home,Next,Back,低頻響應(yīng)的求解歸結(jié)為：(1)求Avsm；（2）求電容兩端的等效電阻。思考題：如何求電容兩端的等效電阻？,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),（3）高

6、頻特性,Home,Next,Back,仿照低頻響應(yīng)的分析方法，可以寫出高頻響應(yīng)的表達式：,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),（4）波特圖,Home,Next,Back,綜合各頻段的頻率特性，其電壓放大倍數(shù)的表達式為：,一般設(shè)計電路時，都使其中的一個下限截止頻率遠大于另外兩個下限截止頻率，如 fL3 fL1， fL3 fL2，此時，其電壓放大倍數(shù)的表達式近似為：,據(jù)此，畫出放大電路的波特圖：,仿真,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),Home,Next,Back,當(dāng) fL1 、 fL2、 fL3 很接近時，下限截止頻率按下式計算：,（具體推導(dǎo)過程見教材 P230）,例：某放大電路的對數(shù)頻率特性如圖所示

7、，并已知中頻段的相移m=180o。（1）寫出 頻率特性表達式；（2）畫出其相頻特性，并寫出相頻特性(f)的表達式。,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),Home,Next,Back,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),2.單管共源放大電路的頻率響應(yīng),Home,Next,Back,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),3.增益帶寬積,Home,Next,Back,（1）改善放大電路頻率響應(yīng)的途徑,加大耦合電容的容量和回路電阻的值，以降低下限頻率；或采用直接耦合方式，使 fL=0。,減小b-c之間的等效電容或 g-s之間的等效電容的容量和回路電阻的值，以提高上限頻率。,（2）放大電路帶寬與增益之間的矛盾,對大多

8、數(shù)電路， fH fL ，所以帶寬 fbw= fJ fL fH ，帶寬與增益的矛盾即為上限頻率 fH 與帶寬 fbw 矛盾。 提高 fH 需要減小b-c之間的等效電容或 g-s之間的等效電容的容量C，而C = Cbe+ (1+ gmRL )Cbc，所以需減小gmRL ，而減小gmRL 必將導(dǎo)致放大倍數(shù)的減小，所以， fH 與增益是矛盾的。,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),Home,Back,（3）增益帶寬積,BJT 一旦確定，帶寬增益積基本為常數(shù)。為了 兼顧增益和帶寬兩方面的性能，希望增益帶寬積應(yīng)盡可能大，所以應(yīng)選擇rbb和Cbc均很小的高頻管，與此同時，盡量減小等效電容所在回路的總等效電阻。除

9、此之外，還可以考慮用共基放大電路。,思考題：是否在任何情況下，都希望放大電路的帶寬越大越好？,Home,Next,5.5 多級放大電路的頻率響應(yīng), 前級的輸出阻抗是下級的信號源阻抗, 下級的輸入阻抗是前級的負載,5.5 多級放大電路的頻率響應(yīng),Home,Next,Back,5.5 多級放大電路的頻率響應(yīng),Home,（具體推導(dǎo)過程見教材 P230）,當(dāng)各級放大電路的下限頻率相同或很接近時，多級放大電路的下限頻率按下式計算：,當(dāng)其中一級放大電路的下限頻率遠大于其它各級的下限頻率時，則多級放大電路的下限頻率近似等于該級放大電路的下限頻率。,（具體推導(dǎo)過程見教材 P231）,當(dāng)各級放大電路的上限頻率相同或很接近時，多級放大電路的上限頻率按下式計算：,當(dāng)其中一級放大電路的上限頻率遠小于其它各級的上限頻率時，則多級放大電路的上限頻率近似等于