1、,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(jí)放大電路的頻率響應(yīng),5.6* 集成運(yùn)放的頻率響應(yīng)和頻率補(bǔ)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(diǎn)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(jí)放大電路的頻率響應(yīng)及其與各級(jí)電路頻率響應(yīng)之間的關(guān)系，了解集成運(yùn)放的頻率響應(yīng)和相位補(bǔ)償方法。,內(nèi)容簡介,5.放大電路的頻率響應(yīng),1. 研究放大電路頻率響應(yīng)的必要性,5.1

2、 頻率響應(yīng)概述,在放大電路中，當(dāng)輸入信號(hào)頻率過高或過低時(shí)，其放大倍數(shù)的值會(huì)減小，并產(chǎn)生相移（超前或滯后）。說明放大倍數(shù)是信號(hào)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(rèn)為在輸入信號(hào)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,一、高通電路,圖5.1.1 高通電路及頻率響應(yīng), 趨于90度,下限頻率,5.1 頻率響應(yīng)概述,二、低通電路,圖5.1.2 低頻電路及

3、其頻率響應(yīng),趨于-90度,上限頻率,通頻帶,5.1 頻率響應(yīng)概述,高通電路的幅頻特性曲線,高通電路的相頻特性曲線,采用對(duì)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）。,三、波特圖,頻率下降10倍，增益下降20倍。,5.1 頻率響應(yīng)概述,低通電路的幅頻特性曲線,fH稱之為上限截止頻率（上限頻率）。,低通電路的相頻特性曲線,頻率上升10倍，增益下降20倍。,普遍結(jié)論：,1. 晶體管的高頻混合模型,5.2 晶體管的高頻等效模型,一、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(gè)點(diǎn)。,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)

4、射結(jié)電容,-集電結(jié)電阻,-集電結(jié)電容,互導(dǎo),rce-c-e間的動(dòng)態(tài)電阻。,發(fā)射結(jié)電阻,圖5.2.1 晶體管結(jié)構(gòu)示意圖及混合模型,圖5.2.2 混合模型的簡化,二、簡化的混合模型,5.2 晶體管的高頻等效模型,混合模型的單向化,取中頻時(shí)的值，所以,同樣有：,5.2 晶體管的高頻等效模型,三、混合模型的主要參數(shù),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）,共射截止頻率,C,E間短路,K=0,5.2 晶體管的高頻等效模型,幅頻特性,相頻特性,共基截止頻率,特征頻率,5.3 場效應(yīng)管的高頻等效模型,忽略,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),1.單管共射放大電路的頻率響應(yīng)

5、,圖5.4.1 單管共射放大電路及其等效電路,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),一、中頻特性,空載時(shí),5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),二、低頻特性,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),是 C 所在回路的時(shí)間常數(shù)，從電容 C 兩端向外看的等效總電阻乘以 C 。,圖5.4.4 單管共射放大電路的高頻等效電路,三、高頻電壓放大倍數(shù),從 向左看，如圖b，低通電路?？蓮腸圖求等效R及 。,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),四、波特圖,綜合各頻段的頻率特性，其電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式為：,fL/f趨于0，f/fH也趨于0， Ausm f/fH趨于0， Ausl fL/f趨于0，Aush

6、,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),例5.4.1 （1）Q點(diǎn),（2）求混合 模型參數(shù),5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),（3）求中頻電壓放大倍數(shù),5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),（4）求解fH和fL,（5）畫波特圖,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),中頻,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),3.增益帶寬積,（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。

7、,（2）放大電路帶寬與增益之間的矛盾,對(duì)大多數(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),（3）增益帶寬積,5.4 單管放大電路的頻率響應(yīng),晶體管選定后，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

8、，與此同時(shí)，盡量減小等效電容所在回路的總等效電阻。除此之外，還可以考慮用共基放大電路。 場效應(yīng)管：,若,5.5 多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng), 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,5.5 多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng),設(shè)有二級(jí)相同的放大器 即：,說明增益下降6db，且產(chǎn)生+90 附加相移。同樣，在f=fH1時(shí)，增益也下降6db，且產(chǎn)生-90 附加相移。,5.5 多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng),5.5 多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng),（具體推導(dǎo)過程見教材 P230）,當(dāng)各級(jí)放大電路的下限頻率相同或很接近時(shí)，多級(jí)放大電路的下限頻率按下式計(jì)算：,當(dāng)其中一級(jí)放大電路的下限頻率遠(yuǎn)大于其它各級(jí)的下限頻率時(shí)，則多級(jí)放大電路的下限頻率近似等于該級(jí)放大電路的下限頻率。,（具體推導(dǎo)過程見教材 P231）,當(dāng)各級(jí)放大電路的上限頻率相同或很接近時(shí)，多級(jí)放大電路的上限頻率按下式計(jì)算：,當(dāng)其中一級(jí)放大電路的上限頻率遠(yuǎn)小于其它各級(jí)的上限頻率時(shí)，則多級(jí)放大電路的上限頻率近似等