1、.3.3頻率響應(yīng)典型習(xí)題詳解【 3- 1】已知某放大器的傳遞函數(shù)為108 sA(s) =（ s+10 2）（ s+10 5）試畫出相應(yīng)的幅頻特性與相頻特性漸近波特圖，并指出放大器的上限頻率fH ，下限頻率 fL及中頻增益I各為多少？A【解】本題用來熟悉： （ 1）由傳遞函數(shù)畫波特圖的方法； （ 2）由波特圖確定放大器頻響參數(shù)的方法。由傳遞函數(shù)可知，該放大器有兩個(gè)極點(diǎn)：p1=102rad/s，p2= 105rad/s 和一個(gè)零點(diǎn) z=0。（ 1）將 A(s)變換成以下標(biāo)準(zhǔn)形式：10 sA(s) =(1+ s/102) (1+s/105 )（ 2）將 s=j 代入上式得放大器的頻率特性：A(j )

2、 =10 j (1+j /102) (1+j /105)寫出其幅頻特性及相頻特性表達(dá)式如下：10 A() =( )= arctan arctan1+( /102 )21+(/10 5)22102105對(duì) A()取對(duì)數(shù)得對(duì)數(shù)幅頻特性：20lgA( ) =20lg10 20lg 20lg1+(/102) 2 20lg1+( /10 5) 2（ 3）在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中按20lgA()及 ( ) 的關(guān)系作波特圖，如題圖3.1 所示。A()/dB604020lg（ a）20lg10200110 102 103104 105 106107108/(rad/s) 20lg 1+(/102)2 20lg 1+(

3、/105 )2().+90o+90o+45o（b）0.由題圖 3.1（ a）可得，放大器的中頻增益 AI =60dB ，上限頻率 fH=10 5/2 15.9kHz，下限頻率 fL =102 /2 15.9Hz?！?3- 2】已知某放大器的頻率特性表達(dá)式為200 106A(j ) =j +10 6試問該放大器的中頻增益、上限頻率及增益帶寬積各為多少？【解】本題用來熟悉：由放大器的頻率特性表達(dá)式確定其頻率參數(shù)的方法。將給出的頻率特性表達(dá)試變換成標(biāo)準(zhǔn)形式：200200A(j ) =則A() =1+j /1061+( /106)2當(dāng) = 0 時(shí)， A(0) =200，即為放大器的直流增益（或低頻增益

4、）。當(dāng) 200A(0)6) =，求得： =10 rad/s= 時(shí)， A(H H62H1+(H)2/10相應(yīng)的上限頻率為H106 159.2kHzfH =22 3.14由增益帶寬積的定義可求得：GBW= A(0) fH 31.84MHz思考：此題是否可用波特圖求解？【 3- 3】已知某晶體管電流放大倍數(shù)的頻率特性波特圖如題圖3.2（ a）所示，試寫出的頻率特性表達(dá)式，分別指出該管的、 T 各為多少？并畫出其相頻特性的漸近波特圖。()/dB( )400.44400/(Mrad/s). 2045o45o/十倍頻0/(Mrad/s)90o440400.（b）題圖3.2【解】本題用來熟悉：晶體三極管的頻

5、率特性及其頻率參數(shù)的確定方法。由 () 的漸近波特圖可知：0=100，=4Mrad/s ，T=400Mrad/s 。它是一個(gè)單極點(diǎn)系統(tǒng)，故相應(yīng)的頻率特性表達(dá)式為：0200(j ) =/ =1+j1+j /4 106T 也可按 T 0 =100 4=400 Mrad/s 求得。 ( ) = arctan4 106因此，可畫出相頻特性的漸近波特圖如題圖3.2（b）所示?！?3- 4】已知某放大器的頻率特性表達(dá)式為1013( j+ 100)A(j ) =(j +10 6) (j +107)（ 1）試畫出該放大器的幅頻特性和相頻特性波特圖；（ 2）確定其中頻增益及上限頻率的大小?！窘狻勘绢}用來熟悉：

6、（ 1）由放大器的頻率特性表達(dá)式畫波特圖的方法；（ 2）由波特圖確定放大器頻響參數(shù)的方法。（ 1）將給定的頻率特性表達(dá)式變換成標(biāo)準(zhǔn)形式A(j ) =1013( j+ 100)=102(1+ j/102)(1+ j /106) (1+ j/107)(j +10 6) (j +107)相應(yīng)的幅頻特性及相頻特性表達(dá)式為102 1+( /102 )2A() =1+( /107)2( ) = arctanarctan arctan1+( /106)2102106107由此可畫出其波特圖如題圖3.3 所示。A()/dB120100十倍頻 20dB/ 十倍頻.+20dB/8060+20lg 1+(/10 2

7、)24020lg10 220.（ a） 幅頻特性( ) arctan(/106)+90oo 45o/ 十倍頻+45 /十倍頻+45o 90o/十倍頻0 110 102/(rad/s)103104 567891010101010 45o45o/十倍頻 90o arctan(/106 ) arctan(/107)（ b）相頻特性題圖3.3( 2) 由題圖 3.3 可知，該放大器的中頻增益 AVM =120dB , 上限頻率 fH=10 7 /2 1.6MHz ?！?3- 5】已知某放大器的頻率特性函數(shù)為 1000Av(j ) =(1+j /107)3試問：（ 1）其中、低頻放大倍數(shù) AvI =?（

8、2） Av()及( ) 的表達(dá)式如何？（ 3）畫出其幅頻特性波特圖； （ 4）上限頻率 fH=？【解】本題用來熟悉：由放大器的頻率特性函數(shù)確定放大器的頻響參數(shù)及畫波特圖的方法。（ 1）該放大器是一個(gè)三階重極點(diǎn)、無零點(diǎn)系統(tǒng)，中、低頻放大倍數(shù)AvI =60B 。1000（ 2）Av() =7 2 3( )=3arctan1+(/10 )107（ 3）幅頻特性波特圖如題圖3.4 所示。Av()/dB60.4060dB/ 十倍頻20.題圖3.4當(dāng) H1000=1000 H7=時(shí)，Av(H) =求得：1+( H /107)2 3 0.51 10 rad/s2 H0.51 107相應(yīng)的上限頻率為fH =0

9、.812MHz22 3.14【 3- 6】一放大器的中頻增益為 AvI =40dB ，上限頻率 fH =2MHz ，下限頻率 fL=100Hz ，輸出不失真的動(dòng)態(tài)范圍為 Vopp =10V ，在下列各種輸入信號(hào)情況下會(huì)產(chǎn)生什么失真？（ 1） vi (t) = 0.1sin(2 104t) (V)（ 2） vi (t) = 10sin(2 3 106t) (mV)（ 3） vi (t) = 10sin(2 400t)+10sin(2 106t) (mV)（ 4） vi (t) = 10sin(2 10t)+10sin(2 5 104t) (mV)（ 5） vi (t) = 10sin(2 103

10、t)+10sin(2 107t) (mV)【解】本題用來熟悉：放大器的頻率失真問題。（ 1）輸入信號(hào)為一單一頻率正弦波，f=10kHz ，由于 fL f fH，所以，不存在頻率失真問題。但由于輸入信號(hào)幅度較大（0.1V ），經(jīng)100 倍的放大后峰峰值為0.1 2100=20V ，已大大超出輸出不失真的動(dòng)態(tài)范圍為Vopp=10V ，故輸出信號(hào)將產(chǎn)生嚴(yán)重的非線性失真（波形出現(xiàn)限幅狀態(tài)）。（ 2）輸入信號(hào)為一單一頻率正弦波，f=1MHz ，由于f L f fH，所以，不存在頻率失真問題。又由于輸入信號(hào)幅度較?。?.01V ），經(jīng) 100 倍的放大后峰峰值為0.01 2100=2V Vopp （ 10

11、V ），所以，也不會(huì)出現(xiàn)非線性失真。（ 3）輸入信號(hào)的兩個(gè)頻率分量為f1=400Hz ，f2=1MHz ，均處在放大器的中頻區(qū)， 所以，不存在頻率失真問題。又由于輸入信號(hào)幅度較?。?0.01V ），所以，也不會(huì)出現(xiàn)非線性失真。（ 4）輸入信號(hào)的兩個(gè)頻率分量為f1=10Hz ， f2 =50kHz ， f1 fL， fL f 2 fH，所以，放大后會(huì)出現(xiàn)低頻頻率失真。又由于輸入信號(hào)幅度較小（0.01V ），疊加后也未超出線性動(dòng).態(tài)范圍，所以，不會(huì)出現(xiàn)非線性失真。（ 5）輸入信號(hào)的兩個(gè)頻率分量為f1=1kHz ， f 2=10MHz ， fL f1 fH ， f2 f H，所以，放大后會(huì)出現(xiàn)高頻頻

12、率失真。又由于輸入信號(hào)幅度較小（ 0.01V ），疊加后也未超出線性動(dòng)態(tài)范圍，所以，不會(huì)出現(xiàn)非線性失真。【 3- 7】分相器電路如題圖3.5 所示。該電路的特點(diǎn)是RC=RE，在集電極和發(fā)射極可輸出一對(duì)等值反相的信號(hào)。現(xiàn)如今有一容性負(fù)載 CL ，若將 CL 分別接到集電極和發(fā)射極，則由 CL 引入的上限頻率各為多少？不考慮晶體管內(nèi)部電容的影響。【解】本題用來熟悉：負(fù)載電容對(duì)放大器高頻響應(yīng)的影響。+V CCRCRBaSC1+T+v ibCLvoRE題圖 3.5（ 1）若將開關(guān) S 接 a 點(diǎn)，則負(fù)載電容CL 接至集電極，由此引入的上限頻率fHa 為11fHa =2 RoaCL2 RCCL（ 2）若

13、將開關(guān) S 接 b 點(diǎn)，則負(fù)載電容CL 接至發(fā)射極，由此引入的上限頻率fHb 為1=1f =Hbr be2 RobCLE) CL2 (R 1+可見， fHb fHa ，這是因?yàn)樯錁O輸出時(shí)的輸出電阻Rob 很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)的緣故?！?3- 8】放大電路如題圖3.6（ a）所示。已知晶體管參數(shù) =100 ，rbb=100，r be=2.6k， Cbe =60pF， Cbc =4pF，電路參數(shù)如圖所示，要求的頻率特性如題圖3.6（b）所示。試回答： （ 1） RC=？（首先滿足中頻增益的要求）（ 2） C1=？（ 3）f H=？+V BB+V CCRBRCA()/dB500k40C1+TC220.

14、 RS 100vo0+vsfL =10HzfHf.（ b）題圖 3.6【解】本題用來熟悉：放大器頻率響應(yīng)的分析方法。（ 1）由題圖3.6（ b）可知，中頻增益AVSM=40dB ，即 100 倍。而RC100 RCAvsm = +r= 100R + r0.1+0.1+2.6sbbbe故 RC=2.8k （ 2）由題圖3.6（ a）可知， C1 決定了下限頻率，由題圖3.6（ b）又可知， fL =10Hz ，則有；1=10fL =2 (Rs+ rbe)C1111= 5.68 FC =sbeL3102 (R + r) f2 3.14 (0.1+0.1+2.6) 10取 C1 =10 F。（ 3）

15、H1 1.609MHzf =2 (R + r ) r C +CMsbbbebeC2.8 103其中，CM =Cbc (1+R) 434.8pF)=4 (1+26re【 3-9】放大電路如題圖3.7 所示。要求下限頻率fL =10Hz ，若假設(shè) rbe=2.6k ，且 C1、C 、 C3對(duì)下限頻率的貢獻(xiàn)是一樣的，試分別確定C、 C 、C3的值。212+V CC (+15V)RB1RC3kC2150k C1+TRS 1kRLRB2vo+RE10k30kC3vs2k.題圖3.7.【解】本題用來熟悉：放大器下限頻率的分析方法。根據(jù)題圖 3.7 和題意可得：fL=L12 L22+fL32=L1f+f3

16、f因此f L1=f L2=fL3 =fL=10 5.77Hz33而 fL11（僅考慮 C1 的影響）2 (Rs+RB1 RB2 r be) C11fL2 2 (RC+RL )C2f1L3Rs+rbeC32 RE1+故C1=1 8.23 F12 3.14(1+150 30 2.6)103 5.77sB1B2beL 12 (R +R R r) fC21=1 2.12 F2 (RC+RL) fL 22 3.14 (3+10) 1035.771=13s be1+2.6C 2R +rfL 32 3.14 2 5.77R E1+1001+取 C1=10 F， C2=10 F， C3=1000 F?！?3-

17、10 】在題圖 3.7 中，若下列參數(shù)變化，對(duì)放大器性能有何影響（指Ro、 fH 、fL 等）？（ 1） RL 變大；（2） CL 變大；（ 3）RE 變大；（ 4） C1 變大。【解】本題用來熟悉：電路參數(shù)對(duì)放大器性能的影響。 766 FICQ、 Avm、 Ri、（ 1） RL 變大，對(duì)I CQ、 Ri、 Ro 無影響。(RC RL )但 Avm 變大，因?yàn)锳vm =。rbe.H1 1.609MHz減小，因?yàn)閒H =f2 (Rs+ rbb )r b e Cb e+CM1fL 減小，因?yàn)閒L2 =2 (RC+ RL ) C2（ 2） CL 變大，對(duì) I CQ、 Avm、 Ri、 Ro 均無影響

18、，但會(huì)使fH 減小，因?yàn)?H2=fCLL2 (R +R ) CRB2VCC VBE(on)（ 3） RE 變大，將使 ICQ 減小，因?yàn)镮 CQI EQRB1+RB2RER 增大，因?yàn)?R R R r ，而 r =r +(1+26mV。B2)iiB1bebe bbI CQA增大，因?yàn)?rbe增大。vmRo 基本不變， fH 基本不變， fL 將減小。（ 4） C1 變大， ICQ、 Avm、 Ri、 Ro、 fH 基本不變，而fL 將減小?！?3-11】一階躍電壓信號(hào)加于放大器輸入端，用示波器觀察輸出信號(hào)， 顯示如題圖 3.8(b)所示的波形，試估計(jì)該放大器的建立時(shí)間tr 和上限頻率 fH。（

19、假設(shè)示波器本身的帶寬遠(yuǎn)大于被測(cè)放大器帶寬，且放大器為單極點(diǎn)系統(tǒng)）?！窘狻勘绢}用來熟悉：建立時(shí)間tr 的概念以及建立時(shí)間tr 與上限頻率 f H 之間的關(guān)系。建立時(shí)間 tr 定義為輸出電壓從10%Vo 上升到 90%Vo 所需要的時(shí)間。 由題圖 3.8(b) 可得：tr=0.4 0.13=0.27 svo/V示波器1086+放大器+4vivo ( t)20t/ s0.20.40.60.8（a）（ b）f =0.350.35圖 1.33MHz.13.=Htr0.27.E5-2 R=1K ， E=10V， ui=20sin( t) V，分別畫出輸出電壓uo 的波形。二極管的正向壓降忽略不計(jì)。Uo+

20、R+解： -20V ui10V， D1 截至， uo=uiD110VuIu O10V ui20V ， D1 導(dǎo)通， uo=10V+-E-解： -20V ui10VUo+ D2+， D2 截至， uo=10VR10V10V uiVE, 發(fā)射結(jié)正偏； VCVB, 集電結(jié)反偏，所以三極管處于放大狀態(tài)(b) 圖為 PNP型三極管， VBVE, 發(fā)射結(jié)正偏； VCVB, 集電結(jié)反偏，所以三極管處于放大狀態(tài)(c) 圖為 NPN型三極管， VBVB, 集電結(jié)反偏，所以三極管處于截止?fàn)顟B(tài)【 6-4 】放大電路如下圖。已知 VCC=12V,RC=3K , R B=240K , =60,U BE=0.7V 。（

21、1）估算 Q點(diǎn)；（ 2）靜態(tài)時(shí)， C1,C2 上的電壓各為多少？并標(biāo)出極性。tt39.+VCCRBRC+C2C1RLuouiVCCU BEQ12 07解： (1) I BQ- .=47 A，I CQI BQ 60 47 2.8mA=RB240KU CEQ VCC I CQ RC =12-2.8m 3K3.6V(2) 靜態(tài)時(shí)， C1 上電壓為 0.7V ， C2 上電壓為 3.6V ，極性如圖所示?！?6-7 】續(xù) 6-4 ，畫出微變等效電路，并分別求以下兩種情況下的電壓放大倍數(shù)Au：（ 1）負(fù)載開路，（ 2） RL=6K。解：微變等效電路： rbe26mV26mVrbb 10563I B47

22、A+i bibRBrbeRCRL uoui-(1)負(fù)載開路： uoi bRC， ui ib rbeAu = uo =-RC =- 603K320uirbe0.563K（2）RL =6K :Au = uo =-(RC / RL ) =-60(3 K / 6K )213uirbe0.563K【 6-9 】電路如下圖，已知 VCC=12V,RC=3K , R B1=68K , R B2=22K , R E=2K , R L=6K, =60, 設(shè) RS=0,U BE=0.7V 。（ 1）估算 Q點(diǎn)；（ 2）畫出微變等效電路，求電壓放大倍數(shù)Au，輸入電阻r i ，輸出電阻r o.+VB1RCCRCCC2

23、1uLuoB2ERiERRC解： (1) VBVCCRB 2=1222 KRB1RB2=2.9V ，68K+22KVBU BE2.90.7I EQ1.1mI EQRE2K1.1mA， I BQ18 A161U CEQVCC（）（3K+2K)6.5VI CQRC +RE =12-1.1m(2) 微變等效電路： rberbb 26mV26mV1.4KI B10A18+i bibrbeRCRL uui RB 1 / RB 2-o-RL =6K： Au = uo =-( RC / RL ) =- 60 (3K / 6K )86uirbe1.4 K輸入電阻 ri =R B1/R B2 /rbe68K/2

24、2K/1.4K1.4K求輸出電阻ro 等效電路如下：i bibRB 1 / RB 2rbeRCroro =R C =3K【 6-10 】續(xù) 6-9 ，若旁路電容端開， （1）靜態(tài)值有無改變？（2）畫出此時(shí)微變等效電.路，求電壓放大倍數(shù)Au, 輸入電阻r i ，輸出電阻r o？并說明發(fā)射極電阻對(duì)它們的影響。解：（ 1）靜態(tài)值不變。（ 2）微變等效電路：rbe26mV26mVrbb101.4KI B18Ai bi b+rbeRL uoRBRCui-RE-Ruo（RC/RL)，uiib rbe(1)ib REibA =uo=-（RC/RL )=-60 (3K / 6K )0.98uuirbe(1)

25、RE1.4K612Kuirbe (1 ) RE =1.4K 61 2K 123K輸入電阻 ri =R B /R ，其中 Rib所以， ri =R B /R=68K/22K/123K15K求輸出電阻ro 等效電路如下：i bibrbeRCREroro =R C =3K【 6-13 】射極輸出器電路如下，已知VCC=12V, R B=100K , R E=2K, R S=100 , R L=4K , =100, 設(shè) UBE=0.7V。（ 1）估算 Q點(diǎn)；（ 2）畫出微變等效電路，求電壓放大倍數(shù)Au，輸入電阻r i ，輸出電阻r o.+VCCRBC1C2RsVIRE RLOusV解： (1) I B

26、QVCC=12=40 A ，RB(1)RE100K+101 2K，U CEQVCCI CQ RE =12-4m2K 4VICQI BQ 4mA（ 2）微變等效電路：rbe26mV26mVrbb1040660I BABCi bibRsrbeEusu i RBRERL uouo (1（RE/RL)，ui)i buo(1（/RL) REAu =(1（/RL)uirbe) REibrbe (1（RE/RL)ib101(2K / 4K )10.66K101(2K / 4K )輸入電阻 ri =R B /R，其中 Ruirbe(1（) RE / RL )=0.6K+101 1.3K 131Ki b所以，

27、ri =R B /R=100K/131 K57K求輸出電阻 ro等效電路如下：.BCi bibRsrbeRBE+u RE-Rr ouib rbe( RS / RB )0.6K (0.1K/100 K )ro =R E /R，其中 R(1)i b1017(1 )ib所以， rO =R E /R=2K/77【 1】電 路 如 圖 所 示 ， 晶 體 管 的 60 ， rbb 10 。 U BE0.7V（ 1） 估算靜態(tài)工作點(diǎn) Q ，（ 2）估算晶體管的輸入電阻rbe , 畫出放大電路的微變等效電路；計(jì)算 Au 、Ri 和 Ro ；（ 3） 設(shè) U s 10mV（ 有 效 值 ）， 問 U i ？

28、U o ？ 若 C3 開 路 ， 則 U i ？ U o ？【 2】如圖所示放大電路 ， 已知晶 體 管 T 的 80， rbb=10， U BE 0.6V 。（ 1） 估算靜態(tài)工作點(diǎn) Q，（ 2）估算晶體管的輸入電阻rbe , 畫出放大電路的微變等效電路；計(jì)算 Au 、Ri 和 Ro ；（ 3） 若電容 Ce 開路，則將引起電路的哪些動(dòng)態(tài)參數(shù)發(fā)生變化？如何變化？.E6-21在兩級(jí)放大電路中： （1）哪些是直流負(fù)反饋？（2）哪些是交流負(fù)反饋？并說明其類型（ 3）如果 RF不接在 T2 的集電極，而是接在C2 與 RL之間，兩者有何不同？（ 4）如果 RF的另一端不接在 T1 的發(fā)射極，而是接在它的基極，有何不同？是否會(huì)變?yōu)檎答?？VCCRB1RC1RF+RC22CC1+T2+-+T1RoLuR+-uiRRCB2E1E2E2-(1) R E2 為 T2 級(jí)中的直流負(fù)反饋(2)