第5章放大电路的频率特性.ppt
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1、返回目录返回目录 频率特性是放大电路的一项重要特性,它是用频率特性是放大电路的一项重要特性,它是用来衡量一个放大电路对不同输入信号频率的适应程来衡量一个放大电路对不同输入信号频率的适应程度。度。例如:一个音频放大器(收音机)的频率范例如:一个音频放大器(收音机)的频率范围若小于人耳的频率响应(围若小于人耳的频率响应(15kHZ)15kHZ),则该放大器是,则该放大器是不合格的。若放大器的频率范围远大于不合格的。若放大器的频率范围远大于15kHZ15kHZ,则放,则放大器中的噪声会被放大,使音质变差。大器中的噪声会被放大,使音质变差。而有时又需要放大频率范围大于几而有时又需要放大频率范围大于几M
2、HZ,MHZ,甚至甚至几十几十MHZMHZ的宽频带放大电路(如视频信号放大器)的宽频带放大电路(如视频信号放大器)5.1 5.1 频率响应的基本概念和基本表示方法频率响应的基本概念和基本表示方法5.2 5.2 单级放大电路的频率响应单级放大电路的频率响应5.3 5.3 多级放大电路的频率相应多级放大电路的频率相应返回返回5.1 频率响应的基本概念和基本表示方法频率响应的基本概念和基本表示方法1 1 频率响应和通频带频率响应和通频带2 2 幅度失真幅度失真 和相位失真和相位失真3 3 波特图波特图返回返回放大电路频率特性就是指电压放大倍数与频率的关系,即:放大电路频率特性就是指电压放大倍数与频率
3、的关系,即:幅频特性是描绘放大倍数的幅度随频率变化幅频特性是描绘放大倍数的幅度随频率变化而变化的规律。即而变化的规律。即 相频特性是描绘输出信号与输入相频特性是描绘输出信号与输入信号之间相位差随频率变化而变化信号之间相位差随频率变化而变化的规律。即的规律。即幅频特性幅频特性相频特性相频特性由于电压放大倍数是矢量,故包含两个内容:电压放大倍数的模由于电压放大倍数是矢量,故包含两个内容:电压放大倍数的模与频率的关系,称为幅频特性与频率的关系,称为幅频特性;电压放大倍数的相位与频率的关系,电压放大倍数的相位与频率的关系,称为相频特性称为相频特性1 1 频率响应和通频带频率响应和通频带通频带通频带BW
4、=fH-fL下限频率下限频率上限频率上限频率阻容耦合放大电路的幅频特性曲线阻容耦合放大电路的幅频特性曲线返回返回放大电路对不同频率成分信号的相移放大电路对不同频率成分信号的相移不同,从而使输出波形产生失真,称不同,从而使输出波形产生失真,称为相位频率失真,简称相频失真。为相位频率失真,简称相频失真。(动画5-1)2 2 幅度失真和相位失真幅度失真和相位失真幅度失真幅度失真因放大电路对不同频率成分信号因放大电路对不同频率成分信号的增益不同,从而使输出波形产的增益不同,从而使输出波形产生失真,称为幅度频率失真,简称生失真,称为幅度频率失真,简称幅频失真或幅度失真。幅频失真或幅度失真。相位失真相位失
5、真幅频失真和相频失真都是线性失真。幅频失真和相频失真都是线性失真。1.1.放大电路中存在电抗性元件,放大电路中存在电抗性元件,例如例如 耦合电容、旁路电容、分布电容、耦合电容、旁路电容、分布电容、变压器、分布电感等变压器、分布电感等 2.2.三极管的三极管的()是频率的函数。是频率的函数。在研究频率特性时,三极管的低频小在研究频率特性时,三极管的低频小信号模型不再适用,而要采用高频小信号信号模型不再适用,而要采用高频小信号模型。模型。产生频率失真的原因是产生频率失真的原因是:返回返回3 3 波特图波特图波特图是频率特性的一种画法,在电子技术领域输入信波特图是频率特性的一种画法,在电子技术领域输
6、入信号频率的变化范围很大,为了把大范围的频率在一张图号频率的变化范围很大,为了把大范围的频率在一张图上表示出来,上表示出来,H.W.Bode提出用对数坐标系,作图时采用提出用对数坐标系,作图时采用折线的近似画法来画频率特性图,这种频率特性图称为折线的近似画法来画频率特性图,这种频率特性图称为波特图波特图幅频特性幅频特性横坐标采用对数刻度,故每十倍频率在坐标横坐标采用对数刻度,故每十倍频率在坐标轴上的长度是相等的,称十倍频程轴上的长度是相等的,称十倍频程纵坐标用对数刻度,单位为分贝(纵坐标用对数刻度,单位为分贝(dBdB)相频特性相频特性横坐标采用对数刻度横坐标采用对数刻度纵坐标仍用原来的值纵坐
7、标仍用原来的值度(度(。)例1:RC低通电路 RC低通电路如图低通电路如图其其电压放大倍数电压放大倍数(传递函数传递函数)为为波特图画法举例波特图画法举例 幅频特性的幅频特性的X轴和轴和Y轴都轴都是采用对数坐标是采用对数坐标,fH称为称为上限截止频率。当上限截止频率。当ffH时,时,幅频特性将以十倍频幅频特性将以十倍频20dB的斜率下降,或写成的斜率下降,或写成-20dB/dec。在在f=fH 处的误处的误差最大,有差最大,有3dB。当当 时,相频特性将滞后时,相频特性将滞后45,并具有,并具有 -45/dec的斜率。在的斜率。在0.1 和和10 处与实际的相频处与实际的相频特性有最大的误差,
8、其值分别为特性有最大的误差,其值分别为+5.7和和5.7。这种折线化画出的频率特性曲线称为这种折线化画出的频率特性曲线称为波特图波特图,是是分析放大电路频率响应的重要手段。分析放大电路频率响应的重要手段。由表达式画出幅频由表达式画出幅频和相频的波特图和相频的波特图注意注意2 2 相频特性为相频特性为三段三段折线组成:折线组成:f 10fH时,相频特性为时,相频特性为-90-90的一条水平线的一条水平线;0.1fH f 10fH时时,相频特性为斜率相频特性为斜率-45-45/十倍频的斜线十倍频的斜线;lgflgf1 1 低通电路幅频特性为低通电路幅频特性为两条两条折线:折线:f fH时,为斜率为
9、时,为斜率为-20-20dB/十倍频的一条斜线;十倍频的一条斜线;低通电路波特图的画法低通电路波特图的画法低通电路的放大倍数低通电路的放大倍数的表达式的表达式例2:高通电路 其电压放大倍数其电压放大倍数 为:为:式中式中 RC高通电路如图高通电路如图下限截止频率、模和相角分别为下限截止频率、模和相角分别为 由此可做出如图所示的由此可做出如图所示的RC高高通电路的波特图。通电路的波特图。返回返回注意注意2 2 相频特性为相频特性为三段三段折线组成:折线组成:f 10fL时,相频特性为的时,相频特性为的0 0一条水平线一条水平线;0.1fH f 10fH时时,相频特性为斜率相频特性为斜率-45-4
10、5/十倍频的斜线十倍频的斜线;1 1幅频特性为幅频特性为两条两条折线:折线:f fL时,为时,为0 0dB的一条水平线;的一条水平线;高通电路波特图的画法高通电路波特图的画法高通电路的放大倍数的表达式高通电路的放大倍数的表达式5.2 5.2 单级放大电路的频率响应单级放大电路的频率响应1 三极管混合三极管混合型高频小信号等效电路型高频小信号等效电路2 2 单级共射放大电路的频率响应单级共射放大电路的频率响应返回返回1 三极管混合三极管混合型高频小信号等效电路型高频小信号等效电路(1 1)物理模型)物理模型(2 2)电流放大系数)电流放大系数的频响的频响(3 3)用)用 代替代替(4 4)单向化
11、)单向化返回返回 混合混合型高频小信号模型是通过三极管的物理型高频小信号模型是通过三极管的物理模型而建立的,三极管的物理结构如图模型而建立的,三极管的物理结构如图r rbebe-r re e归算到基极回路的电阻归算到基极回路的电阻 -发射结电容,也用发射结电容,也用C C 这一符号这一符号-集电结电阻集电结电阻 -集电结电容,也用集电结电容,也用C 这一符号这一符号(1 1)物理模型)物理模型 -发射结电阻发射结电阻 re r rbbbb -基区的体电阻,基区的体电阻,bb是假想的基区内的一个点。是假想的基区内的一个点。返回返回(2 2)电流放大系数电流放大系数的频响的频响 从物理概念可以解释
12、随着频率的增高从物理概念可以解释随着频率的增高,将下降。因为将下降。因为 等效电路 是指在是指在UCE一定的条件下一定的条件下,在等效电路中可将在等效电路中可将CE间间交流短路,于交流短路,于是可作出是可作出等效电路。等效电路。由此可求出共射接法交流短路电由此可求出共射接法交流短路电由此可求出共射接法交流短路电由此可求出共射接法交流短路电流放大系数。流放大系数。流放大系数。流放大系数。可由下式推出可由下式推出0=gmrbe为低频时的为低频时的返回返回根据这一物理模型可以画出混合根据这一物理模型可以画出混合根据这一物理模型可以画出混合根据这一物理模型可以画出混合型高频小信型高频小信型高频小信型高
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- 放大 电路 频率特性
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