模电-(放大电路的频率特性).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,4.7.1,概述,4.7.2,RC,电路的频率响应,4.7.3,三极管的高频小信号模型,4.7.4,共射放大电路的频率特性,4.7.5,多级放大电路的频率特性,4.7,放大电路的频率特性,(,Frequency Responses,),一、,频率响应,(,Frequency responses,),：,放大器对不同频率信号的稳态响应,二、,频率特性,(,Frequency responses characteristics,)-,f,f,f,4.7.1,概述,放大器输入信号,频率范围,：,Frequency,Range,音频,话音：,300-3400Hz,音乐：,20-20KHz,视频,图象：,0-6MHz,幅,(,magnitude,),频特性,相,(,phase,),频特性,三、典型,频率特性曲线,(,Amplifier gain versus frequency,),1,、,：中频放大倍数,2,、,f,L,:,下限截止频率,（下边频）,Lower cutoff frequency (Lower corner),3,、,f,H,:,上限截止频率,（上边频）,Higher cutoff frequency (Upper corner),4,、,f,=,f,H,-,f,L,:,通频带（,B,and,W,idth,）,半功率点,Low frequency range,High frequency range,Midband,波特图（,Bode plots,）,dB(decibel):,分贝,Au(db)=20logAu,Au:10 10,2,10,3,10,-1,10,-2,Au(db):20 40 60 -20 -40 -3,折线化,(,Asymptotic approximation,),对数分度,(,logarithmic scales,),（扩大视野）,特点：,优点：,1,、乘,加,2,、人耳对声能的辨别能力与其对数成正比,4.7.2,RC,电路的频率响应,一、,RC,低通电路,(Low-pass Network),二、,RC,高通电路,(High-pass Network),频率特性曲线,一、,RC,低通电路,传递函数,(,transfer function,),为：,模：,相,角：,式中：,上限截止频率,（上边频）,频率特性曲线,传递函数为：,模：,相,角：,二、,RC,高通电路,式中：,下限截止频率,（下边频）,三极管的物理结构如图所示。,双极型三极管,物理模型,（,1,）物理模型,r,be,-,r,e,归算到基极回路的电阻,-,发射结电容，也用,C,这一符号,-,集电结电阻,-,集电结电容，也用,C,这一符号,r,bb,-,基区的体电阻，,b,是假想的基区内的一个点。,-,发射结电阻,r,e,一、混合,型高频小信号模型,高频混合,型小信号模型电路图,（,2,）,混合,型微变等效电路,简化：,忽略,r,bc,、,r,ce,（,3,）单向化,据,密勒定理,可进一步简化：,C,=,C,be,+,C,=,C,be,+(1+g,m,R,L,),C,bc,由此可做出,的幅频特性和相频特性曲线,:,三极管,的幅频特性和相频特性曲线图,当,=1,时对应的频率称为,特征频率,f,T,(cutoff frequency),(unity-gain bandwidth),当,20lg,下降,3dB,时,频率,f,称为,共发射极接法的截止频率,当,f,=,f,T,时,有,因,f,T,f,所以,f,T,0,f,推导如下：,f,T,0,f,一、全频段小信号模型,以共射放大电路为例，全频段小信号模型如图,:,CE,接法基本放大电路,全频段小信号等效电路,频率特性,分析方法,：,低、中、高,三频段分段研究，结果叠加。,前述电路分析,默认为,中频段,！大,C,短，小,C,断,!,无频率影响！,CE,接法基本放大电路,全频段小信号等效电路,大电容,(C,1,C,2,C,e,),小电容,(C,等,),高频段,中频段,低频段,频段,Xc=1/jwC,小,大,0(,短路,),(,开路,),0,Xc,Xc,显然这是一个,RC,低通环节,，其时间常数,H,=(,R,s,/R,b,),+r,bb,/,r,be,C,于是上限截止频率,f,H,=1/2,H,。,二、高频段小信号等效电路,仅考虑,C,影响，,C,1,、,C,2,和,C,e,短路,高频段小信号等效电路,H,推导过程：,效,等,忽略,R,b,H,=(,R,s,/R,b,),+r,bb,/,r,be,C,(,考虑,R,b,),f,H,=1/2,H,波特图,L2,推导过程：,效,等,f,L2,=1/2,L2,L2,=(,R,C,+R,L,),C,2,=(,R,o,+R,L,),C,2,f,L1,f,L3,同理可求,则,波特图,:,确定,f,L1,、,f,L2,和,f,L3,分别做出三条曲线，然后相加。,本图,设：,f,L1,f,L2,，,并忽略,f,L3,(,小于,f,L2,4,5,倍），得到：,单级放大电路波特图,综合：,总电压放大倍数,的复数形式为,几点结论：,3.,三极管的,结电容,和,分布电容,是引起放大电路,高频响应,的主要原因，上限截止频率由高频时间常数中较大的一个决定,(,f,Hmin,),；,2.,放大电路的,耦合电容,和,旁路电容,是引起,低频,响应的主要原因，下限截止频率主要由低频时间常数中较小的一个决定,(,f,Lmax,),；,1.,C,：,C,1,、,C,2,、,C,e,、,C,R:,与各电容构成回路的等效电阻值。,4.,由于,若电压放大倍数,K,增加，,C,也增加，上限截止频率就下降，通频带变窄。增益和带宽是一对矛盾，所以常把,增益带宽积,作为衡量放大电路性能的一项重要指标。,若管子参数给定,则,增益带宽积,=,常数,gain-bandwidth product=constant,5.CB,组态放大电路由于输入电容小，所以,CB,组态放大电路的上限截止频率比,CE,组态要高许多。,基本要求：,频率特性的基本概念,波特图（幅频特性）,f,L,f,H,计算,(corner frequency,break-point frequency,-3dB frequency),！,