模拟电子技术基础简明教程(第三版)杨素行-PPT课件-第三章.ppt
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第三章放大电路的频率响应,3.1频率响应的一般概念,3.2三极管的频率参数,3.3单管共射放大电路的频率响应,3.4多级放大电路的频率响应,3.1频率响应的一般概念,由于放大电路中存在电抗性元件,所以电路的放大倍数为频率的函数,这种关系称为频率响应或频率特性。
3.1.1幅频特性和相频特性,电压放大倍数的幅值和相角都是频率的函数。
即,典型的单管共射放大电路的幅频特性和相频特性,图3.1.1,3.1.2下限频率、上限频率和通频带,fL:
下限频率;,fH:
上限频率,BW:
通频带,BW=fH-fL,3.1.3频率失真,图3.1.2频率失真,(a)幅频失真,(b)相频失真,3.1.4波特图,放大电路的对数频率特性称为波特图。
一、RC高通电路的波特图,令:
则有:
对数幅频特性:
实际幅频特性曲线:
图3.1.4(a)幅频特性,当ffL(高频),当ffL(低频),,高通特性:
且频率愈低,的值愈小,低频信号不能通过。
最大误差为3dB,发生在f=fL处,对数相频特性,图3.1.4(b)相频特性,误差,在低频段,高通电路产生090的超前相移。
二、RC低通电路的波特图,图3.1.5RC波特图,令:
则:
图3.1.6低通电路的波特图,对数幅频特性:
对数相频特性:
在高频段,低通电路产生090的滞后相移。
3.2三极管的频率参数,三极管,f:
为值下降至时的频率。
0:
低频共射电流放大系数;,对数幅频特性,fT,20lg0,对数相频特性,0.1f,3.2.1共射截止频率f,值下降到0.7070(即)时的频率。
当f=f时,,值下降到中频时的70%左右。
或对数幅频特性下降了3dB。
3.2.2特征频率fT,值降为1时的频率。
ffT时,三极管失去放大作用;,f=fT时,由式,得:
3.2.3共基截止频率f,值下降为低频0时的0.707时的频率。
f与f、fT之间关系:
因为,可得,说明:
所以:
1.f比f高很多,等于f的(1+0)倍;,2.ffTf,3.低频小功率管f值约为几十至几百千赫,高频小功率管的fT约为几十至几百兆赫。
3.3单管共射放大电路的频率响应,定性分析:
中频段:
各种电抗影响忽略,Au与f无关;,低频段:
隔直电容压降增大,Au降低。
与电路中电阻构成RC高通电路;,高频段:
三极管极间电容并联在电路中,Au降低。
而且,构成RC低通电路。
3.3.1混合型等效电路,一、混合型等效电路,图3.3.1混合型等效电路,(a)三极管结构示意图,(b)等效电路,二、混合参数与h参数的关系,低频时,不考虑极间电容作用,混合等效电路和h参数等效电路相仿,即:
图3.3.1混合参数与h参数之间的关系,通过对比可得,则,则,一般小功率三极管,三、混合型等效电路中电容,:
可从器件手册中查到;并且,(估算,fT要从器件手册中查到),注意:
将输入回路与输出,回路直接联系起来,使解电路的过程变得十分麻烦。
可用密勒定理简化电路!
密勒定理:
用两个电容来等效Cbc。
分别接在b、e和c、e两端。
图3.3.4单向化的混合型等效电路,其中:
电容值分别为:
3.3.2阻容耦合单管共射放大电路的频率响应,图3.3.5阻容耦合单管共射放大电路,将C2和RL看成下一级的输入耦合电容和输入电阻。
一、中频段,C1可认为交流短路;极间电容可视为交流断路。
1.中频段等效电路,图3.3.6中频段等效电路,由图可得,2.中频电压放大倍数,已知,则,结论:
中频电压放大倍数的表达式,与利用简化h参数等效电路的分析结果一致。
二、低频段,考虑隔直电容的作用,其等效电路:
图3.3.7低频等效电路,C1与输入电阻构成一个RC高通电路,式中Ri=Rb/rbe,输出电压,低频电压放大倍数,低频时间常数为:
下限(-3dB)频率为:
则,三、高频段,考虑并联在极间电容的影响,其等效电路:
图3.3.8高频等效电路,三、高频段,考虑并联在极间电容的影响,其等效电路:
图3.3.9高频等效电路的简化,由于输出回路时间常数远小于输入回路时间常数,故可忽略输出回路的结电容。
并用戴维南定理简化。
图中,C与R构成RC低通电路。
高频时间常数:
上限(-3dB)频率为:
四、完整的波特图,绘制波特图步骤:
1.根据电路参数计算、fL和fH;,2.由三段直线构成幅频特性。
中频段:
对数幅值=20lg,低频区:
f=fL开始减小,作斜率为20dB/十倍频直线;,高频段:
f=fH开始增加,作斜率为20dB/十倍频直线。
3.由五段直线构成相频特性。
图3.3.10,幅频特性,相频特性,五、增益带宽积,中频电压放大倍数与通频带的乘积。
Ri=Rb/rbe,假设RbRs,Rbrbe;(1+gmRc)CbcCbe,说明:
式很不严格,但从中可以看出一个大概的趋势,即选定放大三极管后,rbb和Cbc的值即被确定,增益带宽积就基本上确定,此时,若将放大倍数提高若干倍,则通频带也将几乎变窄同样的倍数。
如愈得到一个通频带既宽,电压放大倍数又高的放大电路,首要的问题是选用rbb和Cbc均小的高频三极管。
3.3.3直接耦合单管共射放大电路的频率响应,图3.3.13,3.4多级放大电路的频率响应,3.4.1多级放大电路的幅频特性和相频特性,多级放大电路的电压放大倍数:
对数幅频特性为:
多级放大电路的总相位移为:
两级放大电路的波特图,图3.4.1,幅频特性,一级,二级,图3.4.1,相频特性,一级,二级,多级放大电路的通频带,总是比组成它的每一级的通频带为窄。
3.4.2多级放大电路的上限频率和下限频率,在实际的多级放大电路中,当各放大级的时间常数相差悬殊时,可取其主要作用的那一级作为估算的依据。
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