1、第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应5.1频率响应概频率响应概述述5.2晶体管的晶体管的高频等效模型高频等效模型5.4单管放大电路的频率响应单管放大电路的频率响应5.5多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应5.3场效应管的场效应管的高频等效模型高频等效模型5.6集成运放的频率响应和频率补偿集成运放的频率响应和频率补偿童童诗诗白白第第四四版版童童诗诗白白第第四四版版本章重点和考点：本章重点和考点：2、单管共射放大电路混合、单管共射放大电路混合模型等效电路图、模型等效电路图、频率响应的表达式及波特图绘制频率响应的表达式及波特图绘制、分析。、分析。1、晶体管、场效应管的混合、晶体
2、管、场效应管的混合(高频）模型的建高频）模型的建立。立。本章教学时数：本章教学时数：6学时学时3、集成放大电路频率响应的表达式及波特图绘、集成放大电路频率响应的表达式及波特图绘制制、分析。、分析。第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应本节讨论的本节讨论的问题问题：1.什么是频率响应？如何研究什么是频率响应？如何研究RC放大电路的频率响应？放大电路的频率响应？2.放大电路频率响应好坏由什么性能指标决定？放大电路频率响应好坏由什么性能指标决定？5.1频率响应概频率响应概述述本节学习方法：本节学习方法：1.解析式分析法解析式分析法 （相量表达式）（相量表达式）2.图解分析法波特图法图解分析
3、法波特图法第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应5.1频率响应概频率响应概述述5.1.1研究放大电路频率响应的必要性研究放大电路频率响应的必要性由于放大电路中存在由于放大电路中存在电抗性元件（电解电容）电抗性元件（电解电容）及晶体管及晶体管极间电容极间电容，所以电路的放大倍数为频率，所以电路的放大倍数为频率的函数，随着频率的变化，容抗随之变化，放大的函数，随着频率的变化，容抗随之变化，放大倍数的大小和相位均会发生变化。倍数的大小和相位均会发生变化。放大倍数与频率的关系称为放大倍数与频率的关系称为频率响应或频率特性。频率响应或频率特性。频率响应的表达式常用频率响应的表达式常用相量相量来
4、表示。来表示。电压增益的幅值与频率的函数关系称为电压增益的幅值与频率的函数关系称为幅频特性幅频特性电压增益的相位差与频率的函数关系称为电压增益的相位差与频率的函数关系称为相频特性相频特性。第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应一、一、高通电路高通电路+_+_CRiUOURCCRRUUAu j111j1iO 令：令：LL2121 RCfLLLLj1jj11j111ffffffAu5.1.2频率响应的基本概念频率响应的基本概念fL称为下限截止频率称为下限截止频率第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应2LL1ffffAu幅值：)(arctan90Lff相角：幅频特性幅频特性LLL
5、Lj1jj11j111ffffffAu相频特性相频特性第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应2LL1lg20lg20lg20ffffAu则有：则有：dB 020lg L uAff时时，当当LLlg20lg20 ffAffu时，当dB32lg20lg20 L uAff时时，当当2LL1ffffAu以放大电路的以放大电路的对数频率特性对数频率特性进行分析：进行分析：问题：问题：为什么说该电路是高通电路？为什么说该电路是高通电路？对数幅频特性：对数幅频特性：第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应对数幅频特性：对数幅频特性：波特图波特图 实际幅频特性曲线：实际幅频特性曲线：图图 5
6、.1.3(a)幅频特性幅频特性当当 f fL(高频高频)，当当 f fT 时，时，三极管失去放大作用；三极管失去放大作用；f fT 时，由式时，由式；112T0 ff得：得：ff0T 第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应3.共基截止频率共基截止频率 f 值下降为低频值下降为低频 0 时时 的的 0.707 时的频率。时的频率。ffj10 第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应 f 与与 f 、fT 之间关系：之间关系：因为因为，1 ffj10 可得可得00000001j/11j/1j1(1)1j/ffffffff比比较较，可可知知与与 ffj10 ff)1(10000第五
7、章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应说明：说明：ff)1(10000 ，因为：因为：所以：所以：1.f 比比 f 高很多，等于高很多，等于 f 的的(1+0)倍；倍；说明说明CB组态频率响应特性好于组态频率响应特性好于CE组态。组态。2.f fT Rs，Rb rbe；(1+gmRc)Cb c Cb eCRRgrrRRRfAu 21 cmbeebisiHsm故故cbbbs)(21 CrR第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应cbbbsHsm)(21 CrRfAu说明：说明：HsmfAu 式不很严格，但从中可以看出一个大式不很严格，但从中可以看出一个大概的趋势，即选定放大三极管后
8、，概的趋势，即选定放大三极管后，rbb 和和 Cb c 的值即被的值即被确定，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。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，首要的问题是选用电路，首要的问题是选用 rbb 和和 Cb c 均小的高频三极管。均小的高频三极管。*场效应管共源放大电路的增益带宽积（自阅）场效应管共源放大电路的增益带宽积（自阅）另外，还可考虑采用共基电路。另外，还可考虑采用共基电路。第五章放
9、大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应5.5多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应5.5.1多级放大电路频率特性的定性分析多级放大电路频率特性的定性分析多级放大电路的电压放大倍数：多级放大电路的电压放大倍数：unuuuAAAA 21对数幅频特性为：对数幅频特性为：nkukunuuuAAAAA121lg20lg20lg20lg20lg20在多级放大电路中含有多个放大管，因而在高频等效在多级放大电路中含有多个放大管，因而在高频等效电路中有电路中有多个低通电路多个低通电路。在阻容耦合放大电路中，如。在阻容耦合放大电路中，如有多个耦合电容或旁路电容，则在低频等效电路中就有多个耦合电容或旁路电容
10、，则在低频等效电路中就含有含有多个高通电路多个高通电路。第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应多级放大电路的总相位移为：多级放大电路的总相位移为：nkkn121 两级放大电路的波特图两级放大电路的波特图图图 5.5.1fHfL幅频特性幅频特性fdB/lg20uAOfL1fH16 dB3 dB3 dBfBW1fBW2一一 级级二二 级级 20dB/十倍频十倍频 40dB/十倍频十倍频第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应图图 5.5.1相频特性相频特性 270 360fL1fH1fO 540 180 450 90一一 级级二二 级级多级放大电路的通频带，总是比组成它的每一级的
11、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。通频带为窄。45/十倍频十倍频 90/十倍频十倍频第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应5.5.2多级放大电路的上限频率和下限频率的估算多级放大电路的上限频率和下限频率的估算2H22H21HH1111.11nffff 2L22L21LL1.1nffff 在实际的多级放大电路中，当各放大级的时间常数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相差悬殊时，可取其主要作用的那一级作为估算的依据即：即：若某级的下限频率远高于其它各级的下限频率，则若某级的下限频率远高于其它各级的下限频率，则
12、可认为整个电路的下限频率就是该级的下限频率可认为整个电路的下限频率就是该级的下限频率。同理同理若某级的上限频率远低于其它各级的上限频率，则可认若某级的上限频率远低于其它各级的上限频率，则可认为整个电路的上限频率就是该级的上限频率。为整个电路的上限频率就是该级的上限频率。第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应例例5.5.1已知某电路的各级均为共射放大电路，其对数幅频特已知某电路的各级均为共射放大电路，其对数幅频特性如图所示。求性如图所示。求下限频率、下限频率、上限频率和电压放大倍数表达式。上限频率和电压放大倍数表达式。（2）高频段只有一个拐点，）高频段只有一个拐点，斜率为斜率为-60d
13、B/十倍频程，电十倍频程，电路中应有三个电容，为三级路中应有三个电容，为三级放大电路。放大电路。解：（解：（1）低频段只有一个）低频段只有一个拐点，说明影响低频特性拐点，说明影响低频特性的只有一个电容，故电路的只有一个电容，故电路的下限频率为的下限频率为10Hz。fH0.52fH1=(0.522105)Hz=106KHz（3）电压放大倍数）电压放大倍数433355101010(1)(1)(1)(1)102 10102 10ufjjfAffffjjjj第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应(2)该电路由几级放大电路组成；该电路由几级放大电路组成；(3)当当f=104Hz时，附加相移为多
14、少？时，附加相移为多少？当当f=105Hz时，附加相移以约为多少？时，附加相移以约为多少？(1)该电路的耦合方式；该电路的耦合方式；5.4 已知某放大电路的幅频特性如图已知某放大电路的幅频特性如图P5.4所示。试问：所示。试问：解：解：（1）直接耦合；）直接耦合；（2）三级；）三级；（3）当当f104Hz时，时，135o；当当f105Hz时，时，270o。第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应5.7已知两级放大电路的电压放大倍数已知两级放大电路的电压放大倍数求解：求解：(2)波特图如右图波特图如右图Hz10 Hz5 10 )105.2j1)(10j1)(5j1(5j104HL3m54
15、3ffAffffAuu解：解：(1)求解如下求解如下第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应5.12分析：分析：各电路中频电压增益？各电路中频电压增益？各电路下限截止频率？各电路下限截止频率？各电路下限截止频率？各电路下限截止频率？第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应（3）折线画法：）折线画法：低频段有两个拐点低频段有两个拐点，f4Hz时幅频特性的斜率为时幅频特性的斜率为40dB/十倍频，十倍频，4Hzf50Hz时幅频特性的斜率为时幅频特性的斜率为20dB/十倍频；十倍频；高频段有一个拐点高频段有一个拐点，f105Hz时幅频特性的斜率为时幅频特性的斜率为40dB/十倍频。十
16、倍频。波特图如下：波特图如下：第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应复习复习1：1.高通电路、频率特性表达式、高通电路、频率特性表达式、波特图。波特图。+_+_CRiUOULLj1jffffAu0.1 fLfL 10 fLfdB/lg20uA0 20 4020dB/十倍频十倍频 45/十倍频十倍频 0 f 4590fL0.1 fL 10 fL第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应复习复习1：2.低通电路、频率特性表达式、波特图。低通电路、频率特性表达式、波特图。+_+_CRiUOUHj11ffAu0.1 fHfH 10 fHfdB/lg20uA0 20 40 20dB/十倍
17、频十倍频fH 10 fH 45 45/十倍频十倍频 900.1 fH 0f第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应复习复习1：3.晶体管的高频等效模型晶体管的高频等效模型第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应复习复习2：1.晶体管、场效应管的晶体管、场效应管的混合混合 模模型型2.单管共射放大电路的单管共射放大电路的频率响应频率响应表达式：表达式：)j1)(j1(j)j1)(j1(HLLsmHLsmsffffffAffffAAuuu波特图的绘制：波特图的绘制：三段直线构成幅频特性三段直线构成幅频特性五段直线构成相频特性五段直线构成相频特性第五章放大电路的频率响应第五章放大电路
18、的频率响应本章习题本章习题:5.2;5.4;5.7;5.14;5.16;5.18.第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应本章讨论的问题：本章讨论的问题：1.为什么要讨论频率响应？如何制定一个为什么要讨论频率响应？如何制定一个RC网络的频网络的频率响应？如何画出频率响应曲线？率响应？如何画出频率响应曲线？2.晶体管与场效应管的晶体管与场效应管的h参数等效模型在高频下还适应吗？参数等效模型在高频下还适应吗？为什么？为什么？3.什么是放大电路的通频带？哪些因素影响通频带？如何什么是放大电路的通频带？哪些因素影响通频带？如何确定放大电路的通频带？确定放大电路的通频带？4.如果放大电路的频率响应不满足要求，应该怎么办？如果放大电路的频率响应不满足要求，应该怎么办？5.对于放大电路，通频带愈宽愈好吗？对于放大电路，通频带愈宽愈好吗？
