31 第二章第四節(jié):放大電路的頻率特性_第1頁
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2.4放大電路的頻率特性由于放大電路中存在電抗元件(如管子的極間電容,電路的負(fù)載電容、分布電容、耦合電容、射極旁路電容等),使得放大器可能對(duì)不同頻率信號(hào)分量的放大倍數(shù)和相移不同。耦合電容和旁路電容影響放大器的低頻特性;晶體管的結(jié)電容和分布電容影響放大器的高頻特性。而且它們的容抗隨頻率變化,故當(dāng)輸入信號(hào)幅值固定而信號(hào)頻率不同時(shí),放大電路的輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的幅值和相位都將發(fā)生變化。幅頻特性:電壓放大倍數(shù)的模|Au|與頻率f的關(guān)系。相頻特性:輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的相位移9與頻率f的關(guān)系。相頻特性圖29放大電路的幅頻特性和相頻特性一.幅頻特性:在中頻段圖30中頻段放大電路的微變等效電路由于耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容量較大,故對(duì)中頻段信號(hào)的容抗很小,可視作短路三極管的極間電容和導(dǎo)線的分布電容很小,可認(rèn)為它們的等效電容Co與負(fù)載并聯(lián)。由于Co的電容量很小,它對(duì)中頻段信號(hào)的容抗很大,可視作開路。所以,在中頻段可認(rèn)為電容不影響交流信號(hào)的傳送,放大電路的放大倍數(shù)與信號(hào)頻率無關(guān)而保持定值,輸入電壓與輸出電壓反向。(前面所討論的放大倍數(shù)及輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的相位移均是指中頻段的)在低頻段:圖31低頻段放大電路的微變等效電路由于信號(hào)的頻率較低,耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容抗較大,其分壓作用不能忽略即不能把它們視為短路,如圖31所示。以至實(shí)際送到三極管輸入端的電壓比輸入信號(hào)要小,故放大倍數(shù)降低,即電壓放大倍數(shù)的模隨頻率的降低而減小,輸出電壓與輸入電壓的相移也發(fā)生變化,并使產(chǎn)生越前的相位移(相對(duì)于中頻段),不再保持180°的關(guān)系。所以,在低頻段放大倍數(shù)降低和相位移越前的主要原因是耦合電容和發(fā)射極旁路電容的影響。當(dāng)放大倍數(shù)降到中頻段電壓放大倍數(shù)的1]萬時(shí)所對(duì)應(yīng)得頻率I為通頻帶的下限頻率。影響通頻帶下限頻率的因素是耦合電容和旁路電容。為了降低通頻帶下限頻率,擴(kuò)展通頻帶,耦合電容和旁路電容的容量應(yīng)當(dāng)盡量取得大些。在高頻段:圖32高頻段放大電路的微變等效電路由于信號(hào)的頻率較高,耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容抗比中頻段還小,仍可視作短路。此時(shí),電壓放大倍數(shù)的模逐漸減小,相移也發(fā)生變化。當(dāng)放大倍數(shù)降到中頻段電壓放大倍數(shù)的七時(shí)所對(duì)應(yīng)得頻率今為通頻帶的上限頻率。影響通頻帶上限頻率的因素是極間分布電容和PN結(jié)結(jié)電容。為了提高通頻帶上限頻率,擴(kuò)展通頻帶,極間分布電容和PN結(jié)結(jié)電容的容量應(yīng)當(dāng)盡量小些。Co的容抗將減小,它與負(fù)載并聯(lián),使總負(fù)載阻抗減小,在高頻時(shí)三極管的電流放大系數(shù)P也下降,因而使輸出電壓減小,電壓放大倍數(shù)降低,并使產(chǎn)生滯后的相位移(相對(duì)于中頻段)。

所以,在高頻段放大倍數(shù)降低和相位移滯后的主要原因是三極管電流放大系數(shù)P、極間電容和導(dǎo)線的分布電容的影響。上下截止頻率計(jì)算方法可以看出一個(gè)規(guī)律,求某個(gè)電容所決定的截止頻率,只需求出該電容所在回路的時(shí)間常數(shù),然后由下式求出其截止頻率即可當(dāng)電路中有多個(gè)電容元件,或電路為多級(jí)放大電路時(shí),上、下限頻率的計(jì)算f-Ilf2+f2+ln1+fhnl'11121"1——牝1.1,—fln1+fhnfi1、fi2……fln為各級(jí)放大電路通頻帶的下限頻率。fh1、f22……七為各級(jí)放大電路通頻帶的上限頻率。匕為多級(jí)放大電路總通頻帶的下限頻率。fh為多級(jí)放大電路總通頻帶的上限頻率。通頻帶的帶寬表征了放大電路對(duì)不同頻率輸入信號(hào)的響應(yīng)能力,其值越大,對(duì)不同頻率輸入信號(hào)的響應(yīng)能力就越強(qiáng)。二.相頻特性:

杉25??杉70??(a)幅頻特?杉25??杉70??(a)幅頻特?L?廿有相頻特性可知,低頻段與中頻段相比,會(huì)產(chǎn)生0°?90°超前附加相移;高頻段與中頻段相比,會(huì)產(chǎn)生-90°?0°滯后附加相移;小結(jié):本節(jié)需要掌握放大電路頻率特性的概念,熟悉引起頻率失真的原因。在低頻區(qū),由于電路的耦合電容和旁路電容的作用不能忽略,會(huì)引起電壓放大倍數(shù)下降,且產(chǎn)生附加相移;在高頻區(qū),由于三極管的結(jié)電容和放大電路的分布電容的效應(yīng)不能忽略,會(huì)引起電壓放大倍數(shù)下降,且產(chǎn)生附加相移;具體分析時(shí),通常分成三個(gè)頻段考慮:中頻段:全部電容均不考慮,耦合電容視為短路,極間電容視為開路。低頻段:耦合電容的容抗不能忽略,而極間電容視為開路。高頻段:耦合電容視為短路,而極間電容的容抗不能忽略。【例7】已知電路如圖33所示:R=R=560KQ,R=5.1KQ,R=1MQ,V=V=12V,B=50,求⑴該電路b1cLCC1CC2的靜態(tài)值V;(2)A、R、R。CEUi0

圖33V-V解:VCE=VC=(Rr+^jCC2-IC)(Rr//Rl//RC)1nVCE^VCC1-RCIC=654(V)r=200+(1+p)26吐=200+竺x1000=L41(KC)

beImA21.4ER=RJ/[?q=L41(KQ)R=RJ%//r?Rc=5.19(KQR=RJ/[?q=L41(KQ)【例8】在圖34所示放大電路中,已知U=12V,R=2kQ,R=200kQ,R=2kQ,晶體管3=60,U=0.6V,CCEBLBE信號(hào)源內(nèi)阻R=100Q,試求:S(1)靜態(tài)參數(shù)I、I及U;(2)動(dòng)態(tài)參數(shù)A、R、R。BECEUi0解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點(diǎn)圖34(a)直流通路"一解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點(diǎn)圖34(a)直流通路"一URER+(1+6)RBE12-0.6200+(1+60)x2mA=0.035mAIe=(1+p)IB=(1+60)x0.035mA=2.14mAUCE=UCC-1ERe=12-2x2.14V=7.72V⑵由微變等效電路求AURi、R0。

c圖34(c)微變等效電路c圖34(c)微變等效電路圖34(b)交流通路r注200+(1+p)26=200+61x26Q=0.94kQbeI1.24EA=_=0.98u[+(1+S)R:r=R//[r+(1

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