第五章

放大電路的頻率響應

(5-0)第五章放大電路的頻率響應§5.1

頻率響應概述§5.2晶體管的高頻等效模型

§5.3

場效應管的高頻等效模型§5.4

單管放大電路的頻率響應§5.5

多級放大電路的頻率響應§5.6

頻率響應與階躍響應§5.7

Multisim應用舉例1

在放大電路中，由于耦合電容、旁路電容、晶體管極間電容、分布電容、寄生電容等的存在，當輸入信號的頻率過高或過低時，電路的放大倍數不但數值會減小，而且會產生超前或滯后的相移，因此電路的放大倍數是頻率的函數，這種函數關系稱為頻率響應或頻率特性。§5.1頻率響應概述2一、高通電路3幅頻特性相頻特性下限(截止)頻率4二、低通電路5幅頻特性相頻特性上限(截止)頻率6三、波特圖高通電路波特圖低通電路波特圖5.71O3dB7電路的截止頻率由電容所在回路的時間常數τ確定。當信號頻率為下限頻率fL

或上限頻率fH時，放大電路的增益下降3dB，且產生+45o或-45o相移。在近似分析中，可用折線化的近似波特圖表示放大電路的頻率特性。放大電路的通頻帶fbw=

fH-

fL結論8§5.2晶體管的高頻等效模型一、混合π模型：根據結構建立的物理模型體電阻、結電阻、結電容gm為跨導，它不隨信號頻率的變化而變化9混合π模型的簡化及單向化：使信號單向傳遞密勒定理10簡化的晶體管高頻等效模型11簡化的混合π模型的主要參數T管模型：

h參數模型混合π模型12二、電流放大倍數的頻率響應由定義知：共射截止頻率13電流放大倍數的波特圖注意折線化曲線的誤差－20dB/10倍頻特征頻率14晶體管的頻率參數共射截止頻率：

fβ特征頻率：

fT

≈

β0

fβ共基截止頻率：

fα

=(1+β0)

fβ

≈

β0

fβ

≈

fT從IEQ估算從手冊查得求Cπ：

15§5.3場效應管的高頻等效模型高頻等效模型簡化模型16§5.4單管放大電路的頻率響應5.4.1單管共射放大電路的頻率響應分頻段考慮：17一、中頻電壓放大倍數18二、低頻電壓放大倍數高通19下限截止頻率：20三、高頻電壓放大倍數低通21上限截止頻率：22四、完整頻率響應的波特圖綜合考慮23五、截止頻率下限截止頻率：上限截止頻率：由電容所在回路的時間常數決定245.4.2單管共源放大電路的頻率響應255.4.3放大電路頻率響應的改善和增益帶寬積一、低頻特性的改善：

應增大耦合電容C

所在回路的時間常數，以降低fL，但改善的程度有限。

最佳解決方法：采用直接耦合方式。26二、高頻特性的改善：

應減小

C’π所在回路時間常數，以增大fH。∴fH的提高與Ausm

的增大相互矛盾！通常fH>>fL

→

通頻帶fbw=fH-fL≈

fH→增益與帶寬矛盾

→引入新參數：增益帶寬積

27三、增益帶寬積：28

因rbb’

和Cμ由晶體管決定，故管子選定后，放大電路增益帶寬積就大體確定。即：增益增大多少倍，帶寬幾乎就變窄多少倍。

為改善電路的高頻特性，拓展頻帶，應首選rbb’

和Cob(≈Cμ)均小的高頻管，并盡量減小C’π所在回路總等效電阻。此外，也可采用共基電路。

注意：放大電路的通頻帶并非越寬越好，而是夠寬最好，有利于抵抗外部干擾信號。

29§5.5多級放大電路的頻率響應n級放大電路的電壓放大倍數幅頻特性：相頻特性：n個放大管→n個低通電路

m個耦合或旁路電容→m個高通電路30n級放大電路截止頻率的估算下限頻率fL:上限頻率fH:結論：1.放大電路的級數越多，頻帶越窄；

2.若fLk

遠高于其它各級，則fL≈fLk;3.若fHk遠低于其它各級，則fH≈fHk;n個耦合或旁路電容n個放大管31兩級放大電路的波特圖例132解:∵低頻有一拐點，為20dB/十倍頻

∴電路有一耦合或旁路電容

fL=10Hz

∵高頻有一拐點，為-60dB/十倍頻

∴電路為三級放大電路，每級f’H=2×105HzP243例5.5.1例2某電路各級均為共射電路,求:fL,fH,Au。33P244例5.5.2例3試求電路的各fL和fH。解:∵fL=1/2πτ

fH=1/2πττ=RC∴關鍵應求各電容所在電路的等效電阻34耦合或旁路電容：短路；級間電容：開路若C1=C2=Ce，則τe<<τ1、τ2，

Ce的影響很大35§5.6頻率響應與階躍響應頻率響應：

在頻域內分析，考查輸入信號幅值不變時，輸出信號的幅值和相位隨頻率的變化而變化的情況。階躍響應：

在時域內分析，考查輸入信號為階躍函數時，輸出信號的前沿和頂部的變化情況。36放大電路的階躍響應上升時間傾斜率超調量37§5.7Multisim應用舉例----Q點穩定電路頻響分析下限頻率：若某電容所在回路的τ明顯小于其它電容所在回路的τ，則電路