华中科技大学：《模拟电子技术》教学资源（PPT课件）第三章 半导体三极管及放大电路基础（3.7）放大电路的频率响应

3.7放大电路的频率响应 复习频率响应的基本概念 1为什么要研究频率响应 原因1:实测表明Av是f的函数,对不同频率信号的放大程度不同。 原因2:信号有多个频率成分,若放大程度不同,会产生频率失真 2.频率响应的分析任务 (1)频率响应表达式:Ay=A1(O)∠() (2)带宽BW、上限频率f1、下限频率f 3A随∫变化的原因 放大电路中有电容、电感等电抗元件,其阻抗随变化而变化 L =JOL jaC

3.7 放大电路的频率响应 • 复习频率响应的基本概念 1.为什么要研究频率响应 2. 频率响应的分析任务 3. AV随 f 变化的原因 原因1：实测表明Av是f 的函数，对不同频率信号的放大程度不同。 原因2：信号有多个频率成分，若放大程度不同，会产生频率失真。 = ()() AV AV （  1）频率响应表达式: （2）带宽BW、上限频率f H、下限频率f L 放大电路中有电容、电感等电抗元件，其阻抗随f变化而变化 j C ZC  1 = ZL = jL

1为什么要研究频率响应 中频区 原因1:实测表明Av是∫的函数,低频区 对不同频率信号的放大程度不同。42(dB 高频区 原因2:信号有多个频率成分, 60 13dB 若放大程度不同,会产生频率 失真。 40 幅度失真 带宽 20 频率失真 相位失真 2202×1021032×10fHz 线性失真 2.频率响应的分析任务 (1)频率响应表达式:4y=A1()∠p(a) (2)带宽BW、上限频率f1、下限频率f1

1.为什么要研究频率响应 0 3dB 20lg|AV|/dB 带宽 2 20 40 60 20 2 102 2 103 2 104 f/Hz fL fH 高频区 中频区 原因1：实测表明Av是 f 的函数， 低频区 对不同频率信号的放大程度不同。 原因2：信号有多个频率成分， 若放大程度不同，会产生频率 失真。 频率失真 线性失真 幅度失真 相位失真 2. 频率响应的分析任务 = ()() AV AV （  1）频率响应表达式: （2）带宽BW、上限频率f H、下限频率f L

线性失真 幅度失真 相位失真

O t I O t O O t I O t O 幅度失真 相位失真 线性失真

+12 4kc 30k 50uF 3.A随f变化的原因 放大电路中有电容、电感等电抗元件, 其阻抗随变化而变化 Zc jac 前面的分析中,隔直电容 共射极电路 处理为:直流开路;交流短路 b Xcl Rb ↓/BR。巾R1 1Iz79629 10Hz796.2g 固定偏流共射极放大电路 100Hz79.629 计算电容的电抗:(C1=20pF) 1kHz7.96292 10kHz0.796g f2100Hzx:1<<rbe=86392可以短路 100kHz0.08g2 ∫<100HzX1与rme=86392不能短路 1MHz0.0089 f→X1↑÷1A小

3. AV随 f 变化的原因 放大电路中有电容、电感等电抗元件， 其阻抗随f变化而变化 j C ZC  1 = Rb vi Rc RL Vi  b I  c I  VO  b I  固定偏流共射极放大电路 C1 前面的分析中，隔直电容 处理为：直流开路；交流短路 计算电容的电抗：（C1=20F） f Xc1 1Hz 7962 10Hz 796.2  100Hz 79.62 1kHz 7.962 10kHz 0.796 100kHz 0.08 1MHz 0.008 f <100Hz Xc1 与rbe = 863 不能短路 f 100Hz Xc1 <<rbe = 863 可以短路 f  → Xc1 → Ib →AV 

3.7放大电路的频率响应 3.7.1单时间常数RC电路的频率响应 RC低通电路的频率响应 研究放大 RC高通电路的频率响应 电路的动态指 372单极放大电路的高频响应标(主要是增 3.73单极放大电路的低频响应益)随信号频 低频等效电路 率变化时的响 低频响应 应。 3.7.4多级放大电路的频率响应 多级放大电路的增益 多级放大电路的频率响应 HOME

3.7.1 单时间常数RC电路的频率响应 3.7.2 单极放大电路的高频响应 • RC低通电路的频率响应 • RC高通电路的频率响应 3.7 放大电路的频率响应 3.7.3 单极放大电路的低频响应 3.7.4 多级放大电路的频率响应 • 多级放大电路的增益 • 多级放大电路的频率响应 • 低频等效电路 • 低频响应 研究放大 电路的动态指 标（主要是增 益）随信号频 率变化时的响 应

+371单时间常数RC电路的频率响应 1.RC低通电路的频率响应 R ①增益频率函数(电路理论中的稳态分析) RC电路的电压增益(传递函数): Cl 4n(s)=1(s)21/sC1 V;(s)R1+1/sC11+sR1C1 图37用来摸拟放大电略 又s=ja=j丌且令f1= 高须啊应的RC低通电寄 2TR,CI 则A4 Vi 1+j(f/fH) 电压增益的幅值(模)Am (幅频响应) 1+(f/fn)2 电压增益的相角q1=artg(/)(相频响应) HOME BACK NEXT

3.7.1 单时间常数RC电路的频率响应 1. RC低通电路的频率响应 （电路理论中的稳态分析） RC电路的电压增益（传递函数）： 则 1 1 1 1 1 i o H 1 1 1/ 1/ ( ) ( ) ( ) R sC sR C sC V s V s A s V + = + = = s = j = j2f 且令 1 1 H 2 1 R C f  又 = 1 j( / ) 1 i H o H V f f V AV + = =    电压增益的幅值（模） 2 H H 1 ( / ) 1 f f AV + = （幅频响应） 电压增益的相角 arctg( / ) H H  = − f f （相频响应） ①增益频率函数

的率)1.RC低通电路的频率响应 响应 ②频率响应曲线描述 201gAvH/dB 相频响应 20 gu=-aret(f/升1) 40 当f0° 0.01fH 01fH fH 10fH 100fH n2 当∫>>f时,gn1→>-90° fhz 当f=f1时,g1=-45° 当0.1f<f<10f时, 90 斜率为-45°/十倍频程的直线 图372RC低通电路的频率功应 因为4==14∠ (a)幅频响应(b)相频应 所以=9-9表示输出与输入的相位差 HOME高频时,输出滞后输入 BACK NEXT

最大误差-3dB ②频率响应曲线描述 3.7.1 RC电 路的频率 响应 幅频响应 2 H H 1 ( / ) 1 f f AV + = 当 f  f H 时， 1 1 ( / ) 1 2 H H  + = f f AV 20lg AVH = 20lg1  0dB 当 f  f H 时， f f f f AV / 1 ( / ) 1 H 2 H H  + = 20lg 20lg( / ) H H A f f V = 0分贝水平线 斜率为-20dB/十倍频程的直线 相频响应 当 f  f H 时， 当 f  f H 时，arctg( / ) H H  = − f f →0  H → −90  H 当 f = f H 时， = −45  H 当0.1 f H  f  10 f H 时， 斜率为− 45/十倍频程的直线 1. RC低通电路的频率响应 V = = AV  V V A     i o  = o −i 表示输出与输入的相位差 高频时，输出滞后输入 因为 所以

路的颜来)2.RC高通电路的频率响应 响应 20lgAyL/dB + 0 R2 20 图373用来摸拟放大电略 低频响应的RC高通电路 0. 01f,0.1f. fL 10f. loof MHz RC电路的电压增益: A()=1o(s) R2 V;(s)R2+1/sC2 45 s+1/R2C2 THz (b) 0.01fl 01f f 10fL 100fL 幅频响应A41 图374RC高通电路的频率功应 1+(/∫) (a)幅频响应)相频响应 HOME 相频响应q Hart t(1/f 输出超前输入 BACK NEXT

3.7.1 RC电 路的频率 响应 2. RC高通电路的频率响应 RC电路的电压增益： 2 2 2 2 2 i o H 1/ ( ) 1/ ( ) ( ) s R C s R sC R V s V s A s V + = + = = 幅频响应 2 L L 1 ( / ) 1 f f AV + = 相频响应 arctg( / ) H L  = f f 输出超前输入

373单极放大电路的低频响应 1.低频等效电路 Cc Re cb? 2 βb C T Rel ri 0 Rh C e Ce 图3713共射极放大电路图3714共射极低频小信号等效电路 HOME BACK NEXT

3.7.3 单极放大电路的低频响应 1. 低频等效电路

3.73单极放大电路的低频响应 2.低频响应 (1+B)Cb1+ BR 1 VR+1-y0C1(R+)1-jC2(R+R1) 当 BR R+he 中频增益 bI b2 Blb 27C(R+re) R R R 1 fu=2C(r+Ru R e 则 M l-j(fuJ川1-j(f12 图3714共射极放大低頻等效电路的简化过程 按图3.7.13参数计算f=1291f2=23.7H HOme J1>4f2下限频率取决于f1即=f1=129 HZ BACK NEXT

3.7.3 单极放大电路的低频响应 2. 低频响应 b1 e b1 e 1 (1 )C C C C C + + =  i V V V A    0 L = [1 j( / )][1 j( / )] L1 L2 M L f f f f A A V V − − =   s be M R r R A c V +  = −   2 ( ) 1 1 s be L1 C R r f + =  2 ( ) 1 b2 c L L2 C R R f + =  1 j/ ( ) 1 1 j/ ( ) 1 s be 1 s be Cb2 Rc RL R r C R r R c − +  − +  +  = −    按图3.7.13参数计算 129 Hz f L1 = 23.7 Hz f L2 = 当 中频增益 则 L1 4 L2 f  f 下限频率取决于 L1 f 即 129 Hz f L = f L1 =