《模拟电子技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 放大电路的频率特性（2/2）

525主极点的概念 例:设某放大器在高频区的电压增益为:1如 30 20dB/十倍频 20 P P2 I00 10 962X106 1+ 1+ 4x10 96.2xI0 4×10640×10°400×10 -10 两个极点:an=4X10rd 20 p2=962X10rd 30 幅频特性: 40dB/十倍频 1Anh(a)1=20100 201g 1+ 20lg1|1+ ap 2 一一一一m 由上可以看出,am对BW起主导作用称为主 极点,而an2对BW基本上无作用,称为非主极点返回休息1休息2

5.2.5 主极点的概念 例：设某放大器在高频区的电压增益为：               +       + − =                 −         − = 6 6 1 2 um uh 96.2 10 s 1 4 10 s 1 100 p s 1 p s 1 A A ( s ) 两个极点: ωp1=4×106 rad /s ωp2=96.2×106 rad /s 幅频特性： -20dB/十倍频 -40dB/十倍频 4×106 40×106 400×106 96.2×106 ω -20 -10 20 30 40 -30 10 () AVh 由上可以看出，ωp1 对 BW 起主导作用称为主 极点，而ωp2 对 BW 基本上无作用，称为非主极点。 2 2 p 2 1 p uh 20 lg 1 20 lg 1 A ( ) 20 lg 100         − +         − + =      返回 休息1 休息2

525主极点的概念 一般情况下,如果放大器的增益为: Auh(s) 如果p为主极点,则p应满足:|m|(4--5 十 ···十 5 P Pn 放大器的通频带BW=f,(注意:P=-①n,P=-an2,…P=-m) 十…· (2fH =∑ H P 可见,只要从以知的P1,P2…Pn中找出主极点,即可求出BW, 但一般求P1,P2…Pn就必须对含有N个电容的复杂电路列方程。这 将是很困难的事。但利用开路时间常数法可求出BW。 返回休息1体息2

5.2.5 主极点的概念 一般情况下，如果放大器的增益为：                  −         −         − = 1 2 n uho uh p s 1 p s 1 p s 1 A (s ) A (s ) 如果 p1为主极点，则 p1应满足： p1 p2 p3 pn   ,  (4 5) 1 1 1 1 (4 5) 1 1 2 3 − −          − −  = + +  + p p p p pn 放大器的通频带 H BW = f , (注意：P1= -ωp1 ,P2= -ωp2 , … Pn = -ωpn ) 可见，只要从以知的 P1，P2…Pn中找出主极点，即可求出 BW， 但一般求 P1，P2…Pn就必须对含有Ｎ个电容的复杂电路列方程。这 将是很困难的事。但利用开路时间常数法可求出 BW。 ( ) p j n H H p1 p1 p2 p n j 1 1 1 1 1 1 1 2 f 1       =  =   + +  + = 返回 休息1 休息2

2用开路时间常数法计算f(a产生的误差与修正 开路时间常数法计算的f总是低于实际的 上限频率,常引入修正系数减少误差。 只含电阻和受控 源的线性网络 般有:()实际/(on)近似)=1.14c 1.14 有:Jn z∑R R R 计算放大器上限频率的基本公式。 可以证明一种近似计算放大系数增益函数主极点的方法: +…+p=∑=∑(对N阶放大系数) 二阶系统: =R1C1+R20C p2 2z(2z∑RC, (以上方法不适用于含电感的系统)。 返回休息1体息2

5.2.5 开路时间常数分析法：（计算放大器上限频率fH的方法） 右图为计算开路时间常数的二阶线性网 络模型。Ｃ1 和Ｃ2 是独立的电容，方框内是 只含有电阻和受控源的线性网络。 如果Ｃ2开路，在Ｃ1支路上串接电流源 I1 (s)， 测得端口电压 V1 (s)，则Ｒ10＝V1 (s)／ Ｉ1 (s) 那么称：C1 R10为 C2开路时,C1的时间常数。 同理：C2 R20 → C1开路时,C2的时间常数。 可以证明一种近似计算放大系数增益函数主极点的方法：  = =       = ++ jo j H n j R C P P p 1 1 1 1  1 (对Ｎ阶放大系数) 二阶系统： (  )  = = = +         + jo j H H R C f R C R C p p    2 1 2 1 1 10 1 20 2 1 2 （以上方法不适用于含电感的系统）。 C1 = = C2 R20 C= 1 I1 只含电 阻 和受控 + 源 的 线 性 网 络 u1 _ R10 2 用开路时间常数法计算 fH(ωH)产生的误差与修正 开路时间常数法计算的ｆH 总是低于实际的 上限频率，常引入修正系数减少误差。 一般有：(ωH)实际 ／(ωH) (近似)＝1.14 ∴ 有： ( ) jo j H R C f  = 2 1 .1 4 计算放大器上限频率的基本公式。 返回 休息1 休息2

§5.3单级放大电路的频率特性 5.3共射差放的高频特性 53放大器的低频晌应 返回

§5.3 单级放大电路的频率特性 5.3.1共射差放的高频特性 5.3.2放大器的低频响应 返回

531共射差放的高频特性 电路仿真|休息1体息2 静态工作电流l E R .S2 E+E-u BE 4 (R1+R2) I1 而 i 2 2 u 1C3 对双输入,双输出共射差放的交流通路, T4 BEA 差模输入电压:=4n-42 R3 差模输出电压:Lod=ll-l2 可用半边差模等效电路来分析问题。 Rb 2低频(中频)电压增益 ke /2R idI R id 返回

ui1 ui2 EC Ee 可用半边差模等效电路来分析问题。 5.3.1共射差放的高频特性 １． 静态工作电流 Ic3 c4 3 2 c3 I R R I =  IC3 IC4 IC1 IC2 而 ( ) ( ) 2 I I I R R E E U I c 3 c 1 c 2 1 2 C e BE 4 c 4  = = + + − = 对双输入，双输出共射差放的交流通路， 差模输入电压：uid =ui1 −ui2 差模输出电压： uod = uo1 −u02 2 低频（中频）电压增益( ) b be L i d od i d od Vm R r R 2 u 2 u u u A + −  = = =  + u0d1 uid1 _ UBE4 1/ 2RL 电路仿真 休息1 休息2 返回

3计算BW YI l.14 Bw ∑Rn Rc 1/2RL (1)画出半边差模等效电路的◆mn odi 高频微变等效电路 R3 (2)计算R1→Cbe开路, Cbe两端的等效电阻 。l gmh e R10=(Rb+rb)∥rbe Tbh R 10 休息1体息2 返回

rb‘e Cb‘e rb‘e Cb‘e Cb‘c gmub‘e uid1 3 计算ＢW （1） 画出半边差模等效电路的 高频微变等效电路 (2)计算Ｒ10 →Ｃb'c 开路， Ｃb'e 两端的等效电阻 R10 10 b bb b e R ( R r )// r  = +    = = j o j H R C 1.14 f BW + u0d1 uid1 _ 1/ 2RL 休息1 休息2 返回

3计算BW (3)计算R20→Cb开路, Rb Cb两端的等效阻抗 Rc 1/2RL odl u b'e i(Tb+Rb)∈=Rn;i bb+ rbtib el n2=Rbi+(+R·gm)R rbb b' 20 12=(+gnk)+R b'e RL Tambre 1.14 ROcHe t r20 Cb 2r (4) 1.14 R rbb 20 CreRs+[Rs(1+8mR)+RI.CK 2丌 +u2 L b b'e 8mlbiel 休息1休息2返回

Cb‘c gmub‘e rb‘e rb‘e Cb‘e Cb‘c gmub‘e uid1 (4)  ( )    2 1 C R' R 1 g R R C 1.14 2 1 R C R C 1.14 f b e S S m L L b c 1 0 b e 2 0 b c H   +  + +   =  + =     3 计算Ｂw + u0d1 uid1 _ 1/ 2RL （3） 计算Ｒ20 →Ｃb'e 开路， Ｃb'c 两端的等效阻抗 ( ) ( ) ( ) ( ) b m L L 2 20 2 b b m L b bb b b e bb b b e b e R 1 g R R i u R u R i i R i g R R i r R r i r R r u = =  +  +  =   + +    =    + +   +  =    R20 + ub‘e _ i i + u2 - 休息1 休息2 返回

532放大器的低频响应 RC阻容耦合放大电路的幅频特性如右图所示。由于 耦合电容C1、C2在低频时对信号的分压作用,以及旁路 电容引起的反馈作用,使放大器在低频区增益下降。 短路时间常数法。 a(jw)dB 3dB 下限频率f的近似求法: ∫ 2-(2丌×1.14) ∑ 中频响 R. C 图↓() (OL) 其中R:其它电容短路时,与C 并联的短路时间常数电阻 返回

5.3.2 放大器的低频响应 A ( jw ) dB f (ω ) fL (ωL ) f L(ωL ) 中频响 应 低频响应 高频响应 3dB ＲＣ阻容耦合放大电路的幅频特性如右图所示。 由 于 耦合电容Ｃ1、Ｃ2 在低频时对信号的分压作用，以及旁路 电容引起的反馈作用，使放大器在低频区增益下降。 1 短路时间常数法。 下限频率ｆL 的近似求法： ( )            = j j L R C f 1 2 1.14 1  其中Ｒj∞：其它电容短路时，与Ｃj 并联的短路时间常数电阻。 返回

2RC耦合共射放大器频率特性 (1)交流通道: E C C,C2,Ca短路 (2)中频微变等效电路 Ch,Ch,C1,开路 b rbb b Rb2 Ce Re RS Hi Rb w Jau rce gmub'e (3)中频电压增益Am Rc 返回

us rb‘e gmub‘e + ub‘e _ us us EC 2 ＲＣ耦合共射放大器频率特性。 （１） 交流通道： （2） 中频微变等效电路 Ｃ1,Ｃ2,Ｃe 短路 ， Ｃb‘e ,Ｃb‘c ,ＣL ,开路 （3） 中频电压增益Ａum ie fe L i 0 um h h R u u A  − = = + uo _ + ui _ 返回

2RC耦合共射放大器频率特性。 (4)高频微变等效电路 Cb,Cb,CL,不可忽略 (5)Bbe→Cbe,CL开路 Rbe0=hbl‖(Tb+R,), brbb’b R b (6)BLo→Cbe,Cb开路 b'e rce gabe Ro=L R,=P.∥R.∥R rce 返回

rb‘e + ub‘e _ C gmub‘e b‘e Cb‘C us us rb‘e gmub‘e + ub‘e _ us （4） 高频微变等效电路 Ｃb'e ,Ｃb'c ,ＣL,不可忽略 （5） Ｒb'eo→Ｃb'c ,ＣL 开路 Ｒb' eo s s b b e0 b e bb s R R || R R r ||(r R ), =   +   =  2 ＲＣ耦合共射放大器频率特性。 (6) ＲLo →Ｃb'e ,Ｃb'c 开路 rb‘e + ub‘e _ C gmub‘e b‘e Cb‘C us  RL0 = RL L ce Rc RL R = r // //  返回