安顺学院：《电子技术基础》课程PPT教学课件（模拟部分，第六版）第六章 频率响应

6频率响应 6.1放大电路的频率响应 6.2单时间常数Rc电路的频率响应 6.3共源和共射放大电路的低频响应 6.4共源和共射放大电路的高频响应 6.5共栅和共基、共漏和共集放大电路的高频响应 6.6扩展放大电路通频带的方法 6.7多级放大电路的频率响应 6.8单级放大电路的瞬态响应

6 频率响应 6.1 放大电路的频率响应 6.2 单时间常数RC电路的频率响应 6.3 共源和共射放大电路的低频响应 6.4 共源和共射放大电路的高频响应 6.5 共栅和共基、共漏和共集放大电路的高频响应 6.6 扩展放大电路通频带的方法 6.7 多级放大电路的频率响应 *6.8 单级放大电路的瞬态响应

61放大电路的频率响应 两个现实情况 1、需要放大的信号通常都包含许多频率成份。如话筒输出的语 音信号(20Hz~20kHz),卫星电视信号(37~42GHz)等。 2、放大电路中含有电抗元件或等效的电抗元件,导致对不同频 率的信号放大倍数和时延不同。若信号中不同的频率成份不能 被放大电路同等地放大(包括时延),则会出现失真现象(称 为线性失真或频率失真)

6.1 放大电路的频率响应 1、需要放大的信号通常都包含许多频率成份。如话筒输出的语 音信号（20Hz～20kHz ），卫星电视信号（3.7～4.2GHz ）等。 2、放大电路中含有电抗元件或等效的电抗元件，导致对不同频 率的信号放大倍数和时延不同。若信号中不同的频率成份不能 被放大电路同等地放大（包括时延），则会出现失真现象（称 为线性失真或频率失真）。 两个现实情况

61放大电路的频率响应 放大电路对不同频率信号产生不同响应的根本原因 1、电抗元件的阻抗会随信号频率的变化而变化。 2、放大电路中有耦合电容、旁路电容和负载电容,FET或BJT也存在 PN结电容,此外实际电路中还有分布电容。 因此,放大电路对不同频 率的输入信号具有不同的放大 能力,即增益是输入信号频率输入 放大电路 输出 的函数。 A=f(a 前两章分析放大电路的性能指标时,是假设电路中所有耦合电容 和旁路电容对信号频率来说都呈现非常小的阻抗而视为短路;FET或 BJT的极间电容、电路中的负载电容及分布电容对信号频率来说都呈 现非常大的阻抗而视为开路

6.1 放大电路的频率响应 因此，放大电路对不同频 率的输入信号具有不同的放大 能力，即增益是输入信号频率 的函数。 放大电路对不同频率信号产生不同响应的根本原因 前两章分析放大电路的性能指标时，是假设电路中所有耦合电容 和旁路电容对信号频率来说都呈现非常小的阻抗而视为短路；FET或 BJT的极间电容、电路中的负载电容及分布电容对信号频率来说都呈 现非常大的阻抗而视为开路。 输入 放大电路 输出 A f ()  V = 1、电抗元件的阻抗会随信号频率的变化而变化。 2、放大电路中有耦合电容、旁路电容和负载电容，FET或BJT也存在 PN结电容，此外实际电路中还有分布电容

61放大电路的频率响应 放大电路典型的频率响应曲线 201glAv/dB 阻容耦合单级共源放大 低频区一 中频区(通频带 高频区 电路的典型频率响应曲 idb 线如图所示,其中图a是 带宽 幅频响应曲线,图b是相 频响应曲线。一般有 如果信号的所有频率成 f/Hz 份均落在通频带内,则 基本上不会出现频率失(b 真现象。 若已知信号的频率成份,要设计出满足要求的放大电路,最主要 的任务就是设计出频率响应的和f

6.1 放大电路的频率响应 放大电路典型的频率响应曲线 阻容耦合单级共源放大 电路的典型频率响应曲 线如图所示，其中图a是 幅频响应曲线，图b是相 频响应曲线。一般有 fH >> fL 0 3dB 20lg|AV|/dB 带宽 fL f f / Hz H 低频区 中频区（通频带） 高频区 f / Hz  / 0 (a) (b) 如果信号的所有频率成 份均落在通频带内，则 基本上不会出现频率失 真现象。 若已知信号的频率成份，要设计出满足要求的放大电路，最主要 的任务就是设计出频率响应的fH和fL

61放大电路的频率响应 频率响应的分析方法 l、正弦稳态响应是分析频率响应的基本方法 2、工程上常采用分段分析的简化方法。即分别分析放大电路的低频响应、 中频(通频带)响应和高频响应,最后合成全频域响应。其中通频带内 的响应与频率无关,就是前两章放大电路性能指标的分析结果。 3、也可以用计算机辅助分析(如 Spice等)的方法,获得放大电路精确 的频率响应曲线。 小章论的主要内容 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。具体包括: 频率响应的分析方法 2、影响放大电路频率响应的主要因素 3、如何设计出满足信号频带要求的放大电咯 4、眢种组态放大电路频率响应特点

6.1 放大电路的频率响应 1、正弦稳态响应是分析频率响应的基本方法 2、工程上常采用分段分析的简化方法。即分别分析放大电路的低频响应、 中频（通频带）响应和高频响应，最后合成全频域响应。其中通频带内 的响应与频率无关，就是前两章放大电路性能指标的分析结果。 3、也可以用计算机辅助分析（如Spice等）的方法，获得放大电路精确 的频率响应曲线。 频率响应的分析方法 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。具体包括： 1、频率响应的分析方法 2、影响放大电路频率响应的主要因素 3、如何设计出满足信号频带要求的放大电路 4、各种组态放大电路频率响应特点 本章讨论的主要内容

62单时间常数RC电路 的频率响应 621Rc高通电路的频率响应 622RC低通电路的频率响应

6.2 单时间常数RC电路 的频率响应 6.2.1 RC高通电路的频率响应 6.2.2 RC低通电路的频率响应

621RC高通电路的频率响应 1.增益的传递函数 1 (S An(s) R V(s)R1+1/sC1s+1/R1C1 V R 又s=j=卩πf且令f 2IR,CI RC高通电路 则A ;1-jf/∫) 电压增益的幅值(模)An1= 1+(f1m(幅频响应) 电压增益的相角q1=artn(几/f)(相频响应)

6.2.1 RC高通电路的频率响应 1. 增益的传递函数 R1 + − Vi  Vo  C1 + − RC 高通电路 1 1 1 1 1 i o L ( ) 1/ 1/ ( ) ( ) s R C s R sC R V s V s A s V + = + = = s = j = j2πf 且令 1 1 L 2π 1 R C 又 f = 则 1 j( / ) 1 i L o L V f f V AV − = =    电压增益的幅值（模） 2 L L 1 ( / ) 1 f f AV + = （幅频响应） 电压增益的相角 arctan( / ) L L  = f f （相频响应）

621RC高通电路的频率响应 2.频率响应曲线描述20An1AB 幅频响应A 0.1f10fi100f 1+(A/)20 f/H 3dB 当f>>f时, 20 20dB什十倍频 √1+(1/∫) 40 201gAn=20lg1≈0dB 0分贝水平线 当f<<f时, ≈f/f √1+(1/∫) 20A=201g(f/f) 最大误差-3dB

6.2.1 RC高通电路的频率响应 2. 频率响应曲线描述 最大误差-3dB 当 f  f L 时， 1 1 ( / ) 1 2 L L  + = f f AV 20lg AVL = 20lg1  0dB 当 f  f L 时， L 2 L L / 1 ( / ) 1 f f f f AV  + = 0分贝水平线 20lg 20lg( / ) L L A f f V = 幅频响应 2 L L 1 ( / ) 1 f f AV + = 20lg| AVL  | /dB -40 -20 0.1fL fL 10fL 100fL f/Hz 0 20dB/十倍频 3dB

621RC高通电路的频率响应 2.频率响应曲线描述204A4n1AB 相频响应q1= arctan(f1/f) 0.1f10f100f 0 当∫>f时,q→>0° f/H 3dB 当f909 20 20dB什倍频 当∫=f时,q=45° 40 当01f1<f<10f时, 斜率为45°/十倍频的直线 90° 因为4 A∠9 45°/十倍频 所以卯=-9表示输出与 45°---- 输入的相位差。 低频时,输出超前输入 Hz

6.2.1 RC高通电路的频率响应 2. 频率响应曲线描述 20lg| AVL  | /dB -40 -20 0.1fL fL 10fL 100fL f/Hz 0 20dB/十倍频 当 f  f L 时， 3dB 当 f  f L 时， 相频响应 → 0  L → 90  L 当f = f L 时， = 45  L 当0.1 f L  f  10 f L 时， 斜率为− 45/十倍频的直线 V = = AV  V V A     i o 低频时，输出超前输入 因为 所以  = o −i 表示输出与 输入的相位差。 arctan( / ) L L  = f f f/Hz 45 90 0 L -45/十倍频

622RC低通电路的频率响应 1.增益的传递函数 R V(S) 1/SO V s) R,+1/sc, 1+SR, C 幅频响应A1= 1+(/1)2 相频响应q1=- arctan(f/f) RC低通电路 2TTR.C

6.2.2 RC低通电路的频率响应 R2 + − Vi  Vo C  2 + − RC 低通电路 幅频响应 2 H H 1 ( / ) 1 f f AV + = 相频响应 arctan( / ) H H  = − f f 1. 增益的传递函数 2 2 2 2 2 i o H 1 1 1/ 1/ ( ) ( ) ( ) R sC sR C sC V s V s A s V + = + = = 2 2 H 2π 1 R C f =