放大电路频率特性Word文档下载推荐.docx
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我们称上、下限频率之差为通频带fbw,即
fbw=fh-fl
通频带的宽度,表征放大电路对不同频率的输入信号的响应能力,它是放大电路的重要技术指标之一。
二．线性失真
线性失真有两种形式：
相频失真和幅频失真
一个周期信号经傅里叶级数展开后，可以分解为基波、一次谐波、二次谐波等多次谐波。
设输入信号Ui（t）由基波和二次谐波组成，如图（a）所示,经过线性电路后，基波与二次谐波振幅之间的比例没有变化，但是它们之间的时间对应关系变了，叠加合成后同样引起输出波形不同于输入波形，这种线性失真称之为相频失真。
线性失真的第一种形式如图（b）所示。
假设输入波形Ui（t）仅由基波、二次谐波构成，它们之间的振幅比例为10∶6，如图（b）上所示。
该输入波形经过线性放大电路后，由于放大电路对不同频率信号的不同放大倍数，使得这些信号之间的比例发生了变化，变成了10∶3，这二者累加后所得的输出信号Uo（t）如图（b）下所示。
对比Ui（t）,可见两者波形发生了很大的变化，这就是线性失真的第一种形式，即幅频失真。
3.2三极管的频率参数
（1）
（2）
（3）
β的幅频特性
一．共发射极电流放大系数β的截止频率fβ
将值下降到β0的0.707倍时的频率fβ定义为β的截止频率。
按公式（3-4）也可计算出,当f=fβ时,
二．特征频率f
定义值降为1时的频率fT为三极管的特征频率。
将f=fT和代入
（2）式,则得
由于通常fT／fβ>
>
1,所以上式可简化为
fT≈β0fβ上式表示了fT和fβ的关系。
三．共基极电流放大系数α的截止频率fα
由上述和的关系得
（4）（5）
定义当下降为中频α0的0.707倍时的频率fα为α的截止频率。
fα、fβ、fT之间有何关系?
将式
（1）代入式（4）得
四．三极管混合参数π型等效电路
1.完整的混合π型模型
（1）混合π型参数和h参数之间的关系
2.简化的混合π型模型
（2）Cμ的等效过程
令
此式表明,从b′、e两端看进去,跨接在b′、c之间的电容Cμ的作用,和一个并联在b′、e两端,其电容值为的电容等效。
这就是密勒定理。
如图
（2）中（c）所示。
§
3.3共e极放大电路的频率特性
（1）共e极放大电路及其混合π型等效电路
具体分析时,通常分成三个频段考虑:
（1）中频段:
全部电容均不考虑,耦合电容视为短路,极间电容视为开路。
（2）低频段:
耦合电容的容抗不能忽略,而极间电容视为开路。
（3）高频段:
耦合电容视为短路,而极间电容的容抗不能忽略。
这样求得三个频段的频率响应,然后再进行综合。
这样做的优点是,可使分析过程简单明了,且有助于从物理概念上来理解各个参数对频率特性的影响。
下面分别讨论中频，低频，高频时的频率特性。
一．中频放大倍数Ausm
由图
（2），可得
（2）中频段等效电路
由上述关系代入Uo的表达式中，得
3-31
二．低频放大倍数Ausl及波特
由图（3），可得
3．32
（3）低频段等效电路
式中p、ri同中频段的定义。
将、代入式3-32,得
将公式（3-31）代入,并令
3-33
3-34
当f=fl时,，fl为下限频率。
由（3-33）式可看出,下限频率fl主要由电容C1所在回路的时间常数τl决定。
将式（3-34）分别用模和相角来表示:
3-35
3-36
根据公式（3-35）画对数幅频特性,将其取对数,得
3-37
先看式（3-37）中的第二项,当f>
fl时
故它将以横坐标作为渐近线；
当f<
其渐近线也是一条直线，该直线通过横轴上f=f1这一点，斜率为20db/10倍频程。
（4）低频段对数频率特性
低频段的相频特性,根据式（3-36）可知,
当f>
fl时,趋于0,则φ≈-180°
;
当f<
fl时,趋于90°
φ≈-90°
当f=fl时,,φ=-135°
。
这样可以分三段折线来近似表示低频段的相频特性曲线,如图（4）（b）所示。
f≥10fl时,φ=-180°
f≤0.1fl时,φ=-90°
0.1fl＜f＜10fl时,斜率为-45°
/10倍频程的直线。
可以证明,这种折线近似的最大误差为±
5.71°
分别产生在0.1fl和10fl处。
三．高频电压放大倍数Aush及波特图
由图
（1），可得
（1）高频等效电路
由等效电路可求得则
3-38
（2）简化等效电路
为求出与的关系,利用戴维宁定理将图
（1）进行简化,如图
（2）所示,其中
代入3-38式，得
令
上限频率为
则
3-39
式（3-39）也可以用模和相角来表示
高频段的对数幅频特性为
（3）高频段对数频率特性
四．完整的频率特性曲线（波特图）
将上述中频，低频和高频时求出的放大倍数综合起来，可得共e基本放大电路在全部频率范围内的放大倍数的表达式
常用增益带宽积表示放大电路性能的优劣，结果如下
画波特图的步骤
（1）由电路求出的表达式，
（2）写出和的表达式。
（3）画出岁数幅频特性和相频特性。
关键是要知道表达式分子中的系数以及近似特性发生转折处的频率，即截止频率fH或fL。
画复杂电路或系统的波特图，关键在于能画出一些基本因子，如常数K，jf/fL，，等的波特图
（4）共射极基本放大电路的幅频和相频特性曲线
五．其它电容对频率特性的影响
由以上推导上，下限频率时，可以看出一个规律，求某个电容所决定的截止频率，只需求出该电容所在回路的时间常数，然后由下式求出其截止频率即可
1．耦合电容C2。
C2只影响下限频率，频率下降，C2容抗增大，其两端压降增大，使Uo下降，从而使Au下降。
求f1的等效电路如图（5）所示
（5）C2的下限频率的等效电路
2．射极旁路电容Ce。
中频段，高频段Ce容抗很小，可视为短路，当频率下降至低频段，其容抗不可忽略。
其电路如图（6）所示。
（6）Ce对频率特性的影响
3．输出端分布电容Co。
当输出端带动容性负载，其电容并联在输出端，它影响上限频率。
中频段，低频段时Co的容抗很小，视为开路。
高频段时，Co容抗不可忽略，则有
3.3多级放大电路的频率特性
一．多级放大电路的通频带fbw
多级放大电路的频宽窄于单级放大电路的频宽。
它的上限频率小于单级放大器的上限频率；
下限频率大与单级放大器的下限频率。
由前面的各级放大电路总的电压放大倍数，是各级放大倍数的乘积。
即
中频区时
在上、下限频率处,即fl=fl1=fl2,fh=fh1=fh2处,各级的电压放大倍数均下降到中频区放大倍数的0.707倍,即
而此时的总的电压放大倍数为
截止频率是放大倍数下降至中频区放大倍数的0.707时的频率。
所以,总的截止频率fh＜fh1=fh2;
fl＞fl1=fl2。
总的频带为
二．上下频率的计算
可以证明，放大电路的上限频率和组成它的各级电路的上限频率之间的关系为
下限频率满足下述近似关系:
多级放大器中,其中某一级的上限频率fhk比其它各级小很多,而下限频率flk比其它各级大很多时,则总的上、下限频率近似为
例题分析
例1某放大电路在低频段的输入电路如图，画出它的对数幅频特性和相频特性
解：
（1）华歘电路的波特图，首先要求出它的的表达式
可见，这是一个RC高通电路
所以，电路的
（2）写出幅频特性和相频特性的表达式
，
对数幅频特性表达式为
（3）画对数幅频特性和相频特性
横坐标：
为f（按对数刻度）。
在适当位置标出fL=8Hz及0.1fL=0.8Hz，10fL=80Hz。
十倍频程的长度要适当。
纵坐标：
幅频特性为，相频特性为度（°
）。
对数幅频特性的画法：
因为，在横坐标轴下方-6dB处画一水平线。
该正弦在f=fL=8Hz处向下转折成斜率为+20dB/ded的直线，这样，就画出了电路的对数幅频特性。
图（a）
斜率为+20dB/ded的直线的画法：
该直线的一点在f=8Hz。
处（图a上的点A）。
由于它的斜率为+20dB/dec，因此可在f=0.8Hz（0.1fL）和（与-6dB相差20dB）处再取点B。
连接A和B，即可画出该直线。
相频特性的画法：
在f<
fL=8Hz时，。
为此画一条的水平线直到f=0.8Hz（0.1fL）处，得点C（图b）。
因为从0.1fL~10fL，相频特性是一条斜率为-45?
/FONT>
/dec得直线，所以在f=8Hz处取的点D，在f=80Hz处取的点E，连接C、D、E三点的直线其斜率为-45?
dec。
过点E，相频特性就是f轴（）。
例2一射极输出的电路如图a所示。
已知
，
晶体管的β=50，。
求下限截止频率fL。
（a）
（b）
画处电路的低频微变等效电路。
如图b所示
单独考虑C1所在的RC电路
单独考虑C2所在的RC回路
fL1（0.24Hz）与fL2（1.56Hz）相差较大（fL2=6.5fL1），所以应取较大者作为fL，即fL=1.56Hz。
例3.放大电路的对数幅频特性如图。
（1）电路由几级阻容耦合电路组成，每级的下限和上限截止频率是多少？
（2）总的电压增益Aum、下限和上限截止频率fL和fH是多大？
（1）本例的目的在于学会由已知的对数幅频特性看出多级放大电路的结构。
单极的放大电路在fL和fH各有一个+20dB/dec和-20dB/dec的转折。
现在低频段有两个转折，斜率达+40=+20×
2dB/dec；
高频段虽然看起来只有一个转个，但实际上是在fH=104Hz处有
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