第五章第五章 放大电路的频率特性放大电路的频率特性5.1 频率特性的一般概念频率特性的一般概念 5.2 三极管的频率参数三极管的频率参数 5.3 共共e极放大电路的频率特性极放大电路的频率特性 5.4 多级放大电路的频率特性多级放大电路的频率特性 5.1 频率特性的一般概念频率特性的一般概念 对低频段对低频段, 由于耦合电容的容抗变大由于耦合电容的容抗变大, 高频时高频时1/cR, 可视为短路可视为短路, 低频段时低频段时1/C1, 所以上式可简化为所以上式可简化为fT0f上式表示了上式表示了fT和和f的关系。的关系。 5.2.2 特征频率特征频率fT5.2.3 共基极电流放大系数共基极电流放大系数的截止频率的截止频率f 定定义义当当 下下降降为为中中频频0的的0.707倍倍时时的的频频率率f为为的截止频率。的截止频率。 (5-7)f、f、 fT之之间间有有何何关关系系? 将将式式(5 - 3)代代入入式式(5 - 7)得得5.2.4 三极管混合参数三极管混合参数型等效电路型等效电路 1.完整的混合完整的混合型模型型模型 图图5 5 三极管的混合三极管的混合型等效电路型等效电路图图5 6 混合混合型参数和型参数和h参数之间的关系参数之间的关系2. 简化的混合简化的混合型模型型模型 图图5 7 C的等效过程的等效过程令令 此此式式表表明明, 从从b、e两两端端看看进进去去, 跨跨接接在在b、c之之间间的的电电容容 C的的 作作 用用 , 和和 一一 个个 并并 联联 在在 b、 e两两 端端 , 其其 电电 容容 值值 为为 的电容等效。这就是密勒定理。如图的电容等效。这就是密勒定理。如图5- 7(c)所示。所示。 5.3 共共e极放大电路的频率特性极放大电路的频率特性 图图5 8 共共e极放大电路及其混合极放大电路及其混合型等效电路型等效电路 具体分析时具体分析时, 通常分成三个频段考虑通常分成三个频段考虑: (1) 中中频频段段: 全全部部电电容容均均不不考考虑虑, 耦耦合合电电容容视视为为短短路路, 极间电容视为开路。极间电容视为开路。 (2) 低低频频段段: 耦耦合合电电容容的的容容抗抗不不能能忽忽略略, 而而极极间间电电容容视为开路。视为开路。 (3) 高高频频段段: 耦耦合合电电容容视视为为短短路路, 而而极极间间电电容容的的容容抗抗不能忽略。不能忽略。 这这样样求求得得三三个个频频段段的的频频率率响响应应, 然然后后再再进进行行综综合合。 这这样样做做的的优优点点是是, 可可使使分分析析过过程程简简单单明明了了, 且且有有助助于于从从物理概念上来理解各个参数对频率特性的影响。物理概念上来理解各个参数对频率特性的影响。 5.3.1 中频放大倍数中频放大倍数Ausm 图图5 - 9 中频段等效电路中频段等效电路(5-18)5.3.2 低频放大倍数低频放大倍数Ausl及波特图及波特图 图图5 10 低频段等效电路低频段等效电路(5-19)式中式中p、ri同中频段的定义。将同中频段的定义。将 、 代入式代入式(3 - 19), 得得将公式将公式(5 - 18)代入代入, 并令并令 则则当当f=fl时时, ， fl为为下下限限频频率率。由由(5 - 20)式式可可看看出出, 下下限限频频率率fl主主要要由由电电容容C1所所在在回回路路的的时时间间常常数数l决定。决定。 （5-20）（5-21）将式将式(5- 21)分别用模和相角来表示分别用模和相角来表示: （5-22）（5-23）根据公式根据公式(5- 22)画对数幅频特性画对数幅频特性, 将其取对数将其取对数, 得得（5-24）先看式先看式(5 - 24)中的第二项中的第二项, 当当ffl时时故它将以横坐标作为渐近线；当故它将以横坐标作为渐近线；当ffl时时, 趋趋于于0, 则则-180; 当当ffl时时, 趋趋于于90, -90;当当f=fl时时, , =-135。 这这样样可可以以分分三三段段折折线线来来近近似似表表示示低低频频段段的的相相频频特特性性曲曲线线, 如如图图3- 11(b)所示。所示。 f10fl时时, =-180f0.1fl时时, =-900.1flf10fl时时, 斜斜率率为为-45/10倍倍频频程程的的直直线线。 可可以以证证明明, 这这种种折折线线近近似似的的最最大大误误差差为为5.71, 分分别别产产生生在在0.1fl和和10fl处。处。 5.3.3 高频电压放大倍数高频电压放大倍数Aush及波特图及波特图 图图5 12 高频等效电路高频等效电路由等效电路可求得由等效电路可求得 ,则则为为求求出出 与与 的的关关系系, 利利用用戴戴维维宁宁定定理理将将图图5 - 12进行简化进行简化, 如图如图5 - 13所示所示, 其中其中由图由图5 -13可得可得图图5 13 简化等效电路简化等效电路 令令上限频率为上限频率为 则则(5-28)式式(5- 28)也可以用模和相角来表示也可以用模和相角来表示 高频段的对数幅频特性为高频段的对数幅频特性为 图图5 14 高频段对数频率特性高频段对数频率特性 5.3.4 完整的频率特性曲线完整的频率特性曲线(波特图波特图) 图图5 15 共射极基本放大电路的幅频和相频特性曲线共射极基本放大电路的幅频和相频特性曲线 5.3.5 其它电容对频率特性的影响其它电容对频率特性的影响 (1) 耦合电容耦合电容C2。 图图5 16 C2的下限频率的等效电路的下限频率的等效电路 图图5 17 Ce对频率特性的对频率特性的影响影响(2) 射极旁路电容射极旁路电容Ce。 (3) 输出端分布电容输出端分布电容Co。 5.4 多级放大电路的频率特性多级放大电路的频率特性5.4.1 多级放大电路的通频带多级放大电路的通频带fbw 中频区时中频区时 在在上上、 下下限限频频率率处处, 即即fl=fl1=fl2, fh=fh1=fh2处处, 各各级级的的电电压压放放大大倍倍数数均均下下降降到到中中频频区区放放大大倍倍数数的的0.707倍倍, 即即而此时的总的电压放大倍数为而此时的总的电压放大倍数为 截截止止频频率率是是放放大大倍倍数数下下降降至至中中频频区区放放大大倍倍数数的的0.707时时的的频频率率。 所所以以, 总总的的截截止止频频率率fhfh1=fh2;flfl1=fl2。总的频带为。总的频带为5.4.2 上、下限频率的计算上、下限频率的计算 下限频率满足下述近似关系下限频率满足下述近似关系: 多多级级放放大大器器中中, 其其中中某某一一级级的的上上限限频频率率fhk比比其其它它各各级级小小很很多多, 而而下下限限频频率率flk比比其其它它各各级级大大很很多多时时, 则则总总的的上上、下限频率近似为下限频率近似为 【例例1】共共e极极放放大大电电路路如如图图5 - 18所所示示, 设设三三极极管管的的=100, rbe=6k, rbb=100, fT=100MHz, C=4pF。 (1) 估算中频电压放大倍数估算中频电压放大倍数Ausm; (2) 估算下限频率估算下限频率fl; (3) 估算上限频率估算上限频率fh。 解解 (1) 估算估算Ausm。 由公式由公式(5 - 18)图图5-18 例例1电路图电路图故故其中其中 (2) 估估算算下下限限频频率率fl。电电路路中中有有两两个个隔隔直直电电容容C1和和C2以以及及一一个个旁旁路路电电容容Ce, 先先分分别别计计算算出出它它们们各各自自相相应应的的下下限限频频率率fl1、 fl2和和fle。 (3) 估估算算上上限限频频率率fh。高高频频等等效效电电路路如如图图3 - 19所示。根据给定参数可算出所示。根据给定参数可算出 图图5 19 例例1高频等效电路高频等效电路 由于由于，所以，所以输入回路的时间常数为输入回路的时间常数为则则 输出回路的时间常数为输出回路的时间常数为 则则 总的上限频率可由下式近似估算总的上限频率可由下式近似估算: 作业：作业：3 5 6