第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应5.3 场效应管的高频等效模型场效应管的高频等效模型场效应管各极之间存在极间电容，其高频等效模型如下：场效应管各极之间存在极间电容，其高频等效模型如下：一般情况下，一般情况下， rgs和和 rds比外接电阻大得多，可认为是开路。比外接电阻大得多，可认为是开路。 Cgd可进行等效变化，使电路单向化。可进行等效变化，使电路单向化。1第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应 Cgd等效变化：等效变化：g-s之间的等效电容为之间的等效电容为d-s之间的等效电容为之间的等效电容为图图5.3.1 场效应管的高频等效模型场效应管的高频等效模型(b)简化模型简化模型2第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应5.4 单管放大电路的频率响应单管放大电路的频率响应5.4.1 单管共射放大电路的频率响应单管共射放大电路的频率响应C1Rb+VCCC2Rc+Rs+图图5.4.1 单管共射放大电路单管共射放大电路中中频频段段：各各种种电电抗抗影影响忽略，响忽略，Au 与与 f 无关；无关；低低频频段段：耦耦合合电电容容(或或旁旁路路电电容容)压压降降增增大大，Au降降低低。与与电电路路中中的的电电阻阻构构成成RC 高通电路；高通电路；高高频频段段：三三极极管管的的极极间间电电容容并并联联在在电电路路中中，Au降降低低。而且，构成而且，构成 RC 低通电路。低通电路。3第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应一、中频电压放大倍数一、中频电压放大倍数耦合电容耦合电容 可认为交流短路；极间电容可视为交流开路。可认为交流短路；极间电容可视为交流开路。1. 中频段等效电路中频段等效电路由图可得：由图可得：图图5.4.2 中频段等效电路中频段等效电路ebc+ +RbRcRs4第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应2. 中频电压放大倍数中频电压放大倍数已知已知 ，则，则结结论论：中中频频电电压压放放大大倍倍数数的的表表达达式式，与与利利用用简简化化h参数等效电路的分析结果一致。参数等效电路的分析结果一致。5第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应二、低频电压放大倍数二、低频电压放大倍数考虑考虑耦合电容耦合电容(或旁路电容或旁路电容)的作用，其等效电路：的作用，其等效电路：C1与与输输入入电电阻阻构构成成一一个个 RC 高高通通电路。电路。图图5.4.3 低频段等效电路低频段等效电路ebc+RbRcRsC16第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应输出电压：输出电压：低频电压放大倍数：低频电压放大倍数：图图5.4.3低频段等效电路低频段等效电路ebc+RbRcRsC17第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应低频时间常数为：低频时间常数为：下限下限(3 dB)频率为：频率为：则则对数幅频特性：对数幅频特性：对数相频特性：对数相频特性：因电抗元件引起的相移为附加相移。因电抗元件引起的相移为附加相移。低频段最大附加相移为低频段最大附加相移为+908第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应三、高频电压放大倍数三、高频电压放大倍数考虑考虑极间电容极间电容的影响，其等效电路：的影响，其等效电路：图图5.4.4 高频等效电路高频等效电路(a)bce+ +RbRcRs9第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应用戴维南定理简化高频等效电路：用戴维南定理简化高频等效电路：图图5.4.4 高频等效电路高频等效电路(b)输入回路的等效变换输入回路的等效变换Re+图图5.4.4 高频等效电路高频等效电路(c)输入回路输入回路be+RbRs+10第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应图图5.4.4 高频等效电路高频等效电路(a)ce+RcR11第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应高频时间常数：高频时间常数：上限上限(- -3 dB)频率为：频率为：的对数幅频特性和相频特性：的对数幅频特性和相频特性：高频段最大附加相移为高频段最大附加相移为- -9012第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应四、波特图四、波特图绘制波特图步骤：绘制波特图步骤： 1. 根据电路参数计算根据电路参数计算 、fL 和和 fH ； 2. 由三段直线构成对数幅频特性；由三段直线构成对数幅频特性； 中频段：中频段：对数幅值对数幅值 = 20lg 低频段：低频段： f = fL开始减小，作斜率为开始减小，作斜率为 20 dB/十倍频直线；十倍频直线； 高频段：高频段：f = fH 开始增加，作斜率为开始增加，作斜率为 20 dB/十倍频直线。十倍频直线。3. 由五段直线构成对数相频特性。由五段直线构成对数相频特性。 13第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应对数幅频特性：对数幅频特性：fOfL20dB/十倍频十倍频fH20dB/十倍频十倍频 270 225 135 180对数相频特性：对数相频特性： 9010 fL0.1fL0.1fH10 fHfO 14第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应5.4.2 单管共源放大电路的频率响应单管共源放大电路的频率响应图图5.4.7单管共源放大电路及其等效电路单管共源放大电路及其等效电路在中频段开路，在中频段开路，C短路，中频电压放大倍数为短路，中频电压放大倍数为15第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应在高频段，在高频段，C短路，考虑的影响，上限频率为：短路，考虑的影响，上限频率为：在低频段，开路，考虑在低频段，开路，考虑C的影响，下限频率为：的影响，下限频率为：电压放大倍数：电压放大倍数：16第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应5.4.3 放大电路频率响应的改善和增益带宽积放大电路频率响应的改善和增益带宽积1.为了改善放大电路为了改善放大电路低频特性低频特性，需加大耦合电容及其回路，需加大耦合电容及其回路电阻，以增大回路时间常数，从而降低电阻，以增大回路时间常数，从而降低下限频率下限频率。在信。在信号频率很低的场合，应考虑采用号频率很低的场合，应考虑采用直接耦合方式直接耦合方式。2.为了改善单管放大电路的为了改善单管放大电路的高频特性高频特性，应增大，应增大上限频率上限频率。问题：问题： fH的提高的提高与与Ausm的增大是的增大是相互矛盾的。相互矛盾的。17第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应3.增益带宽积增益带宽积中频电压放大倍数与通频带的乘积。中频电压放大倍数与通频带的乘积。Ri = Rb / rbe假设假设 Rb Rs，Rb rbe；(1 + gmRc)C C18第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应说明：说明：式式不不很很严严格格，但但从从中中可可以以看看出出一一个个大大概概的的趋趋势势，即即选选定定放放大大三三极极管管后后，rbb 和和 C的的值值即即被被确确定定，增增益益带带宽宽积积就就基基本本上上确确定定，此此时时，若若将将放放大大倍倍数数提提高若干倍，则通频带也将几乎变窄同样的倍数。高若干倍，则通频带也将几乎变窄同样的倍数。 如如欲欲得得到到一一个个通通频频带带既既宽宽，电电压压放放大大倍倍数数又又高高的的放放大大电电路路，首首要要的的问问题题是是选选用用 rbb 和和 C均均小小的的高高频频三三极极管。管。19第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应复习：复习：1.晶体管的混合晶体管的混合 模模型型2.单管共射放大电路的频率响应单管共射放大电路的频率响应表达式：表达式：波特图的绘制：波特图的绘制：三段直线构成幅频特性三段直线构成幅频特性五段直线构成相频特性五段直线构成相频特性20第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应5.5 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应5.5.1多级放大电路频率特性的定性分析多级放大电路频率特性的定性分析多级放大电路的电压放大倍数：多级放大电路的电压放大倍数：对数幅频特性为：对数幅频特性为： 在多级放大电路中含有多个放大管，因而在高频等在多级放大电路中含有多个放大管，因而在高频等效电路中有效电路中有多个低通电路多个低通电路。在阻容耦合放大电路中，如。在阻容耦合放大电路中，如有多个耦合电容或旁路电容，则在低频等效电路中就含有多个耦合电容或旁路电容，则在低频等效电路中就含有有多个高通电路多个高通电路。21第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应多级放大电路的总相位移为：多级放大电路的总相位移为：两级放大电路的波特图两级放大电路的波特图fHfL幅频特性幅频特性fOfL1fH16 dB3 dB3 dBfBW1fBW2一一 级级二二 级级-20dB/十倍频十倍频-40dB/十倍频十倍频22第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应相频特性相频特性-270-360fL1fH1fO -540-180-450-90一一 级级二二 级级多多级级放放大大电电路路的的通通频频带带，总总是是比比组组成成它它的的每每一一级级的的通频带窄。通频带窄。23第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应5.5.2 多级放大电路的上限频率和下限频率的估算多级放大电路的上限频率和下限频率的估算在在实实际际的的多多级级放放大大电电路路中中，当当各各放放大大级级的的时时间间常常数数相相差悬殊时，可取其主要作用的那一级作为估算的依据。差悬殊时，可取其主要作用的那一级作为估算的依据。 即即：若若某某级级的的下下限限频频率率远远高高于于其其它它各各级级的的下下限限频频率率，则则可可认认为为整整个个电电路路的的下下限限频频率率就就是是该该级级的的下下限限频频率率。同同理理若若某某级级的的上上限限频频率率远远低低于于其其它它各各级级的的上上限限频频率率，则则可可认为整个电路的上限频率就是该级的上限频率。认为整个电路的上限频率就是该级的上限频率。24第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应例例5.5.1已知某电路的各级均为共射放大电路，其对数幅频特已知某电路的各级均为共射放大电路，其对数幅频特性如图所示。求性如图所示。求下限频率、下限频率、上限频率和电压放大倍数。上限频率和电压放大倍数。（2）高频段只有一个拐点，）高频段只有一个拐点，斜率为斜率为-60dB/十倍频程，电十倍频程，电路中应有三个电容，为三级路中应有三个电容，为三级放大电路。放大电路。解：（解：（1）低频段只有一个）低频段只有一个拐点，说明影响低频特性拐点，说明影响低频特性的只有一个电容，故电路的只有一个电容，故电路的下限频率为的下限频率为10Hz。fH0.52fH1=(0.522105)Hz=104kHz（3）电压放大倍数）电压放大倍数25