第五章第五章 放大电路的频率特性放大电路的频率特性 频率响应的一般概念，三极管混合频率响应的一般概念，三极管混合参数等效电路，放大器的频率特性分析。参数等效电路，放大器的频率特性分析。 本章主要内容：本章主要内容：返返 回回前前 进进模电5放大电路频率特性5.1 5.1 频率特性概念频率特性概念 1 1放大器频率特性曲线放大器频率特性曲线 放大器的放大倍数与所放大信号的频率有放大器的放大倍数与所放大信号的频率有关：频率较小、较大时，放大倍数均变小、且关：频率较小、较大时，放大倍数均变小、且相位随之变化，只有当频率适中（中频）时放相位随之变化，只有当频率适中（中频）时放大倍数为一常量。如下式所示。大倍数为一常量。如下式所示。 A = Aej .频率特性曲线如下所示。频率特性曲线如下所示。 模电5放大电路频率特性下限频率下限频率f fL L 上限频率上限频率f fH H 通频带通频带BW = fBW = fH H - f- fL LffH H 模电5放大电路频率特性2 2放大器频率失真放大器频率失真 当当输输入入信信号号含含有有多多个个频频率率，不不同同频频率率信信号号放放大大倍倍数数不不同，可导致输出波形产生频率失真。同，可导致输出波形产生频率失真。 模电5放大电路频率特性2 2波特（波特（BodeBode）图图 波波特特图图即即对对数数频频率率特特性性图图可可以以在在较较小小的视野内反映较大的频率变化情况。的视野内反映较大的频率变化情况。 放放大大器器的的幅幅频频特特性性曲曲线线采采用用波波特特图图：横横坐坐标标是是频频率率的的对对数数lgflgf、纵纵坐坐标标是是电电压压放放大大倍倍数数对对数数的的2020倍倍20lgA20lgAu u单单位位为为分分贝贝dBdB，而而相相频频特性曲线纵坐标不采用对数。特性曲线纵坐标不采用对数。 （1 1）波特波特图图 模电5放大电路频率特性2 2波特（波特（BodeBode）图图 A Au u增大增大1010倍，相应的倍，相应的20lgA20lgAu u增加增加20dB20dB； A Au u增大增大1 1倍，相应的倍，相应的20lgA20lgAu u约约增加增加6dB6dB； A Au u1 1，相应的，相应的20lgA20lgAu u0 0； A Au u1 1，相应的，相应的20lgA20lgAu u0 0。 （2 2）A Au u与与20lgA20lgAu u的关系的关系模电5放大电路频率特性3 3R R C C高通电路高通电路 模电5放大电路频率特性R R C C高通电路波特图高通电路波特图 （1 1）f ff fL L时，时， 20lgA20lgAu u0dB0dB；（2 2）f ff fL L时，时，20lgA20lgAu u20lg(f/f20lg(f/fL L) )；（3 3）f=ff=fL L时，时，20lgA20lgAu u= =3dB3dB。 模电5放大电路频率特性4 4R R C C低通电路低通电路 模电5放大电路频率特性R R C C低通电路波特图低通电路波特图 (1)(1)f ff fH H时时,Au1120lgA20lgAu u0dB0dB；(2)f ff fH H时时,AufH/f20lgA20lgAu u20lg0lg(f(fH/f)/f)；(3)f=f(3)f=fH H时时,Au0.70720lgA20lgAu u= =3dB3dB。 模电5放大电路频率特性波特图规律小结波特图规律小结（1）幅频特性规律）幅频特性规律 由由两两条条直直线线构构成成：平平行行于于横横轴轴的的直直线线及及一一条条斜斜线线，具体为：具体为： 1/(1-jf/fL)的的波波特特图图为为两两条条直直线线斜斜率率为为20dB/十十倍倍频频直直线线、平平行行水水平平轴轴的的直直线线；1/(1+jfH/f)的的波波特特图图为为两两条条直直线线平平行行水水平平轴轴的的直直线线、斜斜率率为为20dB/十倍频直线。十倍频直线。 上上述述二二直直线线构构成成的的波波特特图图与与实实际际幅幅频频特特性性相相比比，最最大误差为大误差为3dB，发生在，发生在fL或或fH处。处。模电5放大电路频率特性波特图规律小结波特图规律小结（2）相频特性规律）相频特性规律 由由三三条条直直线线构构成成：平平行行于于横横轴轴的的两两条条直直线线及及一一条条斜斜线，具体为：线，具体为： 1/(1-jf/fL)的的波波特特图图为为0、90两两条条平平行行水水平平轴轴的的直直线线及及斜斜率率为为45/十十倍倍频频的的直直线线；1/(1+jfH/f)的的波波特特图图为为0、90两两条条平平行行水水平平轴轴的的直直线线及及斜斜率率为为45/十十倍频的直线。倍频的直线。 上上述述三三直直线线构构成成的的波波特特图图与与实实际际相相频频特特性性相相比比，最大误差为最大误差为5.71，发生在，发生在fL或或fH处。处。 模电5放大电路频率特性1 1的波特图的波特图三极管的三极管的与频率与频率有关，具体为有关，具体为= =0 0/(1+jf/f/(1+jf/f) )，f f为三极管为三极管下降下降至至0.7070.7070 0时的时的频率。频率。 模电5放大电路频率特性2 2几个频率参量几个频率参量（1 1）共射截止频率）共射截止频率f f下降至下降至0.7070.7070 0时的时的f f值。值。（2 2）特征频率）特征频率f fT T下降至下降至1 1时的时的f f值。值。（3 3）共基截止频率）共基截止频率f f下降至下降至0.7070.7070 0时的时的f f值。值。（4 4）关系）关系 f fT T = =0 0 f f f f=(1+=(1+0 0) f) f f ff fT Tf f 模电5放大电路频率特性5.2 5.2 晶体管的高频等效模型晶体管的高频等效模型 1 1三三级级管混合管混合参数等效参数等效电电路路 三极管内部的实际体现。三极管内部的实际体现。（1 1）混合混合参数等效参数等效电电路路 模电5放大电路频率特性（2 2）简化）简化混合混合参数等效参数等效电电路路 r rb cb c 、r rcece较较大，可略去大，可略去。再用密勒定理变换，。再用密勒定理变换，得得到到下下图图所示的所示的简简化混合化混合参数等效参数等效电电路：路： C Cb be eggm m/(2f/(2fT T) K=-g) K=-gm mR RC C 模电5放大电路频率特性（3 3）参数等效参数等效电电路路与与h h参数等效电路的对比参数等效电路的对比 中低频时，电容影响忽略，简化混合中低频时，电容影响忽略，简化混合参数等效电参数等效电路即化为简化路即化为简化h h参数等效电路：参数等效电路： r rb be e= =（1+1+）26/I26/IE E g gm m=/r=/rb be eIIE E/26/26 模电5放大电路频率特性5.4 5.4 单单管放大管放大电电路的路的频频率响率响应应 放大电路如右图所放大电路如右图所示，其混合示，其混合参数等效参数等效电路如下图所示：电路如下图所示： 模电5放大电路频率特性（1 1）中中频频特性特性 C C1 1容抗容抗较较小看作小看作短路；极短路；极间电间电容容抗容容抗较较大看作开路大看作开路： 模电5放大电路频率特性（2 2）低低频频特性特性 略去略去CC和和（K-1K-1）C Cb be e/K/K低频段最大附加相移为低频段最大附加相移为+900模电5放大电路频率特性（3 3）高）高频频特性特性 电电容容C C1 1可略去可略去，并用并用戴戴维维南定理将南定理将电电路等效路等效为：为： 高频段最大附加相移为高频段最大附加相移为-900模电5放大电路频率特性（4 4）频频率特性波特率特性波特图图 全部全部频频段的放大倍段的放大倍数可近似表示数可近似表示为为： (5.4.10)波特图如右所示波特图如右所示： 见课本例见课本例5.4.1模电5放大电路频率特性例:已知某放大电路电压增益的频率特性表达式为(式中f的单位为Hz)试求该电路的上、下限频率，中频电压增益的分贝数，输出电压与输入电压在中频区的相位差。解:fH=100kHzfL=10HzAVM=40dB相位差为0.模电5放大电路频率特性5.5 5.5 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 多级放大倍数与各单级放大倍数关系为：多级放大倍数与各单级放大倍数关系为： 这种关系决定了多级放大器通频带比每这种关系决定了多级放大器通频带比每一级的通频带都窄。一级的通频带都窄。 模电5放大电路频率特性 两级放大倍两级放大倍数与单级放大倍数数与单级放大倍数波特图对比波特图对比 。对两。对两个具有相同频率特个具有相同频率特性的单管放大电路，性的单管放大电路，f fL L1.56f1.56fL1;L1;f fH H0.643f0.643fH1H1见课本本243243页例例5.5.15.5.1模电5放大电路频率特性作业思考题：5.4.1、5.5.1习题：5.2、5.5模电5放大电路频率特性