模拟电路及技术基础-5a-放大器的频率响应

5a-1第五章放大电路的频率特性模拟电子技术基础5a-2第五章放大电路的频率特性§5.1频率响应中的基本概念§5.2单极共射放大器的频率响应§5.3*共集电路的高频响应§5.4*共基电路的高频响应§5.5*差分放大器的高频响应§5.6*场效应管的高频响应§5.8多极放大器的频率响应§5.9*建立时间tr和上限频率fH的关系5a-35.1.1失真一、频率失真§5.1频率响应中的基本概念ui(t)tuo(t)ttduo'(t)ttd1td2幅度失真相位失真5a-4二、线性失真和非线性失真1.起因不同线性失真由电路中的线性电抗元件（电阻、电容、电感等）引起，非线性失真由电路中的非线性元件（晶体管、场效应管的非线性）引起。2.结果不同线性失真不产生新的频率分量信号，非线性失真产生输入信号中所没有的新的频率分量。5a-65.1.2频率特性的主要特征参数IuA7070.LfHf低频区中频区高频区实际幅频特性理想幅频特性半功率点L半功率点H实际的放大器幅频响应)(jAuf0IuAdB3BW5a-7上限频率fH：高频放大倍数下降为中频区的21/下限频率fL：低频放大倍数下降为中频区的通频带：HLHfffBW21/时所对应的频率时所对应的频率增益带宽积：HuIuIfABWABWG5a-8用分贝表示H，L点的增益G半功率点：H，LdB3A202A20GIuIuHlglgdB3A202A20GIuIuLlglg又称H，L点为-3dB频率点，BW为-3dB带宽波特图：在半对数坐标中近似表示频率特性的曲线5a-9设电压增益为AuI（常数），则幅频特性为|A(jω)|=AuI，相频特性为ψ(jω)=0(AuI0时)ψ(jω)ωuIA20lg0o5.1.3频率特性的波特图表示|A(jω)|dBω0-180o5a-10一、RC高通电路的频率特性iouUUjA)(ffj112令：222CR1222CR21f22uff11jA)()(ffarctgj2)(幅频响应相频响应R2C2iUoU222Cj1RR22CRj1112j115a-111.幅频响应0ffff222)(时，当dB0jA201jAuu)(lg,)(时当2ffdB3jA20707021jAuu)(lg,.)(1ffff222)(时，当2u2uff20jA20ffjAlg)(lg,)(dB20A20f10fu2)(lg,.dB40A20f010fu2)(lg,.22uff11jA)()(5a-122.相频响应0jf10fff22)()(，时，当o245jff)(时，当ojffff90)()1.0(22，时，当ffarctgj2)(+20dB/十倍频程-45o/十倍频程ψ(jω)|A(jω)|dBff00dB-3dB-20dB0dBf290o45o0.1f210f2dB0jAu)(dB3jAu)(dB20jAu)(5a-13二、RC低通电路的频率特性R1C11ffj1121uff11jA)()(1ffarctgj)(幅频响应相频响应iUoUiouUUjA)(111Cj1RCj111CRj111j11令：111CR1111CR21f5a-14ψ(ω)|A(jω)|dBff00dB-3dB-20dB0dB线f1-90o-45o-20dB/十倍频程-45o/十倍频程10f10.1f15a-15三、频率特性为A(jω)=jω+ωz时的波特图2zz2z1jA)()(zarctg)(幅频响应相频响应幅频特性：2zz12020dBjA)(lglg)(z2zzz2012010lg)(lg)(，时，当dBzz32lg20)(1lg202时，当0120102zzz)(lg).(，时，当5a-16ψ(jω)|A(jω)|dBωω003dBωz90o45o0.1ωz10ωzz20lgωz0.1ωz10ωz5a-17四、频率特性为时的波特图幅频特性：2)(11lg2010lg20)(zdBjA100jj10jA)(100zzj110100j110jA)(因为：2z11020jA)(lg)(相频特性：zarctg)(5a-18ψ(jω)|A(jω)|dBωω003dB20dB90o45oωz0.1ωz10ωz5a-19bec§5.2单极放大器的频率特性5.2.1晶体管的混合π型等效电路rb'cNNPrb'eCb'cCb'eb'rcerbb'ebmUg5a-20rb'erceceUbeUebUcIbIb'Cb'eCb'crb'crbb'ebmUgberb'crb'ecb'ccb'eb'rcecebmUg5a-21ceUbeUcIbIb'rb'eCb'erbb'基区体电阻一般为50~300Ω，由手册给定rb'e发射结电阻E0ebImV261r)(Cb'e发射结电容小功率管约为几十~几百pfrbb'rb'crb'c集电结电阻其值100K~10MΩ，通常视为开路5a-22ceUbeUcIbIb'ebUCb'cCb'c集电结电容小功率管约为2~10pf由手册给定受控电流源ebmUgebmUgCEUEBCmuig)(.)()(mSI538mV26mAIr1UIUIgCCebeebecm称为互导,单位Srbb'5a-23ceUbeUebUcIbIb'Cb'cebmUgrce受控源内阻较大，约为100kΩ同中频等效模型一样，只在小信号条件下适用在实际应用时，rb'c很大，与Cb'c并联时可以忽略，rce与负载RL并联时，一般RLrce,也可略去。这样可得到简化的高频等效电路rb'eCb'erbb'rb'crce5a-24ceUbeUcIbIb'ebmUgrb'erbb'Cb'e分析中、低频信号时仍可用此模型，Cb'c,Cb'e可视为开路Cb'cceUbeUcIbIb'rb'erbb'ebmUg5a-25rbeeb0IbIcbb0ebmIUgebbebrIU0ebmrgm0ebgr)()()(mAImV261100rrrC0ebbbbeceUbeUcIbIb'rb'erbb'ebmUgbecebU5a-265.2.2晶体管的频率参数用来描述管子对不同频率信号的放大能力一、共发射极截止频率fβceUbeUcIbIb'ebmUgrb'erbb'ebc0UbcceIIj)(是指在UCE一定的条件下,在交流等效电路中将CE间交流短路（P47）0Uce5a-27cbCebmcIUgIcbebebmCj1UUgbeUcIbIb'ebmUgrb'erbb'ebccbCIebcbmUCjg)(ebcbebebbCj1Cj1rUI////ebebcbebUCCjr1)(0UbcceIIj)(5a-28bcII)(ebcbebcbmCCjr1Cjg)()(ebcbebcbmebCCrj1CjgrcbmCgebcbebebmCCrj1rg)(0ebmrgebcbeb0CCrj1)(令)(ebcbebCCr21f5a-29ffj1j0)(20ff1j)(020lgfβ称为晶体管的共发射极截止频率5a-30同理可以推导出20ff1j)(其中，fα称为晶体管的共基极截止频率并有fα=(1+β)fβ5a-31二、特征频率fTβ的频率响应曲线以20dB/十倍频程的斜率下降，到增益为0dB时对应的频率称为特征频率fT20ff1j)(当ffβ时，由上式可得fT=β0fβ)(ebcbebCCr21f5a-32)(ebcbeb0TCCr2febm0rg)(ebcbmTCC2gfcbebCCebmC2gfT是晶体管的重要参数，常在手册中给出，典型值(100~1000)MHz5a-33例：若晶体管的β0=100，fT=300MHz，求fα、fβ0TffMHz3f1f0)(MHz303fT=β0fβ5a-34作业：5-1，2，4，6