頻率響應(yīng)的一般概念.ppt

第一節(jié)頻率響應(yīng)的一般概念 幅頻特性和相頻特性 下限頻率 上限頻率和通頻帶 頻率失真 波特圖 高通電路和低通電路 下頁(yè) 總目錄 一 幅頻特性和相頻特性 Aum 0 707Aum fH fL BW 900 1800 2700 單管共射放大電路的頻率特性 幅頻特性 相頻特性 由于電抗性元件的作用 使正弦波信號(hào)通過(guò)放大電路時(shí) 不僅信號(hào)的幅度得到放大 而且還將產(chǎn)生一個(gè)相位移 此時(shí) 電壓放大倍數(shù)可表示如下 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 二 下限頻率 上限頻率和通頻帶 Aum 0 707Aum fH fL BW 900 1800 2700 單管共射放大電路的頻率特性 fL 稱(chēng)為下限頻率 fH 稱(chēng)為上限頻率 BW 稱(chēng)為通頻帶 Aum 稱(chēng)為中頻電壓放大倍數(shù) 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 三 頻率失真 由于放大電路通頻帶的寬度有一定限制 因此 當(dāng)輸入信號(hào)的頻率升高或降低時(shí) 電壓放大倍數(shù)的幅值可能減小 同時(shí) 可能產(chǎn)生滯后或超前的相位移 所以 當(dāng)輸入信號(hào)包含多次諧波時(shí) 經(jīng)過(guò)放大電路放大以后 輸出波形可能產(chǎn)生頻率失真 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 由于不同諧波通過(guò)放大電路后產(chǎn)生的相位移不同 造成uo波形產(chǎn)生的失真 稱(chēng)為相頻失真 頻率失真與非線性失真產(chǎn)生的原因不同 頻率失真是由于放大電路對(duì)不同頻率的信號(hào)響應(yīng)不同而產(chǎn)生的 而非線性失真是由放大器件的非線性特性產(chǎn)生的 由于放大電路對(duì)不同諧波成分的放大倍數(shù)的幅值不同 導(dǎo)致uo的波形產(chǎn)生的失真 稱(chēng)為幅頻失真 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 四 波特圖 在實(shí)際工作中 應(yīng)用比較廣泛的是對(duì)數(shù)頻率特性 這種對(duì)數(shù)頻率特性又稱(chēng)為波特圖 所謂對(duì)數(shù)頻率特性是指 繪制頻率特性時(shí)基本上采用對(duì)數(shù)坐標(biāo) 幅頻特性的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)均采用對(duì)數(shù)坐標(biāo) 相頻特性的橫坐標(biāo)采用對(duì)數(shù)坐標(biāo) 縱坐標(biāo)不取對(duì)數(shù) 根據(jù)電壓放大倍數(shù)與頻率之間關(guān)系的表達(dá)式 可以畫(huà)出放大電路的頻率特性曲線 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 五 高通電路和低通電路 1 RC高通電路的波特圖 時(shí)間常數(shù) L RC 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 最大誤差5 710 最大誤差3dB 450 十倍頻 20dB 十倍頻 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 仿真 2 RC低通電路的波特圖 時(shí)間常數(shù) H RC 令 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 最大誤差3dB 最大誤差5 710 20dB 十倍頻 450 十倍頻 最大誤差5 710 上頁(yè) 首頁(yè) 仿真 第二節(jié)三極管的頻率參數(shù) 共射截止頻率 特征頻率 共基截止頻率 下頁(yè) 總目錄 下頁(yè) 上頁(yè) 三極管的頻率參數(shù)描述三極管的電流放大系數(shù)對(duì)高頻信號(hào)的適應(yīng)能力 在中頻時(shí) 一般認(rèn)為三極管的 基本上是一個(gè)常數(shù) 當(dāng)頻率升高時(shí) 由于存在極間電容 三極管的電流放大作用將被削弱 0是三極管低頻時(shí)的共射電流放大系數(shù) 首頁(yè) 所以電流放大系數(shù)是頻率的函數(shù) 可以表示為 f f 20dB 十倍頻 20lg 0 O 0 1f 10f f 450 900 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 一 共射截止頻率 當(dāng)f f 時(shí) 根據(jù)f 的定義 所謂共射截止頻率 并非說(shuō)明此時(shí)三極管已經(jīng)完全失去放大作用 而只是共射電流放大系數(shù)的幅頻特性下降了3dB 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 二 特征頻率 特征頻率是三極管的一個(gè)重要參數(shù) 當(dāng)f fT時(shí) 三極管已失去放大作用 所以 不允許三極管工作在如此高的頻率范圍 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 三 共基截止頻率 f 1 0 f 考慮三極管的極間電容后 其共基電流放大系數(shù)也是頻率的函數(shù) 通常將值下降為低頻時(shí) 0的0 707倍時(shí)的頻率定義為共基截止頻率 用符號(hào)f 表示 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 上頁(yè) 三極管的頻率參數(shù)也是選用三極管的重要依據(jù)之一 通常 在要求通頻帶比較寬的放大電路中 應(yīng)該選用高頻管 即頻率參數(shù)值較高的三極管 如對(duì)通頻帶沒(méi)有特殊要求 則可選用低頻管 一般小功率三極管的f 值約為幾十至幾百千赫 高頻小功率三極管的fT約為幾十至幾百兆赫 首頁(yè) 第三節(jié)單管共射放大電路的頻率響應(yīng) 三極管的混合 型等效電路 阻容耦合單管共射放大電路的頻率響應(yīng) 直接耦合單管共射放大電路的頻率響應(yīng) 多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng) 下頁(yè) 總目錄 中頻段 各種容抗的影響可忽略不計(jì) 電壓放大倍數(shù)基本與頻率無(wú)關(guān) 低頻段 隔直電容構(gòu)成RC高通電路 電壓放大倍數(shù)將降低 高頻段 極間電容構(gòu)成RC低通電路 電壓放大倍數(shù)將降低 定性分析頻率響應(yīng) 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 一 三極管的混合 型等效電路 rb c很大可忽略不計(jì) Cb e發(fā)射結(jié)結(jié)電容 Cb c集電結(jié)結(jié)電容 gm跨導(dǎo)gmUb e受控源 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) rbb rb e rbe gmUb e gmIbrb e Ib rbb rbe rb e Cb c可查到 混合 參數(shù)與h參數(shù)之間的關(guān)系 下頁(yè) 上頁(yè) rbb rb e b b c e 首頁(yè) C Cb e 1 K Cb c 應(yīng)用密勒定理將電路簡(jiǎn)化 將Cb c分別等效到輸入回路和輸出回路 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 二 阻容耦合單管共射放大電路的頻率響應(yīng) 可將C2和RL看成是下一級(jí)的輸入端耦合電容和輸入電阻 先分別討論中頻 低頻和高頻時(shí)的頻率響應(yīng) 然后綜合得到完整的波特圖 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 1 中頻段 其中 rb e rbe rb e rbe Ri Ri Ri Rs rb e rbe Ri Rs rb e rbe gmRc Ri Ri Rs rb e rbe gmRc Ri Ri Rs rbe Rc Ri Rb rbe 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 2 低頻段 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 3 高頻段 一般情況下 輸出回路的時(shí)間常數(shù)比輸入回路的小得多 因此 輸出回路的電容可忽略不計(jì) 輸入回路可簡(jiǎn)化 開(kāi)路電壓 等效電阻 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 4 完整的波特圖 20dB 十倍頻 900 2250 1350 1800 2700 fH 10fH fL 0 1fH 0 1fL 10fL 阻容耦合單管共射放大電路的波特圖 20dB 十倍頻 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 仿真 5 增益帶寬積 使通頻帶既寬 放大倍數(shù)又高 首要問(wèn)題是選用rbb 和Cb c均小的高頻三極管 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 三 直接耦合單管共射放大電路的頻率響應(yīng) 1800 2700 fH 10fH 0 1fH 直接耦合單管共射放大電路的波特圖 低頻特性好 20dB 十倍頻 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 四 多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng) 已知多級(jí)放大電路總的電壓放大倍數(shù)是各個(gè)放大級(jí)電壓放大倍數(shù)的乘積 多級(jí)放大電路總的相位移為 仿真 下頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 上頁(yè) 首頁(yè) 課堂練習(xí)