频率特性

这些统称放大电路的频率响应。 这些统称放大电路的频率响应。 幅频特性偏离中频值的现象称为幅度频率失真; 相频特性偏离中频值的现象称为相位频率失真。 产生频率失真的原因是: 产生频率失真的原因是: 1.放大电路中存在电抗性元件 放大电路中存在电抗性元件， 1.放大电路中存在电抗性元件，例如 耦合电容、旁路电容、分布电容、 耦合电容、旁路电容、分布电容、变压 分布电感等; 器、分布电感等; 2.三极管的 是频率的函数。 2.三极管的β(ω)是频率的函数。 在研究频率特性时， 在研究频率特性时，三极管的低频小信号 模型不再适用，而要采用高频小信号模型。 模型不再适用，而要采用高频小信号模型。
1 1 式中 ω L = = 。 RC
RC 高通电路
τ
下限截止频率、 下限截止频率、模和相角分别为 f / fL 1 f0 = fL = Av = ϕ = 90o − arctg( f f ) 2πRC L 1 + ( f )2 fL
HPF
HPF
RC高通电路的频率响应 高通电路的频率响应
RC电路的电压增益： 电路的电压增益： 电路的电压增益 V ( s) R2 AVH ( s ) = o = Vi ( s ) R2 + 1 / sC 2
5 放大电路的频率特性
Au Aum 0.7Aum 放大倍数 随频率变 化曲线
fL 下限截 止频率 通频带： 通频带： fbw=fH–fL
上限截 fH 止频率
f
5.1 放大电路的频率特性概述
幅度频率特性
相位频率特性
幅频特性是描绘输入信号幅度 固定， 固定，输出信号的幅度随频率变化 而变化的规律。 而变化的规律。即 & &i &∣= ∣Vo /V∣= f (ω ) ∣A
波特图
幅频特性的X轴和 轴都是采用对数坐标, 幅频特性的 轴和Y轴都是采用对数坐标, fL 轴和 称为上限截止频率。 称为上限截止频率。当 f≥fL 时，幅频特性将以十 倍频20dB的斜率下降，或写成-20 的斜率下降， 倍频 的斜率下降 或写成-20dB/dec。在 f =fL 。 处的误差最大， 处的误差最大，有－3dB。 。 当 f =fL 时，相频特性将滞后 °，并具有 相频特性将滞后45° 的斜率。 +45°/dec的斜率。在 10 fH 和 0.1 fH 处与实际的相频 ° 的斜率 特性有最大的误差，其值分别为+5.7°和－5.7°。 特性有最大的误差，其值分别为 ° ° 这种折线化画出的频率特性曲线称为波特图 波特图， 这种折线化画出的频率特性曲线称为波特图，是 分析放大电路频率响应的重要手段。（见书P213 。（见书P213） 分析放大电路频率响应的重要手段。（见书P213）
0分贝水平线 分贝水平线 斜率为 − 45 ° / 十倍频程的直线
当 f >> fH V ， 时 & & = o = A ∠ϕ & 因为 AV V1 & Vi AVH = ≈ fH / f 2 1+( f / f ) 最大误差 -3dB 所以 ϕ = ϕ o − ϕ i H 表示输出与输入的相位差 20高频时，20 lg( fH / f ) lg AVH = 十倍频程 高频时，输出滞后输入 斜率为 -20dB/十倍频程 的直线
相频特性是描绘输出信号与输入 信号之间相位差随频率变化而变化 的规律。 的规律。即 & & & ∠A = ∠Vo − ∠Vi = f (ω )
这些统称放大电路的频率响应。 这些统称放大电路的频率响应。 因放大电路对不同频率成分信号的增益不同， 从而使输出波形产生失真，称为幅度频率失 幻灯片 真，简称幅频失真。 18 放大电路对不同频率成分信号的相移不同， 从而使输出波形产生失真，称为相位频率失 真，简称相频失真。幅频失真和相频失真是 线性失真
电压增益的幅值（ 电压增益的幅值（模） AVH =
1 1 + ( f / fH )
2
（幅频响应） 幅频响应）
电压增益的相角
ϕ H = − arctg ( f / fH )
（相频响应） 相频响应）
RC低通电路的频率响应 低通电路的频率响应
②频率响应曲线描述
幅频响应 相频响应
1 AVH = − arctg ( f / fH ) ϕH = 1 + ( f / fH ) 2 当 f << f H 时， ϕ H → 0° 当 f << f H 时， 当 f >> fH 时，ϕ H → − 90 ° 1 AVH = ≈1 2 + ( f 45 当 f = fH 时， 1ϕ H = /−fH )° 20 lg AV = 20 lg A 1 ≈ 0 dB 当 0.1 fH < f <H10 fH 时，VH
6.1 RC电路的频率响应 6. 2 共发射极接法放大电路 的频率特性
5.1.2 频率响应的基本概念
一、高通电路
RC高通电路如图所示。 高通电路如图所示。 高通电路如图所示 & 其电压放大倍数 Av 为： & Vo jω / ω L jf / f L & = Av = & = Vi 1 + jω / ω L 1 + jf / f L
& Av =
式中 ω 0
=
& Vo 1 1 = = & Vi 1 + jω RC 1 + j ω
ω0
RC低通电路
1 1 & = 。 Av 的模、上限截止频率和相角分别为 RC τ
1 Av = 1+ ( f
f0 = fH =
fH
)2
1 2πRC
ϕ = −arctg( f f ) H
LPF
由以上公式可做出如图所示的RC低通电路的近似频 由以上公式可做出如图所示的 低通电路的近似频 率特性曲线： 率特பைடு நூலகம்曲线：
Av = 1 1+ ( f
fH
)2
ϕ = −arctg( f f ) H
RC低通电路的频率特性曲线
研究放大电路的动态指标（主要是 研究放大电路的动态指标（ RC低通电路的频率响应 低通电路的频率响应 增益）随信号频率变化时的响应。 增益）随信号频率变化时的响应。
①增益频率函数
（电路理论中的稳态分析） 电路理论中的稳态分析）
RC电路的电压增益（传递函数）： 电路的电压增益（传递函数）： 电路的电压增益
AVH ( s ) =
又
则
Vo ( s ) 1 / sC 1 1 = = Vi ( s ) R1 + 1 / sC 1 1 + sR1C 1 1 s = jω = j2π f fH = 且令 2π R1C 1 & 1 & = Vo = AVH & Vi 1 + j( f / fH )
=
s s + 1 / R2C 2
AVL = 1 1 + ( fL / f ) 2
幅频响应
相频响应
ϕ H = arctg ( fL / f )
输出超前输入
二、低通电路 1定性分析，2定量分析 定性分析， 定量分析 定性分析
电压放大倍数(传递函数 为 电压放大倍数 传递函数)为 传递函数
+.
R +. C Vo Vi -
5.1.3 波特图
幅频特性的X轴和 轴都是采用对数坐标, 幅频特性的 轴和Y轴都是采用对数坐标, fH 轴和 称为上限截止频率。 称为上限截止频率。当 f≥fH 时，幅频特性将以十 倍频20dB的斜率下降，或写成-20 的斜率下降， 倍频 的斜率下降 或写成-20dB/dec。在 f =fH 。 处的误差最大， 处的误差最大，有－3dB。 。 当 f =fH时，相频特性将滞后 °，并具有 相频特性将滞后45° 的斜率。 -45°/dec的斜率。在0.1 fH 和10 fH 处与实际的相频 ° 的斜率 特性有最大的误差，其值分别为+5.7°和－5.7°。 特性有最大的误差，其值分别为 ° ° 这种折线化画出的频率特性曲线称为波特图 波特图， 这种折线化画出的频率特性曲线称为波特图，是 分析放大电路频率响应的重要手段。（见书P213 。（见书P213） 分析放大电路频率响应的重要手段。（见书P213）