第七章放大器的频率特性

= 大C短路,小C断路! 无频率影响! R + r (Q Ri ≈ rbe ) S be
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β R' L
二, 高频段小信号微变等效电路
将全频段小信号模型中的C1,C2和Ce短路
R +. Vi C +. Vo -
高频段微变等效电路
显然这是一个RC低通环节,其时间常数 τH={[(Rs //R'b)+rbb' ]//rb'e}C'π 于是上限截止频率fH=1/2πτH .
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六,线性失真 幅频失真
n=0:100; t=2*pi*n/100; x1=sin(t)+sin(3*t); y1=2*sin(t)+1.0*sin(3*t); z1=2*sin(t)+1.1*sin(3*t); figure(1); plot(t,x1,t,y1,t,z1);grid
线性失真:放大电路的通 频带不够宽
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四,波特图(Bode) 特点: 折线化 对数分度
(扩大视野)
dB(decibel):分贝 Au(db)=20lgAu 优点:1,乘变成加 2,人耳对声能的辨别能力与其对数成正比 Au: 10 102 103 10-1 10-2 1 2 Au(db): 20 40 60 -20 -40 -3
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五,信号频谱 在一定条件下,任意周期性信号f(t),可表示为:
= 1 + 2 + L = ∑ k
k =1
n
二, 波特图
2 2 f L ≈ f L1 + f L2 + L
1 1 1 ≈ + 2 +L 2 fH f H1 f H2
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作业
7-11 7-12
25
�
7 放大器的频率特性
目录
7.1 概述 7.2 RC电路的频率响应 7.3 阻容耦合放大器的频率响应 7.4 多级放大电路的频率响应
1
7.1 概述
放大器输入信号 频率范围: 音频——话音:300-3400Hz ——音乐:20-15KHz 视频——图象:0-6MHz 一,频率响应:放大器对不同频率信号的稳态响应
式中R'S = RS// R'b
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1 + f L1 / jf 在波特图上可 确定fL1,fL2和fL3, 分别做出三条曲线, 然后相加. 可将最大的fL 作为下限截止频 率做波特图.
设fL1>fL2,并 忽略fL3 ( 小4～ 5倍),得到:
& A vs = A vsM ×
1
×
1 1 + f L2 / jf
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相频失真
n=0:100; t=2*pi*n/100; x1=sin(t)+sin(3*t); y2=2*sin(t+0.3)+sin(3*t); z2=2*sin(t+0.3)+sin(3*t+0.3); figure(2); plot(t,x1,t,y2,t,z2);grid
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幅频失真 相频失真 线性失真 (组合失真) 产生原因: 1.放大电路中存在电抗性元件,例如 耦合电容,旁路电容,分布电容等;
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7.4 多级放大电路的频率响应
一,频率特性关系式
& & & & & A v = A v1 × A v 2 × A v 3 L = ∏ A vk
k =1
n k =1
三, 优良度
n
增带宽积益=常数
& & & & 20 lg A v = 20 lg A v1 + 20 lg A v 2 + L = ∑ 20lg A vk
∞ 1 f (t ) = a0 + ∑ (an cos nω 0t + bn sin nω 0t ) 2 n =1 2 T an = ∫ f (t ) cos nω 0tdt , n = 0,1,2,L T 0
2 T bn = ∫ f (t ) sin nω 0tdt , T 0
n = 1,2,L
ω 0 = 2π / T
Av =
& Vo jω RC 1 = = & Vi 1 + jω RC 1 + f L jf
1 1 = 2πRC 2πτ
下限截止频率(下边频)
模:
A v (db) =
1 f 1 + ( L )2 f
fL )2
20 log 1 + (
f
f 相角: = 90o arctg( f ) L
频 率 特 性 曲 线
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或
∞ 1 f (t ) = a0 + ∑ An cos(nω 0t φn ) 2 n =1
2 2 An = an + bn ,
n = 1,2,3L
tgφn = bn / an ,
n = 1,2,3,L
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对于方波信号
E 2E 2E 2E v (t ) = + sin ωt + sin 3ωt + sin 5ωt + L 2 π 3π 5π
设计电路时,要合适选择耦合电容和旁路电容
2.三极管的β(ω)是频率的函数. 低频小信号模型不再适用
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7.2 RC电路的频率响应
一, RC低通电路 二, RC高通电路
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一, RC低通电路
传递函数为:
+. Vi -
R +. C Vo -
& Av =
& Vo 1 1 = = & Vi 1 + jω RC 1 + j f fh
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& A vs = A vsM A vsM
1 1 + jf / f H
β R 'L = R S + rbe
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三, 低频段小信号微变等效电路
保留C1,C2和Ce,忽略C'π. 该电路有三个RC高通电路环节!
低频段微变等效电路
τL1=[(R'b //rbe)+RS]C1 τL1=[Ri+RS]C1 τL2=(Rc +RL)C2 τL2=(Ro +RL)C2 τL3={Re // [R'S / (1+β ) +rbe]}Ce
A vsM
β R 'L = R S + rbe
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综合:总电压放大倍数的复数形式为
& A vs = A vsM × A vsM 1 1 + f L1 / jf 1 + f L2 / jf 1 + jf / f H × × 1 1
β R 'L = R S + rbe
单级基本放大 电路的波特图
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耦合电容和旁路电容的选择 1.耦合电容
1 C1 = C 2 = (3 ~ 10) 2πf L R C1 → R = (R S + R i ) C 2 → R = (R O + R L ) (几f ~ 几十f ) 1 C E = (1 ~ 3) 2πf L R ′E
2.旁路电容
(R'S + rbe ) R ′E = Re // 1+ β (几十f ~ 几百f )
式中: f = h
1 1 = 2 πRC 2 πτ
fH )2
上限截止频率(上边频)
频 率 特 性 曲 线
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模:
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 Av = 1+ ( f
A v (db) = 20 log 1 + ( f fH )2
相 f = arctg( f ) 角: H
二, RC高通电路
传递函数为:
& Av =
式中:f = L
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7.3 阻容耦合放大器的频率响应
一, 全频段小信号模型 二, 高频段小信号微变等效电路 三, 低频段小信号微变等效电路
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一, 全频段小信号模型
以共射放大电路为例,全频段小信号模型如图:
CE接法基本放大电路
前述电路分析默认为中频段!
全频段微变等效电路 β R' L Ri 分低,中,高三个频段研究. AvsM = rbe RS + Ri
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1 几点结论:1. f L (f H ) = τ = RC 2πτ C:C1,C2,Ce,C′π
R: 与各电容构成回路的等效电阻值. 2.放大电路的耦合电容是引起低频响 应的主要原因,下限截止频率主要由 低频时间常数中较小的一个决定; 3.三极管的结电容和分布电容是引起 放大电路高频响应的主要原因,上限 截止频率由高频时间常数中较大的一 个决定;
& 二,频率特性--- A V
幅频特性 相频特性
& AV f ~ & ∠A V = A
~ f
f ~
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三,典型频率特性曲线: 阻容耦合 直接耦合
调谐放大
& 1, A VSM :中频放大倍数 下限截止频率(下边频) 半功 2,fL : 3,fH : 上限截止频率(上边频) 率点 4, f : 通频带(BW)
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4.由于
& & C ' b' e = C b' e + (1 K v ) C b' e , K v = g m ( R c // R L )
若电压放大倍数K增加,C'b'e也增加,上限 截止频率就下降,通频带变窄.增益和带 宽是一对矛盾,所以常把增益带宽积作为 衡量放大电路性能的一项重要指标. 若管子参数给定,则增益带宽积=常数 5.CB组态放大电路由于输入电容小,所以 CB组态放大电路的上限截止频率比CE组 态要高许多.