3单管放大电路的频率响应
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放大电路的频率响应和噪声
为新电路设计提供指导。
03
技术发展
随着电子技术的不断发展，对放大电路的性能要求也越来越高。理解频
率响应和噪声有助于推动相关技术的进步，促进电子工程领域的发展。
对未来研究的展望
新材料与新工艺
随着新材料和纳米技术的发展，未来研究可以探索如何将这些新技术 应用于放大电路中，以提高其频率响应和降低噪声。
系统集成
噪声的来源
01
02
03
04
热噪声
由于电子的热运动产生的随机 波动。
散粒噪声
由于电子的随机发射和吸收产 生的噪声。
闪烁噪声
由于半导体表面不平整或缺陷 引起的噪声。
爆米花噪声
由于材料的不完美性或晶体缺 陷引起的噪声。
噪声的分类
宽带噪声
在整个频率范围内具有均匀的 功率谱密度。
窄带噪声
在特定频率范围内具有较高的 功率谱密度。
抗干扰能力
放大电路的噪声也会影响通信系统的抗干扰能力。低噪声放 大电路有助于提高通信系统的抗干扰性能，确保信号传输的 稳定性。
在音频处理系统中的应用
音质
音频处理系统中，放大电路的频率响应和噪声对音质有重要影响。好的频率响 应能够保证音频信号的真实还原，而低噪声放大电路则有助于减少背景噪声， 提高音频清晰度。
宽频带型
在较宽的频率范围内具有较为平坦的放大倍 数。
频率响应的分析方法
解析法
通过电路理论中的传递函数和频率函数等概念， 推导放大电路的频率响应。
实验法
通过实际测量不同频率下的电压放大倍数，绘制 频率响应曲线。
计算机仿真法
利用电路仿真软件，模拟和分析放大电路在不同 频率下的性能表现。
03 放大电路的噪声
放大电路的频率响应
（2）增益－带宽积
BJT及电路参数一旦选定后， 增益－带宽的乘积基本上是常数。 即：通带增益要增大多少倍，其
带宽就要变窄多少倍。
共射放大电路 完整的频率响应
10
5.4 多级放大电路的频率特性
多级放大电路
总的频率特性的表达式，等于其各级频率特性 表达式的乘积； 总电压增益增大了，但通频带比其任何一级都 窄。级数越多，则fL越高、fH越低、通频带越窄。
其中：
( j ) U Au ( ) o ( j ) U i
称为幅频响应 电压增益的模与角频率
ห้องสมุดไป่ตู้之间的关系
( ) o ( ) i ( ) 称为相频响应 放大电路输出信号与输入
信号的相位差，与角频率 之间的关系
2
幅频响应的中间一段是平坦的， 增益保持为一个常数，这段区域 称为中频区。
2RC
V i
幅频响应： A VH
1
f 1 j f H
1 ( f / f H )2
相频响应： H arctg( f / f H )
注：幅频响应图中，纵坐标是20lg|AVH|，单位dB；横坐标是频率 f，单位Hz， 按对数分度。
频率每变化10倍（变化一个单 位长度），称为一个十倍频程。
注：用折线表示的近似幅频响应 与实际的幅频响应之间，存在一定 的误差。在 f = fH 处误差最大。
1 AVH 0.707 ，而20lg0.707 3dB f f H 时， 2
fH ：上限截止频率
7
当 f fH 时， H 0
H 90 当 f fH 时，
当 f fH 时， H 45
因为 o i 表示输出与输入的相位差。 所以，高频时，输出信号滞后 于输入信号。
BJT及电路参数一旦选定后， 增益－带宽的乘积基本上是常数。 即：通带增益要增大多少倍，其
带宽就要变窄多少倍。
共射放大电路 完整的频率响应
10
5.4 多级放大电路的频率特性
多级放大电路
总的频率特性的表达式，等于其各级频率特性 表达式的乘积； 总电压增益增大了，但通频带比其任何一级都 窄。级数越多，则fL越高、fH越低、通频带越窄。
其中：
( j ) U Au ( ) o ( j ) U i
称为幅频响应 电压增益的模与角频率
ห้องสมุดไป่ตู้之间的关系
( ) o ( ) i ( ) 称为相频响应 放大电路输出信号与输入
信号的相位差，与角频率 之间的关系
2
幅频响应的中间一段是平坦的， 增益保持为一个常数，这段区域 称为中频区。
2RC
V i
幅频响应： A VH
1
f 1 j f H
1 ( f / f H )2
相频响应： H arctg( f / f H )
注：幅频响应图中，纵坐标是20lg|AVH|，单位dB；横坐标是频率 f，单位Hz， 按对数分度。
频率每变化10倍（变化一个单 位长度），称为一个十倍频程。
注：用折线表示的近似幅频响应 与实际的幅频响应之间，存在一定 的误差。在 f = fH 处误差最大。
1 AVH 0.707 ，而20lg0.707 3dB f f H 时， 2
fH ：上限截止频率
7
当 f fH 时， H 0
H 90 当 f fH 时，
当 f fH 时， H 45
因为 o i 表示输出与输入的相位差。 所以，高频时，输出信号滞后 于输入信号。
放大电路频率响应
放大电路频率响应放大电路频率响应是指放大电路对输入信号频率的响应程度。
在实际应用中，我们通常会使用放大电路来放大特定频率范围内的信号。
因此，了解和研究放大电路的频率响应对于电子工程师来说至关重要。
1. 频率响应的定义放大电路的频率响应是指输出信号的幅度和相位与输入信号幅度和相位之间的关系。
频率响应通常以幅频特性和相频特性来描述。
幅频特性表示了放大电路在不同频率下的增益变化情况，而相频特性则表示了输出信号与输入信号之间的相位差随频率变化的情况。
2. 低频放大电路的频率响应低频放大电路通常是指对低频信号进行放大的电路，如音频放大器。
在低频范围内，放大电路的增益通常是比较高的，且相位差变化较小，可以近似认为是线性的。
因此，在低频范围内，放大电路的频率响应一般是比较平坦的。
这也是为什么音频放大器可以将输入信号的音频频率范围放大到可听的范围。
3. 高频放大电路的频率响应高频放大电路通常用于对高频信号进行放大，如射频放大器。
在高频范围内，放大电路的增益会随着频率的增加而下降，并且相位差也会随之变化。
这是因为高频信号的传输特性会受到电感、电容和电阻等因素的影响。
因此，在设计和应用高频放大电路时，需要考虑这些因素，以获得所需的频率响应。
4. 频率响应测量与分析为了准确测量和分析放大电路的频率响应，常用的方法包括频率响应曲线测量和Bode图分析。
在频率响应曲线测量中，会对放大电路输入不同频率的测试信号，然后测量输出信号的幅度和相位差。
通过将这些数据绘制成曲线，可以得到放大电路在不同频率下的频率响应特性。
而Bode图则将频率响应的幅度和相位差以对数坐标的形式绘制出来，更直观地反映了放大电路的频率响应情况。
总结：放大电路的频率响应对于实际应用具有重要意义。
了解放大电路的频率响应可以帮助我们选择适合的放大电路来满足特定的需求。
通过频率响应测量和分析，我们可以更好地研究和设计放大电路，以实现所需的频率响应特性。
第五章 放大电路的频率响应
1 fH 2 RC
1 fL 2 RC
当信号频率等于上（下）限频率时，放大电路的 增益下降3dB，且产生±45°相移
近似分析时，可用折线化的波特图表示电路的频 率特性
一个电容对应的渐进线斜率为20dB/十倍频
简单 RC 电路的频率特性
Ui
•
R C
Uo
•
Ui
•
C R
Uo
•
RC 低通电路
RC 高通电路
Au
• |Au |
1 0.707
1 f 1 j fH
1 0.707
Au
1 fL 1 j f
|Au |
fL
f
•
O
fH f
f
O
O –45° –90°
90° 45° O
f
研究频率响应的方法 (1) 三个频段的划分 1) 中频区(段) 特点:Aus与f无关
与f无关
5.4 单管放大电路的频率响应
本节以单管共射电路为例，介绍频率响应的一般 分析方法。
5.4.1 单管共射放大电路的频率响应
1、画出全频段的微变等效电路
+VCC RB C1 + . Ui VT RL . Uo RC C2 + + . Ui _ RB rb′e
C1
rbb′ . gmUb'e Cπ′
C2 + RC . RL U o _
R
fL
L 1 1 下限截止频率 2 2 2 RC
Au பைடு நூலகம்
1
L 1 j
1 fL 1 jf
f j fL f 1 j fL
1、RC高通电路的频率响应
《模拟电子电路》 放大电路的频率响应
3dB带宽
fL 下限截 止频率
上限截 fH 止频率
f
通频带： fbw=fH–fL
本章小结
1．基本放大电路的组成。 BJT加上合适的偏置电路（偏置电 路保证BJT 工作在放大区）。 2．交流与直流。正常工作时，放大电路处于交直流共存的状 态。为了分析方便，常将两者分开讨论。 直流通路：交流电压源短路，电容开路。 交流通路：直流电压源短路，电容短路。 3．三种分析方法。 （1）估算法（直流模型等效电路法）——估算Q。 （ 2 ） 图 解 法 —— 分 析 Q （ Q 的 位 置 是 否 合 适 ） ； 分 析 动 态 （最大不失真输出电压）。 （3）h参数交流模型法——分析动态（电压放大倍数、输入 电阻、输出电阻等）。
0.1fH fH 10fH 100fH f
45 / 十倍频
这种对数频率特性曲线称为波特图
可见：当频率较低时，│AU │ ≈1，输出与输入电压之间的相位差=0。 随着频率的提高， │AU │下降，相位差增大，且输出电压是滞后于输入电 压的，最大滞后90o。
其中fH是一个重要的频率点，称为上限截止频率。
其中，fL是一个重要的频率点，称为下限截止频率。
二. RC低通电路
R
（1）频率响应表达式：
+
+
1
A
u
Uo
Ui
R
jC
1
jC
1
1
jRC
ui
－
C
uo
-
令：H
1 RC
1
fH
H 2
1
2RC
A
u
Uo
Ui
fL 下限截 止频率
上限截 fH 止频率
f
通频带： fbw=fH–fL
本章小结
1．基本放大电路的组成。 BJT加上合适的偏置电路（偏置电 路保证BJT 工作在放大区）。 2．交流与直流。正常工作时，放大电路处于交直流共存的状 态。为了分析方便，常将两者分开讨论。 直流通路：交流电压源短路，电容开路。 交流通路：直流电压源短路，电容短路。 3．三种分析方法。 （1）估算法（直流模型等效电路法）——估算Q。 （ 2 ） 图 解 法 —— 分 析 Q （ Q 的 位 置 是 否 合 适 ） ； 分 析 动 态 （最大不失真输出电压）。 （3）h参数交流模型法——分析动态（电压放大倍数、输入 电阻、输出电阻等）。
0.1fH fH 10fH 100fH f
45 / 十倍频
这种对数频率特性曲线称为波特图
可见：当频率较低时，│AU │ ≈1，输出与输入电压之间的相位差=0。 随着频率的提高， │AU │下降，相位差增大，且输出电压是滞后于输入电 压的，最大滞后90o。
其中fH是一个重要的频率点，称为上限截止频率。
其中，fL是一个重要的频率点，称为下限截止频率。
二. RC低通电路
R
（1）频率响应表达式：
+
+
1
A
u
Uo
Ui
R
jC
1
jC
1
1
jRC
ui
－
C
uo
-
令：H
1 RC
1
fH
H 2
1
2RC
A
u
Uo
Ui
单管放大电路实验报告
单管放大电路实验报告实验目的：本实验旨在通过搭建单管放大电路，了解单管放大电路的基本原理，掌握单管放大电路的工作特性，以及对单管放大电路的频率响应进行实验研究。
实验仪器与设备：1. 电源，直流稳压电源。
2. 示波器，双踪示波器。
3. 信号源，正弦波信号源。
4. 电阻，多个不同阻值的电阻。
5. 电容，多个不同容值的电容。
6. 二极管。
7. 三极管。
8. 万用表。
实验原理：单管放大电路是由一个三极管（或者场效应管）和少数几个被动器件（电阻、电容）组成的放大电路。
在单管放大电路中，三极管的基极电流小的特点决定了单管放大电路的输入电阻较高，而集电极电流大的特点决定了单管放大电路的输出电阻较低。
单管放大电路能够将输入信号放大到较大的幅度，同时保持信号波形的不失真。
实验步骤：1. 搭建单管放大电路电路图，连接好各个元器件。
2. 调节电源电压，使其符合三极管的工作电压范围。
3. 使用示波器观察输入信号和输出信号，并记录波形。
4. 改变输入信号的频率，观察输出信号的变化，并记录波形。
5. 测量输入信号和输出信号的幅度，并计算放大倍数。
6. 测量单管放大电路的输入电阻和输出电阻。
实验结果与分析：通过实验观察，我们发现单管放大电路能够将输入信号放大到较大的幅度，且输出信号的波形基本与输入信号一致。
随着输入信号频率的增加，输出信号的幅度有所下降，说明单管放大电路的频率响应存在一定的限制。
通过测量，我们得到了单管放大电路的输入电阻和输出电阻的数值，验证了单管放大电路的输入电阻较高，输出电阻较低的特性。
实验总结：本次实验通过搭建单管放大电路，深入了解了单管放大电路的工作原理和特性，掌握了单管放大电路的频率响应规律，提高了实验操作能力和数据处理能力。
同时，也加深了对电子电路原理的理解，为今后的学习和科研打下了坚实的基础。
通过本次实验，我们对单管放大电路有了更深入的了解，同时也意识到了单管放大电路的局限性，为今后的电子电路设计和应用提供了一定的参考和借鉴。
放大电路的频率特性
（3）因各级均为共射放大电路，所以在中频段输出电压与输入 电压相位相反。则整个三级放大增益80dB，即放大倍数为 10000。
电压放大倍数
13 104
Au
1
10 jf
1
j
f 2 105
3
*2.7 电路仿真实例
【例2.8】分析共发射极放大电路
解：利用 Multisim 软件仿真如图2.61所示电路。
（3）高频段
耦合电容和旁路电容的容量较大，视为短路；
极间分布电容（含PN结结电容）容抗减小，不能视为开路。
高频源电压放大倍数为：
1
Aush
Uo Us
U
' s
Ub'e
Uo
Us
U
' s
Ub'e
Ri rb'e jRC'
Rs Ri
rbe
1
1 j RC'
gm RL'
Байду номын сангаас
Ausm
1
1 jRC
Ausm 1 1 j
f
fH
在高频段，电压放大倍数随频率升高而减小，相移也发生
变化。其幅频特性基本与低通电路幅频特性相同。
源电压放大倍数的全频率范围表达式为：
jf
Aus
Ausm 1
j
f fL
fL 1
j
f fL
Ausm 1
j
fL f
1
1
j
f fH
单管放大电路的波特图
综上所述，单管放大电路在低频段主要受耦合电容的影 响，表现在放大倍数随频率降低而降低，相移也增大；中频 段可认为其放大倍数和相移都基本为常数（这是放大电路工 作的频段）。在高频段其特性主要受极间电容的影响，表 现在放大倍数随频率升高而下降，相移也随之增大。
第5章 放大电路的频率响应
4. 晶体管的频率参数 1) 共射极截止频率fβ
由微变等效分析可知:
根据式(5.2.4), 将混合 П 型等效电路中c、e输出端短路, 则得图5.2.4。
第5章 放大电路的频率响应 图5.2.4 计算̇β=̇Ic/̇Ib 的等效电路
第5章 放大电路的频率响应
其幅频特性和相频特性的表达式为
式中 可见β为具有一个转折频率fβ的频率特性曲线, 如图5.2.5所示。fβ称为共射极 截止频率, 其值主要决定于管子的结构。
式中，ω 为输入信号的角频率, R1C1为回路的时间常数τ，
第5章 放大电路的频率响应 图5.1.2 用来模拟放大电路高频 特性的RC低通电路
第5章 放大电路的频率响应
令 则式(5.1.2)变为
AuH为高频电压增益, 其幅值|̇AuH|和相角φH分别为
第5章 放大电路的频率响应
1) 幅频特性 幅频响应波特图可按式(5.1.5)由下列步骤画出: 当f≪fH时,
第5章 放大电路的频率响应 图5.2.3 低频等效电路
第5章 放大电路的频率响应
晶体管放大电路的高频特性决定于混合 Π 型等效电路的参数gm、rbb'、 rb'e、 Cb'e及Cb'c。这些参数可用β、rbe、fT及Cob来表示。因此, 可用β、rbe、fT 及Cob来衡量晶体管的高频性能。
第5章 放大电路的频率响应
可求得̇A'u的表达式如下:
第5章 放大电路的频率响应
因为Cb‘c很小,β)re=(1+β)UT/IE。Cb'e为发射结电容。
3) 集电结参数rb'c和Cb'c
rb'c表示集电结的结电阻, 由于集电结工作时处于反向偏置。Cb'c为集电结电
由微变等效分析可知:
根据式(5.2.4), 将混合 П 型等效电路中c、e输出端短路, 则得图5.2.4。
第5章 放大电路的频率响应 图5.2.4 计算̇β=̇Ic/̇Ib 的等效电路
第5章 放大电路的频率响应
其幅频特性和相频特性的表达式为
式中 可见β为具有一个转折频率fβ的频率特性曲线, 如图5.2.5所示。fβ称为共射极 截止频率, 其值主要决定于管子的结构。
式中，ω 为输入信号的角频率, R1C1为回路的时间常数τ，
第5章 放大电路的频率响应 图5.1.2 用来模拟放大电路高频 特性的RC低通电路
第5章 放大电路的频率响应
令 则式(5.1.2)变为
AuH为高频电压增益, 其幅值|̇AuH|和相角φH分别为
第5章 放大电路的频率响应
1) 幅频特性 幅频响应波特图可按式(5.1.5)由下列步骤画出: 当f≪fH时,
第5章 放大电路的频率响应 图5.2.3 低频等效电路
第5章 放大电路的频率响应
晶体管放大电路的高频特性决定于混合 Π 型等效电路的参数gm、rbb'、 rb'e、 Cb'e及Cb'c。这些参数可用β、rbe、fT及Cob来表示。因此, 可用β、rbe、fT 及Cob来衡量晶体管的高频性能。
第5章 放大电路的频率响应
可求得̇A'u的表达式如下:
第5章 放大电路的频率响应
因为Cb‘c很小,β)re=(1+β)UT/IE。Cb'e为发射结电容。
3) 集电结参数rb'c和Cb'c
rb'c表示集电结的结电阻, 由于集电结工作时处于反向偏置。Cb'c为集电结电
单管共射放大电路的频率响应
实际幅频特性曲线：
0.1 fL fL 10 fL f
0 3dB -20
高通特性：
-20dB/十倍频
-40
图 3.1.4(a)
幅频特性
1 A u 1 当 f < fL (低频)， A u
当 f ≥ fL(高频)，
的值愈小， 且频率愈低，A u
最大误差为 3 dB， 发生在 f = fL处
通过对比可得 26 rbb rbe rbe rbb (1 ) I EQ
则
26 rbb rbe rbe rbb (1 ) I EQ 26 rbe rbe - rbb (1 ) I EQ rbb rbe - rbe
A u
0.01 0.1
0.707
-3
1
0
2
3
2 6
10 20
100 40
u 20 lg A
- 40
- 20
一、RC 高通电路的波特图
U R O A u 1 U i R jC 1 1 1 jRC
C
+
U i
+
R
U O
_ 图 3.1.2 RC 高通电路
_
令： f L
C1 + +
+
+
3.3.1 混合 型等效电路
一、混合 型等效电路
c
b
rbb
rbc
b
+
U be
I b U be rb b
b
C bc
I cc
+
gmU be
b
rbe
rbe
C be
第4章 放大电路的频率响应
b rbc rbe
Ic g m U be
c
Cπ
U be
U be
Cπ
rce U ce
e
e
Ie
e
1.完整的混合 模型
be
Cμ
b
rce
b
Ib r bb
Ic
rbc
g m U be
c
U be
U be rbe
Cπ
rce U ce
e
e
高频时由于结电容的影响 I 和 I ，已不能保持正比关 系，所以用放射结上的电压U 来控制集电极电流Ic,
f fL f 1 fL
2
AuL
Uo
Ui
fL 相频响应： L arctan f
（1）幅频响应：
f j L fL AuL f 1 j 1 j L fL
j
当f<<fL 时，
AuL
f fL f 1 fL
c
Ic
1.共射极截止频率fβ
I c ( g m jCπ ) U be
g m U be
U be rbe
Ib
U be 1 1 rbe // // jCπ j Cμ
e
图5.10 计算 的模型
f
2. RC高通电路
+
时间常数τL=R2C2，令
+
C2 R2
L 1 1 fL 2 2 L 2 R2C2
3第三节 单管共射放大电路的频率响应
Ib rbb´ + Rb Ub´e -
b´
C´
c
Ic + 1-K C b´e K
+
Ui -
rb´e
gmUb´e e
Rc Uo
-
高频等效电路
一般情况下，输出回路的时间常数比输入回路的小得多，
因此，输出回路的电容可忽略不计。输入回路可简化。
开路电压： 等效电阻：
Us rbe Ri Us Rs Ri rbe
f
阻容耦合单管共射放大电路的波特图
11
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第三节 单管共射放大电路的频率响应
5. 增益带宽积
20lg|Au|/dB
20lg|Ausm|
O
0.1fL
fL
10fL 0.1fH
fH 10fH
f f
O 90 0 1350 1800 1350 2700
Ausm f H
rbe Ri 1 1 g m Rc Rs Ri rbe 2πR C 2π Rs rbb Cbe
7
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第三节 单管共射放大电路的频率响应
2. 低频段
Rs + Us +
Ui -
C1 b
Ib
rbb´
b +´
c
Ic +
Rb
Ub´e rb´e
gmUb´e
Rc Uo -
e 低频等效电路
U o gmU b / e Rc
rb / e Ri g rbe rb´e Ub´e Uce gmUb´e e 混合П参数与h参数之间的关系
26(mV) rbb´ + rb´e = rbe = rbb´ +（1+ β ） IEQ rbb´ = rbe - rb´e 26(mV) 可得： rb´e =（1+ β ） gm IEQ Cb´e≈ gmUb´e = gm Ibrb´e = βIb 2πfT
三极管放大电路的频率响应
补例
.
1000
画出函数
Au
(1
j 10)(1 f
j
100 )(1 f
j
f 105
)(1
j
f 107
旳幅频 )
特征渐近波特图，并求上限频率、下限频率、通频带。
解：
.
Au / dB
60
– 20 dB/十倍频
40
20 dB/十倍频
– 40 dB/十倍频
20
40 dB/十倍频
O
10 102 103 104 105 106 107 108 f / Hz
解：1. 求三极管混合型等效电路 参数
I BQ
VCC
U BEQ RB
10 0.7 mA 0.03 mA 310
ICQ 0 IBQ 65 0.03mA 1.95mA
U CEQ VCC I CQ RC (10 1.95 1)V 8.05V
可见放大电路工作点合适，故可求得
gm
I EQ UT
0.1fL
10fH
例 5.2.1 解续：
4. 作放大电路旳渐近波特图
幅频特征
+20dB/十倍频
-20dB/十倍频
-45°/十倍频
相频特征
-45°/十倍频
补例
已知某放大器旳幅频特征如图所示。试求该放大器旳 中频增益、fH、fL及通频带BW。若输入信号 ui=[5sin(2π×107t)+10sin(2π×105t)+20sin(2π×103t)]m V，阐明输出有无频率失真？
UT I EQ
(1 0 )re
0 为低频共发射极电流放大系数
低频跨导 gm
Ic
.
.
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2．场效应管的高频等效模型
（a）场效应管的高频等效模型
（b）简化模型 图 5.6 场效应管的高频等效模型
三、单管放大电路的频率响应 1．单管共射放大电路的频率响应 （1）中频电压放大倍数：
其中，
。
（2）低频电压放大倍数：
其中，fL 为下限频率，
fbw fH fL
3．波特图 （1）横坐标取频率，幅频纵轴取 20 lg | Au | dB ，相频纵轴取度数（°）。 （2）高通电路波特图，如图 5.3 所示。
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对数幅频特性：
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相频特性：f ? fL 时， =0°；f=fL 时， =+45°；f = fL 时， =+90°。
f fL
为 A&u 的相频特性。可知，当 f ?
fL 时，
| A&u | ，≈00；当 f=fL 时， | A&u | ，≈450；当 f = fL 时，| A&u | f / fL ，表示
f 每下降 10 倍， | A&u | 降低 10 倍；当 f 趋于零时， | A&u | 趋于零， 趋于+900。
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台
设一个N级放大电路各级的下限频率分别为
，上限频率分别为
，通频带分别为 率、上限频率和通频带分别为
，则该放大电路的下限频
2．截止频率的估算 （1）下限截止fL：
（2）上限截止fH：
5.2 课后习题详解
5.1 在图 5.1 所示电路中，已知晶体管的 rbb’、Cμ、Cπ，Ri≈rbe。
3.3单管共射放大电路的频率响应
1 1 2 H 2RC
故 usH Ausm A
1 f 1 j fH
高频段频率响应的分析
20 lg A 20 lg 1 ( f ) 2 20 lg Aush um fH -180 - arctan f fH
+
Rb U be
+
rbe
Rc
gmU be
Uo
由图可得
U be
Ri rbe Us Rs Ri rbe
e
图 3.3.6 中频段等效电路
式中 Ri Rb // rbe
U o gmU be Rc
Ri rbe gm RcU s Rs Ri rbe
rbe
C
gmU be
K 1 Cbc K
e 三极管的混合∏等效电路
e 三极管单向化的混合∏等效电路
3.3.2 阻容耦合单管共射 放大电路的频率响应
将 C2 和 RL 看成下一级的 输入耦合电容和输入电阻。 Rs +
Rb C1
+ Ui Us ~
Rc
+
Uo
+
+VCC C2 RL
结论：中频电压放大倍数的表达式，与利用简化h 参数等效电路的分析结果一致。
二、低频段
考虑隔直电容的作用，忽略PN结电容，其等效电路： C1 Rs b rb b b c
+
+
Rb U be
+
rbe
Rc
gmU be
Uo
+ Us ~
Ui
C1 与输入 电阻构成一个 RC 高通电路
放大电路的频率响应
补充：RC电路的频率响应
• RC低通电路 • RC高通电路
RC低通电路
RC低通电路如图所示。 电
+. R +. C Vo Vi -
(
)
1 1 jω C & = Au = 1 1 + j ω RC R+ jω C 1 1 & ω0 = = 。 Av
RC
RC低通电路 低通电路τ源自1 Av = 1+ ( f
结 论 ： 中频电压放大倍数的表达式 ， 与利用简化 h
参数等效电路的分析结果一致。 参数等效电路的分析结果一致。
2. 低频段
三极管的极间电容可视为开路，耦合电容 不能忽略 不能忽略。 三极管的极间电容可视为开路，耦合电容C不能忽略。
& & Ausl = Ausm ⋅
f j fL f 1+ j fL
RC高通电路
RC高通电路如图所示。 & 其电压放大倍数 A v为： • • Uo R 1 Au = • = = U i R + 1 / jω C 1 + 1/j ω RC 式中
1 1 ωL = = 。 RC τ
RC 高通电路
=
f j fL f 1+ j fL
下限截止频率、模和相角分别为
1 f0 = fL = 2πRC
4.5.2．晶体管的高频等效模型 ． 1. 晶体三极管的混合 π 型等效电路
Ub′e
混合π模型 混合 模型
(a)晶体管的结构示意图 )
这一模型中用 g m V b'代替β I b0 ，这是因为β本身 e 就与频率有关，而gm与频率无关。
.
.
2、简化的混合 π 模型 、简化的混合 通常情况下， 远大于c--e间所接的负载 通常情况下 ， rce远大于 间所接的负载 电阻， 也远大于C 的容抗， 电阻 ，而 rb/c也远大于 μ 的容抗 ， 因而可 认为r 开路。 认为 ce和rb/c开路。
三极管放大电路特点
三极管放大电路特点
三极管放大电路是一种常用的电子电路，其特点包括以下几个方面：
1. 放大能力强：三极管放大电路可以将输入信号放大数倍，甚至几十倍以上，从而获得更大的输出信号。
2. 稳定性好：三极管放大电路的直流稳定性非常好，可以保证输出信号的稳定性和准确性。
3. 输入阻抗高：三极管放大电路的输入阻抗很高，可以接收和放大微弱的信号。
4. 输出阻抗低：三极管放大电路的输出阻抗很低，可以驱动负载电路，从而使输出信号不受负载电路的影响。
5. 频率响应宽：三极管放大电路的频率响应范围很宽，可以放大不同频率范围内的信号。
6. 功率放大能力强：三极管放大电路可以承受高功率，从而可以放大高功率信号，适用于大功率音频放大器等应用。
总之，三极管放大电路具有放大能力强、稳定性好、输入阻抗高、输出阻抗低、频率响应宽、功率放大能力强等特点，是广泛应用于电子电路中的一种电路。
- 1 -。
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————— 1+( fL / f )2
推导相频响应公式
-9I·i00
fL Cb1
+
+
U·s--12R8700sU·－i
I·c
I·b b
fH f
c
rbe I·b e R’L
+
U·o
－
低低或频频A段·段usL电相=—压1—移-A—增·—us—mj益ff—LA·usL L=( - ) + tg－1 ( f L / f )
本继页续完
单管共射放大电路的低频段频率响应
1、输入耦合电容Cb1对低频增益的影响
Cb1产生的下限频率
f
L=
——1————
2Cb1( Rs+rbe )
I·c
低频段电压增益A·usL
推导出下限频率f I·i Cb1 + I·b b
c
+
U·s
RsU·i
－
rbe I·b e
+
R’L U·o
－
A令或·usLA=·Lu—1—s=L+A=———·j—u1Cs—Lm—-Ab—L1·——u1(—s—mRj=—ffs1———L+－—rA—b·eu——j)—smL—
在中频段，由于频 率不高，所以晶体管 极间电容 C’ 呈现很 大的容抗，可以看成 对信号起开路作用， 对Ib 没有分流作用。
R30bR0kb1
●共射放大器中频段频率响应(或称为中频 Cb1
+
段增益) +
Rs Rb2 us －
Rc 4k
b
Re
+ Cb2 +
c
VCC
12V
b
I·b rbb' b'
+
+
e
uO
单管共射放大电路的低频段频率响应
1、输入耦合电容Cb1对低频增益的影响
I·c
I·i Cb1 + I·b b
c
+
U·s
RsU·i
－
rbe I·b e
+
过度 R’L
U·o
－
低A·u频sL=段—UU电··—os 压=增I—·i-(益—RAIs·+i—·uRrsbL’—eL+——j1——C—b1继) 续
I·c
低频段电压增益A·usL
推导出下限角频率 I·i Cb1 + I·b b
c
+
U·s
RsU·i
－
rbe I·b e
+
R’L U·o
－
A·usL=A·usm—1+—————1—1———————— j Cb1 ( Rs+rbe )
A令·usL=L—1—=+A———·juCs—Lm—b1—1(—LR=—s1——+－—rA—b·eu——j)—smL—
A·usL
= —- —R—’L —( Rs+rbe
1 )·1—+————1 ———————
j Cb1 ( Rs+rbe )
本继页续完
单管共射放大电路的低频段频率响应
1、输入耦合电容Cb1对低频增益的影响
参考本课件第 6 张 幻灯片得：此因式实 际上是中频电压源增 益Ausm ，亦是最大源 增益。
I·c
单管共射放大电路的低频段频率响应
1、输入耦合电容Cb1对低频增益的影响
把此式整理 为如下形式。
参考本课件第 6 张 幻灯片得：此因式实 际上是中频电压源增 益Ausm ，亦是最大源 增益。
推导过程 U·s
I·i Cb1 +
+
RsU·i
－
I·c
I·b b
c
rbe I·b e R’L
+
U·o
－
低A·u频sL=段—UU电··—os 压=增I—·i (益—R-As+—·urIs·bLi—eR+’——jL1——C—b1 )
RL 4k
U·be
U·b’e rb’e’ C’
-
-
Ce
－
gmU·b’e
I·c c
+
U·ce
-
晶体管单向化后的混合模型 本继页续完
单管共射放大电路的中频段频率响应
共射电路的 耦合 电容Cb1 和 Cb2以及 发射极旁路电容Ce 的容量是很大的,所 以对 中频段信号可 看成是短路。
很显然,这就 是如前所述的h 参数等效电路。
推导幅频响应公式和讨论f 的意义 Au
I·c
0.70I·i7AAuussmmCb1 + I·b b
c
+
U·s
RsU·i
－0
rbe BWI·b e
fL
幅频响应
+
R’L U·o
fH －f
低低或频频A段段·usL电电=—压压1—-A—增增·—us—mj益益ff—L的A·u幅sL 值AusL
AusL= —
——AL—usm—— 1+( fL / f )2
单管共射放大电路的低频段频率响应
1、输入耦合电容Cb1对低频增益的影响
很显然,由于信号频率 的不断下降,Cb1、Cb2及 Ce的作用开始明显起来, 必须考虑其阻抗效应。
分析思路 : 分别单独 分析 Cb1、Cb2 及Ce的作 用,取其对低频影响最大 者确定下限频。
在低频段, 晶体管极间 电容呈现的 阻抗更大,所 以极间电容 更不必考虑。
本继页续完
单管共射放大电路的低频段频率响应
1、输入耦合电容Cb1对低频增益的影响 2、输出耦合电容Cb2对低频增益的影响
下限频
fL=
——1————— 2Cb2(RC+RL)
I·c Cb2
用类似的方法可以求出
U·s
IR·i sU·+i 2、输Ir·bb出e b 耦I·b合ce 电R’容L +CU·bo2对低输段幅变的出信值的数频耦号公，值增合的式改。益电影和变具容响相的体的。移只在C影b电公是此2 响压式下处对增是限不低益不频作频
A·usm
=U·o
/
U·s=
－ R’L Rs+rbe
特性曲线上呈现一与横轴平 行的直线段。
忽略R’b
I·c
Au(dB)
I·i
+
U·s
RsU·i
－
I·b b
c
rbe
· Ib
e
R’b
+
Ausm
R本’L 内U·o容结0.70束7Au页sm
－
0 fL
中频段单幅频响应
f fH
本继页续完
A·usm
=U·o
/
U·s=
－ R’L Rs+rbe
特性曲线上呈现一与横轴平 行的直线段。
忽略R’b
I·c
Au(dB)
I·i
+
U·s
RsU·i
－
I·b
rbe
b
· Ib
+
c
Ausm
中e 频R’L段U频·o 响0.效707应Ausm结论
BW
R’b
－
0 fL
中频段单管共射电路的混合等效电路
幅频响应
f fH
四川·九寨沟·五花海
封返面回
前引言言
在分析放大电路时，除了要考虑晶体管的结间电 容C’外，还需考虑电路间的耦合电容、旁路电容等， 这些电容对不同频率的信号成份有不同的作用，所以 在分析单管共射放大电路时，把信号成份分为中频段、 低频段和高频段，分别研究各电容对这些成份的作用， 从而确定电路的频率响应。
U·be
U·b’e rb’e’ C’
I·b
I·c c
+
U·ce
-
-
-
Re Ce
－
晶体管单向化后的混合模型 本继页续完
单管共射放大电路的中频段频率响应
参章共见第射第三放二节大器中频段频率响应(或称为中频段增益)
课中件频例段题A·源um电=U·压o / 放U·i=大－倍数rbReA’·Lusm(忽所压略本以增式共益R’中射与b)不电频含路率频在无率中关的频，变段在量的频，电率
低频段电压增益A·usL
I·i Cb1 + I·b b
c
+
U·s
RsU·i
－
rbe I·b e
+
R’L U·o
－
过度 A·usL
= —- —R—’L —( Rs+rbe
1 )·1—+————1 ———————
j Cb1 ( Rs+rbe )
继续
单管共射放大电路的低频段频率响应
1、输入耦合电容Cb1对低频增益的影响
-
b' rb’e’
gmU·b’e
I·c c
+
U·ce
-
晶体管单向化后的混合模型 本继页续完
单管共射放大电路的低频段频率响应
1、输入耦合电容Cb1对低频增益的影响
在列回路方程时,因要考虑 电容的容抗作用,即必须考虑 电容的移相作用,所以方程要 采用复数形式。
容抗的复数表示形式。
U·s
I·i Cb1 +
本继页续完
单管共射放大电路的低频段频率响应
1、输由入图耦和合式电子可容得C出b1：对低频增益的影响
C中率b1产频较时 低生U时的o电与下容U限i反引频相起率，相频移，
最大的相移为90º，fL对
低频应的段相电移压为增4益5º。的幅值
f
L=
——1————
2Cb1( Rs+rbe )