放大器的频率响应
第6章 放大电路的频率响应
讨论一
为什么波特图开阔了视野？同样长度的横轴， 为什么波特图开阔了视野？同样长度的横轴，在 单位长度不变的情况下，采用对数坐标后， 单位长度不变的情况下，采用对数坐标后，最高频 率是原来的多少倍？ 率是原来的多少倍？ O 10 10 20 30 102 103 40 50 104 105 60 106 f lg f
' ' C π = C π + Cµ
β0
rb'e
≈
I EQ UT
＝？
二、电流放大倍数的频率响应
1. 适于频率从0至无穷大的表达式
& Ic & β= & Ib
U CE
' ' 因为k = − g m RL = 0， 所以 C π = C π + Cµ
& β=
& g mU b'e 1 & U b'e [ + jω (Cπ + Cµ )] rb'e
Vi -
ω0
图06.01RC低通电路
1 Av = 1+ ( f
f0 = fH =
fH
)2
1 2πRC
ϕ = −arctg( f f ) H
由以上公式可做出如图06.02所示的RC低 通电路的近似频率特性曲线：
Av = 1 1+ ( f
fH
)2
ϕ = −arctg( f f ) H
图06.02 RC低通电路的频率特性曲线
讨论二
电路如图。 电路如图。已知各电阻阻 静态工作点合适， 值；静态工作点合适，集电 极电流I 极电流 CQ＝2mA；晶体管的 ； rbb’=200Ω，Cob=5pF， ， ， fβ=1MHz,β0=80。 。 试求解该电路中晶体管高 频等效模型中的各个参数。 频等效模型中的各个参数。
放大器的5个参数
放大器的5个参数
放大器是一种为输入信号进行放大的电子设备。
它常常被用来放大音频信号，使得音乐能够在扬声器中更加清晰响亮。
为了了解放大器的性能和功效，我们需要关注以下五个重要参数：
1. 增益
增益是放大器将输入信号放大的程度。
它是输出信号和输入信号之间的比率，通常以分贝（dB）为单位表示。
增益越高，输出信号就越强，声音就越响亮。
但是增益过高可能导致信号失真和噪音增加。
因此，选择合适的增益是非常重要的。
2. 频率响应
每个放大器都有一定的频率响应范围。
频率响应反映了放大器对不同频率的信号的放大程度。
有些放大器可能在某些频率上具有更好的性能，而在其他频率上则表现不佳。
因此，在选择放大器时需要考虑所需频率响应的范围。
3. 噪声
噪声是指放大器电路中引入的任何不需要的信号。
噪声可以影响输出信号的质量，使其变得模糊或难以辨认。
低噪声放大器能够提供更清晰、更精准的信号放大效果。
4. 输入阻抗（Impedance）
输入阻抗是指放大器电路对输入信号的电阻性质。
输入阻抗会影响信号源和放大器之间的互动效果。
一般情况下，输入阻抗应该越高越好。
如果放大器的输入阻抗太低，就会导致信号源受到过多的负载，从而降低信号源的输出能力。
5. 输出功率
输出功率是指放大器输出信号的能力。
输出功率越大，放大器就可以驱动更大的扬声器或输出更高质量的音频信号。
但是，较大的输出功率通常也意味着较大的尺寸和成本。
因此，在选择放大器时，需要根据具体的使用场景和需求综合考虑输出功率和其他参数。
三极管放大电路的频率响应
• GH=20lgAuH= 20lgAum-3dB • GL=20lgAuL= 20lgAum-3dB
• 故又称H点和L点为-3dB点，BW为-3dB带宽。
12
二、实际旳频率特征及通频带定义
• 中频区增益与通频带是放大器旳二个主要指标，而 且这两者往往又是一对矛盾旳指标，所以引进增益带宽 乘积来表征放大器旳性能：
16
三、RC电路旳频率响应
• 1、高通电路
• RC高通电路如图所示：
•
•
Au
UO
•
Ui
1 R R 1
jC
1 1
jRC
17
三、RC电路旳频率响应
• 式中为输入信号旳角频率，RC为回路旳时间常数，
令：
L
1 RC
1
fL
L 2
1
2
1
2RC
f
j
•
Au
1
1 L
1
1
f
L
1
fL jf
j
jf
fL
18
三、RC电路旳频率响应
• 上限截止频率ƒH定义为高频区放大倍数下降为中频区旳 1/2时所相应旳频率，即：
AuH
1 2
Aum
0.707 Aum
• 同理，下限截止频率ƒL为：
AuL
1 2
Aum
0.707 Aum
• 通频带为：
BW= ƒH- ƒL ƒH
11
二、实际旳频率特征及通频带定义
• 上、下限截止频率所相应旳H点和L点又称为半功率点 （因为功率与电压平方成正比）。
15
三、RC电路旳频率响应
• 与耦合电容相反，因为半导体管极间电容旳存在， 对信号构成了低通电路，即对于频率足够低旳信号相 当于开路，对电路不产生影响；而当信号频率高到一 定程度时，极间电容将分流，从而造成放大倍数旳数 值减小且产生相移。
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-new
1 ZC = jωC
C1
& Ib I& c
& Ib
V&O
前面分析, 前面分析 隔直电容 处理为:直流开路 交流短路 处理为 直流开路,交流短路 直流开路
f 1Hz 10Hz 100Hz 1kHz 10kHz
60 40
带宽 20 0 2
2. 频率响应的分析任务
20 fL
2× 102
2× 103
2× 104 fH
f/Hz
（1）频率响应表达式 AV = AV (ω )∠ϕ (ω ) ）频率响应表达式: & 下限频率f （2）带宽 ）带宽BW、上限频率 f H、下限频率 L 、
继续
3. AV随 f 变化的原因
继续
（1）高通电路：频率响应 ）高通电路：
fL
& Uo jωRC & = Au = & U i 1 + jωRC
1 & = j f fL 令f L = ，则Au 2 πRC 1 + j f fL
f>>fL时放大 倍数约为1 倍数约为
f fL & Au = 1 + ( f f L )2 ϕ = 90° − arctan( f f L )
由于放大电路中耦合电容、旁路电容、 由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导体器 耦合电容 极间电容的存在 使放大倍数为频率的函数。 的存在， 件极间电容的存在，使放大倍数为频率的函数。
继续
5.1 频率响应概述
频率响应——放大器的电压放大倍数 放大器的电压放大倍数 频率响应 与频率的关系
放大器的频率响应
5.2.1 共射基本放大器全频段微变等效电路
.
. . .
5.2.2三极管的频率参数
1. 共发截止频率 fβ
值下降到 0 的0.707倍时的频率。
2．特征频率 f T 当 降为1时的频率。 3．共基截止频率
共基截止频率。
f ＝ f α 时，
π
fα
值下降为 的0.707倍时的
t0 t0
5.5.2 频率响应与阶跃响应的关系
1. 上升时间与上限频率的关系
0.35 tr fH
2. 平顶降落 与下限频率
f L 的关系
平顶降落：在tp内，虽然输入电压维持不变，但由于 电容C的影响，输出电压却按指数规律下降，下降速 度决定于时间常数RC的这种现象。
高通RC的阶跃响应：
5.1.1 5.1.2
研究放大器频率响应的必要性 波特图及简单RC电路的频率响应
5.1.1 研究放大器频率响应的必要性
1. 频率失真
幅度失真: 由于不同频率的成分幅度上得不 到同样放大而使输出波形产生的失真； 相位失真: 由于不同频率的成分产生的相移 不同而使输出波形产生的失真。
线性失真:由电路的线性电抗元件引起的失真。
j j 2f
( f ) arctg ( f / f H )
绘出幅频特性：
绘出相频特性：
2. 高通RC
幅频特性表达式为：
Au ( f )
1 1 ( fL / f )
2
相频特性表达式为：
( f ) arctg ( f L / f )
结论：
电路的截止频率决定于电容所在回路的时间常数 递函数也随之确定。
0
电子电路中的放大器频率响应问题如何解决
电子电路中的放大器频率响应问题如何解决在电子电路中，放大器频率响应问题是一个必须解决的重要问题。
频率响应是指放大器对不同频率信号的响应程度，对于电子设备的性能和音质表现有着直接影响。
本文将探讨如何解决电子电路中的放大器频率响应问题，并提供一些有效的解决方法。
一、识别放大器的频率响应问题首先，我们需要识别放大器的频率响应问题。
通常，频率响应问题会导致信号失真、波形变形和音频失真等不良效果。
一种常用的方法是使用示波器观察放大器输出信号的波形，并与输入信号进行比较。
如果输出信号的幅度和相位发生了变化，并且与输入信号不匹配，那么很可能存在频率响应问题。
二、避免频率响应问题的原则为了避免频率响应问题的发生，以下是一些原则可以作为参考：1.选择合适的放大器：根据应用需求选择具有良好频率响应特性的放大器。
不同类型的放大器在频率响应方面有所区别，因此选择合适的放大器是非常重要的。
2.合理设计电路：电路设计中应该尽量减少不必要的干扰和损耗。
合理地布局组件和电路板，避免信号干扰和损耗现象。
3.使用合适的电源：电源对放大器频率响应有着重要影响。
选择高质量的电源，并保持电源的稳定性，可以有效地提升放大器的频率响应。
三、常见的解决频率响应问题的方法当我们遇到频率响应问题时，可以采取以下几种方法来解决：1.负反馈：负反馈是一种常用的技术，可以通过引入负反馈电路来提高放大器的频率响应特性。
通过将部分输出信号反馈到输入端，可以减小放大器的频率响应波动，提高稳定性和线性度。
2.滤波电路：在输入信号和输出信号之间添加滤波电路，可以减小放大器对特定频率的响应，提高频率响应一致性。
滤波电路可以根据设计需求选择不同的类型，如低通滤波器、高通滤波器等。
3.优化元件选择：选择适合的电容、电感和电阻等元件，可以减小电子电路中的频率响应问题。
合理匹配元件的参数，使其频率特性与放大器相匹配，可以提高整体频率响应。
四、实例应用以音频放大器为例，我们将介绍如何解决此类电子电路中的频率响应问题。
运算放大器的频率响应
运算放大器的频率响应一、实验目的1、图示开环和闭环运算放大器的频率响应曲线。
2、由开环和闭环运算放大器的分贝增益确定运方的中频增益。
3、测定开环和闭环运算放大器的高端截至频率。
4、测定开环运算放大器的高频分贝增益。
5、测定开环放大器的单位增益宽带。
6、用运放的单位增益宽带计算放大器的宽带。
7、测定开环运放的截至频率及中频式输入和输出波形的相移。
8、测定负反馈对闭环运放带宽的影响。
9、用脉冲输入测定闭环运放的高端截至频率。
二、实验器材LM741运算放大器 1个信号发生器 1台波特图仪 1台示波器 1台电阻：100KΩ 2个， 1KΩ、10KΩ各1个三、试验原理用图１所示的电路可测量开环运算放大器的高端截至频率（近似等于宽带）和特征频率（单位增益频率）。
同相比例放大器为串联电压负反馈电路。
其高端截至频率可用图２所示的电路测定。
图１开环运放的频率响应图２同相比例运放的频率响应分贝电压增益与实际电压增益的关系为（dB）放大器的高端截至频率fH等于幅频特性曲线上中频增益下降3dB时的频率。
单位增益频率fu实施放大器电压增益下降为1（0dB）的输入信号频率。
放大器的增益宽带积是一个常数，等于单位增益频率，即图２所示的同相比例放大器的闭环电压增益为在图３所示的同相比例放大电路中，如果输入端加上脉冲信号，则输出波形的上升时间Tr (从幅值的10%至90%)可用来测定放大器的宽带。
输出上升时间（Tr）与放大器宽带(fH)只见的关系为图３通向比例运放的脉冲响应四、试验步骤1、在EWB平台上建立如图１所示的实验电路，仪器安图摄制。
用波特图仪图示运放开环增益的幅频特性曲线，频率变化范围为1.0 Hz—2MHz，增益单位是dB。
2、单击仿真开关运行动态分析，观察波特图仪显示的幅频特性曲线，注意曲线的品质部分在地段接近1Hz。
移动光标，测定放大器的中频电压增益，单位为dB。
3、步骤2分贝增益的测量值，计算放大器的中频电压增益，单位为dB。
电路基础原理解读运算放大器的频率响应和增益带宽积
电路基础原理解读运算放大器的频率响应和增益带宽积在电子工程领域中，运算放大器是一种常用的电路元件，它具有放大输入信号的功能。
然而，运算放大器的频率响应和增益带宽积是其性能的重要参数之一。
接下来，我们将解读运算放大器的频率响应和增益带宽积，并探讨其应用。
首先，我们来了解一下运算放大器的频率响应。
频率响应可以理解为运放对不同频率输入信号的响应程度。
在理想情况下，运放应该对所有频率的信号都有相同的放大倍数，即在整个频率范围内保持恒定的增益。
然而，实际情况下，由于运放内部有限的带宽限制以及外部环境的干扰等因素，运放的增益在不同频率下可能有所变化。
运放的频率响应通常可以用一个曲线来表示，这个曲线被称为频率响应曲线。
频率响应曲线通常是由频率作为横坐标，增益作为纵坐标来绘制的。
根据曲线的形状，我们可以了解运放在不同频率下的放大性能。
一般来说，在低频范围内，运放的增益较高，但随着频率的增加，增益会逐渐下降，直至达到一个临界频率。
临界频率之后，运放的增益会进一步下降并趋于稳定。
其次，我们来了解一下运算放大器的增益带宽积。
增益带宽积是指运放的增益乘以其带宽的乘积，用来表示运放在不同频率下的放大能力。
增益带宽积越大，运放在高频范围内的放大能力就越好。
实际上，运放的增益和带宽之间存在一种平衡关系。
由于运放的内部电容和电感等元件存在，它们在高频下会对信号产生影响，导致增益下降。
而为了增加运放的带宽，需要减小内部电容和电感的影响，这又会导致增益下降。
因此，在设计运放电路时，我们需要根据具体应用来选择合适的增益带宽积，以满足对信号放大和频响特性的需求。
运放的频率响应和增益带宽积在电子工程中有着广泛的应用。
以音频放大器为例，由于音频信号的频率范围较窄，一般在20Hz到20kHz之间，我们可以选择增益带宽积较大的运放来保证音频信号的高保真度。
而在通信系统中，由于需要传输高频信号，我们则需要选择具有较宽带宽但增益较低的运放。
总结起来，运算放大器的频率响应和增益带宽积是评估其性能的重要指标。
放大器的频率响应
中频段：等效电路与本书前面部分的情况一致。 耦合电容和旁路电容－－短路 晶体管电容－－开路 等效电路中没有电容 增益表达式将不含频率变量，即与频率 和电容无关。
低频段： 等效电路：耦合电容和旁路电容包含于等效电路中，寄生电
下转折频率fL 上转折频率fH 转折频率:指的是增益下降到最大增益的0.707 倍时所对应的频率。 频带宽度fBW=fH-fL
举例
音频放大器：要求将频率范围在20Hz<ffL<20kHz之间的fH 信号进 行放大时，就要求放大器的fL<20Hz，fH>20kHz，才能保证 不失真地放大原信号。
分段分析法
FL (s)
＝
(1 z1 / s)(1 (1 p1 / s)(1
z2 / s) (1 zm / s) p2 / s) (1 pm / s)
一般来说，零点远小于极点的绝对值，而且对多数放大
器于等其效他电 极路 点而 ，言 此， 时常FL常(s)有表一示个为极FL点(s)（ 如1 -1p1p/1）s下的转绝折对角值频远率大L 就近似为 p1。 FL (s) 成为一阶高通网络的系统函数，该极点 - p1称主极点。
已知 FH (s) ＝
求 H 。 解：由式（5.8）可得
1
s 105
(1
s 104
)(1
4
s 104
)
H
1 (104 )2
1
1 (4 104 )2
1 ＝9800rad/s
(105 )2
由式（5.9）可得
H
1
1 (104 )2
共源级放大器的频率响应
共源级放大器的频率响应一、引言共源级放大器（Common Source Amplifier）是一种常用的放大电路，广泛应用于各种电子设备和系统中。
了解其频率响应特性对于分析和优化电路性能具有重要意义。
本文将详细讨论共源级放大器的频率响应，分析影响频率响应的各种因素，并探讨如何在实际应用中改善频率响应。
二、共源级放大器的频率响应特性1.低频响应共源级放大器的低频响应主要受到晶体管输入电容和输出电容的影响。
当输入信号频率较低时，输入电容对信号的衰减较小，使得放大器具有良好的低频响应。
然而，随着频率的增加，输入电容的阻抗逐渐降低，导致信号衰减加剧，低频响应变差。
2.高频响应共源级放大器的高频响应受到晶体管特性、负载电阻和输入输出电容等因素的影响。
在高频段，晶体管的输入和输出电容对信号的衰减较大，同时负载电阻也会对高频信号产生阻抗，从而导致高频响应恶化。
3.带宽和滚降带宽是衡量放大器频率响应宽度的指标，滚降则反映了信号在频率响应中的衰减程度。
为了获得较好的带宽和滚降特性，需要优化电路设计和选用合适的晶体管。
三、影响频率响应的因素1.晶体管的特性晶体管的输入和输出电容、电流放大系数等特性参数对频率响应具有重要影响。
选用低输入输出电容、高电流放大系数的晶体管可以提高放大器的频率响应。
2.负载电阻负载电阻的选取也会影响共源级放大器的频率响应。
负载电阻越小，高频响应越好；但过大则会使低频响应变差。
因此，在设计电路时需要权衡负载电阻的大小。
3.输入和输出电容输入和输出电容对频率响应的影响已在前文提及。
减小输入和输出电容可以提高放大器的频率响应，但同时也会增加电路的复杂性和成本。
四、改善频率响应的方法1.选用合适的晶体管选用低输入输出电容、高电流放大系数的晶体管可以有效提高共源级放大器的频率响应。
此外，采用宽带晶体管技术也可以拓宽放大器的带宽。
2.优化电路设计通过调整电路参数，如负载电阻、输入输出电容等，可以优化共源级放大器的频率响应。
放大器的频率响应
放大器的频率响应(1)放大电路中存在电抗元件耦合电容1C ，2C 和射极旁路电容Ce ，以及电路的分布电容0C 。
和管子的极间电容。
因此对不同频率它呈现的阻抗不同，放大电路对不同频率成分的放大倍数和相位移不同。
放大倍数与频率的关系，称为幅频特性，相位与频率的关系称为相频特性。
放大器对不同频率放大倍数的不同将引起幅频失真；放大器对不同频率的相位移不同，将引起相频失真。
上述失真统称为频率失真，由于它们是曲线性元件引起的，故又常称为线性失真。
(2)影响低频段的频率响应主要受耦合电容1C ，2C 和旁路电路Ce 的影响。
影响高频段的频率响应，主要受三极管的极间电容和电路分布电容0C 的影响。
在等效放大电路的频率响应电路中要根据高、低频时不同电容的影响取舍。
如高频等效电路主要考虑极间电容和分布电容的影响，忽略其他电容的影响；低频等效电路主要考虑耦合电容和旁路电容Ce 的影响，忽略其他电容的影响。
(3)上限频率H f 和下限频率L f ，。
截止频率：定义放大倍数下降到中频区放大倍数的21时所对应的频率。
用分贝表示是比中频区放大增益的分贝数下降3 dB 。
下限频率L f ：低频段的截止频率。
上限频率H f ：高频段的截止频率。
频带宽度：L H BW f f f -=。
如果输入信号的频率在频率宽度范围内，放大器的放大倍数和相位移为常数；如果超出了频带宽度，则产生线性失真。
(4)多级放大器频率特性分析。
多级放大器总的上限频率^比其中任何一段的上限频率都要低；下限频率L f 。
比其中任何一级的下限频率都要高。
即多级放大器的级数增加了，总的放大倍数增大了，但总的频带宽度变窄了。
(5)组合电路频率响应的定性分析。
共射一共基组合放大电路：它的上限频率主要决定于共射电路，而共射电路的上限频率又随其负载电阻减小而提高。
共射电路的负载电阻正是共基放大电路的输入电阻，其值很小，所以这种电路组合以后，它的上限频率比负载直接接于共射放大电路的输出端时要高得多，这样的组合可以提高GBW 值，一般用在负载电阻较大的场合。
共源级放大器的频率响应
共源级放大器的频率响应
共源极放大器（Cascode Amplifier）的频率响应特点如下：
1.频率特性：共源极放大器的频率响应具有负相频和极点的固有特性。
这意味着放大器对于低频信号是低通滤波器，对于高频信号是高通滤波器。
其带宽受制于电路参数。
2.增益和带宽：共源极放大器的增益大小取决于输入阻抗和输出阻抗的比值，并且随频率增加而减小。
因为频率越高，阻抗越小，所以低频段的增益大于高频段的增益。
高频段（如RF电路）的设计目标通常为-3dB带宽是截止频率的2~3倍，在1GHz时，应至少保证300MHz的带宽。
3.输入阻抗和输出阻抗：共源极放大器的输入阻抗非常高，可以近似为无穷大。
但是，输出阻抗非常低，甚至在电阻几欧姆级别下仍具有相当高的功率容量。
因此，共源极放大器具有很高的输入阻抗和非常低的输出阻抗。
综上，共源极放大器在电路设计中可以作为放大器、滤波器和衰减器使用，根据其特点可以进行不同的应用场景选择。
模电第三章之 放大电路的频率响应
C1 + +
+
+
3.3.1 混合 型等效电路
一、混合 型等效电路cBiblioteka brbcrbb
+
b
Ib U be rb b
b
C bc
Ic c
+
gmU be
b
rbe
U be
rbe
C be
e
U ce
(a)三极管结构示意图
e
(b)等效电路
特点：（1）体现了三极管的电容效应 . .
10 f
f
图 3.2.1 的波特图
3.2.1 共射截止频率 f
值下降到 0.707 (即 1 0 )时的频率。 0 2
当 f = f 时，
1 0 0.707 0 2
20 lg 20 lg 0 - 20 lg 2 20 lg 0 - 3(dB )
对数幅频特性：
20 lg Au / dB
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
当 f ≥ fL(高频)，
幅频特性
Au 1
图 3.1.4(a)
当 f < fL (低频)， Au 1
且频率愈低，Au 的值愈小，
最大误差为 3 dB， 发生在 f = fL处
2
-20 lg 1 f L 20 lg Au f
2
则有：
当 f f L 时， Au 0 dB 20lg
f f 当 f f L 时， lg Au -20 lg L 20 lg 20 f fL
什么是放大器的频率响应
什么是放大器的频率响应放大器的频率响应是指放大器对不同频率输入信号的增益变化情况。
频率响应是评估放大器性能的重要指标之一，它描述了放大器在不同频率下是否能够保持稳定的增益，并在一定范围内传递输入信号的频率特性。
频率响应通常表示为放大器的增益与频率之间的关系。
在理想情况下，放大器应该使得所有频率的输入信号都能够得到相同的增益。
然而，实际情况中放大器的频率响应可能会受到一些限制和非线性因素的影响。
因此，了解和分析放大器的频率响应对于正确选择和设计放大器至关重要。
放大器的频率响应可以通过绘制Bode图来表示。
Bode图是一种将放大器的幅频特性和相频特性绘制在一张图上的图示方法。
通过Bode 图，我们可以清晰地观察到放大器在不同频率下的增益变化情况。
通常，放大器在低频时会有较高的增益，随着频率的增加，其增益值会逐渐下降。
这种现象被称为低频截止。
此外，放大器在高频时也会出现增益下降的情况，这是由于放大器的内部元件（如晶体管）的衰减效应和频率响应限制所导致。
高频截止频率是指放大器增益下降到其最大增益的3dB处的频率。
放大器的频率响应还可以受到输入和输出耦合电容的影响。
这些耦合电容会限制低频信号的传输，从而导致低频增益下降。
为了改善放大器的频率响应，可以采取一些措施。
例如，可以使用负反馈电路来提高放大器的稳定性和频率响应。
负反馈电路通过将放大器的输出与输入之间进行比较，并校正其增益特性，从而改善了放大器的频率响应。
总之，放大器的频率响应是指放大器对不同频率信号的增益变化情况。
了解和分析放大器的频率响应对于正确选择和设计放大器至关重要。
通过采取一些措施，如负反馈电路，可以改善放大器的频率响应，使其能够更好地满足实际应用的需求。
放大器的频率响应 小结及习题
注意：增益带宽积为常数（静态工作点一定）。
4、单级放大器中各电容对带宽（转折频率）的影响
1）外部电容影响fL→旁路电容影响最大；输出端电容比 输入端电容影响大；负载电容几乎不影响fL。 2）内部电容影响fH→Cb’c和Cgd影响较大。 注意：1）共射电路的Miller效应；
根据主极点条件（概念）估算；
FL
(s)
(s (s
z1)(s p1)(s
z2 ) p2 )
1 . 根 据 定 义 ：1 2
(L2 (L2
z12 )(L2 p12 )(L2
z22 ) p22 )
1
1
1
L2
( z12
z22 )
1
L4
z12 z22
4.根据主极点概念：L p1
2
1
1
L2
(3p.12低 频 p22 )增益1L4函p数12 p的22 零点远小于极点：L
高频模型，故模型中有晶体管内部电容）
求每个电容对应的开路时间常数。
Note：满足主极点条件时的下转折频率与上转折频 率分别近似等于低频主极点频率和高频主极 点频率；无主极点时， 1.15是修正系数。频率fL / fH 、带宽fBW、通频带的概念； 频率失真，与非线性失真的差异； 放大器高、中、低频段增益函数的特点； 利用放大器增益函数求其上/下转折频率； 波特图的初步概念； 短路时间常数法估算下转折频率fL ； 开路时间常数法估算上转折频率fH ；
Ex.1 写出增益函数的零点、极点； 求上下转折频率、中频增益。
A(s)
102 s(s 1 (s 10)(s
02 ) 103
)
电路中的放大器的增益与频率响应
电路中的放大器的增益与频率响应在现代电子科技的应用中，放大器是起到非常重要作用的一个电路元件。
放大器能够将电信号的幅度进行放大，以增强信号的强度和质量。
然而，在放大器的设计和应用过程中，我们需要考虑的因素不仅仅是增益，还要关注频率响应。
放大器的增益是指输入信号与输出信号之间的增加倍数。
在常见的放大器电路中，如共射放大器、共基放大器和共集合放大器等，都具有不同的增益特点。
在这些放大器中，增益的大小与直流偏置、电容电阻等元件的选择有关。
我们可以根据需求来选择不同的放大器电路来实现不同的放大倍数。
然而，放大器的增益并不是越大越好。
放大器的增益过大会导致信号失真和噪声增加。
因此，在实际应用中，我们需要根据具体需求，选择合适的增益范围。
另一个需要关注的是放大器的频率响应。
频率响应是指放大器在不同频率下对信号的放大程度。
我们知道，信号是由不同频率的分量组成的，需要放大器在不同频率下都能够正确地放大信号。
在放大器的设计中，频率响应往往会随着频率的增加而发生变化。
这是由放大器的电路特性决定的。
例如，晶体管的频率特性受到晶体管内部电容和电感等因素的影响。
因此，在使用放大器时，我们需要对其频率响应进行评估和优化。
为了解决频率响应的问题，我们通常会采用一些补偿措施。
例如，引入负反馈电路或者使用滤波电路等来限制放大器的频率响应。
这样可以使放大器在特定的频率范围内具有较好的放大效果，避免信号失真和波形变形等问题。
除了增益和频率响应，放大器的线性度、失真度、输入输出阻抗等也是需要考虑的因素。
这些因素都会对放大器的性能产生影响。
因此，在放大器的设计和应用中，我们需要全面考虑这些因素，并进行合理的折衷和选择。
总之，电路中的放大器不仅仅是简单的放大信号的功能，还需要关注增益和频率响应等因素。
增益决定了信号放大的倍数，而频率响应则关系到放大器在不同频率下的放大能力。
要设计出性能良好的放大器，需要综合考虑各种因素，并进行合理的设计和优化。
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5
1 1.6Ω 当 f =10khz 时：X C 2πfC
RC C1 RB + 10F + v'i vi
如果 f = 100 Hz
+VCC 10F + C2
1 XC 158Ω 2πfC
电路工作频率较低时，交流 通路中的耦合电容及旁路电容 不能视为短路。
vi 的幅度不变时,随着工作频
1014 s 2 A( s ) ( s 10)( s 102 )( s 105 )( s 106 )
解： A( s )
10 3 10 10 2 s s (1 )(1 )( 5 1)( 6 1) s s 10 10
14
1 3 AM 10 1 5 10 10 106
( s) A (1
L
s
AM )(1 s
AM )
1 (1
H
L
s
) (1
1 s
H
)
( s) F ( s) AM F L H
( s ) 0 、lim A ( s) 0 A 表征的响应为带通特性。 lim s 0 s
低通特性:
j 1 i 1 n
m
( s) K A
(s Z ) (s P )
j 1 j i 1 n i
m
式中: Zi ——零点频率、 pj —— 极点频率。
14
例1.求图所示RC高通滤波电路的电压转移函数,并画出幅 频特性曲线。 解：
( j ) V A( j ) o Vi ( j ) R 1 R j C jRC 1 jRC
2.电路中只含两个极间电容
( s) A (1 AM s )(1 s
( s) A
H1
H 2
)
( s) AM F H
AM 0.707AM
0
H
f
( s) 、 ( s) A lim A ＝ 0 表征的响应为低通特性，AM lim s 0 s
17
3.电路中只含一个耦合电容一个极间电容
频率较高时容抗XC很小，交流通路中电容可视为短路。
AVM
v0 RL vi rbe
RC C1 RB + 10F + vi v'i
+VCC 10F C2 + vO
但当频率较低时XC增大， 对电路的频率响应造成的影 响。
1 f vC1 v i vO A V C1
( s) A
解：把上式转化标准形式
3 10 (S) A V S S S ( 6 1)( 7 1)( 8 1) 10 10 10
AM 0.707AM
0
H
f
AM = -103，幅频特性应为低通特性
H是三个极点频率中的最小值H＝106 rad/s
19
例3. 某放大器的增益函数如下式，求放大器的AM并定性 画出对应的幅频特性曲线。
(j)称为放大器的相频响应，表示放大器的输出信号与
输入信号的相位差与频率的关系。 相频响应与幅频响应统称为放大器的频率响应。放大器放 大输入信号时，为了不产生失真，必须对所有输入信号的每 一个频率分量作同等增益和同等相移的放大。
4
二.影响放大电路低端频率响应的主要因素 在CE电路中耦合电容C1、C2一般取值为几十F。
fL 、fH 的估算一般采用一阶电路近似(开路短路时间常 数)法，让电路中的每个电容单独起作用,不起作用的耦
合及旁路电容视为短路，不起作用的PN结电容视为开路。
21
一. 一阶近似(时间常数)法估算 fL 、fH 将输入信号分为三个频段：中频段、低频段和高频段。 来进行分析。 在中频段， PN结电容视为开路，耦合电容（或旁路
RB C1
+ vi
RC
+VCC C2 + vO
0
fH
Cj
1 AV ib 当： f jC j
AM
RL rbe
7
四.BJT的混合π模型 由器件的物理结构特性并考虑PN结电容可得BJT的 混合π模型。
C
iC N rb'C ib B P b' rbb' rb'e N E iE B rbb'
电容）视为短路。 在低频段，主要考虑耦合电容及旁路电容的影响。 在高频段，主要考虑PN结电容的影响。
低频转折角频率L 是每个大容量电容对应的时间常数的
倒数之和；高频转折角频率H是每个PN结电容对应的时间 常数之和的倒数。
L
1
Li
、 H
1 Hj
22
一般放大器中都存在多个电容,如在图示电路中 C1 ——L1=1/L1 C2 ——L2=1/L2 CE ——L3=1/L3
§5.1 频率响应的基本概念
§5.2 放大器的增益函数与转折频率 §5.3 基本放大器转折频率的估算 §5.4 多级放大电路的频率特性
1
§5.1 频率响应的基本概念
实际放大器的输入信号不是简单的单频信号，通常由许多
不同相位、不同频率信号分量组成，占有一定的频谱。
例如: 音频信号 f = 20Hz ~ 20KHz
C
rce
B rbb'
vb'e
C
+ Ce
+ rb'e
gmvb'e
rb'e E
E
rbb rbe rbe rbb (1 )
gm
26 I EQ
gm vbe gm ib rbe ib
rbe
I EQ 38.5 I EQ 26 26mV (1 ) I EQ
CE
集电结PN结电容 — Ccb 。
10
3.典型阻容耦合放大器的全频率幅频特性曲线
( jf ) A
AVM 低频段
AVM 2
中频段
高频段
通频带BW
0
fL
fH
f
fL称为放大器的低端转折频率， fH称为放大器的高端 转折频率。
BW(＝ fH － fL)称为放大器的通频带，又称为放大器 的
3分贝带宽。
R1 C RC b' c C1 C2 RS
vs
+
+VCC
+
Cb' e——H1=1/H1
Cb' c ——H2=1/H2
R2 Cb' e RE
RL vO CE
放大电路的L 是C1、C2、CE的时间常数的倒数之和；
H是每个PN结电容对应的时间常数之和的倒数。
L
1
L1 L 2
1
CE vO
R L rbe
A V
率的降低，会造成vO减小，电 路的放大倍数减小。
0
fL
6
三. 影响放大电路高端频率响应的主要因素 由于BJT存在PN结电容Cj ，其容量( 几十pf )很小。 频率低时不起作用。但当频率很高时：会造成放大器
输入端趋于短路。
A( f )
AM 0.707AM ff
vb'e Cc
b'
rb'C gmvb'e
C
rce
Байду номын сангаас
+ Ce
rb'e E
混合π模型
BJT的混合π模型主要用于高频电路与电路频率特性分析。
8
混合参数与参数的关系 在低频时，如果不考虑极间电容作用，并忽略大阻值 电阻rb'C 、rce ，混合模型简化如下电路 B rbb'
vb'e Cc b' rb'C gmvb'e
( j ) 实际放大器的AV是频率的函数： AV A
3
一.放大器的频率响应 频率响应是放大器的重要性能指标，它反映了放大器对不 同频率信号的放大能力。
A ( j ) A ( j ) ( j ) A V
其中: A(j)称为放大器的幅频响应，表示放大器的电压增益的 模与信号频率的函数关系；
+ vi
10F
C R 1kΩ + vO
( s) A
sRC 1 sRC
1 1 1 sRC
1
1
L
s
( s) A
s s 100
1
0.707
0
100
f
1 1 其中： L 100 rad / s RC
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典型阻容耦合放大器的增益函数 A(s)
( s) A F ( s) F ( s) A M L H
( s) A
3db
AM
幅频特性应为带通特性 L＝102 rad/s、H＝105 rad/s
0
L
H
20
§5.3 基本放大器转折频率的估算
频率特性分析包括两个内容： 1. 放大器的转折频率( fL 、fH )计算；
2.频率特性曲线绘制(画波特图)。 实用的分析方法：计算机辅助电路分析(CAA)。 手工计算仅仅用于简单估算
放大器 ( j ) A
V
( j ) X O
( j ) —— 放大电路的幅频函数 A
(j) —— 放大电路的相频函数(固有相移)
－ X ( j ) X O i
12
频率特性
( j ) 对应的频率特性 幅频特性 —— A
相频特性 —— ( j ) 对应的频率特性