第7章频率响应

gm RL
RS
jCi
1
jCi
U s
(gm RL'
rbe ) Rs rbe 1
1
jRS'
Ci
U
S
第7章 频率响应
Aus
(
j
)
U
o
Us
(gm RL'
rbe ) Rs rbe 1
1
jRS' Ci
1
AuIs
j
H1
（7.4.11） （3.10.25）
AuIs
gmRL
rbe Rs rbe
0RL
7.3 运用快速估算法分析频率响应的预备知识
多电容电路
C1：耦合电容， 约几十个μF。
C2：负载电容， 约几~几百pF。
中频段等效电路
Au ( j)
Uo ( j) Ui ( j)
R2 R1 R2
AuI
中频增益与频率无关
高频段等效电路
第7章 频率响应
U i(
j)
R2 R1 R2
Ui(
j)
Au ( j)
AuI
j L
j(R1 R2 )C1
L
( R1
1 R2 )C1
L (R1 R2 )C1
下限角频率
低频时常数
随着频率的下降，增益|Au(jω)|下降，输出电压|Uo(j ω)|下降。
238页 图7.3.2 91页 图3.10.1(a)
第7章 频率响应 7.4 单级共射放大器的高频响应分析 1. 共射放大器的高频小信号等效电路
7.1.2 实际的频率响应及通频带的定义 耦合电容和旁路电容使低频段放大倍数下降 BJT的极间电容和电路的负载电容、分布电容等使高频段 放大倍数下降
阻容耦合放大器的实际幅频特性
集成运放的实际幅频特性
集成运放是高增益的直接耦合放大器，平坦部分可延伸到零。
第7章 频率响应
中频区增益AuI与通频带BW是放大器的两个重要指标（彼 此矛盾），还可用增益频带积来表征放大器性能
① 共射短路电流放大系数β(jω)及其上限频率f β
(
j)
Ic Ib c、e短路
gmUbe Ib
由于Cb’e的影响， β将是频率的函数
gm
ic ube
Q
ic ib
ib ube
Q
0
rbe
0 (1 0 )re
1 re
第7章 频率响应
Cb’c很小，忽略其对基极电流的分流作用
Ube
Ib (rbe //
1
jCbe
振幅频率失真（幅频失真）：放大倍数随频率变化而引起的失真
相位频率失真（相频失真）：延迟时间随频率变化而引起的失真
以上两种失真均由电路中的线性电抗元件（电阻、电容和电感） 引起，统称为线性失真。
第7章 频率响应
2、线性失真与非线性失真
线性失真与非线性失真的相同点：输出信号产生畸变。
线性失真与非线性失真的不同点：起因和结果均不同。
Cbc
Au
U
2
U0
gm RL
U 1 U be
第7章 频率响应
单பைடு நூலகம்化模型
进一步的简化等效电路
Ci Cbe CM Cbe (1 gm RL )Cbc
U s
Rs
rbe rbb
rbe
Us
rbe Rs rbe
Us
Rs rbe
(RS rbb )
3. 高频增益表达式与上限频率
1
Uo
gm RLUbe
U2 U1
网络N的电压增益
Z 1
jCbc
Miller等效 后的单向化
等效电路
第7章 频率响应
Z1
Z 1 Au
1
jCbc (1 Au )
1
jCM
CM Cbc (1 Au ) Cbc (1 gm RL )
Z2
Au Z Au 1
jCbc
1 ( Au
Au
1)
1
jCM
CM
(
Au Au
1)Cbc
G BW AuI BW AuI fH
通常希望放大器具有尽可能大的增益频带积 通频带的选择，要由信号的频谱来决定，对给定的信号， 通频带过宽不仅无必要，还会窜入不必要的干扰和噪声。
第7章 频率响应
7.2 BJT的高频小信号模型与频率参数 1. BJT的高频等效电路
2. BJT的高频参数 BJT的高频小信号混合π型等效电路
Rs rbe
H1 2f H1
1 RsCi
1
H1
幅频特性
相频特性
( jw) 180 arctan( f )
f H1
Aus ( j)
AuIs
2
1
f fH1
( jw) arctan( f )
)
Ib 1
rbe
jrbeCbe
( j)
gm Ube Ib
1
0 jrbeCbe
0
1 j
0
1 j f
f
f
1
2rbeCbe
β(jω)的上限频率
( j)
0
1 ( f )2 f
fT
0 f
1
2reCbe
f
② 特征频率fT 定义：|β(jω)|下降到1时所对应的频率，即|β(jfT)|=1
第7章 频率响应
第7章 频率响应
本章重点：讨论电路的频率响应与哪些因素有关，从而 得到设计宽频带放大器的一些指导原则。
7.1 频率响应的基本概念
频率响应也称为“频率特性”，是放大器的一个重要指标。 它描述的是放大器对于不同频率电信号放大率的均匀度。
7.1.1 频率失真
一般地，实际信号（如音频、视频、生物电信号等），都 不是单频信号，而是由许多不同相位、不同频率分量组成 的复杂信号，占有一定的频谱。
起因不同 线性失真：是由电路中的线性电抗元件引起的。 非线性失真：是由电路中的非线性元件（BJT或FET的特 性曲线的非线性等）引起的。
结果不同 线性失真：只会使信号中各频率分量的比例关系和时间
关系发生变化，不产生输入信号中没有的新 的频率分量。 非线性失真：会产生输入信号中没有的新的频率分量。
第7章 频率响应
2. Miller定理和高频等效电路的单向化模型 Miller定理给出了网络的一种等效变换关系，它可以将跨 接在网络输入端与输出端之间的阻抗分别等效为并接在 输入端与输出端的阻抗。
第7章 频率响应
Z1
U1
I1
U1
U1U 2
Z
Z
1
U
2
U1
Z 1 Au
Z2
U
2
I2
U2
U 2U1
Au Z Au 1
Z
Au
由于实际的放大器中存在电抗元件（BJT的极间电容、电 路的负载电容、分布电容、引线电感等），使得放大器对 不同频率信号分量的放大倍数和延迟时间不同，由此产生 的信号失真称为频率失真。
第7章 频率响应
(a)信号
(b)振幅频率失真
(c)相位频率失真
当信号通过放大电路时,其频率成分不变,但各频率分量的振幅及 相位会发生变化.
R2 R1 R2
1
1
j(R1 // R2 )C2
1
AuI j
H
H
1 (R1 // R2 )C2
H (R1 // R2 )C2
上限角频率
高频时常数
随着频率的升高，增益|Au(jω)|下降，输出电压|Uo(j ω)|下降。
低频段等效电路
第7章 频率响应
Au (
j)
R2 R1 R2
1
1 1
1