模拟电子技术基础-频率响应(1)

则在0.1fH与10fH之间用斜率为– 45O/十倍频程的斜线近似
– 45 /十倍频程
(相移为负表示输出电压滞后于输入电压)
10
RC低通电路频率响应的波特图
上限截止频率 f H
1 2RC
R + . Vi C + . Vo -
–3dB
f < fH时(通带)，AV 最大且不随频率变 化,输出与输入电压 相移为0或较小; f = fH 时, AV下降3dB, 且输出与输入电压 相位差=-45o; f >fH时,随着频率 增大，AV按20dB/dec 斜率下降，且相移 增大,最大达到-90o。
和多级放大电路的频率响应。
2
6.1 放大电路的频率响应
放大电路对不同频率信号产生不同响应的根本原因
电抗元件的阻抗会随信号频率的变化而变化。
放大电路中有耦合电容、旁路电容和负载电容，FET或 BJT也存在PN结电容，此外实际电路中还有分布电容。
前两章分析放大电路的性能指标时，是假设电路中所 有耦合电容和旁路电容对信号频率来说都呈现非常小的阻 抗而视为短路；FET或BJT的极间电容、电路中的负载电 容及分布电容对信号频率来说都呈现非常大的阻抗而视为 开路。
1 1 ( fL / f )
2
得: 幅值为 A V
相角为 arctan ( f L / f )
12
RC高通电路的频率响应波特图
下限截止频率 f L
1 2RC
f > fL时(通带)，AV 最大且不随频率变 化,输出与输入电压 相移为0或较小; f = fL 时, AV下降3dB, 且输出与输入电压 相位差=45o; f <fL时,随着频率 减小，AV按20dB/dec 斜率下降，且相移 增大,最大达到90o。
11
RC高通电路的频Hale Waihona Puke Baidu响应
二. RC 高通电路
R 1 Vo ( s ) AV ( s ) Vi ( s ) R 1 / sC 1 1 / sRC sRC 1 sRC
jf 2RC AV 1 jf 2RC

令 fL
1 2RC
则A V
j( f / f L ) 1 1 j( f / f L ) 1 j( f L / f )
1 / sC 1 V ( s) AV ( s ) o R 1 / sC 1 sRC Vi ( s )
1 AV 1 jf 2RC

令 fH
1 2RC
则
AV
1

1 1 j( f / f H )
2
得: 幅值为 A V
1 ( f / fH )
相角为 -arctan ( f / f H ) 相频响应表达式
研究放大电路的动态指标（主要是增益）随信号频率变化 时的响应。具体包括： 1、频率响应的分析方法 2、影响放大电路频率响应的主要因素
3、如何设计出满足信号频带要求的放大电路 4、各种组态放大电路频率响应特点
要求： 掌握频率响应的基本概念和单时间常数RC电路的频率特性； 了解影响放大电路频率响应的因素、频率响应的分析方法
3、也可以用计算机辅助分析（如Spice等）的方法，获得放 大电路精确的频率响应曲线。
6
6.2 单时间常数RC电路的频率响应
频率 f 角频率 =2 f 复频率 s= j = j2 f
R + . Vi C + . Vo -
容值为C的电容容抗(复数) =1/jC =1/sC 一. RC 低通电路
20lg|AV|/dB
–3dB – 20dB/十倍频程
9
RC低通电路的相频响应
相频响应
arctan( f / f H )
用三段折线近似:
o 0 (1) 当 f << fH (取 f <=0.1 fH) 时, o 90 (2) 当 f >> fH (取 f >=10 fH )时, o (3) 当 f = fH 时, 45
6 频率响应
6.1 放大电路的频率响应
6.2 单时间常数RC电路的频率响应 6.3 共源和共射放大电路的低频响应 6.4 共源和共射放大电路的高频响应 6.5 共栅和共基、共漏和共集放大电路的高频响应
6.6 扩展放大电路通频带的方法
6.7 多级放大电路的频率响应
*6.8
单级放大电路的瞬态响应
1
本章主要内容
（通带电压增益） 其中： AP 1 1 1 fL 2RC 2 L
（通带电压增益） 其中： AP 1
fH
–3dB
14
RC低通电路与高通电路比较
RC 高通电路 RC 低通电路
fL
1 1 2RC 2 L
1 1 2RC 2 H
L越大, fL越低(低频好)
0
fL
fH
f / Hz
/
0 f / Hz
(b)
若已知信号的频率成份，要设计出满足要求的放大电路，最主要 的任务就是设计出频率响应的fH和fL。
5
放大电路的频率响应
频率响应的分析方法 1、正弦稳态响应是分析频率响应的基本方法 2、工程上常采用分段分析的简化方法。即分别分析放大电 路的低频响应、中频（通频带）响应和高频响应，最后合成 全频域响应。其中通频带内的响应与频率无关，就是前两章 放大电路性能指标的分析结果。
3
频率响应(频率特性)
在输入正弦信号情况下，输出随频率而变化的稳态响应，用 电压增益对频率的关系式来描述：
( j ) V AV ( j ) o ( j ) V i
可写为:
A ( ) ( ) 或：A A V V V
幅频响应
AV ( f ) ( f )
H越小, fH越高(高频好)
fH
15
(相移为正表示输出电压超前于输入电压)
13
RC低通电路与高通电路比较
R
RC 高 通电路
A V Ap j ( f / f L ) 1 j( f / f L )
RC 低 通电路
+ . Vi -
C
+ . Vo -
AV

Ap 1 j( f / f H )
1 1 2RC 2 H
相频响应
4
放大电路的频率响应
放大电路典型的频率响应曲线
阻容耦合单级共源放大 电路的典型频率响应曲 线如图所示，其中图a是 幅频响应曲线，图b是相 频响应曲线。一般有 fH >> fL 如果信号的所有频率成 份均落在通频带内，则 基本上不会出现频率失 真现象。
20lg|AV|/dB 低频区 3dB (a) 带宽 中频区（通频带） 高频区
7
幅频响应表达式
RC低通电路的幅频响应
幅频响应
A V 1 1 ( f / f H )2
采用分段折线近似法画波特图 1 20 lg Av 0dB (零分贝线) A (1) 当 f << fH 时 V 1 1 A ( f / f ) (2) 当 f >> fH 时 V H 2 ( f / fH ) f / fH每增加10倍， 20 lg A -20 lg( f / f ) 增益要下降20dB
V H
这是一条斜率为 –20dB/十倍频的斜线, 在f = fH 处与0dB线相交 1 3dB 20 lg A (3) 当 f = fH 时 AV 0.707 V 2 fH为该RC低通电路的上限截止频率
8
RC低通电路幅频响应的波特图
A V 1 1 ( f / f H )2