频率特性基本概念和波特图

零点
m
H(s) K (s z1)(s z2 )(s zm ) K
§5-2 放大电路的复频域分析
分析放大电路频率特性的方法：分频段复频率分析法
分频段 ：将电路按低频段、中频段和高频段分别进行分析。
在每个频段分析时，根据其工作特点抓住影响该频段的主要参 数对电路进行简化，得到各频段的微变等效电路。
复频率分析法 ：将电阻、电容、电感用复阻抗表示，得到各频
段增益的传输函数，进而得到频率特性，最后将三个频段的结 果综合起来就得到电路的全频段响应。
Au ( j ) | Au ( j ) | e j()
放大电路对不同频率的信号呈现出幅不频同特的性放：大Au倍(数) 和| A相u位( j) |
低差频，区以增 阻容中耦频合区放增大电路高为频例区增： －－放大倍数的幅值与频
仿益真下降 Rb1 C1
益最高
RC
VCC C2
RS产生超前 附加+ 相移
Rb2
它不仅包含输入信号的频率成分， 而且还产生新的频率成分，会将正
弦波变为非正弦波。
二、频率失真和增益带宽积 基波
1、频率失真（线性失真）：
二次谐波
幅频失真： 放大电路对输入信号不同频率
分量的幅值不是等同放大而产 生的输出波形失真。
相频失真： 放大电路对输入信号不同频率
分量的相移不同而产生的输出
波形失真。
重点：1、幅频特性、相频特性、通频带、频率失真、 增益带宽积、主极点的概念；
2、放大电路的波特图
难点：1、主极点的概念 2、放大电路波特图的画法 3、基本放大器高、低截止频率的估算 4、基本放大器的频率特性分析
§5-1 放大电路频率特性的基本概念
一、频率特性和通频带 1、什么叫频率特性
频率特性是指放大器放大倍数的数值以及输出信号和输入 信号的相位差随输入信号的频率而变化的函数关系。
频率失真（线性失真）与非线性失真的比较：
频率失真（线性失真）
非线性失真
起因 由于电路中的线性电抗元件对不 由于电路中的非线性器件工作在其 不同 同频率信号的响应不同而引起； 特性曲线的非线性区引起；
结果 不同
只会使各频率分量信号的幅值比 例关系和时延（相位）关系发生 变化，或滤掉某些频率分量，不
会产生新的频率成分。
uS
相差约 180
Re Ce
RL
益下降
信号
率放的大关系。
频率相频特倍性：数( )
相位差
－－输出信号与输入信号的
产生5滞00后Hz 相位25差与频率-1的0关5º系。
附加相移
30kHz 76
-180º
30MHz 44 -225º(45 º)
2、阻容耦合放大电路的频率特性－－定性分析 ZC 1 / C
fL 0, BW f0.7 fH
仿真 Rb1
VCC RC C2
RS
+ uS
Rb2
Ci
Re
CO
RL
BW
fH
二、频率失真和增益带宽积 基波
1、频率失真（线性失真）：
二次谐波
幅频失真： 放大电路对输入信号不同频率
分量的幅值不是等同放大而产 生的输出波形失真。
相频失真： 放大电路对输入信号不同频率
分量的相移不同而产生的输出 波形失真。
2、增益带宽积： （综合指标）
G B | Auo BW |
增益与带宽是互相制约的，在一定 G B
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1
的条件下增益带宽积是一个常数：
2 (RS rbb )Cbe
任何放大电路都有一个确定的通频带，我们在使用一个放大电路时
应了解其信号频率的适用范围；在设计放大电路时，应能满足信号频率 范围的要求。
低频区增 益下降
中频区增 益最高
产生超前 附加相移
相差约 180
高频区增 益下降
产生滞后 附加相移
仿真
Rb1 C1
RS + Rb2 uS
RC
VCC C2
CO
CRi e
Ce RL
3、通频带以及上、下限截止频率的概念
Au0 Au0
2
BW
fL
fH
在低频段和高频段，增益的幅值下 降至中频增益Au0的70.7%（即下降 3dB)时所对应的频率分别称为下限 截止频率和上限截止频率。
第五章 放大电路的频率特性
前面几章在分析基本单元电路的特性和指标参数时，均假 设输入信号为放大器中频段的单一频率正弦信号。因此电路的 耦合电容、旁路电容、分布电容以及半导体器件的极间电容、 结电容等均可忽略不计，采用BJT或FET的交流小信号线性模型 对电路进行微变等效分析。
然而在实际应用中，电子电路所处理的信号，如语音信号、 电视信号等都不是简单的单一频率信号，它们都是由幅度及相 位都有固定比例关系的多频率分量组合而成的复杂信号，即具 有一定的频谱。如音频信号的频率范围从20Hz到20kHz，而视 频信号从直流到几十兆赫。
一、复频域中放大电路的传输函数
1、线性网络的复频域传输函数与频率特性
线性网络复频域传输函数的一般表达式
xi(S) 线性网络 xO (S)
H(s)
XO(s) X i (s)
bm sm ansn
bm1sm1 b1s b0 an1sn1 a1s a0
常数
求出零点和极点后，上式可以表示为：
在中频范围：大电容的容抗小，视为短路；小电容的容抗大，
视为开路。交流通路是一个纯阻性的电路，电路参数Au、Ri、
RO等均为与频率无关的常数。
在低频段： 耦合、旁路电容的容抗增大，分压作用增大，旁路 作用减弱，导致增益下降并产生超前附加相移。
在高频段： 极低间频电段容主、要分受布耦电合容等容抗高减频小段，主分要流受作三用极增管大的， 而电且容β旁下路降电，容导影致响增益下降结并电产容生或附极加间相电移容。影响
下限截止频率fL ，简称下限频率
上限截止频率fH ，简称上限频率
（也称为3dB截止频率、半功率点）
通频带BW（3dB带宽） ：
BW f0.7 fH fL
4、直接耦合放大电路的频率特性－－定性分析 直接耦合放大器没有耦合或旁路电容，在低频段不会因大电容 上压降的增大而使电压放大倍数降低，也不会产生附加相移。
由于放大电路中存在电抗元件，使得放大器可能对不同 频率信号的放大倍数和相移不同。放大电路对不同频率信号 的幅值放大不同，就会引起幅度失真；放大电路对不同频率 信号产生的相移不同就会引起相位失真。
为实现信号不失真放大，我们需要研究放大器的频率特性。
第五章 放大电路的频率特性
主要内容：§5-1 放大电路频率特性的基本概念 §5-2 放大电路的复频域分析法 §5-3 基本放大器高、低截止频率的估算