模拟电子线路(模电)频率特性

由于频率失真由线性电抗元件引起，故称线性失真。
注意：线性失真不产生新的频率成份。
RC电路的频率响应
一、 RC低通电路 二、 RC高通电路
一、 RC低通电路
R
传递函数为：
+
.
Au
U o Ui
1j1RC11j
f
fH
Ui -
+
C
. Uo
-
式中：
fh
1 1 2RC 2
上限截止频率（上边频）
模： Au
由此得到的其幅频特性和相频特性的 Bode 图。
归纳一阶因子渐近波特图画法：
已知
Av(j)
1
1jP
✓幅频渐近波特图：
Av( )/dB
0
0.1p p 10
p
自0dB水平线出发 ，经 p
转折成斜率为（–20dB/十倍
-20
-20dB/十倍频
频）的直线。 ✓相频渐近波特图：
自 0 水 平 线 出 发 ， 经 0.1p
f
式中：fL
1 1 2RC 2
下限截止频率（下边频）
模： Au
1 1 ( fL f )2
频 率
Au(d)b20 log1(fLf)2
特 性
曲
相角：90oarctfgfL ()
线
▪ 绘制渐近波特图：
根据
A v()dB 2l0 g1(P)2 A()arc tP a n)(
画出幅频波特图 画出相频波特图
0
0.1p p 10
p
• 频率特性小结： 复频域与频域， s j
• 1， 低通电压传递函数(相对于高频等效电路）
A u(s)U U o i((s s))R 1 Cs11 ps 1 p
R C
p
1 RC
2
f
称为极点角频率。
Au
U o Ui
1 1
1jRC 1j
f
fH
2， 高通电压传递函数（相对于低频等效电路）
二、频率特性
幅度频率特性 相位频率特性
幅频特性是描绘输入信号幅度
固定，输出信号的幅度随频率变化
而变化的规律。即
AUo/Ui f
相频特性是描绘输出信号与输入 信号之间相位差随频率变化而变化 的规律。即
∠ A ∠ U o∠ U i f()
阻容耦合放大的频率特性和频率失真
Au Aum 0.7（扩大视野）
dB(decibel):分贝
Au(db)=20logAu
优点：1、乘→加
2、人耳对声能的辨别能力与其对数成正比
Au: 10 102 103 10-1 10-2 1 2
Au(db): 20 40 60 -20 -40 -3
频率失真
幅频失真 相频失真
线性失真
（组合失真） 产生原因: 1.放大电路中存在电抗性元件，例如
1 1 ( f fH)2
频 率
Au(d)b20 log1(f fH)2
特 性
曲
相 角：
arctgf(fH)
线
▪ 绘制渐近波特图：
根据
A v()dB 2l0 g1(P)2 A()arc taP n)(
画出幅频波特图 画出相频波特图
渐近波特图画法：
Av( )/dB
✓幅频
<>=<>p p时p 时时，，，A AAvvv((( )))dddB B B023dd0BlBgP
放大电路的频率特性
1 概述 2 RC电路的频率响应 3 三极管的高频小信号模型 4 共射放大电路的频率特性 5 多级放大器频率特性
一. 概述
放大器输入信号 频率范围： 音频——话音：300-3400Hz
——音乐：20-15KHz 视频——图象：0-6MHz
一、频率响应：放大器对不同频率信号的稳态响应
✓幅频渐近波特图：
>p：0dB水平线； <p：斜率为(20dB/十倍
频）的直线。
Av( )/dB
0
0.1p p 10
p
-20
20dB/十倍频
✓相频渐近波特图：
A( )
<0.1p： -90的水平线。 90
0.1p<<10p ：
斜 率 为 (–45/ 十 倍 频 ) 的 直 线
45
-45/十倍频
。
>10p ：0水平线。
耦合电容、旁路电容、分布电容等;
设计电路时，要合适选择耦合电容和旁路电容
2.三极管的()是频率的函数。
低频小信号模型不再适用
▪ 频率特性的三个频段
中频段：通频带以内的区域 特点：放大器的增益、相角均为常数，不随f 变化。 原因：所有电抗影响均可忽略不计。 即极间电容开路、耦合旁路电容短路。
高频段： f > fH 的区域 特点：频率增大，增益减小并产生附加相移。 原因：极间电容容抗 分流 不能视为开路。
✓相频
<0.1p 时，A()0o
0 -3 -20
A( )
0 - 5.7
0.1p p 10
p
-20dB/十倍频
0.1p p 10
p
>10p 时，A()90o =p 时， A()45o
- 45 -45/十倍频
- 90
低通滤波器的渐近线 Bode 图 在 f＝fH 处幅频特性渐近线有3dB 的最大误差， 在其它频率上的误差均小于3dB。
通频带
fL
fH f
共发射级放大电路的幅频特性
中频段：电压放大倍数近似为常数。
低频段：耦合电容和发射极旁路电容的容抗增大，以 致不可视为短路，因而造成电压放大倍数减小。 高频段：晶体管的结电容以及电路中的分布电容等的 容抗减小，以致不可视为开路，也会使电压放大倍数 降低。
波特图（Bode） 半对数坐标
一般认为, f < 0.1 fH 即为 f << fH ；f > 10 fH 即为 f >> fH 。 幅频特性 在 f<<fH 时为一条与横轴重合的直线， 在 f>>fH 时为一条斜率为－20dB/10倍频程的直线； 相频特性 在 f<<fH 时为一条与横轴重合的直线， 在 0.1fH <f<10fH 时为一条斜率为－45˚/10倍频程的直线， 在 f>>fH 时为一条等于－90˚的直线。
A( )
0
0.1p p 10
p
处 转 折，斜率 为 (–45/十倍 - 45
频)，再经10p处转折为-90
的水平线。
- 90
-45/十倍频
▪ 确定上限角频率： H =p
因 =p时， A v()dB 2l0 g1(P)2 3 dB
二、 RC高通电路
传递函数为：
Au
U o Ui
jRC 1 1jRC 1j fL
低频段： f < fL 的区域 特点：频率减小，增益降低并产生附加相移。 原因：耦、旁电容容抗 分压 不能视为短路
▪ 幅度失真与相位失真
实际输入信号含有众多频率分量，当通过放大器时：
若不同频率信号呈现不同增益
幅度失真
若不同频率信号呈现不同相角
相位失真
幅度失真与相位失真统称放大器的频率失真。
一般音频放大器的频率失真主要指幅度失真。 视频放大器的频率失真则包括幅度失真与相位失真。