9、放大电路的频率响应
放大电路的频率响应和噪声
为新电路设计提供指导。
03
技术发展
随着电子技术的不断发展，对放大电路的性能要求也越来越高。理解频
率响应和噪声有助于推动相关技术的进步，促进电子工程领域的发展。
对未来研究的展望
新材料与新工艺
随着新材料和纳米技术的发展，未来研究可以探索如何将这些新技术 应用于放大电路中，以提高其频率响应和降低噪声。
系统集成
噪声的来源
01
02
03
04
热噪声
由于电子的热运动产生的随机 波动。
散粒噪声
由于电子的随机发射和吸收产 生的噪声。
闪烁噪声
由于半导体表面不平整或缺陷 引起的噪声。
爆米花噪声
由于材料的不完美性或晶体缺 陷引起的噪声。
噪声的分类
宽带噪声
在整个频率范围内具有均匀的 功率谱密度。
窄带噪声
在特定频率范围内具有较高的 功率谱密度。
抗干扰能力
放大电路的噪声也会影响通信系统的抗干扰能力。低噪声放 大电路有助于提高通信系统的抗干扰性能，确保信号传输的 稳定性。
在音频处理系统中的应用
音质
音频处理系统中，放大电路的频率响应和噪声对音质有重要影响。好的频率响 应能够保证音频信号的真实还原，而低噪声放大电路则有助于减少背景噪声， 提高音频清晰度。
宽频带型
在较宽的频率范围内具有较为平坦的放大倍 数。
频率响应的分析方法
解析法
通过电路理论中的传递函数和频率函数等概念， 推导放大电路的频率响应。
实验法
通过实际测量不同频率下的电压放大倍数，绘制 频率响应曲线。
计算机仿真法
利用电路仿真软件，模拟和分析放大电路在不同 频率下的性能表现。
03 放大电路的噪声
第9章 放大电路的频率响应
第9章放大电路的频率响应1．已知某放大电路电压放大倍数的频率特性表达式为：式中f单位Hz，表明其下限频率为；上限频率为；中频电压增益为dB，输出电压与输入电压中频段的相位差为。
2．幅度失真和相位失真统称为失真，它属于失真，在出现这类失真时，若u i为正弦波，则u o为波，若u i为非正弦波，则u o与u i的频率成分，但不同频率成分的幅度变化。
3．饱和失真，截止失真都属于失真，在出殃这类失真时，若u i为正弦波，则u o为波。
u o与u i的频率成分。
4．多级放大电路的通频带比组成它的各个单级放大电路的通频带。
5．多级放大电路在高频时产生的附加相移比组成它的各个单级放大电路在相同频率产生的附加相移。
6．多级放大电路放大倍数的波特图是各级波特图的。
7．在三级放大电路中，已知|A u1|=50，|A u2|=80，|A u3|=25，则其总电压放大倍数|A u|= ，折合为 dB。
8．在多级放大电路中，后级的输入电阻是前级的，而前级的输出电阻则也可视为后级的；前级对后级而言又是。
9．为了放大从热电偶取得的反映温度变化的微弱信号，放大电路应采用 ______耦合方式。
10．为了使放大电路的信号与负载间有良好的匹配，以使输出功率尽可能加大，放大电路应采用耦合方式。
11．电路图所示：其中V cc=6.7V，R b=300kΩ，R c=2 kΩ，晶体管的β=100，r bb’=300Ω，U BE=0.7V，电容C1=C2=5μF，R L=。
①求中频电压放大倍数A u②求下限频率f L③若信号频率f=10Hz，希望放大倍数 |A u|仍不低于0.7|A um|则应更换哪个元件？其值为多少?12．某放大电路的电压放大倍数复数表达式为：f的单位为Hz①求中频电压放大倍数A um②画出A u幅频特性波特图③求上限截止频率f H和下限截止频率f L13．图示电路中的T1，T2均为硅管，U BE=0.7V，两管间为直接耦合方式，已知β1=β2=50，r bb’1= r bb’2=300Ω，电容器C1、C2、C3、C4的容量足够大。
放大电路的频率响应
BJT及电路参数一旦选定后， 增益－带宽的乘积基本上是常数。 即：通带增益要增大多少倍，其
带宽就要变窄多少倍。
共射放大电路 完整的频率响应
10
5.4 多级放大电路的频率特性
多级放大电路
总的频率特性的表达式，等于其各级频率特性 表达式的乘积； 总电压增益增大了，但通频带比其任何一级都 窄。级数越多，则fL越高、fH越低、通频带越窄。
其中：
( j ) U Au ( ) o ( j ) U i
称为幅频响应 电压增益的模与角频率
ห้องสมุดไป่ตู้之间的关系
( ) o ( ) i ( ) 称为相频响应 放大电路输出信号与输入
信号的相位差，与角频率 之间的关系
2
幅频响应的中间一段是平坦的， 增益保持为一个常数，这段区域 称为中频区。
2RC
V i
幅频响应： A VH
1
f 1 j f H
1 ( f / f H )2
相频响应： H arctg( f / f H )
注：幅频响应图中，纵坐标是20lg|AVH|，单位dB；横坐标是频率 f，单位Hz， 按对数分度。
频率每变化10倍（变化一个单 位长度），称为一个十倍频程。
注：用折线表示的近似幅频响应 与实际的幅频响应之间，存在一定 的误差。在 f = fH 处误差最大。
1 AVH 0.707 ，而20lg0.707 3dB f f H 时， 2
fH ：上限截止频率
7
当 f fH 时， H 0
H 90 当 f fH 时，
当 f fH 时， H 45
因为 o i 表示输出与输入的相位差。 所以，高频时，输出信号滞后 于输入信号。
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
1 fH 2 RC
1 fL 2 RC
当信号频率等于上（下）限频率时，放大电路的 增益下降3dB，且产生±45°相移
近似分析时，可用折线化的波特图表示电路的频 率特性
一个电容对应的渐进线斜率为20dB/十倍频
简单 RC 电路的频率特性
Ui
•
R C
Uo
•
Ui
•
C R
Uo
•
RC 低通电路
RC 高通电路
Au
• |Au |
1 0.707
1 f 1 j fH
1 0.707
Au
1 fL 1 j f
|Au |
fL
f
•
O
fH f
f
O
O –45° –90°
90° 45° O
f
研究频率响应的方法 (1) 三个频段的划分 1) 中频区(段) 特点:Aus与f无关
与f无关
5.4 单管放大电路的频率响应
本节以单管共射电路为例，介绍频率响应的一般 分析方法。
5.4.1 单管共射放大电路的频率响应
1、画出全频段的微变等效电路
+VCC RB C1 + . Ui VT RL . Uo RC C2 + + . Ui _ RB rb′e
C1
rbb′ . gmUb'e Cπ′
C2 + RC . RL U o _
R
fL
L 1 1 下限截止频率 2 2 2 RC
Au பைடு நூலகம்
1
L 1 j
1 fL 1 jf
f j fL f 1 j fL
1、RC高通电路的频率响应
放大电路的频率响应
20 lg A V (dB)
0dB ； 称之为波特图。 ①当 f 0.1 f H 时， 20 lg A V 3dB ； ②当 f f 时， 20 lg A
H V
20 dB ； ③当 f 10 f H 时， 20 lg A V
0.01fH
低通电路的相频特性曲线 fH 称之为上 f arctan 限截止频率 f H （上限频率） ①当f 0.1 f H 时， 0o； ②当f f H 时， 45o； ③当f 10 f L时， 90o
极间电容的存在，
耦合电容的存在，对
对信号构成了低通电
路，即对频率足够低
信号构成了高通电路，
即对频率足够高的信号
的信号相当于开路，
对电路不产生影响。
相当于短路，信号几乎
无损耗地通过。
U i
U o
U i
U o
一. 频率响应的基本概念
1.RC高通电路的频率响应 图中：
V i V o
1 AV ( ) 2 f 1 f H f ( ) arctan f H
幅频特性
相频特性
( ) A V
1 f 1 f H
2
幅频特性
f ( ) arctan f H
gm U be rbe UT 将 rbe 1 代 入 g m， 有 : IE I b
IE gm UT
3.确定混合π 模型的主要参数： 混合π模型
Cbc I Cbc
h参数模型 b
U ce
ib
ic βib
放大电路的频率响应解读
1 Av 1 ( f
f0 fH
fH
)2
1 2RC
• 由以上公式可做出如图所示的RC低通电路的近似频 |Au | 1 率特性曲线： 0.707
Av 1 1 ( f fH )
2
f arctg(
) fH
O O –45 –90
fH f
f
f 0 时, Au 1 ； 0
U be
(b)混合 模型
混合 模型的简化 (a)简化的混合 模型
Cμ 跨接在输入与输出回路之间，电路分析变得相当复杂。 常将Cμ 等效在输入回路和输出回路，称为单向化。单向 化靠等效变换实现。
因为Cπ ＞＞ Cu ，且一般情况下。 Cu 的容抗远大于集电 // 极总负载电阻R／Ｌ，Cu 中的电流可忽略不计，得简化模 型图（C）。
当 f =fH 时，相频特性将滞后45°，并具有 -45/dec的斜率。在0.1 fH 和10 fH处与实际的相频 特性有最大的误差，其值分别为+5.7°和－5.7°。 这种折线化画出的频率特性曲线称为波特图，是 分析放大电路频率响应的重要手段。
RC高通电路
RC高通电路如图所示。 & 为： 其电压放大倍数 A v • • Uo R 1 Au • U i R 1 / j C 1 1/j RC 式中
U be
混合π模型
(a)晶体管的结构示意图
I b0 ，这是因为β本身 这一模型中用 g m V b'代替 e 就与频率有关，而gm与频率无关。
.
.
2、简化的混合 模型 通常情况下， rce远大于 c--e 间所接的负载 电阻，而 rb/c也远大于Cμ 的容抗，因而可 认为rce和rb/c开路。
第4章 放大电路的频率响应
b rbc rbe
Ic g m U be
c
Cπ
U be
U be
Cπ
rce U ce
e
e
Ie
e
1.完整的混合 模型
be
Cμ
b
rce
b
Ib r bb
Ic
rbc
g m U be
c
U be
U be rbe
Cπ
rce U ce
e
e
高频时由于结电容的影响 I 和 I ，已不能保持正比关 系，所以用放射结上的电压U 来控制集电极电流Ic,
f fL f 1 fL
2
AuL
Uo
Ui
fL 相频响应： L arctan f
（1）幅频响应：
f j L fL AuL f 1 j 1 j L fL
j
当f<<fL 时，
AuL
f fL f 1 fL
c
Ic
1.共射极截止频率fβ
I c ( g m jCπ ) U be
g m U be
U be rbe
Ib
U be 1 1 rbe // // jCπ j Cμ
e
图5.10 计算 的模型
f
2. RC高通电路
+
时间常数τL=R2C2，令
+
C2 R2
L 1 1 fL 2 2 L 2 R2C2
放大电路的频率响应
放大电路的频率特性包括两部分： 幅频特性是描绘输入信号幅度 幅度频率特性
相位频率特性
固定，输出信号的幅度随频率变化 而变化的规律。即 ∣= ∣Vo /V∣= f ( ) ∣A i
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 ∠ Vo ∠ Vi f ( )
5.3.1 全频段小信号模型 5.3.2 高频段小信号微变等效电路 5.3.3 低频段小信号微变等效电路
5.3.1 全频段小信号模型
对于图05.11所示的共发射极接法的基本放 大电路，分析其频率响应，需画出放大电路从 低频到高频的全频段小信号模型，如图05.12所 示。然后分低、中、高三个频段加以研究。
第5章 放大电路的频率特性
[问题提出] 前面所讲述的均以单一频率的正弦信号来研 究，事实上信号的频率变化比较宽（例如声音信 号、图象信号），对一个放大器，当Ui 一定时，f 变化 Uo变化，即Au=Uo/Ui 变化，换句话说： Au与f有关。 为什么Au与f有关呢？什么是频率响应？
频率响应：指放大器对不同频率的正弦信号 的稳态响应。其表示方法： Av = Av(f) Φ(f) 其中 Av(f) 为幅频响应、Φ(f)为相频响应。
5.2 双极型三极管的高频小信号模型
5.2.1.混合π 型高频小信号模型 5.2.2 电流放大系数β 的频响
5.2.1混合π 型高频小信号模型
（1）物理模型
混合π型高频小信号模型是通过三极管的物理 模型而建立的，三极管的物理结构如图05.05所示。
rbb' ---基区的体电阻，b'是假想 的基区内的一个点。 re --- 发射结电阻 rb'e--- re归算到基极回路的电阻
md09--放大电路的频率响应
40 最大误差为3dB，发生在f =fL处。
即实际电压增益下降了3dB，对应的放大倍数是 中频放大倍数的0.707倍。
1、RC 高通电路的波特图
相频特性
分频段分析
fL = arctan( ) f
ψ ≈ 00 ψ ≈ 90 0
一条直线 一条直线
f >> fL
f << fL
f = fL
ψ ≈ 450
f 1+ fH f = arctan fH ຫໍສະໝຸດ Au =12
2、RC 低通电路的波特图
20 lg Au / dB
0.1 fH 3dB
fH
10 fH
幅频特性
0 20 40
f
-20dB/十倍频程
相频特性
0 45 90 5.71
0.1 fH
fH 10 fH
-45/十倍频程
f
5.71
在高频段，低通电路产生0~ 90°的滞后相移。
2
当
f = f β 时，
β = 1 β 0 = 0.707 β 0 2
20 lg β = 20 lg β 0 20 lg 2 = 20 lg β 0 3(dB )
2、特征频率 fT
20 lg β / dB
20lg β0
-20dB/十倍频
O
fβ
fT
f
β 值降为 1 时的频率。
f > fT 时， β < 1，三极管失去放大作用； β0 β = = 1； f = fT 时，由式 2
4、BJT的高频小信号模型
简化模型
忽略 rb′c 和 rce
混合Π型高频小信号模型 Π
4、BJT的高频小信号模型
理学章放大电路的频率响应图
返回
图5.3.1 场效应管的高频等效模型
返回
5.4 单管放大电路的频率响应
• 图5.4.1 单管共射放大电路及其等效电路 • 图5.4.2 单管共射放大电路的中频等效电路 • 图5.4.3 单管共射放大电路的低频等效电路 • 图5.4.4 单管共射放大电路的高频等效电路 • 图5.4.5 单管共射放大电路的波特图 • 图5.4.6 例5.4.1图 • 图5.4.7 单管共源放大电路及其等效电路
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图5.7.4 图5.4.1 所示电路输出回路的阶跃响应
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5.5 多级放大电路的频率响应
• 图5.5.1 两级放大电路的波特图 • 图5.5.2 例5.5.1图 • 图5.5.3 例5.5.2图
返回
图5.5.1 两级放大电路的波特图
返回
图5.5.2 例5.5.1图
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图5.5.3 例5.5.2图
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5.6 集成运放的频率响应和频率补偿
• 图5.6.1 未加频率补偿的集成运放的频率响应 • 图5.6.2 稳定裕度 • 图5.6.3 滞后补偿前后集成运放的频率特性 • 图5.6.4 简单电容补偿 • 图5.6.5 密勒效应补偿 • 图5.6.6 超前相位补偿电路 • 图5.6.7 超前相位补偿前后集成运放的幅频特性
5.1 频率响应概述
• 图5.1.1 高通电流及频率响应 • 图5.1.2 低频电路及其频率响应 • 图5.1.3 高通电路与低通电路的波特图
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图5.1.1 高通电路及频率响应
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图5.1.2 低频电路及其频率响应
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图5.1.3 高通电路与低通电路的波特图
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5.2 晶体管的高频等效模型
放大电路的频率响应
第五章
一,概述
放大电路的频率响应
在放大电路中, 在放大电路中,由于电抗元件以及晶体管极间 电容的存在,当输入信号的频率过低或过高时, 电容的存在,当输入信号的频率过低或过高时, 不但放大倍数的数值会变小,而且还将产生超前 不但放大倍数的数值会变小, 或滞后的相移.这说明放大倍数是信号频率的函 或滞后的相移.这说明放大倍数是信号频率的函 数,这种函数关系称为频率响应或频率特性. 这种函数关系称为频率响应或频率特性 频率响应或频率特性.
二,频率响应的基本概念
1. 高通电路 及频率响应
电路中耦合 电容, 电容,旁路 电容的影响. 电容的影响.
第5章
2. 低通电路 及频率响应
晶体管极间 电容, 电容,寄生 电容的影响. 电容的影响.
3. 波特图
第5章
用对数坐标画频率特性曲线.由对数幅频特 用对数坐标画频率特性曲线.由对数幅频特 和对数相频特性组成. 相频性组成 性和对数相频特性组成.
注意: 注意:
低频段A 下降且产生相移, 低频段Au下降且产生相移,主要受耦合电 旁路电容的影响. 容,旁路电容的影响. 高频段A 下降且产生相移, 高频段Au下降且产生相移,主要受晶体管 极间电容,电路中寄生电容的影响. 极间电容,电路中寄生电容的影响.
�
幅频 特性
相频 特性
图5.1.3 高通电路与低通电路的波特图
三,单管共射放 大电路的频 率响应
中频电压 放大倍数 单管共射放大电 路及其等效电路
通频带: 通频带: fbw=fH-fL, fL:下限截止频率 fH:上限截止频率
增益带宽积:中频增 增益带宽积: 益Ausm与通频带fbw的乘 积,即|Ausmfbw|.
第三章 放大电路的频率特性(频率响应)
以单级阻容耦合放大电路（共射）为例： （1）中频区 flu＜f＜fH的区域称为中频区。 I （2）低频区 f＜fL的区域称为低频区。 C 1 （3）高频区 f＞fH的区域称为高频区 + + U
1
+ V CC
ie R b1 IB T ie R b2 Re Rc
+
B
C2 UE Ce
+
uO R L
I2
1、RC高通电路的波特图 RC高通电路的波特图 低频区的对数频率特性） （低频区的对数频率特性） 电路图见书159 159页 （电路图见书159页） 2、RC低通电路的波特图 RC低通电路的波特图 高频区的对数频率特性） （高频区的对数频率特性） 电路图见书161 161页 （电路图见书161页）
ui
│Au│ │Au0│ 0.7│Au0│
-
-
0
fL
fH
f
通频带： 二、 通频带： 表示放大电路对不同频率输入信号的响应能力 。 中频电压放大倍数A 下降到0 707A 中频电压放大倍数 Aum 。 下降到 0.707Aum 时 ， 相应的低 频频率和高频频率分别称为下限频率f 和上限频率f 频频率和高频频率分别称为下限频率 fl 和上限频率 fh。 fbw=fh-fL BW=fh-fl 重要技术指标之一。 见书156 156页 重要技术指标之一。 见书156页，相频特性 三、 频率失真 如果放大电路的通频带不够宽， 如果放大电路的通频带不够宽 ， 则对信号中各种 频率成分的放大倍数和附加相移会发生变化， 频率成分的放大倍数和附加相移会发生变化 ， 使输出 信号波形产生失真，通称频率失真。 信号波形产生失真，通称频率失真。 如果放大倍数的值随频率而变， 如果放大倍数的值随频率而变 ， 由此产生的波形 产生失真,通称幅频失真。 产生失真,通称幅频失真。 如果相位差的值随频率而变 由此产生的波形产生失真,通称相频失真。 ，由此产生的波形产生失真,通称相频失真。
第3章放大电路频率响应
图3.1.3 高通电路与低通电路的波特图
3.2 晶体管的高频等效模型——P225
晶体管的混合模型
极间电容、分布电容
跨导：
gm
iC uBE
U CE
iC uBE
U CE
’
Ib、Ic没有线性关系
图3.2.1 晶体管结构示意图及混合π模型
简化的混合π模型
单向化
rce远大于c-e间所接的负载电阻， r b`c远大于C的容抗， 可 认为rce和r b`c开路，如图(a)。
AuH
Uo Ui
1
j(
1 f
/
fH )
电压增益的幅值（模）
AuH
1 1 ( f / fH)2
（幅频响应）
电压增益的相角
H arctan( f / fH ) （相频响应）
①频率响应曲线描述——幅频响应
AuH
1 1 ( f / fH)2
当 f fH 时，AuH
当 f fH 时，AuH
波特图的优点:
• 开阔视野：频率范围几赫~上百兆赫，
放大倍数几倍~上百万倍
• 放大倍数相乘转化为相加 • 对数坐标图绘制频率特性曲线简便
同一坐标系—— 对数坐标
4. RC高通电路的频率响应
增益
RC电路的电压增益（传递函数）：
AuL (s)
Uo (s) Ui (s)
R R 1/ sC
1
幅值
幅值失真：对不同频率的信号增益不同，产生的失真。 相位失真：对不同频率的信号相移不同，产生的失真。
频率失真：属于线性失真，由线性电抗元件所引起。
20lg|AV|/dB
对于具有此图幅频响应的放大
放大电路的频率响应题解
放大电路的频率响应自测题选择正确答案填入空内。
(1) 测试放大电路输出电压幅值与相位的变化，可以得到它的频率响应，条件是_________ °A. 输入电压幅值不变，改变频率B. 输入电压频率不变，改变幅值C. 输入电压的幅值与频率同时变化(2) 放大电路在高频信号作用时放大倍数数值下降的原因是_______________________ ，而低频信号作用时放大倍数数值下降的原因是___________________ 。
A. 耦合电容和旁路电容的存在B. 半导体管极间电容和分布电容的存在。
C. 半导体管的非线性特性D. 放大电路的静态工作点不合适(3) 当信号频率等于放大电路的fL或fH时，放大倍数的值约下降到中频时的。
A. — 45 A.0.5 倍B. — 135C. — 225 B.0.7 倍 C.0.9 倍即增益下降，A.3dBB.4dBC.5dB(4) 对于单管共射放大电路，当f二fL时，U与U i相位矢系是A. + 45?B. — 90 ?C. — 135 ?当f二fH时，U，与Ui的相位矢系是 _______________解：(1 ) A( 2) B , A( 3) BA( 4) CC二、电路如图T5.2 所示。
已知：Vcc二12V ;晶体管的 C = 4pF , 50MHz , Tbb 二100 f T =o = 8O。
试求解:(1 )中频电压放大倍数Ausm ；(2) C-；(3) fH 和fL ；解：(1 )静态及动态的分析估算：v CC u BEQ'BQ 22.6 口AI EQ (1 ) I BQ 1.8mAU CEQ V CC 1CQ R c 3Vrbe(1 )響丫1.17k「be rbb' b'e 1 .27 kR rbe 〃Rb 1.27kI EQg m69.2mA/VU TAusm ，匹(0mRc) 1 78Rs Ri 「be2 冗 r b*e(c n CQC 厂 C214PF2冗 be f TC* C (1 gmRc)51602pF(3) 求解上限、下限截止频率：R be 〃 (r b*bfH1.2n RCn fL12n(R.(4) 在中频段的增益为20 Ig Ausm 45dB频率特曲线如解图T5.2所示。
频率响应
频率响应目录[隐藏]简介范围放大电路的频率响应[编辑本段]简介频率响应是指将一个以恒电压输出的音频信号与系统相连接时，音箱产生的声压随频率的变化而发生增大或衰减、相位随频率而发生变化的现象，这种声压和相位与频率的相关联的变化关系称为频率响应。
也是指在振幅允许的范围内音响系统能够重放的频率范围，以及在此范围内信号的变化量称为频率响应，也叫频率特性。
在额定的频率范围内，输出电压幅度的最大值与最小值之比，以分贝数（dB）来表示其不均匀度。
频率响应在电能质量概念中通常是指系统或计量传感器的阻抗随频率的变化。
[编辑本段]范围频率范围是指音响系统能够回放的最低有效回放频率与最高有效回放频率之间的范围；频率响应是指将一个以恒电压输出的音频信号与系统相连接时，音箱产生的声压随频率的变化而发生增大或衰减、相位随频率而发生变化的现象，这种声压和相位与频率的相关联的变化关系(变化量)称为频率响应，单位分贝(dB)。
频率范围和频率响应这两个概念有时并不区分，就叫作频响。
音响系统的频率特性常用分贝刻度的纵坐标表示功率和用对数刻度的横坐标表示频率的频率响应曲线来描述。
当声音功率比正常功率低3dB时，这个功率点称为频率响应的高频截止点和低频截止点。
高频截止点与低频截止点之间的频率，即为该设备的频率响应；声压与相位滞后随频率变化的曲线分别叫作“幅频特性”和“相频特性”，合称“频率特性”。
这是考察音箱性能优劣的一个重要指标，它与音箱的性能和价位有着直接的关系，其分贝值越小说明音箱的频响曲线越平坦、失真越小、性能越高。
从理论上讲，20～20000Hz的频率响应足够了。
低于20Hz的声音，虽听不到但人的其它感觉器官却能觉察，也就是能感觉到所谓的低音力度，因此为了完美地播放各种乐器和语言信号，放大器要实现高保真目标，才能将音调的各次谐波均重放出来。
所以应将放大器的频带扩展，下限延伸到20Hz以下，上限应提高到20000Hz以上。
对于信号源(收音头、录音座和激光唱机等)频率响应的表示方法有所不同。
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四、 多级放大电路的带宽问题
1. 多级放大电路的增益
( j ) Vo ( j ) Vo1 ( j ) Vo2 ( j ) Von ( j ) AV Vi ( j ) Vi ( j ) Vo1 ( j ) Vo( n-1) ( j )
②频率响应曲线描述
幅频响应
AVH
1 1 ( f / fH ) 2
最大误差 -3dB
相频响应
H arctan f / f H ) (
最大误差 5.7°
2. RC高通电路的频率响应
①增益频率函数 （电路理论中的稳态分析）
RC电路的电压增益（传递函数）：
AVH ( s )
则
R Vo ( s ) Vi ( s ) R 1 / sC 1 1 1 / sR C
模拟电子技术基础
第四章 BJT及其放大电路基础
4.7 放大电路的频率响应
一、频率响应的概念 二、RC电路的频率响应 三、BJT的高频小信号模型
一、频率响应的概念
研究的问题： 放大电路对信号频率的适应程度，即信号 频率对放大倍数的影响。 由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半 导体器件极间电容的存在，使放大倍数为频 率的函数。 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，应满足信 号频率的范围要求。
AV 1 ( j ) AV 2 ( j ) AVn ( j )
• 前级的开路电压是下级的信号源电压 • 前级的输出阻抗是下级的信号源阻抗 • 下级的输入阻抗是前级的负载
2. 多级放大电路的频率响应
（以两级为例）
当两级增益和频带均相同时， 则单级的上下限频率处的增益为 0.707 A VM1 。 两级的增益为 (0.707 A )2 0.5 A2VM1 。 即两级的带宽小于单级带宽。 VM1
选择练习：
1、在共射放大电路中，如果调整Rb使晶体管的集电极电流增大， 则该电路的输入电阻（ ）；输出电阻（ ） A、增大 B、不变 C、减小 2、如果在基本共射放大电路中，输出波形既出现了顶部失真， 又出现了底部失真，那么最有可能是由于（ ） A、RB电阻过大 B、电源电压UCC 过大 C、RB过小 D、输入信号源过大 3、下列说法正确的是（ ） A、共射放大电路既能放大电压，也能放大电流 B、共集放大电路可以放大电压，但不能大电流 C、共基放大电流只能放大电流，不能放大电压 D、以上都错
幅度频率特性
相位频率特性 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 ∠Vo ∠Vi ( f )
幅频特性偏离中频值的现象称为幅度频率失真;
相频特性偏离中频值的现象称为相位频率失真。
放大电路的幅频特性和相频特性，也称为频率响
应。因放大电路对不同频率成分信号的增益不同，从
判断练习：
1、BJT属于电流控制电流型器件。（ ）
2、放大电路Biblioteka 于静态时，电路中的电流、电压均为直流。当它 工作在动态时，电路中的电流、电压则均为交流。（ ）
3、大电路设置静态工作点的目的，主要是为了克服晶体管的死 区电压，使晶体管工作在输入特性曲线的线性部分，减小或 消除非线性失真。（ ） 4、共基极放大电路又叫做射极输出器和电压跟随器。（ ）
互导 gm
iC vBE
VCE
iC vBE
VCE
BJT的高频小信号模型
简化模型
忽略rb'c和rce
混合型高频 小信号模型
讨论：
如何求解一个单级放大电路的频率响应？
在高频范围内，放大电路的耦合电容、旁路电容的容抗 很小，更可视为对交流信号的短路，此时可画出高频小信 号等效电路并进行响应的化简，求解出上限截止频率。 在低频范围内，BJT的极间电容可视为开路，而电路中 的耦合电容、旁路电容的电抗增大，不能再视其为短路， 此时可画出低频小信号等效电路(包含耦合电容和旁路电 容)，然后进行相应的近似，求解出下限截止频率。 • 增益-带宽积： BJT和电路参数都选定之后增益-带宽积基本是个常数， 即通带增益要增大多少倍，其带宽就要变窄多少倍
相频响应
H arctg( fL / f )
频率响应的普遍意义
电路的截止频率决定于相关电容所在回路的时间常数 RC。
1 fL 2πR C
1 fH 2πR C
当输入信号的频率等于上线截止频率或者是下限截止 频率时，放大电路的增益比通频带处下降3dB，且在 通带相移的基础上产生+45或者-45的相移。
5、射极放大器的电压放大倍数与晶体管的 成正比，与 rbe成反 比。因此，晶体管的值越高，放大器的电压放大倍数越大。 （ ） 6、多级放大电路的增益等于各级放大电路的增益之积，带宽等 于各级放大电路的带宽只和。（ ）
问答：
1、基极分压式射极偏置电路稳定静态工作点Q的原理。 2、BJT放大电路三种组态的特点及用途。 3、放大电路的频率响应。 4、放大电路的频带宽度是怎样定义的。
工程上常用折线化的波特图来近似描述放大电路的频 率响应。
三、 BJT的高频小信号模型 模型的引出
rbb' ---基区的体电阻，b'是假想的基区内 的一个点。 rb'e---发射结电阻re归算 到基极回路的电阻。
Cbe ---发射结电容
三极管物理模型
rbc ---集电结电阻
Cbc ---集电结电容
且令
s j j2πf
1 fH 2πR C
RC低通电路
则
1 Vo AVH Vi 1 j( f / fH )
电压增益的幅值（模） AVH 电压增益的相角
1 1 ( f / fH )
2
（幅频响应）
H arctan f / f H ) （相频响应） (
0° －90° －135° －180° －225° －270°
通频带 fl (a) 幅频特性 fh f
f
(b) 相频特性
在放大电路的通频带中给出了频率特性的概念--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 ∣ Vo /Vi A( f ) ∣A ∣= ∣=
• 多级放大电 路的通频带比 它的任何一级 都窄。
纸上得来终觉浅 绝知此事要躬行
实 践：
一个3DG6,一小截磁棒，用漆包线在磁棒上绕90圈左右，8欧 喇叭，3米长的电线做天线，地线接一个大铁皮扔在地上，一 节电池，调节线圈在磁棒上的位置可以调台
填空练习：
1、BJT放大的内部条件是 、外部条件是 。 2、放大电路的动态分析，有 和 二种基本方法。 3、对信号源来说，放大电路相当一个 ，可用其输入电阻Ri 表示，它定义为 。 4、对负载来说，放大电路相当一个具有内阻Ro的 。Ro 称为放大电路的输出电阻，可在输入端信号源 和输出端 负载 的条件下求得。 5、对共射极电压放大器来说，为了提高电压放大倍数，希望输 出电阻Ro 一些；对于功率放大器来说，为了提高电路 带负载能力，希望Ro 一些。（大，小） 6、放大器的静态工作点Q应设置在晶体管输出特性曲线的放大 区，Q点位置过高，将使输出信号产生 失真；Q点位 置过低，将使输出信号产生 失真。
令f L
1 2RC
RC高通电路
1 Vo AVH Vi 1 - j( f L / f )
幅频响应 相频响应
AVL
1 1 ( fL / f )2
输出超前输入
H arctg( fL / f )
②频率响应曲线描述
幅频响应
AVL
1 1 ( fL / f )2
而使输出波形产生失真，称为幅度频率失真，简称幅
频失真。放大电路对不同频率成分信号的相移不同，
从而使输出波形产生失真，称为相位频率失真，简称 相频失真。幅频失真和相频失真是线性失真。
产生频率失真的原因是:
放大电路中存在电抗性元件 例如耦合电容、旁路电容、分布电容、变压器、
分布电感等;
补充：三极管的()是频率的函数 在研究放大电路高频特性时，三极管的低频小 信号模型不再适用，而要采用高频小信号模型。
阻容耦合单级共射放大电路的频率响应
Au
中频区 高频区 在f>fH的高频区 ，BJT的极间电 容和分布电容不 能再被视为对交 流开路，此时的 电压增益随着输 入频率的增加而 变小，相移增大
低频区
Aum 0.707 Aum
在f<fL的低频区，耦 合电容和旁路电容不 O 能再被视为对交流短 路，此时的电压增益 随着输入频率的减小 而变小，相移减小
二、RC电路的频率响应
单时间常数RC电路是指由一个电阻和一个电容 组成的或者最终可以简化成一个电阻和一个电 容组成的电路。
RC低通电路
RC高通电路
1. RC低通电路的频率响应
①增益频率函数 （电路理论中的稳态分析）
RC电路的电压增益（传递函数）：
AVH (s)
又
Vo ( s) 1 / sC 1 Vi ( s) R 1 / sC 1 sR C