第六节 频率特性(1)

第六节、放大器的频率特性
一、频率特性的概念
如图所示：
电容器对交流信号的阻抗与交流信号的频率成反比、与电容的容量成反比。

Zc=1/2πfC
在RC串联电路中，当F很低的时候，Zc很大，所以U L1很小。

当F很高的时候，Zc越来越小，所以U L1逐渐接近Ui。

在CR串联电路中，当F很低的时候，Zc很大，所以U L2很接近Ui。

当F很高的时候，Zc越来越小，所以U L2逐渐减小。

二、耦合电容和旁路电容对放大器低频截止频率的影响
如图所示：
1、耦合电容对放大器低频截止频率的影响
在共发射极放大器中，耦合电容与放大器的输入阻抗组成了一个串联回路。

因为耦合电容对交流信号有容抗存在，所以到达放大器b点的信号幅度已经降低。

而且频率越低，耦合电容的容抗越大，输入信号到达放大器b点的信号幅度越低，从而影响放大器在频率低端的电压放大倍数。

这与RC串联电路具有同样的特性。

我们将放大器在频率低端的电压放大倍数降低到正常放大倍数的根号二分之一的频率点称为放大器的低频截止频率。

2、旁路电容对放大器低频截止频率的影响
旁路电容对放大器低频截止频率的影响与耦合电容具有同样的原理，只是从放大器三极管发射极看进去的阻抗；与基极看进去的阻抗相差β倍，因此，同样容量的电容器，发射极电容比基极电容对放大器低频特性的影响要大β倍。

所以，耦合电容和旁路电容影响的都是放大器的低频截止频率。

三、影响放大器高频截止频率的因素
电子线路的分布电容对放大器高频截止频率的影响最为显著。

1、三极管的极间电容
三极管的三个电极之间都存在着分布电容Cce、Ccb、Cce。

这些分布电容的参数都很小，高频小功率三极管的基建电容通常在10PF以下。

在低频的时候容抗很大，对放大器频率特性的影响可以忽略不计。

当进入高频阶段以后，参数很小的分布电容的容抗逐渐减小，对放大器的高频特性越来越严重地产生根本性的制约。

如图A所示：
2、分布电容对共发射极放大器高频信号放大能力的影响
a、共发射极放大器输入高频信号的时候，基极与发射极之间的极间电容Cbe 会对输入信号产生对的分流的作用。

b、基极与集电极之间的极间电容Ccb，因为集电极电压被反向放大而使分流作用被放大。

放大器有多大的电压放大倍数，Ccb的分流作用就被放大多少倍。

所以，Ccb是对共发射极放大器高频特性影响最严重的因素。

c、集电极与发射极之间的极间电容Cce则对输出信号的电压产生分流作用。

Cbe和Ccb对输入高频信号产生分流作用，使放大器的输入阻抗减小。

Cce的分流作用使被放大的输出电压信号减小。

随着频率的升高，当放大器的电压放大倍数下降到正常放大倍数的根号二分之一的时候，该点的频率就是高频放大器的高频截止频率。

由此可见，三极管的分布电容对高频信号产生分流作用，这一点与RC串联回路具有同样的特性。

3、共基极放大器适合放大高频信号的原理：
如图所示：
a、共基极放大器输入高频信号的时候，虽然发射极与集电极之间的极间电容会产生分流作用，但由于共基极放大起输入阻抗比共发射极放大器要低β倍，所以分布电容的分流作用也相当于减小了β倍。

b、集电极与基极之间的极间电容Ccb，虽然是对共发射极放大器高频特性影响最严重的因素，但在共基极放大器的结构中，由于基极通过大电容直接接地，它只对输出信号分流，不存在共发射极放大器那样对输入信号产生放大的分流作用。

所以，对共基极放大器高频特性的影响；远远低于对共发射极放大器高频特性的影响。

c、集电极与发射极之间动态电压相位相同，所以分布电容Ccb对放大器没有负反馈作用，所以不会降低放大器的高频特性。

结论：
共发射极放大器的特性
优点：输入阻抗比较高、电压和电流放大倍数都很大。

缺点：高频特性比较差。

共基极放大器的特性
优点：高频特性最好、电压放大倍数很大。

缺点：输入阻抗太低、电流放大倍数略小于一。

所以，共发射极和共基极放大器它们各自的优缺点使之在高频领域的使用中受到限制。

四、级联电路
如果组成如下图所示中的级联电路
1、从电路结构中可以得知：
共发射极放大器的输出负载就是共基极放大器的输入阻抗。

因为共发射极放大器的电压放大倍数与输出阻抗成正比，而共基极放大器的输入阻抗很低。

所以共发射极放大器的电压放大倍数会很小。

根据计算可以得知：共发射极放大器在这种条件下的电压放大倍数略小于一。

2、由于对共发射极放大器高频特性影响最大的是Ucb，而Ccb对高频特性的影响又与电压放大倍数成正比。

而此时共发射极放大器的电压放大倍数略小于一，这样就使Ccb对高频特性的影响减至最低，从而使共发射极放大器具有了很好的高频特性。

3、此时的共发射极放大器虽然电压放大倍数的小于一，但却具有了很大的电流放大倍数。

4、虽然共基极放大器的电流放大倍数略小于，但却具有很大的电压放大倍数。

由此可见，该级联电路同时具有了：
1、较高的输入阻抗
2、足够大的电压放大倍数
3、很好的高频特性，是高频领域中广泛使用的电路。

作业：
一、根据给定条件，计算放大器的高频截止频率。

二、在给定电路结构的前提下，如何用调整元件参数的方式提高放大器的高频截止频率。

三、以理想条件为前提，根据已知的高频截止频率，计算放大器规定位置的分布电容。