模拟电子技术基础-第四章-放大电路的频率响应概要PPT课件
模电频率响应ppt
低频等效电路
低频等效电路放大 倍数表达式与RC高
通电路一致
20lg(A/Aum)
0
、 -3dB
RC高通电路
A usl
1 Ausm
1 j
fl
f
1
φ
fl 2 ( Rs ri )C1
-20
20dB/十倍频
-40
-900 -1350
、
-1800
0、01fL0、1fL fL 10fL 100fL f
0、01f0L、
( )
arctan
f fH
相频特性
➢ 低通电路得幅频特性曲线
20 lg AU () 20 lg
1
f fH
2
dB
RC低通电路
AU ()
1
1
j H
1
1
j
f fH
(a)当f 0.1 fH时,AU () 0dB; AU/dB
(b)当f fH时,AU () 3dB; 0 -3dB
(c)当f 10 fH时,AU () 20dB; -20
-450
RC低通电路
AU ()
1
1
j H
1
1
j
f fH
0、1fH fH 10fH f
、-45度/十倍频
-900
RC低通电路:频率越高, 衰减越大,相移越大
波特图
• 采用对数坐标得幅频特性与相频特性图 称为波特图。
• 波特图由对数幅频特性与对数相频特性 两部分组成
• 横轴采用对数刻度lgf,幅频特性得纵轴 采用20lg|Au|表示,单位就是分贝(dB);相 频特性得纵轴仍用φ表示。
上限频
率
• 1、什么叫频率响应,它包括哪两个 部分?
【图文】模拟电子技术基础课件第15讲 放大电路的频率响应
讨论一:讨论一:时间常数分析 ' 分别考虑C1、C2、Ce、C π所确定的截止频率。
C2、Ce短路,C π开路,求出短路, ' 开路, C1、Ce短路,C π开路,求出短路, '开路, C1、C2短路, C 短路, ' 开路,开路,求出πτ 1 = ( Rs + Rb1 ∥ Rb2 ∥ rbe C1 τ2 = ( Rc + RL C2 rbe + Rs ∥ Rb1 ∥ Rb2 τ e = ( Re ∥ C e 1+ β C1、 C2、 Ce短路,求出短路, ' π ' τ C = [ rb'e ∥ ( rbb' + Rs ∥ Rb1 ∥ Rb2 ] Cπ讨论一:讨论一:电压放大倍数分析τ 1 = ( Rs + Rb1 ∥ Rb2 ∥ rbe C1 τ 2 = ( Rc + RL C2 rbe + Rs ∥ Rb1 ∥ Rb2 τ e = ( Re ∥ C e 1+ β ' π f L1 = 1 (2πτ 1 f L2 = 1 (2πτ 2 f L3 = 1 (2πτ e f H = 1 (2 πτ C ' π很小!很小! ' τ C = [ rb'e ∥ ( rbb' + Rs ∥ Rb1 ∥ Rb2 ] Cπ j3 f 3 f L1 f L2 f L3 & & Au = Aum ⋅ (1 + jf f L1 (1 + jf f L2 (1 + jf f L3 (1 + jf f H讨论二已知某放大电路的幅频特性如图所示,特性如图所示,讨论下列问题: & Au = ? 1. 该放大电路为几级放大电路该放大电路为几级放大电路? 2. 耦合方式耦合方式?3. 在 f =104Hz 时,增益下降多少?附加相移=?增益下降多少?附加相移φ’=?4. 在 f =105Hz 时,附加相移?附加相移φ’≈?5. 画出相频特性曲线;画出相频特性曲线;6. fH=?清华大学华成英 hchya@。
放大电路的频率响应
1 .中频段 所有的电容均可忽略。 中频电压放大倍数:
共射放大电路
Ausm
VO Ri RL VS RS Ri rbe
2. 低频段
在低频段,三极管的极间电容可视为开路,耦合电 容C1、C2不能忽略。 方便分析,现在只考虑C1,将C2归入第二级。画出低频 等效电路如图所示。 该电路有 一个RC电路高通环节。有下限截止频率:
高通电路及频率响应
fL
可见:当频率较高时,Au ≈1,输出与输入电压之间的相位差=0。随着 频率的降低, Au下降,相位差增大,且输出电压是超前于输入电压的,最 大超前90o。在此频率响应中,下限截止频率fL是一个重要的频率点。
二. 阻容耦合共射放大电路的频率响应
对于如图所示的共射放大电路, 分低、中、高三个频段加以研究。
共射放大电路高频段的波特图
幅频响应 : 相频响应 :
20lg | AusH | 20lg | Ausm | 20lg
1 1 ( f
180 arctg( f
fH
)
fH
)2
4. 完整的共射放大电路的频率响应
Aus Ausm
1 1 f f (1 j L ) (1 j f ) f H
2. RC 高通网络
(1)频率响应表达式:
. . Vo A= .
v
Vi
R 1 1 R 1/ jwC 1 j / wRC 1 jwL / w
RC 高通电路
式中 wL 1 。
RC
下限截止频率、模和相角分别为
1 fL 2RC
1 │v A│ 1 ( fL f )2
arctg( f L f )
模拟电子技术基础(第四版)完整 童诗白ppt课件
4. 由于物质的运动,自由电子和空穴不断的产生又 不断的复合。在一定的温度下,产生与复合运动 会达到平衡,载流子的浓度就一定了。
5. 载流子的浓度与温度密切相关,它随着温度的升 高,基本按指数规律增加。
11
莆田学院三电教研室--模拟电路多媒体课件
3. 空间电荷区产生内电场
空间电荷区正负离子之间电位差 Uho —— 电位壁垒; —— 内电场;内电场阻止多子的扩散 —— 阻挡层。
4. 漂移运动 内电场有利 于少子运动—漂 移。
少子的运动 与多子运动方向 相反
阻挡层
P
空间电荷区
N
内电场
Uho
20
莆田学院三电教研室--模拟电路多媒体课件
第一章 常用半导体器件
T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:
n = p =1.43×1010/cm3
本征锗的电子和空穴浓度:
n = p =2.38×1013/cm3 10
莆田学院三电教研室--模拟电路多媒体课件
第一章 常用半导体器件
小结
带负电的自由电子
1. 半导体中两种载流子
带正电的空穴
2. 本征半导体中,自由电子和空穴总是成对出现, 称为 电子 - 空穴对。
完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导体 称为本征半导体
+4
+4
+4
将硅或锗材料提
纯便形成单晶体,
共 价
它的原子结构为 键
+4
+4
价 电 子
+4
共价键结构。
+4
当温度 T = 0 K 时,半导 体不导电,如同绝缘体。 图 1.1.1
模拟电子技术基础【ch05】放大电路的频率特性 培训教学课件
1.低频电压增益; 2.通频带BW的估算;
多级放大器高、低截止频率的估算方法
两级差动放大器的频率特性分析
“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材
感谢观看
模拟电子技术基础(第4版)
放大电路的复频域分析法
放大电路增益函数的特点
2.在s平面坐标原点处零点或极点的波特图;
放大电路的复频域分析法
放大电路增益函数的特点
04
基本放大器高、低 截止频率的估算
基本放大器高、低截止频率的估算
主极点的概念
然而基本放大器的零、极点分布往往有以下特点:在低频段,其零点通常 比所有极点或部分极点在数值上要小得多;
RC电路的频率响应
RC高通电路的频率响应
RC电路的频率响应
RC低通电路的频率响应
图5-5为RC低通电路,所谓低通电路是指该电路主要用于通过低频或直流信号,而 阻止或抑制高频信号通过。
RC电路的频率响应
RC低通电路的频率响应
RC电路的频率响应
频率响应的一般性分析方法
通过对RC高通和低通电路的频率响应的分析,可以得到以下具有普遍意义的结论:
“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材
第五章
放大电路的频率特性
模拟电子技术基础(第4版)
01
放大电路频率特性 的基本概念
放大电路频率特性的基本概念
频率特性和通频带
1.RC阻容耦合放大器
放大电路频率特性的基本概念
频率特性和通频带
2.直接耦合放大器
放大电路频率特性的基本概念
频率特性和通频带
3.通频带
放大电路频率特性的基本概念
频率失真和增益带宽积
1.频率失真 频率失真也称为线性失真,它与非线性失真是两种产生原因完全不同的失真。
模拟电子技术基础(第4版华成英)ppt课件
1
乙类功率放大器是一种非线性放大器,其工作原 理是将输入信号的负半周切除,仅让正半周通过 晶体管放大。
2
在乙类功率放大器中,晶体管只在正半周导通, 因此效率较高。但因为晶体管工作在截止区和饱 和区,所以失真较大。
3
乙类功率放大器通常采用推挽电路形式,以减小 失真。
THANKS
感谢观看
利用晶体管、可控硅等开关元件的开关特性,通过适当组合实现非 正弦波信号的输出。
非正弦波发生电路的组成
包括开关元件、储能元件和输出电路。
非正弦波发生电路的特点
输出信号波形多样,幅度大,但频率稳定性较差,且波形质量受开 关元件特性的影响较大。
波形变换电路
波形变换电路的原理
利用运算放大器和适当组合的RC电路,将一种波形变换为另一种波 形。
基本放大电路 放大电路的基本概念和性能指标
总结词
共基极放大电路的特点是输入阻抗低、 输出阻抗高。
VS
详细描述
共基极放大电路是一种特殊的放大电路, 其工作原理基于晶体管的电压放大作用。 由于其输入阻抗低、输出阻抗高的特点, 因此常用于实现信号的电压放大。在电路 结构上,共基极放大电路与共发射极放大 电路类似,只是晶体管的基极接输入信号 而不是发射极。
01
特征频率
晶体管在特定工作点上的最高使 用频率,超过该频率时放大电路 将失去放大能力。
截止频率
02
03
放大倍数
晶体管在正常放大区与截止区的 交界点上所对应的频率,是晶体 管的重要参数之一。
晶体管在不同频率下的电压放大 倍数,反映了晶体管在不同频率 下的放大性能。
单级放大电路的频率响应
低通部分
放大电路对低频信号的放大能力较强,随着频 率升高,增益逐渐下降。
模拟电子技术基础PPT第4章 放大电路的频率响应
Cbe---发射结电容 r--b-集c 电结电阻
Cbc ---集电结电容
互导
gm
iC vBE
VCE
iC vBE
VCE
BJT的高频小信号模型
电工电子
1. 晶体管的高频小信号模型
②简化模型
忽略 rbc 和 rce 混合型高频小信号模型
上海理工
电工电子
上海理工
电工电子
上海理工
4.3.1 单级共射极放大电路的频率响应
1. 高频响应
①型高频等效电路
目标:简化和变换
CM1 (1 gmRL )Cbc
CM2 Cbc
CM2 CM1 输出回路的时间常数
远小于输入回路时间常数, 考虑高频响应时可以忽略 CM2的影响。
C Cbe CM1
电工电子
4.3.1 单级共射极放大电路的频率响应 1. 高频响应
上海理工
end
电工电子
电工电子
1. RC低通电路的频率响应
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 / fH )
上海理工
电工电子
2. RC高通电路的频率响应
上海理工
RC高通电路
RC电路的电压增益:
AVL (s)
Vo (s) Vi (s)
R2
g mVbe
Vo RL
(Vo
Vbe )jCbc
0
由于输出回路电流比较大,所
以可以 忽略 Cbc 的分流,得 Vo gm RL Vbe
而输入回路电流比较小,所以
模拟电子技术基础第4章频率特性课件
共78页第5页
4.1 频率响应概述
8)每一个具体的放大电路,只对特定频段的信号能够进 行不失真的放大,因此,必须根据信号的频率范围,选 择具有与之相应的频率特性的放大电路,才能获得满意 的放大效果。 例如,一个音频信号的范围为20HZ f 20KHZ,则为了使 放大以后的信号完整地反映原有信号,所设计的放大电路
11 1
RC S
A ( j) 1 1 1
U
f
1 L 1 j L 1 j L
j
f
Low-pass network. 共78页第21页 high-pass network.
4.3 双极结型晶体管的高频等效模型
4.3.1 双极结型晶体管的混合Π型等效模型 4.3.2 双极结型晶体管混合Π型等效模型的主要参数 4.3.3 双极结型晶体管电流放大系数β的频率响应 4.3.4 双极结型晶体管混合Π型等效模型的单向化处理
为– 3dB。
共78页第12页
4.2.1 RC低通电路的频率响应
b) 相位频率响应
arctg( f / fH )
当 f<<fH :相位频率特性的渐近线为0°的直线。 当 f>>fH :相位频率特性的渐近线为-90°的直线
当 f=fH : arctg( f / fH ) 450
相位频率特性如图
j
f
1
幅值频率特性: AU ( j) 1 ( fL )2
f
相位频率特性: arctg( fL / f )
fL
1
2 RC
共78页第16页
4.2.2 RC高通电路的频率响应
2). 波特图
(模拟电子技术基础教学课件)6.频率响应01
1
jCb2
gmVgs
由前两个方程得
gm V gsg1m1j1Cs RsiRgRg j1Cb1V s
6.3.1 共源放大电路的低频响应
1. 增益的传递函数 代入第3Байду номын сангаас方程得源电压增益
A V SL V V o s R L R dR L R dj1 C b2 g 1 m1j 1 C sR s iR g R gj1 C b1
1.5 放大电路的主要性能指标—频率响应
B.频率失真(线性失真)
没有新频率产生
幅度失真: 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。
1.5 放大电路的主要性能指标—频率响应
5. 非线性失真
由元器件非线性特性
引起的失真。
I
非线性失真系数:
t O
Vo2k
2V S 1 ——三次谐波分量 π3
1.5 放大电路的主要性能指标—频率响应
A.频率响应及带宽
在输入正弦信号情况下,输出随输入信号频率连续变化的稳态 响应,称为放大电路的频率响应。
电压增益可表示为
AV(j)VVoi((jj))
V V oi((jj ))[o()i()]
或写为 A VA V() ()
. RL Vo
Rs
Cs
-
6.3.1 共源放大电路的低频响应
1. 增益的传递函数 定性讨论
Cb1 g +
输入回路
1
C b1
Rg上的电压
Rsi
. + Vi Rg . Vs -
-
| Vgs |
. d Id
Cb2
+
+
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幅频特性曲线:
•
•
横轴(f )—对数坐标;纵轴(A u )— 2 0 lg | A u |
相频特性曲线:
横轴(f )—对数坐标;纵轴 — 相角( )
-
13
13
1.2 放大电路的频率参数及波特图
20lg| Au( | dB)
20lg| Ausm|
20dB/十倍频程
-20dB/十倍频程
-90° -135° -180° -225° -270°
0
0.1 fL fL 10 fL
f
3dB
-20
-20dB/十倍频
高通特性:
当 f ≥ fL(高频), 当 f < fL (低频),
A u 1 A u 1
-40
实际幅频特性
最大误差为 3 dB, 发生在 f = fL处
且频率愈低,A u 的值愈小, 低频信号不能通过。
-
18
18
2.1 RC高通电路的频率响应
令:
时间常数 L RC
fL
1 2RC
1
2L
Au
1
1 1
1 1- j fL
jL
f-
C
+
+
U i
R
U O
_
_
RC 高通电路
模:A u
1
1
fL f
2
相角: arct(afLn)
f 16 16
2.1 RC高通电路的频率响应
(1)对数幅频特性
Au
1
1
fL f
2
2l0gA u-20 lg1ffL2
-
10
10
1.2器的增益与频率的关系可表示为:
•
•
Au|Au (f)|(f)
•
| Au( f ) |
增益的幅值与频率 f 的函数关系,称 为幅频响应
(f )
增益的相位与频率f 的函数关系称为 相频响应
-
11
11
1.2 放大电路的频率参数及波特图
放大器的增益是输入信号频率的函数
-
5
5
1.1 研究频率响应的必要性
(1)幅度失真 放大电路对不同频率信号的幅值放大不同。
ui 基波
输入信号
基波 uo t
输出信号 t
二次谐波
二次谐波
-
6
6
1.1 研究频率响应的必要性
(2)相位失真
放大电路对不同频率信号产生的相移不同,表
现为时间延时不同。
基波
ui
输入信号 uo
输出信号
基波
t
t
二次谐波
二次谐波
幅度失真和相位失真总称为线性失真或频率
失真。
-
7
7
1.1 研究频率响应的必要性
(3)产生线性失真的原因
① 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;
电容的电抗(C1=20F) f <100Hz Xc1 与rbe = 863 不能短路
则有:
当 ff L 时2, 0 A ul g 0dB
当 ff L 时 2 l0 A , g u - 2 l 0 f g f L 2 l0 f g f L 当 f f L 时 2 lA 0 g , u - 2 l 0 g 2 - 3 dB
-
17
17
2.1 RC高通电路的频率响应
20lgAu /dB折线幅频特性(波特图)
-
8
固定偏流共射极放大电路
8
1.1 研究频率响应的必要性
(3)产生线性失真的原因
②三极管的()是频率的函数
在研究线性特性时,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。
低频段:在低频段,晶体管的极间电容可视为开路, 耦合电容C1、C2不能忽略;
中频段:所有的电容均可忽略;
高频段:耦合电容C1、C2可以可视为短路,晶体管
fL
fH
-45/十倍频
fL
fH
-45/十倍频
-
f
f
14
14
2. 单时间常数RC电路的频率响应
Frequency Response of RC Circuit
2.1 RC高通电路的频率响应 2.2 RC低通电路的频率响应
2.1 RC高通电路的频率响应
A u
U U
O i
R
R
1 j C
1
1 1
j RC
-
3
3
1. 频率响应的相关概念
General Frequency Considerations
1.1 研究频率响应的必要性 1.2 放大电路的频率参数及波特图
1.1 研究频率响应的必要性
问题的提出
由于放大电路中存在电抗元件(如管子的极间 电容,电路的负载电容、分布电容、耦合电容、射 极旁路电容等),当信号频率较高或较低时,不但 放大倍数会变小,而且会产生超前或滞后的相移, 使得放大电路对不同频率信号分量的放大倍数和相 移都不同。
f 1Hz 10Hz 100Hz 1kHz 10kHz
Xc1 7962 796.2 79.62 7.962 0.796
f 100Hz Xc1 <<rbe = 863 可以短路
f Xc1 Ib AV
C1
I b
I c
Vvii
Rb
I b Rc RL VO
100kHz 0.08
1MHz 0.008
通 带
Aum A u
增0.707Aum
益
半功率线
下限频率
O
fL
0 - 90º
BW
通频带 (带宽)
fH
上限频率 f
f
-180º
-270º
典型的单管共射放大电- 路的幅频特性和相频特性 12
12
1.2 放大电路的频率参数及波特图
(2)频率响应的波特图(Bode Plot)
① 横坐标改线性增长为指数增长,以对数坐标表示; ② 幅频纵坐标以分贝形式表示; ③ 曲线做直线化处理。
(2)对数相频特性
由式 arcta(nfL) 可得,f 10 fL 时, 0;
f
f 0.1 fL 时, 90;
误差
f fL 时, 45
90º
5.71º
-45º/十倍频 45º
5.71º
0 0.1 fL fL 10 fL
第四章 放大电路的 频率响应
Frequency Response
本章内容
1. 频率响应的相关概念 2. 单时间常数RC电路的频率响应 3. 晶体管的高频等效模型 4. 单级BJT放大电路的频率响应 5. 多级放大电路的频率响应
-
2
2
本章要求
1. 理解频率响应的相关概念; 2. 理解增益带宽积的概念; 3. 了解半导体器件的频率特性; 4. 会算:会计算只含一个时间常数时电路的fL和fH; 5. 会画:能画出近似波特图; 6. 定性了解多级放大电路频带宽度与单级的关系 。
的极间电容和线路分布电容、杂散电容等不
能忽略。
-
9
9
1.1 研究频率响应的必要性
电路中存在着电抗器件是影响频响的主要因素; 研究频响实际上是研究电抗元件对放大器放大倍数
的影响; 当低频时,主要是耦合电容起作用; 当高频时,主要是PN结电容起作用;
频率响应是衡量放大电路对不同频率输入信 号适应能力的一项技术指标