模电课件 20第五章 放大电路的频率特性(2)

i i 1 n
m
A ( j )
dB
p
j j 1
Ao
A ( j )
dB
s
A( s)
2012-8-9
K ( s z 1 )...( s z m ) ( s p 1 )...( s p n )
n m n m
A L ( s ) K A0
Ao K
2012-8-9
nm
模电课件
Rb2 Re
Ce
(2)画出放大器的高频段小信号微变等效电路 s z z
i i
m
m
忽略耦合、旁路电容等大电容，而不应忽略晶体 s p p 管内的结电容及极间分布电容（即小电容）
s 0 s 0 n n j j j 1 j 1

m
0
i
nm
AH ( s )
2012-8-9
Ao (1
(1 s / p1 )(1 s / p2 )
模电课件
s+ z1 ) / us Rb2 -
b’e
RL
Re
Ce
作业：P195
5.1 5.2 5.3
5.4, 5.6, 5.7 5.12
2012-8-9 模电课件
5．3 基本放大器高、低截止频率的估算
7
6 ( s 45 )( s 4500 )
7
10 s j (zj 4 .s ) z 3 5 1 2 A A u ((j ) K s) (1)把电压增益(传输函数)公式化成标准式 u 6 ( j s j s) p 45 )( p 4500
Au ( j ) A u ( 0 )
2012-8-9
(3)写出幅频特性和相频特性的表达式
20 lg A ( )( dB )
20 lg A o 20 lg 1(

z1
) 20 lg
2
1(

z2
) 20 lg
2
1(

zm
)
2
20 lg
1(

p1
) 20 lg
6ຫໍສະໝຸດ Baidu
s 1 96 . 2 10
6

有两个极点 ωp1= -4×106 rad / s
20 lg A uh ( ) dB
20lg100 40 30 20 10

- 2 0 dB/ 十倍频
3dB
ωp2= -96.2×106 rad/s
其幅频特性为 由于ωp1<<ωp2，故ωp2对BW A uh ( ) 20 lg 100 基本上无作用，称为非主极 2 2 点。而ωp1 对BW起主导作用， 20 lg 1 p 20 lg 1 p 称为主极点 1 2
(ii) 每一零点的0.1z至10z斜率(+45o/+倍频) 直线 (iii) 每一极点的0.1p至10p斜率(- 45o /+倍频) 直线 2012-8-9 模电课件
(vi) 每一零点的10z后(+90o)平行横轴直线 (v) 每一极点的10p后(- 90o)平行横轴直线 (c)原点零点(+90o)原点平行横轴直线 极点(- 90o)平行横轴直线
( s p1 )( s p2 )
当s→∞时， （即 1/sC→0）就意味着低频 模型中的大电容短路
lim A L ( s ) A o
s
C1 Rs
+ us -
Rb1
EC Rc C2 Cb’c Cb’e
RL
AL ( s)
K ( s z 1 )...( s z m ) ( s p 1 )...( s p n )
A u ( j ) dB

20 lg

2
+40 原点零点过(1, 0)斜 2 20 lg 11 +30 20 lg A 20 lg 11 20 lg 每一极点后斜率 20 lg 1 率(+20dB/+倍频) 常数项20lgAu(0)dB平 20 lg 11 +20 每一零点后斜率4 . 5 (-20dB/+倍频) 20 lg 11 +10 直线 (+20dB/+倍频) 直线 行横轴的直线
arctan 4 .5 45 o 每一极点的0.1p至10p斜率(-45/+倍频)直线 每一零点的0.1z至10z斜率(+45o arctan 4500 每一极点的0.1p至10p斜率(-45o/+倍频)直线 o (-45o /+倍频)直线 (0 /+倍频)直线 (0/+倍频)直线 o 常数项(-180o)平行横轴直线
2012-8-9 模电课件
96.2×106 f6 4×10 96.2×106 4×10H6 40×106 -10 -20Bw -30
20 lg 11
20 lg 1 1 0.45 1
20 lg 11
2012-8-9
20 lg 45 45 4.5 450 4500 45000 45×105 4500 4.5 4500
模电课件

2
直线 1 ω
2
(5) 根据相频特性公式画相频特性曲线
kk
2012-8-9
模电课件
例： 设某电路的电压增益函数为
Au ( s ) 10 s ( 3 s 13 . 5 )
7
( 6 s 270 )( s 4500 )
试画出幅频波特图；中频增益Aum(dB)=?
解(1) A u ( s )
10 3 s ( s 4 . 5 )
o o ( ) 180 90 arctan
(-45 /+倍频)直线 原点零点(+90 极点的10p后(- 9090o)平行横轴直线 零点的10z后(+90o)平行横轴直线 极点的10p后(- )原点平行横轴直线
( )
-180o
180 90 arctan 4 .5 450 4.5 45 45 450 4500 45000 45×105 450 0.45 1 4.5 0.45 arctan arctan o -270
2
1(

p2
) 20 lg
2
1(

pn
)
2
o tg
tg
2012-8-9
1
1
(

z1
) tg
1
1
(

z2
) tg
1
1
(

zn
)
(

p1
) tg
(

p2
) tg
(

pn
)
模电课件
(4) 根据幅频特性公式画幅频特性曲线 (a) 在幅频特性坐标找出零点和极点的位置 (b)(无原点零点或极点时)第一零点或极点前 是常数项20lgAu(0)dB平行横轴的直线 (c) 每一零点后斜率(+20dB/+倍频) 直线 ,原点 零点过(1, 0) (d) 每一极点后斜率(-20dB/+倍频) 直线 ,原点 极点过(1, 0) (5) 根据相频特性公式画相频特性曲线
(3)写出幅频特性和相频特性的表达式
幅频特性表达式
20 lg A ( )( dB )
1 4 .5
2
20 lg 11 20 lg 20 lg
20 lg 1 20 lg 45
2
1 4500
o

2
相频特性表达式
1 2
7 表达式是否是标准式？ j 10 3 4 . 5 j 1 (2)把s=jω代入标准式 7 4 .5 Au ( j ) 10 s ( 3 s 13 . 5 )
2012-8-9
A u ( s ) ( 1 )( j 1 ) 6 45 45000 j 模电课件 (6 45 s 270 )( s 4500 ) 4500
2012-8-9 模电课件
(a) 在相频特性坐标找出零点的0.1z,z,10z和 极点的0.1p,p,10p位置 (b) 无原点零点或极点时 (i) 第一(非原点)的零点的0.1p或极点的0.1p 前是常数项 o 0o 平行横轴直线 纵轴原点取 o o
180
画出波特图的方法
(1)把电压增益(传输函数)公式化成标准式
Au ( s ) K
s z1 s s p1 s
z 2
p 2
(2)把s=jω代入标准式，并把零、极点提到括 号前，化成
1 j 1 j z1 z2 1 j p1 模电课件 1 j p2
模电课件
AH (s )
某电容耦合放大电路含有两个独立的大电容，放大 (1)画出放大器的低频段小信号微变等效电路 器中频增益为Ao 忽略晶体管内的结电容及极间分布电容（即小电 Ao ( s z1 )( s z 2 ) 容），而耦合、旁路电容等大电容不应忽略 AL ( s ) 低频增益函数AL(s)
45
arctan
4 .5
4500
(4) 根据幅频特性公式画幅频特性曲线
20 lg 11 20 lg 20 lg
1 4 .5
2
20 lg
1 45 1 4500

2
(0dB/+倍频) 直线 (-20dB/+倍频) 直线 (+20dB/+倍频) 直线 (+40dB/+倍频)
n m
2.极点是负实数或实部为负的共轭复数对，零 点的实部可正可负
3.极点数等于独立电抗元件（电容）数。
C2 C1
模电课件
C2
2012-8-9
C1 C3
C3
5.2.2放大电路转输函数的特点P174
A L ( j ) dB
低频响应
A H ( j ) dB
高频响应
lim A L ( s ) A o
o 90 arctan ( ) 180
arctan
7
3 4 .5 1 10 11 j j j j 1 4 . 55 4. Au ( A u ( j j) ) j ( j 1) 1) 6 45 45000 1 )( 1 )( j (j 2012-8-9 模电课件 45 4500 45 4500
o o
-90o -135o
2012-8-9
45
-
315o
模电课件
4500
5.2.2放大电路转输函数的特点P174 1.增益函数A(s)的零点数m必然小于或等于极点 数n n m
A( s) K ( s z 1 )...( s z m ) ( s p 1 )...( s p n )
基本放大器的极点对截止频率fH、 fL 起决定作用
A ( j ) dB

3dB
BW=Δf0．7 = fH - fL 或 BW=Δω0．7 = ωH -ωL
Bw
2012-8-9
f (ω ) f H(ω H)
模电课件
fL (ω L)
例5．1：设某放大器在高频区的电压增益函数为
A uh ( s ) A um s s 1 1 p1 p2 100 s 1 4 10
s
f (ω )
lim A H ( s ) A o
s 0
f (ω )
A ( jw )
dB 高 频 响 应
模电课件
Ao
lim A H ( s ) 0
s
低 频 响 应 2012-8-9
lim A ( s ) 0
s
f (ω )
n m
s0 0
A(s ) K
z
A o lim A H ( s ) K
i 1
K
i 1
高频增益函数AH1 s lim H ( s ) (s) s/z A
当s→( s ) Ao （即 AH 0时， in 1 EC 1/sC→ ∞ ）就意味着高p 1 s / j C Rb1 Rc C2 1 频模型中的小电容开路 j 1 Cb’c 某电容耦合放大器的高频段模型存在两个独立小电 lim AH ( s ) Ao s 0 容，有一个零点z1，中频增益为Ao Rs C