放大电路的频率响应解读

小结
（1）电路的截止频率决定于电容所在回 路的时间τ 常数，即决定了fL和fH。
（2）当信号频率等于fL或fH放大电路的增益 下降3dB，且产生+450或-450相移。 （3）近似分析中，可以用折线化的近似波 特图表示放大电路的频率特性。
4.5.2．晶体管的高频等效模型 1. 晶体三极管的混合 型等效电路
// //
简化混合 模型的简化 (b)单向化后的混合 模型
简化混合 模型的简化 (C) 忽略C／／μ 的混合 模型
电流放大系数β的频响
从物理概念可以解释随着频率的增高,β 将下降。因为
& I & c & I b
& 0 V ce
Vce 0 是指在 VCE一定的条件下, 在等效电路中可将 CE间交流短路，
f 10 fL f = fL
f 90 arctg(
o
fL
)
20lg|Au| = 0 dB
0
20lg|Au| = 20lg0.7071 = 3 dB 20lg|Au| = 20lg f / fL
45
f 0.1 fL
90
波特图
RC高通电路的近似频率特性曲线
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）。
•
1 f f H 时， Au 0.707； 45 2
•
f fH 时， Au 0 ； 90
•
RC低通电路的频率特性曲线
波特图
RC低通电路的频率特性曲线
幅频特性的X轴和Y轴都是采用对数坐标, fH 称为上限截止频率。当 f≥fH 时，幅频特性将以十 倍频20dB的斜率下降，或写成-20dB/dec。在 f =fH 处的误差最大，有－3dB。
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。
RC

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
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 &o / V &∣= &∣= ∣V ∣A f ( ) 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 & ∠V &o ∠V &i f ( ) ∠A
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
1 1 L 。 RC
RC 高通电路

f j fL
下限截止频率、模和相角分别为
1 f0 fL 2RC
f 1 j fL
f / fL Av 90o arctg( f f ) L 1 ( f )2 fL
由此可做出如图所示的RC高通电路的近似频率特 性曲线。
f / fL Av f 1 ( )2 fL
电路中存在着电抗器件是影响频响的主要因 素，研究频率响应实际上是研究电抗元件的存在， 对放大器放大倍数的影响。
当f低时，主要是耦合电容、旁路电容起作用。 当f高时，主要是PN结电容起作用。
产生频率失真的原因是: 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、PN结电容、分布电感等; 2.三极管的()是频率的函数。 在研究频率特性时，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。
4.5 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： & v = Av(f) Φ(f) A 其中 Av(f) 为幅频响应、Φ(f)为相频响应。
V ce 0的等效电路
来自百度文库
这些统称放大电路的频率响应。
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。
补充：RC电路的频率响应
• RC低通电路 • RC高通电路
RC低通电路
RC低通电路如图所示。
R + . Vi C + . Vo -
其电压放大倍数(传递函数)为
1 1 jC & Au RC低通电路 1 1 j RC R jC & 的模、上限截止频率和相角分别为 式中 0 1 1 。 A v