模拟电子技术基础 第四章 放大电路的频率响应讲解
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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
20lg Au -20lg
1
Βιβλιοθήκη Baidu
fL f
2
则有：
当 f fL 时， 20lg Au 0 dB
当
f
fL 时， 20lg Au
-20 lg
fL f
20 lg
f fL
放大器的增益是输入信号频率的函数
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 二次谐波
基波
uo
t
输出信号
t
二次谐波
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
幅频特性曲线：
横轴（f ）—对数坐标；纵轴（Au）— 20lg | Au |
相频特性曲线：
横轴（f ）—对数坐标；纵轴 — 相角（ ）
13
1.2 放大电路的频率参数及波特图
20lg | Au （| dB ）
20 lg | Ausm |
20dB/十倍频程
-20dB/十倍频程
-90° -135°
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
10
1.2 放大电路的频率参数及波特图
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。
-180° -225° -270°
fL
fH
- 45 / 十倍频
fL
fH
- 45 / 十倍频
f
f 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
（1）频率响应(频率特性) 放大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
1.2 放大电路的频率参数及波特图
通 带
Aum Au
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
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 。
当 f fL 时， 20lg Au -20lg 2 -3dB
17
2.1 RC高通电路的频率响应
20lg Au / dB折线幅频特性（波特图）
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)，
Au 1 Au 1
Xc1 7962 796.2 79.62 7.962 0.796
f 100Hz Xc1 <<rbe = 863 可以短路
f Xc1 Ib AV
C1
Ib
Ic
Vvi i
Rb
Ib Rc RL VO
100kHz 0.08
1MHz 0.008
固定偏流共射极放大电路
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
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
f 1Hz 10Hz 100Hz 1kHz 10kHz
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 的极间电容和线路分布电容、杂散电容等不 能忽略。
U O U i
R
R
1
jC
1
1 1
jRC
令：
时间常数 L RC
fL
1 2RC
1
2 L
Au
1
1 1
1 1- j fL
j L
f
C
+
+
U i
R
U O
_
_
RC 高通电路
模： Au
1
1
fL f
2
相角： arctan( fL )
f
-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，Au 的值愈小， 低频信号不能通过。
18
2.1 RC高通电路的频率响应
（2）对数相频特性
由式 arctan( fL ) 可得，f 10 fL 时， 0;
f
f 0.1 fL 时， 90;
增0.707Aum
益
下限频率
O
fL
0 - 90º
半功率线
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
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。
2.1 RC高通电路的频率响应
（1）对数幅频特性
Au
1
1
fL f
2
20lg Au -20lg
1
Βιβλιοθήκη Baidu
fL f
2
则有：
当 f fL 时， 20lg Au 0 dB
当
f
fL 时， 20lg Au
-20 lg
fL f
20 lg
f fL
放大器的增益是输入信号频率的函数
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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 二次谐波
基波
uo
t
输出信号
t
二次谐波
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
幅频特性曲线：
横轴（f ）—对数坐标；纵轴（Au）— 20lg | Au |
相频特性曲线：
横轴（f ）—对数坐标；纵轴 — 相角（ ）
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1.2 放大电路的频率参数及波特图
20lg | Au （| dB ）
20 lg | Ausm |
20dB/十倍频程
-20dB/十倍频程
-90° -135°
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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
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1.2 放大电路的频率参数及波特图
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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。
-180° -225° -270°
fL
fH
- 45 / 十倍频
fL
fH
- 45 / 十倍频
f
f 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
（1）频率响应(频率特性) 放大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
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1.2 放大电路的频率参数及波特图
通 带
Aum Au
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
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 。
当 f fL 时， 20lg Au -20lg 2 -3dB
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2.1 RC高通电路的频率响应
20lg Au / dB折线幅频特性（波特图）
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)，
Au 1 Au 1
Xc1 7962 796.2 79.62 7.962 0.796
f 100Hz Xc1 <<rbe = 863 可以短路
f Xc1 Ib AV
C1
Ib
Ic
Vvi i
Rb
Ib Rc RL VO
100kHz 0.08
1MHz 0.008
固定偏流共射极放大电路
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。
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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
f 1Hz 10Hz 100Hz 1kHz 10kHz
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 的极间电容和线路分布电容、杂散电容等不 能忽略。
U O U i
R
R
1
jC
1
1 1
jRC
令：
时间常数 L RC
fL
1 2RC
1
2 L
Au
1
1 1
1 1- j fL
j L
f
C
+
+
U i
R
U O
_
_
RC 高通电路
模： Au
1
1
fL f
2
相角： arctan( fL )
f
-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，Au 的值愈小， 低频信号不能通过。
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2.1 RC高通电路的频率响应
（2）对数相频特性
由式 arctan( fL ) 可得，f 10 fL 时， 0;
f
f 0.1 fL 时， 90;
增0.707Aum
益
下限频率
O
fL
0 - 90º
半功率线
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
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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。