电子教案模拟电子技术第四章放大电路的频率响应

S3茨电圃的蹶辱咆应
小结
41放大电路的频率性
模拟电子技术
1・幅频特性和相频特性戌=人（/）Z0（/）rA M（/）—幅频特性［仅/）—相频特性几一下限截止频率/H—上限截止频率
2.频带宽度(带宽)BW(Band Width)
模拟电子技术
4.1.1简单i?C低通和高通电路的频率特性
一、RC低通电路的频率特性
1.频率特性的描述
:_U._ 1/jM A u -1
S R + l/j(oC l + ja)RC1+i7
T H 令\IRC =轴
则/H = l/2nRC
模拟电子技术
0.70 -
7乂
M
o ■
-45-
-90-
=0.707 ；(p = -/=/H时'|
45°
/>>/H时，念T 0 ；(p—>
—90°
八AC高通电路的频率特性
八从_ R—1
-jo M U. R+1/J(D C l + l/j(oRC U；
令LRC =0^\f L= 1/2TZRC
1
J1+(/L//)2
/^10/L201glAJ = 0dB
f 二fl201glAJ = 201g0.7071 = -3 dB0 = 45
f<0.1A201glAJ = -201g///
H (DM 0o
= arctan/L/ f超前
例4・1・1求已知一阶低通电路的上限截止频率。

1 ________________________
/h =
2nRC ~ 2x3.14x0.5kQx0e01gF
= 3L8 (kHz)
例5・1・2已知一阶高通电路的/L =300 H Z ,求电容C
~a~~Il~~i C = —- 2叭R i 2 x 3.14 x 300 Hz x 2500 Q
=0.212 (|LL F)
―□— lkQ )lkl
0.0 I t 戴维宁定理等效
T 苗 —c
_1=1—— 1//1 kQ 500 QC 2k
模 拟电子技术
4.1.2晶体管及其单级放大电路的频率特性
一、单级阻容耦合放大器的中频和低频特性
—1 •中频特性
G 、C 2可视为短路 极
间电容可视为开路
A
~^L_A
(P = -180°
2•低频特性：极间电容视为开路
耦合电容G 、C2与电路中电阻串联容抗不能忽略二
一+% c 2
Tl 2
$眯
MSO
模 拟电子技术
/L = {m ax (/L1，/L2)}厂-180+如(九仃)
结论：频率降低,A us 随之减小，输出比输入电压
Ci /； A
L 1
—二
Rs n r
b
以()
Rs
A Rc 卜二
t/j fbe
3
f B 空〉r
b4 u
'=Ejf
usO &S
A“sO
+(/ L //)2
二、单级放大器的高频性
1.晶体三极管的混合兀型等效电路
因〃值随
频率升
高而降
低，高频
下不能
釆用H 参
数等效电
路。

eg几pF,限制着放大
器频带的展宽
2.0与频率/的关系P
AI—
0.707几--
11__
O
卩 2 叭,e （Cb ，e+Cb ，c ）
同样可求得：f =— 2哄（比+ =）
可求得:
0 二 0.707%
〃一共发射极截止频率
f /T -- 特征频率
f0 /T
f - ______ 1
______
f gm
Jr =
2兀G ，e + Cb ，c 厂
M
1
=(1+A)A
模拟电子技术
3.晶体管单级放大电路高频特性
R^L=R C//R L
C M二(1 +
gm^’L)Cb，c
B r bb B‘C
e E
在输出回
（C P C2视为短路）
B r bb B r G C
E密勒等效
路略去de 处=i/R&t
/H = 1/2
兀
模拟电子技术
Rt = （Rs + r bbJ〃5e G = Q/e + °M =°b p+（】+
gm^’L）Q/c
增益带宽积5认皿£启評数）
A
usO
+ r bb r + r b r e
A =冬=九0 HS S 1 +矚结论：频卒升高，A”减小
输出相位滞后增益
带宽积为常数
〔、完整的单管共射放大电路的频率特性
将前面画出的单管共射放大电路频率特性的中频段、 低频段和高频段画在同一张图上就得到了如图所示 的完號的频率特性（波特）图。

A
201g/lu.s/d B
201g/lustt
i +20dB/十倍频程
i
；-20dB/+ 倍频程
/ ； O.lfL 1
fL 'lOfL' O.lfHi fH |10fH'
屮申 i ； l i , i o°―!——i ——!
--------------------- '——-—
-90
-180 —r ------ 1 -----
-270
实际上，同时也可得出单管共 射电路完整的电压放大倍数表 达式，
即
jf/f .
A = A
Wi
S1+〃 仏 X1+〃/7〃）t
共射电路完整波特图由上图可看岀，画单管共射放大电
路的频率特性时，关键在于算出下限和上限截止
频率几和人’ 下限截止频率取决于低频时输入回
路的时间数
J，由图可知：孔=（E+R）C\,其中，
尽=出氐+乙）
而同样，上限截止频率取决于高频时输入回路的时间常数巧；由图可知：J = RC：,
其中
效电路，算出输入回路的时间常数兀和T H,
则可以方便的画出放大电路的频率特性图。

对数幅频特性:在无到九之间，20仗4“ =20仗仁是一条水平直线；在f<f L时，是一条斜率为，+20Db/十倍频程的直线；在f>f H时，是一：
条斜率为+20Db/十倍频程的直线；在/ A几时, 是一条斜率为-20Db/十倍频程的直线。

放大电路的通频带f BW = f H~ f L o 相频特性：在10/£^/<0.1/w时，（P = -180° ；
在/ <o.l/z时，（P = -90° ；
在f > io/H时，^ = -270° ；
而在f从0.1/到10/1以及从0.1兀到10厶的范围内, 相频特性都是斜率为-45。

什倍频程的直线。

前面已经指出在画波特图时，用折线代替实际的曲线是有一定误差的。

对数幅频特性的最大误差为3dB,相频特性的最大误差为±5・71。

, 都出现在线段转折处。

如果同时考虑耦合电容G和c2,则可分别求出对应于输入回路和输出回路的两个下限截止频率
f _ 1 f = _______ 1 _____
九=2龙仪+人匕12 2兀（心+ £忙2
这时，放大电路的低频响应，应具有两个转折频率。

如果二者之间的比值在4〜5倍以上，贝IJ 可取较大的值作为放大电路的下限频率。

否则，应该可以用其他方法处理。

此时，波特图的画法要复杂一些。

如果放大电路中，晶体管的射极上接有射极电阻R E和旁路电容C E，而且的电容量不够大，则在低频时不能被看作短路。

因而，由C F
又可以决定一个下限截止频率。

需要指出的是, 由于Cg在射极电路里，射极电流好是基极电流
殍的（1 + 0）倍，它的大小对放大倍数的影响较大, 因此c E往往是决定低频响应的主要因素。

4丄3集成运算放大器高频参数及其响
一、小信号频率参数
f 豆为开环增
带宽 通用型集成运放带宽较窄（几赫兹）增益积=A «
d f H
2•单位增益带宽B% BW G =f T
f T 为开环增益A”,二
1）时的频率 带宽增益积二 1 J T =/T =BW G =A ud /H
BW G = A ud BW 运放闭环工作时,BW G = A…f
BW, 如 741 型运放:A…d =104
, BW=7Hz, A…f =10,
贝!| BW i = 7 kHz
/=0,使A…
=l,当九f降为0.707时，此时的频率即为jro ■
f
二、大信号频率参
萝转换速率S R
S R =^\
曲41为0.5 V/ MS
UC ITIAY
高速型S R >10 V/ps
S R >2nfU om 否则将引起输出波形失真
u o =U om sincot
血。

max
血。

r=o = 土Q% t=n
例如:
贝！
I ：
“741, U on= 10 V最高不失真频率为kHz
2・全功率带宽BW P
输出为最大峰值电压时不产生明显失真的最高工作频率三、高速宽带集成运放
当BW G>2MH Z, BWp> 20 kHz,
S R> 6 V/|LIS
选高速宽带运放
4.2多级放大器的频率响应
・如果放大器由多级级联而成，那么，总增益
九（妙二九I（M）&2（问••代（M）=H九（沟）
k=\
201g| &（沟）| = 201g| 4i（J®） | + 201g| &2（M） |
+…+ 201© 4,0）
201g| 九（M）|
k=\
0（M）= ®（M） + 02（M） + ・・・ +探=1 叭（的
」
k=\ 1
模 拟电子技术
4.2.1多级放大器的上限频率应
•设单级放大器的增益表达式为
1 + f
A(j(v)= 一也一 x 一如」 F • 0) 1 .3
1 +丿——1 + J ——
K
[1 + （旦门[1 + （旦）2卜・[1 + （旦）2]
®H2
A JI
1
・CO
1+J ——
A^>(j69)= -arctan(-^-) _ arctan(-^-) •…arctan(-^-)
1
2
^Hn
式中,IA uI l=IA uI1IIA uI2I...IA uIn l 为多级放大器中
[1 + (^)2
][1 + (仏)2]…[1 + (^)2
]二 2
®H 1
®H 2
频增益。

令
-4/
72
模 拟电子技术
4.2.2多级放大器的下限频率・
设单级放大器的低频增益为 九(M2
“
1 —丿亠
CD
&(阿=A”
CD
CO
__________ Ajl Adi …&巾
[1 + (竺a)2][l + (如)2]…[1 + (如)2]
CD
CO
CD
A(z?( 1CD)= arctan —+ arctan —H — arctan —
co
CD CD
x ・
・・x
c o
(5-69)
(5-70)
4
（沟）
(5-71)
(5-72)二
解得多级放大器的下限角频率近似式为
Q J此+迓］+…+此
若各级下限角频率相等，即二・・•=%!!，则
第四章
一、简单AC 电路的频率特性
RC 高通电路
2?C 低通电路
二、放大电路的高频特性
1.晶体管混合冗型等效电路（了解）
晶体管放大电路增益带宽积
GBW«A…S0-/H二常数
模 拟电子技术
2・集成运算放大器高频参数及其影响
（开环带宽BW=f n
闭环带宽BW f =f w
带宽增益积G BW = A ud BW
I 单位增益带宽BW G = A ud BW = A
小信号
频率参数＜
大信号动态参数:
三、集成运放小信号交流放大电路
1.耦合电容构成高通电路对下限频率的影响
当电路中只有一个AC 高通电路时：
A =
当电路中有两个RC 高通电路时： /L =max{/L1,/L2}
耦合电容的大小不仅要满足下限频率要求，还1 2TZ RC
要不引起自激，故不能因信号频率高而随意减小其数值。