第5章 放大电路的频率响应(新模板)
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《模拟电子技术》课件第5章放大电路的频率响应
中频增益或通 带源电压增益
f
H
1 2πRC
上限频率
②高频响应和上限频率
共射放大电路
A VSH A VSM 1
1 j( f
/
fH )
RC低通电路
A VH
1
1 j( f
/
fH )
频率响应曲线变化趋势相同
幅频响应
20l g|A VSH | 20l g|A VSM |
20lg
1
1 ( f / fH )2
最大误差 -3dB
1 fH 2 πRC
fH称转折频率，上限截止 频率（上限频率），AVH(s) 的极点频率。
10
2. 低频特性
---- RC高通电路
RC高通电路
RC电路的电压增益：
AVH
Vo Vi
R
R
1
j ωC
1
1 1
j 2 πfR C
令
fL
1 2 πR
C
AVH
Vo Vi
1
1 j(fL /
f)
gmV b'e rce—c-e间的动态电阻(约100kΩ)
Cbe --发射结电容
互导
gm
iC vBE
VCE
iC vBE
VCE
2.混合等效电路中各元件的讨论： 简化模型 rce RL 略去rce
rbc
1 jω Cbc
略 去rbc
混合型高频小信号模型
晶体管的混合Π型等效电路
3.混合型等效电路的获得 低频时，混合模型与H参数模型等价
β0
1 ( f / fβ )2
的相频响应 arctg f
fβ fβ ——共发射极截止频率
第五章放大电路的频率响应.ppt
U i U s
(gm RL'
)
rb'e rbe
Ri Rs Ri
空载时电压放大倍数为 ：
二、 低频电压放大倍数：极间电容视为开路,考虑旁路电容影响
低频等效电路 图5.4.3 单管共射放大电路的低频等效电路
输出回路的 等效电路
低频电压放 大倍数为 ：
Ausl
U o U s
表5.1结合图4 - 1(a)放大电路考虑耦合电容C1、C2, 旁路电容Ce与晶体管极间 电容Cbe , Cbc的等效电路， 对放大电路的高频与低频特性作了一个定性对比 分析，可有效帮助读者理解高、低频信号对各种电容的影响。
＋UCC
Au
Rb
Cbc
Rc
＋ C1
V1
C2
＋
ui －
Cbe Re
RL uo
的频率响应曲线，式中fH称为上限截止频率。 放大电路上限截止频率fH和下限截止频率fL之差就是通频带fbw 。
fbw= fH- fL
三、 波特图
在研究放大电路的频率响应时，输入信号常设置在几十到 几百兆赫兹的频率范围内，甚至更宽，如目前CMOS工艺放大 电路已经设计到了几十兆赫兹，而放大电路的增益范围也很宽。 为了能在同一坐标系中表示如此宽的频率范围，由H.W.Bode 首先提出了基于对数坐标的频率特性曲线的作图法， 称之为 波特图法。
Ui(t)
放大 器
Uo(t)
Ui(t)
Uo(t)
0
0
t
t
基波 10
基波 10
0
0
t
t
二次 谐波
二次 谐波
6
3
0
放大电路的频率响应共30页文档
四、波特图
波特图—采用对数坐标的频率响应（0.1fL，fL，10fL） 包含幅频特性（20lg|Au|）和相频特性，一般采用折线化近似。
20lg 23dB
5.71
注意三个位置：0.1fL（H）， fL（H）， 10fL（H） 幅频特性 -20dB或0dB， 0dB， 0dB或-20dB
相频特性
分析单管共射放大电路的频率响应
适用于信号频率从0～∞的 交流等效电路
中频段：耦合电容C和旁路电容
短路，C
' π
开路。
低频段：考虑C
的影响，C
' π
开路。
高频段：考虑
C
' π
的影响，C短路。
1. 中频电压放大倍数
Au sm
Uo Us
Ri
Ui Us
Ub' Ui
e
Байду номын сангаас
Uo Ub' e
+90 °或0 °，±45°， 0 °或-90 °
§5.2 晶体管的高频等效电路
--考虑结电容的影响
一、BJT管的高频混合π模型 二、场效应管的高频等效模型
一、BJT管的高频混合π模型
1. 模型的建立：由结构而建立，形状像Π，参数量纲各不相同。
阻值小
阻值大
gm为跨导，它不随信 号频率的变化而变。
三、放大电路中的频率参数
结电容
高通 电路
低通 电路
下限频率
fbwfHfL 上限频率
在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电 容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。
在高频段，随着信号频率逐渐升高，晶体管极间电容和 分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号
第五章 放大电路的频率响应-new
放大电路中有电容,电感等电抗元件 放大电路中有电容 电感等电抗元件, 电感等电抗元件 阻抗随f 阻抗随 变化而变化
1 ZC = jωC
C1
& Ib I& c
& Ib
V&O
前面分析, 前面分析 隔直电容 处理为:直流开路 交流短路 处理为 直流开路,交流短路 直流开路
f 1Hz 10Hz 100Hz 1kHz 10kHz
60 40
带宽 20 0 2
2. 频率响应的分析任务
20 fL
2× 102
2× 103
2× 104 fH
f/Hz
（1）频率响应表达式 AV = AV (ω )∠ϕ (ω ) ）频率响应表达式: & 下限频率f （2）带宽 ）带宽BW、上限频率 f H、下限频率 L 、
继续
3. AV随 f 变化的原因
继续
（1）高通电路：频率响应 ）高通电路：
fL
& Uo jωRC & = Au = & U i 1 + jωRC
1 & = j f fL 令f L = ，则Au 2 πRC 1 + j f fL
f>>fL时放大 倍数约为1 倍数约为
f fL & Au = 1 + ( f f L )2 ϕ = 90° − arctan( f f L )
由于放大电路中耦合电容、旁路电容、 由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导体器 耦合电容 极间电容的存在 使放大倍数为频率的函数。 的存在， 件极间电容的存在，使放大倍数为频率的函数。
继续
5.1 频率响应概述
频率响应——放大器的电压放大倍数 放大器的电压放大倍数 频率响应 与频率的关系
1 ZC = jωC
C1
& Ib I& c
& Ib
V&O
前面分析, 前面分析 隔直电容 处理为:直流开路 交流短路 处理为 直流开路,交流短路 直流开路
f 1Hz 10Hz 100Hz 1kHz 10kHz
60 40
带宽 20 0 2
2. 频率响应的分析任务
20 fL
2× 102
2× 103
2× 104 fH
f/Hz
（1）频率响应表达式 AV = AV (ω )∠ϕ (ω ) ）频率响应表达式: & 下限频率f （2）带宽 ）带宽BW、上限频率 f H、下限频率 L 、
继续
3. AV随 f 变化的原因
继续
（1）高通电路：频率响应 ）高通电路：
fL
& Uo jωRC & = Au = & U i 1 + jωRC
1 & = j f fL 令f L = ，则Au 2 πRC 1 + j f fL
f>>fL时放大 倍数约为1 倍数约为
f fL & Au = 1 + ( f f L )2 ϕ = 90° − arctan( f f L )
由于放大电路中耦合电容、旁路电容、 由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导体器 耦合电容 极间电容的存在 使放大倍数为频率的函数。 的存在， 件极间电容的存在，使放大倍数为频率的函数。
继续
5.1 频率响应概述
频率响应——放大器的电压放大倍数 放大器的电压放大倍数 频率响应 与频率的关系
篇5章放大电路频率响应新
在实际应用中，放大器的输入信号不是单一频
率的信号，而是包含多种频率成分，可以表示为：
N
vi 2Viksin(kt) k1
经放大后的输出电压为：
N
.
vo 2Vik|Avk|si nkt(k)
k1
k 下的电压增益 附加相移
为了实现高保真的放大，必须做到 |
.
A vk
|和
运放典型 频率特性
-3dB带宽 fH
单位增益带宽 fC
fc Avd fH
放大电路的计算机辅助分析举例
【例】多级放大电路如图所示，vi为5mV(幅值)的正弦 交流电压，设晶体管Q2N3904的模型参数为β=132，试 用PSPICE程序仿真分析下列项目：
(1) 研究放大电路各点的波形，及输入输出电压的 相位关系；
C 容抗增大，不能忽略； Ci 容抗更大，交流开路。
• 高频段：
C 容抗更小，交流短路； Ci 容抗减小，不能忽略。
中频段电压放大倍数
A vs m V V o s V V s iV V b i'eV V b o 'e R sR iR ir r b b 'ee g m R L '
(2) 电压增益的幅频特性和相频特性； (3) 当频率从10Hz变化到100MHz时，绘制输入阻 抗的幅频特性； (4) 当频率从10Hz变化到100MHz时，绘制输出阻 抗的幅频特性。 (5) 现有一个100μ F的电容，替换电路中的哪个电容 可以明显地改善电路的低频特性？
频率响应的BODE图表示
• 横坐标采用对数频率刻度 • 对数幅频特性曲线纵坐标用分贝表示； • 对数相频特性曲线纵坐标表示相角。
第五章 放大电路的频率响应
1 fH 2 RC
1 fL 2 RC
当信号频率等于上（下）限频率时，放大电路的 增益下降3dB，且产生±45°相移
近似分析时，可用折线化的波特图表示电路的频 率特性
一个电容对应的渐进线斜率为20dB/十倍频
简单 RC 电路的频率特性
Ui
•
R C
Uo
•
Ui
•
C R
Uo
•
RC 低通电路
RC 高通电路
Au
• |Au |
1 0.707
1 f 1 j fH
1 0.707
Au
1 fL 1 j f
|Au |
fL
f
•
O
fH f
f
O
O –45° –90°
90° 45° O
f
研究频率响应的方法 (1) 三个频段的划分 1) 中频区(段) 特点:Aus与f无关
与f无关
5.4 单管放大电路的频率响应
本节以单管共射电路为例，介绍频率响应的一般 分析方法。
5.4.1 单管共射放大电路的频率响应
1、画出全频段的微变等效电路
+VCC RB C1 + . Ui VT RL . Uo RC C2 + + . Ui _ RB rb′e
C1
rbb′ . gmUb'e Cπ′
C2 + RC . RL U o _
R
fL
L 1 1 下限截止频率 2 2 2 RC
Au பைடு நூலகம்
1
L 1 j
1 fL 1 jf
f j fL f 1 j fL
1、RC高通电路的频率响应
放大电路的频率响应
定义上限截止频率ƒH、下限截止频率ƒL以及通频带BW
2021/3/11
11
ƒH：高频区放大倍数下降为中频区的 1 / 2 AuH12Aum0.70A7 um
同理，下限截止频率ƒL为：
AuL 12Aum0.70A7um
通频带为：
BW= ƒH- ƒL ƒH
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12
半功率点：上、下限截止频率所对应的H点和L点。
线性失真由电路中的线性电抗元件引起 非线性失真由电路中的非线性元件引起
2021/3/11
7
⑵结果不同 线性失真，各频率分量信号的比例关系和时间关系发
生变化，或滤掉某些频率分量的信号， 但决不产生输入信号中所没有的新的频率分量信号。
非线性失真，产生输入信号中所没有的新的频率分量。
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8
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5
各频率分量信号的放大倍数相同，延迟不同。
由于相位=t，延迟时间不同，意味着不与成正比。人们
称这种失真为相位频率失真。
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6
2、线性失真和非线性失真
振幅频率失真和相位频率失真都是由电路的线性 电抗元件引起的，故又称为线性失真。
线性失真和非线性失真不同点： ⑴起因不同
3、不失真条件---理想频率响应
不失真：放大器对所有不同频率成分的放大倍数相同， 延迟时间也相同。
不产生频率失真的条件为：
2021/3/11
9
理想频率响应 不产生线性失真的振幅频率响应和相位频率响应
2021/3/11
10
二、实际的频率特性及通频带定义
将实际的振幅频率响应划分为三个区域， 中频区 低频区 高频20lgAum-3dB GL=20lgAuL= 20lgAum-3dB
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11
ƒH：高频区放大倍数下降为中频区的 1 / 2 AuH12Aum0.70A7 um
同理，下限截止频率ƒL为：
AuL 12Aum0.70A7um
通频带为：
BW= ƒH- ƒL ƒH
2021/3/11
12
半功率点：上、下限截止频率所对应的H点和L点。
线性失真由电路中的线性电抗元件引起 非线性失真由电路中的非线性元件引起
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7
⑵结果不同 线性失真，各频率分量信号的比例关系和时间关系发
生变化，或滤掉某些频率分量的信号， 但决不产生输入信号中所没有的新的频率分量信号。
非线性失真，产生输入信号中所没有的新的频率分量。
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8
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5
各频率分量信号的放大倍数相同，延迟不同。
由于相位=t，延迟时间不同，意味着不与成正比。人们
称这种失真为相位频率失真。
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6
2、线性失真和非线性失真
振幅频率失真和相位频率失真都是由电路的线性 电抗元件引起的，故又称为线性失真。
线性失真和非线性失真不同点： ⑴起因不同
3、不失真条件---理想频率响应
不失真：放大器对所有不同频率成分的放大倍数相同， 延迟时间也相同。
不产生频率失真的条件为：
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9
理想频率响应 不产生线性失真的振幅频率响应和相位频率响应
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10
二、实际的频率特性及通频带定义
将实际的振幅频率响应划分为三个区域， 中频区 低频区 高频20lgAum-3dB GL=20lgAuL= 20lgAum-3dB
第5章 放大电路的频率响应(091110修简版)
令
则
对数幅频特性和相频特性表达式为: 对数幅频特性和相频特性表达式为 20lg| |=20lg| |–20lg
四、波特图
综上所述， 综上所述，电路全频段的电压放大倍 数表达式为： 数表达式为：
当fL《f《fH时，fL/f和f/fH均趋于零， 均趋于零， 《 故 接近f ；当f 接近 L时，f《fH ，故 《 接近f 接近 H时，f 》fL，故 若电路在低频段有f 若电路在低频段有 L1～fLN个
所在回路是低 通回路， 通回路，在阶跃信 号作用时， 号作用时， 上的 电压 将按指数 规律上升,其起始值 规律上升 其起始值 为0，终了值为 , ， 回路时间常数为RCπ' , 因而： 因而：
图5.7.3 图5.4.1 所示电路输入回路的阶跃响应
上升到0.1UI ，可以求出 上升到 所需的时间为0.1 而上升到0.9UI所需的时间为 所需的时间为 RCπ' ,而上升到 而上升到 2.3 RCπ' 。所以 。
则
将
用其幅值与相角表， 用其幅值与相角表，得：
二、低通电路
将
用幅值及相角表示， 用幅值及相角表示，得：
图5.1.2低通电路及其频率响应 低通电路及其频率响应
5.1.3 波特图
在对数坐标中反映频率特性曲线 对数坐标中反映频率特性曲线
高通： 高通：
低通： 低通：
波特图小结: 波特图小结
1、电路的截止频 、 率决定于电容 所在回路的时 间常数τ。 间常数 。 2、当信号频率等 、 于 fL 或 fH 时 ，
第五章 放大电路的频率特性
5.1 频率响应概述
5.1.1 研究放大电路频率响应的必要性
放大电路的放大倍数是信号频率的函数， 放大电路的放大倍数是信号频率的函数，我们称 之为频率响应 频率特性； 频率响应或 之为频率响应或频率特性； 在设计电路时，必须先了解信号的频率范围， 在设计电路时，必须先了解信号的频率范围，以 便使所设计的电路具有适应于该信号频率范围的 通频带； 通频带； 在使用电路前，应查阅手册、资料、 在使用电路前，应查阅手册、资料、或实测其通 频带，以便确定电路是否适用。 频带，以便确定电路是否适用。
模拟电路第05章 放大电路的频率响应图
返回
图5.1.1 高通电路及频率响应
返回
图5.1.2 低频电路及其频率响应
返回
图5.1.3 高通电路与低通电路的波特图
返回
5.2 晶体管的高频等效模型
• 图5.2.1 晶体管结构示意图及混合π模型 • 图5.2.2 混合π模型的简化 • 图5.2.3 的分析 • 图5.2.4 的波特图
返回
C1
RS +
VS -
VCC
大 RB
RC
C2 + RL VO -
b rbb b’cBiblioteka RS+ VS
-
e
rbe gmvbe
RL Vo
e
中频增益：
Am
VO VS
Vbe VS
VO Vbe
rbe
gm Vbe RL
RS rbb rbe
Vbe
RS
rbe rbb
rbe
gm RL
O RL rbe O RL
5、查手册得：rbb、cbc、fT (已知条件)；
6、
e
结电容：cbe
gm
2 fT
cbc
Miller 定理
I1
Z
Z in + V1 ~ -
Ii I +
ri AV1 -
I2
单向化
Z in
+
+ I1
V2 -
V1 ~ -
Z1
Ii II +
ri AV1 -
I2
+ Z2 V2
-
加 V1 产生 V2 ：
Z1 IIV 1 I
返回
图5.6.1 未加频率补偿的集成运放的频率响应
图5.1.1 高通电路及频率响应
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图5.1.2 低频电路及其频率响应
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图5.1.3 高通电路与低通电路的波特图
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5.2 晶体管的高频等效模型
• 图5.2.1 晶体管结构示意图及混合π模型 • 图5.2.2 混合π模型的简化 • 图5.2.3 的分析 • 图5.2.4 的波特图
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C1
RS +
VS -
VCC
大 RB
RC
C2 + RL VO -
b rbb b’cBiblioteka RS+ VS
-
e
rbe gmvbe
RL Vo
e
中频增益：
Am
VO VS
Vbe VS
VO Vbe
rbe
gm Vbe RL
RS rbb rbe
Vbe
RS
rbe rbb
rbe
gm RL
O RL rbe O RL
5、查手册得：rbb、cbc、fT (已知条件)；
6、
e
结电容：cbe
gm
2 fT
cbc
Miller 定理
I1
Z
Z in + V1 ~ -
Ii I +
ri AV1 -
I2
单向化
Z in
+
+ I1
V2 -
V1 ~ -
Z1
Ii II +
ri AV1 -
I2
+ Z2 V2
-
加 V1 产生 V2 ：
Z1 IIV 1 I
返回
图5.6.1 未加频率补偿的集成运放的频率响应
第5章 放大电路的频率响应
L
)
• 令
1 f H 2RC '
A
.
.
ush
A
.
.
usm
1 f 1+ j fH
20lg A
o
.
ush
=20lg f
A usm
20 lg 1 (
f
f
)2
H
180 arctg
f
H
四.波特图
A
.
us
A
.
j .
usm j ) fH fL f
f
.
.
Xc '
U b 'e
.
Ic
.
Xc . . U b 'e (1 K) (1 K) . X c c' (1 K)c (1 K )c U b 'e
.
.
. c' c (1 K)c
. (K 1) c'' . c K
26(mV) r b'e (1 ) IEQ (mA)
. . . .
A
.
usm
U U
.
o
U .U
i
b 'e
s
U U U (R ' R // R
s i b 'e L C
.
.
.
U
.
o
R R r
s i L
R
i
. r b ' e .(g
be
m
R' )
L
)
)
• 令
1 f H 2RC '
A
.
.
ush
A
.
.
usm
1 f 1+ j fH
20lg A
o
.
ush
=20lg f
A usm
20 lg 1 (
f
f
)2
H
180 arctg
f
H
四.波特图
A
.
us
A
.
j .
usm j ) fH fL f
f
.
.
Xc '
U b 'e
.
Ic
.
Xc . . U b 'e (1 K) (1 K) . X c c' (1 K)c (1 K )c U b 'e
.
.
. c' c (1 K)c
. (K 1) c'' . c K
26(mV) r b'e (1 ) IEQ (mA)
. . . .
A
.
usm
U U
.
o
U .U
i
b 'e
s
U U U (R ' R // R
s i b 'e L C
.
.
.
U
.
o
R R r
s i L
R
i
. r b ' e .(g
be
m
R' )
L
)
第5章放大电路的频率响应
A( )dB
60
40
20
20dB/十倍频
0
0.1
1
10
-20
A() 20lg () arctan
0
90
模 拟电子
( )
90 0
线 450 路
0 450
0.1
1
10
10
900
模 拟电子线路
3. 一阶极点因子
A/ ()dB 第5章 放大电路的频率响应
40
H
1
1 jf / fL
模 拟电子线路 RC低通电路的频率特性曲线
19
模 拟电子线路
三、RC高通电路
第5章 放大电路的频率响应
其电压放大倍数 Av 为：
Av =
Vo Vi
j / L 1 j / L
jf / 1 jf
fL / fL
RC 高通电路
式中 L
1 RC
1
)(1
j10 5
)
100
-20dB/十倍频
80
-40dB/十倍频
60
40
-60dB/十倍频
20
模
0
拟电子线路
10 3
10 4
105
10 6
20
16
模 拟 4电0 子 线 路
第5章 放大电路的频率响应
( )
900
450
-45o/十倍频
0 450
90 0
103
10 4
-90o/十倍频
Vi
RB2
RL Vo
RE
60
40
20
20dB/十倍频
0
0.1
1
10
-20
A() 20lg () arctan
0
90
模 拟电子
( )
90 0
线 450 路
0 450
0.1
1
10
10
900
模 拟电子线路
3. 一阶极点因子
A/ ()dB 第5章 放大电路的频率响应
40
H
1
1 jf / fL
模 拟电子线路 RC低通电路的频率特性曲线
19
模 拟电子线路
三、RC高通电路
第5章 放大电路的频率响应
其电压放大倍数 Av 为：
Av =
Vo Vi
j / L 1 j / L
jf / 1 jf
fL / fL
RC 高通电路
式中 L
1 RC
1
)(1
j10 5
)
100
-20dB/十倍频
80
-40dB/十倍频
60
40
-60dB/十倍频
20
模
0
拟电子线路
10 3
10 4
105
10 6
20
16
模 拟 4电0 子 线 路
第5章 放大电路的频率响应
( )
900
450
-45o/十倍频
0 450
90 0
103
10 4
-90o/十倍频
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模型。 1. 完整的混合
π
π
模型
考虑管子极间电容时，晶体管的结构示意图如图5.3.1（a）所示。
由晶体管的结构示意图可得晶体管的混合 π
模型
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北京大学出版社
模拟电子技术
第5章 放大电路的频率特性
C
Cμ I b B + U be
rbb rbc g mU be rbe Cπ
第5章 放大电路的频率特性
5.2.1波特图的概念
波特图是采用对数坐标绘制的频率特性曲线，又称对数频 率特性。波特图包括对数幅频特性和对数相频特性，它们
的横轴均按 lg 刻度，每十倍频程的距离相等；幅频特性 的纵轴按 20lg A 线性刻度，单位为分贝（dB），而
u
相频特性的纵轴仍采用
等分刻度。
1 fL 1 j f
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模拟电子技术
第5章 放大电路的频率特性
用其模和相角表示，得 将 A u
A u 1 f 1 L f
2
arctan
fL f
由上面两式可知，当 当 时，
f f L 时，
1 0 A u
1 U 1 o jC A u 1 U 1 j RC i R j C
A u
1 1 1 j H 1 j f fH
用其模和相角表示，得
将 A u
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第5章 放大电路的频率特性
A u
1 f 1 fH
掌握频率响应和波特图的基本概念。
掌握高通、低通电路及晶体管共射放大电路频 率响应的分析方法和波特图的画法。 理解晶体管和场效应晶体管的高频等效模型。 了解场效应晶体管共源放大电路和多级放大电路 的频率响应。
2
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第5章 放大电路的频率特性
5.1.1 频率响应的概念
1 A ， f fL u 2 f A 当 f f L 时， ， u fL
45
f 0
0 A u
90
根据式（5-1-4a）、（5-1-4b）可画出RC高通电路的幅
频特性和相频特性曲线，如图5.1.2（b）所示，其中， 。
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0.1fH fH 10 fH f 3dB
20dB/十倍频
dB/十倍频
f /十倍频
f
/十倍频
图5.2.1 高通电路波特图
图5.2.2 低通电路波特图
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第5章 放大电路的频率特性
5.3.1
晶体管的高频等效模型
从晶体管的物理结构出发，将晶体管内部发射结和集电结电
容考虑在内，可得到适合高频应用的物理模型，即混合
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第5章 放大电路的频率特性
5.2.2 RC高通、低通电路的波特图
将式（5-1-4a）两边取对数，可得RC高通电路的对数幅频
特性，即
20lg 20lg A u
fL 20lg 1 2 f fL 1 f 1
2
根据式（5-2-1）和（5-1-4b）可画出RC高通电路的对数幅频
特性和对数相频特性曲线，如图5.2.1中的虚线所示。
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第5章 放大电路的频率特性
将式（5-1-6a）两边取对数，可得RC低通电路的对数幅 频特性，即
20lg 20lg A u
1 1
2
f f H
1 A u
0
f fH
f f H
f arctan fH
1 Au 45 2 fH Au f
0 A u
f
90
根据式（5-1-6a）、（5-1-6b）可画出RC低通电路的幅频 特性和相频特性曲线，如图5.1.3（b）所示，其中，
f H 为低通电路的上限频率，其值决定于时间常数
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H
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第5章 放大电路的频率特性
图5.1.3（a）所示的RC电路只能通过低频信号，而不能通
过高频信号，即具有低通特性。
R
1
+
U i
+
C
U o
0.707
O
fHf-f源自图5.1.3RC低通电路及其频率响应
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第5章 放大电路的频率特性
第5章 放大电路的频率特性
5.1 频率响应概述 5.2 波特图 5.3 晶体管与场效应管的高频等效模型 5.4 单管放大电路的频率响应 5.5 多级放大电路的频率响应 5.6 应用实例
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第5章 放大电路的频率特性
【本章教学目标与要求】
f 20lg 1 2 fH f fH
2
根据式（5-2-2）和（5-1-6b）和可画出RC低通电路的对数幅 频特性和对数相频特性曲线，如图5.2.2中的虚线所示。
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第5章 放大电路的频率特性
0.1fL fL 10 fL O f 3dB O
A () () 数学上，电压放大倍数可表示为 A u u
Au ( ) A u
反映放大倍数的幅值与频率的函数关系，称为幅频特性
( ) 反映放大倍数的相位与频率的函数关系，称为相频特性。
O
f
f
图5.1.1 单管共射放大电路的频率响 应
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第5章 放大电路的频率特性
第5章 放大电路的频率特性
图5.1.2（a）所示的RC电路只能通过高频信号，而不能通
过低频信号，即具有高通特性。
C +
U i
+
0.707
1
R
U o -
O fL f
-
f
图5.1.2 RC高通电路及其频率响应
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第5章 放大电路的频率特性
2. 低通电路 图5.1.3（a）所示为RC低通电路，其输出电压和输入电 压之比为
5.1.2 RC 高通、低通电路的频率响应
1. 高通电路
图5.1.2（a）所示为RC高通电路，设输入信号的角频率 为 ，输出电压和输入电压的比为 A ，则 u
U R 1 o Au 1 1 U i R 1 jC j RC
A u
4
1 1 1 j L
π
π
模型
考虑管子极间电容时，晶体管的结构示意图如图5.3.1（a）所示。
由晶体管的结构示意图可得晶体管的混合 π
模型
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第5章 放大电路的频率特性
C
Cμ I b B + U be
rbb rbc g mU be rbe Cπ
第5章 放大电路的频率特性
5.2.1波特图的概念
波特图是采用对数坐标绘制的频率特性曲线，又称对数频 率特性。波特图包括对数幅频特性和对数相频特性，它们
的横轴均按 lg 刻度，每十倍频程的距离相等；幅频特性 的纵轴按 20lg A 线性刻度，单位为分贝（dB），而
u
相频特性的纵轴仍采用
等分刻度。
1 fL 1 j f
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第5章 放大电路的频率特性
用其模和相角表示，得 将 A u
A u 1 f 1 L f
2
arctan
fL f
由上面两式可知，当 当 时，
f f L 时，
1 0 A u
1 U 1 o jC A u 1 U 1 j RC i R j C
A u
1 1 1 j H 1 j f fH
用其模和相角表示，得
将 A u
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第5章 放大电路的频率特性
A u
1 f 1 fH
掌握频率响应和波特图的基本概念。
掌握高通、低通电路及晶体管共射放大电路频 率响应的分析方法和波特图的画法。 理解晶体管和场效应晶体管的高频等效模型。 了解场效应晶体管共源放大电路和多级放大电路 的频率响应。
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第5章 放大电路的频率特性
5.1.1 频率响应的概念
1 A ， f fL u 2 f A 当 f f L 时， ， u fL
45
f 0
0 A u
90
根据式（5-1-4a）、（5-1-4b）可画出RC高通电路的幅
频特性和相频特性曲线，如图5.1.2（b）所示，其中， 。
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0.1fH fH 10 fH f 3dB
20dB/十倍频
dB/十倍频
f /十倍频
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/十倍频
图5.2.1 高通电路波特图
图5.2.2 低通电路波特图
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5.3.1
晶体管的高频等效模型
从晶体管的物理结构出发，将晶体管内部发射结和集电结电
容考虑在内，可得到适合高频应用的物理模型，即混合
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第5章 放大电路的频率特性
5.2.2 RC高通、低通电路的波特图
将式（5-1-4a）两边取对数，可得RC高通电路的对数幅频
特性，即
20lg 20lg A u
fL 20lg 1 2 f fL 1 f 1
2
根据式（5-2-1）和（5-1-4b）可画出RC高通电路的对数幅频
特性和对数相频特性曲线，如图5.2.1中的虚线所示。
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第5章 放大电路的频率特性
将式（5-1-6a）两边取对数，可得RC低通电路的对数幅 频特性，即
20lg 20lg A u
1 1
2
f f H
1 A u
0
f fH
f f H
f arctan fH
1 Au 45 2 fH Au f
0 A u
f
90
根据式（5-1-6a）、（5-1-6b）可画出RC低通电路的幅频 特性和相频特性曲线，如图5.1.3（b）所示，其中，
f H 为低通电路的上限频率，其值决定于时间常数
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H
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第5章 放大电路的频率特性
图5.1.3（a）所示的RC电路只能通过低频信号，而不能通
过高频信号，即具有低通特性。
R
1
+
U i
+
C
U o
0.707
O
fHf-f源自图5.1.3RC低通电路及其频率响应
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第5章 放大电路的频率特性
5.1 频率响应概述 5.2 波特图 5.3 晶体管与场效应管的高频等效模型 5.4 单管放大电路的频率响应 5.5 多级放大电路的频率响应 5.6 应用实例
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第5章 放大电路的频率特性
【本章教学目标与要求】
f 20lg 1 2 fH f fH
2
根据式（5-2-2）和（5-1-6b）和可画出RC低通电路的对数幅 频特性和对数相频特性曲线，如图5.2.2中的虚线所示。
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第5章 放大电路的频率特性
0.1fL fL 10 fL O f 3dB O
A () () 数学上，电压放大倍数可表示为 A u u
Au ( ) A u
反映放大倍数的幅值与频率的函数关系，称为幅频特性
( ) 反映放大倍数的相位与频率的函数关系，称为相频特性。
O
f
f
图5.1.1 单管共射放大电路的频率响 应
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第5章 放大电路的频率特性
图5.1.2（a）所示的RC电路只能通过高频信号，而不能通
过低频信号，即具有高通特性。
C +
U i
+
0.707
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R
U o -
O fL f
-
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图5.1.2 RC高通电路及其频率响应
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2. 低通电路 图5.1.3（a）所示为RC低通电路，其输出电压和输入电 压之比为
5.1.2 RC 高通、低通电路的频率响应
1. 高通电路
图5.1.2（a）所示为RC高通电路，设输入信号的角频率 为 ，输出电压和输入电压的比为 A ，则 u
U R 1 o Au 1 1 U i R 1 jC j RC
A u
4
1 1 1 j L