浙大模电课件第五章资料

集成电子技术基础教程

第二篇模拟电子电路

第五章放大电路的频率响应与稳定性分析

2.5.1 频率响应概述

➢前面所讨论的放大器将被放大信号的频率锁定在音频（中频）范围（20～20kHz）范围。

➢此时动态分析时，外电路的耦合电容作短路处理，器件内的结电容作开路处理。

➢但若频率升高或降低，则耦合电容、结电容不能作上述的理想化处理。

➢此时，就需要涉及对信号频率的响应问题。

一、通频带和频率失真

在整个频带内，放大器电压增益的复函数为：

)

(|)(|)

()()(.

i .

o .

.

ωϕωωωω∠==

v v A V V A 幅频特性相频特性

1

低频段中频段高频段中频增益带宽

下限频率

上限频率

H

L H f f f BW ≈-=放大器电压增益下降为中频增益的（0.707）倍

对应频率为上、下限频率。

2

1

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

k k k t V v 1

i i )

sin(2ω经放大后的输出电压为：

∑=+=N

k k k vk k t A V v 1

.

i o )

sin(||2ϕω下的电压增益

k ω附加相移

为了实现高保真的放大，必须做到、为常数。

||.

vk A k

k

ωϕ➢当增益不是常数时，称幅频失真。

➢附加相移不相同时，称相频失真。➢两者都是线性失真，有时总称频率失真。

➢注意与晶体管非线性特性引起的饱和和截止失真不同。

二、一阶RC 电路的频率响应

❖一阶RC 低通滤波电路（积分电路）

输出电压和输入电压传输比为:

H

i ..

o

.

111111

f f j RC j C j R C

j V V A v +=

+=+==ωωωRC

f π21

H =

写成幅模形式:

|

)

(11|

||2

H

.

f f A v +=2

H

.

)

(1lg 20||lg 20f f A v +-=对数幅频特性

)

arctan(H

f f

-=ϕ对数相频特性

2

H

.

)

(1lg 20||lg 20f f A v +-=)

arctan(H

f f

-=ϕ

❖一阶RC 高通滤波电路（微分电路）

输出电压和输入电压传输比为:

RC

f π21L =

写成幅模形式:

对数幅频特性

对数相频特性

L

L

i ..

o

.

111f f j f f

j RC j RC

j C j R R

V V A v +=

+=+==ωωω2

L

L

.)

(1)(||f f f f A v +=

2

L

L .

)

(1lg 20lg 20||lg 20f f f f A v +-=)

arctan(90L

f f

o

-=ϕ

2

L

L .

)

(1lg 20lg 20||lg 20f f f f A v +-=)

arctan(90L

f f o

-=ϕ

三、频率特性的波特图（BODE ）表示

❖频率响应图✓参量幅度与频率的函数关系图✓参量相位与频率的函数关系图v

A 幅频特性

相频特性

❖对数频率特性曲线

✓横坐标采用对数频率刻度

✓幅频特性曲线纵坐标采用分贝刻度✓相频特性曲线纵坐标表示相角 ✓可以把很宽的频率变化范围压缩在较窄的频率坐标内；✓增益的乘、除运算变成了加、减运算；

✓可以采用渐近折线来代替十分复杂的频率特性曲线。

❖对数频率特性曲线的优势

✓频率特性表达式

L

L

m

/1/f f j f f j A A v v +⋅= ✓对数幅频特性表达式

2

L L m 1lg 20lg 20lg 20lg 20⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+-+=f f f f A A v v ✓对数相频特性表达式

❖低频段波特图的绘制L

arctan

90f f

-=

ϕ✓误差

✓频率特性表达式

H

m

/11

f f j A A v v +⋅= ✓对数幅频特性表达式

2

H m 1lg 20lg 20lg 20⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+-=f f A A v v ✓对数相频特性表达式

❖高频段波特图的绘制H

arctan

f f

-=ϕ✓误差