模拟电子技术基础--第5章--放大电路的频率响应

时间：2025-03-07

模拟电子技术基础

第五章5.2

放大电路的频率响应

5.1 频率响应概述晶体管的高频等效电路

5.4 单管共射放大电路的频率响应 5.5 多级放大电路的频率响应

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5.1 频率响应概述

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传电

感器

放大电路在电子系统中的位置计放算大电机电系路统

的

大

在

加

放大电路电

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一、频率响应的基本概念1. 研究的问题：研究的问题：放大电路对信号频率的适应程度，放大电路对信号频率的适应程度，即信号频率对放大倍数的影响。率对放大倍数的影响。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、半导体器件极间电容的存在，体器件极间电容的存在，使放大倍数为频率的函数。函数。在使用一个放大电路时应了解其信号频率的适用范围，在设计放大电路时，适用范围，在设计放大电路时，应满足信号频率的范围要求。率的范围要求。

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. Uo

. I . Ui

2. 基本概念信号频率越高， (1)高通电路信号频率越高，输出电压越接近输入电 )高通电路:信号频率越高压。

& & & & & U o 超前U i,当 f → 0 时；U o → 0,U o 超前U i 90°。& Uo & Au = = & Ui令f L = 1 2 πRC

R 1 +R jωC

1 jωRC 1 1 = = = 2πf L f 1 + jωRC 1 + 1 1+ 1+ L jωRC jω jf& Au = 1 f 1+ L jf j = f fL f fL

ω = 2πf

1+ j

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(1)高通电路：频率响应 )高通电路：

fLf>>fL时放大倍数约为1 倍数约为

& Au =

1 fL 1+ jf

f j fL f 1+ j fL

f fL & Au = 1 + ( f fL )2 = 90° arctan( f f ) L

低频段放大倍数表达式的特点？下限截止频率的特征？低频段放大倍数表达式的特点？下限截止频率的特征？

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(2)低通电路: )信号频率越低，输出电压越接近输入电压。信号频率越低，输出电压越接近输入电压。. I . Ui . Uo

& & & & & U o 滞后U i,当 f → ∞ 时； o → 0,U o 滞后U i 90°。 U1 & 1 & = U o = jωC = Au & 1 Ui + R 1 + jωRC j ωC

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(2)低通电路：频率响应 )低通电路：f<<fH时放大倍数约为1 倍数约为

fH& 1 & = Uo = Au & U i 1 + jωRC

1 1 & = 令f H = ,则Au 2πRC 1+ j f fH

1 & Au = 1 + ( f fH )2 = arctan( f f ) H

低频段放大倍数表达式的特点？上限截止频率的特征？低频段放大倍数表达式的特点？上限截止频率的特征？

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(3)几个结论 )jf f L ① 电路低频段的放大倍数需乘因子 1 + jf f L1 电路高频段的放大倍数需乘因子 1 + jf f L

② 当 f=fL时放大倍数幅值约降到时放大倍数幅值约降到0.707倍，相角超前；超前45º; 倍相角超前时放大倍数幅值也约降到0.707倍，相角滞后。滞后45º。当 f=fH时放大倍数幅值也约降到倍相角滞后 ③ 截止频率决定于电容所在回路的时间常数

f L(H)

1 = 2 πτ

频率响应有幅频

特性和相频特性两条曲线。 ④ 频率响应有幅频特性和相频特性两条曲线。

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二、放大电路的频率参数高通电路低通电路下限频率f bw = f H f L

上限频率

在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、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。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，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，分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号损失，放大能力下降。损失，放大能力下降。

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(一)波形的非线性失真– 饱和失真：由于放大电路的工作点靠近三极管的饱和区而引起的非线性失真。 – 截止失真：由于放大电路的工作点靠近三极管的截止区而引起的非线性失真。 – 双向失真：静态工作点位置合适，但信号过大所引起的非线性失真。

一、放大电路的失真

(二)波形的线性失真(频率失真) 波形的线性失真(频率失真)– 从传感器而来的交流输入信号中有很多的频率成分，如果放大电路不能对这些频率成分的信号放大同样的倍数，那么放大电路输出的波形与输入波形相比，就会不同，这就是波形的线性失真。

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为了要得出放大电路的中频区的具体范围二、为什么要研究放大电路的频要使传感器输出的交流信号的频率范围落率响应？率响应？在放大电路的中频区中，这样才不会出现线性失真

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3dB 频率点20lg|AV|/dB 60 3dB

3dB 频率点

中频区高频区带宽

低频区4020 0 2 20 fL 2× 102 2× 103 2× 104 fH f/Hz

f H — —上限频率