模拟电路4 课件5综述
56页1、第五章 放大电路的频率响应,5.1 频率响应概述,5.2 晶体管的高频等效模型,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,5.3 场效应管的高频等效模型,5.6 集成运放的频率响应和频率补偿,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,由于放大电路中存在电抗性元件及晶体管极间电容,所以电路的放大倍数为频率的函数,这种关系称为频率响应或频率特性。,小信号等效模型只适用于低频信号的分析。 本章将引入高频等效模型,并阐明放大电路的上限频率、下限频率和通频带的求解方法,以及频率响应的描述方法。,第五章,一、 高通电路,令:,5.1.2 频率响应的基本概念,fL 称为下限截止频率,第五章,则有:,放大电路的对数频率特性称为波特图。,第五章,对数幅频特性:,实际幅频特性曲线:,图 5.1.3(a) 幅频特性,当 f fL(高频), 当 f fL (低频),,高通特性:,且频率愈低, 的值愈小,低频信号不能通过。,最大误差为 3 dB,发生在 f = fL处,第五章,对数相频特性,图 5.1.3(a) 相频特性,误差,在低频段,高通电路产生 0 90 的超前
2、相移。,第五章,二、 RC 低通电路的波特图,图 5.1.2 RC 低通电路图,令 :,则:,fH 称为上限截止频率,第五章,图 5.1.3(b) 低通电路的波特图,对数幅频特性:,对数相频特性:,在高频段,低通电路产生0 90的滞后相移。,第五章,小结,(1)电路的截止频率决定于电容所在回路的时间 常数,即决定了fL和fH。,(2)当信号频率等于fL或fH放大电路的增益下降 3dB,且产生+450或-450相移。,(3)近似分析中,可以用折线化的近似波特图 表示放大电路的频率特性。,第五章,5.2.1 晶体管的混合 模 型,一、完整的混合 模型,图 5.2.1晶体管结构示意图及混合 模型,5.2 晶体管的高频等效模型,(a)晶体管的结构示意图,第五章,二、简化的混合 模型,通常情况下,rce远大于c-e间所接的负载电阻,而rb/c也远大于C的容抗,因而可认为rce和rb/c开路。,图5.2.2 混合 模型的简化 (a)简化的混合 模型,第五章,C跨接在输入与输出回路之间,电路分析变得相当复杂。常将C等效在输入回路和输出回路,称为单向化。单向化靠等效变换实现。,图5.2.2 简化混合
3、模型的简化 (b)单向化后的混合 模型,图5.2.2 简化混合 模型的简化 (C) 忽略C的混合 模型,因为C ,且一般情况下。 的容抗远大于集电极总负载电阻R, 中的电流可忽略不计,得简化模型图(C)。,第五章,密勒定理:,用两个电容来等效 C 。分别接在 b、e 和 c、e 两端。,其中:,电容值分别为:,等效电容的求法,图5.2.2 简化混合 模型的简化 (b)单向化后的混合 模型,图5.2.2 简化混合 模型的简化 (C) 忽略C的混合 模型,第五章,三、混合 模型的主要参数,将混合 模型和简化的h参数等效模型相比较,它们的电阻参数完全相同。,C可从手册中查得Cob , Cob与C近似相等。,C数据可从手册中给定的特征频率fT和放大电路 的Q点求解。,第五章,电流放大系数的定义:,第五章,第五章,对数幅频特性,fT,20lg 0,对数相频特性,0.1f,第五章,1.共射截止频率 f ,值下降到 0.707 0 (即 )时的频率。,当 f = f 时,,值下降到中频时的 70% 左右。或对数幅频特 性下降了 3 dB。,几个频率的分析,第五章,2.特征频率 f T,值降为 1 时
4、的频率。,f fT 时, ,三极管失去放大作用;,f = fT 时,由式,得:,第五章,3.共基截止频率 f,值下降为低频 0 时 的 0.707 时的频率。,第五章,f 与 f 、 fT 之间关系:,因为,可得,第五章,说明:,所以:,1. f 比 f 高很多,等于 f 的 (1 + 0) 倍;,2. f fT f,3. 低频小功率管 f 值约为几十至几百千赫,高频小 功率管的 fT 约为几十至几百兆赫。,第五章,5.3 场效应管的高频等效模型,场效应管各极之间存在极间电容,其高频等效模型如下,一般情况下 rgs和 rds比外接电阻大得多,可认为是开路,Cgd可进行等效变化,使电路单向化,第五章,Cgd等效变化,g-s之间的等效电容为,d-s之间的等效电容为,由于输出回路的时间常数比输入回路的小得多,故分析频率特性时可忽略 的影响。,图5.3.1场效应管的高频等效模型(b)简化模型,第五章,5.4 单管放大电路的频率响应,5.4.1单管共射放大电路的频率响应,中频段:各种电抗影响忽略,Au 与 f 无关;,低频段: 隔直电容压降增大, Au 降低。与电路中电阻构成 RC 高通电路;,
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