模拟电子技术基础1电工电子教学实验中心河北工业大学电气工程学院第5章放大电路的频率响应内容提要:本章主要讲述有关频率响应的基本概念,介绍晶体管的高频等效模型。
模拟电子技术基础2退出本章内容:5.1频率响应概述 5.2晶体管的高频等效模型 5.3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集成运放的频率响应和频率补偿*5.7频率响应与阶跃响应*
模拟电子技术基础3返回章目录5.1频率响应概述5.5.1研究放大电路频率响应的必要性频率响应或频率特性的定义:在放大电路中,由于电抗元件(如电容、电感线圈等)及半导体管极间电容的存在,当输入信号的频率过低或过高时,不但放大倍数的数值会变小,而且还将产生超前或滞后相移,说明放大倍数是信号频率的函数,这种函数关系称为频率响应或频率特性。
模拟电子技术基础4关于通频带:“通频带”就是用来描述电路对不同频率信号适应能力的动态参数,对于任何一个具体的放大电路都有一个确定的通频带。因此,在设计电路时,必须首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;在使用电路前,应查阅手册、资料、或实测其通频带,以便确定电路的使用范围。
模拟电子技术基础55.1.2频率响应的基本概念一、高通电路放大电路中,由于耦合电容的存在,对信号构成了高通电路。则高通电路的放大倍数为:
模拟电子技术基础6令则:
模拟电子技术基础7(5.1.3)(5.1.4a)(5.1.4b)幅频特性相频特性
模拟电子技术基础81.由式(5.1.4)可知,当:时,,2.当 ,;3.当,,表明每下降10倍,下降10倍;当趋于零时,也趋于零,趋于900。由此可见,对于高通电路,频率愈低,增益衰减愈大,相移愈大;只有当信号频率远高于时,Uo才约为Ui。
模拟电子技术基础95.画出图5.1.1(a)所示电路的频率特性曲线如图(b)所示,上边为幅频特性曲线,下边为相频特性曲线。图5.1.1高通电路及频率响应
模拟电子技术基础10二、低通电路与耦合电容相反,由于半导体极间电容的存在,对信号构成了低通电路。则低通电路的放大倍数为:(5.1.5)
模拟电子技术基础11回路的时间常数:令:则:整理可得:(5.1.7)(5.1.6)
模拟电子技术基础12幅频特性相频特性
模拟电子技术基础131.当时,,;2.当时,,;称为上限截止频率,简称上限频率,在该频率下,下降到70.7%,相移恰为-450。3.当时,,,表明每升高10倍,下降10倍;当趋于无穷时,趋于零,趋于-900。
模拟电子技术基础14总结:由此可见,低通电路,频率愈高,增益衰减愈大,相移愈大;只有当频率远低于时,Uo才约为Ui。放大电路上限与下限频率之差就是通频带,即:
模拟电子技术基础155.1.3(近似)波特图问题的提出(为什么要用波特图):在研究放大电路的频率特性时,输入信号(即加在放大电路输入端的测试信号)的频率范围常常设置在几赫到上百兆赫,甚至更宽;而放大电路的放大倍数可从几倍到上百万倍;为了在同一坐标系中表示如此宽的变化范围,在画频率特性曲线时常采用对数坐标,称为波特图。
模拟电子技术基础165.1.3(近似)波特图波特图的组成:有对数幅频特性和对数相频特性两部分组成,它们的横轴采用对数刻度,幅频特性的纵轴采用表示,单位是分贝(dB);相频特性的纵轴仍用表示。这样不但开阔了视野,而且将放大倍数的乘除运算转换成加减运算。
模拟电子技术基础17在电路近似分析中,为简单起见,常将波特图的曲线折线化,称为近似的波特图。对于高通电路,在对数幅频特性中,以截止频率为拐点,由两段直线近似曲线:此直线的斜率为20dB/十倍频。
模拟电子技术基础18在对数相频特性中,用三段直线取代曲线:为一-450/十倍频直线。()做高通电路的近似波特图()()
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