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放大电路的频率响应

第五章放大电路的频率响应

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

由于电抗元件及晶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的相移。放大倍数与信号频率间的函数关系称为频率响应或频率特性。

5.1.2 频率响应的基本概念

一、耦合电容对信号构成高通电路，极间电容对信号构成低通电路（分流），都会使放大

电路的放大倍数的数值下降且产生相移。

二、高通电路：（图5.1.1）

1．传输特性：RC

j A u

ω1

11+

= ；

2．下限截止频率（下限频率）：RC

f L L ππω212==

，L

f f j

A +=1 ；

3．幅频特性： 4．相频特性：三、低通电路：（图5.1.2）

1．传输特性：RC

j A u

ω+=11

；

2．上限截止频率（上限频率）：RC

f H H ππω212==

，H

f f j

A +=11 ；

3．幅频特性 4．相频特性

5．通频带：L H bw f f f -=

5.1.3 波特图

一、坐标轴的选取：

横坐标(f)用对数刻度，所以频率相差十倍的间隔，如(0.1~1)Hz ，(1~10)Hz ，……，长度

相等，叫一个“十倍频程”。纵坐标：对幅频特性以分贝为单位，即u

A lg 20；对相频特性，以度为未单位，即?(°)。

二、目的：横坐标可以容纳很宽的频率范围。对幅频特性，多项的乘除可以变为各项对

数的加减。

三、高通电路与低通电路的波特图（图5.1.3）由公式L

f f j

f f

A +=1 ，H

f f

A +=11 求

出幅频特性及相频特性，从而画出波特图。

四、近似波特图：将波特图的曲线折线化，在对数幅频特性中，以截止频率为拐点；在

对数相频特性中，以10倍及0.1倍的截止频率为两个拐点。五、画波特图的步骤

1．由电路求出u A 的表达式； 2．写出||u

A 和?的表达式； 3．画出对数数幅频特性和相频特性；关键是要知道u

A 表达式分子中的系数以及近似特性发生转折处的频率，即截止频率f H 或f L 。

5.2 晶体管的高频等效模型

混合π模型：考虑发射结和集电结电容的影响而得到的在高频信号作用下晶体管的物理模

型。

5.2.1 晶体管的混合π模型

一、完整的混合π模型（图5.2.1）

1．模型结构：忽略集电极、发射极体电阻，对应h 参数等效电路画出混合π模型；

2．

β 是频率的函数：电容的存在，使得基极电流与集电极电流的大小、相位均与频

率有关；

3．跨导gm ：根据半导体物理的分析，晶体管的受控电流与发射结电压e

b U ' 成线性关系，且与信号频率无关。

二、简化的混合π模型（图5.2.2）

1．电阻的简化：ce r 和c b r '可以认为是开路；

2． μC 的单向化：（推导过程）e

b ce U U K '= ，μμ

C K C ?-=')1( ，μμC K K C ?-='' 1，μ

C ''可以忽略不计。三、混合π模型的主要参数

1．手册可查数据：b b r '、ob C （晶体管为共基接法且发射极开路时，c －b 间的结电容）

近似为μC ，特征频率T f ； 2． T

EQ e

b m U I r g ≈

β(推导b e b m C I U g I 0β==')，0β为低频电流放大倍数；

3． πC 求解见下。

5.2.2 晶体管电流放大倍数β

的频率响应

一、分析条件：CE

U b

I I =β表明c-e 间无动态电压，0=K

；二、

表达式：（图 5.2.3）π

ωββC r j e b '+='10

（由集电极电流与基极电流比值公式以及公式T

EQ e

b m U I r g ≈

β推导）；

三、共射截止频率：π

βπC r f e b '=

'21，β

ββ

f f j

+=10

；

四、波特图（图5.2.4）：ββf f T 0≈，使得πC 可求；

五、 α

表达式：α

αβββ

βαf f j

f f

++=

+=1110

；

六、共基截止频率：T f f f ≈+=βαβ)1(0因此共基放大电路可做为宽频带放大电路。

5.3 场效应管的高频等效模型

一、等效模型（图5.3.1）：将三个极间电容加入到场效应管模型当中，即可得到；

二、简化模型：将电路单向化，gd

gs gs C K C C )1( -+='，忽略输出电容K

K C C ds ds 1-+='，（L m R g K '-= ）。 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

一、等效电路及分析方法：（图5.4.1）

1．中频段：极间电容相当于开路，耦合电容相当于短路； 2．低频段：极间电容相当于开路，耦合电容计算； 3．高频段：极间电容考虑，耦合电容相当于短路。二、中频电压放大倍数：（图5.4.2）

1．有载：)(00L

m be e b i s i e b i e b s i s usm R g r r R R R U U U U U U U U A '-??+=??==''' ，L C L R R R ='； 2．空载：)(00c m be e b i s i e

b i e b s i s usm R g r r R R R U U U U U U U U A -??+=??==''' 。三、低频电压放大倍数：（图5.4.3）

1． C

j R R R R g r r R R R U U A U U U U U U A C L L

c m be e b i s i usm s s usl ω1

1)((0

00000+

++?-??+='?='?'==

' 空载）因为0

U ' 是空载电压；

2．下限频率：C

R R f L c L )(21+=

π，L

usm

usl f f j

f f j

A A +?=1 ；

3．幅频特性、相频特性：)arctan 90(1800

f f

-+-=? 四、高频电压放大倍数：（图5.4.4）

1．高频电压放大倍数：πωC R j A U U U U U U U U A usm s

i i s s e b e b ush '+?=?'?'?=''110 ； 2．上限频率：π

πC R f H '=

，)(b s b b e b R R r r R +=''； 3．幅频特性、相频特性：H

f f

arctan

1800

--=?。五、波特图：（图5.4.5）H

usm

us f f j

f f j

f f

A A +?

+?=111 ，解释各频段的波特图，上限

频率、下限频率均为

πτ

21，其中τ分别是极间电容和耦合电容所在回路的时间常数。

六、例：（图5.4.1）（图5.4.6）

5.4.2 单管共源放大电路的频率响应（图5.4.6）

一、中频电压放大倍数：极间电容开路、耦合电容短路，L

m um R g A '-= ；二、上限频率：gs

g H C R f '=

π21

；三、下限频率：C

R R f L d L )(21

π ；

四、电压放大倍数：H

u f f j

f f

f f j A A +?

+?=111 。

5.4.3 放大电路频率响应的改善和增益带宽积

一、改善低频特性：一般采用直接耦合方式，0=L f 。二、改善高频特性：

1. 减小极间

电

容

与

放

大

倍

数

之

间

的

矛

盾

，μ

πμππC R g C C K C C L m ?'++=?++=')1()1( ，

)(00L

m be

e b i s i e b i e b s i s usm R g r r R R R U U U U U U U U A '-??+=??==''' ，其中L m R g '就是两者之间的矛盾；

增益带宽积：μ

πC R r f A f A s b b H

usm bw usm )(21

+≈≈' ，表明当晶体管选定后，

增益带宽积就基本确定，即增益与带宽成反比。

改善高频特性的方法：选用b b r '与s R 均小的管子，减小π

C '所在回路的总等效电阻，考虑采用共基电路。

5.5 多级放大电路的频率响应

5.5.1 多级放大电路频率特性的定性分析 5.5.2 截止频率的估算

第十一章电路的频率响应习题答案

第十一章电路的频率响应习题一、选择题串联谐振电路的 Q 值越高，则 (D ) (A) 电路的选择性越差，电路的通频带越窄 (B) 电路的选择性越差，电路的通频带越宽 (C) 电路的选择性越好，电路的通频带越宽 (D ) 电路的选择性越好，电路的通频带越窄串联电路谐振时，L 、C 储存能量的总和为 (D ) (A) W = W L + W C = 0 (B) 22 1 LI W W W C L =+= (C) 2 2 1C C L CU W W W =+= (D ) 2C C L CU W W W =+= 3.R L C 串联电路发生串联谐振时，下列说法不．正确的是： (D ) A ．端电压一定的情况下，电流为最大值 B ．谐振角频率LC 10＝ ω C ．电阻吸收有功功率最大 D ．阻抗的模值为最大 4. RLC 串联电路在0f 时发生谐振。当电源频率增加到02f 时，电路性质呈（B ） A. 电阻性 B . 电感性 C. 电容性 D. 视电路元件参数而定 5.下面关于RLC 串联谐振电路品质因数的说法中，不正确的是（D ） A. 品质因数越高，电路的选择性越好 B. 品质因数高的电路对非谐振频率的电流具有较强的抵制能力 C. 品质因数等于谐振频率与带宽之比 D . 品质因数等于特性感抗电压有效值与特性容抗电压有效值之比串联谐振电路品质因数Q=100，若U R =10V ，则电源电压Us 、电容两端电压U C 分别为 ( A ) 、1000V B. 1000V 、10V C. 100V 、1000V D. 1000V 、100V 二、判断题

1.图示电路，R << 0L，保持U S 一定，当发生谐振时，电流表的读数最小。（×）串联电路发生谐振时，电源输出的有功功率与无功功率均为最大。（×） 3.图示RLC串联电路，S闭合前的谐振频率与品质因数为f0与Q， S闭合后的谐振频率与品质因数为f 0'与Q '，则 f f' =，Q < Q '。（×）并联的交流电路中，当改变电路频率出现谐振时，则此时电路端口的阻抗值最小。（×） 4.若RLC串联谐振电路的电感增加至原来的4倍（R、C不变），则谐振角频率应变为原来的2倍。（×）三填空题 1.图示电路，当发生串联谐振时，其谐振频率f 0= ( C M L L) 2 ( 2 1 2 1 + + π )。 2.电感L= 50mH与电容C= 20F并联，其谐振角频率 = ( 1000rad/s )；其并联谐振时的阻抗Z = ( )。串联电路如下图所示，则电路的谐振角频率 = ( 500rad/s )，电路的品质因数Q = ( 100 )。

放大器的频率响应

放大器的频率响应 Corporation standardization office #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8

放大器的频率响应单级放大器的分析中只考虑了低频特性，而忽略了器件的分布电容的影响，但在大多数模拟电路中工作速度与其它参量如增益、功耗、噪声等之间要进行折衷，因此对每一种电路的频率响应的理解是非常必要的。在本章中，将研究在频域中单级与差分放大器的响应，通过对基本概念的了解，分析共源放大器、共栅放大器、CMOS 放大器以及源极跟随器的高频特性，然后研究级联与差分放大器，最后考虑差分对有源电流镜的频率响应。频率特性的基本概念和分析方法在设计模拟集成电路时，所要处理的信号是在某一段频率内的，即是所谓的带宽，但是对于放大电路而言，一般都存在电抗元件，由于它们在各种频率下的电抗值不同，因而使放大器对不同频率信号的放大效果不完全一致，信号在放大过程中会产生失真，所以要考虑放大器的频率特性。频率特性是指放大器对不同频率的正弦信号的稳态响应特性。基本概念 1、频率特性和通频带放大器的频率特性定义为电路的电压增益与频率间的关系： )()(f f A A V V ?∠=? （）式中A V (f)反映的是电压增益的模与频率之间的关系，称之为幅频特性；而 )(f ?则为放大器输出电压与输入电压间的相位差?与频率的关系，称为相频特性。所以放大器的频率特性由幅频特性与相频特性来表述。低频区：即在第三章对放大器进行研究的频率区域，在这一频率范围内，MOS 管的电容可视为开路，此时放大器的电压增益为最大。当频率高于该频率时，放大器的电压增益将会下降。上限频率：当频率增大使电压增益下降到低频区电压增益的1/2时的频率。高频区：频率高于中频区的上限频率的区域。 2、幅度失真与相位失真因为放大器的输入信号包含有丰富的频率成分，若放大器的频带不够宽，则不同的信号频率的增益不同，因而产生失真，称之为频率失真。频率失真反映在两个方面：幅度失真（信号的幅度产生的失真）与相位失真（不同频率产生了不同的相移，引起输出波形的失真）。由于线性电抗元件引起的频率失真又称为线性失真。注：由于非线性元件（三极管等）的特性曲线的非线性所引起，称为非线性失真。 3、用分贝表示放大倍数增益一般以分贝表示时，可以有两种形式，即：功率放大倍数：

模拟电子技术课程习题第五章放大电路的频率响应

模拟电子技术课程习题第五章放大电路的频率响应 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

第五章放大电路的频率响应 5.1具有相同参数的两级放大电路在组成它的各个单管的截止频率处,幅值下降 [ ] A. 3dB B. 6dB C. 10dB D. 20dB 5.2在出现频率失真时，若u i 为正弦波，则u o 为 [ ] A. 正弦波 B. 三角波 C. 矩形波 D. 方波 5.3 多级放大电路放大倍数的波特图是 [ ] A. 各级波特图的叠加 B. 各级波特图的乘积 C. 各级波特图中通频带最窄者 D. 各级波特图中通频带最宽者 5.4 当输入信号频率为f L 或f H 时，放大倍数的幅值约为中频时的 [ ] 倍。 A.0.7 B.0.5 C.0.9 D.0.1 5.5 在阻容耦合放大器中，下列哪种方法能够降低放大器的下限频率？[ ] A ．增大耦合电容 B ．减小耦合电容 C ．选用极间电容小的晶体管 D ．选用极间电容大的晶体管 5.6 当我们将两个带宽均为BW 的放大器级联后，级联放大器的带宽 [ ] A 小于BW B 等于BW C 大于BW D 不能确定 5.7 填空：已知某放大电路电压放大倍数的频率特性为 6100010 (1)(1) 1010 u f j A f f j j = ++ （式中f 单位：Hz ）表明其下限频率为，上限频率为，中频电压增益为 dB ，输出电压与输入电压在中频段的相位差为。 5.8 选择正确的答案填空。

幅度失真和相位失真统称为失真(a.交越b.频率)，它属于失真(a.线性b.非线性)，在出现这类失真时，若u i为正弦波，则u o为波(a.正弦b.非正弦)，若u i为非正弦波，则u o与u i的频率成分 (a.相同b.不同)。饱和失真、截止失真、交越失真都属于失真(a.线性b.非线性)，在出现这类失真时，若u i为非正弦波，则u o为波(a.正弦b.非正弦)，u o与u i的频率成分 (a.相同b.不同)。 5.9 选择正确的答案填空。晶体管主要频率参数之间的关系是。 a.f a

放大电路的频率响应题解

放大电路的频率响应自测题选择正确答案填入空内。 (1) 测试放大电路输出电压幅值与相位的变化，可以得到它的频率响应，条件是_________ 。 A. 输入电压幅值不变，改变频率 B. 输入电压频率不变，改变幅值 C. 输入电压的幅值与频率同时变化 (2) 放大电路在高频信号作用时放大倍数数值下降的原因是_____________________ ，而低频信号作用时放大倍数数值下降的原因是__________________ 。 A. 耦合电容和旁路电容的存在 B. 半导体管极间电容和分布电容的存在。 C. 半导体管的非线性特性 D. 放大电路的静态工作点不合适 (3 )当信号频率等于放大电路的f L或f H时，放大倍数的值约下降到中频时的。 A. —45 B. —135 C. —225 A.0.5 倍 B.0.7 倍 C.0.9 倍即增益下降。 A.3dB B.4dB C.5dB (4)对于单管共射放大电路，当f = f L时，U °与U i相位关系是 A. + 45? B. —90 ? C. —135 ? 当f = f H时，U。与U i的相位关系是_________________ 解：(1 ) A ( 2) B , A ( 3) B A ( 4) C C

二、电路如图T5.2 所示。已知：V cc = 12V ;晶体管的C“= 4pF , 50MHz , r bb= 100 Q , 0 = 80。试求解：（1 ）中频电压放大倍数A usm ；（2）C'；（3）f H 和f L ；（4）画出波特图。解：（1）静态及动态的分析估算： I EQ (1 ) I BQ 1.8mA U CEQ V CC I CQ R c 3V r be (1 )響丫 1.17k r be r bb' 「b'e 1.27 k R r be 〃 R b 1.27k I EQ g m69.2mA/V U T A usm '匹(g m R c) 178 R s R i r be f T = I BQ V CC U BEQ 22.6 口 A 图T5.2

邱关源《电路》第五版第11章-电路的频率响应

重点 1. 网络函数 2. 串、并联谐振的概念； 11.1 网络函数当电路中激励源的频率变化时，电路中的感抗、容抗将跟随频率变化，从而导致电路的工作状态亦跟随频率变化。因此，分析研究电路和系统的频率特性就显得格外重要。 ● 频率特性：电路和系统的工作状态跟随频率而变化的现象，称为电路和系统的频率特性，又称频率响应。 1. 网络函数H （j ω）的定义在线性正弦稳态网络中，当只有一个独立激励源作用时，网络中某一处的响应（电压或电流）与网络输入之比，称为该响应的网络函数。 ) ()()(ωωωj E j R j H def ??= 2. 网络函数H (j ω)的物理意义 ● 驱动点函数（同一点处的电压电流的函数关系）激励是电流源，响应是电压 ) j ()j ()j (ωωωI U H &&= 策动点阻抗激励是电压源，响应是电流 ) j ()j ()j (ωωωU I H &&= 策动点导纳 ● 转移函数(传递函数，不同点处的电流电压关系) a. 激励是电压源 )j ()j ()j (1 2ωωωU I H &&= (转移导纳) ) j ()j ()j (12ωωωU U H &&= (转移电压比) b. 激励是电流源

)j ()j ()j (12ωωωI U H &&= (转移阻抗) ) j ()j ()j (12ωωωI I H &&= (转移电流比) 注意： 1. H(j ω)与网络的结构、参数值有关，与输入、输出变量的类型以及端口对的相互位置有关，与输入、输出幅值无关。因此网络函数是网络性质的一种体现。 2. H(j ω) 是一个复数，它的频率特性分为两个部分：幅频特性：模与频率的关系 ωω|~)(j |H 相频特性：幅角与频率的关系 ωω?~)(j 3. 网络函数可以用相量法中任一分析求解方法获得。注意： ● 以网络函数中j ω的最高次方的次数定义网络函数的阶数。 ● 由网络函数能求得网络在任意正弦输入时的端口正弦响应，即有 ) j ()j ()j (ωωωE R H &&= → )j ()j ()j (ωωωE H R &&=

放大电路的频率响应习题解答

∥178)(mA/V 2.69k 27.1k 27.1k 17.1mV 26)1(V 3mA 8.1)1(A μ 6.22c m be e b'i s i sm T EQ m b be i e b'bb'be EQ e b'c CQ CC CEQ BQ EQ b BEQ CC BQ -≈-?+=≈=Ω≈=Ω≈+=Ω≈+=≈-=≈+=≈-=R g r r R R R A U I g R r R r r r I r R I V U I I R U V I u &ββ第五章放大电路的频率响应自测题一、选择正确答案填入空内。（1）测试放大电路输出电压幅值与相位的变化，可以得到它的频率响应，条件是。 A.输入电压幅值不变，改变频率 B.输入电压频率不变，改变幅值 C.输入电压的幅值与频率同时变化（2）放大电路在高频信号作用时放大倍数数值下降的原因是，而低频信号作用时放大倍数数值下降的原因是。 A.耦合电容和旁路电容的存在 B.半导体管极间电容和分布电容的存在。 C.半导体管的非线性特性 D.放大电路的静态工作点不合适（3）当信号频率等于放大电路的f L 或f H 时，放大倍数的值约下降到中频时的。 A.0.5倍倍倍即增益下降（4）对于单管共射放大电路，当f ＝ f L 时，o U &与i U & 相位关系是。 A.＋45 B.－90 C.－135 当f ＝ f H 时， o U &与i U & 的相位关系是 A.－45 B.－135 C.－225 解：（1）A （2）B ，A （3）B A （4）C C 二、电路如图所示。已知：V C C ＝12V ；晶体管的C μ＝4pF ，f T = 50MHz ， ' bb r ＝100Ω, 0＝80。试求解：（1）中频电压放大倍数 sm u A &；（2）' πC ；（3）f H 和f L ；（4）画出波特图。解：（1）静态及动态的分析估算：

放大器的频率响应(doc 18页)

117 频率特性是指放大器对不同频率的正弦信号的稳态响应特性。 6.1.1 基本概念 1、频率特性和通频带放大器的频率特性定义为电路的电压增益与频率间的关系： )()(f f A A V V ?∠=? （6.1）式中A V (f)反映的是电压增益的模与频率之间的关系，称之为幅频特性；而)(f ?则为放大器输出电压与输入电压间的相位差?与频率的关系，称为相频特性。所以放大器的频率特性由幅频特性与相频特性来表述。低频区：即在第三章对放大器进行研究的频率区域，在这一频率范围内，MOS 管的电容可视为开路，此时放大器的电压增益为最大。当频率高于该频率时，放大器的电压增益将会下降。上限频率：当频率增大使电压增益下降到低频区电压增益的1/2时的频率。高频区：频率高于中频区的上限频率的区域。 2、幅度失真与相位失真因为放大器的输入信号包含有丰富的频率成

(完整版)第十一章电路的频率响应

第十一章电路的频率响应 11-1 网络函数 11-2 RLC 串联电路的谐振 11-3 RLC 串联电路的频率响应 11-4 RLC 并联谐振电路 11-5 波特图 11-6 滤波器简介重点 1. 网络函数 2. 串、并联谐振的概念 11-1 网络函数当电路中激励源的频率变化时，电路中的感抗、容抗将跟随频率变化，从而导致电路的工作状态亦跟随频率变化。因此，分析研究电路和系统的频率特性就显得格外重要。频率特性电路和系统的工作状态跟随频率而变化的现象，称为电路和系统的频率特性，又称频率响应。 1. 网络函数H (j ω)的定义在线性正弦稳态网络中，当只有一个独立激励源作用时，网络中某一处的响应（电压或电流）与网络输入之比，称为该响应的网络函数。 def (j )(j )(j ) R H E ωωω=

2. 网络函数H(j ω)的物理意义 ⑴ 驱动点函数激励是电流源，响应是电压策动点阻抗激励是电压源，响应是电流策动点导纳 ⑵ 转移函数(传递函数) 激励是电压源转移导纳转移电压比 (j ) I ω(j U 1(U 1(j )I ω(j )(j )(j ) U H I ωωω= (j )(j )(j ) I H U ωωω= 21(j )(j )(j )I H U ωωω= 21(j ) (j )(j ) U H U ωωω=

激励是电流源转移阻抗转移电流比注意 ①H(j ω)与网络的结构、参数值有关，与输入、输出变量的类型以及端口对的相互位置有关，与输入、输出幅值无关。因此网络函数是网络性质的一种体现。 ②H(j ω) 是一个复数，它的频率特性分为两个部分：幅频特性：模与频率的关系 ()H j ωω - 相频特性：幅角与频率的关系 ()j ?ωω - ③网络函数可以用相量法中任一分析求解方法获得。例1-1 求图示电路的网络函数 2 S I U ? ? 和 L S U U ? ? 解：列网孔方程解电流 _ 2 I 1 I 21(j ) (j )(j ) U H I ωωω= 21(j ) (j )(j ) I H I ωωω= 12s 12(2j )22(4j )0 I I U I I ωω?+-=??-++=??s 2224(j )j6U I ωω = ++

放大器的频率响应

116 放大器的频率响应单级放大器的分析中只考虑了低频特性，而忽略了器件的分布电容的影响，但在大多数模拟电路中工作速度与其它参量如增益、功耗、噪声等之间要进行折衷，因此对每一种电路的频率响应的理解是非常必要的。在本章中，将研究在频域中单级与差分放大器的响应，通过对基本概念的了解，分析共源放大器、共栅放大器、CMOS 放大器以及源极跟随器的高频特性，然后研究级联与差分放大器，最后考虑差分对有源电流镜的频率响应。 6.1 频率特性的基本概念和分析方法在设计模拟集成电路时，所要处理的信号是在某一段频率内的，即是所谓的带宽，但是对于放大电路而言，一般都存在电抗元件，由于它们在各种频率下的电抗值不同，因而使放大器对不同频率信号的放大效果不完全一致，信号在放大过程中会产生失真，所以要考虑放大器的频率特性。频率特性是指放大器对不同频率的正弦信号的稳态响应特性。 6.1.1 基本概念 1、频率特性和通频带放大器的频率特性定义为电路的电压增益与频率间的关系： )()(f f A A V V ?∠=? （6.1）式中A V (f)反映的是电压增益的模与频率之间的关系，称之为幅频特性；而)(f ?则为放大器输出电压与输入电压间的相位差?与频率的关系，称为相频特性。所以放大器的频率特性由幅频特性与相频特性来表述。低频区：即在第三章对放大器进行研究的频率区域，在这一频率范围内，MOS 管的电容可视为开路，此时放大器的电压增益为最大。当频率高于该频率时，放大器的电压增益将会下降。上限频率：当频率增大使电压增益下降到低频区电压增益的1/2时的频率。高频区：频率高于中频区的上限频率的区域。 2、幅度失真与相位失真因为放大器的输入信号包含有丰富的频率成分，若放大器的频带不够宽，则不同的信号频率的增益不同，因而产生失真，称之为频率失真。频率失真反映在两个方面：幅度失真（信号的幅度产生的失真）与相位失真（不同频率产生了不同的相移，引起输出波形的失真）。由于线性电抗元件引起的频率失真又称为线性失真。注：由于非线性元件（三极管等）的特性曲线的非线性所引起，称为非线性失真。 3、用分贝表示放大倍数增益一般以分贝表示时，可以有两种形式，即：功率放大倍数： )(lg 10)(dB P P dB A i o P = (6.2)

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频率响应的基本概念

1.绪论 2.晶体二极管及应用电路 3.晶体三极管及基本放大电路 4.场效应管及基本放大电路 5.放大电路的频率响应（4学时） 6.负反馈放大电路 7.双极型模拟集成电路 8.双般型模拟集成电路的分析与应用 9.MOS 模拟集成电路（自学） 10.直流稳压电源电路课程主要内容 1/68

主讲:刘颖第五章放大电路的频率响应问题： 1.什么是电路的频率响应？ 2.工程上如何绘制频率响应曲线？ 3. 三极管的高频模型与低频模型（h参数模型）有何不同？ 4.耦合电容、旁路电容、三极管结电容对电路频率特性有怎样的影响？

第五章放大电路的频率响应5.1 频率响应的基本概念 5.2 晶体三极管的高频模型 5.3 频率响应的分析方法 5.4 单管共射放大电路的频率响应5.5 共集、共基放大电路的频率响应5.6 多级放大电路的频响

5.1 频率响应的基本概念 CE 组态基本放大电路 5.1.1. 放大电路频率响应概念概念：放大电路增益随着频率变化而变化的特性称为频率响应特性,可表示为其中： ()()() j U U A j A j f f f e ?=()()U A j f f ?称为增益的幅频特性称为增益的相频特性 4/68

5/68 -180° -90° -270° A U |A U (j f ）| f φ(f ) f 中频段：A U =常数低频段高频段 A U 下降中频段：相位差 φ =常数低频段高频段 φ 改变增益幅度|A U (j f )∣与频率f 的关系称为幅频特性。增益相位φ（j f ）与频率f 的关系称为称为相频特性。幅频特性曲线相频特性曲线说明：放大电路的频率响应特性是增益幅频特性和相频特性统称。

邱关源《电路》第五版第11章-电路的频率响应复习过程

邱关源《电路》第五版第11章-电路的频率响应

仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2 重点 1. 网络函数 2. 串、并联谐振的概念； 11.1 网络函数当电路中激励源的频率变化时，电路中的感抗、容抗将跟随频率变化，从而导致电路的工作状态亦跟随频率变化。因此，分析研究电路和系统的频率特性就显得格外重要。 ● 频率特性：电路和系统的工作状态跟随频率而变化的现象，称为电路和系统的频率特性，又称频率响应。 1. 网络函数H （j ω）的定义在线性正弦稳态网络中，当只有一个独立激励源作用时，网络中某一处的响应（电压或电流）与网络输入之比，称为该响应的网络函数。 )() ()(ωωωj E j R j H def ??= 2. 网络函数H (j ω)的物理意义 ● 驱动点函数（同一点处的电压电流的函数关系）激励是电流源，响应是电压 )j ()j ()j (ωωωI U H = 策动点阻抗激励是电压源，响应是电流

仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢 3 ) j ()j ()j (ωωωU I H = 策动点导纳转移函数(传递函数，不同点处的电流电压关系) a. 激励是电压源 ) j ()j ()j (12ωωωU I H = (转移导纳) )j ()j ()j (1 2ωωωU U H = (转移电压比) b. 激励是电流源 ) j ()j ()j (12ωωωI U H = (转移阻抗) )j ()j ()j (1 2ωωωI I H = (转移电流比) 注意： 1. H(j ω)与网络的结构、参数值有关，与输入、输出变量的类型以及端口对的相互位置有关，与输入、输出幅值无关。因此网络函数是网络性质的一种体现。 2. H(j ω) 是一个复数，它的频率特性分为两个部分：幅频特性：模与频率的关系 ωω|~)(j |H 相频特性：幅角与频率的关系 ωω?~)(j 3. 网络函数可以用相量法中任一分析求解方法获得。

5章放大电路的频率响应题解

第五章放大电路的频率响应 5.1 某放大电路中V A 的对数幅频特性如图题5.1所示。（1）试求该电路的中频电压增益VM A ，上限频率H f ，下限频率L f ；（2）当输入信号的频率L f f =或H f f =时，该电路实际的电压增益是多少分贝？图题5.1 解：（1）由图题5.1可知，60lg 20=VM A ，3lg =VM A 。 310=VM A 即为中频增益。上、下限频率分别为Hz f H 810=和Hz f L 210=。（2）实际上L f f =或H f 时，电压增益降低dB 3（半功率点），即实际电压增益为 dB 57360=-。 5.2 已知某电路的波特图如图题5.2所示，试写出u A 的表达式。图题 5.2

解: 设电路为基本共射放大电路或基本共源放大电路。 ) 10 j 1)(10j 1( 3.2j )10j 1)(j 101(3255f f f A f f A u u ++-≈++-≈ 或 5.3 已知某放大电路电压增益的频率特性表达式为 ) 10 1)(101(10 1005f j f j f j A V ++= （式中f 的单位为Hz ）试求：该电路的上、下限频率，中频电压增益的分贝数，输出电压与输入电压在中频区的相位差。解：上下限频率分别为Hz f H 5 10=和Hz f L 10=，中频增益100=VM A ，转化为分贝数：dB A VM 40220100lg 20lg 20=?==，VM A 为实数，故i V ，0V 相位差为0。 5.4 一放大电路的增益函数 ) 102(11 10210 )(6?+? ?+=ππs s s s A 试绘出它的幅频响应的波特图，并求出中频增益，下限频率L f 和上限频率H f 以及增益下降到1时的频率。解：由拉氏变换可知，f j S π2= 故电压增益：2 102211 1022210)(?+? ?+=πππππf j f j f j f A V 6 10 11 10110f j f j +?-= 于是，Hz f L 10=，Hz f H 610=，10=VM A ，波特图如图解5.4所示。 1=A 时，Hz f 610<<，1100110 101102 =+=-≈f f j A ，Hz f 1= Hz f 10≥时，1)10 (110101102 66 =+= -≈f f j A ，MHz Hz f 10107=≈ 所以增益下降到1时，频率分为1Hz 或10MHz 。

放大电路的频率响应

第五章放大电路的频率响应 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电抗元件及晶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的相移。放大倍数与信号频率间的函数关系称为频率响应或频率特性。 5.1.2 频率响应的基本概念一、耦合电容对信号构成高通电路，极间电容对信号构成低通电路（分流），都会使放大电路的放大倍数的数值下降且产生相移。二、高通电路：（图5.1.1） 1．传输特性：RC j A u ω1 11+ = ； 2．下限截止频率（下限频率）：RC f L L ππω212== ，L L u f f j f f j A +=1 ； 3．幅频特性： 4．相频特性：三、低通电路：（图5.1.2） 1．传输特性：RC j A u ω+=11 ； 2．上限截止频率（上限频率）：RC f H H ππω212== ，H u f f j A +=11 ； 3．幅频特性 4．相频特性 5．通频带：L H bw f f f -=

5.1.3 波特图一、坐标轴的选取：横坐标(f)用对数刻度，所以频率相差十倍的间隔，如(0.1~1)Hz ，(1~10)Hz ，……，长度相等，叫一个“十倍频程”。纵坐标：对幅频特性以分贝为单位，即u A lg 20；对相频特性，以度为未单位，即?(°)。二、目的：横坐标可以容纳很宽的频率范围。对幅频特性，多项的乘除可以变为各项对数的加减。三、高通电路与低通电路的波特图（图5.1.3）由公式L L u f f j f f j A +=1 ，H u f f j A +=11 求出幅频特性及相频特性，从而画出波特图。四、近似波特图：将波特图的曲线折线化，在对数幅频特性中，以截止频率为拐点；在对数相频特性中，以10倍及0.1倍的截止频率为两个拐点。五、画波特图的步骤 1．由电路求出u A 的表达式； 2．写出||u A 和?的表达式； 3．画出对数数幅频特性和相频特性；关键是要知道u A 表达式分子中的系数以及近似特性发生转折处的频率，即截止频率f H 或f L 。 5.2 晶体管的高频等效模型混合π模型：考虑发射结和集电结电容的影响而得到的在高频信号作用下晶体管的物理模型。 5.2.1 晶体管的混合π模型一、完整的混合π模型（图5.2.1） 1．模型结构：忽略集电极、发射极体电阻，对应h 参数等效电路画出混合π模型； 2． β 是频率的函数：电容的存在，使得基极电流与集电极电流的大小、相位均与频

放大电路的频率响应习题

第五章放大电路的频率响应习题 5.1 在图P5.1所示电路中，已知晶体管的'bb r 、C μ、C π，R i ≈r b e 。填空：除要求填写表达式的之外，其余各空填入①增大、②基本不变、③减小。图P 5.1 （1）在空载情况下，下限频率的表达式f L ＝。当R s 减小时，f L 将；当带上负载电阻后，f L 将。（2）在空载情况下，若b-e 间等效电容为' πC ，则上限频率的表达式f H ＝；当R s 为零时，f H 将；当R b 减小时，g m 将， ' πC 将，f H 将。解:（1） 1 be b s )(π21 C r R R ∥+ 。①；①。（2）' s b bb'e b')]([21 π πC R R r r ∥∥+ ；①；①，①，③。

5.2 已知某电路的波特图如图P5.2所示，试写出u A 的表达式。图P 5.2 解: 设电路为基本共射放大电路或基本共源放大电路。 ) 10 j 1)(10j 1( 3.2j )10 j 1)(j 101(3255f f f A f f A u u ++-≈++ -≈ 或 5.3 已知某共射放大电路的波特图如图P5.3所示，试写出u A 的表达式。图P 5.3

解：观察波特图可知，中频电压增益为40dB ，即中频放大倍数为－100；下限截止频率为1Hz 和10Hz ，上限截止频率为250kHz 。故电路u A 的表达式为 ) 105.2j 1)(10j 1)(j 1(10 ) 105.2j 1)(j 101)(j 11(100 5 2 5?++++=?+++-=f f f f A f f f A u u 或 5.4 已知某电路的幅频特性如图P5.4所示，试问：（1）该电路的耦合方式；（2）该电路由几级放大电路组成；（3）当f ＝104Hz 时，附加相移为多少？当f ＝105时，附加相移又约为多少？解:（1）因为下限截止频率为0，所以电路为直接耦合电路；（2）因为在高频段幅频特性为图P 5.4 －60dB/十倍频，所以电路为三级放大电路；（3）当f ＝104Hz 时，φ'＝－135o ；当f ＝105Hz 时，φ'≈－270o 。 5.5 若某电路的幅频特性如图P5.4所示，试写出u A 的表达式，并近似估算该电路的上限频率f H 。解：u A 的表达式和上限频率分别为 kHz 2.531.1 )10 j 1(10' H H 343 ≈≈+±=f f f A u

放大电路的频率响应题解

放大电路的频率响应自测题一、选择正确答案填入空内。（1）测试放大电路输出电压幅值与相位的变化，可以得到它的频率响应，条件是。 A.输入电压幅值不变，改变频率 B.输入电压频率不变，改变幅值 C.输入电压的幅值与频率同时变化（2）放大电路在高频信号作用时放大倍数数值下降的原因是，而低频信号作用时放大倍数数值下降的原因是。 A.耦合电容和旁路电容的存在 B.半导体管极间电容和分布电容的存在。 C.半导体管的非线性特性 D.放大电路的静态工作点不合适（3）当信号频率等于放大电路的f L 或f H 时，放大倍数的值约下降到中频时的。 A.0.5倍 B.0.7倍 C.0.9倍即增益下降。 A.3dB B.4dB C.5dB （4）对于单管共射放大电路，当f ＝ f L 时，o U 与i U 相位关系是。 A.＋45? B.－90? C.－135? 当f ＝ f H 时，o U 与i U 的相位关系是。 A.－45? B.－135? C.－225? 解：（1）A （2）B ，A （3）B A （4）C C

二、电路如图T5.2所示。已知：V C C ＝12V ；晶体管的C μ＝4pF ，f T = 50MHz ，'bb r ＝100Ω, 0＝80。试求解：（1）中频电压放大倍数sm u A ；（2）' C ；（3）f H 和f L ；（4）画出波特图。图T5.2 解：（1）静态及动态的分析估算： ∥178 ) (mA/V 2.69k 27.1k 27.1k 17.1mV 26) 1(V 3mA 8.1)1(A μ 6.22c m be e b'i s i sm T EQ m b be i e b'bb'be EQ e b'c CQ CC CEQ BQ EQ b BEQ CC BQ R g r r R R R A U I g R r R r r r I r R I V U I I R U V I u

(整理)放大器的频率响应

第六章放大器的频率响应 §6.1 知识点归纳一、基本知识 ·对放大器输入正弦小信号，则输出信号的稳态响应特性即放大器的频率响应。 ·在小信号条件下，且不计非线性失真时，输出信号仍为正弦信号。故可以用输出相量 o X 与输入相量i X 之比即放大器的增益的频率特性函数)(ωj A 来分析放大器的频率响应的特性。 ·() ()/()A j o i A j X X A e φωωω==，)(ωA 表示输出正弦信号与输入正弦信号的振幅之比。反映放大倍数与输入信号频率的关系，故称)(ωA 为增益的幅频特性，)(ωφA 是输出信号与输入信号的相位差，它反映了放大器的附加相移与输入信号频率的关系，故称)(ωφA 为增益的相频特性。 ·由相量法分析正弦稳定响应的知识可知，)(ωj A 是关于ωj 的有理分式。 ·放大器在低频段表现出增益的频率特性的原因是电路中的耦合傍路电容在频率很低时不能视为交流短路，使交流通路中有电抗元件，从而造成输出的幅度和附加相位与信号频率有关；放大器在高频段表现出增益的频率特性的原因是晶体管内部电抗效应在高频时必须考虑（如PN 结电容的容抗不能再视为∞），使等效电路中存在电抗，造成输出与频率有关。 ·当信号频率降低（或升高）到使)(ωA 下降到中频段增益0A 的21 倍时所对应的频率称为放大器的低频截止频率L f （或高频截止频率H f ）。 ·放大器的通频带是W B 定义为L H W f f B -=，W B 又称3dB 带宽。 ·当对放大器输入频带信号，若输入信号频率的范围超过W B 时，输出波形会因此发生畸变，此即放大器的频率失真。频率失真分为幅频失真和相频失真。前者是()A ω变化所致，后者是ωφd d A 不是常数（或即A φ不与ω成正比）所致。 ·频率失真与非线性失真的重要区别是：对于前者，输出信号没有新的频率分量，且只有输入频带信号时才有频率失真的问题。 ·在直角坐标系下画出的ωω~)(A 曲线称为幅频特性曲线；ωωφ~)(A 曲线称为相频特性曲线。二、放大器增益函数及特点* ·将)(ωj A 易以复频率S ，则)(S A 为放大器的增益函数（即传递函数）。 ·根据《信号与系统》课的理论，)(S A 是零状态下输出的拉氏变换与输入拉氏变换之比。 ·物理可实现系统的)(S A 是关于S 的有理分式。使)(S A 分母为零的根称为)(S A 的极点，使)(S A 分子为零的根称为)(S A 的零点，一个稳定系统的极点数n 和零点数m ，满足 m n ≥，且极点的实部为负数（或极点位于S 的左半开平面上）。 ·放大器低频增益函数的m n =，且中频增益 ) (lim 0S A A L S ∞ →=，放大器高频增益函数 )(S A H 的m n >，且00lim ()H S A A S →=。 ·如果)(S A L 中某极点频率||P 比其它极点和零点频率大10倍以上，则P 为低频主极

放大电路的频率响应

第五章放大电路的频率响应在实际应用中，电子电路所处理的信号，如语音信号、电视信号等都不是简单的单一频率信号，它们都是由幅度及相位都有固定比例关系的多频率分量组合而成的复杂信号，即具有一定的频谱。如音频信号的频率范围从20Hz到20Hz，而视频信号从直流到几十兆赫。由于放大电路中存在电抗元件（如管子的极间电容，电路的负载电容、分布电容、耦合电容、射极旁路电容等），使得放大器可能对不同频率信号分量的放大倍数和相移不同。如放大电路对不同频率信号的幅值放大不同，就会引起幅度失真。如放大电路对不同频率信号产生的相移不同就会引起相位失真。幅度失真和相位失真总称为频率失真，由于此失真是由电路的线性电抗元件（电阻、电容、电感等）引起的，故不称为线性失真。为实现信号不失真放大所以要需研究放大器的频率响应。 5．1频率失真与非线性失真频率失真和非线性同样都是使输出信号产生畸变，但两者在实质上是不同的。具体体现以下两点：

1. 起因不同：频率失真是由电路中的线性电抗元件对不同信号频率的响应不同而引起，非线性失真由电路的非线性元件（如BJT、FET 的特性曲线性等）引起的。 2. 结果不同：频率失真只会使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信号。但非线失真，会将正弦波变为非正弦波，它不仅包含输入信号的频率成分（基波），而且还产生许多新的谐波成分。 5.1.1 时间常数RC电路的频率响应放大电路频率响应的基本概念 1. 放大电路的频率响应频率响应表达式表示电压放大倍数的模与频率的关系，称为幅频响应。表示放大器输出电压与输入电压之间的相位差与频率的关系，称为相频响应。 2. RC耦合放大器的幅频特性 RC耦合放大器的幅频特性曲线如图所示。中频区：在一个较宽的频率范围内，曲线是平坦的。即放大倍数不随信号频率而变。（在此频率范围内，耦合电容、射极旁路电容视为短路，极间电容视为开路）。

模拟电子技术课程习题第五章放大电路的频率响应说课讲解

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放大电路的频率响应

第十一章电路的频率响应 习题答案

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邱关源《电路》第五版第11章-电路的频率响应

放大电路的频率响应习题解答

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5章 放大电路的频率响应题解

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