放大器频响波特图的研究和技巧_杨小平
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4.6.1 复频域分析方法(下)
多极点系统频率响应
如图所示的三级理想电压放大器(各级R i →∞,R o →0)。
试画渐近波特图,并求 H 。
已知R1 C1> R2 C2> R3 C3。
例:A
(j
v
例:A
(j
v
负实数根极、零点的低通系统渐近波特图画法幅频渐近波特图:
自中频增益A v I(dB)的
水平线出发,随着频率的增
大,每过一个极点ωpn,幅
度按–20dB/十倍频的斜率
下降;每过一个零点ωzn,幅
度按+20dB/十倍频的斜率
上升。
负实数根极、零点的低通系统渐近波特图画法相频渐近波特图:
极点ωpn引起的滞后相移
在0.1ωpn~10ωpn范围内以
–45︒/十倍频的斜率下降;
零点ωzn引起的超前相移在
0.1ωzn~10ωzn范围内以+45︒/
十倍频的斜率上升。
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负实数根极、零点的低通系统渐近波特图画法多极、零点系统:
是各极点、零点、
A vI的波特图叠加。
整理并忽略高阶小量得到上限角频率为:
若主极点
m为极点的重数
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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,贝U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X o与输入相量X i之比即放大器的增益的频率特性函数A( j J来分析放大器的频率响应的特性。
• A(j 0-X o /X i =A C ')e j” ), Ac )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A()为增益的幅频特性,'A()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'A CO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,A(j-)是关于j■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吆),使等效电路中存在电抗,造成输出与频率有关。
1•当信号频率降低(或升高)到使A()下降到中频段增益A0的-2倍时所对应的频率称为放大器的低频截止频率f L (或高频截止频率f H )。
•放大器的通频带是B W定义为B W =f H -f L, B W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B W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(')变化所致,d A后者是百不是常数(或即'A不与••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A(「)~ •曲线称为幅频特性曲线;'A C 0 ~ ■曲线称为相频特性曲线。
《模拟集成电路基础》课程研究性学习报告频率响应的波特图分析目录一.频率响应的基本概念 (2)1. 概念 (2)2. 研究频率响应的意义 (2)3. 幅频特性和相频特性 (2)4. 放大器产生截频的主要原因 (3)二.频率响应的分析方法 (3)1. 电路的传输函数 (3)2. 频率响应的波特图绘制 (4)(1)概念 (4)(2)图形特点 (4)(3)四种零、极点情况 (4)(4)具体步骤 (6)(5)举例 (7)三.单级放大电路频率响应 (7)1.共射放大电路的频率响应 (7)2.共基放大电路的频率响应 (9)四.多级放大电路频响 (10)1.共射一共基电路的频率响应 (10)(1)低频响应 (11)(2)高频响应 (12)2.共集一共基电路的频率响应 (13)3.共射—共集电路级联 (14)五.结束语 (14)一.频率响应的基本概念1.概念我们在讨论放大电路的增益时,往往只考虑到它的中频特性,却忽略了放大电路中电抗元件的影响,所求指标并没有涉及输入信号的频率。
但实际上,放大电路中总是含有电抗元件,因而,它的增益和相移都与频率有关。
即它能正常工作的频率范围是有限的,一旦超出这个范围,输出信号将不能按原有增益放大,从而导致失真。
我们把增益和相移随频率的变化特性分别称为幅频特性和相频特性,统称为频率响应特性。
2.研究频率响应的意义通常研究的输入信号是以正弦信号为典型信号分析其放大情况的,实际的输入信号中有高频噪声,或者是一个非正弦周期信号。
例如输入信号i u 为方波,s U 为方波的幅度,T 是周期,0/2ωπ=T ,用傅里叶级数展开,得...)5sin 513sin 31(sin 22000++++=t t t U U u s s i ωωωπ 各次谐波单独作用时电压增益仍然是由交流通路求得,总的输出信号为各次谐波单独作用时产生的输出值的叠加。
但是交流通路和其线性化等效电路对低频、中频、高频是有差别的,这是因为放大电路中耦合电容、旁路电容和三极管结电容对不同频率的信号的复阻抗是不同的。
干货小议运放构成的放大器的频响与稳定性首先要说明,本帖只针对电压反馈型运放构成的放大器,电流反馈型运放不适合本帖讨论的所有结论。
为了简单,文中用“增益”字样描述电压放大倍数。
先简单描述一下电压反馈型运放运放的开环幅频特性。
通常这种运放在频率相对较低的位置有一个主极点,当频率远低于主极点频率时,运放的增益是A0;在接近主极点频率时增益下降,在主极点频率处大约下降3dB;频率高于主极点后,增益趋于按照-20dB/dec斜率滚降,将此斜率一直延长到增益为0dB处的频率被称为增益带宽积(GBP)。
由于运放存在高阶极点和可能的零点,开环频率特性在接近0dB处的斜率通常要改变(常见的是低于-20dB/dec),所以开环频率特性经过0dB的频率通常并不与GBP相同,尤其是非完全补偿型运放更是相差很大。
运放的开环相频特性是:在远低于主极点频率处,相位为0度;在主极点处约为-45度;高于主极点频率后趋于-90度;在幅频特性接近0dB附近由于高阶极点的影响,相位再次下降,通常全补偿型运放在0dB处约为-140度到-150度左右(也有超出此范围的,但肯定不到-180度),非全补偿型运放在0dB处的相位接近-180度甚至低于-180度。
如果不考虑高阶极点等影响,只用一个主极点描述运放的开环频率特性,那么其表达式是A(jf)=A0/(1+jf/fp),其中fp就是主极点频率。
另外,还有一个重要表达式是GBP=A0*fp.下面考虑运放加入反馈后的闭环情况。
为了避免混淆,用Ac表示闭环后放大器的频响。
先考虑一个最简单的情况:反馈网络全部由电阻构成,此时反馈系数F是一个实数。
令反馈电阻为RF,运放反相输入端对地电阻为RG,则F=RG/(RG+RF).根据负反馈理论,闭环后放大器的频率特性是Ac(jf)=A(jf)/[1+A(jf)*F]可以证明,在F较小(即放大器增益较大)的条件下,运放的高阶零极点对于闭环后放大器的影响很小,可以忽略,因此用前面只考虑主极点的运放开环频率特性代入上述关系,得到Ac(jf)=(1/F)*{1/[1+jf/(F*GBP)]}所以,闭环后放大器的幅频特性是Ac(f)=(1/F)*{1/sqr[1+(f/(F*GBP))^2]}由这个关系就可以推导在F较小时放大器的幅频特性,以及Ac、f 与GBP三者的关系。
利用波特图判断负反馈放大器的稳定性
付培军
【期刊名称】《考试:自学考试版》
【年(卷),期】2004()7
【摘要】反馈概念与理论在日常生活中得到了广泛应用,已超过了工程领域。
在电子线路中如果离开了反馈,将使信号严重失真.甚至到不能正常工作的地步.可以说电子线路中无时无刻不利用反馈。
随着电子科技的迅猛发展,反馈电路的稳定性已成为一个重要的研究课题。
本文就如何利用波特图(Bode Plot)判断负反馈电路的稳定性谈谈自己的看法。
【总页数】2页(P17-18)
【关键词】负反馈放大器;反馈电路;波特图;基本放大器;幅频响应
【作者】付培军
【作者单位】河南省信阳市新县高级中学
【正文语种】中文
【中图分类】TN722
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