放大电路的频率响应和噪声(ppt)

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放大电路的频率响应和噪声

为新电路设计提供指导。
03
技术发展
随着电子技术的不断发展，对放大电路的性能要求也越来越高。理解频
率响应和噪声有助于推动相关技术的进步，促进电子工程领域的发展。
对未来研究的展望
新材料与新工艺
随着新材料和纳米技术的发展，未来研究可以探索如何将这些新技术应用于放大电路中，以提高其频率响应和降低噪声。
系统集成
噪声的来源
01
02
03
04
热噪声
由于电子的热运动产生的随机波动。
散粒噪声
由于电子的随机发射和吸收产生的噪声。
闪烁噪声
由于半导体表面不平整或缺陷引起的噪声。
爆米花噪声
由于材料的不完美性或晶体缺陷引起的噪声。
噪声的分类
宽带噪声
在整个频率范围内具有均匀的功率谱密度。
窄带噪声
在特定频率范围内具有较高的功率谱密度。
抗干扰能力
放大电路的噪声也会影响通信系统的抗干扰能力。低噪声放大电路有助于提高通信系统的抗干扰性能，确保信号传输的稳定性。
在音频处理系统中的应用
音质
音频处理系统中，放大电路的频率响应和噪声对音质有重要影响。好的频率响应能够保证音频信号的真实还原，而低噪声放大电路则有助于减少背景噪声，提高音频清晰度。
宽频带型
在较宽的频率范围内具有较为平坦的放大倍数。
频率响应的分析方法
解析法
通过电路理论中的传递函数和频率函数等概念，推导放大电路的频率响应。
实验法
通过实际测量不同频率下的电压放大倍数，绘制频率响应曲线。
计算机仿真法
利用电路仿真软件，模拟和分析放大电路在不同频率下的性能表现。
03 放大电路的噪声

《模拟电子技术》课件第5章放大电路的频率响应

中频增益或通带源电压增益
f
H
1 2πRC
上限频率
②高频响应和上限频率
共射放大电路
A VSH A VSM 1
1 j( f
/
fH )
RC低通电路
A VH
1
1 j( f
/
fH )
频率响应曲线变化趋势相同
幅频响应
20l g|A VSH | 20l g|A VSM |
20lg
1
1 ( f / fH )2
最大误差 -3dB
1 fH 2 πRC
fH称转折频率，上限截止频率（上限频率），AVH(s) 的极点频率。
10
2. 低频特性
---- RC高通电路
RC高通电路
RC电路的电压增益：
AVH
Vo Vi
R
R
1
j ωC
1
1 1
j 2 πfR C
令
fL
1 2 πR
C
AVH
Vo Vi
1
1 j(fL /
f)
gmV b'e rce—c-e间的动态电阻(约100kΩ)
Cbe --发射结电容
互导
gm
iC vBE
VCE
iC vBE
VCE
2.混合等效电路中各元件的讨论：简化模型 rce RL 略去rce
rbc
1 jω Cbc
略去rbc
混合型高频小信号模型
晶体管的混合Π型等效电路
3.混合型等效电路的获得低频时，混合模型与H参数模型等价
β0
1 ( f / fβ )2
的相频响应 arctg f
fβ fβ ——共发射极截止频率

三极管放大电路的频率响应

• 若用分贝表达增益G，则：
• GH=20lgAuH= 20lgAum-3dB • GL=20lgAuL= 20lgAum-3dB
• 故又称H点和L点为-3dB点，BW为-3dB带宽。
12
二、实际旳频率特征及通频带定义
• 中频区增益与通频带是放大器旳二个主要指标，而且这两者往往又是一对矛盾旳指标，所以引进增益带宽乘积来表征放大器旳性能：
16
三、RC电路旳频率响应
• 1、高通电路
• RC高通电路如图所示：
•
•
Au
UO
•
Ui
1 R R 1
jC
1 1
jRC
17
三、RC电路旳频率响应
• 式中为输入信号旳角频率，RC为回路旳时间常数，
令：
L
1 RC
1
fL
L 2
1
2
1
2RC
f
j
•
Au
1
1 L
1
1
f
L
1
fL jf
j
jf
fL
18
三、RC电路旳频率响应
• 上限截止频率ƒH定义为高频区放大倍数下降为中频区旳 1/2时所相应旳频率，即：
AuH
1 2
Aum
0.707 Aum
• 同理，下限截止频率ƒL为：
AuL
1 2
Aum
0.707 Aum
• 通频带为：
BW= ƒH- ƒL ƒH
11
二、实际旳频率特征及通频带定义
• 上、下限截止频率所相应旳H点和L点又称为半功率点（因为功率与电压平方成正比）。
15
三、RC电路旳频率响应
• 与耦合电容相反，因为半导体管极间电容旳存在，对信号构成了低通电路，即对于频率足够低旳信号相当于开路，对电路不产生影响；而当信号频率高到一定程度时，极间电容将分流，从而造成放大倍数旳数值减小且产生相移。

第5章放大电路的频率响应1PPT课件

Au 2,45
2
Au f ,90
f L
下限截止频率
5-1-6
三、低通电路
1
AuUo Ui
jC
R 1
1
1 jRC
jC
τ RC
H
1 RC
fH
1
2RC
—上限截止频率
Au
1
1 jH
1 1 j f fH
5-1-7
A u
1
1 j f
f
H
A u
1 1 ( f )2
fH
arctanf
fL
5-1-8
>>>>>幅频特性 >>>>>相频特性
fL
1 j f
fL
5-1-4
jf
Au
1
1 L
1
1
f L
f
L
1 j f
j
jf
f
L
A u
f f
L
1 ( f )2 f
L
>>>>>幅频特性
90 arctan f
fL
>>>>>相频特性
5-1-5
A u
f fL
f f
L
1 ( f )2 f
L
Au 1,0
90 arctan f
f L
频率特性：
f fL f fL
通常rb’c 、 rce开路，折合
到电路中以后忽略，得到简化的等效模型。
二、晶体管简化等效模型：
混合模型的主要参数：
rbb 可以从手册中查出。
rb'e

第5章放大电路的频率响应

4. 晶体管的频率参数 1) 共射极截止频率fβ
由微变等效分析可知:
根据式(5.2.4), 将混合 П 型等效电路中c、e输出端短路, 则得图5.2.4。
第5章放大电路的频率响应图5.2.4 计算̇β=̇Ic/̇Ib 的等效电路
第5章放大电路的频率响应
其幅频特性和相频特性的表达式为
式中可见β为具有一个转折频率fβ的频率特性曲线, 如图5.2.5所示。fβ称为共射极截止频率, 其值主要决定于管子的结构。
式中，ω 为输入信号的角频率, R1C1为回路的时间常数τ，
第5章放大电路的频率响应图5.1.2 用来模拟放大电路高频特性的RC低通电路
第5章放大电路的频率响应
令则式(5.1.2)变为
AuH为高频电压增益, 其幅值|̇AuH|和相角φH分别为
第5章放大电路的频率响应
1) 幅频特性幅频响应波特图可按式(5.1.5)由下列步骤画出: 当f≪fH时,
第5章放大电路的频率响应图5.2.3 低频等效电路
第5章放大电路的频率响应
晶体管放大电路的高频特性决定于混合 Π 型等效电路的参数gm、rbb'、 rb'e、 Cb'e及Cb'c。这些参数可用β、rbe、fT及Cob来表示。因此, 可用β、rbe、fT 及Cob来衡量晶体管的高频性能。
第5章放大电路的频率响应
可求得̇A'u的表达式如下:
第5章放大电路的频率响应
因为Cb‘c很小,β)re=(1+β)UT/IE。Cb'e为发射结电容。
3) 集电结参数rb'c和Cb'c
rb'c表示集电结的结电阻, 由于集电结工作时处于反向偏置。Cb'c为集电结电

第5章放大电路的频率响应

＋ Ui C ＋ Uo
－
－
(b) 高频段极间电容的影响
结束
第 5章
放大电路的频率响应
一、高通电路
图5.1.1 高通电路及频率响应
结束
第 5章
放大电路的频率响应
RC高通电路的电压增益： ( s) U R 1 o Au ( s ) 1 1 U i ( s) R 1 j C jRC 1 1 1 fL L 令 2RC RC
A ush
R rbe //(rbb Rs // Rb ) U U U U 0 s be 0 U U U U
s s s be
1 Ri rbe jRC ( g m R L) 1 Rs Ri rbe 1 jRC
f fL f 2 1 ( ) fL
f 180 （90 arctg ) fL f 90 arctg fL
结束
第 5章
放大电路的频率响应
三、高频电压放大倍数
图5.4.4 单管共射放大电路的高频等效电路
结束
第 5章
放大电路的频率响应
rbe rbe Ri Us Ui U s rbe rbe Rs Ri
'

U b'e (1
U ce U b 'e

(c)
)
1 j C m

令
U ce U b'e

K ,则
U b'e (1 K ) U b 'e I 1 1 j C m j (1 K )C m
'

结束
第 5章
放大电路的频率响应

模电课件第五章放大电路的频率响应

2
f 当f =fH时， 20lg Au 20lg 2 3dB , arctan 45 fH
f 当f >>fH时， 20 lg Au 20 lg , 90，表明f 每上升10倍， fH
增益下降20dB，即对数幅频特性在此区间可等效成斜率为（-20dB/十倍频）的直线。
2019/1/10 模电课件
A u
f j fL
3、波特图
在画频率特性曲线时采用对数坐标，称为波特图。波特图由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 u 表示，单位是分贝（dB）；刻度lgf，幅频特性纵轴采用 20 lg A 相频特性纵轴仍用表示。 2 f f 高通电路的对数幅频特性为： 20 lg Au 20 lg 20 lg 1 fL fL f 90 arct an fL u 0dB , 0 当f >>fL时，20 lg A
u 20 lg f , 90 ，表明f 每下降10倍，增当f <<fL时，20 lg A fL 益下降20dB，即对数幅频特性在此区间可等效成斜率为（20dB/ 模电课件 2019/1/10 十倍频）的直线。
★低通电路的波特图
f 20 lg Au 20 lg 1 fH u 0dB , 0 当f <<fH时，20 lg A
§5.2 晶体管的高频等效模型
一、晶体管的混合π模型 1、完整的混合π模型
π模型
晶体管结构示意图
rc和re分别是集电区和发射区的体电阻，数值比较小，常忽略
不计。Cμ为集电结电容，Cπ为发射结电容。 rbc为集电结电阻，
rbb 为基区体电阻， rbc rbc ， rbe rbe 。 rbe 为发射结电阻， be 成线性关系，与频率无关。gm为 c 与U I 根据半导体物理的分析， c 的控制关系，I be 对 I c g mU be。跨导，是一个常数，表明 U

第15讲放大电路的频率响应

e
R rb'e ∥(rbb Rb ∥ Rs )
.
.
Au
RL Uo
1
Aush
U U
o s
U U
' s
s
U C'π
U
' s
U o U C'π
Ri rb'e Rs Ri rbe
j C'π
R
1
j C'π
(gm RL' )
A ush
U U
o s
Ausm 1 j f
fH
1
1
fH
2π
RC
' π
2π [rb'e ∥(rbb' Rb ∥ Rs )]C'π
e
(Re ∥ rbe
Rs ∥ Rb1 ∥ Rb2
1
)Ce
很小！
Cπ' [ rb'e ∥( rbb' Rs ∥ Rb1 ∥ Rb2 )]Cπ'
fL1 1 (2π1)
fL2 1 (2π 2 )
fL3 1 (2π e )
fH
1
(2
π
C
' π
)
Au Aum (1 jf
j3 f 3 fL1 fL2 fL3 fL1)(1 jf fL2)(1 jf fL3)(1 jf
3、高频电压放大倍数：高频段频率响应分析
A ush
U U
o s
Ausm 1 j f
fH
1 f H 2π [rb'e ∥ (rbb' Rb ∥ Rs )]C'π
20 lg
Aush
20lg Aum

第三章放大电路的频率特性(频率响应)PPT课件

1. 中频区： (电路图见书173页图3.3.6) 2. 低频区： (电路图见书174页图3.3.7) 3. 高频区：（电路图见书175页图3.3.8)
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据实际情况进行调整
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3、高频区（大于几十千赫到几百千赫）：这时 X’C容抗很小，忽略。X”C 的容抗随频率升高而变小，对信号电流起分流作用，因此电压放大倍数也随频率增加而减小。（低通电路，附加相移最大达-90o）。一、混合Л型等效电路 (电路图见书169页图3.3.2) 二、单管共射电路的频率特性 (电路图见书172页图3.3.5)
以单级阻容耦合放大电路（共射）为例：
（1）中频区 flu＜f＜fH的区域称为中频区。
（2）低频区（3）高频区 Nhomakorabeaf＜fL的区域称为低频区。 f＞fH的区域称为高频区 +
C1
+
ui
│Au│
-
I1
ie
R b1
UB IB T
Rc
+
C2
+ VCC
+
I2
ie UE
R b2 R e
uO R L
Ce
-
│Au0│
一、频率特性如果用幅度不变、频率不断改变的正弦波信号加到放大的输入端，则会发现输出电压u0的大小或电压放大倍数 Au随输入信号的频率而变。这种特性称幅频特性，同时，输出电压与输入电压之间的相位差也随输入信号的频率而变，这种特性称为相频特性。二者之和称频率特性。放大电路对不同频率的正弦信号的稳态响应特性称为频率特性（包括幅频和相频特性）或称频率响应。即放大电路的电压放大倍数的值Au和相位差均为频率的函数,可表示为Au=| Au | (f) (f) Au=Au(f) (f) | Au | (f)---- 幅频特性 ↑ (f)---- 相频特性

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2.高频增益表达式及上限频率
•
A us(j )U U •o s (gm R L R sr berbe )1j1R sC i 1 A juIs H
AuIs
gmRL
rbe (中 Rs rbe
频
区
源
增
益
）
H
2πfH
1 RsCi
...... 为输入回路时常数倒数
图 4.1.4 高通电路的频率响应及其波特图
A u
1 0.707
0
90 45
0
（b）频率响应
20lgAu /dB 对数刻度
0.1 fL f L 10 fL 0 3
对数刻度
f
20dB/十倍频
f
线性刻度
90
45
f
0
45 /十倍频
对数刻度
f
（c）波特图
20lgAu 20lg 1 ffL2
arctanfL
起因结果
线性失真线性电抗元件引起不产生新的频率分量
非线性失真非线性元件引起产生新的频率分量
4.1.1 放大电路的幅频特性和幅频失真
Au ( jf )
Au ( jf ) 中频增益 A uI
A uI
0.707AuI
0 f
(a)理想幅频特性
低频区
0
fL
下限频率
中频区
BW-3dB 通频带
高频区 f
(c)阻容耦合放大电路的相频特性
图4.1.3 相频特性
4.1.3 波特图
波特图就是一种采用对数坐标的频率特+
U i
R
U o
1 0.707
_
_
0
A uU U o i j 1C RR1j1 1 RC 1j1 R 1 C
90
f
Au
1
1jL
1
1j fL
f
45
0
f
（a）高通电路
（b）频率响应
4.1 放大电路的频率响应和频率失真
1.待放大的信号，具有一定的频率范围。 2.放大电路的放大性能与频率有关。
由于电抗元件的存在，使得放大器对不同频率信号分量的放大倍数和延迟时间不同，那么放大后的信号各频率分量的大小比例和时间相对关系将不同于输入信号。由此产生的失真称为频率失真。
幅频失真和相频失真.avi
上
限
频
率
）
二、特征频率fT
|β (j f )| β0 0.707β 0
1 0
fβ
(jf )
0
1( f )2 f
o
1
1 ( fT )2
f
fT
f
fT
o
f
1
2πreCbe
三、共基电流放大系数α(jf )及fα
(jf) (jf) 0 1(jf) 1j f
f
f(10)f, 01 0 0
f fT f
•
Au
Uo
•
gmRL
•
CM (Au•1)Cbc Cbc
Ube
Au
R
′ s
＋
＋
Us′
U be′
－
Ci
gm Ube′
R
′ L
Uo
－
图4.3.2(b)进一步的简化等效电路
C i C b e C M C b e ( 1 g m R L ) C b c R srbe (R Srbb) U •sR srrb bb e rbeU •sR sr berbeU •s
•
•
j1 C M U I •b 1 e(U •b eU U •o b )ej(C b c)(1U ••o1 )j(C b c)(1A •u)1j(C b c)
•
•
Au
Uo
•
gmRL
Ube
U b e
•
C M C b c(1 A u ) C b c(1 g m R L )
r
b
bb ′
4.3 晶体管放大电路的频率响应
4.3.1共射放大电路的频率响应一、共射放大电路的高频响应
1.高频小信号等效电路及其简化模型
UCC
RB1
RC ＋ C2
C1 ＋
＋
Rs
.
＋ RB2
RE
Us
－
RL .
＋
Uo
C3 －
图4.3.1 (a)共射放大器电路
b rbb′
I1
I2
b′
Cbc′
Rs
R L′ c ＋
b′
c
＋
Rs rbe′
＋
.
Us －
Cbe′ CM
e
I2
CM ′
. g m Ube′
R
′ L
. Uo
－
图4.3.2(a)密勒等效后的单向化等效电路
•
•
j1 C M •U I •2 o(U •oU •b U e)oj(C b c)(1U U ••b o e1 )j(C b c)(1A • 1 u)1j(C b c)
放大电路的频率响应和噪声(ppt)
优选放大电路的频率响应和噪声
第4章放大电路的频率响应和噪声
（1）掌握放大电路频率响应的有关概念，掌握放大器的低频、中频和高频等效电路（2）掌握晶体管频率参数、共射电路频率响应特性。（3）了解单管放大电路频率响应的分析方法。（4）了解波特图的概念及画法。
gm
0 rb e
U b eI b(rb e//j 1 C b e)I b1jrb r e b eC b e
图 4.2.2 的分析
(jf)1jr0beCbe 1j0 1j0ff (jf)(jf)
(jf )
0 1 ( f )2
f
(jf )
arctan
f f
f
1 2πrbeCbe
((jf )的
fH
上限频率
G B W A u IBW A u IfH (c)阻容耦合放大电路幅频特性
增益频带积
图 4.1.2 幅频特性
4.1.2 放大电路的相频特性和相频失真
(jf) 2 π ftd (td c o n s ta n t)
(jf )
(jf )
90
0
f
45
0
f
45
fL
90
fH f
(a)理想相频特性
gmUb′e
Cbe′
rbe′
Us
rce
RC
RL Uo
－
e (b)等效电路(设RB1//RB2>>rbe′ ) 图4.3.1 共射放大器及其高频小信号等效电路
r
b
bb ′
b′
密勒等效电容
c
＋
Rs rbe′
＋ Us
－
I1 Cbe′ CM
e
CM ′
R
′ L
Uo
g m Ube′ －
图4.3.2(a)密勒等效后的单向化等效电路
f
图 4.1.4 高通电路的频率响应及其波特图
普遍意义的结论
(1)电路的截止频率决定于电容所在回路的时间常数。 (2)当f=fL或fH时，增益下降3dB，且产生+45o或- 45o相移。 (3)近似分析中，可用近似波特图表示放大电路的频率特性。
4.2晶体管的高频小信号模型和高频参数
4.2.1 晶体管的高频小信号模型
b . Ib
rbb′ rb′e
b′
Cb′c . Cb′e Ub′e
. Ic
c
gmUb′e
rce
e
图4.2.1 晶体管的高频小信号混合π模型
4.1.2晶体管的高频参数
一、共射电流放大系数β(j f )及其上限频率fβ
b
b
c
.
Ib
rb b
I c
rb e
C be
U b e
gmU be
e
(jf)IIb c c、 e短路 gm IU b be

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