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模电课件 20第五章 放大电路的频率特性(2)

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电子技术精品课程模拟电第5章 放大电路的频率响应 40页-PPT课件

电子技术精品课程模拟电第5章 放大电路的频率响应 40页-PPT课件

1 (
f
)2
1 L fL 2 2 RC
fL arctg( ) f
回首页
5.1.3 RC低通电路 1. 频率响应表达式：
第5章 放大电路的频率响应
R
1
. Av =
Vo
Vi
.

1 1 j RC

1 j

H
+ . Vi -
C
RC低通电路
+ . Vo -
1 式中 H RC
（Cπ）
回首页
用
g m代替 V b' e
.
.
Ib
.
.
第5章 放大电路的频率响应
用 g m V代替 b' e 无关。
I b0 β 与频率有关，而g 与频率 ，因为 m
可画出混合π型高频小信号模型:
Cμ
（Cμ ）
（Cπ）
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2. 简化的混合π模型
Cμ
第5章 放大电路的频率响应
rb’c很大，可以忽略。 rce很大，也可以忽略。
回首页
第5章 放大电路的频率响应
将Cμ 折合到输入和输出回路，条件是流过电容器Cμ 的电流不变。
回首页
第5章 放大电路的频率响应
合并电容
很小去 掉!
简化的混合π模型
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3. 混合π参数gm 的估算
低频时， 混合π模型与H参数模型等效
第5章 放大电路的频率响应
r r r be b b b e
回首页
5.2 三极管的高频等效模型
5.2.1 三极管的混合π型模型 1.物理模型(完整模型)
rbb' ---基区的体电阻，b'是假想的 基区内的一个点。 re --- 发射结电阻

《模拟电子技术》课件第5章放大电路的频率响应

《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

模拟电子技术(5.5)--第五章放大电路的频率特性-2

模拟电子技术(5.5)--第五章放大电路的频率特性-2

90° 45°
45 / 十倍频
0°
0.01fL 0.1fL fL 10fL
f
注意
jf / 1+ jf
fL / fL
= 1-
1 jfL
/
f
模 拟电子技术
结论：
(1) 画 RC 电路波特图的关键是求对数频率特 性的转折频率，即 fL 或 fH ，而它们的大小又 取决于电路的时间常数。
(2) 画复杂电路或系统的波特图，关键在于能
时间常数的估算
R1
R3
1 ）单个电容多个电 阻
+
+
ui
R2
R4
C uo
= RC = [R4 //(R3 + R1 // R2 )]C -
-
模 拟电子技术
2 ）单个电阻多个电
容
C1
+
ui
= RC = R(C1 + C2 ) -
C2
+ R uo
-
3 ）多个电阻多个电容
+ ui
= RC = (R1 // R2 )(C1 + C2 ) -
基极 B P N
发射极 E
— 集电区 集电结
— 基区 发射结
— 发射区
模 拟电子技术
r c 和 re 可以忽略不计 r bb--- 基区电阻几欧—几百欧 r be--- 发射结电阻与工作点 Q 有 r b关c--- 集电结电阻 一般在几兆
以上 , 可以看作无穷大
Cbc--- 集电结电容 可以用 C
R1
C1
+
R2
C2 uo
-
模 拟电子技术
例 2 画出下列频率响应函数的波特图

精品课件-放大电路的频率特性

精品课件-放大电路的频率特性
（3）共基截止频率fα α下降至0.707α0时的f值。 （4）关系
fT =β0 fβ fα=(1+β0) fβ
fβ＜fT＜fα
2．阻容耦合单管放大器频率特性
放大电路如右图所示， 其混合π参数等效电路 如下图所示：
（1）中频特性
C1容抗较小看作 短路；极间电容容抗 较大看作开路：
（2）低频特性
放大电路的频率特性
1、频率响应的一般概念， 2、三极管混合Π 3、参数等效电路， 4、放大器的频率特性分析。
3.1 频率特性概念
1．放大器频率特性曲线
放大器的放大倍数与所放大信号的频率有关： 频率较小、较大时，放大倍数均变小、且相位 随之变化，只有当频率适中（中频）时放大倍 数为一常量。如下式所示。
Auc=（Uo1– Uo2）/Uic=0
Auc1=Uo1–/Uic≈- Ad/Ac 双端输出CMRR = Ad/Ac = Ad/0 = ∞ 单端输出CMRR1 = Ad1/Ac1 ≈ βRE /(RS+rie)
（5）带恒流源差动放大电路
静态分析：
UB≈﹣R1VCC/(R1 + R2)
fT =β0 fβ fα=(1+β0) fβ
fβ＜fT＜fα
3.3 单级放大器频率特性
1．三级管混合π参数等效电路 （1）混合π参数等效电路
三极管内部的实际体现。
（2）简化混合π参数等效电路
r′b c 、rce较大，可略去。再用密勒定理变换，得 到下图所示的简化混合π参数等效电路：
Cb’e≈gm/(2πfT)
K=-gmRC
（3）π参数等效电路与h参数等效电路的对比
中低频时，电容影响忽略，简化混合π参数等效电路 即化为简化h参数等效电路：

模拟电子线路：第5章放大电路的频率特性

模拟电子线路：第5章放大电路的频率特性
β0 =gmrb’e
为低频时的β
返回
（3）用gm V.代b'e 替
.
Ib
根据这一物理模型可以画出混合π型高频小信
号模型，如图所示。
高频混合π型小信号模型电路
这一模型中用 gm ub’e代替 ib0 ，这是因为β本身与 频率有关，而gm= β0/rb’e ， gm是与频率无关的0和rb’e 的比，因此gm与频率无关。
2 相频特性为三段折线组成：
f <0.1fL时，相频特性为90°的一条水平线；
f> 0.1fH
<10f f<L时10，fH时相,频相特频性特为性的为0斜°一率条-4水5°平/十线倍；频的斜线；
5.2 单级放大电路的频率响应
1 三极管混合π型高频小信号等效电路 2 单级共射放大电路的频率响应
返回
1 三极管混合π型高频小信号等效电路
fH
lgf
低通电路波特图的画法
1 低通电路幅频特性为 两条折线：
f <fH时，为0dB的一条水平线； f >fH时，为斜率为-20dB /十倍频的一条斜线；
2 相频特性为三段折线组成： f <0.1fH时，相频特性为0°的一条水平线； f > 10fH时，相频特性为-90°的一条水平线； 0.1fH < f <10fH时,相频特性为斜率-45°/十倍频的斜线；
（1）物理模型
（2）电流放大系数β的频响
（3）用
代替 •
gm Ub'e
.
Ib
（4）单向化
返回
（1）物理模型
混合π型高频小信号模型是通过三极管的物理 模型而建立的，三极管的物理结构如图
rbb' ---基区的体电阻，b'是假想的基区内的一个点。

模拟电子技术基础【ch05】放大电路的频率特性 培训教学课件

模拟电子技术基础【ch05】放大电路的频率特性 培训教学课件
两级差动放大器的频率特性分析
1.低频电压增益; 2.通频带BW的估算;
多级放大器高、低截止频率的估算方法
两级差动放大器的频率特性分析
“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材
感谢观看
模拟电子技术基础(第4版)
放大电路的复频域分析法
放大电路增益函数的特点
2.在s平面坐标原点处零点或极点的波特图;
放大电路的复频域分析法
放大电路增益函数的特点
04
基本放大器高、低 截止频率的估算
基本放大器高、低截止频率的估算
主极点的概念
然而基本放大器的零、极点分布往往有以下特点：在低频段，其零点通常 比所有极点或部分极点在数值上要小得多；
RC电路的频率响应
RC高通电路的频率响应
RC电路的频率响应
RC低通电路的频率响应
图5-5为RC低通电路，所谓低通电路是指该电路主要用于通过低频或直流信号，而 阻止或抑制高频信号通过。
RC电路的频率响应
RC低通电路的频率响应
RC电路的频率响应
频率响应的一般性分析方法
通过对RC高通和低通电路的频率响应的分析，可以得到以下具有普遍意义的结论：
“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材
第五章
放大电路的频率特性
模拟电子技术基础(第4版)
01
放大电路频率特性 的基本概念
放大电路频率特性的基本概念
频率特性和通频带
1.RC阻容耦合放大器
放大电路频率特性的基本概念
频率特性和通频带
2.直接耦合放大器
放大电路频率特性的基本概念
频率特性和通频带
3.通频带
放大电路频率特性的基本概念
频率失真和增益带宽积
1.频率失真 频率失真也称为线性失真，它与非线性失真是两种产生原因完全不同的失真。

放大电路的频率特性 (2)

放大电路的频率特性 (2)

RB C1 + . Ui -
+VCC
RC
C2
+
rbb′
VT
+
. RL Uo
. Ui
RB
_ -
. gmUb'e rbe Cπ′
C2 +
.
RC
RL Uo
_
2.中频区的频率响应 f≤fH f＞fL
(1). 微变等效电路
C1看作短路 C∏’看作开路
+
Rs
Uo
+
Us -
-1.频率特性源自Au Au ( f )( f )
Aum Au 0.707Aum
Au( f ) — 幅频特性
( f ) — 相频特性
O
fL
f L — 下限截止频率
O
f H — 上限截止频率
2. 频带宽度(带宽)BW(Band Width)
BW = f H - f L f H
fH
f
f
3．频率失真
通频带不够宽，而输入信号的频谱分布又很 广，那么输入信号的不同频率成分，就会得 不到同倍数的放大， 输出波形就会产生失真
幅频失真: 放大倍数模的不同所造成的失真.
相频失真 : 附加相移不同而造成的失真
两种失真总称频率失真
电路中由于线性的电抗元件， 叫做线性失真。
引起的频率失真 ，
4.波特图
表示
Cbe---发射结电容可以用C
来表示
r ce---输出电阻一般在几百K以上, 可以看作∞
gm
ic ub'e
gmUbe---发射结电压控制集电结电流
gm---跨导
gm
ic ub'e

放大电路频率特性PPT课件

放大电路频率特性PPT课件

其中：
C
C
1
1 K
得：
表明从c、e两端看进去， Cμ的作用并联在 c、e两端的电容 等效。即 ： C
C C 1第19K1页/共 63页
三极管的混合π型等效电路：
b
二者变换关系：
C C C
Ib b
rbb rbe
C
rbc C Ube
c Ic
gmUbe
rce
e 完整混合π型电路：
C 1 K C
第2页/共63页
3. 输入信号的频率 ：
输入信号往往不是单一频率的，而是多频率信号的叠加，如图所示。由 于放大电路存在各种电容,各种信号通过放大电路时，被放大的幅值和相位 移也是不同的。
ui 复合信号
基波 四次谐波 二次谐波
ωt
0
输入信号的合成
第3页/共63页
4. 幅频特性和相频特性
幅频特性 ： 指放大电路放大倍数的幅值与频率的关系。 相频特性 ： 指放大电路放大倍数的相位与频率的关系。
Ausm
Uo US
第23页/共63页
b rbb′ b′
RS
+
Ui
US–
Rb rb′ e Ub′e
c
IC
gmUb′ e
RC U0
中频段等效电路
Ui
U s ri Rs ri
ri Rb // rbb rbe
Ube
Ui rbe rbb rbe
p Ui
式中 p
rbe
rbb rbe
Uo
则得：
rb’e
Cπ
E
三极管电容效应
Cμ
rIb
B
Ube B′
bb′
rb’c
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A u ( j ) dB

20 lg

2
+40 原点零点过(1, 0)斜 2 20 lg 11 +30 20 lg A 20 lg 11 20 lg 每一极点后斜率 20 lg 1 率(+20dB/+倍频) 常数项20lgAu(0)dB平 20 lg 11 +20 每一零点后斜率4 . 5 (-20dB/+倍频) 20 lg 11 +10 直线 (+20dB/+倍频) 直线 行横轴的直线
画出波特图的方法
(1)把电压增益(传输函数)公式化成标准式
Au ( s ) K
s z1 s s p1 s
z 2
p 2
(2)把s=jω代入标准式，并把零、极点提到括 号前，化成
1 j 1 j z1 z2 1 j p1 模电课件 1 j p2
o 90 arctan ( ) 180
arctan
7
3 4 .5 1 10 11 j j j j 1 4 . 55 4. Au ( A u ( j j) ) j ( j 1) 1) 6 45 45000 1 )( 1 )( j (j 2012-8-9 模电课件 45 4500 45 4500
45
arctan
4 .5
4500
(4) 根据幅频特性公式画幅频特性曲线
20 lg 11 20 lg 20 lg
1 4 .5
2
20 lg
1 45 1 4500

2
(0dB/+倍频) 直线 (-20dB/+倍频) 直线 (+20dB/+倍频) 直线 (+40dB/+倍频)
6
s 1 96 . 2 10
6

有两个极点 ωp1= -4×106 rad / s
20 lg A uh ( ) dB
20lg100 40 30 20 10

- 2 0 dB/ 十倍频
3dB
ωp2= -96.2×106 rad/s
其幅频特性为 由于ωp1<<ωp2，故ωp2对BW A uh ( ) 20 lg 100 基本上无作用，称为非主极 2 2 点。而ωp1 对BW起主导作用， 20 lg 1 p 20 lg 1 p 称为主极点 1 2
o o ( ) 180 90 arctan
(-45 /+倍频)直线 原点零点(+90 极点的10p后(- 9090o)平行横轴直线 零点的10z后(+90o)平行横轴直线 极点的10p后(- )原点平行横轴直线
( )
-180o
180 90 arctan 4 .5 450 4.5 45 45 450 4500 45000 45×105 450 0.45 1 4.5 0.45 arctan arctan o -270
( s p1 )( s p2 )
当s→∞时， （即 1/sC→0）就意味着低频 模型中的大电容短路
lim A L ( s ) A o
s
C1 Rs
+ us -
Rb1
EC Rc C2 Cb’c Cb’e
RL
AL ( s)
K ( s z 1 )...( s z m ) ( s p 1 )...( s p n )
Ao K
2012-8-9
nm
模电课件
Rb2 Re
Ce
(2)画出放大器的高频段小信号微变等效电路 s z z
i i
m
m
忽略耦合、旁路电容等大电容，而不应忽略晶体 s p p 管内的结电容及极间分布电容（即小电容）
s 0 s 0 n n j j j 1 j 1
i i 1 n
m
A ( j )
dB
p
j j 1
Ao
A ( j )
dB
s
A( s)
2012-8-9
K ( s z 1 )...( s z m ) ( s p 1 )...( s p n )
n m n m
A L ( s ) K A0
kk
2012-8-9
模电课件
例： 设某电路的电压增益函数为
Au ( s ) 10 s ( 3 s 13 . 5 )
7
( 6 s 270 )( s 4500 )
试画出幅频波特图；中频增益Aum(dB)=?
解(1) A u ( s )
10 3 s ( s 4 . 5 )
Au ( j ) A u ( 0 )
2012-8-9
(3)写出幅频特性和相频特性的表达式
20 lg A ( )( dB )
20 lg A o 20 lg 1(

z1
) 20 lg
2
1(

z2
) 20 lg
2
1(

zm
)
2
20 lg
1(

p1
) 20 lg
2012-8-9 模电课件
(a) 在相频特性坐标找出零点的0.1z,z,10z和 极点的0.1p,p,10p位置 (b) 无原点零点或极点时 (i) 第一(非原点)的零点的0.1p或极点的0.1p 前是常数项 o 0o 平行横轴直线 纵轴原点取 o o
180
1 2
7 表达式是否是标准式？ j 10 3 4 . 5 j 1 (2)把s=jω代入标准式 7 4 .5 Au ( j ) 10 s ( 3 s 13 . 5 )
2012-8-9
A u ( s ) ( 1 )( j 1 ) 6 45 45000 j 模电课件 (6 45 s 270 )( s 4500 ) 4500

m
0
i
nm
AH ( s )
2012-8-9
Ao (1
(1 s / p1 )(1 s / p2 )
模电课件
s+ z1 ) / us Rb2 -
b’e
RL
Re
Ce
作业：P195
5.1 5.2 5.3
5.4, 5.6, 5.7 5.12
2012-8-9 模电课件
5．3 基本放大器高、低截止频率的估算
(ii) 每一零点的0.1z至10z斜率(+45o/+倍频) 直线 (iii) 每一极点的0.1p至10p斜率(- 45o /+倍频) 直线 2012-8-9 模电课件
(vi) 每一零点的10z后(+90o)平行横轴直线 (v) 每一极点的10p后(- 90o)平行横轴直线 (c)原点零点(+90o)原点平行横轴直线 极点(- 90o)平行横轴直线
s
f (ω )
lim A H ( s ) A o
s 0
f (ω )
A ( jw )
dB 高 频 响 应
模电课件
Ao
lim A H ( s ) 0
s
低 频 响 应 2012-8-9
lim A ( s ) 0
s
f (ω )
n m
s0 0
A(s ) K
z
A o lim A H ( s ) K
i 1
K
i 1
高频增益函数AH1 s lim H ( s ) (s) s/z A
当s→( s ) Ao （即 AH 0时， in 1 EC 1/sC→ ∞ ）就意味着高p 1 s / j C Rb1 Rc C2 1 频模型中的小电容开路 j 1 Cb’c 某电容耦合放大器的高频段模型存在两个独立小电 lim AH ( s ) Ao s 0 容，有一个零点z1，中频增益为Ao Rs C
(3)写出幅频特性和相频特性的表达式
幅频特性表达式
20 lg A ( )( dB )
1 4 .5
2
20 lg 11 20 lg 20 lg
20 lg 1 20 lg 45
2
1 4500
o

2
相频特性表达式
2
1(

p2
) 20 lg
2
1(

pn
)
2
o tg
tg
2012-8-9
1
1
(

z1
) tg
1
1
(

z2
) tg
1
1
(

zn
)
(

p1
) tg
(

p2
) tg
(

pn
)性曲线 (a) 在幅频特性坐标找出零点和极点的位置 (b)(无原点零点或极点时)第一零点或极点前 是常数项20lgAu(0)dB平行横轴的直线 (c) 每一零点后斜率(+20dB/+倍频) 直线 ,原点 零点过(1, 0) (d) 每一极点后斜率(-20dB/+倍频) 直线 ,原点 极点过(1, 0) (5) 根据相频特性公式画相频特性曲线
基本放大器的极点对截止频率fH、 fL 起决定作用
A ( j ) dB