难得的模电讲义chapter5.ppt

第五章 放大电路的频率响应,本章目录,点击即可进入学习,5.1 三极管的高频小信号模型,5.2 放大电路的频率特性分析,5.3 频率响应的BODE图表示,习题解答,5.1 三极管的高频小信号模型,前面已介绍过低频小信号模型，在低频条件下，是不计晶体三极管和场效应管的结电容的。而在高频条件下，必须考虑器件内部的结电容效应，所以，高频小信号模型将从器件内部的结构着手分析。,发射结正偏，结电容由扩散电容决定(约几十至一百皮法左右)；集电结反偏，结电容由势垒电容决定(几个皮法)。,晶体三极管的物理模型,集电区和发射区体电阻rc、re,晶体三极管混合模型,对集电极电流没有贡献 才能影响集电极电流的大小,略去re和rc体电阻下得出,简化的混合模型,忽略 rbc 、Rce,用密勒定理单向化处理,其中,最终得出简化的高频小信号模型,合二为一,场效应管的高频小信号模型,高频等效模型,利用密勒定理单向化处理后成简化模型,其中,5.2 放大电路的频率特性分析,分析所用的手段是：将频率分成三个频段进行分析即低频段、中频段和高频段。,如下面的单管放大电路,C是耦合电容器，容量较大，通常为：,晶体管用简化高频小信号模型代入后画出共射放大电路全频段 交流微变等效电路,等效结电容Ci 通常为10100pF,耦合电容C容量大 容抗很小，在中频段时当短路； Ci 容量小容抗很大，中频段时交流开路。, 中频段：,频率降低C 容抗增大，不能忽略； 频率降低Ci 容抗更大，交流开路。, 低频段：,频率升高C 容抗更小，可完全当作短路； 频率升高Ci 容抗增大，已不能忽略。, 高频段：,中频段电压放大倍数,与以前所求的低频（音频范围）电压放大倍数是一致的。说明以前讨论的是指中频范围。,求法与前低频小信号时求法相同，因为电容C当短路， Ci开路,低频段电压放大倍数,输出电压对源电压的比,共射放大器低频段的电压增益复数表达式,高频段电压放大倍数,将高频段等效电路进行戴维南等效后得右图，其中,所以，高频段的源电压增益为：,设,则,所以，有共射放大电路在高频段的电压增益复数表达式如下：,其中中频增益为：,共射放大电路的全频段电压放大倍数表达式：,在中频段，因 fH f f L，上式近似为,在高频段，因 f f L,上式近似变为,在低频段，因 f f H,上式近似变为,多级放大电路电压放大倍数的频率响应表达式：,多级放大器由许多单级放大器组成，而每级又有一上限截止（转折）频率和一个下限截止（转折）频率，所以有如下的多级放大器的频响总表达式。,低频转折频率和高频转折频率的个数由放大电路中的电容个数所决定，其数值则与电容所在回路的时间常数相关。,下限截止频率的估算：,加修正系数，更精确：,上限截止频率的估算：,加修正系数，更精确：,5.3 频率响应的BODE图表示, 横坐标采用对数频率刻度表示;,波特图（Bode Map)的画法, 相频特性曲线的纵坐标表示放大器输出和输入之间的相位角;, 纵坐标用对数（分贝）表示幅频特性的增益幅度；,波特图表示的优点：,近似用渐近折线绘制代替了十分麻烦的频率特性曲线。,增益的乘、除运算变成了坐标的加、减运算。,把很宽的频率变化范围压缩在较窄的对数频率坐标以内。,1. 低频段波特图的绘制,频率特性表达式：,复数表达式,幅频特性表达式：,相频表达式,对数幅频特性表达式：,对数幅频特性可取以下三点来画出：,画出幅频特性如图所示：,其相频特性如下：,最大误差在 f fL处(误差3dB)。,最大误差在 f0.1fL处(误差+5.71°) 及在 f=10fL处(误差为 -5.71°)。,幅频和相频特性画在一起后：,2. 高频段波特图的绘制,频率特性表达式：,幅频特性表达式：,对数幅频特性表达式：,对数相频特性表达式：,最大误差在 ffH处(误差3dB)。,最大误差在 f0.1fH处(误差+5.71°) 及在 f=10 fH处(误差为-5.71°)。,高频段频率特性曲线如下：,【例】,分别写出其对数幅频特性和相频特性的表达式，并画出相应的波特图。,已知一放大电路的频率响应为,解：,其对数幅频特性表达式为：,其对数相频特性表达式为：,下 限频率,上限频率,频带宽度,【例】,试画出它的波特图，并求出它的上限频率fH。,已知一多级放大电路的频率响应为,解：波特图,上限频率为： fH7.43105 Hz,7.43105 Hz,2.6107 Hz,