第5章放大器的频率响应v09PPT资料.ppt
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图象:
0-6MHz模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版5.1.1研究频率响应的必要性:
研究频率响应的必要性:
原因原因1:
实测表明实测表明Au是是f的函数,对不同的函数,对不同频率信号的放大程度不同。
频率信号的放大程度不同。
1.产生频产生频率响应的原因率响应的原因观察一组实验观察一组实验(阻容耦合共基放大电路阻容耦合共基放大电路)实验条件:
输入信号实验条件:
输入信号Ui=Uimsint,Uim不变,不变,改变改变模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版低频低频Au减小减小中频中频Au较大较大高频高频Au减小减小模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版
(1)频率响应)频率响应频率响应与通频带频率响应与通频带幅频特性幅频特性相频特性相频特性表示电压放大倍数的模表示电压放大倍数的模与频率的关系,称为幅频特性与频率的关系,称为幅频特性表示放大器输出电压与输入电压之间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,称为相频特性的相位差与频率的关系,称为相频特性模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版AU随随f变化的原因之一变化的原因之一放大电路中有电容、电感放大电路中有电容、电感等电抗元件,其阻抗随等电抗元件,其阻抗随f变化变化而变化而变化RbviRcRL固定偏置共射极放大电路固定偏置共射极放大电路C1前面的分析中,前面的分析中,隔直隔直电容电容处理为:
处理为:
直流开路;
交流短路直流开路;
交流短路模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版计算电容的电抗:
计算电容的电抗:
(C1=20F)fXc11Hz796210Hz796.2100Hz79.621kHz7.96210kHz0.796100kHz0.081MHz0.008f100HzXc1与与rbe=863不能短路不能短路f100HzXc1rbe=863可以短路可以短路fXc1IbAURbviRcRL固定偏流共射极放大电路固定偏流共射极放大电路C1模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版AU随随f变化的原因之二变化的原因之二三极管、场效应管具有极间电容效应,其阻抗三极管、场效应管具有极间电容效应,其阻抗随随f变化而变化变化而变化前面的分析中,前面的分析中,极间电容极间电容处理均为开路处理均为开路在频率响应分析中,采用在频率响应分析中,采用晶体管的高频等效模型晶体管的高频等效模型从晶体管的物理结构出发,考虑发射结和集电结电容从晶体管的物理结构出发,考虑发射结和集电结电容的影响,就可以得到在高频信号作用下的物理模型,的影响,就可以得到在高频信号作用下的物理模型,称为称为混合混合型模型型模型模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版通频带带宽通频带带宽BW、上限频率上限频率fH、下限频率下限频率fL高频区高频区中频区中频区低频区低频区
(2)通频带)通频带典型放大电路频率响应典型放大电路频率响应模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版原因原因2:
信号有多个频率成分,若放大程信号有多个频率成分,若放大程度不同,会产生频率失真。
度不同,会产生频率失真。
频率失真频率失真(线性失真)(线性失真)幅度失真幅度失真相位失真相位失真频率响应表达式频率响应表达式:
5.1.1研究频率响应的必要性:
模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版幅度失真幅度失真相位失真相位失真线性失真线性失真模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版频率响应的表示频率响应的表示波特图波特图工程上采用渐近直线来近似。
工程上采用渐近直线来近似。
波特图波特图是指绘制在两张是指绘制在两张半对数坐标纸半对数坐标纸上的上的幅频特性幅频特性和和相频特性相频特性曲线图。
曲线图。
幅频特性幅频特性横坐标是频率横坐标是频率f,采用对数分度;
纵坐标,采用对数分度;
纵坐标是是,单位分贝,单位分贝dB,采用线性分度。
,采用线性分度。
相频特性相频特性横坐标是频率横坐标是频率f,采用对数分度;
纵坐,采用对数分度;
纵坐标是标是,单位度,单位度(。
),采用线性分度。
模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版对数幅频特性:
对数幅频特性:
0f低通电路的波特图低通电路的波特图对数相频特性:
对数相频特性:
fH10fH-455.715.71-45/十倍频十倍频-900.1fH0.1fHfH10fHf0-20-403dB-20dB/十倍频十倍频RC低通电路低通电路+_+_CR一阶低通电路一阶低通电路幅频特性:
幅频特性:
相频特性:
3dBf10fL0.1fLfL0-20-4020dB/十倍频十倍频45905.71-45/十倍频十倍频fL0.1fL10fL0f5.71对数相频特性:
+_+_CRRC高通电路高通电路幅频特性:
一阶高通电路一阶高通电路模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版预备知识:
预备知识:
晶体管的高频等效模型晶体管的高频等效模型混合混合型等效电路型等效电路模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版混合混合型高频小信号模型型高频小信号模型混合混合型高频小信号模型是通过三极管的物理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所示。
模型而建立的,三极管的物理结构如图所示。
rbe-re归算到基极回路的电阻归算到基极回路的电阻-发射结电容,也用符号发射结电容,也用符号C表示表示-集电结电阻集电结电阻-集电结电容,也用符号集电结电容,也用符号C表示表示rbb-基区的体电阻,基区的体电阻,b是是假想的基区内的一个点。
假想的基区内的一个点。
双极型三极管双极型三极管物理模型物理模型(11)物理模型)物理模型-发射结电阻发射结电阻re模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版
(1)
(1)混合混合型等效电路的导出型等效电路的导出发射结等效电阻发射结等效电阻(折算到基极)(折算到基极)集电结等集电结等效电阻效电阻集电极输集电极输出电阻出电阻发射结电容发射结电容集电结电容集电结电容混合混合型高频小信号模型型高频小信号模型模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版
(2)gm的确定的确定由于考虑了结电容的影响,由于考虑了结电容的影响,和和已不再保持正比已不再保持正比关系,所以用电流源关系,所以用电流源gm来表示基极回路对集电极来表示基极回路对集电极回路的控制作用。
回路的控制作用。
gm称为跨导,定义为:
称为跨导,定义为:
模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版
(2)gm的确定的确定考虑到考虑到1,在,在T300K时:
时:
(3)H参数与混合参数与混合型参数之间的转换型参数之间的转换模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版
(2)
(2)、简化的混合、简化的混合模模型型通通常常情情况况下下,rce远远大大于于c-e间间所所接接的的负负载载电电阻阻,而而rbc也远大于也远大于C的容抗,因而可认为的容抗,因而可认为rce和和rbc开路。
开路。
(b)混合混合模模型型混合混合模模型的型的简化简化(a)简化的简化的混合混合模模型型模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版C跨接在跨接在输入与输出回路之间,电路分析变得相当输入与输出回路之间,电路分析变得相当复杂。
常将复杂。
常将C等效在输入回路和输出回路。
等效在输入回路和输出回路。
简化简化混合混合模模型的型的简化简化(b)C等效变换后的混合等效变换后的混合模模型型简化简化混合混合模模型的型的简化简化(C)忽略忽略C的混合的混合模模型型因因为为C,且且一一般般情情况况下下。
的的容容抗抗远远大大于于集集电电极极总总负负载载电电阻阻R,中中的的电电流流可可忽忽略略不不计计,得得简简化化模模型型图(图(C)。
)。
模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版Cu将输入回路和输出回路联结起来,为便于分析,可据将输入回路和输出回路联结起来,为便于分析,可据密勒定理密勒定理,将将Cu分别折合到输入回路和输出回路中。
分别折合到输入回路和输出回路中。
密勒定理简介密勒定理简介跨接导纳跨接导纳Y(s)可用并接在输入可用并接在输入和输出端的两个等效导纳和输出端的两个等效导纳Y1(s)和和Y2(s)来等效。
来等效。
模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽娜(13390753953)2009版版用用两两个个电电容容来来等等效效C。
分分别别接接在在b、e和和c、e两两端。
端。
其中:
电容值分别为电容值分别为:
模拟电子技术模拟电子技术南京航空航天大学金城学院自动化系南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜钟丽
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- 放大器 频率响应 v09