1、第五章第五章 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應5.1頻率響應概述頻率響應概述5.2晶體管的高頻等效模型晶體管的高頻等效模型5.4單管放大電路的頻率響應單管放大電路的頻率響應5.5多級放大電路的頻率響應多級放大電路的頻率響應5.3場效應管的高頻等效模型場效應管的高頻等效模型5.6集成運放的頻率響應和頻率補償集成運放的頻率響應和頻率補償童童詩詩白白第第三三版版童童詩詩白白第第三三版版本章重點和考點：本章重點和考點：2、單管共射放大電路混合、單管共射放大電路混合模型等效電路圖、模型等效電路圖、 頻率響應的表達式及波特圖繪制頻率響應的表達式及波特圖繪制 。1、晶體管、場效應管的混合、晶體管、場效應

2、管的混合模型。模型。本章教學時數：本章教學時數：6學時學時童童詩詩白白第第三三版版本章討論的問題：本章討論的問題：1.為什么要討論頻率響應？如何制定一個為什么要討論頻率響應？如何制定一個RC網絡的頻網絡的頻率響應？如何畫出頻率響應曲線？率響應？如何畫出頻率響應曲線？2.晶體管與場效應管的晶體管與場效應管的h參數等效模型在高頻下還適應嗎？參數等效模型在高頻下還適應嗎？為什么？為什么？3.什么是放大電路的通頻帶？哪些因素影響通頻帶？如何什么是放大電路的通頻帶？哪些因素影響通頻帶？如何確定放大電路的通頻帶？確定放大電路的通頻帶？4.如果放大電路的頻率響應，應該怎么辦？如果放大電路的頻率響應，應該怎么

3、辦？5.對于放大電路，通頻帶愈寬愈好嗎？對于放大電路，通頻帶愈寬愈好嗎？6.為什么集成運放的通頻帶很窄？有辦法展寬嗎？為什么集成運放的通頻帶很窄？有辦法展寬嗎？第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件5.1頻率響應概述頻率響應概述5.1.1研究放大電路頻率響應的必要性研究放大電路頻率響應的必要性由于放大電路中存在電抗性元件及晶體管極間電容，由于放大電路中存在電抗性元件及晶體管極間電容，所以電路的放大倍數為頻率的函數，這種關系稱為所以電路的放大倍數為頻率的函數，這種關系稱為頻率響應或頻

4、率特性。頻率響應或頻率特性。小小信號等效模型只適用于低頻信號的分析。信號等效模型只適用于低頻信號的分析。本章將引入高頻等效模型，并闡明放大電路的上限頻本章將引入高頻等效模型，并闡明放大電路的上限頻率、下限頻率和通頻帶的求解方法，以及頻率響應的率、下限頻率和通頻帶的求解方法，以及頻率響應的描述方法。描述方法。第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件一、一、 高通電路高通電路+_+_CRiUOU圖圖 5.1.1（a) RC 高通電路高通電路RCCRRUUAu j111j1iO 令：令：L

5、L2121 RCfLLLLj1jj11j111ffffffAu2LL1ffffAu模：)(arctan90Lff相角：5.1.2頻率響應的基本概念頻率響應的基本概念fL稱為下限截止頻率稱為下限截止頻率第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件2LL1lg20lg20lg20ffffAu則有：則有：dB 020lg L uAff時時，當當LLLlg20lg20lg20 ffffAffu 時時，當當dB32lg20lg20 L uAff時時，當當2LL1ffffAu放大電路的放大電路的對數

6、頻率特性對數頻率特性稱為稱為波特圖波特圖。第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件對數幅頻特性：對數幅頻特性： 實際幅頻特性曲線：實際幅頻特性曲線：圖圖 5.1.3( (a) ) 幅頻特性幅頻特性當當 f fL( (高頻高頻) )，當當 f fT 時，時，三極管失去放大作用；三極管失去放大作用； f fT 時，由式時，由式；112T0 ff得：得： ff0T 第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學院物電學院電工電

7、子教研室模擬電路多媒體課件3.共基截止頻率共基截止頻率 f 值下降為低頻值下降為低頻 0 時時 的的 0.707 時的頻率。時的頻率。 ffj10 第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件 f 與與 f 、 fT 之間關系：之間關系：因為因為， 1 ffj10 可得可得 ffffff)1(j11/j11/j100000 比比較較，可可知知與與 ffj10 ff)1(10000第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學

8、院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件說明：說明： ff)1(10000 ，因因為為：所以：所以：1. f 比比 f 高很多，等于高很多，等于 f 的的 (1 + 0) 倍；倍；2. f fT Rs，Rb rbe；(1 + gmRc)Cb c Cb eCRRgrrRRRfAu 21 cmbeebisiHsm故故cbbbs)(21 CrR第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件cbbbsHsm)(21 CrRfAu說明：說明：HsmfAu 式不很嚴格，但從中可以看出一個大式不很嚴格

9、，但從中可以看出一個大概的趨勢，即選定放大三極管后，概的趨勢，即選定放大三極管后，rbb 和和 Cb c 的值即被的值即被確定，增益帶寬積就基本上確定，此時，若將放大倍數確定，增益帶寬積就基本上確定，此時，若將放大倍數提高若干倍，則通頻帶也將幾乎變窄同樣的倍數。提高若干倍，則通頻帶也將幾乎變窄同樣的倍數。如愈得到一個通頻帶既寬，電壓放大倍數又高的放大如愈得到一個通頻帶既寬，電壓放大倍數又高的放大電路，首要的問題是選用電路，首要的問題是選用 rbb 和和 Cb c 均小的高頻三極管。均小的高頻三極管。*場效應管共源放大電路的增益帶寬積（自閱）場效應管共源放大電路的增益帶寬積（自閱）第五章放大電路

10、的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件復習：復習：1.晶體管、場效應管的晶體管、場效應管的混合混合 模模型型2.單管共射放大電路的單管共射放大電路的頻率響應頻率響應表達式：表達式：)j1)(j1 (j)j1)(j1 (HLLsmHLsmsffffffAffffAAuuu波特圖的繪制：波特圖的繪制：三段直線構成幅頻特性三段直線構成幅頻特性五段直線構成相頻特性五段直線構成相頻特性第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學院物電學院電

11、工電子教研室模擬電路多媒體課件5.5多級放大電路的頻率響應多級放大電路的頻率響應5.5.1多級放大電路頻率特性的定性分析多級放大電路頻率特性的定性分析多級放大電路的電壓放大倍數：多級放大電路的電壓放大倍數：unuuuAAAA 21對數幅頻特性為：對數幅頻特性為： nkukunuuuAAAAA121lg20lg20lg20lg20lg20在多級放大電路中含有多個放大管，因而在高頻等效在多級放大電路中含有多個放大管，因而在高頻等效電路中有電路中有多個低通電路多個低通電路。在阻容耦合放大電路中，如。在阻容耦合放大電路中，如有多個耦合電容或旁路電容，則在低頻等效電路中就有多個耦合電容或旁路電容，則在低

12、頻等效電路中就含有含有多個高通電路多個高通電路。第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件多級放大電路的總相位移為：多級放大電路的總相位移為： nkkn121 兩級放大電路的波特圖兩級放大電路的波特圖圖圖 5.5.1fHfL幅頻特性幅頻特性fdB/lg20uAOfL1fH16 dB3 dB3 dBfBW1fBW2一一 級級二二 級級 20dB/十倍頻十倍頻 40dB/十倍頻十倍頻第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范

13、學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件圖圖 5.5.1相頻特性相頻特性 270 360fL1fH1fO 540 180 450 90一一 級級二二 級級多級放大電路的通頻帶，總是比組成它的每一級的多級放大電路的通頻帶，總是比組成它的每一級的通頻帶為窄。通頻帶為窄。第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件5.5.2多級放大電路的上限頻率和下限頻率的估算多級放大電路的上限頻率和下限頻率的估算2H22H21HH1111 .11nffff 2L22L21LL1 . 1nffff 在實際

14、的多級放大電路中，當各放大級的時間常數在實際的多級放大電路中，當各放大級的時間常數相差懸殊時，可取其主要作用的那一級作為估算的依據相差懸殊時，可取其主要作用的那一級作為估算的依據即：即：若某級的下限頻率遠高于其它各級的下限頻率，則若某級的下限頻率遠高于其它各級的下限頻率，則可認為整個電路的下限頻率就是該級的下限頻率。可認為整個電路的下限頻率就是該級的下限頻率。同理同理若某級的上限頻率遠低于其它各級的上限頻率，則可認若某級的上限頻率遠低于其它各級的上限頻率，則可認為整個電路的上限頻率就是該級的上限頻率。為整個電路的上限頻率就是該級的上限頻率。第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師

15、范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件例例5.5.1已知某電路的各級均為共射放大電路，其對數幅頻已知某電路的各級均為共射放大電路，其對數幅頻特性如圖所示。求特性如圖所示。求下限頻率、下限頻率、上限頻率和電壓放大倍數。上限頻率和電壓放大倍數。（2）高頻段只有一個拐點，）高頻段只有一個拐點，斜率為斜率為-60dB/十倍頻程，電十倍頻程，電路中應有三個電容，為三級路中應有三個電容，為三級放大電路。放大電路。解：（解：（1）低頻段只有一個）低頻段只有一個拐點，說明影響低頻特性拐點，說明影響低頻特性的只有一個電容，故電路的只有一個電容，故電路的

16、下限頻率為的下限頻率為10Hz。fH0.52fH1=(0.522105)Hz=106KHz（3）電壓放大倍數）電壓放大倍數353)1021)(101 (10fjfjjfAu第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件例例5.5.2分別求出如圖分別求出如圖所示所示Q點穩定電路中點穩定電路中C1 C2和和Ce所確定的下限頻所確定的下限頻率的表達式及電路上限率的表達式及電路上限頻率表達式。頻率表達式。C1RcRb2+VCCC2RL+ +CeuoRb1Reui圖圖 2.4.2阻容耦合的靜態工作點

17、穩定電路阻容耦合的靜態工作點穩定電路b解：交流等效電路解：交流等效電路圖圖5.5.3(a)Q點穩定電路的交流等效電路點穩定電路的交流等效電路第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件1.考慮考慮C1對低頻特性的影響對低頻特性的影響(b) C1所在回路的等效電路所在回路的等效電路1121121/2121CRRcrRRRfiSbebbSLI2.考慮考慮C2對低頻特性的影響對低頻特性的影響(c) C2所在回路的等效電路所在回路的等效電路2222121CRRfLcL第五章放大電路的頻率響應第五

18、章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件3.考慮考慮Ce對低頻特性的影響對低頻特性的影響(d) Ce所在回路的等效電路所在回路的等效電路eSbbbeeeLICRRRrRf1/2121214.4.考慮結電容對高頻特性的影響考慮結電容對高頻特性的影響(e)結電容所在回路的等效電路結電容所在回路的等效電路CRRRrrfSbbbbebHH/212121比較比較C1、C2、Ce所在回路的時間所在回路的時間常數常數1 1、2 2、e e, ,當取當取C C1 1C C2 2CeCe時，時，e e將遠小于將遠小于1 1,2

19、2，即，即f fLeLe遠大于遠大于f fL1L1和和f fL2L2因此，因此，f fLeLe就約為電路的下限頻率就約為電路的下限頻率。第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件5.6 集成運放的頻率響應和頻率補償集成運放的頻率響應和頻率補償5.6.1集成運放的頻率響應集成運放的頻率響應集成運放有很好的低頻特性（集成運放有很好的低頻特性（fL0）：）：集成運放直接耦合放大電路集成運放直接耦合放大電路集成運放高頻特性較差：集成運放高頻特性較差：集成運放集成運放AOd很大，很大， 等效電等

20、效電容容 或或 很大；集成運放很大；集成運放內部需接補償電容。內部需接補償電容。CgsC末加頻率補償集成運放末加頻率補償集成運放的頻率響應的頻率響應圖圖5.6.1末加頻率補償末加頻率補償第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件fC單位增益帶寬單位增益帶寬fO附加相移為附加相移為 1801800 0對應的頻率對應的頻率集成運放常引入負反饋，容集成運放常引入負反饋，容易產生自激振蕩。易產生自激振蕩。自激振蕩產生的條件自激振蕩產生的條件存在存在fO，且，且fO fC如何消除自激振蕩？如何消

21、除自激振蕩？圖圖5.6.1末加頻率補償的集成運放末加頻率補償的集成運放的頻率響應的頻率響應第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件5.6.2集成運放的頻率補償集成運放的頻率補償頻率補償頻率補償：在集成運放電路中接入不同的補償電路，改：在集成運放電路中接入不同的補償電路，改變集成運放的頻率響應，使變集成運放的頻率響應，使f=fO時，時， 20lgA0d-1800 ，從而破壞產生自，從而破壞產生自激振蕩的條件，使電路穩定。激振蕩的條件，使電路穩定。穩定裕度穩定裕度幅值裕度幅值裕度相位裕度相位裕度OffodmAGlg20Cffm0180fCfO一般要求一般要求Gm-10dB,m450第五章放大電路的頻率響應第五章放大電路的頻率響應贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件贛南師范學院物電學院電工電子教研室模擬電路多媒體課件一、滯后補償一、滯后補償在加入補償電容后，使運放的幅頻特性在大于在加入補償電容后，使運放的幅頻特性在大于0dB的的頻率范圍內只存在一個拐點，并按頻率范圍內只存在一個拐點，并按-20dB/十倍頻的十倍