《模拟电路第三章放大电路的频率响应.docVIP

第3章 放大电路的频率响应 3.1 教 学 要 求 1、掌握放大电路频率特性的复频域分析方法； 2、掌握放大电路频率特性参数的计算方法； 3、熟悉BJT的频率参数； 4、熟悉密勒定理及三种基本组态放大电路的频响特性，掌握放大电路幅频特性和相频特性渐近波特图的画法，了解宽带放大电路的实现方法； 5、熟悉多级放大电路的频率特性；了解放大电路的瞬态响应特性。 3.2 基本概念和内容要点 3.2.1 表征放大电路频响的主要参数和渐近波特图的表示方法 1、放大电路的主要频响参数 （1）中频增益AM及相角φM 指放大器工作在中频区的增益与相位，它们与频率无关。 （2）上限频率fH及下限频率fL 它定义为当信号频率变化时，放大器增益的幅值下降到0.707AM时所对应的频率。当频率升高时，增益下降到0.707AM时所对应的频率称为上限频率fH，即 当频率下降时，增益下降到0.707AM时所对应的频率称为下限频率fL，即 （3）通频带BW 它定义为上、下限频率之差值，即 BW= fH－fL （3—3） 当fH＞＞fL时，BW≈fH。 （4）增益带宽积GBW 它是放大器中频增益AM与通频带BW的乘积，即 GBW=│AM·BW│ （3—4） 2、渐近波特图 这是用来描绘放大器频率响应的一种重要方法，它是在半对数坐标系统中绘制放大器的增益及其相位与频率之间关系曲线的一种常用工程近似方法。从波特图上不仅可以确定放大器的频率响应的主要参数，而且在研究负反馈放大器的稳定性问题时也常用波特图来解决，因此，由传递函数写出A（ω）和φ（ω）的表达式，并作出相应的渐近波特图是必须掌握的。 一个电子系统的波特图可以分解为各因子的组合，画出了各因子的波特图，就可以通过叠加，十分方便地获得系统的波特图。这种波特图可以用几段折线来近似，而不必逐点描绘，作图方便，而且误差也不大，所以获得了广泛的应用。表3.1示出了具有实数极零点时若干因子的频率特性渐近波特图。 表3.1 若干传递函数因子的渐近波特图 传递函数 频率特性 幅频特性波特图 相频特性波特图 A1(s)=AI A1(jω)=AI A1(ω)=20lgAI φ1(ω)=0 A2(s)=s A2(jω)=jω A2(ω)=20lgω φ2(ω)=90o 3.2.2 放大电路频率响应的分析方法 1、放大电路在不同频段内的等效电路 若考虑电抗元件的影响，放大器的增益应为频率的复函数：A(jω)=A(ω)ejφA(ω)。放大器的频率特性可分为三个频段：中频段、低频段、高频段。对不同频段内的放大器进行分析，应建立不同的等效电路。 （1）中频段：通频带BW以内的区域 由于耦合电容及旁路电容的容量较大，在中频区呈现的容抗（1/ωC）较小，故可视为短路；而三极管的极间电容的容量较小，在中频区呈现的容抗较大，故可视为开路。因此，在中频段范围内，电路中所有电抗的影响均可忽略不计。 在中频段，放大器的增益、相角均为常数，不随频率而变化。 （2）低频段：f＜fL的区域 在低频段，随着频率的减小，耦合电容及旁路电容的容抗增大，分压作用明显，不可再视为短路；而三极管的极间电容呈现的容抗比中频时更大，仍可视为开路。因此，影响低频响应的主要因素是耦合电容及旁路电容。 在低频段，放大器的增益比中频时减小并产生附加相移。 （3）高频段：f＞fH的区域 在高频段，随着频率的增大，耦合电容及旁路电容的容抗比中频时更小，仍可视为短路；而三极管的极间电容呈现的容抗比中频时减小，分流作用加大，不可再视为开路。因此，影响高频响应的主要因素是晶体管的极间电容。 在高频段，放大器的增益比中频时减小并产生附加相移。 2、RC电路的频率响应 表3.2 RC电路的频率响应 低通电路 高通电路 电路图 频率响应 转折频率 上限角频率 下限角频率 幅频特性 相频特性 在放大电路中，只要包含电容元件的回路，都可概括为RC低通或高通电路（如RC低通电路可用来模拟晶体管极间电容对放大器高频响应的影响，而RC高通电路可用来模拟耦合及旁路电容对放大器低频响应的影响）。因此，熟练掌握RC电路的频率特性对学习放大器的频响十分有帮助。表3.2示出了RC低通和高通电路的频率特性。 通常，将RC电路中并接在电容两端的电阻称为节点电阻。在C一定时，节点电阻对电路的频率特性有很大的影响。 对于RC低通电路，节点电阻越小，电容越小，上限频率fH越高；对于RC高通电路，节点电阻越大，电容越大，下限频率fL越低。在集成电路中，由于采用直接耦