模拟电子技术8.docx
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模拟电子技术8
模拟电子技术
模拟电子技术
4.1放大4.1.2晶体管以及其单级放大电路的频率特性
4.1.3集成运算放大器高频参数及其影响
4.1.1简单RC低通和高通电路的频率特性
f
O
Aum
1.幅频特性和相频特性
Au（f）—幅频特性
（f）—相频特性
0.707Aum
f
O
Au
fL—下限截止频率
fH—上限截止频率
2.频带宽度（带宽）BW（BandWidth）
BW=fH-fLfH
引言
fL
fH
一,RC低通电路的频率特性
4.1.1简单RC低通和高通电路的频率特性
1.频率特性的描述
R
C
令1/RC=H
则fH=1/2RC
滞后
f
O
|Au|
1
0.707
O
–45
–90
fH
f
幅频特性
相频特性
2.频率特性的波特图
f/fH
0
20lg|Au|/dB
–20
0
–45
–90
fH
–40
0.1110100
0.1110
f/fH
频率特性
波特图
–90
f
0
|Au|
1
0.707
0
–45
fH
f
–3dB
–20dB/十倍频
–45/十倍频
二,RC高通电路的频率特性
令1/RC=L
则fL=1/2RC
超前
f10fL
20lg|Au|=0dB
f=fL
20lg|Au|=20lg0.7071=-3dB
f0.1fL
20lg|Au|=-20lgf/fH
R
C
例4.1.1
求已知一阶低通电路的上限截止频率.
0.01F
1k
1k
1//1k
0.01F
例5.1.2
已知一阶高通电路的fL=300Hz,求C.
500
C
2k
戴维宁定理等效
4.1.2晶体管及其单级放大电路的频率特性
一,单级阻容耦合放大器的中频和低频特性
+VCC
RC
C1
C2
V
RL
+
+
RB1
RB2
RS
US
1.中频特性
C1,C2可视为短路
极间电容可视为开路
2.低频特性:
极间电容视为开路
耦合电容C1,C2与电路中
结论:
频率降低,Aus随之减小,输出比输入电压
相位超前.
RB>>rbe
因值随频
率升高而降
低,高频下
不能采用H
参数等效电
路.
二,单级放大器的高频性
1.晶体三极管的混合型等效电路
B
E
B
C
rbb
rbe
rbc
Cbc
Cbe
Cbe:
不恒定,
与工作状态有关
Cbc:
几pF,限制着放大器频带的展宽
2.与频率f的关系
=0.7070
f—共发射极截止频率
fT—特征频率
=1
可求得:
同样可求得:
可见:
f
f
o
0.707o
1
fT
O
3.晶体管单级放大电路高频特性
E
B
B
C
rbb
rbe
Cbe
Cbc
RL
RS
US
rbb
E
B
B
C
rbe
Cbe
RL
CM
RS
US
密勒等效
（C1,C2视为短路）
在输出回路略去Cbc
RL=RC//RL
H=1/RtCt
fH=1/2RtCt
CM=（1+gmRL）Cbc
Rt=（RS+rbb）//rbe
Ct=Cbe+CM=Cbe+（1+gmRL）Cbc
增益带宽积
GBW=Aus0fH
（常数）
结论:
频率升高,Au减小
输出相位滞后
增益带宽积为常数
三,完整的单管共射放大电路的频率特性
将前面画出的单管共射放大电路频率特性的中频段,
低频段和高频段画在同一张图上就得到了如图所示
的完整的频率特性（波特）图.
共射电路完整波特图
实际上,同时也可得出单管共
射电路完整的电压放大倍数表
达式,
即
由上图可看出,画单管共射放大电路的频率特性
时,关键在于算出下限和上限截止频率
和
下限截止频率取决于低频时输入回路的时间数
由图可知:
其中,
而同样,上限截止频率取决于高频时输入回路的
时间常数;由图可知:
其中
因此,只要能正确的画出低频段和高频段的交流等
效电路,算出输入回路的时间常数和,
则可以方便的画出放大电路的频率特性图.
对数幅频特性:
在到之间,
是一条水平直线;在时,是一条斜率为
+20Db/十倍频程的直线;在时,是一
条斜率为+20Db/十倍频程的直线;在时,
是一条斜率为-20Db/十倍频程的直线.放大电路
的通频带.
相频特性:
在时,;
在时,;
在时,;
而在f从到以及从到的范围内,
相频特性都是斜率为十倍频程的直线.
前面已经指出在画波特图时,用折线代替实际
的曲线是有一定误差的.对数幅频特性的最大
误差为3dB,相频特性的最大误差为,
都出现在线段转折处.
如果同时考虑耦合电容和,则可分别求出
对应于输入回路和输出回路的两个下限截止频率
这时,放大电路的低频响应,应具有两个转折
频率.如果二者之间的比值在4~5倍以上,则
可取较大的值作为放大电路的下限频率.
否则,应该可以用其他方法处理.此时,波特图
的画法要复杂一些.
如果放大电路中,晶体管的射极上接有射极
电阻和旁路电容,而且的电容量不够
大,则在低频时不能被看作短路.因而,由
又可以决定一个下限截止频率.需要指出的是,
由于在射极电路里,射极电流是基极电流
的
倍,它的大小对放大倍数的影响较大,
因此往往是决定低频响应的主要因素.
4.1.3集成运算放大器高频参数及其响
一,小信号频率参数
f/Hz
20lgAud（f）/dB
fH
O
fT
0
1.开环带宽BW
BW=fH
2.单位增益带宽BWG
BWG=fT
运放闭环工作时,
带宽
增益积
=AudfH
fH为开环增益下降3dB时的频率
通用型集成运放带宽较窄（几赫兹）
fT为开环增益下降至0dB（即Aud=1）时的频率
带宽增益积
=1fT
=fT
=BWG
=AudfH
BWG=AudBW
f=0,使Auf=1,当Auf降为0.707时,此时的频率
即为fT.
BWG=AufBWf
如741型运放:
Aud=104,BW=7Hz,Auf=10,
则BWf=7kHz
二,大信号频率参数
1.转换速率SR
输入
输出
A741为0.5V/s
高速型SR>10V/s
否则将引起输出波形失真
例如:
则:
须使:
SR>2fUom
A741,
Uom=10V
最高不失真频率为8kHz
2.全功率带宽BWP
输出为最大峰值电压时不产生明显失真的
最高工作频率
三,高速宽带集成运放
当BWG>2MHz,
BWP>20kHz,
SR>6V/s
选高速宽带运放
4.2多级放大器的频率响应
如果放大器由多级级联而成,那么,总增益
4.2.1多级放大器的上限频率fH
设单级放大器的增益表达式为
式中,|AuI|=|AuI1||AuI2|…|AuIn|为多级放大器中
频增益.令
4.2.2多级放大器的下限频率fL
设单级放大器的低频增益为
（5–69）
（5–70）
（5–71）
（5–72）
解得多级放大器的下限角频率近似式为
若各级下限角频率相等,即ωL1=ωL2=…=ωLn,则
第四章
小结
一,简单RC电路的频率特性
RC低通电路
R
C
R
C
RC高通电路
–90°
f
O
|Au|
1
0.707
O
–45°
fH
f
90°
f
O
|Au|
1
0.707
O
45°
fL
f
二,放大电路的高频特性
B
B
C
E
rbb
rbe
Cbe
Cbc
1.晶体管混合型等效电路（了解）
f
o
0.707o
f
1
fT
晶体管放大电路增益带宽积
G·BWAus0·fH=常数
2.集成运算放大器高频参数及其影响
小信号
频率参数
开环带宽BW=fH
单位增益带宽BWG=AudBW=AufBWf=fT
闭环带宽BWf=fHf
带宽增益积G·BW=AudBW
大信号动态参数:
转换速率SR
全功率带宽BWP
三,集成运放小信号交流放大电路
1.耦合电容构成高通电路对下限频率的影响
当电路中只有一个RC高通电路时:
当电路中有两个RC高通电路时:
耦合电容的大小不仅要满足下限频率要求,还要不
引起自激,故不能因信号频率高而随意减小其数值.
2.闭环放大倍数对上限频率的影响
闭环放大倍数Auf越小,
上限频率fH越大:
3.采用单
升级会员 