第3章放大电路的频率特性

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1、3.1 3.1 频率特性的一般概念频率特性的一般概念 通常放大电路的输入信号不是单一频率的信号，而是通常放大电路的输入信号不是单一频率的信号，而是由各种不同的频率分量组成的复杂信号。放大电路存在耦由各种不同的频率分量组成的复杂信号。放大电路存在耦合电容；旁路电容，三极管存在结电容，电路联线间存在合电容；旁路电容，三极管存在结电容，电路联线间存在分布电容。分布电容。Rb1Rb2RCRERLC1C2CERSUSU0UCCCjCjCFCFCFCF这些电容的容量对不同频率信号放大时，对其幅值和相位这些电容的容量对不同频率信号放大时，对其幅值和相位则不相同，所以放大倍数是频率的函数。因此放大电路存则不相

2、同，所以放大倍数是频率的函数。因此放大电路存在频率响应，又称为频率特性。在频率响应，又称为频率特性。1. 频率特性频率特性 ：1).1).人为接入的电容：人为接入的电容： （容量较大，为（容量较大，为F F 数量级）数量级） 耦合电容耦合电容 ： C1 ；C2 旁路电容旁路电容 ： CeRb1Rb2RCRERLC1C2CERSUSU0UCCCjCjCFCFCFCF2).2).客观存在的电容：客观存在的电容： （容量较小，为（容量较小，为pFpF 数量级数量级) ) 结电容结电容 ： Cj 分布电容：分布电容： CF复合信号复合信号tui0输输 入入 信信 号号 的的 合合 成成7. 7. 考虑

3、电容影响的等效电路考虑电容影响的等效电路 下面我们以电阻与电容这两种无源元件组成的网络来分析下面我们以电阻与电容这两种无源元件组成的网络来分析输出电压与输入电压的关系。输出电压与输入电压的关系。)(iCoCUj XURj X 输 出 从 电 容 两 端 取 出 ：12CXf C1()2ioCCURURj XXf C输 出 从 电 阻 两 端 取 出 ：RC 低通电路的幅频与相频特性低通电路的幅频与相频特性 (无配音）无配音）RC 高通电路的幅频与相频特性高通电路的幅频与相频特性 （无配音）（无配音）综上所述，共射极放大电路的电压放大倍数在三个频区是频综上所述，共射极放大电路的电压放大倍数在三个

4、频区是频率的函数，其表达式为率的函数，其表达式为 uuAAAu-放大倍数的幅值放大倍数的幅值 -放大倍数的相位角放大倍数的相位角中中 频频 区区高高 频频 区区低低 频频 区区 失真失真 失失 真真 实验证明放大电路中的耦合电容和旁路电容主要影响低实验证明放大电路中的耦合电容和旁路电容主要影响低 频特性。三极管的极间电容和电路的分布电容主要影响高频频特性。三极管的极间电容和电路的分布电容主要影响高频 特性。特性。三极管的电流放大系数三极管的电流放大系数、在三个频区随着频率的变在三个频区随着频率的变化而变化。即它们也是频率的函数。化而变化。即它们也是频率的函数。 00 在高频区在高频区与与 f

5、的关系的关系 ： 01fjff f 信号工作频率信号工作频率 f f 三极管的截止频率三极管的截止频率 0 0 中频区的值中频区的值f fT T特征频率特征频率 fftg1幅角幅角20ff1 模值模值20ff1 当当 f = f 时，时， = 0.707 0 当当 值下降到值下降到0 的的 0.707 倍时所对应的频率定义为三极管倍时所对应的频率定义为三极管 的截止频率。的截止频率。 当当 值下降到值下降到 1 时所对应的频率定义为时所对应的频率定义为 的特征频率的特征频率 f T 。当当 f = f T 时时 , =1112ff0T 得到得到0Tff ffj10f，f，fT 三者之间的关系：

6、三者之间的关系： fff0T1ffT 一般一般定义定义 下降到下降到0 的的0.707倍时所对应的频率倍时所对应的频率f为为的截止频率。的截止频率。rberbbrbcrberbbrbcb eUmbeg UcIbIbeUcerbb cebIbbr ebr cI Cmbeg U Ccbr 阻值大阻值大beU受控源用受控源用 表示，而不用表示，而不用 表示，其原因是表示，其原因是 不仅不仅包括流过包括流过 的电流还包括流过电容的电流还包括流过电容C的电流。因此的电流。因此 不再不再与控制电流与控制电流 成正比，理论分析证明受控源与电压成正比，理论分析证明受控源与电压 成正成正比。比。g m 称为跨导

7、称为跨导,它表示它表示 变化变化 1V 时集电极电流时集电极电流 的变化的变化量，其单位为量，其单位为 mA/V 。mb eg Uebr beUbI bIcIcIbIbeU 由于在低频区和中频区，三极管的结电容由于在低频区和中频区，三极管的结电容C，C视为开视为开路，路，型混合等效电路图型混合等效电路图a所示。与图所示。与图b的的h参数等效电路相比参数等效电路相比可得两种等效电路参数之间的关系。可得两种等效电路参数之间的关系。从两图上可得：从两图上可得： EQbbebbbbeI261rrrr EQEQebI26I261rbbbeb errr对比可得：对比可得：图图 a m b becbg I

8、rII则。约约为为几几十十千千欧欧姆姆左左右右，于于约约等等几几百百欧欧姆姆，约约等等于于几几十十对对小小功功率率三三极极管管其其V/mAg1rrmebbbb ebb ecmb embb eUIrIgUgIr对图a：，的的大大小小呢呢？怎怎样样确确定定mgcbII对图b ：， 在中频区与低频区两图等效。2626EQmb eEQIgrI图图 a 2. 2. 高频区简化的混合高频区简化的混合型等效电路型等效电路 高频区三极管极间电容容抗不可忽略。高频区三极管极间电容容抗不可忽略。由于由于C跨接在跨接在 b 两极之间两极之间 ，计算时列方程比较困难，所以用密勒定理，计算时列方程比较困难，所以用密勒定

9、理 将将C分别折算到输入端等效电容分别折算到输入端等效电容 C和输出端的等效电容和输出端的等效电容 C来代替。来代替。cb eUmbeg UcIbI1CKC 121111bebebeUKUUIjCj CKj C 1ceb eUKKU 若令：，将 值代式中得： 111ceb eb eb eceCUUUUUIzjC C折算为输入端电容的分析折算为输入端电容的分析mLKg RIb eUceU比较比较 ，两式两式,可知跨接在可知跨接在 之间的之间的C和并在和并在 之之间的电容间的电容 等效。即等效。即 ：be、Cb、c C C折算到输出端等效电容的分析折算到输出端等效电容的分析若从输出端向左看，则有：

10、若从输出端向左看，则有：111b ecec eceb eUUUUUIjCjC 111111111+cecececeUUUUKKjCjCjCjCKK11CCK 其 中 ：b eUIceU表明从表明从c、e两端看进去，两端看进去， C的作用并联在的作用并联在 c、e两端的电容两端的电容 等效。即等效。即 ：C11CCK 三极管的混合三极管的混合型等效电路：型等效电路：CCCCCberbIcImbeg UbeUcerbb cebIbbr ebr cI Cmbeg U Ccbr beU11CCK 1CKC 完整混合完整混合型电路：型电路：混合混合型等效电路：型等效电路：二者变换关系：二者变换关系： 分

11、析它的频率特性时，可以将分析它的频率特性时，可以将 RL 和和 C2 视为下一级的耦合电视为下一级的耦合电容和输入电阻。这样分析问题会更简单。若画出共容和输入电阻。这样分析问题会更简单。若画出共e极放大电极放大电路混合路混合型等效电路则如下图所示。型等效电路则如下图所示。3.3 共发射极放大电路的频率特性共发射极放大电路的频率特性UoC1RbRC共射极共射极型等效电路型等效电路CCberbIcImbeg UbeUSRiUSU+UCCC2C1RSUSRbRCRL+放大电路频率特性的分析方法：放大电路频率特性的分析方法：a. 将放大电路分为中频、低频和高频三个工作区域。将放大电路分为中频、低频和高