模拟电子技术 叶文霞 ch4-5 BJT放大电路(4).pdf

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1、4.74.7放大电路的频率响应在放大电路中，由于电抗元件(如电容、电感等)及晶体管极间电容的存在，当输入信号的频率过低或过高时，不但放大倍数的数值会变小，而且还将产生超前或滞后的相移,即放大倍数是信号频率的函数，放大电路的频率响应主要是研究放大电路的增益随信号频率变化的情况。*基础知识简介(绪论1.2节和P15-18频率响应)*单时间常数RC电路的频率响应*BJT的高频小信号模型及频率参数*单级共射放大电路的频率响应*单级共基和共集放大电路的高频响应*多级放大电路的频率响应1信号的频谱©电信号的时域与频域表示A.正弦信号v(t)=Vsin(ωt+

2、θ)m0时域2信号的频谱(续)B.方波信号方波的时域表示满足Dirichlet条件，展开成傅里叶级数V2V112πSS=v(t)=+(sinωt+sin3ωt+sin5ωt+L)ω00002π35T直流基波三次五次…分量分量谐波分量谐波分量3信号的频谱(续)-任意周期信号只要满足Dirichlet条件就可以展开成傅里叶(Fourier)级数a∞()0(cossin)ft=+∑anωt+bnωtnn2n=1a∞0Asin(nt)(式中ω=2π/T，=+∑ω+θnn2n=1T为f(t)的周期.)直流n=1的项为基波分量分量n＞1的项为n次谐波分量频谱

3、：将一个信号分解为正弦信号的集合，得到其正弦信号幅值和相位随角频率变化的分布，称为该信号的频谱。例：方波的幅度谱周期信号离散频谱函数随谐波次数递增,幅值逐渐减小4信号的频谱(续)¾非周期信号的频谱通过快速傅里叶变换(FFT)可求出非周期信号的频谱函数。非周期信号连续频谱函数其中包含了所有可能的频率成分（0≤ω<∞）随角频率增加,幅值逐渐减小.例:气温波形气温波形的频谱函数（示意图）∑可以选择适当的截止角频率,把截止角频率以外的信号分量截掉而又不太影响信号的特性,通常将保留的部分称为信号的带宽.信号的频谱特性是电子系统有关频率特性的主要设计依据。5

4、频率响应(频率特性)在输入正弦信号情况下，输出随频率而变化的稳态响应，用电压增益对频率的关系式来描述：V&(jω)&(j)=oAωV&(j)Vωi可写为:A&=A(ω)∠ϕ(ω)或：A&=A(f)∠ϕ(f)VVVV幅频响应相频响应6波特图波特(Bode)图----频率响应的图形表达方式例：某放大电路幅频响应的波特图20lg

5、A

6、/dBV中频电压增益3dBA60VM10.707A或AVMVM240带宽BW200f/Hz110fL102103104fH105下限(截止)频率上限(截止)频率带宽BW=f–fHLf与f之间形成的频带也称为放大电路的通频带

7、.LH7频率失真频率失真包括：幅度失真和相位失真幅度失真---因放大电路对不同频率分量信号的放大幅度不同，从而使输出波形产生失真。相位失真---因放大电路对不同频率分量信号的相移不同，从而使输出波形产生失真。频率失真又称为线性失真（注意与非线性失真的区别）∑设计放大电路时，必须先了解信号的频率范围，以便使所设计的电路具有适应于该信号频率范围的通频带。在使用某已有电路前，应查阅手册、资料，或实测其通频带，以便确定电路的适用范围。8频率失真示例输入信号输入信号υIυI基波基波ωtωtOO二次谐波二次谐波υO输出信号输出信号基波基波ωtO二次谐波二次谐

8、波9幅度失真相位失真4.7.1单时间常数RC电路的频率响应频率f角频率ω=2πf复频率s=jω=j2πf容值为C的电容容抗(复数)=1/jωC=1/sC一.RC低通电路RVo(s)1/sC1+.+.A(s)===VVi(s)R+1/sC1+sRCViCVo⋅1--A=V1+jf2πRC⋅11令fH=则AV=2πRC1+j(f/f)H1f得:幅值为A&=相角为ϕ=−arctg()V2f1+(f/f)HH幅频响应表达式相频响应表达式10RC低通电路的幅频响应1幅频响应A&=V21+(f/f)H采用分段折线近似法画波特图(1)当f<

9、0lgAv≈0dB(零分贝线)1fA&≈=H(2)当f>>fH时V2f(f/f)Hf/f每增加10H20lgA&≈20lg(f/f)VH倍，增益要下降20dB这是一条斜率为–20dB/十倍频的斜线,在f=f处与0dB线相交H1(3)当f=fH时A&V==0.70720lgA&V=−3dB2f为该RC低通电路的上限截止频率H11RC低通电路幅频响应的波特图1A&=V21+(f/f)H20lg

10、A

11、/dBV–3dB–20dB/十倍频程12RC低通电路的相频响应相频响应ϕ=−arctg(f/fH)用三段折线近似:o(1)当f<

12、,ϕ→0HHo(2)当f>>f(取f>=10f)时,ϕ→−90HHo(3)当f=f时,ϕ=−45HO则在0.1f与10f之间用斜率为–4