15频率响应概述与晶体管的高频等效电路.ppt

第十四讲 频率响应概述与晶体管的高频等效电路 一、频率响应的基本概念 1、研究的问题： 放大电路对信号频率的适应程度，即信号频率对放大倍数的影响。 由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导体器件极间电容的存在，它们的容抗随频率变化，故当信号频率不同时，放大电路的输出电压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。使放大倍数受频率的影响，为频率的函数，称为频率响应或频率特性。 一、频率响应的基本概念 在使用一个放大电路时应了解其信号频率的适用范围，在设计放大电路时，应满足信号频率的范围要求。 2、基本概念 2、基本概念 （1）高通电路：频率响应 （2）低通电路: （3）几个结论 二、放大电路的频率参数 三、晶体管的高频等效电路 1、混合π模型：形状像Π，参数量纲各不相同 混合π模型：忽略小电阻，考虑集电极电流的受控关系 混合π模型：忽略大电阻的分流 混合π模型的单向化（即使信号单向传递） 晶体管简化的高频等效电路 2、电流放大倍数β的频率响应 电流放大倍数的频率特性曲线 电流放大倍数β的频率特性曲线 电流放大倍数β的波特图: 采用对数坐标系 3、晶体管的频率参数 四、场效应管的高频等效电路 讨论一 讨论二 讨论二 一、频率响应的基本概念 二、放大电路的频率参数 三、晶体管的高频等效电路 四、场效应管的高频等效电路 频率特性 幅频特性：电压放大倍数的模|Au|与频率 f 的关系 相频特性：输出电压相对于输入电压（即电压放大倍数）的相位 移? 与频率 f 的关系 通频带 f |Au | 0.707| Auo | fL fH | Auo | 幅频特性 下限截止频率 上限截止频率 耦合、旁路电容造成。 三极管结电容、? 造成 f –270° –180° –90° 相频特性 ? O 高频段：对高频信号，晶体管的结电容以及电路中的分布电容等的容抗减小，对输出量分流，也会使电压放大倍数降低，产生滞后的相位移。而对频率足够低的信号仍可视为开路，即为低通电路 中频段：可认为电容不影响交流信号的传送，电压放大倍数近似为常数。 低频段：对于低频信号，耦合电容和发射极旁路电容的容抗增大，其分压作用不能忽略。以至实际送到三极管输入端的电压比输入信号 要小，故放大倍数降低，并产生越前的相位移。而对频率足够高的信号仍可视为短路，即为高通电路 在研究频率特性时，三极管的低频小信号模型不再适用，而要采用高频小信号模型。 超前 1）高通电路: 超前 1）高通电路: 信号频率越高，输出电压越接近输入电压，相位越小。 信号频率越低，衰减越大，相位移越大， 频率越高的信号，受电容影响越小，越能通过 fL ffL时放大倍数约为1 低频段放大倍数表达式的特点？下限截止频率fL的特征？ 下限截止频率 幅频特性 相频特性 1. 频率特性的描述 R C ? ? ? ? ? ? 滞后 ? ? ? ? f O |Au | 1 0.707 O –45? ? –90? fH f 幅频特性 相频特性 （2）低通电路：频率响应 上限截止频率 ? 信号频率越低，输出电压越接近输入电压。 ? 信号频率越高，衰减越大，相位移越大， 3、对数坐标图——波特图（对数频率特性曲线） 画频率特性曲线时，常采用对数坐标——波特图 包括（1）对数幅频特性曲线（2）对数相频特性曲线 坐标的选择： 0.1 1 10 100 –1 0 1 2 （1）横坐标都取f的对数刻度lgf，以10为底。但仍标以频率f。 每一大格，频率变化了10倍，叫一个十倍频程，记做/dec 。 采用对数坐标系，横轴为lg f，可开阔视野； (2) 幅频特性的纵坐标 一般取 的对数—— 的值。单位是分贝（dB）。 采用等分刻度。可以将幅值 的乘除化为图中的加减； （3）相频特性的纵坐标，为相角φ，以度为单位，取等分刻度。 分析放大电路频率响应时常将频率特性曲线用直线近似——折线化。 换算关系： ﹣40 ﹣20 0 20 40 ﹣2 ﹣1 0 1 2 0.01 0.1 1 10 100 3. 频率特性的波特图 f / fH f / fH 0 ? 20lg|Au |/dB –20 0 –45? ? –90? fH –40 0.1 1 10 100 0.1 1 10 波特图 f ? 0.1 fH 20lg|Au| = 0 dB f = fH 20lg|Au| = 20lg0.7070 = -3 dB f ? 10 fH 20lg|Au| = -20lg f / fH – 3 dB – 20 dB/十倍频 – 45?/十倍频 ? 低通电路 ? 二、高通电路 的波特图 波特图 f / fL O ? 20