承德石油高等专科学校 课件 放大电路的频率特性_电子技术基础课题五

模拟电子技术 第5章 线性集成电路的应用 5,1一放大电路的频率特 引言 5,1.1简单RC低通和高通电路的频率特性 51.2晶体管以及其单级放大电路的频率特性 5.1.3集成运算放大器高频参数及其影响

5.1 放大电路的频率特 性 引 言 5.1.2 晶体管以及其单级放大电路的频率特性 5.1.3 集成运算放大器高频参数及其影响 第 5 章 线性集成电路的应用 5.1.1 简单RC低通和高通电路的频率特性

模拟电子技术 第5章线性集成电路的应用 引言 1.幅频特性和相频特性 A.=An(f)∠p(f) 0.707Am ∫A(f)一幅频特性 (f)一 相频特性 ∫L一下限截止频率 fH一上限截止频率 2.频带宽度（带宽)BW(Band Width) BW=fH-fL≈fH

 O f Aum 1.幅频特性和相频特性 A A ( f ) ( f )  u = u  Au ( f ) — 幅频特性 ( f ) — 相频特性 0.707Aum O f Au f L— 下限截止频率 f H— 上限截止频率 2. 频带宽度(带宽)BW(Band Width) BW = f H - f L  f H 引 言 fL fH 第 5 章 线性集成电路的应用

模拟电子技术 第5章线性集成电路的应用 5.1.1简单RC低通和高通电路的频率特性 一、RC低通电路的频率特性 1.频率特性的描述， 0 1/j@C U,R+1/j@C 1+j@RC 1+j 令1/RC=OH 则f=1/2rRC 2 幅频特性 A= 0.7 V1+(f1f)2 p=-arctan f/fH滞后 11 f=0时，A.=1;p=0 909 相频特性 f=m时，1=左=07079=45月 f>>fa时，A→0；p→-90°

一、RC 低通电路的频率特性 5.1.1 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 Uo • Ui • • 1 j 1 1/ j 1/ j i o R C RC C U U Au    + = + = = • • H 1 j 1 f f + = 令 1/RC =  H 则 fH = 1/2RC 1 ( / ) 1 2 H f f Au + = • arctan H  = - f / f 滞后 0 90 H   时， → ； → -  Au f f • f = 0 时, Au = 1 ； = 0 • = = = 0.707 = -45 2 1 f f H 时 ，Au ； • • O f |Au | 1 0.707 O –45  –90 fH f 幅频特性 相频特性 第 5 章 线性集成电路的应用

模拟电子技术 第5章 线性集成电路的应用 2.频率特性的波特图 V1+(f1fa)2 201glA,VdB o=-arctan f/f 0.1110100 0 0.707 -20 -3 dB -40 o 01110 -20dB/什倍频 -45 0 JTJH -450 -90°1 -90° 频率特性 波特图 45°/十倍频 f≤0.1fa 201glA,0 dB p≈0° f=fu 20lg14l=20lg0.7070=-3dB 0=-45° .: f≥10fH 201glA=-201gf/fi p≈-90°

2. 频率特性的波特图 f / fH 0 • 20lg|Au |/dB –20 0 –45  –90 fH –40 0.1 1 10 100 0.1 1 10 f / fH 频率特性 波特图 • –90 f 0 |Au | 1 0.707 0 –45  fH f f  0.1 fH 20lg|Au | = 0 dB   0 f = fH 20lg|Au | = 20lg0.7070 = -3 dB  = -45 f  10 fH 20lg|Au | = -20lg f / fH   -90 – 3 dB – 20 dB/十倍频 – 45/十倍频 H  = - arctan f / f 1 ( / ) 1 2 H u f f A + = • 第 5 章 线性集成电路的应用

模拟电子技术 第5章线性集成电路的应用 二、RC高通电路的频率特性 A 201glA,VdB 0.1110 0 0.707 -20 -40 -20dB/十倍频 90° 90° 45 45° flf. 0.1110 45°/什倍频 频率特性 波特图 11 f≥10f元 201glA,=0 dB p≈0° f=f 20lgl4M=20lg0.7071=-3dB p=45° f≤0.1f元 201glA,=-201gf/fi p≈90°

二、RC 高通电路的频率特性 R C RC R U U Au  1 1/j 1 1/ j i o + = + = = • • • f f L 1 j 1 - = 令 1/RC = L 则 fL = 1/2RC  = arctan f L / f 超前 1 ( / ) 1 2 L f f Au + =  f  10 fL 20lg|Au | = 0 dB   0 f = fL 20lg|Au | = 20lg0.7071 = -3 dB  = 45 f  0.1 fL 20lg|Au | = -20lg f / fH   90 R C Ui Uo • • 频率特性 波特图 • 90 O f |Au | 1 0.707 O 45  fL f f / fL O • 20lg|Au |/dB –20 O 45  90 –40 0.1 1 10 0.1 1 10 f / fL – 20 dB/十倍频 –45/十倍频 第 5 章 线性集成电路的应用

模拟电子技术 第5章线性集成电路的应用 例5.1.1求已知一阶低通电路的上限截止频率。 kΩ 十戴维宁定理等效 1/1k 1 kO 0.0 0 0.01μT 1 f= 2πRC2×3.14×0.5k2×0.01uF =31.8(kH☑) 例5.1.2已知一阶高通电路的f无=300Hz,求电容C。 1 C= 5002C 2πfR 1 2 kT 2×3.14×300Hz×25002 =0.212(（uF)

例 5.1.1 求已知一阶低通电路的上限截止频率。 0.01 F 1 k 1 k 1//1 k 0.01 F RC f  = 2 1 H 2 3.14 0.5 k 0.01 F 1     = = 31.8 (kHz) 例 5.1.2 已知一阶高通电路的 fL = 300 Hz，求电容 C。 500  C 2 k f R C 2 L 1  =     = 2 3.14 300 Hz 2500 1 = 0.212 (F) 戴维宁定理等效 第 5 章 线性集成电路的应用

模拟电子技术 第5章线性集成电路的应用 5.1.2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 1.中频特性 o+Vcc Rn- C1、C2可视为短路 C- 极间电容可视为开路 R A≈二 Tie +R. p=-180° ! 2.低频特性：极间电容视为开路 耦合电容C1、C2与电路中电阻串联容抗不能忽略

5.1.2 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 s0 be s L us Au r R R A = + -     = -180 2. 低频特性： 极间电容视为开路 耦合电容 C1、C2 与电路中电阻串联容抗不能忽略 第 5 章 线性集成电路的应用

模拟电子技术 第5章线性集成电路的应用 9L Rs U 0s① BI Rc- R Aus一 us 1-jf/f V1+(f/f)2 =max (f,) p=-l80°+arctan(f/f) 1 f1= 2π(Rs+re)C1 2π(Rc+R)C2 结论：频率降低，A随之减小，输出比输入电压相位超前

b I • • RS US • be r RC RL C1 C2 R' B c I b  I • US RS be r RC RL C1 C2 b I  RC I  b o I  Ui Uo  • • • • • 2 L s0 s 1 ( f / f ) A A u u + = 180 arctan( / ) L  = -  + f f f L =max ( f L1 , f L2 )  结论: 频率降低, Aus 随之减小, 输出比输入电压相位超前。 2 ( ) 1 S be 1 L1 ； R r C f  + = L 2 L2 2 ( ) 1 R R C f  C + = R B >> rbe f f A A u u 1 j / L s0 s - = • • 第 5 章 线性集成电路的应用

模拟电子技术 第5章线性集成电路的应用 二、单级放大器的高频特性 受控 因倱随管演面降低型幕频胞能采用 电流源效电路。 B b'c bb 三极管跨导 B O B bb' 表示集电极有效 Tb'e ie gm= 输入电压Ce对1。 EO 的控制作用 Cbe:几pF,限制着放 大器频带的展宽e=(1+o)r。 26 =+B i 低频电流放大系数

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、单级放大器的高频特性 1. 晶体三极管的混合  型等效电路 B E B C rbb rbe rbc Cbc Cbe Cbe ：不恒定， 与工作状态有关 Cbc ：几 pF，限制着放 大器频带的展宽 B B C Ui Uo • • E rbb rbe Cbe Cbc b I • b I • gm Ube • b I • c I • 受控 电流源 b e ce 0 c m  = = U U I g • • • 三极管跨导 b e 0 e r = (1+  )r  EQ 0 26 (1 ) I = +  低频电流放大系数 • b c 0 I I   = • 表示集电极有效 输入电压 Ube 对 Ic 的控制作用 • • 第 5 章 线性集成电路的应用

模拟电子技术 第5章 线性集成电路的应用 2.B与频率f的关系 fB一共发射极截止频率B=0.707p 一特征频率 B=1 B。 0.707。 可求得： fe= 7e(Cve+Crc) f= 2π(Cbe+Cbc) 、=BfB 1 同样可求得： fa= 2元r.(Cbe+Cbre) =(1+P)fB 可见： fa≈fr>fB

2.  与频率 f 的关系  = 0.707 0  f o 0.707o f 1 fT f — 共发射极截止频率 fT — 特征频率  = 1 可求得： 2 ( ) 1  be be + bC = r C C f    f C C g f 0 b e b c m T 2 ( ) =  + =   同样可求得： 2 ( ) 1  e be + bc = r C C f    (1 ) f = + 0 可见：   f  f   f T O 第 5 章 线性集成电路的应用