《模拟电子技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 线性集成电路的应用（5.1）放大电路的频率特性

电子术 第5章 线性镶成电的应用 放大电路的频率特 5简单RC低通和高通电路的频率特性一 晶体管以单级放大电路的频特性 ,成运算放大器高频参数及影响

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

电子术 第5章线性集成电路的应用 言 1.幅频特性和相频特性 m An=A,()∠p()007x A()一幅频特性 (f)一相频特性 fL一下限截止频率 fH-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

电子术 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 、RC低通电路的频率特性 1.频率特性的描述 1/jaC R U; R+1/jaC 1+joRC 1+if U 令1RC=a1则f=12mRC a「幅频特性 0.70 1+(f/f p=-arctan f/ n滞后 f=0时,4=1;q=0 45 90 ∫=f时,4==0.707;q=-45 相频特性∫>>f时,|→0;q→-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

电子术 第5章线性集成电路的应用 2.频率特性的波特图 1+(f/f1)2 20l glau dB 0.1110100 P=-arctan f/fH 0.707 20 3 dB f 01110-20dB/十倍频 45 //H 45° 90 90° 频率特性 波特图 45°/十倍频 f≤0.1f20lg=0dB q≈0° f=fr 20lg4=20lg0.7070=-3dBq=-45° f≥10f20lg4l=-20gf/f q≈-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

电子术 第5章线性集成电路的应用 、RC高通电路的频率特性 20lglAuydB 0.1110 0.707 0 20dB片十倍频 90° 45° f 0.1110 45°十倍频 频率特性 波特图 f21020lg4=0dB ≈ 201g4=201g0.7071=-3dBq=45° ∫≤0.1f20g4=-20gf/f q≈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

电子术 第5章线性集成电路的应用 例51.1求已知一阶低通电路的上限截止频率。 IkQ 维宁定理等效 1/1k 1.0 0.01 2兀RC2×3.14×0.5k×0.01pF 31.8(kHz) 例5.2已知一阶高通电路的f=300Hz,求电容C。 1 infL R 2 k 2×3.14×300Hz×2500g 0212(μF)

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

电子术 第5章线性集成电路的应用 512晶体管及其单级放大电路的频率特性 、单级阻容耦合放大器的中频和低频特性 1.中频特性 cc1、C2可视为短路 R BI + 极间电容可视为开路 R BR R RBl L uS +r SO 9=-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

电子术 第5章线性集成电路的应用 2 2 U BIRO uSO 0 1-jf/∫ +(f/f)2 f=fmax u,f)39=-180+arctan) L2 2I(Rs +rhe do 2( R+ruc C 结论:频率降低,A灬隨之减小,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

电子术 第5章线性集成电路的应用 单级放大器的高频特性 受控 因厍随频面降低型衛频酯能采用电流源效电路。 C B ○ B b'c b'c Ch bb U b'e b'e b'e 三极管跨导 B B bb b'e 表示集电极有效 b'e g 输入电压Ube对l E b 的控制作用 be:几pF,限制着放 大器频带的展宽=(1+B)=(1+)7B= 低频电流放大系数 EQ

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

电子术 第5章线性集成电路的应用 2.B与频率∫的关系 f-共发射极截止频率B=0.7076 f-特征频率 B=1 B 0.7076 可求得 B-2πrne(be tcbc m 2 (Cbe +Cbe) 同样可求得:fa= 2πre(Cbe+C (1+0)/B b'c 可见 fa≈∫r>>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