第5章放大电路的频率响 第5章放大电路的频率响应 5.1在图P5.1所示电路中,已知晶体管的F、C。、Cx,R;≈ 填空:除要求填写表达式的之外,其余各空填入①增大、②基本不变 ③减小 R R 图P5.1 (1)在空载情况下,下限频率的表达式几= 当Rs减小时, 将_;当带上负载电阻后,几将 (2)在空载情况下,若be间等效电容为Cx,则上限频率的表达式f 当R3为零时,fB将 当Rb减小时,gm将 f将 解:(1)x(R+R∥A)C·:0 (2)2r(t∥(+Rb∥R)C ①;①;①;③ 52已知某电路的波特图如图P52所示,试写出A的表达式。 解:设电路为基本共射放大电路或基本共源放大电路 或A 32f (1+j)1+
第 5 章 放 大 电 路 的 频 率 响 - 1 - 第 5 章 放大电路的频率响应 5.1 在 图 P5.1 所 示 电 路 中 ， 已 知 晶 体 管 的 ' bb r 、 C μ 、 C π ， Ri≈ r b e。 填 空 ： 除 要 求 填 写 表 达 式 的 之 外 ， 其 余 各 空 填 入 ① 增 大 、 ② 基 本 不 变 、 ③ 减 小 。 图 P5.1 （ 1） 在 空 载 情 况 下 ， 下 限 频 率 的 表 达 式 fL＝ 。 当 Rs 减 小 时 ， fL 将 ； 当 带 上 负 载 电 阻 后 ， fL 将 。 （ 2） 在 空 载 情 况 下 ， 若 b-e 间 等 效 电 容 为 ' C ， 则 上 限 频 率 的 表 达 式 f H ＝ ；当 Rs 为 零 时 ，f H 将 ；当 Rb 减 小 时 ，gm 将 ， ' C 将 ， f H 将 。 解 :（ 1） s b be 1 2π ( ) 1 R R ∥r C 。 ① ； ① 。 （ 2） ' b'e bb' b s 2 [ ( )] 1 R R C r ∥ r ∥ ； ① ； ① ； ① ； ③ 。 5.2 已 知 某 电 路 的 波 特 图 如 图 P5.2 所 示 ， 试 写 出 Au 的 表 达 式 。 解 : 设 电 路 为 基 本 共 射 放 大 电 路 或 基 本 共 源 放 大 电 路 。 ) 10 )(1 j 10 (1 j 3.2j ) 10 )(1 j j 10 (1 32 5 5 f f f A f f Au u 或
5章放大电路的频率响 20 010-1010010 图P5.2 53已知某共射放大电路的波特图如图P5.3所示,试写出A2的表达式 Igla, l/dI 20dB/十倍频 20dB/十倍频 20 10 140dB/十倍频 2.5×10 010110°101021031010310°f/H 图P5.3 解:观察波特图可知,中频电压增益为40dB,即中频放大倍数为-100 下限截止频率为1Hz和10Hz,上限截止频率为250kHz。故电路A,的表达式 A (1+-)(1+)(1+j 201glA I/dB 2.5×105 或An 10f (1+i)1+j(1+j 2.5×10 5.4已知某电路的幅频特性如图 P5.4所示,试问: (1)该电路的耦合方式; 1010101010 (2)该电路由几级放大电路组成 图 (3)当∫=10Hz时,附加相移为多少?当f=105时,附加相移又约
第 5 章 放 大 电 路 的 频 率 响 - 2 - 图 P5.2 5.3 已 知 某 共 射 放 大 电 路 的 波 特 图 如 图 P5.3 所 示 ， 试 写 出 Au 的 表 达 式 。 图 P5.3 解 ：观 察 波 特 图 可 知 ，中 频 电 压 增 益 为 40dB，即 中 频 放 大 倍 数 为 － 100； 下 限 截 止 频 率 为 1Hz 和 10Hz， 上 限 截 止 频 率 为 250kHz。 故 电 路 Au 的 表 达 式 为 ) 2.5 10 )(1 j 10 (1 j )(1 j 10 ) 2.5 10 )(1 j j 10 )(1 j 1 (1 100 5 2 5 f f f f A f f f A u u 或 5.4 已 知 某 电 路 的 幅 频 特 性 如 图 P5.4 所 示 ， 试 问 ： （ 1） 该 电 路 的 耦 合 方 式 ； （ 2） 该 电 路 由 几 级 放 大 电 路 组 成 ； 图 P5.4 （ 3） 当 f ＝ 104 Hz 时 ， 附 加 相 移 为 多 少 ？ 当 f ＝ 105 时 ， 附 加 相 移 又 约
5章放大电路的频率响 为多少? 解:(1)因为下限截止频率为0,所以电路为直接耦合电路 (2)因为在高频段幅频特性为 60dB/十倍频,所以电路为三级放大电路; (3)当f=10Hz时,中=-135°:当f=10Hz时,中≈-270°。 55若某电路的幅频特性如图P5.4所示,试写出A的表达式,并近似估 算该电路的上限频率f。 解:A的表达式和上限频率分别为 fH (1 56已知某电路电压放大倍数 doif 试求解 几 (2)画出波特图 解:(1)变换电压放大倍数的表达式,求出A、f、f。 Au 201g4/(B (1+j,)(+ 20dB/十倍频 20dB/十倍频 f L =10Hz f1=103Hz (2)波特图如解图P5.6所 5.7已知两级共射放大电路的电 -135 压放大倍数 225 -27 解图P5.6
第 5 章 放 大 电 路 的 频 率 响 - 3 - 为 多 少 ？ 解 :（ 1） 因 为 下 限 截 止 频 率 为 0， 所 以 电 路 为 直 接 耦 合 电 路 ； （ 2） 因 为 在 高 频 段 幅 频 特 性 为 － 60dB/十 倍 频 ， 所 以 电 路 为 三 级 放 大 电 路 ； （ 3） 当 f ＝ 104 Hz 时 ， φ' ＝ － 135o ； 当 f ＝ 105 Hz 时 ， φ' ≈ － 270o 。 5.5 若 某 电 路 的 幅 频 特 性 如 图 P5.4 所 示 ，试 写 出 Au 的 表 达 式 ，并 近 似 估 算 该 电 路 的 上 限 频 率 f H。 解 ： Au 的 表 达 式 和 上 限 频 率 分 别 为 5.2kHz 1.1 3 ) 10 (1 j 10 ' H H 3 4 3 f f f Au 5.6 已 知 某 电 路 电 压 放 大 倍 数 ) 10 )(1 j 10 (1 j 10j 5 f f f Au 试 求 解 ： （ 1） Aum ＝ ？ fL＝ ？ f H ＝ ? （ 2） 画 出 波 特 图 。 解 ：（ 1） 变 换 电 压 放 大 倍 数 的 表 达 式 ， 求 出 Aum 、 fL、 f H。 10 Hz 10Hz 100 ) 10 )(1 j 10 (1 j 10 100 j 5 H L m 5 f f A f f f A u u （ 2） 波 特 图 如 解 图 P5.6 所 示 。 5.7 已 知 两 级 共 射 放 大 电 路 的 电 压 放 大 倍 数 解 图 P5.6
第5章放大电路的频率响 200·jf ?f=?f=? (2)画出波特图。 解:(1)变换电压放大倍数的表达式,求出Am、f、f (1+j-)(1 2.5×10 f1=5H f1≈10Hz dB/十倍频 20dB/十倍频 40dB/十倍频 10102103104103103∥/Hz ∥Hz (2)波特图如解图P5.7所示。 解图P5 58电路如图P58所示。已知:晶体管的B、、C均相等,所有电容 的容量均相等,静态时所有电路中晶体管的发射极电流lεo均相等。定性分析 各电路,将结论填入空内
第 5 章 放 大 电 路 的 频 率 响 - 4 - 2.5 10 1 j 10 1 j 5 1 j 200 j 4 5 f f f f Au （ 1） Au m ＝ ？ fL＝ ？ f H ＝ ? （ 2） 画 出 波 特 图 。 解 ：（ 1） 变 换 电 压 放 大 倍 数 的 表 达 式 ， 求 出 Au m 、 fL、 f H。 10 ) 2.5 10 )(1 j 10 )(1 j 5 (1 j 5 10 j 3 m 4 5 3 u u A f f f f A 10 Hz 5Hz 4 H L f f （ 2） 波 特 图 如 解 图 P5.7 所 示 。 解 图 P5.7 5.8 电 路 如 图 P5.8 所 示 。 已 知 ： 晶 体 管 的 、 ' bb r 、 C μ 均 相 等 ， 所 有 电 容 的 容 量 均 相 等 ，静 态 时 所 有 电 路 中 晶 体 管 的 发 射 极 电 流 IE Q 均 相 等 。定 性 分 析 各 电 路 ， 将 结 论 填 入 空 内
第5章放大电路的频率响 (c) 图P5.8 (1)低频特性最差即下限频率最高的电路是 (2)低频特性最好即下限频率最低的电路是 (3)高频特性最差即上限频率最低的电路是 解:(1)(a) (3)(c) 59在图P5.8(a)所示电路中,若B=100,rhs=1k9,C1=C2=C =100μF,则下限频率f≈? 解:由于所有电容容量相同,而C所在回路等效电阻最小,所以下限频 率决定于C所在回路的时间常数 R=R∥土BB生+=202 1+B f L RC≈80Hz 5.10在图P58(b)所示电路中,若要求C1与C2所在回路的时间常数相 等,且已知rbe=lkg,则C1:C2=?若C1与C2所在回路的时间常数均为25ms 则C1.C2各为多少?下限频率f≈ 解:(1)求解C1 因为 C1(Rs+R1)=C2(R+R1) 将电阻值代入上式,求出
第 5 章 放 大 电 路 的 频 率 响 - 5 - 图 P5.8 （ 1） 低 频 特 性 最 差 即 下 限 频 率 最 高 的 电 路 是 ; （ 2） 低 频 特 性 最 好 即 下 限 频 率 最 低 的 电 路 是 ; （ 3） 高 频 特 性 最 差 即 上 限 频 率 最 低 的 电 路 是 ; 解 ：（ 1）（ a） （ 2）（ c） （ 3）（ c） 5.9 在 图 P5.8（ a） 所 示 电 路 中 ， 若 ＝ 100， r b e＝ 1kΩ ， C1＝ C2＝ Ce ＝ 100μ F， 则 下 限 频 率 fL≈ ? 解 ：由 于 所 有 电 容 容 量 相 同 ，而 Ce 所 在 回 路 等 效 电 阻 最 小 ，所 以 下 限 频 率 决 定 于 Ce 所 在 回 路 的 时 间 常 数 。 80Hz 2π 1 20 1 1 e L be s b be s e RC f r R R r R R R ∥ ∥ 5.10 在 图 P5.8（ b） 所 示 电 路 中 ,若 要 求 C1 与 C2 所 在 回 路 的 时 间 常 数 相 等 ,且 已 知 r b e=1kΩ ，则 C1 :C2＝ ? 若 C1 与 C2 所 在 回 路 的 时 间 常 数 均 为 25ms， 则 C1 、 C2 各 为 多 少 ？ 下 限 频 率 fL≈ ? 解 ：（ 1） 求 解 C1 :C2 因 为 C1（ Rs＋ Ri） ＝ C2（ Rc＋ RL） 将 电 阻 值 代 入 上 式 ， 求 出 C1 : C2＝5 : 1
5章放大电路的频率响 (2)求解C1、C2的容量和下限频率 Rs+R 2.5F R +R1 6.4Hz f≈1.l√2f1 5.11在图P5.8(a)所示电路中,若Cε突然开路,则中频电压放大倍数 An、f和各产生什么变化(是增大、减小、还是基本不变)?为什么? 解:m)将减小,因为在同样幅值的U作用下,|将减小,|随之减 ,必然减小 几减小,因为少了一个影响低频特性的电容 增大。因为Cx会因电压放大倍数数值的减小而大大减小,所以虽然Cr 所在回落的等效电阻有所增大,但时间常数仍会减小很多,故f增大 5.12在图Ps.8(a)所示电路中,若C1>C,C2>C,B=100,rbe k9,欲使f=60Hz,则Cε应选多少微法? 解:下限频率决定于C所在回路的时间常数,f≈ R为C。所 2I RC 在回路的等效电阻。 R和C的值分别为: R=R R3∥Rbl+R3 1+B 2T R/L 513在图P58(d)所示电路中,已知晶体管的t=1009,rbe=1k9 静态电流lEo=2mA,Cx=800pF;Rs=2k9,Rb=500k9,Rc=3.3k9,C=10 F 试分别求出电路的f、f,并画出波特图 解:(1)求解f f 5.3Hz 2(R3+R)2(R3+rhe)
第 5 章 放 大 电 路 的 频 率 响 - 6 - （ 2） 求 解 C1 、 C2 的 容 量 和 下 限 频 率 1.1 2 10Hz 6.4Hz 2π 1 2.5μ F 12.5μF L L1 L1 L2 c L 2 s i 1 f f f f R R C R R C 5.11 在 图 P5.8（ a） 所 示 电 路 中 ， 若 Ce 突 然 开 路 ， 则 中 频 电 压 放 大 倍 数 Ausm 、 f H 和 fL 各 产 生 什 么 变 化 （ 是 增 大 、 减 小 、 还 是 基 本 不 变 ） ？ 为 什 么 ？ 解 ： Ausm 将 减 小 ，因 为 在 同 样 幅 值 的 Ui 作 用 下 ， b I 将 减 小 ， c I 随 之 减 小 ， Uo 必 然 减 小 。 fL 减 小 ， 因 为 少 了 一 个 影 响 低 频 特 性 的 电 容 。 f H 增 大 。因 为 ' Cπ 会 因 电 压 放 大 倍 数 数 值 的 减 小 而 大 大 减 小 ，所 以 虽 然 ' Cπ 所 在 回 落 的 等 效 电 阻 有 所 增 大 ， 但 时 间 常 数 仍 会 减 小 很 多 ， 故 f H 增 大 。 5.12 在 图 P5.8（ a） 所 示 电 路 中 ， 若 C1＞ Ce， C2＞ Ce， ＝ 100， r b e＝ 1kΩ ， 欲 使 fL ＝ 60Hz， 则 Ce 应 选 多 少 微 法 ？ 解 ： 下 限 频 率 决 定 于 Ce 所 在 回 路 的 时 间 常 数 ， e L 2π 1 RC f 。 R 为 Ce 所 在 回 路 的 等 效 电 阻 。 R 和 Ce 的 值 分 别 为 ： 20 1 1 be s b be s e r R R r R R R ∥ ∥ 133 2π 1 L e Rf C μ F 5.13 在 图 P5.8（ d） 所 示 电 路 中 ， 已 知 晶 体 管 的 ' bb r ＝ 100Ω ， r b e＝ 1kΩ ， 静 态 电 流 IE Q＝ 2mA， ' C ＝ 800pF；Rs＝ 2kΩ ，Rb＝ 500 kΩ ，RC＝ 3.3 kΩ ，C=10 μ F。 试 分 别 求 出 电 路 的 f H、 fL， 并 画 出 波 特 图 。 解 ：（ 1） 求 解 fL 5.3Hz 2π ( ) 1 2π ( ) 1 s i s be L R R R r f
5章放大电路的频率响 (2)求解/和中频电压放大倍数 =r -r=0.9kQ2 fu=x(m∥(+B∥R)Cx[∥(m+R,)k ≈316kHz gn≈≈7mA/V A=R,. be (gm LRs+be8mRl-76 R+R rbe ≈376dB 其波特图参考解图P5.6。 514电路如图P5.14所示,已知Cgs=Cgd=5pF,gm=5mS,C1=C2=Cs 试求f、几各约为多少,并写出A的表达式 和,归 OHF 3.3k I MQ 10μF 图P5.14 解:f、几、An的表达式分析如下: R R+R (-gmR1)≈-gmR1x-124 fu= 2t Rcs ≈16Hz Cg=Cs+(1+gmR)C≈72pF fn=2(R∥BCp ≈l.IMH RC 124·
第 5 章 放 大 电 路 的 频 率 响 - 7 - （ 2） 求 解 f H 和 中 频 电 压 放 大 倍 数 20 lg 37.6dB ( ) ( ) 76 77mA / V 316kHz 2π [ ( )] 1 2π [ ( )] 1 0.9k sm ' m L s be ' b'e m L be b'e s i i sm T EQ m ' b'e b'b s π ' b'e b'b b s π H b'e be b'b u u A g R R r r g R r r R R R A U I g r r R R C r r R C f r r r ∥ ∥ ∥ 其 波 特 图 参 考 解 图 P5.6。 5.14 电 路 如 图 P5.14 所 示 ， 已 知 Cgs＝ Cgd＝ 5pF， gm＝ 5mS， C1＝ C2＝ CS ＝ 10μ F。 试 求 f H、 fL 各 约 为 多 少 ， 并 写 出 Aus 的 表 达 式 。 图 P5.14 解 ： fH、 fL、 Aus 的 表 达 式 分 析 如 下 ： ) 1.1 10 )(1 j 16 (1 j ) 16 12.4 (j 1.1MHz 2π 1 2π( ) 1 (1 ) 72pF 16Hz 2π 1 ( ) 12.4 6 s ' s gs ' s g gs H gd ' gs m L ' gs s s L ' m L ' m L s i i sm f f f A R R C R C f C C g R C R C f g R g R R R R A u u ∥
5章放大电路的频率响 515在图547(a)所示电路中,已知Rg=2M9,R=R1=10k9,C 10μF;场效应管的Cgs=Cgd=4pF,gm=4mS。试画出电路的波特图,并标 出有关数据 解 n=-gnR=-20,20gm|=26dB Ces=Ces +(1+gmr)Ced =88pF f ≈0.796Hz (R4+R1)C f1 904Hz RO 其波特图参考解图P5.6 16已知一个两级放大电路各级电压放大倍数分别为 U 50 (1)写出该放大电路的表达式 (2)求出该电路的f和f各约为多少 (3)画出该电路的波特图。 解:(1)电压放大电路的表达式 (1+j)1 )(1 (2)和分别为: f1≈50Hz f≈64.3kHz (3)根据电压放大倍数的表达式可知,中频电压放大倍数为104,增益为 80dB。波特图如解图P5.16所示
第 5 章 放 大 电 路 的 频 率 响 - 8 - 5.15 在 图 5.4.7（ a）所 示 电 路 中 ，已 知 Rg＝ 2MΩ ，Rd＝ RL＝ 10kΩ ，C ＝ 10μ F；场 效 应 管 的 Cg s＝ Cg d＝ 4pF，g m＝ 4mS。试 画 出 电 路 的 波 特 图 ，并 标 出 有 关 数 据 。 解 ： 904Hz 2π 1 0.796Hz 2π( ) 1 (1 ) 88pF 20, 20lg 26dB ' g gs H d L L gd ' gs m L ' gs m ' m m L R C f R R C f C C g R C Au g R Au 其 波 特 图 参 考 解 图 P5.6。 5.16 已 知 一 个 两 级 放 大 电 路 各 级 电 压 放 大 倍 数 分 别 为 5 2 o 2 5 o1 1 10 1 j 50 1 j 2j 10 1 j 4 1 j 25j f f f U U A f f f U U A i u i u （ 1） 写 出 该 放 大 电 路 的 表 达 式 ； （ 2） 求 出 该 电 路 的 fL 和 f H 各 约 为 多 少 ； （ 3） 画 出 该 电 路 的 波 特 图 。 解 ：（ 1） 电 压 放 大 电 路 的 表 达 式 2 5 2 1 2 ) 10 )(1 j 50 )(1 j 4 (1 j 50 f f f f Au Au Au （ 2） fL 和 f H 分 别 为 ： 64.3kHz 1.1 210 1 1 50Hz 5 H H L f f f ， （ 3） 根 据 电 压 放 大 倍 数 的 表 达 式 可 知 ， 中 频 电 压 放 大 倍 数 为 104 ， 增 益 为 80dB。 波 特 图 如 解 图 P5.16 所 示
第5章放大电路的频率响 20 40dB/十倍频 0dB/十倍频 40dB/十倍频 1010 180° 135° 180° 解图P5.16 5.17电路如图P5.17所示。试定性分析下列问题,并简述理由。 (1)哪一个电容决定电路的下限频率 (2)若T1和T2静态时发射极电流相等,且r和C相等,则哪一级的 上限频率低 R.(+12V) 15kg凵5kg 600k IOuF T 1k0 5kQ R 2.ksl TTo iF 图P5.17 解:(1)决定电路下限频率的是C,因为它所在回路的等效电阻最小 (2)因为R2∥R3∥R4>R1∥R,C2所在回路的时间常数大于C1所在 回路的时间常数,所以第二级的上限频率低 5.18若两级放大电路各级的波特图均如图P5.2所示,试画出整个电路的 波特图
第 5 章 放 大 电 路 的 频 率 响 - 9 - 解 图 P5.16 5.17 电 路 如 图 P5.17 所 示 。 试 定 性 分 析 下 列 问 题 ， 并 简 述 理 由 。 （ 1） 哪 一 个 电 容 决 定 电 路 的 下 限 频 率 ； （ 2）若 T1 和 T2 静 态 时 发 射 极 电 流 相 等 ，且 ' bb r 和 ' C 相 等 ，则 哪 一 级 的 上 限 频 率 低 。 图 P5.17 解 ：（ 1） 决 定 电 路 下 限 频 率 的 是 Ce， 因 为 它 所 在 回 路 的 等 效 电 阻 最 小 。 （ 2） ' 因为R2 ∥R3 ∥R4 ＞R1 ∥Rs ，Cπ 2 所 在 回 路 的 时 间 常 数 大 于 ' Cπ1 所 在 回 路 的 时 间 常 数 ， 所 以 第 二 级 的 上 限 频 率 低 。 5.18 若 两 级 放 大 电 路 各 级 的 波 特 图 均 如 图 P5.2 所 示 ，试 画 出 整 个 电 路 的 波 特 图
第5章放大电路的频率响 解:201gA=60dB。在折线化幅频特性中,频率小于10Hz时斜率为+ 40dB/十倍频,频率大于105Hz时斜率为-40dB/十倍频。在折线化相频特性 中,f=10Hz时相移为+90°,f=105Hz时相移为-90°。波特图如解图P58 所 解图P5.18
第 5 章 放 大 电 路 的 频 率 响 - 10 - 解 ： 20lg A um 60dB。 在 折 线 化 幅 频 特 性 中 ， 频 率 小 于 10Hz 时 斜 率 为 ＋ 40dB/十 倍 频 ， 频 率 大 于 105 Hz 时 斜 率 为 － 40dB/十 倍 频 。 在 折 线 化 相 频 特 性 中 ，f ＝ 10Hz 时 相 移 为 ＋ 90o ，f ＝ 105 Hz 时 相 移 为 － 90o 。波 特 图 如 解 图 P5.18 所 示 。 解 图 P5.18