放大电路的频率响应

时间:2023-03-11作者:佚名

(1)频率响应的基本概念
a)影响放大电路频率响应的主要因素
放大电路中电抗性元件的阻抗是频率的函数,它们使电路的放大倍数随信号频率的变化而变化。其中耦合电容和旁路电容影响放大电路的低频特性;晶体管的结电容和分布电容影响放大电路的高频特性。
b)频率响应及其主要指标
频率响应是放大电路输入正弦波小信号的条件下,测量或分析其Au ~ f、放大电路的频率响应 ~ f的关系,并用fL、fH、fbw定量描述其频率特性的方法。其中Au ~ f为幅频特性,放大电路的频率响应 ~ f为相频特性。它是在频率的范畴内研究放大电路的频率特性,所以称为频域法,也称为稳态法。
上限截止频率fH和下限截止频率fL定义为信号频率变化时,电路增益的幅值下降到0.707Aum所对应的频率,其中Aum为中频时电路增益的幅值。
当信号频率升高时,增益下降到0.707Am所对应的频率称为上限频率fH;当信号频率降低时,增益下降到0.707Am所对应的频率称为下限频率fL
频带宽度fbw定义为上、下限截止频率之差值,即fbw=fH-fL。当fH>>fL时,fbw≈fH
增益带宽积GBP定义为中频增益与带宽乘积,即GBP=Aumfbw≈AumfH。该指标综合表征了增益与频带宽度的指标。
c)线性失真
当放大电路输入非正弦波信号,且电路无非线性失真(饱和、截止失真)时,由于放大电路对输入信号中不同频率分量具有不同的放大能力和相移,产生输出波形的失真,称为线性失真,也称为频率失真。线性失真包括幅度失真和相位失真。
d)瞬态响应及其主要指标
当放大电路输入阶跃信号时,放大电路输出信号随时间变化的特性就是瞬态响应,也称为阶跃响应。它是以时间作参量来描述放大电路的频率特性,所以又称为时域法。
上升时间tr和平顶降落率δ是表征瞬态响应的指标。在单极点的情况下,理论和实践均证明上升时间tr与上限频率fH之间的关系可近似表述为fH tr≈0.35。

(2)频率响应的分析计算方法
a)晶体管高频等效电路
h参数微变等效电路是晶体管的低频等效电路,仅适用低频小信号分析;混合π型等效电路是考虑了晶体管结电容效应的物理模型,具有较大的通用性,可适用于高频信号的分析。
为了分析方便,对混合π型等效电路进行简化,并用密勒定理等效后的晶体管高频等效电路如图2.4所示。

放大电路的频率响应

图中,密勒等效电容CM ≈(1 Aum)Cb'c,Cc'e≈Cb'c,gm≈β0/rb'e≈IEQ/UT
b)放大电路频率响应的分析方法
分析频率响应时,应使用密勒等定理效后的晶体管高频等效电路,并将放大电路分为中频、低频和高频三个工作区域,分别画出三个区域的微变等效电路,根据电路分别写出三个区域频率响应的表达式,求出相应的参数Aum、fH和fL,由此可画出幅频响应和相频响应曲线。
画各个区域等效电路的原则如下:
中频区:直流电源、耦合电容和旁路电容视为短路;结电容、分布电容和负载电容视为开路。
高频区:直流电源、耦合电容和旁路电容视为短路;结电容、分布电容和负载电容保留。
低频区:结电容、分布电容和负载电容视为开路;直流电源视为短路;耦合电容和旁路电容保留。
c)上下限截止频率的近似计算方法
为了快速获得上下限截止频率fH和fL,常用时间常数法近似计算。具体步骤如下:
分别求出电路中每一个电容元件确定的时间常数放大电路的频率响应。其中Cn是电路中某一个电容元件,此时其它影响高频特性的电容元件均开路(影响低频特性的电容元件均短路),电压源短路(电流源开路),画出等效电路,求出与电容元件Cn并接的等效电阻Rn。按此方法求出所有电容元件的时间常数后,再根据下列情况计算fL和fH(以图2.3所示的单管放大电路为例)。
低频区:输入回路的耦合电容C1和旁路电容Ce可以等效为一个电容放大电路的频率响应,求出放大电路的频率响应所对应的时间常数放大电路的频率响应;输出回路的耦合电容C2的时间常数为放大电路的频率响应
放大电路的频率响应>>放大电路的频率响应,下限截止频率fL≈fL2=1/(放大电路的频率响应);
放大电路的频率响应>>放大电路的频率响应,下限截止频率fL≈fL1=1/(放大电路的频率响应);
如果两个时间常数大小比较接近,下限截止频率放大电路的频率响应
高频区:输入回路的Cb'e及密勒电容CM可以等效为一个电容Ci,求出Ci所对应的时间常数为放大电路的频率响应;输出回路的Cce和C'ce可以等效为一个电容Co,求出Co所对应时间常数为放大电路的频率响应
放大电路的频率响应>>放大电路的频率响应,上限截止频率fH≈fH1=1/(放大电路的频率响应);
放大电路的频率响应>>放大电路的频率响应,上限截止频率fH≈fH2=1/(放大电路的频率响应);
如果两个时间常数大小比较接近,上限截止频率放大电路的频率响应
必须强调指出:上述求时间常数时出现的两个R1、R2,仅是一个等效电阻的符号,它们在低频区和高频区分别代表不同的等效电阻。
同理,对多级放大电路而言,可用同样的方法求出各个时间常数,分别按下式计算上下限截止频率:

放大电路的频率响应

放大电路的频率响应

相关阅读

☞什么是正序电流和负序电流和零序电流?

当前世界上的交流电力系统一般都是ABC三相的,而电力系统的正序,负序,零序分量便是根据ABC三相的顺序来定的。 正序:A相领先B相120度,B相领先C相120度,C相领先A相120度。 负序:...
2023-06-27
☞什么是正序电流和负序电流和零序电流?

电机驱动硬件电路分析

1、简介 电机:俗称“马达”,为英语motor的音译,即为电动机、发动机。工作原理为通过通电线圈在磁场中受力转动带动起动机转子旋转,转子上的小齿轮带动发动机飞轮旋转。 电机...
2023-10-23
电机驱动硬件电路分析

干一辈子电气工程总结出来的口诀!你知道几个?

一、工长要求: 电工工长请注意,施工程序要牢记。设计图纸为依据,认真看图提问题。 交叉施工多变化,规范标准须熟记。施工之前先交底,材料计划应早提。 文明施工排在前,安...
2023-06-11
干一辈子电气工程总结出来的口诀!你知道几个?

电动汽车电池充电器电路原理图讲解

这是电动汽车电池充电器的方案图。如图所示,该电路是一个传统的电源,后面是一个由运算放大器控制的稳压器 LM338,负责控制充电状态,以检测必须停止和启动 LED 指示灯的精确时...
2023-07-31
电动汽车电池充电器电路原理图讲解

一文了解钳形电流表的结构原理

本文介绍了钳形电流表的结构及工作原理,钳形电流表简称钳形表,由一只电流互感器、钳形扳手和一只整流式磁电系有反作用力仪表所组成,其规格、原理及使用方法,一起来了解下...
2024-03-18
一文了解钳形电流表的结构原理

热销商品

FEITA 镊子碳纤维合成塑料防静电无尘净化塑胶手动工具镊子93302

FEITA镊子93302采用高强度碳纤维合成塑料材质,兼具轻量化与耐用性,适用于精密操作场景。其独特的防静电设计有效避免静电对电子元件的损害,广泛应用于半导体、光学、...
1.2

江南国标rvv铜芯电缆软线3 4多芯平方rvvp护套信号屏蔽线线缆电线

江南国标rvv铜芯电缆软线34多芯平方rvvp护套信号屏蔽线线缆电线,是一种高性能的电缆产品,适用于各种信号传输和控制场合。该电缆采用优质铜芯,具有优良的导电性能和...
1.96

内六角扳手套装单个内六方螺丝刀进口S2款加长特长平头内6角2.5mm

这款进口S2材质内六角扳手套装,专为精密机械维修与装配设计,采用高品质S2合金钢制造,具备卓越的硬度、耐磨性与抗扭强度,有效防止使用过程中断裂或变形。套装中包含2....
1.4

橡胶条U型防撞包边条橡胶卡条玻璃嵌条配电箱机柜u型条密封条封王

橡胶条U型防撞包边条是一种多功能密封与防护配件,广泛应用于配电箱、机柜、玻璃门窗及各类设备边缘。采用优质橡胶材质,具备优异的弹性、耐老化、防水防尘和抗冲击...
0.8

10副装护目镜打磨劳保防飞溅男女骑行机械实验防风沙灰尘防护眼镜

这款10副装护目镜专为多场景防护设计,适用于打磨、机械加工、实验操作、骑行及户外作业等环境。采用高透光防雾镜片,有效抵御飞溅物、风沙、灰尘及化学液体喷溅,保障...
19.8

网站栏目