食用指南:背公式,不求甚解
1.5.1 利用波特图分析放大电路的频率特性RC低通电路RC高通电路低频段、高频段波特图的绘制1.5.2 半导体放大器件的高频小信号模型三极管的高频小信号模型场效应管的高频小信号模型1.5.3 放大电路的分频段分析法(以三极管为例)全频段等效电路中频段等效电路低频段等效电路高频段等效电路放大倍数计算中频段电压放大倍数低频段电压放大倍数高频段电压放大倍数共射放大电路全频段电压放大倍数1.5.4 多级放大电路的频域分析多级放大电路频率响应集成运放的频率响应特性
频率响应是放大带你路对不同频率正弦输入信号的稳态响应

放大电路电压放大倍数表示为频率的复函数,亦即:
有一个幅值放大 ,有一个相位差
对于中频段,相位差是0°或者180°;这也是为什么我们大多数计算都是在实数域内进行的
假设输入信号包含多种频率成分:
那么经过放大之后的输出电压:
为放大电路在角频率 下的电压放大倍数
为对应的输出电压与输入电压之间的附加相移

幅频失真是指信号通过系统后,不同频率分量的幅度增益发生了不同程度的变化,导致输出信号的幅度频谱与输入信号的幅度频谱不一致。
相频失真是指信号通过系统后,不同频率分量的相位响应发生了不均匀的变化,导致输出信号的相位关系被破坏。
饱和失真和截止失真是由于晶体管非线性引起的,属于非线性失真
1.5.1 利用波特图分析放大电路的频率特性
波特图实际上是两张图;
- 横坐标采用对数频率刻度
- 对数幅频特性曲线纵坐标用分贝表示
- 对数相频特性曲线纵坐标表示相角
RC低通电路
做过类似的实验;可以这样理解:
时,还是近似输出方波
时,原来的波形被抑制


RC高通电路


低频段、高频段波特图的绘制
1.5.2 半导体放大器件的高频小信号模型
三极管的高频小信号模型

发射结正偏,结电容 由扩散电容决定(达一百皮法左右);集电结反偏,结电容 由势垒电容决定(几个皮法)。
实际模型如上,一通简化之后得到我们常用的三极管高频小信号模型:

和之前中频带的模型相比,就是多出了两个电容
密勒等效运用密勒等效对 进行解耦:

进一步简化,实际上就是把 忽略掉,然后把左侧两个并联的电阻等效成一个:

实际上,三极管的高频小信号模型相当于就是 ,掌握到这个程度就可以了
场效应管的高频小信号模型

单向化,简单化:

这个电阻很小;因此一般情况下栅极和源极可以视为开路
实际上,场效应管的高频小信号模型就是栅极和源极中间串了一个电容
1.5.3 放大电路的分频段分析法(以三极管为例)
这一部分只能背公式了
全频段等效电路

中频段等效电路
- 耦合电容C电容很大,容抗很小,交流短路
- 寄生电容电容很小,容抗很大,交流开路

低频段等效电路
- C容抗增大,不能忽略
- 容抗更大,交流开路

高频段等效电路
- C容抗更小,交流短路
- 容抗增大,不能忽略

放大倍数计算
中频段电压放大倍数

低频段电压放大倍数

高频段电压放大倍数

进行戴维南等效可以得到:

共射放大电路全频段电压放大倍数

中频段,上式近似为:
高频段,上式近似为:
低频段,上式近似为:
- 理解上面的图像!放大倍数和相角都可以理解为平移(对数的性质)
考试的要求:给一个电路,能够画出波特图



上限频率
下限频率
带宽
- 对照上图和左边的公式,理解为什么20dB十倍频程,为什么-45°十倍频程,为什么中间水平线是这个值……这个掌握程度足够了
1.5.4 多级放大电路的频域分析
多级放大电路频率响应
- 低频转折频率 的个数由放大电路中电容个数决定
- 高频转折频率 的个数由放大电路级数决定


- 简单而言,就是两条曲线的线性叠加
- 上、下限转折频率的定义是:衰减到原来的
- 放大倍率变大了,频带宽度变窄了
工程上可以认为:
- 当某级的下限频率 远高于其它各级下限频率时,可以认为整个放大电路的下限频率近似为
- 当某级的下限频率 远低于其它各级上限频率时,可以认为整个放大电路的下限频率近似为


简单而言,就是多个单级放大曲线的简单线性叠加
集成运放的频率响应特性
集成运放是直接耦合的多级放大电路
集成运放的增益很大,而增益带宽积为常数
所以集成运放的带宽很窄,即上限频率很低
