頻率響應

文章目錄

• 第五章 放大電路的頻率響應
• • 頻率響應概述
  • • 研究放大電路頻率響應的必要性
    • 頻率響應的基本概念
    • • 一.高通電路
      • 一.低通電路
  • 晶體管的高頻等效模型
  • • 1.晶體管的混合$\pi$模型
    • 2.高頻等效模型主要參數的獲得
    • 3.晶體管電流放大倍數的頻率響應
    • 晶體管的頻率參數
  • 場效應管的高頻等效模型
  • 單管放大電路的頻率響應
  • • 單管共射放大電路的頻率響應
    • • 中頻段放大倍數的討論
      • 低頻段放大倍數的討論
  • 多級放大電路的頻率響應
  • 頻率響應和階躍響應

第五章 放大電路的頻率響應

頻率響應概述

研究放大電路頻率響應的必要性

在放大電路中，由于電抗元件（如電容，電感線圈等）及半導體管極間電容的存在，當輸入信號的頻率過低或過高時，不但放大倍數的數值會變小，而且還將產生超前或滯后的相移，說明放大倍數是信號頻率的函數，這種函數關系稱為頻率響應或頻率特性

在使用一個放大電路時應當了解其信號頻率的適用范圍，在設計放大電路時，應滿足信號頻率的范圍要求

頻率響應的基本概念

一.高通電路

信號頻率越高，輸出電壓越接近輸入電壓

由于電容的存在，所以電路的電流超前于電壓，而電阻的電壓和電流相位相同

當頻率越低時，電容的容抗Xc=$\frac{1}{2\pi fC}$越來越大，因此電容降掉的電壓也越來越大，R上的電壓也越來越小，超前的相角也越來越大，當頻率趨于0時，這時所有電壓都降在了電容上，此時輸出電壓也就趨于0了


高通電路輸入電壓與輸出電壓之比

一.低通電路

信號頻率越低，輸出電壓越接近輸入電壓

和上面同理，因為電容的存在所以輸出電壓相位滯后電流

當頻率越高時，電容的容抗Xc=$\frac{1}{2\pi fC}$越來越小，所以電容上的壓降也越來越小，滯后的相角也越來越大


低通電路輸入電壓與輸出電壓之比：

截止頻率：


通頻帶

晶體管的高頻等效模型

1.晶體管的混合$\pi$模型

低頻等效模型

考慮極間電容后

$C_{\mu }$連接了輸入回路和輸出回路
引入$g_m$:由于電容的存在，輸入頻率變化時，加在$U_b\prime e$上的電壓也會變化，所以$i_B$不再是恒量，所以要用$g_m$來描述$U_b\prime e$和$i_C$之間的關系

簡化后的等效模型

上圖$C_{\mu }$連接了輸入回路和輸出回路使得電路分析變得困難
所以繼續等效


所以得到



進一步簡化

計

2.高頻等效模型主要參數的獲得

$r_{bb\prime }$，$C_{\mu }$可以從手冊上查詢
$r_{b\prime e}=(1+{\beta }_0)\frac{U_T}{I_{EQ}}$
${\beta }_0$為低頻端晶體管的電流放大系數，$I_C={\beta }_0{I}_B=g_m{U}_{b\prime e}=g_m{I}_B{r}_{b\prime e}$
所以$g_m=\frac{{\beta }_0}{r_{b\prime e}}\approx \frac{I_{EQ}}{U_T}$
$C_{\mu }\prime \approx (1+g_{m}R\prime L)C_{\mu }$
$C_{\pi }\prime =C_{\pi }+C_{\mu }\prime$
$C_{\pi }$的獲得在下面給出

3.晶體管電流放大倍數的頻率響應

根據電流放大倍數的定義式

這里c-e間無動態電壓，所以把c-e間短掉

所以$k=?g_{m}R\prime L=0$
所以$C_{\pi }\prime =C_{\pi }+(1+k)C_{\mu }=C_{\pi }+C_{\mu }$

$f_{\beta }$為$\beta$的截止頻率，稱為共射截止頻率

上式可以整理為

可以得到：
(1)$f<<f_{\beta }$時，$|\beta |={\beta }_0$
(2)$f=f_{\beta }$時,$|\beta |=\frac{{\beta }_0}{\sqrt{2}}\approx 0.707{\beta }_0,\phi =?45$
(3)$f>>f_{\beta }$,$|\beta |\approx \frac{f_{\beta }}{f}?{\beta }_0,f?>\infty 時，\beta 趨向0,\phi 趨向?90$

電流放大倍數的頻率特性曲線：

電流放大倍數的波特圖：
折線化近似畫法

注意折線化曲線的誤差

晶體管的頻率參數

具體求參數

場效應管的高頻等效模型

單管放大電路的頻率響應

單管共射放大電路的頻率響應

畫出高頻等效電路

中頻端：C短路，$C_{\pi \prime }$開路
低頻端：考慮C的影響，$C_{\pi \prime }$開路
高頻端；考慮$C_{\pi \prime }$的影響，C短路

中頻段放大倍數的討論

空載時：

代入$g_m=\frac{{\beta }_0}{r_{b\prime e}}$得

低頻段放大倍數的討論

定性分析：

定量分析：

多級放大電路的頻率響應

頻率響應和階躍響應

總結

以上是生活随笔為你收集整理的模拟电路技术之基础知识（五）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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