文档介绍：频率响应概述
在放大电路中,由于耦合电容的存在,对信号构成了高通电路,即对于频率足够高的信号,电容相当于短路,信号几乎毫无损失地通过;而当信号频率低到一定程度时,电容的容抗不可忽略,信号将在其上产生压降,从而导致放大倍数的数值减小且产生相移。与耦合电容相反,由于半导体三极管极间电容的存在,对信号构成了低通电路,即对于频率足够低的信号相当于开路,对电路不产生影响;而当信号频率高到一定程度时,极间电容将分流,从而导致放大倍数的数值减小且产生相移。
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由于电抗性元件的作用,使正弦波信号通过放大电路时,不仅信号的幅度得到放大,而且还将产生一个相位移。此时,电压放大倍数可表示如下:
其中幅度A u和相角都是频率的函数,分别称为放大电路的幅频特性和相频特性。(a)和(b)所示。
单管共射放大电路的频率特性
(a)幅频特性(b)相频特性
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、上限频率和通频带
,在中频范围内,放大电路的电压放大倍数的幅值基本不变,相角大致等于180º。而当频率降低或升高时,电压放大倍数的幅值都将减小,同时产生超前或滞后的附加相位移。
通常将中频段的电压放大倍数称为中频电压放大倍数AUM, 时所对应的低频率点和高频率点分别称为放大电路的下限频率fL和上限频率fH,二者之间的频率范围称为通频带带宽BW(),即
BW=
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3. 频率失真
由于放大电路的通频带带宽有一定限制,因此对于不同频率的输入信号,可能放大倍数的幅值不同,相移也不同。当输入信号包含多次谐波时,经过放大以后,输出波形将产生失真,这种失真是由于放大电路的频响特性造成的,因此称作频率失真。它是由于线性电抗元件引起的,又称线性失真。它可以分为幅度失真和相位失真。(a)所示, 由于对两个谐波成分的放大倍数的幅值不同而引起的失真,称幅度失真;(b)所示,
频率失真
(a)幅频失真(b)相频失真
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图2—51高通电路及其频率响应
在图2—51(a)所示高通电路中,设输出电压与输入电压之比为,则
4. 高通电路
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式中ω为输入信号的角频率,RC为回路的时间常数τ,令, 则
因此
将用其幅值与相角表示,得出:
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图2—52低通电路及频率响应
图2—52 (a)所示为低通电路,输出电压与输入电压之比:
5. 低通电路
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回路的时间常数τ= RC ,令,则
可得
将用其幅值与相角表示,得出
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图2—53高通电路和低通电路的波特图
在研究放大电路的频率响应时,输入信号(即加在放大电路输入端的测试信号)的频率范围常常设置在几赫到上百兆赫,甚至更宽;而放大电路的放大倍数可从几倍到上百万倍;为了在同一坐标系中表示如此宽的变化范围,在画频率特性曲线时常采用对数坐标,称为波特图。
4. 高通电路、低通电路的波特图
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波特图由对数幅频特性和对数相频特性两部分组成,它们的横轴采用对数刻度 lg f ,幅频特性的纵轴采用,单位是分贝(dB);相频特性的纵轴仍用(0)表示。这样不但开阔了视野,而且还将放大倍数的乘除运算转换成加减运算。
高通电路的对数幅频特性为:
低通电路的对数幅频特性为:
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