文档介绍：了解频率响应的一般概念;正确理解和掌握幅频特性及相频特性、频率失真问题和波特图的应用;理解三极管的频率参数;理解和熟悉单管共射放大电路的频率响应;掌握混合π型等效电路分析法及频率响应;理解多级放大电路的频率响应。
学****目的与要求
频率响应的概念
实际应用中,电子电路所处理的信号,如语音信号、电视信号等都不是简单的单一频率信号,它们的幅度及相位几乎都由固定比例关系的多频率分量组合而成,且具有一定的频谱。如音频信号的频率范围从20Hz到20kHz,而视频信号的频率范围可从直流到几十兆赫。
当输入信号中含有不同频率的正弦分量时,电路的放大倍数就成为频率的函数,这种函数关系称为放大电路的频率响应或频率特性。
放大电路中一般均存在如管子的极间电容,电路的负载电
容、分布电容、耦合电容、射极旁路电容等电抗元件,造成
放大器可能对不同频率信号分量的放大倍数和相移不同。因
此放大电路的阻抗也都是信号频率f 的函数。
频率响应是衡量放大电路对不同频率信号适应能力的一项技术指标。本章将介绍有关放大电路频率响应方面的知识。
幅频特性和相频特性
描写放大倍数之模与频率的关系曲线称幅频特性;而描写
相位与频率的关系曲线称相频特性。
共发射极放大电路的电压放大倍数通常用复数表示,即
式中幅度Au和相角φ都是频率f 的函数, 典型的单管共射放大电路的波特图如图示。
f
A
Am
fL
下限频率
fH
上限频率
通频带BW
下限频率、上限频率和通频带
工程上规定,,所对应的低频频率和高频频率分别称为下限频率fL及上限频率fH。
图中上限频率fH和下限频率fL之差,称为通频带BW,即
频率失真
当输入信号包含多次谐波时,经过放大电路的放大,输出波形将产生频率失真,如上图所示。
因放大电路对不同频率信号的放大倍数不同,因此而产
生的波形失真,称作频率失真。
因放大电路对不同频率的信号产生的相移不同,因此而产生的波形失真,称为相位失真。
频率失真
当全面分析频率响应时,常采用中频段、低频段与高频段三个频段进行。
中频段是指在通频带以内的频率范围BW区间。中频段内各种容抗影响极小,可忽略不计。此时电压放大倍数基本上是一个与频率无关的常数。除了晶体管的反相作用外,无其他附加相移,所以中频电压放大倍数的相角φ≈–180°。
低频段是指fL与原点之间的频率范围。这段频率范围内耦合、旁路电容的容抗不可忽略,损耗一部分信号,使放大倍数下降ÀusL,相移超前90°。
高频段是指fH之右的频率范围。引起高频段放大倍数下降的原因有两个:一是三极管的极间电容及接线电容起作用,将信号旁路掉一部分;二是晶体管的β值也随频率升高而减小,从而使电压放大倍数下降,相移滞后90°。
频率失真与非线性失真不同
从现象上看,频率失真与第2章讨论的非线性失真相似,都是输出信号波形不能如实反映输入信号的波形,但是:
1. 频率失真是由于放大电路频带不够宽,因而对不同频率的信号响应不同而造成的失真,频率失真属于线性失真,这种失真不会产生新的频率信号;
,属于非线性失真,非线性失真会产生新的频率信号。
波特图
在研究放大电路的频率响应时,由于信号的频率范围很
宽,通常从几赫到几百兆赫以上,放大电路的放大倍数也
很可从几倍至上百万倍,为压缩坐标,扩大视野,在画频
率特性曲线时,频率坐标采用对数刻度,而幅值用dB表示
或相角采用线性刻度。这种半对数坐标的特性曲线称为对
数频率特性或波特图。
例如:
f
0
fL
-20dB/十倍频
fH
20dB/十倍频
波特图的横坐标频率f采用lgf 对数刻度,这样将频率的大
幅度变化范围压缩在一个小范围内,幅频特性的纵坐标是
电压增益,用分贝dB表示为20lg|Au|,当A从10倍变化到100
倍时,分贝值只从20变化到60。这样绘出的20lg|Au|~lgf 的
关系曲线称为对数幅频特性。
40
20
6
3
0
- 3
- 20
- 40
100
10
2
1
波特图
画波特图时不是用逐点描绘曲线的方法,而是采用折线近似的方法画出的对数频率特性,放大电路的电压放大倍数与对数20lg|Au|之间的对应关系如下表所示。