第 3 章 放大电路的频率响应

教学内容 教学要求 §3.1 频率响应的一般概念 §3.2 三极管的频率参数 §3.3 单管共射放大电路的频率响应 §3.1 频率响应的一般概念 §3.2 三极管的频率参数 §3.3 单管共射放大电路的频率响应 §3.4 多级放大电路的频率响应 教学要求 了解单管共射放大电路fL、fH与电路参数间的定性关系，熟悉波特图的一般知识，以及多级放大电路与单管放大电路频宽的定性关系。

§ 3.1 频率响应的一般概念 3.1.1 频率特性 频率响应（频率特性）：放大电路对不同频 率信号的稳态响应。 § 3.1 频率响应的一般概念 3.1.1 频率特性 频率响应（频率特性）：放大电路对不同频 率信号的稳态响应。 幅频特性：电压放大倍数的幅值与频率的函 数关系。 相频特性：电压放大倍数的相角与频率的函 数关系。

阻容耦合共射放大电路的频率特性

3.1.2 下限频率、上限频率和通频带 BW=fH－fL 下限频率fL：当电压放大倍数下降到0.707Au时， 相应的低频频率。 3.1.2 下限频率、上限频率和通频带 下限频率fL：当电压放大倍数下降到0.707Au时， 相应的低频频率。 上限频率fH：当电压放大倍数下降到0.707Au时， 相应的高频频率。 通频带：上限频率和下限频率之间的频率范围 称为通频带BW。 BW=fH－fL

3.1.3 频率失真 幅频失真：幅频特性偏离中频值的现象。 因放大电路对不同频率成分信号的增益 不同，从而使输出波形产生失真，称为幅度 3.1.3 频率失真 幅频失真：幅频特性偏离中频值的现象。 因放大电路对不同频率成分信号的增益 不同，从而使输出波形产生失真，称为幅度 频率失真，简称幅频失真。 相频失真：相频特性偏离中频值的现象。 放大电路对不同频率成分信号的相移 不同，从而使输出波形产生失真，称为相 位频率失真，简称相频失真。 幅频失真和相频失真是线性失真。

产生频率失真的原因是: 1.放大电路中存在电抗性元件。 例如： 耦合电容、旁路电容、分布电容、变压器、分布电感等; 2.三极管的()是频率的函数。 在研究频率特性时，三极管的低频小号模型不再适用，而要采用高频小信号模型。

3.1.4 波特图 实际工程中常用的是波特图（即对数频率特性），其横坐标为频率f，幅频特性的纵坐标 ，单位为分贝（dB);相频特性的纵坐标是相角φ ，不取对数。

阻容耦合放大电路波特图

3.1.5 高通电路和低通电路 （1）高通电路:信号频率越高，输出电压越接近输入电压。 3.1.5 高通电路和低通电路 （1）高通电路:信号频率越高，输出电压越接近输入电压。 （2）低通电路:信号频率越低，输出电压越接近输入电压。 使输出电压幅值下降到70.7%，相位为±45º的信号频率为截止频率。

1、高通电路 下限频率

2、低通电路 上限频率

在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。 高通电路 低通电路 结电容 下限频率 上限频率 在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。 在高频段，随着信号频率逐渐升高，晶体管极间电容和分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号损失，放大能力下降。

§ 3.2 三极管的频率参数 在低频和中频段， ;频率升高时， 值随之下降，β 是f 的函数。 当20lgβ下降3dB时,频率f § 3.2 三极管的频率参数 在低频和中频段， ;频率升高时， 值随之下降，β 是f 的函数。 当20lgβ下降3dB时,频率f 称为共射截止频率 当β=1时对应的频率称为 特征频率fT，且有fT≈β0f

f>fT时， <1,三极管失去放大作用。 可求出： fT≈β0 f 时的频率。 二、特征频率fT — 值下降为1 时的频率。 f=fT时， ＝1，20lg =0 f>fT时， <1,三极管失去放大作用。 可求出： fT≈β0 f 三、共基截止频率fα — 值下降到0.707α0 时的频率。

§3.3 单管共射放大电路的频率响应 单管共射放大电路在低频时耦合电容容抗大，不能忽略，隔直电容与放大电路的输入电阻构成一个RC高通电路； §3.3 单管共射放大电路的频率响应 单管共射放大电路在低频时耦合电容容抗大，不能忽略，隔直电容与放大电路的输入电阻构成一个RC高通电路； 高频时，极间电容并联在电路中，构成一个RC低通电路，产生0~-90°滞后的相移。

3.3.1 三极管的混合π型等效模型 1. 混合π模型 阻值小 阻值大 连接了输入回路和输出回路 gm为跨导，它不随信号频率的变化而变。

2.混合π模型的单向化（使信号单向传递） 等效变换后电流不变

3.混合π模型的主要参数

3.3.2 阻容耦合单管共射放大电路的频率响应 对于如图所示的共射放大电路，下面分低、中、高三个频段加以研究。 共射放大电路

1 .中频段 所有的电容均可忽略。可用前面讲的h参数等效电路分析。 中频电压放大倍数：

2. 低频段 在低频段，三极管的极间电容可视为开路，耦合电容C1、C2不能忽略。

该电路有 一个RC电路高通环节。 其中Ri=Rb//rbe 上下同除（Rs+Ri)

因此，低频时间常数为： 有下限频率： 可推出低频电压放大倍数： fL越小，放大电路的低频响应越好。

低频段频率响应分析 中频段 20dB/十倍频

3. 高频段 在高频段，耦合电容C1、C2可以可视为短路，三极管的极间电容不能忽略。

将b’e左边部分用戴维南定理等效，电路变为： 该电路有 一个 RC电路低通环节

上下同乘 jω C’ 有上限频率： 高频时间常数为： 可推出高频电压放大倍数： C’ ↓→fH↑, ∴选极间电容小的三极管

高频段频率响应分析

4. 完整的波特图 对数幅频特性： 高频区： 低频区： 中频区： 从fH开始，向右下方作一条斜率为-20dB/十倍频的直线。 从fL开始，向左下方作一条斜率为20dB/十倍频的直线。 中频区： 从fL到fH作一条高度为20lg|Ausm|的水平直线。

对数相频特性： 中频区： 低频区： 高频区： 从10fL到0.1fH作一条φ=-180°的水平直线。 f<0.1fL时， φ=-90°； f=fL时， φ=-135°； 0.1fL<f<10fL时，作一条斜率为-45°/十倍频的水平直线。 高频区： f>10fH时， φ= -270°； f=fH时， φ= -225°； 0.1fH<f<10fH时，作一条斜率为-45°/十倍频的水平直线。

5. 增益带宽积 增益带宽积是指中频电压放大倍数与通频带的乘积。 5. 增益带宽积 增益带宽积是指中频电压放大倍数与通频带的乘积。 由上式可看出，三极管确定后，增益带宽积即确定了。因此，当电压放大倍数增大时，通频带则会变窄。 如欲得到一个通频带既宽，电压放大倍数又高的 放大电路，首要的问题是选用rbb’和Cb’c均小的高 频三极管。

3.3.3 直接耦合单管共射放大电路的频率响应 在集成放大电路中，一般采用直接耦合的方式。其下限频率fL=0,低频段的频率响应好。

§ 3.4 多级放大电路的频率响应 已知多级放大电路总的电压放大倍数是各级的乘积。 其对数幅频特性为： 多级放大电路总的相移为：

一个两级放大电路每一级（已考虑了它们的相互影响）的幅频特性均如图所示。 6dB 3dB fL fH

fL>fL1, fH<fH1, 因此，多级放大电路的通频带，总是比组成它的每一级的通频带要窄。

第 三 章 结 束