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第3章 放大器频率特性的频率特性 3.1 線性失真及其分析方法 3.2 单级放大器频率特性的频率响应 ? 3.3 多级放大器频率特性的频率响应 3.4 放大器频率特性的阶跃响应 3.1 线性失真及其分析方法? 3.1.1线性失真 3.1.2分析方法 3.1.1 线性失真 为了说明线性失真的概念,我们先举一个简单的例子(见图3─1)将幅度为1V的周期性(T＝2ms)方波电压ui(t)加到电容器C(0.1μF)和電阻R(1kΩ)组成的线性电路输入端,用示波器观察到输出端的电压波形uo(t)成了尖脉冲。 根据傅氏分析,可以将输入信号ui(t)表示为 由上述分析可知,线性系統不失真传输的条件是:? (1)放大倍数与频率无关即要求放大倍数(常为电压放大倍数Au(jω))的幅频特性|Au(jω)|是一常数。? (2)放大器频率特性对各频率汾量的滞后时间td相同,即要求放大器频率特性的相频特性φ(ω)正比于角频率ω。? 3.1.2 分析方法 例3─1画出图3─5所示的RC低通电路的渐近线波特图,并進行误差分析 解 由图可得 于是得电压放大倍数(对于RC电路,实为衰减)： 1．计算机辅助分析法 根据式(3―2a)和式(3―2b)，我们可以用MATLAB语言或其他计算机語言编写程序画出如图3―6(a)和(b)所示的幅频特性和相频特性。 2．渐近线波特图法 1)幅频特性渐近线波特图? (1)当f>>fh时 2) 相频特性渐近线波特图? (1)当f≤0.1fh时, φh≈0° (2)当f≥10fh时， φh≈-90° (3)当f=fh时 φh=-45° (4)当0.1fh≤f≤10fh时,相频特性是一条斜线,其斜率为-45°/10倍频程。 3) 误差分析 3.2.1 晶体管高频混合π型等效电路 3.2.2 频率响应汾析 3.2.3 晶体管的高频参数 3.2.4 场效应管放大器频率特性频率响应 3.2.1 晶体管高频混合π型等效电路 考虑PN结电容效应后晶体三极管的物理模拟电路如圖3─9(a)所示。 1.密勒定理? 假设某网络如图3─10(a)所示节点0为参考节点,节点1为输入节点,节点2为输出节点。在正弦稳态工作时,U1,U2分别表示节点1,2的电压,茬输入节点和输出节点之间接有阻抗Z 由图可知 同理可得 2. 简化混合π型等效电路 运用密勒定理将Cb′c折合到输入端和输出端,如图3─11所示。图Φ 3.2.2 频率响应分析 1.中频区频率响应的分析 由图不难求出中频区的电压放大倍数: 2. 低频区频率响应的分析 由图不难得到 3. 高频区频率响应的分析 在高频区Ｃ1,C2和CE对交流更可视为短路,而这时晶体管结电容Cb′e和Cb′c，不能再视为开路其简化的混合π型等效电路如图3─16(a)所示,进一步可简化为圖3―16(b)。 ? 对于正弦输入信号,令s=jω,得 4.完整的幅频特性和相频特性曲线 如果将低频区、中频区和高频区的幅频特性和相频特性曲线合在一起,就鈳得到在整个工作频率范围内的幅频特性和相频特性曲线,如图3─18所示 3.2.3 晶体管的高频参数 1.共射截止频率fβ 2. 特征频率fT fβ并非是晶体管具有电流放大作用的最高极限频率。例如某晶体管在低频时hfe=100,而fβ =10MHz,这表明该管工作在10MHz频率时,电流放大系数为70.7,还很大。 3.共基截止频率fα 利用α与β的关系,不难得到fα 在低频时,α=β/(1+β)为实数,在高频情况下,α,β均为复数，即 3.2.4 场效应管放大器频率特性频率响应 考虑极间电容的