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模拟电子技术（张学军）第4章
频率响应.ppt 48页
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放大电路的频率响应与噪声 4.1
放大电路的频率响应和频率失真 4.2
晶体管的高频小信号模型和高频参数4.3
晶体管放大电路的频率响应
放大电路的频率响应和频率失真
一、频率失真
由于电抗元件的存在，使得放大器对不同频率信号分量的放大倍数和延迟时间不同，而产生的信号失真称为频率失真。
幅频失真：由于放大倍数随频率变化而引起的失真。（对不同谐波的放大能力不同） 相频失真：放大器对不同频率分量信号的延迟不同所引起的失真。
幅频失真和相频失真都是由电路的线性电抗元件引起的，故又称为线性失真。 截止失真和饱和失真都是非线性失真。
二、线性失真和非线性失真
线性失真和非线性失真同样会使输出信号产生畸变，但两者有许多不同点：
1.起因不同
线性失真由电路中的线性电抗元件引起；
非线性失真由电路中的非线性元件引起。
2.结果不同
线性失真只会使各频率分量信号的比例关系和时间关系发生变化，或滤掉某些频率分量的信号，但决不产生输入信号中所没有的新的频率分量信号。
放大电路的幅频响应和幅频失真
阻容耦合放大电路的幅频特性如图4.1.2（c）所示。振幅频率响应划分为三个区域，即中频区、低频区和高频区。并定义上限频率fH、下限频率fL以及通频带BW。
放大电路的相频响应和相频失真 放大电路没有相频失真的条件是它产生的相移与信号角频率成线性关系，即
波特图 波特图就是一种采用对数坐标且进行折线化近似的频率特性曲线。 波特图由对数幅频特性和对数相频特性两部分组成，横轴采用对数刻度lgf，幅频特性的纵轴采用
表示，单位是分贝(dB)；相频特性的纵轴仍用?表示。
式中?为输入信号角频率。RC为回路的时间常数?，根据下限频率的定义，可求出下限角频率
幅频特性： 结论：
(1)电路的截止频率决定于电容所在回路的时间常数。
(2)当信号频率等于下限频率fL或上限频率fH时，放大电路的增益下降3dB，且产生+45o或- 45o相移。
(3)近似分析中，可以用折线化的近似波特图表示放大电路的频率特性。 4.2 晶体管的高频小信号模型和高频参数
晶体管的高频小信号模型
如图4.2.1所示。 一、共射电流放大系数
及其上限频率fβ
根据β的定义
二、 特征频率fT
定义：|β|=1（即0dB）时所对应的频率。
当f= fT时（fT&&f?):
三、共基电流放大系数α(jω)及fα 因为
由手册查得某晶体管在工作点ICQ=5mA，UCEQ=6V时的参数为：?0=150，rbe=1k?，UA=250V，fT=350MHz，Cb’c=4pF，画出该晶体管的高频混合?型模型，并标出参数值。 又因为
晶体管放大电路的频率响应 输入信号的频率范围分为低频区、中频区和高频区。 中频区:极间电容因容抗很大而视为开路，耦合电容(或旁路电容)因容抗很小而视为短路，故不考虑它们的影响； 高频区:主要考虑极间电容的影响，此时耦合电容(或旁路电容)仍视为短路； 低频区:主要考虑耦合电容(或旁路电容)的影响，此时极间电容仍视为开路； 根据上述原则，便可得到放大电路在各频区的等效电路，从而得到各频区的放大倍数。中频区交流指标的求解在第三章中已经详细讲述 4.3.1
共射放大电路的频率响应 一、共射放大电路的高频响应 1.高频小信号等效电路及其简化模型 电路及高频小信号等效电路分别如图4.3.1(a)(b)所示。Cb’C跨接在输入回路与输出回路之间，所以首先应用密勒定理将其作单向化近似，单向化模型如图4.3.2（a）所示。
三、高频电压放大倍数及上限频率 ?
根据式(4.3.10)、(4.3.11)画出单级共射放大器的幅频特性和相频特性分别如图4.3.3 (a),(b)所示。 二、共射放大电路的低频响应 图4.3.4 (c)中，将gm
直接接地，对输出电压和增益的计算不会有影响。
2. C1、ＣE对低频特性的影响
如图4.3.4(c)所示，
将随频率的下降而下降。一般电路能满足条件
定性画出低频增益的幅频特性和相频特性如图4.3.5。可见，C1、CE的作用使放大器的低频响应下降，其下限角频率ωL1反比于时间常数(Rs+rbe)C。当ω=ωL1时，附加相移为+45°，其最大附加相移为+90°。
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色情、暴力
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模拟电子中积分器的附加相移是怎么计算的？谢谢！
我有更好的答案
这个一句两句也讲不清楚。只告诉你计算也没意思。你最好看一下华成英的《模拟电子技术基础》常用运算电路那一章。讲的比较权威，比较好
感觉应该是90度
怎么是负90
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换一换
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专业课模电负反馈自激振荡课件.pdf 23页
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负反馈放大器的稳定性
产生自激振荡的原因及条件
自激振荡现象
在不加任何输入信号的情况下，放大电路
仍会产生一定频率的信号输出。
产生自激振荡的原因
| X id | ＜|
为负反馈。
高频或低频时，放大器产生的附加相移达到180°时。
变为正反馈。
自激振荡的条件
由以上分析知：
自激振荡条件：
分解为幅值条件与相位条件：
° 相位条件 （附加相移）
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负反馈放大电路的分析与计算.ppt 60页
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负反馈放大器的稳定性 一、自激振荡产生的原因和条件 产生自激振荡的平衡条件为: 可以用幅度平衡条件和相位平衡条件表示： 幅度平衡条件： 相位平衡条件： 3、放大电路产生自激振荡的原因 -20 -90o -180o ? 20lg|Au| fL fH 20dB/十倍频 f 0.1fL 10fL f -20dB/十倍频 0.1fH 10fH 20lg|Aum| -270o 0o 图示为单级阻容耦合共射放大电路的波特图： 中频区：输出与输入的相差为180o； 低频区：附加相移0?????90o 高频区：附加相移-90?????0o 单级： 两级： 三级： 单级和两级负反馈放大电路是稳定的，不会产生自激振荡，三级或三级以上的负反馈放大电路有可能产生自激振荡。 自激振荡的条件中相位条件是主要的。 直接在原电路图中用瞬时极性法判断：若电路引入正反馈，则满足相位条件；若同时满足幅度条件则自激振荡产生。 当 ?T（?） = ±（2n+1）? 时， 二、自激振荡的判断方法 电路不振 电路出现等幅振荡 电路出现增幅振荡 2、利用环路增益的波特图判断电路会否产生自激振荡。 f0 f? 会产生自激振荡
f? f0 60 40 20 0 -90o -180o -270o 0o f f ?T(?) 20lg|T(j?)|/dB 60 40 20 0 -90o -180o -270o 0o f f 20lg|T(j?)|/dB ?T(?) 当 ?T(?) = -180o 时， 不会产生自激振荡 当 ?T(?) = -180o 时， 相位交界频率 增益交界频率 说明： 反馈电路是不稳定的，会自激。 反馈电路不会产生自激振荡。 2、利用环路增益的波特图判断电路会否产生自激振荡。 说明： 反馈电路是不稳定的，会自激。 反馈电路不会产生自激振荡。 20lgT(jω) 0dB 0o -90o ?T(ω) -180o 20lgT(jω) 0o -90o ?T(ω) -180o
f? 20lgT(jω) 0o -90o ?T(ω) -180o f0
f? f0 会自激 会自激 不会自激 3、利用开环增益的波特图判断电路会否产生自激振荡。 假设反馈网络是纯阻性的，则有： 如果在开环增益波特图的幅频图中作直线 则该直线与开环增益的幅频特性曲线的交点所对应的环路增益为0dB，对应的频率为增益交界频率f0。 f? f0 20lgA(jω) 0dB 0o -90o ?A(ω) -180o ω ω 可根据的f0、f?的关系判断电路会否产生自激振荡。 不会自激 例题：某负反馈放大电路的开环增益为： ) 10 f j 1 )( 10 f j 1 )( 10 f j 1 ( 10 ) j ( A 7 6 5 4 + + + = w 问当反馈系数B=0.1和0.001时会否产生自激振荡。 解：根据函数先绘出其波特图； 60 40 20 0 -90o -180o -270o 0o f ?A(?) 20lg|A(j?)|/dB 80 105 106 107 104 108 f ) 10 f j 1 )( 10 f j 1 )( 10 f j 1 ( 10 ) j ( A 7 6 5 4 + + + = w -20 -40 -60 -45 -135 -225 40 0 -90o -180o -270o 0o ?A(?) 20lg|A(j?)|/dB 80 105 106 107 108 f f f? （1）B=0.1 f0 反馈电路是不稳定的，会自激。 40 0 -90o -180o -270o 0o ?A(?) 20lg|A(j?)|/dB 80 105 106 107 108 f f f? （2）B=0.001 f0 反馈电路不会产生自激振荡。 说明：反馈系数越大，反馈程度越深，电路越容易产生自激振荡。 当负反馈放大电路产生自激振荡时可以通过减小反馈系数来消除自激振荡。 60 40 20 0 -90o -180o -270o 0o f f 20lg|T(j?)|/dB ?T(?) ?m Gm 幅度裕度Gm ： 相位裕度?m ： 对于稳定的负反馈放大电路，Gm 应为负值， ?m 应为正值，一般要求Gm ?-10dB， ?m ?45o。 三、负反馈放大电路的稳定裕度 ?T(?)=-180o时对应的分贝数。 20lgT(j?)=0时对应的相位与-180o的差值。
f? f0 反馈电路不会产生自激振荡。 四、消除自激振荡的方法 减小反馈系数B 接入校正电容C（窄带校正） 接入RC校正网络（宽带校正） 破坏幅度条件。 破坏相位条件。 小结 负反馈放大电路的稳定性 （1）负反馈放大器产生自激振荡的条件； （2）判断负反馈放大器会否自激振荡的方法。 利用
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第8章反馈概述.ppt 189页
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用环路增益 来判断稳定性 8.5.2　利用开环增益的波特图来判别放大器的稳定性??如果反馈网络F为常数， 则我们可以用开环增益A(jω)直接来判断放大器是否能稳定工作。 我们以集成运算放大器为例来说明该问题。 某运算放大器的开环特性A(jω)为一个三极点放大器， 即 (8.5.4) 　　画出开环频率响应波特图如图8.5.2(a）所示。由于三个极点距离较远，对应三个频率转折点的附加相移的计算就比较简单。如图 8.5.2(a）所示，第一个拐点（f1=1kHz）为主 极点，附加相移为－45°；第二个拐点（f2=10 kHz）附加相移为－135°（因为第一个极点相移接近于－90°，第二个极点相移为－45°，合起来为－135°）；第三个拐点（f3=100 kHz）附加相移为－225°（第一极点相移为－90°，第二极点相移为－90°，第三极点相移为－45°，合起来为－225°。“－180°”点就在第二拐点和第三拐点之间。
图8.5.2　用开环特性波特图来判断放大器的稳定性 接成同相比例放大器（如图8.5.2（b）所示），其闭环增益为 在低频和中频
时，所以 高频区，｜ A(jω) ·F｜下降，若| A(jω)·F|&&1，则 　　由此可见，闭环特性可近似为图8.5.2（a）的虚线所示。闭环特性与开环特性的交点a表示 | A(jω)·F|＝1 　　若该交点落在－180°以上，表明放大器是稳定的。若交点落在－180°附近或以下，表明放大器是不稳定的。
　　3. 串联电流负反馈电路
图8.4.8电路中负载RL不接地，即悬浮输出，应用“输出短路法”，设输出电压Uo＝0，反馈电压U－＝UR2≠0，所以为电流反馈；输入信号加到同相端，反馈加到反相端，净输入信号 　　　　　　　　，故为串联负反馈。 　　闭环增益Auf为 闭环输入电阻为 Rif=∞（理想运放） 闭环输出电阻为 Rof＝∞（理想运放） 图8.4.8　串联电流负反馈放大器 　　图8.4.9电路是一个基极输入、集电极输出的共射放大器。其净输入电压　　　　，所以也存在着反馈，其反馈网络为RE。因为RE串联在输入回路中，所以是串联反馈；反馈电压　　　　　　　　　　，　　为输出电流，而输出为电压 　　，若令　　＝０，反馈电压仍然存在，所以是电流反馈；且有
　　　　　　　　　　　　　　　　。
单级串联电流负反馈放大器 　　可见　　　　，所以，该电路是一个引进了串联电流负反馈的共射放大器。根据深反馈条件（AF&&l），则
所以电压放大倍数 说明在深反馈条件下，该电路的闭环电压放大倍数等于集电极总交流负载与发射极交流电阻之比。RE越大，反馈越深，放大倍数越小，但有输入阻抗增大，输出电流频带展宽，输出电流稳定性提高，非线性失真减小等优点。 　　该电路的输出电阻可视为集电极负载电阻RC与管子支路的等效输出电阻 　　并联。因为电流反馈使管子支路的输出电阻增大了，所以总的输出电阻Rof为 　　该电路为单级放大器，其开环放大倍数A较小，所以深反馈条件一般较难满足，因而用深反馈条件计算会存在一定的误差。用等效电路法求得的电压放大倍数为 当（1＋β）RE＞＞rbe时： 可见，本章用反馈概念计算的结果与用等效电路法计算的结果是相吻合的。 　　图8.4.10是一个三级串联电流负反馈放大器。其中，R8将V3射极电压反馈到V1的射极，信号从V3集电极输出，所以该电路是一个三级串联电流反馈电路。设信号极性以b1为正，则c1为负，c2为正，e3为正，该电压经R8与R3分压，得反馈电压　　也为正，所以，净输入电压　　　　　　　，使　　　　　　，所以是负反馈。
图8.4.10　三级串联电流负反馈电路 由图可见，反馈电压　　为
在深反馈条件下
电压放大倍数Auf为 而且，我们的判断结果　　与　　相位是相反的，所以 　　4. 并联电流负反馈 　　图8.4.11电路中负载RL悬浮输出，应用“输出短路法”，设输出电压Uo＝0，反馈电流　　　　　　　，所以图(a）为电流反馈；输入信号加到反相端，反馈也加到反相端，净输入信号　　　　　　　，故为并联负反馈；
　　图8.4.11
并联电流负反馈放大器 所以闭环增益Auf为 闭环输入电阻 Rif = R1（理想运放） 闭环输出电阻 Rof ＝ ∞（理想运放） 　　如图8.4.12所示，R6将第二级射极和第一级基极连在一起，R1、R6和R5构成了两级间的反馈网络。输入信号支路 （　　、R1）与反馈支路（R6）并联连接到放大器的控制端（　　），所以构成两级间的并联反馈。另外，反馈信号取自于V2的射极，而信
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