第 5章 频率响应
5―1 频率响应的概念
5― 1― 1频率失真及不失真条件一,频率失真我们知道,待放大的信号,如语音信号,电视信号,生物电信号等等,都不是简单的单频信号,它们都是由许多不同相位,不同频率分量组成的复杂信号,
即占有一定的频谱 。
第 5章 频率响应第 5章 频率响应二,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 (如晶体管或场效应管的特性曲线的非线性等 )。
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 。
第 5章 频率响应三,不失真条件 ——理想频率响应综上所述,若放大器对所有不同频率分量信号的放大倍数相同,延迟时间也相同,那么就不可能产生频率失真,故不产生频率失真的条件为
(5―1)
(5―2a)
(5―2b) 也为常数）
常数）
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第 5章 频率响应图 5― 2给出了不产生线性失真的振幅频率响应和相位频率响应,称之为理想频率响应 。
图 5― 2
(a)理想振幅频率响应； (b)理想相位频率响应第 5章 频率响应
5― 1― 2实际的频率特性及通频带定义实际的振幅频率特性一般如图 5― 3所示 。 在低频和高频区放大倍数有所下降,而中间一段比较平坦 。
为分析方便起见,人们将实际的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,以便定量表征频率响应的实际状况 。
第 5章 频率响应图 5―3 实际的放大器幅频响应第 5章 频率响应
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(5―3)
(5―4)
(5―5)
(5―6)
(5―7)
第 5章 频率响应
5―2 单级共射放大器的高频响应
5― 2― 1晶体管的频率参数和高频等效电路一,晶体管的高频等效电路在第二章中,我们曾经提到过晶体管的势垒电容和扩散电容 。 因为发射结正向偏置,基区存贮了许多非平衡载流子,所以扩散电容成分较大,记为 Cb′e；而集电结为反向偏置,势垒电容起主要作用,记为
Cb′c。 在高频区,这些电容呈现的阻抗减小,其对电流的分流作用不可忽略 。 考虑这些极间电容影响的高频混合 π小信号等效电路如图 5― 4所示 。
第 5章 频率响应图 5―4 晶体管的高频小信号混合 π等效电路第 5章 频率响应图 5―4a 晶体管共射输出短路时的高频小信号混合 π等效电路第 5章 频率响应二,晶体管的高频参数
1.共射短路电流放大系数 β(jω)及其上限频率 fβ
由于电容 C b′e的影响,β值将是频率的函数。根据 β的定义
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第 5章 频率响应的上限频率）)((
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(5―11)
|β(jω)|的频率特性如图 5―5 所示。
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第 5章 频率响应图 5―5 |β(jω)| 与频率 f的关系曲线第 5章 频率响应
2,特征频率 fT
特征频率 fT定义为 |β(jω)|下降到 1所对应的频率,
如图 5― 5所示 。
当 f= fT时,
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(5―12)
第 5章 频率响应
3.共基短路电流放大系数 α(jω)及 fα
因为
(5―13)
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第 5章 频率响应
5― 2― 2共射放大器的高频响应分析一,共射放大器的高频小信号等效电路图 5― 6(a)所示的共射放大器的高频小信号等效电路如图 5― 6(b)所示 。 该电路中 Cb′c跨接在输入回路和输出回路之间,使高频响应的估算变得复杂化,所以首先应用密勒定理将其作单向化近似 。
第 5章 频率响应图 5― 6
(a)电路； (b)等效电路 (设 RB1‖ RB2>>Rs)
第 5章 频率响应图 5― 6
(a)电路； (b)等效电路 (设 RB1‖ RB2>>Rs)
第 5章 频率响应称为密勒电容式中（或（
容相应地存在一个等效电
（
两点往右看的导纳为、由此可见，从得将上式代入此式的电流为通过电容可以忽略，因而可得项相比的正向电流，它与前两过上式中最后一项表示通集电极节点电流方程
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第 5章 频率响应称为输出密勒电容式中）（或（
容相应地存在一个等效电
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两点往左看的导纳为、由此可见，从得将上式代入此式的电流为通过电容得由
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第 5章 频率响应二,密勒定理以及高频等效电路的单向化模型密勒定理给出了网络的一种等效变换关系,它可以将跨接在网络输入端与输出端之间的阻抗分别等效为并接在输入端与输出端的阻抗 。
如图 5― 7(a)所示,阻抗 Z跨接在网络 N的输入端与输出端之间,则等效到输入端的阻抗 Z1为第 5章 频率响应图 5― 7
(a)原电路； (b)等效后的电路
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第 5章 频率响应图 5― 7
(a)原电路； (b)等效后的电路第 5章 频率响应
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(5―14)
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第 5章 频率响应
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第 5章 频率响应
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利用图 5― 8(b)的单向化简化模型,我们很快可以估算出电路的频率响应和上限频率 fH。
第 5章 频率响应图 5― 8
(a)单向化模型； (b)进一步的简化等效电路
5―1 频率响应的概念
5― 1― 1频率失真及不失真条件一,频率失真我们知道,待放大的信号,如语音信号,电视信号,生物电信号等等,都不是简单的单频信号,它们都是由许多不同相位,不同频率分量组成的复杂信号,
即占有一定的频谱 。
第 5章 频率响应第 5章 频率响应二,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 (如晶体管或场效应管的特性曲线的非线性等 )。
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 。
第 5章 频率响应三,不失真条件 ——理想频率响应综上所述,若放大器对所有不同频率分量信号的放大倍数相同,延迟时间也相同,那么就不可能产生频率失真,故不产生频率失真的条件为
(5―1)
(5―2a)
(5―2b) 也为常数）
常数）
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第 5章 频率响应图 5― 2给出了不产生线性失真的振幅频率响应和相位频率响应,称之为理想频率响应 。
图 5― 2
(a)理想振幅频率响应； (b)理想相位频率响应第 5章 频率响应
5― 1― 2实际的频率特性及通频带定义实际的振幅频率特性一般如图 5― 3所示 。 在低频和高频区放大倍数有所下降,而中间一段比较平坦 。
为分析方便起见,人们将实际的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,以便定量表征频率响应的实际状况 。
第 5章 频率响应图 5―3 实际的放大器幅频响应第 5章 频率响应
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第 5章 频率响应
5―2 单级共射放大器的高频响应
5― 2― 1晶体管的频率参数和高频等效电路一,晶体管的高频等效电路在第二章中,我们曾经提到过晶体管的势垒电容和扩散电容 。 因为发射结正向偏置,基区存贮了许多非平衡载流子,所以扩散电容成分较大,记为 Cb′e；而集电结为反向偏置,势垒电容起主要作用,记为
Cb′c。 在高频区,这些电容呈现的阻抗减小,其对电流的分流作用不可忽略 。 考虑这些极间电容影响的高频混合 π小信号等效电路如图 5― 4所示 。
第 5章 频率响应图 5―4 晶体管的高频小信号混合 π等效电路第 5章 频率响应图 5―4a 晶体管共射输出短路时的高频小信号混合 π等效电路第 5章 频率响应二,晶体管的高频参数
1.共射短路电流放大系数 β(jω)及其上限频率 fβ
由于电容 C b′e的影响,β值将是频率的函数。根据 β的定义
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|β(jω)|的频率特性如图 5―5 所示。
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第 5章 频率响应图 5―5 |β(jω)| 与频率 f的关系曲线第 5章 频率响应
2,特征频率 fT
特征频率 fT定义为 |β(jω)|下降到 1所对应的频率,
如图 5― 5所示 。
当 f= fT时,
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第 5章 频率响应
3.共基短路电流放大系数 α(jω)及 fα
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第 5章 频率响应
5― 2― 2共射放大器的高频响应分析一,共射放大器的高频小信号等效电路图 5― 6(a)所示的共射放大器的高频小信号等效电路如图 5― 6(b)所示 。 该电路中 Cb′c跨接在输入回路和输出回路之间,使高频响应的估算变得复杂化,所以首先应用密勒定理将其作单向化近似 。
第 5章 频率响应图 5― 6
(a)电路； (b)等效电路 (设 RB1‖ RB2>>Rs)
第 5章 频率响应图 5― 6
(a)电路； (b)等效电路 (设 RB1‖ RB2>>Rs)
第 5章 频率响应称为密勒电容式中（或（
容相应地存在一个等效电
（
两点往右看的导纳为、由此可见，从得将上式代入此式的电流为通过电容可以忽略，因而可得项相比的正向电流，它与前两过上式中最后一项表示通集电极节点电流方程
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容相应地存在一个等效电
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第 5章 频率响应二,密勒定理以及高频等效电路的单向化模型密勒定理给出了网络的一种等效变换关系,它可以将跨接在网络输入端与输出端之间的阻抗分别等效为并接在输入端与输出端的阻抗 。
如图 5― 7(a)所示,阻抗 Z跨接在网络 N的输入端与输出端之间,则等效到输入端的阻抗 Z1为第 5章 频率响应图 5― 7
(a)原电路； (b)等效后的电路
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第 5章 频率响应图 5― 7
(a)原电路； (b)等效后的电路第 5章 频率响应
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(5―14)
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第 5章 频率响应
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(5― 21 )
(5―22)
利用图 5― 8(b)的单向化简化模型,我们很快可以估算出电路的频率响应和上限频率 fH。
第 5章 频率响应图 5― 8
(a)单向化模型； (b)进一步的简化等效电路
