第五章 放大电路的频率响应
自 测 题
一、选择正确答案填入空内。
(1)测试放大电路输出电压幅值与相位的变化,可以得到它的频率响应,条件是 。
A.输入电压幅值不变,改变频率
B.输入电压频率不变,改变幅值
C.输入电压的幅值与频率同时变化
(2)放大电路在高频信号作用时放大倍数数值下降的原因是,而低频信号作用时放大倍数数值下降的原因是 。
A.耦合电容和旁路电容的存在
B.半导体管极间电容和分布电容的存在。
C.半导体管的非线性特性
D.放大电路的静态工作点不合适
(3)当信号频率等于放大电路的f
L
或f
H
时,放大倍数的值约下降到中频时的 。
A.0.5倍 B.0.7倍 C.0.9倍
即增益下降 。
A.3dB
B.4dB C.5dB
(4)对于单管共射放大电路,当f = f
L
时,U与相位关系是
o
&
i
U
&

A.+45?
B.-90? C.-135?
当f = f
H
时,U与的相位关系是
o
&
i
U
&

A.-45? B.-135? C.-225?
解:(1)A (2)B,A (3)B A (4)C C
第五章题解-1
二、电路如图T5.2所示。已知:V
CC
=12V;晶体管的Cμ=4pF,f
T
=
50MHz,=100Ω,β
'
bb
r
0
=80。试求解,
(1)中频电压放大倍数;
smu
A
&
(2);
'
π
C
(3)f
H
和f
L;
(4)画出波特图。
图T5.2
解:(1)静态及动态的分析估算,

178)(
mA/V2.69
k27.1
k27.1
k17.1
mV26
)1(
V3
mA8.1)1(
Aμ 6.22
cm
be
eb'
is
i
sm
T
EQ
m
bbei
eb'bb'be
EQ
eb'
cCQCCCEQ
BQEQ
b
BEQCC
BQ

+
=
≈=
≈=
≈+=
≈+=
≈?=
≈+=

=
Rg
r
r
RR
R
A
U
I
g
RrR
rrr
I
r
RIVU
II
R
UV
I
u
&
β
β
(2)估算C,
'
π
第五章题解-2
pF1602)1(
pF214
π2
)(π2
μcm
'
μ
Teb'
0
μπeb'
0
T
≈++=
≈?≈
+

CRgCC
C
fr
CCr
f
ππ
π
β
C
β
(3)求解上限、下限截止频率,
Hz14
)π(2
1
kHz175
π2
1
567)()(
is
L
'
π
H
sbb'eb'bsbb'eb'

+
=
≈=
≈+≈+=
CRR
f
RC
f
RrrRRrrR∥∥∥
(4)在中频段的增益为
dB45lg20
sm

u
A
&
频率特性曲线如解图T5.2所示。
解图T5.2
三,已知某放大电路的波特图如图T5.3所示,填空,
第五章题解-3
(1)电路的中频电压增益20lg| |=
m u
A
&
dB,=
m u
A
&

(2)电路的下限频率f
L
≈ Hz,上限频率f
H
≈ kHz,
(3)电路的电压放大倍数的表达式=
u
A
&

图T5.3
解:(1)60 10
4
(2)10 10
(3)
)
10
j1)(
10
j1)(
10
j1(
j100
)
10
j1)(
10
j1)(
j
10
1(
10
5454
3
fff
f
ff
f
+++
±
+++
±

说明:该放大电路的中频放大倍数可能为“+”,也可能为“-”。
第五章题解-4
习 题
5.1 在图P5.1所示电路中,已知晶体管的、C
'
bb
rμ、Cπ,R
i
≈r
be

填空:除要求填写表达式的之外,其余各空填入①增大、②基本不变、
③减小。
图P5.1
(1)在空载情况下,下限频率的表达式f
L
= 。当R
s
减小时,
f
L
将 ;当带上负载电阻后,f
L
将 。
(2)在空载情况下,若b-e间等效电容为C,则上限频率的表达式f
'
π
H
= ;当R
s
为零时,f
H
将 ;当R
b
减小时,g
m
将,C将
'
π
,
f
H
将 。
解:(1)
1bebs
)(π2
1
CrRR∥+
。①;①。
(2)
'
sbbb'eb'
)]([2
1
π
π CRRrr∥∥+;①;①,①,③。
第五章题解-5
5.2 已知某电路的波特图如图P5.2所示,试写出的表达式。
u
A
&
图P5.2
解,设电路为基本共射放大电路或基本共源放大电路。
)
10
j1)(
10
j1(
3.2j
)
10
j1)(
j
10
1(
32
55
ff
f
A
f
f
A
uu
++

++

&&

5.3 已知某共射放大电路的波特图如图P5.3所示,试写出的表达式。
u
A
&
图P5.3
解:观察波特图可知,中频电压增益为40dB,即中频放大倍数为-100;
下限截止频率为1Hz和10Hz,上限截止频率为250kHz。故电路的表达式为
u
A
&
第五章题解-6
)
105.2
j1)(
10
j1)(j1(
10
)
105.2
j1)(
j
10
1)(
j
1
1(
100
5
2
5
×
+++
+
=
×
+++
=
ff
f
f
A
f
ff
A
u
u
&
&

5.4 已知某电路的幅频特性如图P5.4所示,试问,
(1)该电路的耦合方式;
(2)该电路由几级放大电路组成;
(3)当f =10
4
Hz时,附加相移为多少?当f =10
5
时,附加相移又约为多少?
解:(1)因为下限截止频率为0,
所以电路为直接耦合电路;
(2)因为在高频段幅频特性为 图P5.4
-60dB/十倍频,所以电路为三级放大电路;
(3)当f =10
4
Hz时,φ
'
=-135
o;当f =10
5
Hz时,φ
'
≈-270
o

5.5 若某电路的幅频特性如图P5.4所示,试写出的表达式,并近似估算该电路的上限频率f
u
A
&
H

解:的表达式和上限频率分别为
u
A
&
kHz2.5
31.1
)
10
j1(
10
'
H
H
3
4
3
≈≈
+
±
=
f
f
f
A
u
&
第五章题解-7
5.6 已知某电路电压放大倍数
)
10
j1)(
10
j1(
j10
5
ff
f
A
u
++
=
&
试求解,
(1)=?f
mu
A
&
L
=?f
H
=?
(2)画出波特图。
解:(1)变换电压放大倍数的表达式,求出、f
mu
A
&
L
、f
H

Hz10
Hz10
100
)
10
j1)(
10
j1(
10
j100
5
H
L
m
5
=
=
=
++

=
f
f
A
ff
f
A
u
u
&
&
(2)波特图如解图P5.6所示。
解图P5.6
5.7 已知两级共射放大电路的电压放大倍数
第五章题解-8
105.2
j1
10
j1
5
j1
j200
54
×
+
+
+
=
fff
f
A
u
&
(1)=?f
m u
A
&
L
=?f
H
=?
(2)画出波特图。
解:(1)变换电压放大倍数的表达式,求出、f
m u
A
&
L
、f
H

Hz10
Hz5
10
)
105.2
j1)(
10
j1)(
5
j1(
5
j10
4
H
L
3
m
54
3

=
=
×
+++
=
f
f
A
fff
f
A
u
u
&
&
(2)波特图如解图P5.7所示。
解图P5.7
第五章题解-9
5.8 电路如图P5.8所示。已知:晶体管的β、、C
'
bb
rμ均相等,所有电容的容量均相等,静态时所有电路中晶体管的发射极电流I
EQ
均相等。定性分析各电路,将结论填入空内。
图P5.8
(1)低频特性最差即下限频率最高的电路是 ;
(2)低频特性最好即下限频率最低的电路是 ;
(3)高频特性最差即上限频率最低的电路是 ;
解:(1)(a) (2)(c) (3)(c)
5.9 在图P5.8(a)所示电路中,若β =100,r
be
=1kΩ,C
1
=C
2
=C
e
=100μF,则下限频率f
L
≈?
解:由于所有电容容量相同,而C
e
所在回路等效电阻最小,所以下限频率决定于C
e
所在回路的时间常数。
Hz80
π 2
1
20
11
e
L
sbebsbe
e
≈≈

+
+

+
+
=
RC
f
RrRRr
RR
ββ


第五章题解-10
5.10 在图P5.8(b)所示电路中,若要求C
1
与C
2
所在回路的时间常数相等,且已知r
be
=1kΩ,则C
1
:C
2
=? 若C
1
与C
2
所在回路的时间常数均为25ms,
则C
1
、C
2
各为多少?下限频率f
L
≈?
解:(1)求解C
1
:C
2
因为 C
1
(R
s
+R
i
)=C
2
(R
c
+R
L

将电阻值代入上式,求出
C
1
,C
2
=5,1。
(2)求解C
1
、C
2
的容量和下限频率
Hz1021.1
Hz4.6
π2
1
Fμ 5.2
μF 5.12
L1L
L2L1
Lc
2
is
1
≈≈
≈==

+
=

+
=
ff
ff
RR
C
RR
C
τ
τ
τ
5.11 在图P5.8(a)所示电路中,若C
e
突然开路,则中频电压放大倍数
、f
smu
A
&
H
和f
L
各产生什么变化(是增大、减小、还是基本不变)?为什么?
解:
smu
A
&
将减小,因为在同样幅值的U作用下,
i
&
b
I
&
将减小,
c
I
&
随之减小,
o
U
&
必然减小。
f
L
减小,因为少了一个影响低频特性的电容。
f
H
增大。因为会因电压放大倍数数值的减小而大大减小,所以虽然C
所在回落的等效电阻有所增大,但时间常数仍会减小很多,故f
'
π
C
'
π
H
增大。
5.12 在图P5.8(a)所示电路中,若C
1
>C
e
,C
2
>C
e
,β =100,r
be

1kΩ,欲使f
L
=60Hz,则C
e
应选多少微法?
解:下限频率决定于C
e
所在回路的时间常数,
e
L
π2
1
RC
f ≈。R为C
e
所在回路的等效电阻。
R和C
e
的值分别为,

+
+

+
+
= 20
11
sbebsbe
e
ββ
RrRRr
RR


第五章题解-11
133
π2
1
L
e
≈≈
Rf
CμF
5.13 在图P5.8(d)所示电路中,已知晶体管的=100Ω,r
'
bb
r
be
=1kΩ,
静态电流I
EQ
=2mA,C=800pF;R
'
π
s
=2kΩ,R
b
=500 kΩ,R
C
=3.3 kΩ,C=10
μF。
试分别求出电路的f
H
、f
L
,并画出波特图。
解:(1)求解f
L
Hz3.5
)(π2
1
)(π2
1
besis
L

+

+
=
rRRR
f
(2)求解f
H
和中频电压放大倍数
dB6.37lg20
76)()(
V/mA77
kHz316
)]([π2
1
)]([π2
1
k9.0
sm
'
Lm
bes
eb''
Lm
be
eb'
is
i
sm
T
EQ
m
'
πsbb'eb'
'
πsbbb'eb'
H
bb'beeb'


+

+
=
≈≈

+

+
=
=?=
u
u
A
Rg
rR
r
Rg
r
r
RR
R
A
U
I
g
CRrrCRRrr
f
rrr
&
&
∥∥∥
其波特图参考解图P5.6。
5.14电路如图P5.14所示,已知C
gs
=C
gd
=5pF,g
m
=5mS,C
1
=C
2
=C
S
=10μF。
试求f
H
、f
L
各约为多少,并写出的表达式。
su
A
&
图P5.14
第五章题解-12
解:f
H
、f
L
、的表达式分析如下,
su
A
&
)
101.1
j1)(
16
j1(
)
16
j(4.12
MHz1.1
π2
1
)π(2
1
pF72)1(
Hz16
π2
1
4.12)(
6
s
'
gss
'
gsgs
H
gd
'
Lmgs
'
gs
ss
L
'
Lm
'
Lm
is
i
sm
×
++


≈≈=
≈++=
≈≈
≈?≈?
+
=
ff
f
A
CRCRR
f
CRgCC
CR
f
RgRg
RR
R
A
u
u
&
&

5.15在图5.4.7(a)所示电路中,已知R
g
=2MΩ,R
d
=R
L
=10kΩ,C =
10μF;场效应管的C
gs
=C
gd
=4pF,g
m
= 4mS。试画出电路的波特图,并标出有关数据。
解,
Hz904
π2
1
Hz796.0
)π(2
1
pF88)1(
dB26lg20,20
'
gsg
H
Ld
L
gd
'
Lmgs
'
gs
m
'
Lmm
≈=

+

=++=
≈?=?=
CR
f
CRR
f
CRgCC
ARgA
uu
&&
其波特图参考解图P5.6。
第五章题解-13
5.16 已知一个两级放大电路各级电压放大倍数分别为
+?
+
==
+
+
==
5
2
o
2
5
o1
1
10
j1
50
j1
j2
10
j1
4
j1
j25
ff
f
U
U
A
ff
f
U
U
A
i
u
i
u
&
&
&
&
&
&
(1)写出该放大电路的表达式;
(2)求出该电路的f
L
和f
H
各约为多少;
(3)画出该电路的波特图。
解:(1)电压放大电路的表达式
2
5
2
21
)
10
j1)(
50
j1)(
4
j1(
50
fff
f
AAA
uuu
+++
==
&&&
(2)f
L
和f
H
分别为,
kHz3.64
1021.1
11
Hz50
H
5
H
L
≈≈

f
f
f

(3)根据电压放大倍数的表达式可知,中频电压放大倍数为10
4
,增益为80dB。波特图如解图P5.16所示。
解图P5.16
第五章题解-14
5.17 电路如图P5.17所示。试定性分析下列问题,并简述理由。
(1)哪一个电容决定电路的下限频率;
(2)若T
1
和T
2
静态时发射极电流相等,且r和相等,则哪一级的上限频率低。
'
bb
s 2π1432π1
'
π
C
图P5.17
解:(1)决定电路下限频率的是C
e
,因为它所在回路的等效电阻最小。
(2)所在回路的时间常数大于所在回路的时间常数,所以第二级的上限频率低。
'
CRRRRR,∥>∥∥因为
'
C
第五章题解-15
5.18 若两级放大电路各级的波特图均如图P5.2所示,试画出整个电路的波特图。
解:dB60lg
m
=
u
A
&
20。在折线化幅频特性中,频率小于10Hz时斜率为
+40dB/十倍频,频率大于10
5
Hz时斜率为-40dB/十倍频。在折线化相频特性中,f =10Hz时相移为+90
o
,f =10
5
Hz时相移为-90
o
。波特图如解图
P5.18所示。
解图P5.18
第五章题解-16