放大电路频率响应基础概念
定義:
放大電路頻率響應(yīng)、幅頻特性、相頻特性、下限頻率、上限頻率、通頻帶、頻率失真、波特圖、高通電路、低通電路、共射截止頻率、特征頻率共、基截止頻率。
放大電路頻率響應(yīng):當(dāng)放大電路輸入不同頻率的正弦波信號(hào)時(shí),電路的放大倍數(shù)將有所不同,而成為頻率的函數(shù)。這種函數(shù)關(guān)系稱為放大電路的頻率響應(yīng)或頻率特性。(放大器件(包括BJT和FET)本身具有極間電容,放大電路中有時(shí) 存在電抗性元件)
由于電抗性元件的作用,使正弦波信號(hào)通過放大電路時(shí),不僅信號(hào)的幅度得到放大,而且還將產(chǎn)生一個(gè)相位移。此時(shí),電壓放大倍數(shù)可表示如下:可知電壓放大倍數(shù)的幅值和相角都是頻率的函數(shù)。
幅頻特性:電壓放大倍數(shù)的幅值和頻率的函數(shù)
相頻特性:電壓放大倍數(shù)的相角和頻率的函數(shù)。
單管共射放大電路的頻率特性曲線如下圖。
下限頻率:電壓放大倍數(shù)下降為0.707Aum時(shí),相應(yīng)的低頻頻率。
上限頻率:電壓放大倍數(shù)下降為0.707Aum時(shí),相應(yīng)的高頻頻率。
通頻帶:下限頻率和上限頻率之間的頻率范圍稱為通頻帶,通頻帶寬度表征放大電路對(duì)不同頻率輸入信號(hào)的響應(yīng)能力。
頻率失真:由于放大電路通頻帶的寬度有一定限制,因此,當(dāng)輸入信號(hào)的頻率升高或降低時(shí),電壓放大倍數(shù)的幅值可能減小,同時(shí),可能產(chǎn)生滯后或超前的相位移。所以,當(dāng)輸入信號(hào)包含多次諧波時(shí),經(jīng)過放大電路以后,輸出波形可能產(chǎn)生頻率失真。如下圖。
波特圖:對(duì)數(shù)頻率特性又稱為波特圖。對(duì)數(shù)幅頻特性的縱坐標(biāo)是電壓放大倍數(shù)幅值的對(duì)數(shù)20lg|Au|,單位是dB。對(duì)數(shù)相頻特性縱坐標(biāo)是相角,不取對(duì)數(shù)。對(duì)數(shù)頻率特性的主要優(yōu)點(diǎn)是可以拓寬視野,在較小的坐標(biāo)范圍內(nèi)表示寬廣頻率范圍的變化情況,同時(shí)將低頻段和高頻段的特性都表示得很清楚,而且作圖方便。
高通電路:
高通電路波特圖:由波特圖可知,高通電路就是通高頻,其中fL稱為高通電路的下限頻率。
低通電路:
低通電路波特圖:由圖像可知,低通就是通低頻。fH稱為低通電路的上限頻率。
三極管的頻率參數(shù):描述三極管的電流放大系數(shù)對(duì)高頻信號(hào)的適應(yīng)能力。
中頻時(shí),一般認(rèn)為三極管的共射電流放大系數(shù)β基本上是一個(gè)常數(shù),不隨頻率而變化。但當(dāng)頻率升高時(shí),由于存在極間電容,因此三極管的電流放大作用將被削弱,所以電流放大系數(shù)是頻率的函數(shù)。
共射截止頻率:fβ是三極管放大倍數(shù)β下降到0.707β時(shí)的頻率,稱為三極管的共射截止頻率,此時(shí)β的對(duì)數(shù)幅頻特性下降了3dB。
三極管的共射電流放大系數(shù)的對(duì)幅頻和相頻特性如下。
fT是三極管的特征頻率,f>fT時(shí),三極管失去放大作用。fT大約是fβ(共射截止頻率)的β0(三極管低頻時(shí)的共射電流放大系數(shù))倍。
共基截止頻率:慮三極管的極間電容后,共基電流放大系數(shù)也將是頻率的函數(shù)。使共基電流放大系數(shù)值下降為低頻時(shí)的0.707倍時(shí)的頻率定義為共基截止頻率。
共基電流放大系數(shù)和共射電流放大系數(shù)關(guān)系:
共基截止頻率和共射截止頻率關(guān)系如下,可看出,與共射組態(tài)相比, 共基組態(tài)的頻率響應(yīng)比較好。
總結(jié)
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