幅度响应怎么计算_模拟电路-放大电路的频率响应

在本节之前，我们给电路的信号是单频正弦波信号，默认放大电路的特性（放大倍数）与输入信号的频率无关。

在实际电路中，放大电路的输入信号通常不是单频正弦波信号，而是由不同频率组成的复杂信号。由于三极管本身具有电容效应(结电容=扩散电容 电阻电容)本身存在于放大电路中

1.频率响应和频率失真

当频率响应放大电路输入范围相同的正弦波信号时，输出信号的范围和相位随信号频率的变化而变化

频率失真——由于放大电路对不同频率的输入信号有不同的放大能力，当输入信号的频率不在放大电路的放大范围内时，放大电路不能很好地放大输入信号，导致输出信号失真

频率失真可分为相位失真和振幅失真

例子：

假设放大电路的输入信号可分解为基波和二次谐波

如果放大电路对不同频率的信号有不同的相位移。

在输出信号中，基波的信号相位与输入信号中的基波相位相同，二次谐波信号不同于输入信号中的二次谐波信号。因此，叠加输出信号的相位不同于输入信号的波形。我们称之为相位失真。

如果放大电路对不同频率的信号有不同的放大能力

我们称之为振幅失真

在放大电路中，两种失真通常同时发生

2.放大电路的频率特性分析方法

（1）频域法

放大电路输入正弦小信号，测量分析

放大电路的频率特性通常用幅频特性和相频特性曲线来表示

（2）瞬态法

阶跃响应-放大电路输入单位阶跃信号，输出信号随时间变化的关系称为瞬态响应

用上升时间

• 上升时间
  -输出信号的波形从最大值的10%上升到90%。
• 上升时间
  放大电路对高频分量的放大能力越小，放大电路上限的截止频率越高
  越大
• 平定降落率：输出信号一段时间
  后的幅值
  ，相对输出信号的峰值
  相位度下降
  ，
  截止频率越大，截止频率越低
  越大

3.晶体管的高频模型

晶体管高频等效电路简化

集电结电容器采用密勒定理

A集电结电压为晶体管

4.晶体管的高频特性和高频参数

晶体管放大倍数与频率的关系

幅频特性：

相频特性：

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BJT晶体管电路总结

1.晶体管的基本概念

(1)根据晶体管中使用的不同半导体材料，晶体管分为硅管和锗管

不同的结构可分为：NPN型和PNP型

(2)晶体管的工作状态:

• 放大状态-发射结正偏，集电结反偏
• 饱和状态-发射结反偏，集电结正偏
• 截止状态-发射结反偏，集电结反偏
• 放大状态主要用于模拟电路，饱和状态和截止状态主要用于数字电路

（3）晶体管的共射级接法和输入/输出伏安特性曲线

• 晶体管的共射级接法

• 输入特性曲线

• 输出特性曲线

饱和区：

• 发射结正偏，集电结也正偏
• 集电极电流饱和，基极电流失去了对集电极电流的控制
• 电压增加，集电极电流增加

放大区：

• 发射极偏，集电结反偏
• 基极电流控制集电极电流
• 集电极电流
  集电极两端的电压
  无关

截止区

• 发射极反偏，集电极反偏
• 基极电流
  ,集电极电流

（4）NPN管和PNP管的区别：主要表现在电流和电压的极性上

（5）硅管和锗管的主要区别

• 死区电压：硅管0.5V，锗管0.1V
• 管压降：硅管0.7V，锗管0.2V
• 锗管的
  比硅管大

（6）温度对管子参数的影响

• 温度升高，电流放大倍数增加，
  %/℃

温度每升高摄氏一度，晶体管的电流放大倍数要增大0.5%到1%

• 温度每升高摄氏一度，反向饱和电流
  要增大一倍

• 对发射结电压的影响，温度每升高摄氏一度，管压降降低2-2.5个毫伏

• 温度升高，管子的死区电压降低

（7）基本共发射极放大电路

• 静态分析（直流分析，求解静态工作点）

画出基本共发射极放大电路的直流通路

根据直流通路求解放大电路的静态工作点

求解放大电路的静态工作点的方法有两种：图解法和估算法（在实际的工程中通常使用估算法）

根据以下方程求解出如上图的静态工作点

输入回路方程

输出回路方程

晶体管对直流信号的放大特性方程

其中，

• 动态分析

画出共发射极放大电路的交流通路，将交流通路做微变等效（将晶体管的输入回路等效成一个电阻

根据等效电路求出共发射极放大电路的交流通路的动态性能指标

（公式推导过程查阅书本电压）

将耦合电容

得到基本共发射极阻容耦合放大电路的微变等效电路如下

电压放大倍数

输入电阻

输出电阻

动态范围

（8）分压式偏置阻容耦合共发射极放大电路

这种电路采用负反馈技术来稳定静态工作点

• 静态分析：求放大电路的静态工作点

耦合电容

方法一：戴维宁等效电路法

画出直流通路的戴维宁等效电路

根据如上图的电路，列出如下的方程

方法二：计算法

可得：

解得：

• 动态分析：分压式偏置阻容耦合放大电路的动态分析方法和基本共发射极阻容耦合放大电路动态分析方法类似—画出H参数微变等效模型，由等效模型的公式求解放大电路动态性能指标

（9）共集电极放大电路分析

• 静态分析的方法和分压式偏置的共发射极放大电路一样
• 动态分析：

画出共集电极放大电路的交流通路，然后画出晶体管的微变等效电路

输出电阻

（10）共基极放大电路

同理，做微变等效

求得动态参数如下

以上推导过程省略，详细推导过程参考书本。

（11）多级放大电路

• 整个电路的电压放大倍数等于各级电路的电压放大倍数的乘积
• 放大电路的输入电阻等于第一级放大电路的输入电阻
• 放大电路的输出电阻等于最后一级放大电路的输出电阻
• 分别求出电路中每一个电容原件所在回路的时间常数
  ，则该惯性环节所决定的截止频率为
• 如果各个惯性环节决定的放大电路的频率分别为
  ，则整个电路的下限截止频率为
• 同理，