GRM32DF51H106ZA01B圖4.7.1是某一阻容耦合單級共射放大電路的頻率響應曲線,其中圖a是幅頻響應曲線,圖b是相頻響應曲線。通常,電路中的每只電容只對頻譜的一段影響大,因此,在分析放大電路的頻率響應時,可將信號頻率劃分為三個區域:低頻區、中頻區和高頻區Q在中頻區(fl~fh之間的通帶內),耦合電容和旁路電容可視為對交流信號短路,而BJT的極間電容和電路中的分布電容可視為開路,此時的增益基本上為常數,輸出與輸入信號間的相位差也為常數。在r<u的低頻區,耦合電容和旁路電容不能再被視為對交流信號短路,高頻響應和低頻響應。

RC低通電路的頻率響應,圖4.7.2所示為RC低通電路,圖可得該電路的電壓傳遞函數為高頻區.

此時的增益隨信號頻率的降低而減小,相 圖4.7.1 阻容耦合單級共射放大移減小。在r>f的高頻區,BJT的極間電路的頻率響應容和電路中的分布電容不能視為對交流信號開路,此時的增益隨信號頻率的增加而減小,相移增大。在r=h和r=j處,增益下降為中頻增益的0.707倍,即比中頻增益下降了3 dB。

由上可知,利用三個頻段的等效電路和近似技術便可得到放大電路的頻率響應,從而避免了利用一個完整電路(即包含所有電容)求解復雜的傳遞函數。利用SPICE等計算機仿真軟件分析包含所有電容的頻率響應,會得到更精確的結果。

為了便于理解和手工分析實際放大電路的頻率響應,下面首先對簡單RC電路的頻率響應加以分析。

單時間常數RC電路的頻率響應,單時間常數RC電路是指由一個電阻和一個電容組成的或者最終可以簡化成一個電阻和一個電容組成的電路,它有兩種類型,即RC低通電路和RC高通電路。它們的頻率響應可分別用來模擬放大電路的利用復變量s,由巧RC低通電路,放大電路的頻率響應,對于實際頻率,s=jω=j2πr,并令式中H為高頻電壓傳輸系數,其幅值(模)|奸H|和相角♀H分別為

H=arctan(y/FH)           (⒋7.5)

幅頻響應波特圖可由式(4.7.4)按下列步驟繪出:

當F<<j時|AT、H|=1v+(y+H)≈1

用分貝(dB)表示則有201g|A vⅡ|≈201g1=O dB這是一條與橫軸平行的零分貝線。

當F>>k時|Am|=1/g+(i/H)≈ui

用分貝表示,則有201g|kn|≈201g(ui)

這是一條斜率為一20 dB/十倍頻程的直線,與零分貝線在F=p處相交。

由以上二條直線構成的折線,就是近似的幅頻響應,如圖4.7.3a所示。凡對應于兩條直線的交點,所以凡稱為轉折頻率。由式(4,7,4)可知,當/=凡時,|Am|=1/萬=0.707,即在凡處,電壓傳輸系數下降為中頻值的0.707倍,用分貝表示時,下降了3 dB,所以凡又稱為上限截止頻率,簡稱為上限頻率。對照式(4.7.1)和式(4.7.2)還可知,兒是Am(s)的極點頻率。

這種用折線表示的幅頻響應與實際的幅頻響應曲線存在一定誤差,如圖4.7.3a中的虛線所示。作為一種近似方法,在工程上是允許的。

相頻響應,根據式(4.7.5)可作出相頻響應曲線,它可用三條直線來近似描述:

當r<<k時,PH→0°,得到一條♀H=0°的直線。

當F>>t時,pH→-90°,得到一條♀H=-90°的直線。

雙極結型三極管及放大,RC低通電路的波特圖(a)幅頻響應 (b)相頻響應

當F=vf時,♀H=-45°G,由于當ui=0.1和r/y苷=10時,相應地可近似得田H=0°和四H=-90°,故在0.1九和10rH之間,可用一條斜率為一45°/十倍頻程的直線來表示,于是可畫得相頻響應曲線如圖4.7.3b所示。圖中亦用虛線畫出了實際的相頻響應。

同樣,作為一種I程近似方法,存在一定的相位誤差也是允許的。

由上述分析可知,當輸人信號的頻率y<2時,RC低通電路的電壓傳輸系數的幅值△|H最大,而且不隨信號頻率而變化,即低頻信號能夠不衰減地傳輸到輸出端,也不產生相移。/土yi時,AlH下降3 dB,且產生一45°相移。

y>3后,隨著r的增加,AlH按一定的規律衰減,且相移增大、最終趨于一90°(這里的負號表示輸出電壓滯后于輸人電壓)。掌握RC低通電路的頻率響應,將有助于對放大電路高頻響應的分析與理解。

RC高通電路的頻率響應,在輸人信號的低頻區內,放大電路中耦合電容和旁路電容對電路放大能力的影響,可用圖4,7.4所示的RC高通電路的頻率響應來模擬。利用復變量s,由圖可得此電路的電壓傳遞函數為高通電路.