2022-2023学年高二物理竞赛课件：放大电路的频率响应

放大电路的频率响应 2 背景 前面所讲的放大电路都是针对单一频率正弦信号的放大，只要放大电路的静态工作点选择合适，就可以对输入信号进行不失真的放大。即输出信号能够完全反映输入信号的变化规律。 Au ui uo 不失真地对输入信号进行了放大 单一频率 正弦信号 幅度增大且与输入同频率正弦信号 但在实际应用中，放大电路的输入信号往往是由若干个频率的正弦分量叠加而成复合信号。在这种情况下，只要放大电路的静态工作点合适，是否就一定能得到不失真的输出信号？ 到底怎样呢？ 第三章 半导体三极管及其放大电路 放大电路的频率响应 北华航天工业学院 3 实际情况 放大电路中存在外加电容和三极管极间电容，这些电容在不同的频率下有不同的容抗，所以，对输入信号中的不同频率的正弦信号，放大电路所具有的放大倍数和附加相移就不一样。在这种情况下，即便是放大电路的静态工作点选择合适，也有可能使放大电路的输出信号产生失真。 对不同频率放大倍数不同 第三章 半导体三极管及其放大电路 3.6.2 放大电路的频率响应 北华航天工业学院 4 概念 放大电路对不同频率的正弦信号的稳态响应。--频率响应 表达方式 说明：放大电路对不同频率的正弦信号有着不同的电压放大倍数，即放大电路的电压放大倍数是频率的函数。 其中：Au(f )------幅频特性 u(f )------相频特性 第三章 半导体三极管及其放大电路 3.6.2 放大电路的频率响应 1. 概述 北华航天工业学院 5 频率响应曲线 放大电路的频率响应曲线，包括幅频响应曲线和相频响应曲线。单级阻容耦合放大电路频率响应曲线如下： 第三章 半导体三极管及其放大电路 3.6.2 放大电路的频率响应 1. 概述 北华航天工业学院 6 频率响应曲线 说明： 频率响应曲线分为三个区： （1）中频区 特点：曲线平坦 原因：该区域不考虑外加电容和三极管极间电容的影响，放大电路的电压放大倍数是与频率无关的实常数；其相位约为-180°。 第三章 半导体三极管及其放大电路 3.6.2 放大电路的频率响应 1. 概述 北华航天工业学院 7 频率响应曲线 说明：（2）低频区 特点：f↓→Au(f ) ↓ f↓→︱(f ) ︱ ↓ 原因：考虑了外加电容的影响（设ui幅度不变） f↓→耦合电容分压作用↑→uo↓→Au(f ) ↓ f↓→外加电容作用，产生正的附加相移↑→ ︱(f ) ︱ ↓ 第三章 半导体三极管及其放大电路 3.6.2 放大电路的频率响应 1. 概述 北华航天工业学院 8 频率响应曲线 说明： （3）高频区 特点：f↑→Au(f ) ↓ f↑→︱(f ) ︱ ↑ 原因：考虑了三极管极间电容的影响（设ui幅度不变） f↑→极间电容起作用，产生负的附加相移↑→ ︱(f ) ︱↑ f↑→极间电容分流作用↑→io↓→Au(f ) ↓； 第三章 半导体三极管及其放大电路 3.6.2 放大电路的频率响应 1. 概述 北华航天工业学院 9 技术指标 上限频率fH和下限频率fL 通频带 BW= fH - fL 说明：放大电路要想对 输入的复合信号进行不失 真的放大，就必须使输入 复合信号中包含的所有频率分量上都要落在放大电路的 通频带范围之内。 否则，就会产生失真 会产生什么失真呢？ 第三章 半导体三极管及其放大电路 1. 概述 北华航天工业学院 10 频率失真 幅频失真： 对不同频率放大倍数不同 幅频失真和相频失真 第三章 半导体三极管及其放大电路 3.6.2 放大电路的频率响应 1. 概述 北华航天工业学院 11 对不同频率附加相移不同 频率失真 相频失真： 说明：幅频失真可以用人的听觉来识别，相频失真则需用视觉来辨别。 问题：1.为什么人耳能听见蜜蜂翅膀振动的声音，而听不见蝴蝶翅膀振动的声音？ 2.频率失真和饱和、截止失真有何区别？ 第三章 半导体三极管及其放大电路 幅频失真和相频失真 北华航天工业学院 12 第三章 半导体三极管及其放大电路 3.6.2 放大电路的频率响应 2. 放大电路的低频响应 (1)RC高通滤波电路 北华航天工业学院 $