放大電路的全頻帶增益特性分析

1、放大電路的全頻帶增益特性分析摘 要：本文運(yùn)用模擬電子技術(shù)課堂上所學(xué)知識(shí)，以及通過(guò)查閱資料文獻(xiàn)所獲得的知識(shí)，對(duì)常用放大電路的中頻增益、輸入電阻、輸出電阻、頻率特性等主要性能進(jìn)行分析和定量計(jì)算。運(yùn)用放大電路的高頻模型，通過(guò)對(duì)之流通路和交流通路的求解計(jì)算出放大電路的增益函數(shù)，并用Matlab畫(huà)出了該放大電路的幅度相應(yīng)和相位響應(yīng)，在Multisim軟件中進(jìn)行了模擬。關(guān)鍵字：放大電路；模擬The Characteristics Analysis Of The Whole Band Gain Amplifier CircuitAbstract: In this paper, we used the kno

2、wledge by learning the analog electronic technology in the classroom, and looked for the information on literature. We analyzed the common-used of the IF amplifier-growing, input resistance, output resistance, frequency characteristics. By useing the high-frequency amplifying circuit model of the ci

3、rculation road and the solution of the exchange pathway t,we calculated the amplifier-growing function, and used Matlab to draw the amplification circuit corresponding amplitude and phase response which were simulated in Multisim software. Key words: amplifier circuit；simulation1.放大電路頻率特性簡(jiǎn)介 幅頻響應(yīng)曲線：

4、多種不同信號(hào)的比值描繪成的曲線，叫做幅頻響應(yīng)曲線。 相頻相應(yīng)： 信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)之后的輸出信號(hào)的相位與它輸入時(shí)的信號(hào)的相位值差。 在放大電路中提到過(guò)通頻帶的概念。放大電路輸出信號(hào)的幅度和相位，會(huì)隨著信號(hào)頻率的變化發(fā)生變化，一般來(lái)說(shuō)，在放大電路的低頻段與高頻段和中頻段相比，信號(hào)的幅度會(huì)下降，也會(huì)產(chǎn)生一定的相移。這就是放大電路的頻率特性，它分為幅頻特性和相頻特性兩方面。 幅頻特性是描繪輸入信號(hào)幅度固定，輸出信號(hào)的幅度隨頻率變化而變化的規(guī)律， 相頻特性是描繪輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間相位差隨信號(hào)頻率變化而變化的規(guī)律。這些統(tǒng)稱放大電路的頻率響應(yīng)。幅頻特性偏離中頻值的現(xiàn)象，稱為幅度頻率失真。相頻特性偏離中頻值的

5、現(xiàn)象，稱為相位頻率失真。 放大電路的幅頻特性和相頻特性，也稱頻率響應(yīng)。因放大電路對(duì)不同頻率成分信號(hào)的增益不同，從而使輸出波形產(chǎn)生失真，稱為幅度頻率失真簡(jiǎn)稱幅頻失真。放大電路對(duì)不同頻率成分信號(hào)的相移不同，從而使輸出波形產(chǎn)生的失真，稱為相頻失真。幅頻失真和相頻失真是線性失真。 產(chǎn)生頻率失真的原因是放大電路中存在電抗性元件，例如耦合電容、旁路電容、分布電容、變壓器、分布電感等，并且三極管的電流放大系數(shù)也是頻率的函數(shù)。在研究頻率特性時(shí)，前面介紹的三極管的低頻小信號(hào)模型不再適用，而要采用高頻小信號(hào)模型。2 常用共集電極放大電路（CC）全頻帶特性分析圖2-1圖1中，RS=500，RB1=51k，RB2=2

6、0k，RE=2k，RL=2k，C1=C2=10F，晶體管的hfe=100，rbb=80，Cbc=10F，fT=200MHz，UBE=0.7V，VCC=12V。我們將以該實(shí)用電路為例，分析其中頻增益、輸入電阻、輸出電阻，并畫(huà)出該電路的波特圖。2.1 直流通路的求解圖2-1-1 直流通路因?yàn)镮B極小故UB 可以直接根據(jù)RB1和RB2分壓算得UB= VCC RB2 / ( RB1+ RB2) UB=3.38VUB= UBE + RE IBQ（1+hfe） 解得IBQ =0.013mA , ICQ = hfeIBQ=1.3mA , IEQ = IBQ（1+hfe）=1.313mAVCC= UCEQ +

7、RE IBQ（1+hfe） 解得UCEQ=9.374V 2.2交流通路的求解由題目所給，是共集電極電路，且是高頻模型，所以可以畫(huà)出如圖所示的交流等效電路圖 圖2-2-1由靜態(tài)工作點(diǎn)可求出：并且根據(jù)米勒定理，可以把be間和bc間的電容歸于和，這樣便可以繼續(xù)簡(jiǎn)便地討論問(wèn)題。于是可求：所以經(jīng)過(guò)米勒定理的變換后等效圖為圖2-2-2由等效電路圖可以求得，有兩個(gè)極點(diǎn)，即fH1和fH2。由他們所在的之路的電阻和電容可以求出相應(yīng)的頻率。 而在中頻的情況下，我們由常識(shí)可以知道：因?yàn)槭枪布姌O的電路所以放大增益。中頻時(shí)的等效電路圖： 圖2-2-3于是可以根據(jù)公式算出來(lái)放大增益的具體增益函數(shù)表達(dá)式即將相應(yīng)的兩個(gè)所求

8、頻率代入，即可得到。求出上面的表達(dá)式后，可以相應(yīng)的將它的波特圖畫(huà)出來(lái)，這里面應(yīng)該是一條從零點(diǎn)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)上升和下降然后最終保持不變的高通濾波器。下面我們?cè)賮?lái)看一下輸出電阻的求解: 所以2.3 用波特儀和Matlab模擬畫(huà)出放大電路的波特圖圖2-3-1 用波特儀測(cè)量波特曲線所得幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)如圖所示圖2-3-2 放大電路的幅度響應(yīng)圖2-3-3 放大電路的相位響應(yīng)2.4 Matlab程序w=-8*pi:0.01:8*pi; b=25*10(-6),0; a=2.075*10(-9),1.08*10(-4),1; H=freqs(b,a,w); subplot(211) plot(w,abs(H);grid on xlabel(omega(rad/s),ylabel(|H(omega)|); title(H(s)的幅頻特性) subplot(212) plot(w,angle(H);grid on xlabel(omega(rad/s),ylabel(phi(omega); title(H(s)的相頻特性) sys=tf(b,a); bode(sys);grid on 3 參考文獻(xiàn)1、高吉祥主編高頻電子線路電子工業(yè)出版社 2003年2、曾興雯 劉乃安 陳健編高頻電路原理與分析（第三版）西安電子科技大學(xué)出版社