模电:放大电路的频率响应 -用人话解释什么是频率响应


 

一:

1.什么是频率响应?

一句话解释:频率响应 就是 频率和放大系数的关系。

由于一些元件的作用,信号的频率过高或者过低,都会导致这个放大电路的放大倍数改变,同时信号的相位也会改变,超前或者滞后。

在一个放大电路里,信号的频率会影对于任何一个具体的放大电路都有一个确定的通频带,因此在设计电路时,必须要首先了解信号的频率范围,以便使所设计的电路具有适应该信号频率范围的通频带。响这个放大电路的放大系数。这两者之间有一个函数关系。

2.耦合电容、下限频率、高通电路

第一个问题:什么是耦合电容? 耦合电容就是指的两个信号直接通过一个电容连接。

 

如图所示,电容连接在uo和ui之间。

在这样的连接方式之下,电容可以通过频率高的信号,当频率降低到一定程度后,将会阻止他的通过,导致放大倍数下降。

所以这样的电路是一个高通电路,可以通过高频率的信号,而频率的下限就是下限频率。

如图所示:

 

 3.同理,我们来讨论一下低通电路,极间电容,上限频率

首先先解释一下 极间电容: 指的是两个电源电极(+,—) 之间的电容。

如图:

 

这样的连接方式导致了他只能通过低频率的信号,当频率慢慢增加到一个高频率的信号后,就会被截至。

因此,他有一个 上限频率。

 

 

 

 

 还有一个概念: 传输特性。

指的是 输出比上输入。 输出和输入的关系

 

化简得到的式子:

 

需要交代的是:Fl 和 Fh 分别指的是下限截止频率对应高通电路,反之亦然。

两者都是取的相位偏移45°时的值。

式子之间的R指的是从电容端口看进去的戴维南等效。

 

二:波特图

一句话简单理解:波特图就是上面那两种图。 额外做了一点变换。

至于是什么变换? 

首先:上面的图是来自于Au 和 f 的函数式。 

这个变换就是对这个函数左右两边取对数。

变换后的式子就是:

 

 

把一个线性的变量,变成了对数。

可以看出,当f=fl 的时候,这个函数值肯定小于0, 算出来是3 当信号频率等于下限频率 fL 或上限频率 fH 时,放大电路的增益下降 3 dB,且产生 + 45°或 - 45°相移。

此时对应的角度是45°,意味着 输出电压超前输入电压45°

然后,我们将这个函数做出来的图进行一个线性的拟合。近似分析中,可以用折线化的近似波特图表示放大电路的频率特性。

注意,fl变化10倍,函数值增加或者减少20.

 

 当f=fl的时候,我们直接将函数值当做0,大于下限截止频率的时候 趋近于0,小于下限截止频率的时候 趋近于负无穷。

同时,取得 另外两个点,0.1fl 和10fl,这对应了幅角超前90°和幅角超前0°

因为频率越低,超前的越多。

 

 

 


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