模電:放大電路的頻率響應 -用人話解釋什么是頻率響應


 

一:

1.什么是頻率響應?

一句話解釋:頻率響應 就是 頻率和放大系數的關系。

由於一些元件的作用,信號的頻率過高或者過低,都會導致這個放大電路的放大倍數改變,同時信號的相位也會改變,超前或者滯后。

在一個放大電路里,信號的頻率會影對於任何一個具體的放大電路都有一個確定的通頻帶,因此在設計電路時,必須要首先了解信號的頻率范圍,以便使所設計的電路具有適應該信號頻率范圍的通頻帶。響這個放大電路的放大系數。這兩者之間有一個函數關系。

2.耦合電容、下限頻率、高通電路

第一個問題:什么是耦合電容? 耦合電容就是指的兩個信號直接通過一個電容連接。

 

如圖所示,電容連接在uo和ui之間。

在這樣的連接方式之下,電容可以通過頻率高的信號,當頻率降低到一定程度后,將會阻止他的通過,導致放大倍數下降。

所以這樣的電路是一個高通電路,可以通過高頻率的信號,而頻率的下限就是下限頻率。

如圖所示:

 

 3.同理,我們來討論一下低通電路,極間電容,上限頻率

首先先解釋一下 極間電容: 指的是兩個電源電極(+,—) 之間的電容。

如圖:

 

這樣的連接方式導致了他只能通過低頻率的信號,當頻率慢慢增加到一個高頻率的信號后,就會被截至。

因此,他有一個 上限頻率。

 

 

 

 

 還有一個概念: 傳輸特性。

指的是 輸出比上輸入。 輸出和輸入的關系

 

化簡得到的式子:

 

需要交代的是:Fl 和 Fh 分別指的是下限截止頻率對應高通電路,反之亦然。

兩者都是取的相位偏移45°時的值。

式子之間的R指的是從電容端口看進去的戴維南等效。

 

二:波特圖

一句話簡單理解:波特圖就是上面那兩種圖。 額外做了一點變換。

至於是什么變換? 

首先:上面的圖是來自於Au 和 f 的函數式。 

這個變換就是對這個函數左右兩邊取對數。

變換后的式子就是:

 

 

把一個線性的變量,變成了對數。

可以看出,當f=fl 的時候,這個函數值肯定小於0, 算出來是3 當信號頻率等於下限頻率 fL 或上限頻率 fH 時,放大電路的增益下降 3 dB,且產生 + 45°或 - 45°相移。

此時對應的角度是45°,意味着 輸出電壓超前輸入電壓45°

然后,我們將這個函數做出來的圖進行一個線性的擬合。近似分析中,可以用折線化的近似波特圖表示放大電路的頻率特性。

注意,fl變化10倍,函數值增加或者減少20.

 

 當f=fl的時候,我們直接將函數值當做0,大於下限截止頻率的時候 趨近於0,小於下限截止頻率的時候 趨近於負無窮。

同時,取得 另外兩個點,0.1fl 和10fl,這對應了幅角超前90°和幅角超前0°

因為頻率越低,超前的越多。

 

 

 


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