模拟电路典型例题讲解

3.3 频率响应典型习题详解 【3-1】已知某放大器的传递函数为 108 s As (s102)(s105) 试画出相应的幅频特性与相频特性渐近波特图,并指出放大器的上限频率fH,下限频率fL及中频增益AI各为多少 【解】本题用来熟悉(1)由传递函数画波特图的方法
(2)由波特图确定放大器频响参数的方法。

由传递函数可知,该放大器有两个极点p1-102rad/s,p2-105rad/s和一个零点z0。

(1)将As变换成以下标准形式 10 s As 1s/102 1s/105 (2)将sjω代入上式得放大器的频率特性 10 jω Ajω 1jω/102 1jω/105 写出其幅频特性及相频特性表达式如下 π ω ω φω -arctan -arctan 2 102 105 10 ω Aω 1ω/1022 1ω/1052 对Aω取对数得对数幅频特性 20lgAω 20lg10-20lgω-20lg 1ω/102 2 -20lg 1ω/105 2 (3)在半对数坐标系中按20lgAω及φω的关系作波特图,如题图3.1所示。

(a) -20lg 1ω/1022 -20lg 1ω/1052 ① 1 10 102 103 104 105 106 107 108 60 40 20 0 ω/rad/s Aω/dB 20lg10 20lgω 题图 3.1 -arctan ω/102 -45o -90o -arctan ω/105 90o 45o 0 ① 1 10 102 103 104 105 106 107 108 ω/rad/s φω 90o (b) 由题图3.1(a)可得,放大器的中频增益AI60dB,上限频率fH105/2π≈15.9kHz, 下限频率fL102/2π≈15.9Hz。

【3-2】已知某放大器的频率特性表达式为 200106 Ajω jω106 试问该放大器的中频增益、上限频率及增益带宽积各为多少 【解】本题用来熟悉由放大器的频率特性表达式确定其频率参数的方法。

将给出的频率特性表达试变换成标准形式 200 Ajω 1jω/106 200 Aω 1ω/1062 则 当ω 0时,A0 200,即为放大器的直流增益(或低频增益)。

200 A0 AωH , 1ωH/1062 2 当ω ωH时, 求得ωH106rad/s ωH 106 fH ≈159.2kHz 2π 23.14 相应的上限频率为 由增益带宽积的定义可求得GBW│A0fH│≈31.84MHz 思考此题是否可用波特图求解 【3-3】已知某晶体管电流放大倍数β的频率特性波特图如题图3.2(a)所示,试写出β的频率特性表达式,分别指出该管的ωβ、ωT各为多少并画出其相频特性的渐近波特图。

ω/Mrad/s -90o -45o 0 φω 0.4 4 40 -45o/十倍频 40 20 0 4 40 400 ω/Mrad/s βω/dB (a) (b) 题图 3.2 【解】本题用来熟悉晶体三极管的频率特性及其频率参数的确定方法。

由βω的渐近波特图可知β0100,ωβ4Mrad/s,ωT400Mrad/s。它是一个单极点系统,故相应的频率特性表达式为 β0 200 βjω 1jω/ωβ 1jω/4106 ωT也可按ωT≈β0ωβ1004400 Mrad/s求得。

ω φβω-arctan 4106 因此,可画出相频特性的渐近波特图如题图3.2(b)所示。

【3-4】已知某放大器的频率特性表达式为 1013 jω100 Ajω jω106 jω107 (1)试画出该放大器的幅频特性和相频特性波特图;
(2)确定其中频增益及上限频率的大小。

【解】本题用来熟悉(1)由放大器的频率特性表达式画波特图的方法;
(2)由波特图确定放大器频响参数的方法。

(1)将给定的频率特性表达式变换成标准形式 1013 jω100 1021 jω/102 Ajω jω106 jω107 1 jω/106 1 jω/107 相应的幅频特性及相频特性表达式为 102 1ω/1022 Aω 1ω/1062 1ω/1072 ω ω ω φω arctan -arctan -arctan 102 106 107 由此可画出其波特图如题图3.3所示。

120 100 80 60 40 20 0 ① 1 10 102 103 104 105 106 107 108 109 ω/rad/s Aω/dB 20lg102 20dB/十倍频 -20lg 1ω/1062 -20lg 1ω/1072 20lg 1ω/1022 -20dB/十倍频 (a) 幅频特性 45o/十倍频 90o 45o 0 -45o -90o -45o/十倍频 φω ① 1 10 102 103 104 105 106 107 108 109 ω/rad/s -arctanω/106 -arctanω/107 -arctanω/106 -90o/十倍频 -45o/十倍频 (b) 相频特性 题图 3.3 2由题图3.3可知,该放大器的中频增益AVM120dB,上限频率fH107/2π≈1.6MHz。

【3-5】已知某放大器的频率特性函数为 -1000 Avjω 1jω/1073 试问(1)其中、低频放大倍数AvI(2)Avω及φω的表达式如何(3)画出其幅频特性波特图;
(4)上限频率fH 【解】本题用来熟悉由放大器的频率特性函数确定放大器的频响参数及画波特图的方法。

(1)该放大器是一个三阶重极点、无零点系统,中、低频放大倍数AvI60B。

ω φω-3arctan 107 1000 Avω 1ω/1072 3 (2) (3)幅频特性波特图如题图3.4所示。

60 40 20 0 ① 1 10 102 103 104 105 106 107 108 109 ω/rad/s Avω/dB -60dB/十倍频 题图 3.4 1000 1000 AvωH 1ωH/1072 3 2 当ω ωH时, 求得ωH≈0.51107rad/s ωH 0.51107 fH ≈0.812MHz 2π 23.14 相应的上限频率为 【3-6】一放大器的中频增益为AvI40dB,上限频率fH2MHz,下限频率fL100Hz,输出不失真的动态范围为Vopp10V,在下列各种输入信号情况下会