电路的幅频特性
Question1: 什么是幅频特性和相频特性。Answer1:
电路频率特性讲解
东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称：电路 第四次实验 实验名称：电路频率特性（EDA） 院（系）：专业：电班 姓名：学号： 实验室: 实验组别： 同组人员：实验时间： 评定成绩：审阅教师： 电路频率特性的研究
一、 实验目的 1. 掌握低通、带通电路的频率特性； 2. 应用Multisim 软件测试低通、带通电路频率特性及有关参数； 3. 应用Multisim 软件中的波特仪测试电路的频率特性。 二、 实验原理 研究电路的频率特性，即是分析研究不同频率的信号作用于电路所产生的响应函数与激励函数的比值关系。通常情况下，研究具体电路的频率特性，并不需要测试构成电路所有元件上的响应与激励之间的关系，只需要研究由工作目的所决定的某个元件或支路的响应与激励之间的关系。本实验主要研究一阶RC 低通电路，二阶RLC 低通、带通电路的频率特性。 （一）：网络频率特性的定义 电路在一个正弦电源激励下稳定时，各部分的响应都是同频率的正弦量，通过正弦量的相量，网络函数|()|H jw 定义为：. ().|()||()|j w Y H w H jw e X ?== 其中Y 为输出端口的响应，X 为输入端口的激励。由上式可知，网络函数是频率的函数，其中网络函数的模|()|H jw 与频率的关系称为幅频特性，网络函数的相角()w ?与频率的关系称为相频特性，后者表示了响应与激励的相位差与频率的关系。 （二）：网络频率特性曲线 1. 一阶RC 低通网络 网络函数： 其模为： 辐角为: 显然，随着频率的增高，|H(j ω)|将减小，即响应与激励的比值减小，这说明低频信号可以通过，高频信号被衰减或抑制。 4590 (a) RC低通网络(b) 幅频特性 (c) 相频特性 ()H j ω()) RC ?ω=().0.1/1 1/1i U j c H j R j C j RC U ωωωω=== ++
放大电路的频率特性
返回＞＞ 第三章 放大电路的频率特性 通常，放大电路的输入信号不是单一频率的正弦信号，而是各种不同频率分量组成的复合信号。由于三极管本身具有电容效应，以及放大电路中存在电抗元件(如耦合电容和旁路电容)，因此，对于不同频率分量，电抗元件的电抗和相位移均不同，所以，放大电路的电压放大倍数A u 和相角φ成为频率的函数。我们把这种函数关系称为放大电路的频率特性。 §1频率特性的一般概念 一、频率特性的概念 以共e 极基本放大电路为例，定性地分析一下当输入信号频率发生变化时，放大倍数将怎样变化。 在中频段，由于电容可以不考虑，中频A um 电压放大倍数基本上不随频率而变化。ο 180=?，即无附加相移。对共发射极放大电路来说，输出电压和输入电压反相。 在低频段，由耦合电容的容抗变大，电压放大倍数A u 变小，同时也将在输出电压和输入电压间产生相移。我们定义：当放大倍数下降到中频 率放大倍数的0.707倍时，即 2um ul A A =时的频率称为下限频率f l 对于高频段。由于三极管极间电容或分布电容的容抗在低频时较大，当频率上升时，容抗减小，使加至放大电路的输入信号减小，输入电压减小，从而使放大倍数下降。同时也会在输出电压与输入电压间产生附加相移。同样我们定义：当电压放大倍数下降到中频区放大倍数的0.707 倍时，即2um uh A A =时的频率为上限频率f h 。 共e 极的电压放大倍数是一个复数， ?<=? u u A A 其中，幅值A u 和相角?都是频率的函数，分别称为放大电路的幅频特性和相频特性。 我们称上限频率与下限频率之差为通频带。
l h bw f f f -= 表征放大电路对不同频率的输入信号的响应能力，它是放大电路的重要技术指标之一。 二、线性失真 由于通频带不会无穷大，因此对于不同频率的信号，放大倍数的幅值不同，相位也不同。当输入信号包含有若干多次谐波成分时，经过放大电路后，其输出波形将产生频率失真。由于它是电抗元件产生的，而电抗元件又是线性元件，故这种失真称为线性失真。线性失真又分为相频失真和幅频失真。 1．相频失真 由于放大器对不同频率成分的相位移不同，而使放大后的输出波形产生了失真。 2．幅频失真 由于放大器对于不同频率成分的放大倍数不同，而使放大后的输出波形产生了失真。 线性失真和非线性失真本质上的区别：非线性失真产生新的频率成分，而线性失真不产生新的频率成分。 §2三极管的频率参数 影响放大电路的频率特性，除了外电路的耦合电容和旁路电容外，还有三极管部的级间电容或其它参数的影响。前者主要影响低频特性，后者主要影响高频特性。 一、三极管的频率特性 中频时，认为三极管的共发射极放大电路的电流放大系数β是常数。实际上
放大电路频率特性
第三章放大电路的频率特性 §3.1 频率特性的一般概念 一．频率特性的概念 对低频段, 由于耦合电容的容抗变大, 高频时1/ωc< 长春理工大学 国家级电工电子实验教学示范中心学生实验报告 2016 —— 2017 学年第一学期 实验课程反馈放大电路的特性分 析与仿真 实验地点 学院 专业 学号 姓名 图2-1 电流并联负反馈放大电路 ，输出信号电流为i0=i C2。电阻R6，R4组成反馈网 所示的反馈放大电路分解成基本放大电路和反馈网络两部分，根据前面所述的两 所示。图中直流电压V3、直流电流I E2均为保证直流工作 图2-2 电路的基本放大电路 三、预习内容 、预习用PSPICE进行电路频率特性分析的语句描述方法。 、熟悉反馈放大器所对应的基本放大器的等效原则。 四、实验内容 、根据题目要求编写输入网单文件,运行程序，分别获得负反馈电路和对应的基本放大器的电流增益、电压增益、输入电阻、输出电阻的频率特性仿真波形。 图2-4 开环电压增益的幅频特性图2-3 开环电流增益的幅频特性 ）理论上，因为电流反馈系数F i≈-R6/（R4+R6），所以反馈深度D=1+A iM F i。 按方框图法，可计算闭环电流增益A if=A iM/D，把这个结果与对图2-1所示电路直接计算所得结果进行比较，看两者是否很接近。闭环源电压增益A VSf=υ0/υs =-i0R L′/[（R S+R if）i i]=- A if R L′/（R S+R if），输Rif由下面的图2-8分析获得，则计算出的| A VSf|（上面的计算忽略了Q2管的r Ce的影响），与图计算所得结果是否接近。 图2-5 闭环电流增益的幅频特性图2-6 闭环电压增益的幅频特性 图 2-7 开环输入阻抗特性 图2-8 闭环输入阻抗特性 （4）输出电阻 所示为开环输出阻抗特性曲线。其中图（a）是由晶体管Q2集电极看进去的阻抗特性（不包 ，该值较大其原因是基本放大电路中Q射极下接有负反 放大电路的全频带增益特性分析 摘要：本文运用模拟电子技术课堂上所学知识，以及通过查阅资料文献所获得的知识，对常用放大电路的中频增益、输入电阻、输出电阻、频率特性等主要性能进行分析和定量计算。运用放大电路的高频模型，通过对之流通路和交流通路的求解计算出放大电路的增益函数，并用Matlab画出了该放大电路的幅度相应和相位响应，在Multisim软件中进行了模拟。 关键字：放大电路；模拟 The Characteristics Analysis Of The Whole Band Gain Amplifier Circuit Abstract:In this paper, we used the knowledge 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 circulation 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；simulation 返回＞＞ 第三章放大电路的频率特性 通常，放大电路的输入信号不是单一频率的正弦信号，而是各种不同频率分量组成的复合信号。由于三极管本身具有电容效应，以及放大电路中存在电抗元件(如耦合电容和旁路电容)，因此，对于不同频率分量，电抗元件的电抗和相位移均不同，所以，放大电路的电压放大倍数A u和相角φ成为频率的函数。我们把这种函数关系称为放大电路的频率特性。 §1频率特性的一般概念 一、频率特性的概念 以共e极基本放大电路为例，定性地分析一下当输入信号频率 发生变化时，放大倍数将怎样变化。 在中频段，由于电容可以不考虑，中频A um电压放大倍数基本 上不随频率而变化。，即无附加相移。对共发射极放大电路 来说，输出电压和输入电压反相。 在低频段，由耦合电容的容抗变大，电压放大倍数A u变小，同 时也将在输出电压和输入电压间产生相移。我们定义：当放大倍数 下降到中频率放大倍数的0.707倍时，即时的频 率称为下限频率f l 对于高频段。由于三极管极间电容或分布电容的容抗 在低频时较大，当频率上升时，容抗减小，使加至放大电 路的输入信号减小，输入电压减小，从而使放大倍数下降。 同时也会在输出电压与输入电压间产生附加相移。同样我 们定义：当电压放大倍数下降到中频区放大倍数的0.707 倍时，即时的频率为上限频率f h。 共e极的电压放大倍数是一个复数， 其中，幅值A u和相角都是频率的函数，分别称为放 大电路的幅频特性和相频特性。 我们称上限频率与下限频率之差为通频带。 表征放大电路对不同频率的输入信号的响应能力，它是放大电路的重要技术指标之一。 二、线性失真 由于通频带不会无穷大，因此对于不同频率的信号，放大倍数的幅值不同，相位也不同。当输入信号包含有若干多次谐波成分时，经过放大电路后，其输出波形将产生频率失真。由于它是电抗元件产生的，而电抗元件又是线性元件，故这种失真称为线性失真。线性失真又分为相频失真和幅频失真。 1．相频失真 由于放大器对不同频率成分的相位移不同，而使放大后的输出波形产生了失真。 2．幅频失真 由于放大器对于不同频率成分的放大倍数不同，而使放大后的输出波形产生了失真。 线性失真和非线性失真本质上的区别：非线性失真产生新的频率成分，而线性失真不产生新的频率成分。 6.1 放大电路的基本概念及其性能指标 放大电路的基本概念 放大电路R L + + - - R s + -i U o U s U i I o I 信号源负载 放大电路的性能指标 1. 增益（放大倍数） 电压放大倍数i o u U U A =电流放大倍数i o i I I A =表征放大电路对微弱信号的放大能力，它是输出信号（U o 、I o 、P o ）比输入信号增大的倍数，又称增益。 放大电路R L ++--R s +-i U o U s U i I o I 电压增益=20lg |A u | dB （分贝）电流增益=20lg |A i | dB （分贝） 源电压放大倍数s o us U U A = .i . i i I U r =r i 反映了放大电路对信号源的衰减程度。r i 越大，放大电路从信号源索取的电流越小，加到输入端的信号U i 越接近信号源电压U s 。 S i s i i U r R r U ?+=i U S U 与的关系可以写成： o U 'o U 与的关系： o o o o L o o L (1)U U U r R U U R ''-==-当、R L 一定时，r o 越小， 越大且越稳定，放大电路带负载的能力越强，所以说，r o 是衡量放大电路带负载能力的指标。 o U o U 'L o o o L R U U r R '=+ S U U I 在信号源置0（=0，但保留R S ），负载开路（R L =∞）条件下，在放大电路的输出端加一交流电压，测其输出电流，则输出电阻： ∞ ===L S 0o R U I U r r o 的求法： 电路频率特性的研究 一、 实验目的 1. 掌握低通、带通电路的频率特性； 2. 应用Multisim 软件测试低通、带通电路频率特性及有关参数； 3. 应用Multisim 软件中的波特仪测试电路的频率特性。 二、 实验原理 1. 网络频率特性的定义 1) 网络函数——正弦稳态情况下，网络的响应相量与激励相量之比。 2) 一个完整的网络频率特性应包括幅频特性、相频特性两个方面。 3) 截止频率——输出电压降到输入电压的0.707时的频率(f 0)； 通频带——输出电压从最大降到0.707倍间的频率区间（Bw:0~2πf 0） 2. 网络频率特性曲线 1) 一阶RC 低通 211 1()11U jwc H w jwcR U R jwc ====++ a) 幅频特性 2121221()0,;,0;1 ,0.707U H w U w U U w U w U U CR ===→∞→= ==||= 则有由图像看出，频率越低，信号越容易通过——低通。 b) 相频特性 ()a r c t a n () 10,0;,45;, 90 w w c R w w w CR ????=-====- →∞=-。 。 c) 截止频率：01 2f RC π= 2) 二阶RLC 带通 a) 谐振频率0f = （0w = ，此时有电路如下图特性： b) 品质因数001w L Q R w RC = == （L 、C 一定时，改变R 值就能影响电路的选频特性，R 越小，Q 越大，选频特性越好）； c) 幅频特性和相频特性 00000 ,,U w f I I R w f U I U I η===== =另则有故=， 如下图 d) 由上图得，通频带"'00 22()w f Bw f f Q Q ππ=-== 3) 二阶RLC 低通 和电容、电阻、三极管相比，放大器和这些电子元器件有着本质的区别，因为电容、电阻、三极管这些都是独立的元器件，比如说电容本质上就是两块金属板，中间夹杂了一些绝缘物质，它的结构很简单；而放大器就不一样了，它是集成电路，也就是IC(integrated circuit-集成的电路)，说白了就是芯片，虽然放大器的内部结构简单，但它也是芯片，一般是由几个的电容、电阻、三极管组成的集合，只不过放大器的芯片特征不够明显，很多小伙伴错把放大器和电容、电阻、归到一类，希望大家不要混淆。下图为LM358放大器的内部缩略图。 如上图所示三角状的就是放大器的电路符号，有心的同学可能就要问了为什么有两个放大器呢？这是因为LM358P是双运放，也就是内部有两个放大器。每一个三角状的内部便是放大器的真正组成部分，如下图所示，也就是LM358P内部至少集成了双倍下图所示的电子器件。由原理图可以知道，放大器应用的是三极管的放大的特性，如果没有放大器，我们的电路板上将会多出几十甚至几百个元器件，那种景象真是不敢想象。 封装 所谓封装就是电子器件的外壳，下图为放大器常用的封装，有的小伙伴可能就要问了，放大器的空间如此狭小，体积比不过一个电解电容，他是如何把几十个电阻、电容等放到这个小壳子里面的？这就需要光刻机了，光刻机会把这些电阻通过光刻等一系列物理、化学变化把需要的器件刻在一个小小的硅片上，刻好之后，装上外壳（封装）就是我们现在所见到的放 大器的样子了。 引脚定义 放大器应该算是最简单的集成电路了，它的引脚一般也只有8个，还有就是芯片上有一个小椭圆的标志，这个标志是指出了1脚的位置，在小椭圆的左边是芯片的1脚，它的引脚顺序为逆时针递增。有必要说明一下，双运放共用电源，下表为各个引脚的定义： 1：放大器1输出端 2：放大器1反向输入端 3：放大器1同向输入端 4：电源负极 5：放大器2同向输入端 6：放大器2反向输入端 7：放大器2输出引脚 放大电路特性测定 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58- 放大器特性测定 乐永康 实验目的 电学信号的处理在非常多的科学仪器中都是必须的环节。在“NaI(Tl)单晶能谱”实验中，光电倍增管输出的信号经过放大器处理后输入到多 道分析器得到能谱。此实验的教学中，一般都侧重于能谱的记录、分 析，以及射线和物质的相互作用，而对此实验系统中，电学信号的处理 过程，以及由此对信号甚至能谱的特性可能产生的影响涉及较少。我们 认为，如果此实验教学能让学生对电子学系统的工作原理、特性等有较 多的了解，不仅有利于他们对能谱测量结果有更深的理解，如比较全面 地讨论能谱展宽的因素，也必将有利于他们今后在科研、工作中更好地 掌握相关仪器的操作，甚至具备一定的仪器维护知识和能力。 由于上述内容在现有的实验教材[1,2]中涉及较少，在物理实验教学 类的期刊中也鲜有专门的论述，本实验旨在通过一些比较直观的实验结 果来介绍能谱实验中使用的线性放大器（型号BH1218)的主要功能，如放大和微分两项，特别是在输入信号频率不同时放大器的时间响应特性， 以期对学生更好地理解此实验能有所帮助。我们也会简单地介绍一下示 波器输入耦合对观测信号的影响。 实验原理和仪器 图1是本实验的原理图。其中XJ1631是函数信号发生器，其输出信 号有正弦、方波和三角波三种波形，信号的频率在0.1Hz到2MHz之间连 续可调，信号幅度通过幅度旋钮和输出衰减按钮的调节可以控制在约5mV （可以得到幅度更小的信号，但因为仪器使用年限较长，更小幅度的信号稳定性不佳，噪声的影响不可忽略）到约20V（峰峰值）；XJ4453是双踪数字示波器，带宽100MHz，采样频率1G/sec，带有存储功能。 BH1218是能谱实验中使用的线性放大器，放大倍数在5到750倍连续可调（通过粗调和细调两个旋钮来实现），带有微分和积分等功能选项。 实验中，函数信号发生器输出的信号一路直接输入到数字示波器(CH1)，另一路经线性放大器后输入到示波器(CH2)。我们在信号发射器上设定所要的信号，在示波器上观察两路信号形状和幅度的变化，就可以确定放大器的作用。 图1：实验原理图。XJ1631是函数信号发生器，XJ4453是数字示波器， BH1218是线性放大器。 实验结果和讨论 1、示波器的耦合方式对信号的影响 示波器在各种实验中有非常广泛的应用，但不少学生（包括物理系三、四年级的学生）未能掌握示波器的合理操作，甚至无法观察到正确的信号。在这里，我们介绍一下不同耦合方式下观察到的不同频率信号的形状变化。 a)f=1.0Hz b)f=10.0Hz c)f=100.0Hz d)f=1.000kHz 图2：不同频率的信号分别经AC、DC方式耦合示波器后的波形。棕色信 号为AC耦合，蓝色信号为DC耦合。 ~~I 输入失调电压（Offset Voltage, VOS ） 定义：在运放开环使用时，加载在两个输入端之间的直流电压使 得放大器直流输出电压为0。 优劣范围：1MV 以下，属于极优秀的。100HV 以下的属于较好 的。最大的有儿十mVo 对策：1.选择V0S 远小于被测直流量的放大器，2、过运放的 调零措施消除这个影响3、如果你仅关心被测信号中的交变成分，你 可以在输入端和输出端增加交流耦合电路，将其消除。 如果IB1 = IB2,那么选择R1=R2//RF,可以使电流形成的失调 电压会消失。但实际中IB1 = IB2很难满足 ?失调电压漂移（Offset Voltage Drift ） 定义：当温度变化（AV/° C）、时间持续（AV/M0）、供电电压 WV/V ）等自变量变化时， 输入失调电压会发生变化。 后果：很严巫。因为它不能被调零端调零，即便调零完成，它还 会带来新的失调。 对策：第一，就是选择高稳定性，也就是上述漂移系数较小的 运放。第二，有些运放具有自归零技术，它能不断地测量失调并在处 理信号过程中把当前失调电压减掉。 第一、偏置电流如何补偿 对于我们常用的反相运算放大器，其典型电路如下: -vW —*— R1 ------ 2一 社 U1 在这种悄况下，R3为平衡电阻，这样，在可以很好的保证运放的电流补偿，使正负端偏置电流相等。若这些运算放大器知识你注意到了吗时，其至取值更大时，会产生更大的噪声和飘逸。但是，应大于输入信号源的内阻。 善于思考的工程师都会想到，当为同相放大器的时候，其原理乂是什么呢？现在我们先回顾下同相运放的设计电路： L III-GND 当计算出的Rp为负值时，需要将该电阻移动到正相端，与R1宙联在输入端。这里额外多插入一句，同相比例运放具有高输入阻抗，低输出阻抗的特性，广泛应用在前置运放电路中。 ?输入偏置电流(Input bias current, IB) 定义：当输出维持在规定的电平时，两个输入端流进电流的平均值。Ib=(Ibl + Ib2)/2 优劣范60fA"100HAo 后果：第一，当用放大器接成跨阻放大测量外部微小电流时，过大的输入偏置电流会分掉被测电流，使测量失准。第二，当放大器输入端通过一个电阻接地时，这个电流将在电阻上产生不期望的输入电fko 对策：为避免输入偏置电流对放大电路的影响，最主要的描施是选择IB较小的放大器。 第二.调零电路种种 今天运放已经发展的很迅速，附注功能各式各样，例如有些运放已经具有了调零的外接端口，此时依据数拯手册进合适的电阻选择就可以完成运放调零。例如 LF356运放，其典型电路如下：反馈放大电路的特性分析与仿真要点
放大电路的全频带增益特性分析报告
第三章 放大电路的频率特性1
第六章-放大电路及其特性
电路实验_电路频率特性的研究
什么是放大器。它有什么特性
放大电路特性测定(终审稿)
运算放大器常见指标及重要特性