放大器的频率特性.ppt

,*,第,3,章,放大器的频率特性,退出,目 录,3.1,线性失真及其分析方法,302,3.3,多级放大器的频率响应,385,3.4,放大器的阶跃响应,393,3.2,单级放大器的频率响应,338,退出,301,3.1,线性失真及其分析方法,3.1.1,线性失真,3.1.2,分析方法,退出,返回,302,由于放大电路中存在,电抗元件,(,电容、电感等），,所以在放大含有,丰富频率成分,的信号（如语音信号、,脉冲信号等）时，导致输出信号不能重现输入信号的,波形，这种在线性系统中产生的失真称为,线性失真,。,3.1.1,线性失真,1.,基本概念,丰富频率成分的信号,电路中有电抗元件,输出畸变,线性失真,退出,返回,303,例,3-1,：,RC,电路如图所示，当输入信号为周期为,1ms,的方波时，试分析输出电压,波形产生失真,的原因。,3.1.1,线性失真,1.,基本概念,退出,304,对输入信号做傅里叶分解，可见输入信号中包,含丰富的频率成分。,由于电容,C,对于不同频率呈现不同容抗，从而，,使输出波形产生了失真。,由于,RC,电路是线性电路，可以用叠加原理，将,输入信号的各个频率分量分别作用于,RC,电路，最后,在输出端求和。,1.,基本概念,退出,3.1.1,线性失真,305,幅度失真：,(,与振幅频率特性有关,),放大器对输入信号的不同频率分量的放大倍数大,小不同,，,使输出信号各个频率分量的振幅相对比例关,系发生了变化，从而导致输出波形失真。,2.,线性失真的分类,例,3-2,：,退出,3.1.1,线性失真,306,输入信号由基波、二次谐波和三次谐波组成,输入信号基波、二次和三次谐波振幅比为,10:6:2,；,输出信号,基波、二次和三次,谐波振幅比为,10:3:0.5,；,因此出现失真。,退出,3.1.1,线性失真,307,2.,线性失真的分类,放大器对输入信号的不同频率分量滞后,时间不相等而造成的输出波形失真。,相位失真：,(,与相位频率特性有关,),退出,3.1.1,线性失真,308,3.,不失真传输的条件,即,从幅频特性上看放大倍数的幅值与频率无关。,（,1,）不产生幅度失真的条件,退出,3.1.1,线性失真,309,3.,不失真传输的条件,从相频特性上看放大器对各频率分量滞后时间相同,即,滞后时间,（,2,）不产生相位失真的条件,退出,3.1.1,线性失真,310,3.,不失真传输的条件,对于要放大的输入信号，其主要频率成分总,是集中在一定的频率范围内，通常称为信号带宽。,对于幅度失真：只要放大器的通频带略大于信,号带宽，就可以忽略幅度失真。,对于相位失真：在话音通信中的中的放大器，,可以不考虑相位失真，但在图像通信中的放大器，,则必须考虑。,退出,3.1.1,线性失真,311,4.,和非线性失真的区别,产生原因不同,线性失真是含有电抗元件的线性电路产生的失真。,非线性失真是含有,非线性元件,（如晶体管、场效应管等）的非线性电路产生的失真。,退出,3.1.1,线性失真,312,4.,和非线性失真的区别,线性失真的大小与输入信号幅度的大小无关，而非线性失真的大小与输入信号幅度大小密切相关（对于放大电路还与,Q,点位置有关）。,(2),产生结果不同,线性失真不会产生新的频率成分,;,非线性失真产生了输入信号所没有的新的频率成分。,退出,3.1.1,线性失真,313,例,3-3,：某放大器中频电压增益 ，下限频率 ，,上限频率 ，最大不失真输出电压为,10V,，当输入,信号为下列情况时，判断输出信号是否失真？如是，为何种,失真？,3.1.1,线性失真,退出,314,该信号包含两个频率信号,:1.5kHz,和,50kHz,，均处于中频,区，故不会产生线性失真；但,1.5kHz,分量的信号幅度远大于,线性区允许的输入电压幅度最大值，即信号的最大值为,10V,，,故会产生严重的非线性失真。,解：,该信号为单频信号，虽然该信号 ，放大倍数会,降低，但输出仍为单频正弦波，不存在线性失真；线性区允,许的输入电压的最大幅值为,10/10=1V,故不会产生非线性失真。,退出,3.1.1,线性失真,315,该信号的两个频率分量：,1.5kHz,处于中频区,150kHz,处于高频区，故会产生线性失真。,两个信号分量的幅度均小于允许的输入电压最大值，叠,加之后的信号在,t,为 处有最大值,0.1V,，故不产生非,线性失真。,该信号的两个频率分量：,3Hz,处于低频区，,1.5kHz,处于,中频区，故产生线性失真；,叠加后的信号在,t,为,s,有最大值为,0.2V,，故不产生,非线性失真。,退出,316,（,1,）线性失真的概念；,（,2,）分类；,（,3,）不失真传输条件；,（,4,）和非线性失真的区别。,小结,退出,3.1.1,线性失真,317,3.1.2,分析方法,1,.,基本知识,设系统的传输函数为,将上式因式分解为,式中,n,m,退出,返回,318,1.,基本知识,在式,中,分子等于零的根,零点,分母等于零的根,极点,因此一个线性系统的传输函数完全由零极,点和比例因子决定，据此可分析线性系统的频,率响应。,退出,3.1.2,分析方法,319,1.,基本知识,将放大器的增益函数表示为,可将上式改成标准形式，即,退出,3.1.2,分析方法,320,对于正弦输入信号，增益函数可表示为,1.,基本知识,由上述的增益函数表达式可以得到用分贝表示,的增益函数的幅值与频率的关系,(,幅频特性）；也可,得到增益函数的相位和频率的关系（相频特性）。,退出,3.1.2,分析方法,321,幅频特性：用分贝表示模值。,相频特性,退出,1.,基本知识,3.1.2,分析方法,322,1.,基本知识,幅频特性波特图：横坐标用频率对数刻度，纵坐标用,dB,表示，,描述幅频特性曲线。,相频特性波特图：横坐标用频率对数刻度，纵坐标用度,(,或弧度,),表示，描述相频特性曲线。,扩展频率范围的视野,由上式可以看出，在求增益函数的幅频和相频特,性时，可以先分别求出单个零极点的贡献，最后合成。,退出,3.1.2,分析方法,323,2.,渐近线波特图法,（,1,）一阶零点,设一阶零点表达式为：,幅频特性,当 时，幅频特性是斜率为,20dB/,十倍频的斜线。,在 处的模值应为,3.01dB,，因此实际的幅频特,性曲线如虚线所示。,当 时，幅频特性为,0dB,；,这样用两线段构成的折线就称为渐近线波特图，它与实际曲线,存在一定的误差，如,退出,3.1.2,分析方法,324,2.,渐近线波特图法,（,1,）一阶零点,相频特性为,实际上，在 处和 处的相,角分别为,5.7,和,84.3,，实际的相频特性,曲线如虚线所示。,退出,斜率为,45,/,十倍频程的直线。,3.1.2,分析方法,325,折线误差,幅值误差,/dB,相位误差,/,0.1,0.04,+5.7,0.5,1,-4.0,1,3.01,0,2,1,+4.0,10,0.04,-5.7,退出,3.1.2,分析方法,326,2.,渐近线波特图法,（,2,）一阶极点,设一阶极点表达式为：,幅频特性,当 时，幅频特性是斜率,为,-20dB/,十倍频的斜线。,实际上，在 处的模值为,-3.01dB,。,当 时，幅频特性为,0dB,；,退出,3.1.2,分析方法,327,2.,渐近线波特图法,（,2,）一阶极点,相频特性为,退出,斜率为,-45,/,十倍频程的直线。,3.1.2,分析方法,328,幅频特性为,相频特性为,（,3,）原点处的零点,表达式为,可以看出，零点,则,退出,2.,渐近线波特图法,3.1.2,分析方法,329,幅频特性为,相频特性为,（,3,）原点处的极点,表达式为,可以看出，极点,则,退出,2.,渐近线波特图法,3.1.2,分析方法,330,试画出其幅频特性和相频特性渐近线波特图。,例,3-4,：,已知某放大器的增益函数为,解：,由增益函数，可以看出,两个一阶极点,退出,一个原点处的零点,2.,渐近线波特图法,3.1.2,分析方法,331,（,1,）将增益函数写成标准形式,幅频特性为：,，则,相频特性为：,退出,3.1.2,分析方法,332,（,2,）画出单个零极点的渐近线幅频特性波特图,退出,3.1.2,分析方法,333,（,2,）,画出单个零极点的渐近线相频特性波特图,退出,3.1.2,分析方法,334,3.,计算机辅助分析法,MATLAB,语言,由于渐近线波特图分析法存在误差，因此,为了精确分析放大器增益函数的幅频特性和相,频特性曲线，可以根据增益函数的表达式，用,MATLAB,语言写程序。,例,3-5,：已知某放大器的增益函数为,用,MATLAB,编程画出其幅频特性和相频特性渐,近线波特图。,退出,3.1.2,分析方法,335,解,：,变换增益函数形式为,程序如下：,g=tf(0 10e+8 0,1 100100 10e+7);,bode(g,1,10e+7),；,g,为增益函数的分子分母的系数。,bode,是,MATLAB,中绘制系统波特图的命令。,退出,3.1.2,分析方法,336,MATLAB,语言,程序运行后得到的波特图如下图所示。,退出,3.1.2,分析方法,337,3.2,单级放大器的频率响应,3.2.1,双极晶体管高频混合,型等效电路,3.2.2,频率响应分析,3.2.3,晶体管的高频参数,3.2.4,场效应管放大器的频率响应,退出,返回,338,3.2.1,双极晶体管高频混合,型等效电路,1.,混合,型等效电路,考虑到,PN,结的,电容效应及晶体管,的性质，可得到晶,体管的物理模拟电,路。,体电阻：,基区体电阻，,通常为,10,100,；,集电区体电阻，,发射区体电阻，,一般都小于,10,。,退出,返回,339,:,折合到基极支路的,发射结正向电阻,;,:,表示输出电压对输,入电压的反馈作用，,约为几,M;,:,表示输出电压对输,出电流的影响，约,为,10,1000k,；,:,集电结电容，约为,2,10pF;,:,发射结电容，约为,100,500pF,。,退出,3.2.1,双极晶体管高频混合,型等效电路,340,对应于,H,参数等效电路,有,退出,3.2.1,双极晶体管高频混合,型等效电路,341,忽略发射区和集电区体电阻，将晶体管接成共射接法，,可得到晶体管的高频混,等效电路。,由等效电路中可看出，,输入和输出被,连到一起，使得分析复杂化，,因此需要简化等效电路。,由于 约为几,M,，,通常满足,所以可以将 断开。,退出,3.2.1,双极晶体管高频混合,型等效电路,342,2,密勒定理,密勒定理是用来对电路进行单向化的。,（,1,）原理电路图,节点,0,为参考节点,节点,1,为输入节点,节点,2,为输出节点,Z,为跨接在输入和,输出之间的阻抗。,目的：将阻抗,Z,等效到输入回路和输出回路中。,退出,3.2.1,双极晶体管高频混合,型等效电路,343,2,密勒定理,（,2,）简化分析,令,则,即,同理,退出,3.2.1,双极晶体管高频混合,型等效电路,344,（,3,）等效电路,根据上述分析，可以将跨接阻抗等效为一折合,到输入端的并联阻抗,Z,1,和输出端的并联阻抗,Z,2,。,退出,3.2.1,双极晶体管高频混合,型等效电路,345,例,3-6,如图电路，用密勒定理将图,(a),电路等效为图,(b),，,求图,(b),中的,C,1,、,C,2,为何值。,解：,退出,346,例,3-7,某放大器的交流通路如图所示，试用密勒定理将,R,f,等效。,解：,等效原理图如图,(b),所示。这里 ，由于是,CC,电,路，小于,1,，但接近于,1,。因此 是一个绝对值很大,的负电阻，通常满足 与 的并联值近似为,，即 可视为开路。,退出,347,3,简化混合,型等效电路,根据密勒定理的结论，可得,其中,输入端为,b,e,端，输出端,为,ce,端；的容抗即为跨,接在输入输出间的阻抗。,退出,3.2.1,双极晶体管高频混合,型等效电路,348,并且其容抗和,r,ce,一般均,远大于交流负载电阻 ，,因此可忽略不计。,将 等效到输入和输出端，得到等效电路如图所示。,简化混合,型等效电路,简化混合,型等效电路也称为单向化模型。,退出,3.2.1,双极晶体管高频混合,型等效电路,349,3.2.2,频率响应分析,定性分析：,由于要考虑电路中的电抗性元件对不同频率成分的响应,不同，因此在分析放大器的频率响应时应充分考虑电路中的,每个电抗元件在不同频率区域内的不同影响。,图示电路为电容耦合共射电路,输入、输出耦合电容,:,旁路电容：,晶体管极间电容：,在分析频率响应时，采用分频区分析法，即划分成,低频、中频和高频三个不同的频率区域进行分析。,通常，,C,1,、,C,2,和,C,e,的容量较大,(,以,F,为单位,),，而 的容量较,小,(,以,pF,为单位,),。,退出,返回,350,1.,中频区频率响应分析,特点：,所有电容的影响均可忽略不计。,中频区等效电路如下,:,在中频区，由于 和 的容量很大，即容抗很小，,因此可以视为短路；而极间电容容量很小，即容抗很大，因此,可以视为开路。,退出,3.2.2,频率响应分析,351,中频区源电压放大倍数,下标,m,表示中频区电压放大倍数,其中,可见，中频区电压放大倍数是一个与频率无关的常数。,因此，其幅频特性为一条水平线，幅值,(dB),为,对于共射电路，其相频特性为 的一条水平直线。,退出,3.2.2,频率响应分析,352,2.,低频区频率响应分析,特点：考虑,C,1,C,2,C,e,的作用,根据容抗的计算公式，由于频率,降低，,极间电容更可被视为开路，而耦合电容和旁路电容的容,抗增大，不能再视为短路。,低频区等效电路,多数情况下，射极旁路,电容,C,e,的容量很大，其容,抗很小，所以即使在低频,区仍将其视为短路。,分别位于输入回路和输出回路中，由于,输入回路和输出回路之间仅有地线连接，可以将输入,回路和输出回路分开考虑。,退出,3.2.2,频率响应分析,353,低频区源电压放大倍数,退出,3.2.2,频率响应分析,354,3.2.2,频率响应分析,355,式中：,根据回路时,间,常数的概念，即,输入回路时间常数,输出回路时间常数,可见，只要算出有电容的回路的时间常数，即可,可计算由该电容所确定的下限角频率。,当输入为正弦信号时,放大器总的下限角频率 （见本章第,3,节分析）,退出,3.2.2,频率响应分析,356,例,3-8,：,画出低频区的幅频特性和相频特性。,解：,根据原点处零点和一阶极点的渐近线,波特图画法，即可得到低频区的幅频,特性和相频特性。,退出,3.2.2,频率响应分析,357,例,3-8,：,低频区的幅频特性和相频特性如下图所示。,幅频特性,相频特性,退出,3.2.2,频率响应分析,358,3.,高频区频率响应分析,特点：考虑电容 的作用。,根据容抗的计算公式，由于频率,升高，,极间电容的容抗减小，不可视为开路，而耦合电容和旁路,电容的容抗减小，更可视为短路。,利用简化的混,模型画出的高频区等效电路如下,:,为了简化分析，将 和信号源构成的电路,做戴维宁等效。,退出,3.2.2,频率响应分析,359,高频区源电压放大倍数,3.2.2,频率响应分析,退出,360,当输入为正弦信号时,式中,输入回路时间常数为,3.2.2,频率响应分析,361,例,3-9,：,画出高频区的幅频特性和相频特性。,解：,电路的高频特性，即上限频率是由回路的时间常数决定的，时间常数越小，则上限频率越高。,退出,3.2.2,频率响应分析,362,例,3-9,：,高频区的幅频特性和相频特性如下图,所,示。,幅频特性,相频特性,退出,3.2.2,频率响应分析,363,4.,完整的幅频特性和相频特性曲线,将三个区域的幅频特性和相频特性曲线组合在一起，即,可以得到完整的幅频特性和相频特性曲线,.,（,1,）幅频特性,称为下限频率,称为上限频率,称为通频带,在放大信号时，通常要求通频带略大于,信号带宽，以避免使输出信号出现幅度失真。,退出,3.2.2,频率响应分析,364,（,2,）相频特性,以中频区相移为参考时，低频区相位超前中,频区，即附加相移为正，其值为,+90,；而高频区,相位滞后中频区，即附加相移为负，其值为,-90,。,退出,3.2.2,频率响应分析,365,计算机辅助分析法,Workbench,软件,对于具体的放大电路，可以利用,Workbench,仿真工具获取放大器的幅频特性和相频特性波特图。,例,3-10,：,分析如下放大电路的幅频和相频特性。,退出,3.2.2,频率响应分析,366,计算机辅助分析法,对于上图的放大电路来说，其仿真幅频特,性波特图和相频特性波特图如下所示。,退出,3.2.2,频率响应分析,367,5.,电容耦合共集放大电路,电容耦合共集放大电路的频率特性要优于共射放大电路，,表现为其上限频率高于共射放大电路。,电路图,高频等效电路,退出,3.2.2,频率响应分析,368,电路特点：,该电路没有密勒倍增效应；,共集放大电路的电压放大倍,数近似为,1,。,折合到输入端的电容,远小于它本身，即输入回路,时常数很小；,若考虑负载电容 的影响,（包括输出电容），则由于,共集电路的 很小，即输出,回路时,间,常数小，所以高频特性好。,3.2.2,频率响应分析,退出,电路的高频特性，即上限频率是由回路的时间常数决定的，时间常数越小，则上限频率越高。,369,电路如下图所示。设放大器的上限频率由,C,L,决定，,和 的影响可忽略不计。求开关,S,分别接,A,端和,B,端时的,表达式。,例,3-11,：,解,:,接到,A,端时，,CE,组态,接到,B,端时，,CC,组态,注意：当 ，,（与,R,b,无关）。,显然，在考虑负载电容时，,CC,组态的上,限频率要高于,CE,组态。,退出,3.2.2,频率响应分析,370,6.,电容耦合共基放大电路,电路图,高频等效电路,退出,3.2.2,频率响应分析,371,电路特点：,若忽略 的影响，则,不存在密勒倍增效应，,其中，比共射接法,小得多，且共基输入电阻小，,故输入回路时间常数小；,若考虑负载电容 的影响，则由于共基电路和共射电路的输出电阻相同，所以输出回路时间常数也相同，因此由负载电容所引起的上限频率相同。,退出,3.2.2,频率响应分析,372,7.,组合电路,相对于共射放大电路而言，为了展宽放大器的通频带，可以采用组合电路的方式。,主要有两种方式：共射,-,共基电路,共射,-,共集电路。,（,1,）,CE-CB,电路,共基电路的输入电阻很小，,第一级 密勒电容大大减小，,从而使共射电路的上限频率大,大提高。,两级级联后的上限频率取,决于第一级共射电路的上限,频率。,退出,3.2.2,频率响应分析,373,（,2,）,CE-CC,电路,适用于容性负载；,对于容性负载的共射放大,器的上限频率很低，但如,果容性负载作为共集放大,器的负载，则由于其输出,电阻很小,C,L,的影响将大大,减小；,两级级联后的上限频率取决于第一级共射电路,(,无 ）的,上限频率。,退出,3.2.2,频率响应分析,374,3.2.3,晶体管的高频参数,低频时，,是一个实数，但随着频率的升高，,将是个复,数，并且,的模值会随频率的升高而下降。,定义：,当,的模值下降到低频数值 的,0.707,倍时的频率，,称为晶体管共射截止频率，记为 。,1.,共射截止频率,根据定义，需要求出高频时,和频率之间的关系式。根据,的定义（共射短路电流放大系数），其等效电路如下：,退出,返回,375,由,的模值可看出：,1.,共射截止频率,退出,3.2.3,晶体管的高频参数,376,2,特征频率,定义：,显见，特征频率远大于共射截止频率。,退出,3.2.3,晶体管的高频参数,377,3,共基截止频率,利用,和,的关系，可以得到,为了保证实际电路在高频时仍有较大的电流放大,系数，必须选择晶体管的特征频率为,退出,3.2.3,晶体管的高频参数,378,3.2.4,场效应管放大器的频率响应,1.,场效应管的高频等效电路,类似于晶体管的高频等效电路，需要考虑场效应管,极间电容的影响。,（,1,）,JFET,高频等效电路,（,2,）,MOSFET,高频等效电路,（,3,）,MOSFET,高频等效电路,(,衬源短路）,退出,返回,379,例,3-12,一,JFET,放大器如下图所示。已知,I,DSS,=8mA,，,U,GS(off,),=-4V,r,ds,=20k,C,gd,=1.5pF,C,ds,=5.5pF,，试计算,A,u,m,、,f,L,以及,f,H,，并画出渐近线波特图。,分析：计算中频电压放大倍数需要,求出跨导,g,m,因此需要做静态分析；,计算下限频率需要低频等效电路，,并找到有,耦合,电容的回路，计算该,回路的时间常数；计算上限频率需,要高频等效电路，并找到有极间电,容的回路，计算该回路的时间常数。,退出,3.2.4,场效应管放大器的频率响应,380,3.2.4,场效应管放大器的频率响应,解,:,（,1,）静态分析,由,JFET,的特性和电路图可得：,（,2,）中频电压放大倍数,退出,381,3.2.4,场效应管放大器的频率响应,（,3,）下限频率,低频等效电路,有电容的回路是输出回路，计算出该,回路的时间常数，下限角频率就是时,间常数的倒数。,在低频区，极间电容可看为开路，耦合电容 不能再视为,短路，必须予以考虑，但在本题中，,，因此只考虑 。,退出,382,3.2.4,场效应管放大器的频率响应,在高频区等效电路中，用密勒定理对,C,gd,其进行单向化。,（,4,）上限频率,由于输入为恒压源，即 对高频特性没,有影响。,退出,383,3.2.4,场效应管放大器的频率响应,（,5,）幅频特性和相频特性曲线,退出,384,3.3,多级放大器的频率响应,3.3.1,幅频特性和相频特性,3.3.2,多级放大器的通频带,退出,返回,385,3.3.1,幅频特性和相频特性,1.,多级放大器框图,2.,多级放大器幅频特性,多级放大器的放大倍数是各级放大倍数的乘积,所以，其幅频特性为,退出,返回,386,3.,多级放大器相频特性,结论：在绘制多级放大器的幅频特性和相频特性曲线时，只,需要将各级的特性曲线在同一坐标系下叠加即可。,4.,定性分析,例,3-13,：将两个具有同样特性的放大电路串联起来，绘制其幅频特性和相频特性。,由图看出，叠加后,两级放大器的下限频率,f,L,提高了，而上限频率,f,H,下降了，导致通频带,f,BW,变,窄了。,退出,3.3.1,幅频特性和相频特性,387,3.3.2,多级放大器的通频带,设放大器的低频电压增益函数与中频电压放大倍数之比的表达式为：,对于正弦输入：,1.,计算,退出,，忽略高次项,称为主导极点。,如果满足,则,返回,388,设放大器的高频增益函数与中频电压放大倍数之比为：,若某放大器,2.,计算,退出,，忽略高次项,称为主导极点。,如果满足,则,3.3.2,多级放大器的通频带,389,例,3-14,：,一多级放大器的电压增益函数为,求：中频电压增益、上限频率,f,H,和下限频率,f,L,。,解：,A,u,(,s,),都趋于零，这说明,A,u,(,s,),是一个全频段增益函数表达式。,将,A,u,(,s,),表达式中,s,从低频因子,(,s,+2),、,(,s,+10),、,(,s,+100),中提出；将常数 从高频因子中提出，于是得,退出,390,低频时，有,高频极点的影响可忽略，于是低频电压增益函数为,高频时，有,低频极点的影响可忽略，于是高频电压,增益函数为,退出,391,显然，中频电压增益,由以上分析可知，对于中频电压增益实际上是把低频零,点和极点以及高频极点的影响统统忽略不计，即,退出,392,3.4,放大器的阶跃响应,3.4.1,阶跃响应的指标,3.4.2,单级放大器的阶跃响应,3.4.3,多级放大器的阶跃响应,退出,返回,393,3.4.1,阶跃响应的指标,1.,预备知识,频域法：,以正弦输入信号的频率作为自变量，通过电路对,不同频率的响应，来评价放大器的线性失真。,该方法又称为稳态响应。,优点：分析简单。,缺点：不能直观地确定放大器的波形失真。,时域法：,以阶跃信号作为放大器的输入信号，分析输出信号,波形随时间变化的情况。,该方法又称为瞬态响应。,优点：可以直观地判断放大器放大阶跃信号的失真。,缺点：分析复杂。,退出,返回,394,2.,阶跃响应,（,1,）单位阶跃电压,表达式：,波形图：,信号特点：既有突变部分又有不变的部分。,（,2,）输出响应,当电路中存在惰性元件时，输出电压跟不上输入信号的变化。,3.4.1,阶跃响应的指标,退出,395,3.,阶跃响应的指标,（,1,）上升时间,t,r,输出电压从,0.1,U,上升到,0.9,U,的时间，,U,为上升的稳定值。,（,2,）相对平顶降落,（,3,）超调量,在指定时间,t,p,内，输出电压,U,(,t,p,),比,上升的稳定值,U,下降的百分比。,输出电压上升的瞬态过程中，超出,U,的部分，用百,分比表示。,3.4.1,阶跃响应的指标,退出,396,3.4.2,单级放大器的阶跃响应,1,.,上升时间和上限频率的关系,上升过程发生在输入信号突变时，因此,上升时间与上限频率有关。,单级放大器的高频响应：,输入信号：,令,结论：上升时间与上限频率成反比，即,f,H,越高，,上升响应越快。,退出,返回,397,2.,相对平顶降落,与下限频率 的关系,是指放大器在输入信号突变到某固定值,以后输出电压的稳定过程，所以和下限,频率有关。,单级放大器的低频响应：,输入信号：,令,与下限频率成正比，即 越低，,就越小。,3.4.2,单级放大器的阶跃响应,退出,398,3.4.3,多级放大器的阶跃响应,2.,相对平顶降落,设各级放大器的高频电压增益相同，则,1.,多级放大器的上升时间,若各级具有不同的高频极点频率，则,当各级放大器的低频增益相同时,当各级放大器的低频增益不同时,退出,返回,399,