放大器中幅频特性和相频特性的概念及实例测量

　　上期说到，由于三极管自身的频率特性和放大器中电容等元器件的参数决定了放大器对频率的“敏感性”，所以设计放大器需要对其频率特性进行考虑，因为频率过高或者过低都会出现增益改变、相位偏移改变的问题。所以，就需要怎么获得放大器的频率和增益(幅频特性)、频率与相位偏移(相频特性)的关系。

　　关键：幅频特性;相频特性

　　01幅频特性和相频特性的概念

　　一般称电路的频率与增益之间的关系为幅频特性(amplitude-frequencycharacteristic)，而称频率与相移之间关系为相频特性(phase-frequencycharacteristic)。既然两个都是物理量的关系，所以幅频特性和相频特性应该能用两个类似图1-1所示的曲线进行描述。

　　

 

　　图1-1 幅频特性和相频特性

　　图1-1(a)中，描述的是幅频特性，其中横坐标是信号频率，纵坐标是以分贝为单位的电压增益。模电中定义当输入电路的信号使得电路的电压增益为-3dB时的信号频率称为截止频率，简称为(criticalfrequency /cutoff frequency/cornerfrequency)，用符号fc来表示。在图1-1中的曲线中，其中的高、低截频率分别是20MHz和20Hz，另外，把高、低截频率覆盖范围称为电路的带宽(bandwidth)。

　　图1-1(b)中，描述的是相移特性，其中横坐标是信号频率，纵坐标是输出信号相对输入信号相位的变化，简称相移。比如相依曲线上的A点，对应频率为1KHz，相移约为-180°，说明输入信号Vin频率为1KHz时，输出信号Vout较输入信号Vin滞后180°，如图1-2所示。在图1-1(b)中还发现，在不同频率下，相移有比较大的变化，比如当输入信号的频率由小变大到10KHz左右时，相移从负数变成了正数，说明输出信号不再滞后于输入信号，而是提前于输入信号的相位。

　　

 

　　图1-2 相位偏移-180°

　　02幅频特性和相频特性实例测量

　　相关电路如图2-1所示：

　　

 

　　图2-1 仿真电路图

　　打开仿真开关，并双击波特计XBP1，可打开如图2-2所示的观察窗口：

　　

 

　　图2-2 幅频特性曲线

　　图2-2中显示的就是整个电路2-1的幅频特性曲线，通过测试可得电路2-1的带宽为368.827mHz~87.798MHz。

　　图2-3是电路2-1的相频特性曲线：

　　

 

　　图2-3 相频特性曲线

　　通过测量，当输入信号的频率为176.125Hz时，相移为37.069°，说明如果在两级放大器上利用信号源输入约176Hz的正弦信号，将会在输出端到输出信号提前输入信号约为37°。