电子管基础知识教程（八）低频区和高频区的频率特性

2023-4-29 12:23| 发布者: 开心| 查看: 24| 评论: 0

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摘要: 1．低频区的频率特性由于低频区的频率较中频区中频区低，Coh的容抗较大，与Rg相比其容抗不能忽略，而Co的容抗比中频区时更大，可以看成开路。这时的等效电路如图37(a)所示。在低频区内，因为频率越低，Co ...

    1．低频区的频率特性
    由于低频区的频率较中频区中频区低，Coh的容抗较大，与Rg相比其容抗不能忽略，而Co的容抗比中频区时更大，可以看成开路。这时的等效电路如图37(a)所示。在低频区内，因为频率越低，Coh的容抗越大，屏压交流分量Ua在Coh上的电压降也增大，分配在Rg上的输出电压Usc也越小，因此放大倍数也越小。所以，低频区的幅频特性将随频率的降低而下降(上期图36曲线的左边部分)。
    这里如果直接用图37(a)的等效电路来计算低频区的放大倍数仍很复杂，因此先应用等效发电机原理(戴维南定理、有源二端网络定理)，将其简化成(b)的形式。
    图中的等效电势是A、B端的开路电压，即

，图中的等效内阻是

短路时A、B左方的总电阻，即Ro=[（RiRa）/（Ri+Ra）]。从图37(b)可得：

    令R’=Rg+[(RiRa)/(Ri+Ra)]，则低频区的放大倍数

式中

所以低频区的放大倍数

由于在R’=Rg+[（RiRa）/（Ri+Ra）]中，一般情况下Rg的值大于Ri与Ra的并联值，因此可以近似地认为R’≈Rg，由复数运算方法，可计算出低频区的幅频特性及相频特性如下式：

由以上两个公式可以看出，低频区的放大倍数kd小于中频区的放大倍数Kz，并且Kd随频率的下降而下降，同时相移也较中频区大，增加的相移值

称为低频附加相移，并且附加相移同时也随频率的下降而增大，当ω=0时，△φd=90°，说明在低频区的最大相移为△φd=180°+90°=270°。

2、高频区的频率特性
    由于高频区的频率较中频区高。所以Coh的容抗比在中频区更小，仍然可以把它看成短路。因频率较高，Co容抗很小，其分流作用显著，因此在等效电路中可以简化成图38(a)的形式。从图中可以看出，频率越高Co的容抗越小，它与Rg及Ra并联后的总阻抗也越小，因此电路中将有较大的电流，此电流在内阻Ri上产生较大的电压降。所以随着信号频率的上升，输出电压将下降(图36曲线的右边部分)，这就是高频区内放大器的幅频特性下降的原因。高频区的放大倍数用图38(b)的定流源等效电路计算较方便，由图可以得出：

该式中的R值同前，

所以高频区的放大倍数Kg为:

同样用复数运算的方法，从上式可以得到高频区的幅频特性和相频特性如下式：

由以上两个公式可以看出，高频区的放大倍数Kg小于中频区的放大倍数Kz，并且Kg随频率的升高而下降，同时由于Co的影响，产生了高频附加相移

，特别要注意的是此附加相移是负值，它使高频区的相移φg小于中频区的相移φz，并且φg随着频率的上升而减小，当ω趋于∞时，△φg=90°，即在高频区的最小相移为φg=180°-90°=90°。
    我们通过对阻容耦合放大器中频区、低频区、高频区的频率特性分析，可以得出以下结论：
    1)在中频区中，耦合电容Coh及分布Co的影响可以忽略不计，放大倍数Kz及相移φz不随频率的变化而变化，输出电压与输入电压反相，即相移φz=180°。
    2)在低频区中，主要受耦合电容Coh的影响，放大倍数Kd随频率的下降而下降，在低频区相移φd大干180°，并且φd随频率的下降向增大，最大可达270°(ω=0时)。
    3)在高频区中，主要受分布电容Co的影响，放大倍数Kg随频率的上升而下降，相移φg小于180°，并且φg随频率的上升而减小，最小可达90°(ω=∞时)。

    阻容耦合放大器的通频带
    我们通过对阻容耦合放大器的频率特性分析得知，由于电路中存在耦合电容和分布电容的影响，在低频区和高频区范围内放大倍数和相移都随频率变化而变化，产生了频率失真，由于耦合电容和分布电容对中频区的影响可以忽略不计，所以只有中频区内频率范围内才是没有失真的，以上因素使放大器的工作频率范围受到限制。
    世间万事万物都充满矛盾，没有十全十美的东西，得到一些必然舍去一些。解决频率失真和通频带的矛盾，就是允许一定限度内的频率失真，一般在低频区和高频区时放大倍数的下降不低于大部分工作频率放大倍数的70％左右，人的耳朵是不容易察觉的，所以通常将放大倍数降低到中频区放大倍数的0．707倍时，低频和高频之间的频率范围称为放大器的通频带，如图39所示。如果Kd=kg=0．707kHz时，那么这个放大器的通频带是由fxx到fsx。
    在低频区放大倍数降低到中频区放大倍数的0．707倍时的频率称为下限频率，用fxx表示，fxx=1/（2πCohRg），对应于下限频率，其相移φd=180°+45°=225°。
    在高频区放大倍数降低到中频区放大倍数的0．707倍时的频率称为上限频率，用fsx表示，fsx=1/（2πCoR），对应于上限频率，其相移φg=180°-45°=135°。
    当电路元件的数值确定以后，放大器的通频带可由以上两式求出。
    例：在图40的阻容耦合放大器中，所用电子管为6N8P，应用其屏极特性曲线求出内阻Ri=11．9k，u=19，各元件参数如图40所示。
    中频区的放大倍数

所以图40的放大器的放大倍数是12．5，通频带大约是1 6Hz至200kHz。

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