放大电路的频率响应及带宽

如前所述的放大电路模型是极为简单的模型，实际的放大电路中总是存在一些电抗性元件，如电容、电感、电子器件的极间电容以及接线电容与接线电感等。因此，放大电路的输出和输入之间的关系必然和信号频率有关。放大电路的频率响应所指的是，在输入正弦信号情况下，输出随频率连续变化的稳态响应。

若考虑电抗性元件的作用和信号角频率变量，则放大电路的电压增益可表达为

或

式中：

ω——信号的角频率；

A_V(ω)——表示电压增益的模与角频率之间的关系，称为幅频响应；

j(ω)——表示放大电路输出与输入正弦电压信号的相位差与角频率之间的关系，称为相频响应。

幅频响应和相频响应综合起来可全面表征放大电路的频率响应。

图1是一个普通音响系统放大电路的幅频响应。为了符合通常习惯，横坐标采用频率单位f =ω/(2p)，与角频率ω只存在标尺倍率之差。值得注意的是，图中的坐标均采用对数刻度，称为波特(Bode)图，这样处理不仅把频率和增益变化范围展得很宽，而且在绘制近似频率响应曲线时也十分简便图1所示幅频响应的中间一段是平坦的，即增益保持常数60dB，称为中频区。在20Hz和20kHz两点增益分别下降3dB，而在低于20Hz和高于20kHz的两个区域，增益随频率远离这两点而下降。在输入信号幅值保持不变条件下，增益下降3dB的频率点，其输出功率约等于中频区输出功率的一半，通常称为半功率点。一般把幅频响应的高、低两个半功率点间的频率差定义为放大电路的带宽，即

  BW = f_H - f_L

f_H——频率响应的高端半功率点，也称为上限频率；

f_L——下限频率。

由于通常有f_L << f_H的关系，故有BW »f_H。

有些放大电路的频率响应，中频区平坦部分一直延伸到直流，如图2所示。可以认为它是图1的一种特殊情况，即下限频率为零。这种放大电路称为直流（直接耦合）放大电路。现代模拟集成电路大多采用直接耦合进行放大。