频率响应的测量
发布时间:2011/12/17 11:18:28 访问次数:4176
虽然我们以BJT放大器当作说明范例,但是这些方法对BJT和FET放大器都能同时适用。我们将重点放在求出两个主要临界频率。我们可以利用这些数值求出频宽。
在学完本节后,我们应该能够:测量放大器的频率响应;使用频率与振幅的测量值来求出放大器的临界频率;了解脉冲特性与频率的关系;辨识频率响应对脉冲波形的影响;使用步级响应( step-response)的测量方法来求出放大器的临界频率。
1.频率与振幅测量
图10. 44(a)所示为测试放大器电路板的仪器安装方式。图中同时也显示出电路板的线路图。将放大器输入端接上正弦波信号源,并且将双通道示波器连接到放大器的输入端以及输出端。将输入频率设定在中段范围,并且调整输入振幅,以便能够建立输出信号参考等级,如图10. 44(b)所示。中段范围的输出电压参考等级应该设定在放大器线性操作区域中的一个方便计算的数值,例如lOOmV,1V,10V,以此类推。在这个说明例子中,我们将输出信号电压峰值设定为1V。
其次,调降输入电压频率直到输出电压峰值减少为0.707V。在调降输入信号频率的过程中,输入信号振幅必须保持不变。因为输入信号源的负载效应随频率而改变,所以重新调整输入电压是必要的。当输出电压成为0.707V时,测量此时的频率值,这个频率值就是图10.44(c)所示的。
然后,改成增加输入频率值,使频率值通过中段范围并超过中段范围,直到输出电压又再度掉落到0.707V。再强调一次,在改变频率时,输入信号振幅必须保持不变。当输出电压成为0.707V时,测量此时的频率值,这个频率值就是图10. 44(d)所示的fcu.利用这两个测量频率值以及公式BW=fcu-fc1',我们可以求出频宽。
2.步级响应的测量
使用步级响应法( step-response method)也可以求出放大器的下临界频率和上临界频率,其作法是在放大器输入端施加步级电压,然后测量输出电压的上升时间和下降时间。同样地,基本的测量仪器安装方式如图10.44(a)所示,只是函数波产生器的输出改为脉冲波形。输入的步级电压是利用脉波的上升边缘产生,而其电压的维持时间与要测量的上升和下降时间相比长很多。
(1)高频测量
当放大器输入端施加步级屯压以后,放大器的高频电路(晶体管内部电容)会防止输出端对输入步级电压立即产生响应。结果使得输出电压具有上升时间(tr),如图10. 45(a)所示。事实上,上升时间与放大器的上临界频率(fcu)具有反比的关系。当fcu变低,输出信号的上升时间变大。示波器显示屏幕说明如何从脉波的10%振幅点到90%振幅点,测量出其上升时间。示波器的扫描时间必须设定在比较短的基准,才能够观察时间间隔相对来说比较短的上升时间。一旦测量到这项数据,fcu可以利用下式求出:fcu=0.35/tr (10.31)
(2)低频测量
要求出放大器的下临界频率( fcl),步级输入电压必须维持足够长的时间间隔,以便观察低频RC电路(耦合电容器)的完整充电时间,而这导致输出信号的“斜线下降”,我们可以称此斜线部分为下降时间(tf)。如图10. 45(b)所示。OPA2132PA下降时间与放大器的下临界频率值具有反比的关系。当fc1变高,输出信号的下降时间变小。示波器显示屏说明如伺从脉波的90%振幅点到10%振幅点,测量出其下降时间。示波器的扫描时间必须设定在比较长的基准,才能够观察下降时间的完整时间间隔。一旦测量到这项数据,fc1可以利用下式求出: fc1=0.35/tf (10. 32)
式(10.31)和式(10. 32)的推导过程都已经收录在附录B中。
虽然我们以BJT放大器当作说明范例,但是这些方法对BJT和FET放大器都能同时适用。我们将重点放在求出两个主要临界频率。我们可以利用这些数值求出频宽。
在学完本节后,我们应该能够:测量放大器的频率响应;使用频率与振幅的测量值来求出放大器的临界频率;了解脉冲特性与频率的关系;辨识频率响应对脉冲波形的影响;使用步级响应( step-response)的测量方法来求出放大器的临界频率。
1.频率与振幅测量
图10. 44(a)所示为测试放大器电路板的仪器安装方式。图中同时也显示出电路板的线路图。将放大器输入端接上正弦波信号源,并且将双通道示波器连接到放大器的输入端以及输出端。将输入频率设定在中段范围,并且调整输入振幅,以便能够建立输出信号参考等级,如图10. 44(b)所示。中段范围的输出电压参考等级应该设定在放大器线性操作区域中的一个方便计算的数值,例如lOOmV,1V,10V,以此类推。在这个说明例子中,我们将输出信号电压峰值设定为1V。
其次,调降输入电压频率直到输出电压峰值减少为0.707V。在调降输入信号频率的过程中,输入信号振幅必须保持不变。因为输入信号源的负载效应随频率而改变,所以重新调整输入电压是必要的。当输出电压成为0.707V时,测量此时的频率值,这个频率值就是图10.44(c)所示的。
然后,改成增加输入频率值,使频率值通过中段范围并超过中段范围,直到输出电压又再度掉落到0.707V。再强调一次,在改变频率时,输入信号振幅必须保持不变。当输出电压成为0.707V时,测量此时的频率值,这个频率值就是图10. 44(d)所示的fcu.利用这两个测量频率值以及公式BW=fcu-fc1',我们可以求出频宽。
2.步级响应的测量
使用步级响应法( step-response method)也可以求出放大器的下临界频率和上临界频率,其作法是在放大器输入端施加步级电压,然后测量输出电压的上升时间和下降时间。同样地,基本的测量仪器安装方式如图10.44(a)所示,只是函数波产生器的输出改为脉冲波形。输入的步级电压是利用脉波的上升边缘产生,而其电压的维持时间与要测量的上升和下降时间相比长很多。
(1)高频测量
当放大器输入端施加步级屯压以后,放大器的高频电路(晶体管内部电容)会防止输出端对输入步级电压立即产生响应。结果使得输出电压具有上升时间(tr),如图10. 45(a)所示。事实上,上升时间与放大器的上临界频率(fcu)具有反比的关系。当fcu变低,输出信号的上升时间变大。示波器显示屏幕说明如何从脉波的10%振幅点到90%振幅点,测量出其上升时间。示波器的扫描时间必须设定在比较短的基准,才能够观察时间间隔相对来说比较短的上升时间。一旦测量到这项数据,fcu可以利用下式求出:fcu=0.35/tr (10.31)
(2)低频测量
要求出放大器的下临界频率( fcl),步级输入电压必须维持足够长的时间间隔,以便观察低频RC电路(耦合电容器)的完整充电时间,而这导致输出信号的“斜线下降”,我们可以称此斜线部分为下降时间(tf)。如图10. 45(b)所示。OPA2132PA下降时间与放大器的下临界频率值具有反比的关系。当fc1变高,输出信号的下降时间变小。示波器显示屏说明如伺从脉波的90%振幅点到10%振幅点,测量出其下降时间。示波器的扫描时间必须设定在比较长的基准,才能够观察下降时间的完整时间间隔。一旦测量到这项数据,fc1可以利用下式求出: fc1=0.35/tf (10. 32)
式(10.31)和式(10. 32)的推导过程都已经收录在附录B中。
上一篇:标准放大器的总响应曲线
上一篇:基本四层器件