第15章__基本放大電路PPT課件

1、第1頁(yè)/共67頁(yè)ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE第2頁(yè)/共67頁(yè)15.1 基本放大電路的組成基本放大電路的組成ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE第3頁(yè)/共67頁(yè)ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE第4頁(yè)/共67頁(yè)+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE第5頁(yè)/共67頁(yè)第6頁(yè)/共67頁(yè)第7頁(yè)/共67頁(yè)+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+u

2、BEuCEiCiBiE直流通路( IB 、 IC 、 UCE )對(duì)直流信號(hào)電容 C 可看作開(kāi)路（即將電容斷開(kāi)）斷開(kāi)斷開(kāi)斷開(kāi)斷開(kāi)+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE第8頁(yè)/共67頁(yè)RBRCuiuORLRSes+ XC 0，C 可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源對(duì)交流可看作短路。+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE短路短路短路短路對(duì)地短路對(duì)地短路第9頁(yè)/共67頁(yè)放大電路無(wú)信號(hào)輸入（ui = 0）時(shí)的工作狀態(tài)。估算法、圖解法。各極電壓電流的直流分量。放大電路的直流通路。 (1)靜態(tài)工作點(diǎn)Q：IB、IC、UCE 。靜態(tài)分析：確定放大電

3、路的靜態(tài)值。第10頁(yè)/共67頁(yè)BBECCB RUUI 所以所以BCCBRUI 根據(jù)電流放大作用CEOBC III BB II 當(dāng)當(dāng)UBE UCC時(shí)，時(shí)，+UCCRBRCT+UBEUCEICIB第11頁(yè)/共67頁(yè)已知：已知：UCC=12V，RC=4k ，RB=300k ， =37.5。解：mAmABCCB04030012. RUImAmABC51040537. II VV CCCCCE645112 .RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIB第12頁(yè)/共67頁(yè))(ECCCCEECCCCCERRIURIRIUU EBBECCB) 1(RRUUI BC II EEBEBBCCRIURIU EB

4、BEBB) 1 (RIURI 由KVL可得出由KVL可得：IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB第13頁(yè)/共67頁(yè) 放大電路的動(dòng)態(tài)分析放大電路的動(dòng)態(tài)分析第14頁(yè)/共67頁(yè) 把非線(xiàn)性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個(gè)線(xiàn)性電路。即把非線(xiàn)性的晶體管線(xiàn)性化，等效為一個(gè)線(xiàn)性元件。 晶體管在小信號(hào)（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的特性曲線(xiàn)可用直線(xiàn)近似代替。 利用放大電路的微變等效電路分析計(jì)算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。第15頁(yè)/共67頁(yè))mA()mV(26)1()(200EbeIr CEBBEbeUIUr CEbbeUiu O第16頁(yè)/共67頁(yè)CEB

5、CUII CEbcUii BCCEceIIUr BcceIiu O第17頁(yè)/共67頁(yè)ibicicBCEib ib晶體三極管微變等效電路ube+ +- -uce+ +- -ube+ +- -uce+ +- -rbeBEC 晶體管的B、E之間可用rbe等效代替。 晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic= ib等效代替。第18頁(yè)/共67頁(yè)ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiRBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEii第19頁(yè)/共67頁(yè)ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+

6、 +- -RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS第20頁(yè)/共67頁(yè)bebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/ RRR io :UUAu 定義定義Lb RI rbebeCrRAu iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS第21頁(yè)/共67頁(yè) LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定義定義Lb RI rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb) 1 (RIrI EbeL) 1

7、(RrRAu 第22頁(yè)/共67頁(yè)iii IUr 輸入電阻輸入電阻SESRiIiUirSESRiIiU第23頁(yè)/共67頁(yè)iiIUri beB/rR 時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)beBrR bRiBIIU EebebiRIrIU Ebbeb)1 (RIrI Ebeib)1 (RrUI EbeBi)1 (/RrRr beirr rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSririBRIBRI第24頁(yè)/共67頁(yè)oUoEoooIUr 輸出電阻：輸出電阻：oUSE第25頁(yè)/共

8、67頁(yè)iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCoooRIUr 例例3：求ro的步驟：(1) 斷開(kāi)負(fù)載RLoU (3) 外加電壓oI (4) 求or外加外加oICRcoIII bcII CoRCRUI 0 0 cb II所所以以 (2) 令 或0i U0S E第26頁(yè)/共67頁(yè)rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIERbbo IIII EoSBbeoSBbeoRUR/RrUR/RrU ESbeo1/11RRRrr 外加外加oIor1) 斷開(kāi)負(fù)載RLoU3) 外加電壓oI4) 求2) 令

9、 或0i U0S EERI第27頁(yè)/共67頁(yè)第28頁(yè)/共67頁(yè) 在固定偏置放大電路中，當(dāng)溫度升高時(shí)，UBE 、 、 ICBO 。 上式表明，當(dāng)UCC和 RB一定時(shí)， IC與 UBE、 以及 ICEO 有關(guān)，而這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化。CBOBBECCCEOBC)1( IRUUIII 溫度升高時(shí)， IC將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線(xiàn)上移。第29頁(yè)/共67頁(yè)iCuCEQQ 固定偏置電路的工作點(diǎn)Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的，為此需要改進(jìn)偏置電路。當(dāng)溫度升高使 IC 增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少I(mǎi)B，從而抑制Q點(diǎn)的變化，保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。O第30頁(yè)/共67頁(yè)B2II 若若滿(mǎn)滿(mǎn)足足： 基極電位基本恒定，不隨溫度變化。2B2BRIV 2

10、B1BCC21RRUII CC2B1B2BBURRRV VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+第31頁(yè)/共67頁(yè)VBEBEBECRUVII BEBUV 若若滿(mǎn)滿(mǎn)足足：EBEBEBEC RVRUVII RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+第32頁(yè)/共67頁(yè)從從Q點(diǎn)點(diǎn)穩(wěn)定的角度來(lái)穩(wěn)定的角度來(lái)看似乎看似乎I2、VB越大越好。越大越好。但但 I2 越大，越大，RB1、RB2必須取得較小，將增加必須取得較小，將增加損耗，降低輸入電阻。損耗，降低輸入電阻。而而VB過(guò)高必使過(guò)高必使VE也增也增高，在高，在UCC一定時(shí)，

11、勢(shì)一定時(shí)，勢(shì)必使必使UCE減小，從而減減小，從而減小放大電路輸出電壓的小放大電路輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍。動(dòng)態(tài)范圍。I2= (5 10) IB，VB= (5 10) UBE， RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+第33頁(yè)/共67頁(yè)VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+TUBEIBICVEICVB 固定固定第34頁(yè)/共67頁(yè)CC2B1B2BBURRRV EBEBECRUVII CBII VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSe

12、S+)(ECCCCEECCCCCERRIURIRIUU 第35頁(yè)/共67頁(yè)RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS第36頁(yè)/共67頁(yè)EBBECCB)1(RRUUI BE)1(II EECCCERIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBICRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS第37頁(yè)/共67頁(yè)LEL/ RRR LeoRIU Lb1RI ）（ LebebiRIrIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR ）（rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRE第38頁(yè)/共67頁(yè)

13、rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiBi/ rRr LbeBi)1 (/RrRr LbebLEebebbii)1 (/RrIRRIrIIUr LEL/ RRR irir 第39頁(yè)/共67頁(yè) 1sbeoRrrSBS/ RRR RrRr 1/sbeEosbeE) 1 ( RRr 通常：通常：rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREor第40頁(yè)/共67頁(yè)LbeL) 1 () 1 (RrRAu LbeBi) 1(/RrRr Rrr 1sbeo第41頁(yè)/共67頁(yè)第42頁(yè)/共67頁(yè). 在圖示放大電

14、路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k ，晶體管=60， UBE=0.6V, 信號(hào)源內(nèi)阻RS= 100，試求: :(1) 靜態(tài)工作點(diǎn) IB、IE 及 UCE； 畫(huà)出微變等效電路；(3) Au、ri 和 ro 。RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS第43頁(yè)/共67頁(yè)mA035. 0mA260)(12006 . 012) (1EBBECCB RRUUImA14. 2 0.035mA60)(1 )(1BE II V727V142212EECCCE.RIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBIC第44頁(yè)/共67頁(yè)3 .176010094. 0Sbe

15、o Rrrk94. 024. 1266120026) (1200Ebe Ir LbeBi) 1 (/RrRr k7 .41 LbeL) 1()(1RrRAu 98.0 rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRE第45頁(yè)/共67頁(yè)將前級(jí)的輸出端直接接后級(jí)的輸入端。可用來(lái)放大緩慢變化的信號(hào)或直流量變化的信號(hào)。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2第46頁(yè)/共67頁(yè)指輸入信號(hào)電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生 緩慢地、無(wú)規(guī)則地變化的現(xiàn)象。uotO晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓 波動(dòng)、電路元件參數(shù)的變化。(1) 前后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響第47頁(yè)/共

16、67頁(yè) 直接影響對(duì)輸入信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。 嚴(yán)重時(shí)，可能淹沒(méi)有效信號(hào)電壓，無(wú)法分辨是有效信號(hào)電壓還是漂移電壓。第48頁(yè)/共67頁(yè) 電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，在理想的情況下，兩管的特性及對(duì)應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。差分放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。差分放大原理電路 +UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸出兩管靜態(tài)工作點(diǎn)相同15. 8. 1 差分放大電路的工作原理第49頁(yè)/共67頁(yè)uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0靜態(tài)時(shí)，ui1 = ui2 = 0當(dāng)溫度升高時(shí)ICVC （兩管變化量相等

17、）+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2第50頁(yè)/共67頁(yè)+共模信號(hào) 需要抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2第51頁(yè)/共67頁(yè)+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2差模信號(hào) 是有用信號(hào)第52頁(yè)/共67頁(yè)(Common Mode Rejection Ratio)CdCMRAAK ) (lg20(dB)CdCMR分貝AAK KCMR越大，說(shuō)明差放分辨差模信號(hào)的能力越強(qiáng)，而抑制共模信號(hào)的能力越強(qiáng)。第53頁(yè)/共67頁(yè) 場(chǎng)效應(yīng)晶體管是利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制電流的一種半導(dǎo)體器件，即是。它的輸出電流決定于輸入電壓的大小，

18、基本上不需要信號(hào)源提供電流，所以它的輸入電阻高，且溫度穩(wěn)定性好。按結(jié)構(gòu)不同場(chǎng)效應(yīng)管有兩種: :本節(jié)僅介紹絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管按工作狀態(tài)可分為：每類(lèi)又有和之分第54頁(yè)/共67頁(yè)漏極金屬電極柵極源極 高摻雜N區(qū)DGSSIO2絕緣層P P型硅襯底N+N+第55頁(yè)/共67頁(yè)GSD 由于柵極是絕緣的，柵極電流幾乎為零，輸入電阻很高，最高可達(dá)1014 。 由于金屬柵極和半導(dǎo)體之間的絕緣層目前常用二氧化硅，故又稱(chēng)金屬- -氧化物- -半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱(chēng)MOS場(chǎng)效應(yīng)管。漏極金屬電極柵極源極 高摻雜N區(qū)DGSSIO2絕緣層P P型硅襯底N+N+第56頁(yè)/共67頁(yè) 由結(jié)構(gòu)圖可見(jiàn)，N+型漏區(qū)和N+型源區(qū)之間被P型襯底隔開(kāi)，漏極和源極之間是兩個(gè)背靠背的PN結(jié)。 當(dāng)柵源電壓UGS = 0 時(shí)，不管漏極和源極之間所加電壓的極性如何，其中總有一個(gè)PN結(jié)是反向偏置的，反向電阻很高，漏極電流近似為零。SD+N+第57頁(yè)/共67頁(yè)第58頁(yè)/共67頁(yè)ID/mAUDS/Vo oUGS= 1VUGS= 2VUGS= 3VUGS= 4VUGS/VUGS(th)UDS=常數(shù)ID/16mAO第59頁(yè)/共67頁(yè)N型襯底P+P+GSD符號(hào)：結(jié)構(gòu)SiO2絕緣層加電壓才形成 P型導(dǎo)電溝道 增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管只有當(dāng)時(shí)才形成導(dǎo)電溝道。第60頁(yè)/共67頁(yè)GSD符號(hào)：SiO2絕緣層中摻有正離子予埋了N型 導(dǎo)電溝