基本放大電路習(xí)題

1、第二章第二章 基本放大電路基本放大電路2.1 2.1 放大的概念與放大電路的性能指標(biāo)放大的概念與放大電路的性能指標(biāo)2.2 2.2 基本共射放大電路的工作原理基本共射放大電路的工作原理2.3 2.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法2.4 2.4 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定2.5 2.5 晶體管放大電路的三種接法晶體管放大電路的三種接法2.6 2.6 場(chǎng)效應(yīng)管及其場(chǎng)效應(yīng)管及其基本基本放大電路放大電路2.7 2.7 基本放大電路的派生電路基本放大電路的派生電路2.1 放大的概念與放大電路的性能指標(biāo)一、放大的概念一、放大的概念二、放大電路的性能指標(biāo)二、放大電路的性能指標(biāo)一、放大的概念u放大

2、的對(duì)象：變化量放大的對(duì)象：變化量u放大的本質(zhì)：能量的控制放大的本質(zhì)：能量的控制u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大u放大的基本要求：不失真放大的基本要求：不失真放大的前提放大的前提判斷電路能否放判斷電路能否放大的基本出發(fā)點(diǎn)大的基本出發(fā)點(diǎn)VCC至少一路直流至少一路直流電源供電電源供電二、性能指標(biāo)ioUUAAuuuioIIAAiiiioIUAuiioUIAiu1. 放大倍數(shù)：輸出量與輸入量之比：輸出量與輸入量之比電壓放大倍數(shù)是最常被研究和測(cè)試的參數(shù)電壓放大倍數(shù)是最常被研究和測(cè)試的參數(shù)信號(hào)源信號(hào)源信號(hào)源信號(hào)源內(nèi)阻內(nèi)阻輸入電壓輸入電壓輸入電流輸入電流輸出電壓輸出電壓輸出電流輸出電流對(duì)信號(hào)而言，任

3、何放大電路均可看成二端口網(wǎng)絡(luò)。對(duì)信號(hào)而言，任何放大電路均可看成二端口網(wǎng)絡(luò)。2. 輸入電阻和輸出電阻 將輸出等效將輸出等效成有內(nèi)阻的電成有內(nèi)阻的電壓源，內(nèi)阻就壓源，內(nèi)阻就是輸出電阻。是輸出電阻。LooLoooo) 1(RUURUUUR空載時(shí)輸出空載時(shí)輸出電壓有效值電壓有效值帶帶RL時(shí)的輸出電時(shí)的輸出電壓有效值壓有效值iiiIUR 輸入電壓與輸入電壓與輸入電流有輸入電流有效值之比。效值之比。從輸入端看進(jìn)去的從輸入端看進(jìn)去的等效電阻等效電阻3. 通頻帶4. 最大不失真輸出電壓Uom：交流有效值。交流有效值。 由于電容、電感及放大管由于電容、電感及放大管PN結(jié)的電容效應(yīng)，使放大電路在信結(jié)的電容效應(yīng)，使

4、放大電路在信號(hào)頻率較低和較高時(shí)電壓放大倍數(shù)數(shù)值下降，并產(chǎn)生相移。號(hào)頻率較低和較高時(shí)電壓放大倍數(shù)數(shù)值下降，并產(chǎn)生相移。衡量放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力。衡量放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力。下限頻率下限頻率上限頻率上限頻率LHbwfff5. 最大輸出功率Pom和效率：功率放大電路的參數(shù)：功率放大電路的參數(shù)2.2 基本共射放大電路的工作原理一、電路的組成及各元件的作用一、電路的組成及各元件的作用二、設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性二、設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性三、波形分析三、波形分析四、放大電路的組成原則四、放大電路的組成原則一、電路的組成及各元件的作用VBB、Rb：使：使UBE Uon，且有，且有合適的合

5、適的IB。VCC：使：使UCEUBE，同時(shí)作為負(fù)，同時(shí)作為負(fù)載的能源載的能源。Rc：將：將iC轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成uCE(uo) 。)( oCEcbIcuuuiiuR動(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)：動(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)： 輸入電壓輸入電壓ui為零時(shí)，晶體管各極的電流、為零時(shí)，晶體管各極的電流、b-e間的電間的電壓、管壓降稱(chēng)為靜態(tài)工作點(diǎn)壓、管壓降稱(chēng)為靜態(tài)工作點(diǎn)Q，記作，記作IBQ、 ICQ（IEQ）、）、 UBEQ、 UCEQ。共射共射二、設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性 輸出電壓必然失真！輸出電壓必然失真！ 設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，首先要解決失真問(wèn)題，但設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，首先要解決失真問(wèn)題，但Q點(diǎn)點(diǎn)幾乎影響著所有的動(dòng)態(tài)參數(shù)！幾乎影

6、響著所有的動(dòng)態(tài)參數(shù)！ 為什么放大的對(duì)象是動(dòng)態(tài)信號(hào)，卻要晶體管在信號(hào)為零為什么放大的對(duì)象是動(dòng)態(tài)信號(hào)，卻要晶體管在信號(hào)為零時(shí)有合適的直流電流和極間電壓？時(shí)有合適的直流電流和極間電壓？三、基本共射放大電路的波形分析t tuCEUCEQVCCOt tuCEUCEQVCCO飽和失真飽和失真底部失真底部失真截止失真截止失真頂部失真頂部失真輸出和輸入反相！輸出和輸入反相！動(dòng)態(tài)信號(hào)動(dòng)態(tài)信號(hào)馱載在靜馱載在靜態(tài)之上態(tài)之上與與iC變化變化方向相反方向相反 要想不失真，就要要想不失真，就要在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)保證晶體管始終工作保證晶體管始終工作在放大區(qū)！在放大區(qū)！四、放大電路的組成原則 靜態(tài)工作點(diǎn)合適

7、：合適的直流電源、合適的電靜態(tài)工作點(diǎn)合適：合適的直流電源、合適的電路參數(shù)。路參數(shù)。 動(dòng)態(tài)信號(hào)能夠作用于晶體管的輸入回路，在負(fù)動(dòng)態(tài)信號(hào)能夠作用于晶體管的輸入回路，在負(fù)載上能夠獲得放大了的動(dòng)態(tài)信號(hào)。載上能夠獲得放大了的動(dòng)態(tài)信號(hào)。 對(duì)實(shí)用放大電路的要求：對(duì)實(shí)用放大電路的要求：共地、直流電源種類(lèi)共地、直流電源種類(lèi)盡可能少、負(fù)載上無(wú)直流分量。盡可能少、負(fù)載上無(wú)直流分量。兩種實(shí)用放大電路：（1 1）直接耦合放大電路直接耦合放大電路問(wèn)題：?jiǎn)栴}：1. 兩種電源兩種電源2. 信號(hào)源與放大電路不信號(hào)源與放大電路不“共地共地”共地，且要使信號(hào)共地，且要使信號(hào)馱載在靜態(tài)之上馱載在靜態(tài)之上靜態(tài)時(shí)，靜態(tài)時(shí)，b1BEQRU

8、U動(dòng)態(tài)時(shí)，動(dòng)態(tài)時(shí)，VCC和和uI同時(shí)作用同時(shí)作用于晶體管的輸入回路。于晶體管的輸入回路。將兩個(gè)電源將兩個(gè)電源合二為一合二為一有直流分量有直流分量有交流損失有交流損失 UBEQ兩種實(shí)用放大電路：（2 2）阻容耦合放大電路阻容耦合放大電路 耦合電容的容量應(yīng)足夠耦合電容的容量應(yīng)足夠大，即對(duì)于交流信號(hào)近似大，即對(duì)于交流信號(hào)近似為短路。其作用是為短路。其作用是“隔離隔離直流、通過(guò)交流直流、通過(guò)交流”。靜態(tài)時(shí)，靜態(tài)時(shí)，C1、C2上電壓？上電壓？CEQC2BEQC1UUUU，動(dòng)態(tài)時(shí)，動(dòng)態(tài)時(shí)，C1、C2為耦合電容！為耦合電容！UBEQUCEQuBEuIUBEQ，信號(hào)馱載在靜態(tài)之上。，信號(hào)馱載在靜態(tài)之上。負(fù)載上

9、只有交流信號(hào)。負(fù)載上只有交流信號(hào)。2.3 2.3 放大電路的分析方法一、放大電路的直流通路和交流通路一、放大電路的直流通路和交流通路二、圖解法二、圖解法三、等效電路法三、等效電路法一、放大電路的直流通路和交流通路1. 直流通路： Us=0，保留，保留Rs；電容開(kāi)路；電容開(kāi)路； 電感相當(dāng)于短路（線圈電阻近似為電感相當(dāng)于短路（線圈電阻近似為0）。）。2. 交流通路：大容量電容相當(dāng)于短路；大容量電容相當(dāng)于短路；直流直流電源相當(dāng)于短路（內(nèi)阻為電源相當(dāng)于短路（內(nèi)阻為0）。）。 通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號(hào)通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號(hào)的作用共存，這使得電路的分析復(fù)雜化。為簡(jiǎn)化的作用

10、共存，這使得電路的分析復(fù)雜化。為簡(jiǎn)化分析，將它們分開(kāi)作用，引入直流通路和交流通分析，將它們分開(kāi)作用，引入直流通路和交流通路的概念。路的概念。二、圖解法bBBBBERiVucCCCCERiVu輸入回路輸入回路負(fù)載線負(fù)載線QIBQUBEQIBQQICQUCEQ負(fù)載線負(fù)載線1. 靜態(tài)分析：圖解二元方程：圖解二元方程3. 失真分析 截止失真截止失真消除方法：增大消除方法：增大VBB，即向上平移輸入回路負(fù)載線。，即向上平移輸入回路負(fù)載線。t截止失真是在輸入回路首先產(chǎn)生失真！截止失真是在輸入回路首先產(chǎn)生失真！減小減小Rb能消除截止失真嗎？能消除截止失真嗎？ 飽和失真飽和失真 消除方法：消除方法：增大增大R

11、b，減小，減小Rc，減小，減小，減小減小VBB，增大增大VCC。 Q QRb或或或或VBB Rc或或VCC：飽和失真是輸出回路產(chǎn)生失真。：飽和失真是輸出回路產(chǎn)生失真。2 最大不失真輸出電壓最大不失真輸出電壓Uom ：比較：比較UCEQ與（與（ VCC UCEQ ），?。?，取其小者，除以其小者，除以 。這可不是這可不是好辦法！好辦法！三、等效電路法 半導(dǎo)體器件的非線性特性使放大電路的分析復(fù)雜化。半導(dǎo)體器件的非線性特性使放大電路的分析復(fù)雜化。利用線性元件建立模型，來(lái)描述非線性器件的特性。利用線性元件建立模型，來(lái)描述非線性器件的特性。1. 直流模型：適于：適于Q點(diǎn)的分析點(diǎn)的分析理想二極管理想二極管利

12、用估算法求解靜態(tài)工作點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上利用了直流模型。利用估算法求解靜態(tài)工作點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上利用了直流模型。cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVICC輸入回路等效為輸入回路等效為恒壓源恒壓源輸出回路等效為電流控制的電流源輸出回路等效為電流控制的電流源2. 晶體管的h參數(shù)等效模型（交流等效模型） 在交流通路中可將晶體管看成在交流通路中可將晶體管看成為一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，輸入回路、為一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，輸入回路、輸出回路各為一個(gè)端口。輸出回路各為一個(gè)端口。)()(CEBCCEBBEuifiuifu，低頻小信號(hào)模型低頻小信號(hào)模型h參數(shù)的物理意義參數(shù)的物理意義beBBE11CEriuhUBCEBE12I

13、uuhCEBC21UiihceCEC221Bruihib-e間的間的動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻內(nèi)反饋內(nèi)反饋系數(shù)系數(shù)電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)c-e間的電導(dǎo)間的電導(dǎo)分清主次，合理近似！什么情況下分清主次，合理近似！什么情況下h12和和h22的作用可忽略不計(jì)？的作用可忽略不計(jì)？簡(jiǎn)化的簡(jiǎn)化的h h參數(shù)等效電路交流等效模型參數(shù)等效電路交流等效模型EQTbbebbbbbebe)1 ( IUrrrIUr查閱手冊(cè)查閱手冊(cè)基區(qū)體電阻基區(qū)體電阻發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射區(qū)體電阻發(fā)射區(qū)體電阻數(shù)值小可忽略數(shù)值小可忽略利用利用PN結(jié)的電流方程可求得結(jié)的電流方程可求得由由IEQ算出算出在輸入特性曲線上，在輸入特性曲線上，Q點(diǎn)越高，點(diǎn)

14、越高，rbe越??！越??！3. 放大電路的動(dòng)態(tài)分析)()(bebbbebiirRIrRIUccoRIUbebcio rRRUUAubebiiirRIURcoRR 放大電路的放大電路的交流等效電路交流等效電路阻容耦合共射放大電路的動(dòng)態(tài)分析阻容耦合共射放大電路的動(dòng)態(tài)分析beLbebLcio )(rRrIRRIUUAcubebebirrRRuuARRRUUUUUUAisiiosisoscoRR 輸入電輸入電阻中不阻中不應(yīng)含有應(yīng)含有Rs!輸出電輸出電阻中不阻中不應(yīng)含有應(yīng)含有RL!2.4 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定一、溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響一、溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響二、靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的典型電路二、靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的典

15、型電路三、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的方法三、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的方法一、溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響 所謂所謂Q點(diǎn)穩(wěn)定，是指點(diǎn)穩(wěn)定，是指ICQ和和UCEQ在溫度變化時(shí)基本不變，在溫度變化時(shí)基本不變，這是靠這是靠IBQ的變化得來(lái)的。的變化得來(lái)的。 若溫度升高時(shí)要若溫度升高時(shí)要Q回到回到Q，則只有減小則只有減小IBQT（ ）ICQQICEO若若UBEQ不變不變IBQQ二、靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的典型電路 直流通路？直流通路？Ce為旁路電容，在交流為旁路電容，在交流通路中可視為短路通路中可視為短路1. 電路組成CCb21b1bBQVRRRUeBEQBQEQ RUUI2. 穩(wěn)定原理 為了穩(wěn)定為了穩(wěn)定Q點(diǎn)，通常點(diǎn)，通常I1 IB，

16、即，即I1 I2；因此；因此基本不隨溫度變化?；静浑S溫度變化。設(shè)設(shè)UBEQ UBEUBE，若，若UBQ UBEUBE，則，則IEQ穩(wěn)定。穩(wěn)定。3. Q 點(diǎn)分析b21bbCCb21b1bBBRRRVRRRVeBEQBQEQCCb21b1bBQRUUIVRRRU)( ecEQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU1EQBQII分壓式電流負(fù)反饋工作點(diǎn)穩(wěn)定電路分壓式電流負(fù)反饋工作點(diǎn)穩(wěn)定電路Rb上靜態(tài)電壓是上靜態(tài)電壓是否可忽略不計(jì)？否可忽略不計(jì)？eEQBEQbBQBBRIURIV?)1 (eb2b1RRR判斷方法：判斷方法：4. 動(dòng)態(tài)分析beLio rRUUAubeb2b1irRRRcoRR

17、ee)1 ( )( beLebebLcbioRrRRIrIRRIUUAu)1 (ebeb2b1iRrRRR利利?弊弊?eLbee)1 (RRArRu，則若無(wú)旁路電容無(wú)旁路電容Ce時(shí)：時(shí)：如何提高電壓如何提高電壓放大能力？放大能力？2.5 2.5 晶體管放大電路的三種接法一、基本共集放大電路一、基本共集放大電路二、基本共基放大電路二、基本共基放大電路三、三種接法放大電路的比較三、三種接法放大電路的比較一、基本共集放大電路eEQCEQCCeEQBEQbBQBBRIUVRIURIVeEQCCCEQBQEQebBEQBBBQ)1 ()1 (RIVUIIRRUVI1. 靜態(tài)分析2. 動(dòng)態(tài)分析：電壓放大倍

18、數(shù)：電壓放大倍數(shù)ebebeeebebbeeio)1 ()1 ( )(RrRRRIrRIRIUUAu。，即，則）若（ 1 1iobebeUUArRRu故稱(chēng)之為射故稱(chēng)之為射極跟隨器極跟隨器Uo Ui2. 動(dòng)態(tài)分析：輸入電阻的分析：輸入電阻的分析ebebbiiii)1 (RrRIUIURRi與負(fù)載有關(guān)！與負(fù)載有關(guān)！RL)/)(1 (LebebiRRrRR帶負(fù)載電阻后帶負(fù)載電阻后從基極看從基極看Re，被增，被增大到（大到（1+）倍）倍2. 動(dòng)態(tài)分析：輸出電阻的分析：輸出電阻的分析1 )1 (bebebeboeooeooooerRRrRURUUIIUIURRRo與信號(hào)源內(nèi)阻有關(guān)！與信號(hào)源內(nèi)阻有關(guān)！3.

19、特點(diǎn)：特點(diǎn)：輸入電阻大，輸出電阻小；只放大電流，不放大電輸入電阻大，輸出電阻??；只放大電流，不放大電壓；在一定條件下有電壓跟隨作用！壓；在一定條件下有電壓跟隨作用！ oU令令Us為零，保留為零，保留Rs，在輸出端加，在輸出端加Uo，產(chǎn)生，產(chǎn)生Io, 。oooIUR 從射極看基極回路電阻，被減從射極看基極回路電阻，被減小到（小到（1+）倍）倍二、基本共基放大電路eBEQBBEQRUVI1EQBQIIBEQcEQCCCEQURIVUCCBEQCEQeCQBBeEQBEQVUURIVRIU1. 靜態(tài)分析2. 動(dòng)態(tài)分析3. 特點(diǎn)：輸入電阻小，頻帶寬！只放大電壓，不放大電流！輸入電阻小，頻帶寬！只放大電

20、壓，不放大電流！1beeirRRcoRR ebecbebeeccio)1 ( RrRrIRIRIUUAu三、三種接法的比較：空載情況下空載情況下 接法接法 共射共射 共集共集 共基共基 Au 大大 小于小于1 大大 Ai 1 Ri 中中 大大 小小 Ro 大大 小小 大大 頻帶頻帶 窄窄 中中 寬寬2.6 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路一 場(chǎng)效應(yīng)管靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法 根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件，在根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件，在g-s、d-s間間加極性合適的電源加極性合適的電源dDQDDDSQ2GS(th)BBDODQBBGSQ) 1(RIVUUVIIVU1. 基本共源放大電路2. 自給偏壓電路sD

21、QSQGQGSQsDQSQGQ0RIUUURIUU ，2GS(off)GSQDSSDQ)1 (UUII)(sdDQDDDSQRRIVU由正電源獲得負(fù)偏壓由正電源獲得負(fù)偏壓稱(chēng)為自給偏壓稱(chēng)為自給偏壓哪種場(chǎng)效應(yīng)管能夠采用這種電路形式設(shè)置哪種場(chǎng)效應(yīng)管能夠采用這種電路形式設(shè)置Q點(diǎn)？點(diǎn)？3. 分壓式偏置電路sDQSQDDg2g1g1AQGQRIUVRRRUU2GS(th)GSQDODQ) 1(UUII)(sdDQDDDSQRRIVU為什么加為什么加Rg3?其數(shù)值應(yīng)大些小些？其數(shù)值應(yīng)大些小些？哪種場(chǎng)效應(yīng)管能夠采用這種電路形式設(shè)置哪種場(chǎng)效應(yīng)管能夠采用這種電路形式設(shè)置Q點(diǎn)？點(diǎn)？即典型的即典型的Q點(diǎn)穩(wěn)定電路點(diǎn)穩(wěn)定電路二、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)分析DSGSDmUuig近似分析時(shí)可認(rèn)近似分析時(shí)可認(rèn)為其為無(wú)窮大！為其為無(wú)窮大！根據(jù)根據(jù)iD的表達(dá)式或轉(zhuǎn)移特性可求得的表達(dá)式或轉(zhuǎn)移特性可求得gm。與晶體管的與晶體管的h參數(shù)等效模型類(lèi)比：參數(shù)等效模型類(lèi)比：1. 場(chǎng)效應(yīng)管的交流等效模型2. 基本共源放大電路的動(dòng)態(tài)分析doidmgsddioRRRRgURIUUAu若若Rd=3k， Rg=5k， gm=2mS，則，則與共射電路比較。與共射電路比較。?uA3. 基本共漏放大電路的動(dòng)態(tài)分析ismsmsdgssdio1RRgRgRIURIUUAu若Rs=3k，g