基本放大電路

1、ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE15.1 基本放大電路的組成基本放大電路的組成ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE直流通路直流通路( IB 、 IC 、 UCE )對(duì)直流信號(hào)電容對(duì)直流信號(hào)電容 C 可看作

2、開路（即將電容斷開）可看作開路（即將電容斷開）斷開斷開斷開斷開+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIERBRCuiuORLRSes+ XC 0，C 可看作可看作短路。忽略電源的短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源壓恒定，直流電源對(duì)交流可看作短路。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)地短路放大電路無(wú)信號(hào)輸入（放大電路無(wú)信號(hào)輸入（ui = 0）時(shí)的工作狀態(tài)。）時(shí)的工作狀態(tài)。估算法、圖解法。估算法、圖解法。各極電壓電流的直流分量。各極電壓電流的直流分量。放大電路的直流通路。放大電路的直

3、流通路。 (1)靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)Q：IB、IC、UCE 。靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。確定放大電路的靜態(tài)值。BBECCB RUUI 所以所以BCCBRUI 根據(jù)電流放大作用根據(jù)電流放大作用CEOBC III BB II 當(dāng)當(dāng)UBE UCC時(shí)，時(shí)，+UCCRBRCT+UBEUCEICIB已知：已知：UCC=12V，RC=4k ，RB=300k ， =37.5。解：解：mAmABCCB04030012. RUImAmABC51040537. II VV CCCCCE645112 .RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIB)(ECCCCEECCCCCERRIURIRIUU

4、EBBECCB) 1(RRUUI BC II EEBEBBCCRIURIU EBBEBB) 1 (RIURI 由由KVL可得出可得出由由KVL可得：可得：IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB 放大電路的動(dòng)態(tài)分析放大電路的動(dòng)態(tài)分析 把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個(gè)線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為個(gè)線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個(gè)線性元件。一個(gè)線性元件。 晶體管在小信號(hào)（微變量）情況下工作。因此，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)的特性曲線可用直線近在靜態(tài)工作點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的特性曲

5、線可用直線近似代替。似代替。 利用放大電路的微變等效電路分析利用放大電路的微變等效電路分析計(jì)算計(jì)算放大電路放大電路電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻、輸入電阻ri、輸出電阻、輸出電阻ro等。等。)mA()mV(26)1()(200EbeIr CEBBEbeUIUr CEbbeUiu OCEBCUII CEbcUii BCCEceIIUr BcceIiu OibicicBCEib ib晶體三極管晶體三極管微變等效電路微變等效電路ube+ +- -uce+ +- -ube+ +- -uce+ +- -rbeBEC 晶體管的晶體管的B、E之間之間可用可用rbe等效代替。等效代替。 晶體管的晶體管

6、的C、E之間可用一之間可用一受控電流源受控電流源ic= ib等效代替。等效代替。ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiRBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEiiibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/ RRR io :UUAu 定義定義Lb RI rbebeCrRAu iUiIbIcIoUbISErbeRB

7、RCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定義定義Lb RI rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb) 1 (RIrI EbeL) 1(RrRAu iii IUr 輸入電阻輸入電阻SESRiIiUirSESRiIiUiiIUri beB/rR 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)beBrR bRiBIIU EebebiRIrIU Ebbeb)1 (RIrI Ebeib)1 (RrUI EbeBi)1 (/RrRr beirr rbeRBRCRLEBC+ +- -+

8、 +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSririBRIBRIoUoEoooIUr 輸出電阻：輸出電阻：oUSEiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCoooRIUr 例例3：求求ro的步驟：的步驟：(1) 斷開負(fù)載斷開負(fù)載RLoU (3) 外加電壓外加電壓oI (4) 求求or外加外加oICRcoIII bcII CoRCRUI 0 0 cb II所所以以 (2) 令令 或或0i U0S ErbeRBRLEBC+ +- -+ +

9、- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIERbbo IIII EoSBbeoSBbeoRUR/RrUR/RrU ESbeo1/11RRRrr 外加外加oIor1) 斷開負(fù)載斷開負(fù)載RLoU3) 外加電壓外加電壓oI4) 求求2) 令令 或或0i U0S EERI 在固定偏置放大電路中，在固定偏置放大電路中，當(dāng)溫度升高時(shí)，當(dāng)溫度升高時(shí)，UBE 、 、 ICBO 。 上式表明，當(dāng)上式表明，當(dāng)UCC和和 RB一定時(shí)，一定時(shí)， IC與與 UBE、 以及以及 ICEO 有關(guān)有關(guān)，而這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化。，而這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化。CBOBBECCCEOBC)1( IRUUIII 溫度

10、升高時(shí)，溫度升高時(shí)， IC將增加，使將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移。點(diǎn)沿負(fù)載線上移。iCuCEQQ 固定偏置電路的工作點(diǎn)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)溫度升高使高使 IC 增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少IB，從而抑制，從而抑制Q點(diǎn)的變點(diǎn)的變化，保持化，保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。點(diǎn)基本穩(wěn)定。OB2II 若若滿滿足足： 基極電位基本恒定，基極電位基本恒定，不隨溫度變化。不隨溫度變化。2B2BRIV 2B1BCC21RRUII CC2B1B2BBURRRV VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+I

11、CRSeS+VBEBEBECRUVII BEBUV 若若滿滿足足：EBEBEBEC RVRUVII RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+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)，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) UB

12、E， RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。的阻值一般為幾十千歐。VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+TUBEIBICVEICVB 固定固定CC2B1B2BBURRRV EBEBECRUVII CBII VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+)(ECCCCEECCCCCERRIURIRIUU RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RSEBBECCB)1(RRUUI BE)1(II EECCCERIUU +U

13、CCRBR+UCE+UBEIIBICRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RSLEL/ RRR LeoRIU Lb1RI ）（ LebebiRIrIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR ）（rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRErbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiBi/rRr LbeBi)1 (/RrRr LbebLEebebbii)1 (/RrIRRIrIIUr LEL/RRR irir 1sbeoRrrSBS/R

14、RR RrRr 1/sbeEosbeE) 1 ( RRr 通通常常：rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREorLbeL) 1 () 1 (RrRAu LbeBi) 1(/RrRr Rrr 1sbeo. 在圖示放大電路中，已知在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k ，晶體管，晶體管=60， UBE=0.6V, 信號(hào)源內(nèi)阻信號(hào)源內(nèi)阻RS= 100，試求試求: :(1) 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) IB、IE 及及 UCE； 畫出微變等效電路；畫出微變等效電路；(3) Au、ri 和和 ro 。RB+U

15、CCC1C2RRLui+uo+es+RSmA035. 0mA260)(12006 . 012) (1EBBECCB RRUUImA14. 2 0.035mA60)(1 )(1BE II V727V142212EECCCE.RIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBIC3 .176010094. 0Sbeo Rrrk94. 024. 1266120026) (1200Ebe Ir LbeBi) 1 (/RrRr k7 .41 LbeL) 1()(1RrRAu 98.0 rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRE將前級(jí)的輸出端直接接后級(jí)的輸入端

16、。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)?？捎脕?lái)放大緩慢變化的信號(hào)或直流量變化的信號(hào)。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2指輸入信號(hào)電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生指輸入信號(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。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。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)相互影響前后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響 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。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

17、，無(wú)法分辨是有效嚴(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。信號(hào)電壓還是漂移電壓。 電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，在理想的情況下，兩管的特性及對(duì)電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，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。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)。差分放大原理電路差分放大原理電路 +UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸出兩個(gè)輸出兩管兩管靜態(tài)工靜態(tài)工作點(diǎn)相同作點(diǎn)相同15. 8. 1 差分放大電路的工作原理差分放大電路的工作原理uo= VC1 VC2 = 0u

18、o= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0靜態(tài)時(shí)，靜態(tài)時(shí)，ui1 = ui2 = 0當(dāng)溫度升高時(shí)當(dāng)溫度升高時(shí)ICVC （兩管變化量相等）（兩管變化量相等）+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2+共模信號(hào)共模信號(hào) 需要抑制需要抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2差模信號(hào)差模信號(hào) 是有用信號(hào)是有用信號(hào)(Common Mode Rejection Ratio)CdCMRAAK ) (lg20(dB)CdCMR分貝AAK KCMR越大，說(shuō)明差放分辨越大，

19、說(shuō)明差放分辨差模信號(hào)的能力越強(qiáng)，而抑制差模信號(hào)的能力越強(qiáng)，而抑制共模信號(hào)的能力越強(qiáng)。共模信號(hào)的能力越強(qiáng)。 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，即是半導(dǎo)體器件，即是。它的輸出電流決。它的輸出電流決定于輸入電壓的大小，基本上不需要信號(hào)源提供電定于輸入電壓的大小，基本上不需要信號(hào)源提供電流，所以它的流，所以它的輸入電阻高，且溫度穩(wěn)定性好。輸入電阻高，且溫度穩(wěn)定性好。按結(jié)構(gòu)不同按結(jié)構(gòu)不同場(chǎng)效應(yīng)管有兩種場(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：按工作狀態(tài)可分為：每類每類又有又有和和之分之分漏極漏極

20、金屬電極金屬電極柵極柵極源極源極 高摻雜高摻雜N區(qū)區(qū)DGSSIO2絕緣層絕緣層P P型硅襯底型硅襯底N+N+GSD 由于柵極是絕緣的，柵極電流幾乎為零，輸入由于柵極是絕緣的，柵極電流幾乎為零，輸入電阻很高，最高可達(dá)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，故又稱金屬二氧化硅，故又稱金屬- -氧化物氧化物- -半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱MOS場(chǎng)效應(yīng)管。場(chǎng)效應(yīng)管。漏極漏極金屬電極金屬電極柵極柵極源極源極 高摻雜高摻雜N區(qū)區(qū)DGSSIO2絕緣層絕緣層P P型硅襯底型硅襯底N+N+ 由結(jié)構(gòu)圖可見由結(jié)構(gòu)圖可見，N+型漏區(qū)和型漏區(qū)和N+型源區(qū)之間被型源區(qū)之間被P型型襯底隔開，漏極和源極之間是兩個(gè)背靠背的襯底隔開，漏極和源極之間是兩個(gè)背靠背的PN結(jié)結(jié)。 當(dāng)柵源電壓當(dāng)柵源電壓UGS