天津大學測控電路基礎(chǔ)-第二章

1、傅星傅星5樓樓211測控電路基礎(chǔ)測控電路基礎(chǔ)A A第二章、基本放大電路第二章、基本放大電路1 1、基本概念、基本概念2 2、三極管放大電路的三種組態(tài)、三極管放大電路的三種組態(tài)3 3、多級放大電路、多級放大電路4 4、放大電路的頻率響應(yīng)、放大電路的頻率響應(yīng)5 5、場效應(yīng)管放大電路、場效應(yīng)管放大電路測控技術(shù)基礎(chǔ)A第二章、基本放大電路1 1、基本概念、基本概念（1 1）放大的概念）放大的概念（2 2）放大電路的主要性能）放大電路的主要性能（3 3）放大電路的主要類型）放大電路的主要類型放大的概念放大的概念放大的對象：變化量放大的對象：變化量放大的本質(zhì)：能量的控制放大的本質(zhì)：能量的控制放大的特征：功率

2、放大放大的特征：功率放大放大的基本要求：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)點大的基本出發(fā)點VCC至少一路直流至少一路直流電源供電電源供電（1）放大電路的主要性能1、基本概念（2 2）放大電路的主要性能）放大電路的主要性能dBAlg20增益（2）放大電路的主要性能對信號而言，任何放大電路均可看成二端口網(wǎng)絡(luò)。對信號而言，任何放大電路均可看成二端口網(wǎng)絡(luò)。放大倍數(shù)（增益）放大倍數(shù)（增益）：輸出量與輸入量之比：輸出量與輸入量之比 輸入電阻的大輸入電阻的大小決定了放大電路小決定了放大電路從信號源吸取信號從信號源吸取信號幅度的大小。幅度的大小。 輸入為電

3、壓信號的放大電路，輸入為電壓信號的放大電路，Ri 越大，輸入端的越大，輸入端的 越大。越大。iV 輸入為電流信號的放大電路，輸入為電流信號的放大電路，Ri 越小，輸入端的越小，輸入端的 越大。越大。iITTiIVR（2）放大電路的主要性能 輸出電阻的大小決定了放輸出電阻的大小決定了放大電路帶負載能力的大小。大電路帶負載能力的大小。 輸出為電壓信號的放大電路，R0 越小，負載電阻RL變化對 的影響越小。0V 輸出為電流信號的放大電路，R0 越大，負載電阻RL變化對 的影響越小。0I00SVTTIVRLRVP200LRIP200000RRRVAVLLiV000RRRIAILiIS（2）放大電路的主

4、要性能jVjVAiV0 VVAA幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)（2）放大電路的主要性能下限頻率下限頻率上限頻率上限頻率LHbwfff非線性失真是由放大器件引起的失真。非線性失真是由放大器件引起的失真。(a). 分立元件（三極管），設(shè)計時要使其工作在線性區(qū)。分立元件（三極管），設(shè)計時要使其工作在線性區(qū)。(b). 集成運放，當輸出信號的幅值接近雙電源值時，將集成運放，當輸出信號的幅值接近雙電源值時，將引起非線性失真（飽和失真）。引起非線性失真（飽和失真）。（2）放大電路的主要性能非線性失真包括：截止失真和飽和失真非線性失真包括：截止失真和飽和失真（2）放大電路的主要性能 在輸出波形沒有在輸出波形沒有明顯失真明顯

5、失真情況下放大電路能夠情況下放大電路能夠提供給負載的最大輸出電壓提供給負載的最大輸出電壓( (或最大輸出電流或最大輸出電流) )可可用峰用峰-峰值峰值( (UOPP、IOPP) )表示，或有效值表示表示，或有效值表示( (Uom 、Iom) )。 輸出不產(chǎn)生輸出不產(chǎn)生明顯失真明顯失真的最大輸出功率。用符號的最大輸出功率。用符號 Pom表示。表示。VomPP ：效率：效率PV：直流電源消耗的功率直流電源消耗的功率1、基本概念（3 3）放大電路的主要類型）放大電路的主要類型iVVAV0iIIAI0iGVAI0iRIAV0電壓放大電流放大互阻放大互導(dǎo)放大電壓增益電流增益互阻增益互導(dǎo)增益輸出開路（RL

6、= ）時的電壓增益000RRRVAVLLiV000RRRAVVALLViVR0 應(yīng)盡量RS時，才能減小信號的衰減。電壓放大電壓放大 適用適用于信號源于信號源內(nèi)阻內(nèi)阻RS較較小，負載小，負載電阻電阻RL較較大的場合。大的場合。（3）放大電路的主要類型輸出短路（RL= 0）時的電流增益000RRRIAILiIS000RRRAIIALISiIR0 應(yīng)盡量 RL，以減小信號的衰減。R0 = iSSSiRRRIIRi = 0當RiRS時，才能減小信號的衰減。電流放大電流放大 適用于適用于信號源內(nèi)阻信號源內(nèi)阻RS較大，負較大，負載電阻載電阻RL較較小的場合。小的場合。（3）放大電路的主要類型輸出開路（RL

7、= ）時的互阻增益000RRRIAVLLiR000RRRAIVALLRiRR0 應(yīng)盡量 RL，以減小信號的衰減。R0 = 0 iSSSiRRRIIRi = 0當Ri RL，以減小信號的衰減。R0 = iSiSiRRRVVRi = 當Ri RS時，才能減小信號的衰減。互導(dǎo)放大互導(dǎo)放大 適用于適用于信號源內(nèi)阻信號源內(nèi)阻RS較小，負較小，負載電阻載電阻RL較較小的場合。小的場合。根據(jù)信號源根據(jù)信號源的性質(zhì)和負的性質(zhì)和負載的要求選載的要求選擇電路模型。擇電路模型。（3）放大電路的主要類型RbRcUiUoRbReUiUoRbRcUiUo2、三極管放大電路的三種組態(tài)、三極管放大電路的三種組態(tài)第二章、基本放

8、大電路共發(fā)射極（共射）共發(fā)射極（共射）共集電極（共集）共集電極（共集）共基極（共基）共基極（共基）放大電路的分析方法放大電路的分析方法（1）直接分析法）直接分析法（2）圖解分析法）圖解分析法（3）小信號模型分析法）小信號模型分析法2、三極管放大電路的三種組態(tài)組態(tài)一：共射電路組態(tài)一：共射電路RCRbVccBBV+_VoiBiCiE+_vBE+_vCEbce 以發(fā)射極作為輸以發(fā)射極作為輸入回路與輸出回路的入回路與輸出回路的共同端，稱為共發(fā)射共同端，稱為共發(fā)射極放大電路。極放大電路。RbRcUiUo（1）直接分析法）直接分析法RCRbVccBBV+_VoiBiCiE+_vBE+_vCEbce靜態(tài)（直

9、流工作狀態(tài)）靜態(tài)（直流工作狀態(tài)）vi=0時，時，IBQ、ICQ、VBEQ、VCEQ分析步驟：分析步驟：（a）畫出直流通路）畫出直流通路（b）計算電流、電壓值）計算電流、電壓值RCRbVccBBV+_VoIBQICQIEQ+_VBEQ+_VCEQbcecCQCCCEQBQCEOBQCQbBEQBBBQRIVVIIIIRVVI組態(tài)一：共射電路組態(tài)一：共射電路2、三極管放大電路的三種組態(tài)組態(tài)一：共射電路RCRbVccBBV+_VoiBiCiE+_vBE+_vCEbce動態(tài)（交流工作狀態(tài)）動態(tài)（交流工作狀態(tài)）vi0分析步驟：分析步驟：（a）畫出交流通路）畫出交流通路（b）計算電流、電壓值）計算電流、電

10、壓值vBE=VBEQ+vbeiB=IBQ+ibiC=ICQ+ic，ic=ibvCE=VCC-iCRc=VCEQ+vce（1）直接分析法）直接分析法靜態(tài)（直流工作狀態(tài)）靜態(tài)（直流工作狀態(tài)）vi=0時，時，IBQ、ICQ、VBEQ、VCEQ分析步驟：分析步驟：（a）畫出直流通路）畫出直流通路（b）作圖（輸入、輸出）作圖（輸入、輸出）RCRbVccBBV+_VoIBQICQIEQ+_VBEQ+_VCEQbcecCCCCEbBBBBERIVVRiVv組態(tài)一：共射電路（2）圖解分析法）圖解分析法iBIBQ0vBEVBEQvCEic0cCCRVbBBRVBBVCCVICQVCEQQQ組態(tài)一：共射電路RCR

11、bVccBBV+_VoiBiCiE+_vBE+_vCEbce動態(tài)（交流工作狀態(tài)）動態(tài)（交流工作狀態(tài)）vi=vs分析步驟：分析步驟：（a）作輸入信號圖）作輸入信號圖（b）做輸出信號圖）做輸出信號圖（2）圖解分析法）圖解分析法失真分析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載線。即向上平移輸入回路負載線。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能減小或消除截止失真嗎？能減小或消除截止失真嗎？組態(tài)一：共射電路飽和失真飽和失真n消除方法：消除方法：增大增大Rb，減小減小Rc，減小減小，減小減小VBB，增大增大VCC。Rb

12、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。2n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！組態(tài)一：共射電路例題例題組態(tài)一：共射電路直流通路：直流通路：直流參數(shù)計算直流參數(shù)計算vCEic0cCCRVCCVICQVCEQQ例題例題組態(tài)一：共射電路交流通路：交流通路：交流參數(shù)計算：交流參數(shù)計算：vCEic0cCCRVCCVICQVCEQQ 半導(dǎo)體器件的非線性特性使放大電路的分半導(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

13、，來描述非析復(fù)雜化。利用線性元件建立模型，來描述非線性器件的特性。線性器件的特性。直流模型直流模型：適于適于Q Q點的分析點的分析理想二極管理想二極管利用估算法求解靜態(tài)工作點，實質(zhì)上利用了直流模型。利用估算法求解靜態(tài)工作點，實質(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組態(tài)一：共射電路（3）小信號模型分析法）小信號模型分析法h參數(shù)等效模型（交流等效模型）（交流等效模型） 在交流通路中可將晶體管看成為一在交流通路中可將晶體管看成為一個二端口網(wǎng)絡(luò)，輸入回路、輸出

14、回路各個二端口網(wǎng)絡(luò)，輸入回路、輸出回路各為一個端口。為一個端口。)()(CEBCCEBBEvifivifv，低頻小信號模型低頻小信號模型組態(tài)一：共射電路（3）小信號模型分析法）小信號模型分析法vBEvCEiBiC+-ce22b21cce12b11be vhihivhihv在低頻、小信號作用下的關(guān)系式在低頻、小信號作用下的關(guān)系式CECECBBCCCECEBEBBBEBEddddddBCEBCEvviiiiivvviivvIVIV交流等效模型（按式子畫模型）交流等效模型（按式子畫模型）電阻電阻無量綱無量綱無量綱無量綱電導(dǎo)電導(dǎo)組態(tài)一：共射電路（3）小信號模型分析法）小信號模型分析法+-bev11hb

15、ice12vhcevcib21ih221hh參數(shù)的物理意義參數(shù)的物理意義beBBE11CErivhvBCEBE12ivvhCEBC21viihceCEC221Brvihib-e間間的的動態(tài)電阻動態(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)組態(tài)一：共射電路（3）小信號模型分析法）小信號模型分析法簡化的簡化的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 ( IVrrrIUr查閱手冊查閱手冊基區(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I

16、EQ算出算出在在輸入特性曲線上，輸入特性曲線上，Q點越高，點越高，rbe越小！越小！組態(tài)一：共射電路（3）小信號模型分析法）小信號模型分析法+-bevbibercevcibI)()(bebbbebiirRirRivLRRiv/ccobebcio/ rRRRvvALv組態(tài)一：共射電路（3）小信號模型分析法）小信號模型分析法+-ivbRbiberovcibicRLR電壓增益電壓增益ccoRivbebcio rRRvvAvRL=RbRcvivCERLvsVBBVCC+-iBiC+-bebirRRcoRR 組態(tài)一：共射電路（3）小信號模型分析法）小信號模型分析法輸入、輸出電阻輸入、輸出電阻輸入電阻輸入

17、電阻輸出電阻輸出電阻+-ivbRbiberovcibicRLRRbRcvivCERLvsVBBVCC+-iBiC+-阻容耦合共射放大電路的動態(tài)分析阻容耦合共射放大電路的動態(tài)分析beLbeiLcio )/()/(rRrRiRRivvAbcvbebebirrRRvvARRRvvvvvvAisiiosisoscoRR 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!組態(tài)一：共射電路（3）小信號模型分析法）小信號模型分析法+-ivbRiiberovcibicRLRbisRsv阻容耦合共射放大電路阻容耦合共射放大電路分析實例分析實例組態(tài)一：共射電路（3）小信號模型分析

18、法）小信號模型分析法+-ivbRiiberovcibicRLRbisRsvRb300k Rc4k vivoRLvsVCC12V+-+-RsCB1CB220F20F+-已知：已知： =40，rbb=200 ，VBEQ=0.7V, RL=4k 求：求：Av，Ri，Ro，若，若RL開路，開路，Av=？解：解：8666 . 126)401 (200)1 (6 . 13001240mAmVIVrrmAkVRVRVVIIEQTbbbebccbBEQccBQEQ阻容耦合共射放大電路阻容耦合共射放大電路分析實例分析實例組態(tài)一：共射電路（3）小信號模型分析法）小信號模型分析法+-ivbRiiberovcibic

19、RLRbisRsvRb300k Rc4k vivoRLvsVCC12V+-+-RsCB1CB220F20F+-解：解：kRRrRRrRvvAcobebibeLiov4866/4 .92若若RL開路：開路：8 .184beciovrRvvA放大電路的組成條件放大電路的組成條件 (1) 晶體管必須工作在放大區(qū)，故發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。晶體管必須工作在放大區(qū)，故發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。(2) 正確設(shè)置合適的靜態(tài)工作點，避免信號出現(xiàn)非線性失真。正確設(shè)置合適的靜態(tài)工作點，避免信號出現(xiàn)非線性失真。(3) 輸入回路能將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。輸入回路能將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。(4) 輸出

20、回路可將變化的輸出電流轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的輸出電壓輸出回路可將變化的輸出電流轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的輸出電壓, 傳輸給負載。傳輸給負載。組態(tài)一：共射電路幾個值得注意的問題一幾個值得注意的問題一（1） 那些參數(shù)、如何變化，使得那些參數(shù)、如何變化，使得Q1 Q2 Q3 Q4？（2） 從輸出電壓上看，哪個從輸出電壓上看，哪個Q點下最易產(chǎn)生截止失真？哪個點下最易產(chǎn)生截止失真？哪個Q點下最易產(chǎn)生飽和失真？哪個點下最易產(chǎn)生飽和失真？哪個Q點下點下Uom最大？最大？（3） 設(shè)計放大電路時，應(yīng)根據(jù)什么選擇設(shè)計放大電路時，應(yīng)根據(jù)什么選擇VCC？組態(tài)一：共射電路beLc )( rRRAv（1）在空載情況下，當輸入信號）在空載情況下，

21、當輸入信號增大時，電路首先出現(xiàn)飽和失真增大時，電路首先出現(xiàn)飽和失真還是截止失真？若帶負載的情況還是截止失真？若帶負載的情況下呢？下呢？（2）空載和帶載兩種情況下）空載和帶載兩種情況下Uom分別為多少？分別為多少？（3）在圖示電路中，有無可能在）在圖示電路中，有無可能在空載時輸出電壓失真，而帶上負空載時輸出電壓失真，而帶上負載后這種失真消除？載后這種失真消除？（4）增強電壓放大能力的方法？）增強電壓放大能力的方法？EQTbbbe)1 (IVrr幾個值得注意的問題二幾個值得注意的問題二組態(tài)一：共射電路 已知：已知：ICQ2mA， UCES0.7V。組態(tài)二：組態(tài)二：共集電極電路共集電極電路共集電極組

22、態(tài)基本放大電路如圖所示。2、三極管放大電路的三種組態(tài)RbReUiUo（1）靜態(tài)分析）靜態(tài)分析IB=( VCCVBE)/ Rb+(1+)ReIC= IBVCE= VCCIERe= VCCICRe直流通路組態(tài)二：共集電極電路交流通路：（2）交流分析）交流分析組態(tài)二：共集電極電路小信號模型小信號模型交流通路：組態(tài)二：共集電極電路（3）放大倍數(shù)和輸入電阻）放大倍數(shù)和輸入電阻中頻電壓放大倍數(shù)中頻電壓放大倍數(shù)1)1 ()1 (LbeLioRrRVVAv 比較CE和CC組態(tài)放大電路的電壓放大倍數(shù)公式，它們的分子都是乘以輸出電極對地的交流等效負載電阻，分母都是三極管基極對地的交流輸入電阻。輸入電阻輸入電阻 R

23、i=Rb /rbe +(1+)RL ) RL = RL / Re組態(tài)二：共集電極電路（4）輸出電阻）輸出電阻1+/=)/()+/()1(/,)+/()/()1 (sbeeoooeosbeoobsssbeobeobbboeRrRIVRRVRrVIRRRRrVIRVIIIIIR 將輸入信號短路，負載開路，加 ，信號源短路，內(nèi)阻保留。oV組態(tài)二：共集電極電路組態(tài)三：共基極放大電路組態(tài)三：共基極放大電路直流通路2、三極管放大電路的三種組態(tài)交流通路：（1）交流分析）交流分析組態(tài)三：共基極放大電路（2）小信號模型）小信號模型 Ie組態(tài)三：共基極放大電路交流通路（3）性能指標）性能指標輸出電阻 Ro RCb

24、eLvrRVVA/io電壓放大倍數(shù)rRrIVR+1/+1=/=beebeiii輸入電阻組態(tài)三：共基極放大電路三種組態(tài)電路比較三種組態(tài)電路比較2、三極管放大電路的三種組態(tài)組態(tài)組態(tài)放大特性放大特性阻抗特性阻抗特性應(yīng)用場合應(yīng)用場合共射電路共射電路電壓和電流電壓和電流放大倍數(shù)放大倍數(shù)均大，輸入輸出電壓均大，輸入輸出電壓相位相反相位相反輸出電阻輸出電阻適中適中常用于常用于電壓放大電壓放大共集電路共集電路電壓放大倍數(shù)是小于電壓放大倍數(shù)是小于且接近于且接近于1 1的正數(shù)，的正數(shù)，具有具有電壓跟隨電壓跟隨特點，特點，輸入電阻輸入電阻大大，輸出電阻輸出電阻小小。電路的電路的輸入和輸輸入和輸出級出級。共基電路共基

25、電路放大倍數(shù)同共射電路放大倍數(shù)同共射電路輸入電阻輸入電阻小小頻率特性好。常頻率特性好。常用作用作寬帶寬帶放大器放大器放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題2、三極管放大電路的三種組態(tài)QvCE/ViC/mAiB =0IBQ1（1）溫度變化對）溫度變化對ICBO的影響的影響（2）溫度變化對輸入特性曲線的影響）溫度變化對輸入特性曲線的影響溫度溫度T 輸出特性曲線上移輸出特性曲線上移)()C25CBO(CBO00TTkTeII V102 . 2)(30)C25BE(BE0 TTVVT溫度溫度T 輸入特性曲線左移輸入特性曲線左移（3）溫度變化對）溫度變化對 的影響的影響溫度每升高溫度每

26、升高1 ， 要增加要增加0.5% 1.0%溫度溫度T 輸出特性曲線族間距增大輸出特性曲線族間距增大QvCE/ViC/mAiB =0IBQ1總之：總之： ICBO ICEO T VBE IB IC 射極偏置電路射極偏置電路（1）穩(wěn)定工作點原理）穩(wěn)定工作點原理目標：溫度變化時，使目標：溫度變化時，使I IC C維持恒定。維持恒定。 如果溫度變化時，如果溫度變化時，b b點電位能基點電位能基本不變本不變，則可實現(xiàn)靜態(tài)工作點的穩(wěn)，則可實現(xiàn)靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。定。T 穩(wěn)定原理：穩(wěn)定原理： IC IE IC VE 、VB不變不變 VBE IB （反饋控制）（反饋控制）b點電位基本不變的條件：點電位基本不變的

27、條件：I1 IB ，CCb2b1b2BVRRRV 此時，此時，不隨溫度變化而變化。不隨溫度變化而變化。VB VBE 且且Re可取可取大些，反饋控制作用更強。大些，反饋控制作用更強。 一般取一般取 I1 =(510)IB ， VB =3V5V 射極偏置電路射極偏置電路 2、三極管放大電路的三種組態(tài)CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV CBII （2）放大電路指標分析放大電路指標分析靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點射極偏置電路輸出回路：輸出回路：)/(LcboRRIV 輸入回路：輸入回路：ebbebeebebi)1(RIrIRIrIV 電壓增

28、益：電壓增益：ebeLcebebLcbioV)1()/()1()/(RrRRRrIRRIVVA 畫小信號等效電路畫小信號等效電路確定模型參數(shù)確定模型參數(shù) 已知，求已知，求r rbebe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 計算計算電壓增益電壓增益（2）放大電路指標分析)1 (/ ebeiiRrRRIVR 根據(jù)定義根據(jù)定義則輸入電阻則輸入電阻放大電路的輸入電阻不包含信號源的內(nèi)阻放大電路的輸入電阻不包含信號源的內(nèi)阻RS iiIVR輸入電阻輸入電阻.iI（2）放大電路指標分析輸出電阻輸出電阻輸出電阻輸出電阻oco/ RRR求輸出電阻的等效電路求輸出電阻的等效電路網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨立源置零網(wǎng)絡(luò)內(nèi)獨立源置

29、零負載開路負載開路輸出端口加測試電壓輸出端口加測試電壓對回路對回路1和和2列方程列方程r rcece對分析過程影響很大，此處不能忽略對分析過程影響很大，此處不能忽略0)(eesbebRIRrI0)(eecebcoRIrIIV其中其中b2b1ss/RRRR 則則)1 (esbeececooRRrRrIVR當當coRR 時，時，coRR 一般一般cceoRrR（）（2）放大電路指標分析oV靜態(tài)：靜態(tài)：bBECCBRVVIBCIIcCCCCERIVVCCb2b1b2BVRRRVeBEBECRVVII)(eeCCCCERRIVVCBII （3）固定偏流電路與射極偏置電路的比較）固定偏流電路與射極偏置電

30、路的比較射極偏置電路RbviRcRLiVbIcIOVbI固定偏流共射極放大電路固定偏流共射極放大電路（3）固定偏流電路與射極偏置電路的比較）固定偏流電路與射極偏置電路的比較射極偏置電路射極偏置放大電路射極偏置放大電路電壓增益：電壓增益：beLc)/(rRRAVebeLcV)1 ()/(RrRRA輸入電阻：輸入電阻：bebiii/rRIVRebeb2b1i)1 (/RrRRR輸出電阻：輸出電阻：Ro = Rc coRR （3）固定偏流電路與射極偏置電路的比較）固定偏流電路與射極偏置電路的比較射極偏置電路固定偏流共射極放大電路固定偏流共射極放大電路射極偏置放大電路射極偏置放大電路有旁路電容的射極偏

31、置電路有旁路電容的射極偏置電路無旁路電容的射極偏置電路無旁路電容的射極偏置電路射極偏置電路有旁路電容的射極偏置電路有旁路電容的射極偏置電路無旁路電容的射極偏置電路無旁路電容的射極偏置電路beLcVebecrRRARrRRA)/()1 ()/(2L1VbeibeirRRRRrRRR/)1 (/b2b12eb2b11射極偏置電路（1）基本概念）基本概念（2）直接耦合多級放大電路）直接耦合多級放大電路（3）阻容耦合多級放大電路）阻容耦合多級放大電路（4）變壓器耦合多級放大電路）變壓器耦合多級放大電路3 3、多級放大電路、多級放大電路第二章、基本放大電路單級電路:iovVVA=IoRiRo+Vi-Ii

32、+Vo-AVoVi3、多級放大電路（1）基本概念）基本概念（1）基本概念I(lǐng)o1Ri1Ro1+Vi-Ii+Vo1-AVo1Vi1IoRi2Ro2+Vo-AVo2Vi2212211=vvioioiovAAVVVVVVA多級電路:多級電路多級電路RVVVC CC 1oT2T1RB BViRC 2Rb1b2vivo（2）直接耦合多級放大電路）直接耦合多級放大電路優(yōu)點：低頻性能好，優(yōu)點：低頻性能好， 易于集成易于集成缺點：靜態(tài)點相互影響缺點：靜態(tài)點相互影響 （溫度漂移問題）（溫度漂移問題）靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：VBB=IB1Rb1 +VBE1VCE1=IB2Rb2 +VBE2VCE1= VCC -（ IC

33、1 + IB2）RC1VCE2= VCC - IC2RC2IC1= IB1IC2= IB2IB1、VC1 、 IB2 VC2 、 IC2 、 IC1 3、多級放大電路112111)/(-bebiCiovrRRRVVA22212+-=bebCoovrRRVVA22211211+/=2bebCbebiCviovrRRrRRRAAVVAv1111111222222Ri1=Rb1+rbe1Ri2=Rb2+rbe2（2）直接耦合多級放大電路（3）阻容耦合多級放大電路阻容耦合多級放大電路T1RRVb1b2b1CCC1i+T2RRVVb3b2CCCC2o+Ri1 = Rb1 / rbe1 Ri2 = Rb2

34、 / rbe2 缺點：低頻性能差， 不利于集成優(yōu)點：靜態(tài)點互不影響1211/beiCvrRRA 2212121/beCbeiCvvvrRrRRAAA 222beCvrRA 3、多級放大電路（4）變壓器耦合多級放大電路）變壓器耦合多級放大電路LRnIVnIVnNNIInNNVV222211122121211 優(yōu)點：優(yōu)點：靜態(tài)點互不影響，變壓器起阻抗變換作用缺點：缺點：不利于集成N2N1RLTrn2RLN1N23、多級放大電路RV1b11Ci+Re1Re1C+b12N12N11Rb21Re2ReC+b22N22N21e2C+VCCRLTr1Tr2T1T2n12Ri2n22RL（4）變壓器耦合多級放

35、大電路 相頻特性是描繪輸出信號與輸相頻特性是描繪輸出信號與輸入信號之間相位差隨頻率變化而變?nèi)胄盘栔g相位差隨頻率變化而變化的規(guī)律。即化的規(guī)律。即4 4、放大電路的頻率響應(yīng)、放大電路的頻率響應(yīng)第二章、基本放大電路頻率失真：頻率失真：幅度失真和相位失真幅度失真和相位失真相位頻率特性相位頻率特性: :幅度頻率特性幅度頻率特性: : 幅頻特性是描繪輸入信號幅度幅頻特性是描繪輸入信號幅度固定，輸出信號的幅度隨頻率變化固定，輸出信號的幅度隨頻率變化而變化的規(guī)律。即而變化的規(guī)律。即 = =Aio/VVf ()(iofVVA4、放大電路的頻率響應(yīng) 放大電路的增益A( f ) 是頻率的函數(shù)。在低頻段和高頻段放大

36、倍數(shù)都要下降。當A( f )下降到中頻電壓放大倍數(shù)A0的 1/ 時，即:200HL7.02)()(AAfAfA相應(yīng)的頻率:fL稱為下限頻率fH稱為上限頻率基本概念基本概念EQTbbebbbbbebe)1 ( IVrrrIVrc共射電路增益：共射電路增益：cbeioRrfVVA,4、放大電路的頻率響應(yīng)輸入阻抗：輸入阻抗：ebbeiRRrfR,輸出阻抗：輸出阻抗：ecbeoRRrfR,阻抗阻抗頻率關(guān)系：頻率關(guān)系：fLZfCZRZLCR221+-bevbiberovcibICbcCbebbrebrCbeCbc（1）BJT的高頻小信號模型的高頻小信號模型4、放大電路的頻率響應(yīng)+-bevbiovcibI

37、bbrebrCbeCbc混合混合 形高頻小信號模型形高頻小信號模型：混合混合 形高頻小信號模型形高頻小信號模型ebmb0VgIe b0boe b0m/rIVgg gm m稱為互導(dǎo)或跨導(dǎo)稱為互導(dǎo)或跨導(dǎo)TEET00eb0m)1 (VIIVrg令：令：得到：得到：+-bevbiovciebVgmbbrebrCbeCbcebVebcbebmcVCjVgIebcbebebebcbebebebebbVCjCjrVCjVCjrVI1（1）BJT的高頻小信號模型ebcbebebcbebebcbebmcbebebcbmbcrCCjrCCjrCjrgCCjrCjgII0111+-bevbiovciebVgmbbr

38、ebrCbeCbcebV密勒定理：密勒定理：（1）BJT的高頻小信號模型AVV12如果存在：如果存在：ARRARR11,121則：則：RARRAR111,1121或：或：（1）BJT的高頻小信號模型+-bevbiLRvociebVgmbbrebrCbeebVCM1CM2vcbMACC11vcbMACC112LmvLmLvcbebLebmebvcbebLebmCebovRgARgRACjVRVgVACjVRVgIVVAcb11單向化處理單向化處理+-bevbiLRvociebVgmbbrebrCbeCbcebVCbcebovVVA設(shè)：設(shè)：（1）BJT的高頻小信號模型+-bevbiLRvocieb

39、VgmbbrebrCbeebVCM1CM2單向化處理單向化處理cbLmcbvcbMLmcbvcbMLmvCRgCACCRgCACCRgA21111111考慮：考慮：值較大LmRg得到新的等效電路，得到新的等效電路，其中：其中：cbLmebMebCRgCCCC1)1 ( Cbc：210pFmbe2TgCf幾十/幾百pF，f fT為特征頻率。+-svLRvoebVgmCbbrebr+-ivLRvoebVgmCbbrebrbRcR1C2C（1）BJT的高頻小信號模型等效實例：等效實例：4、放大電路的頻率響應(yīng) 1111RCsCsRCsZZZsVsVsAcRcioVH頻率特性分析方法頻率特性分析方法)/

40、()/(11)/(112HHHVHHioVHffarctgffAffjVVA )/lg(2000)/(1lg202HVHVHHVHffAAfffA令：令：低通低通RCffjjsH21,24、放大電路的頻率響應(yīng) RCssCsRRZZZsVsVsAcRRioVL/11頻率特性分析方法頻率特性分析方法)/()/(11)/(112ffarctgffAffjVVALLLVLLioVL )/lg(2000)/(1lg202ffAAfffALVLVLLVL令：令：高通高通RCffjjsH21,2（1）BJT的高頻小信號模型ffffffjrCCfebcbebarctan1121200令：fffffT020,1

41、1時當：ebcbebrCCj01（2）單級放大電路的頻率響應(yīng)）單級放大電路的頻率響應(yīng)共射電路：共射電路： 分析其頻率響應(yīng)，需分析其頻率響應(yīng)，需畫出放大電路從畫出放大電路從低頻到高低頻到高頻頻的全頻段小信號模型。的全頻段小信號模型。 然后分然后分低、中、高三低、中、高三個個頻段加以研究。頻段加以研究。4、放大電路的頻率響應(yīng)中頻段中頻段C1、C2 、Ce容容抗較小，可視為短路；抗較小，可視為短路； C容抗較大，可視為開容抗較大，可視為開路。等效電路如圖。路。等效電路如圖。beLrRVVAiovM -0210/ /-bbbbeLbebsbebRRRrRrRRrRVVAsovsM（2）單級放大電路的頻

42、率響應(yīng)高頻段高頻段顯然這是一個顯然這是一個RC低通環(huán)節(jié)低通環(huán)節(jié) 將全頻段小信將全頻段小信號模型中的號模型中的C1、C2和和Ce短路，即可獲得高短路，即可獲得高頻段小信號模型微變頻段小信號模型微變等效電路，如圖所示等效電路，如圖所示。（2）單級放大電路的頻率響應(yīng)高頻段高頻段RsVs/=+=bsssbsbsRRRVRRRV圖中：VRebbbsssebbbebrrRRVRrrrV/) + (=+=圖中：（2）單級放大電路的頻率響應(yīng)b esbbb esrVVrrRbsssbRVVRRVR1111VCRjVRVCjCjeb1-VCRjRgRVgVLmLebmovsMebbbbssovsHACrrRRjV

43、VA/) + /(+11=beLbebsbebrRrRRrRAvsM /-0高頻段高頻段（2）單級放大電路的頻率響應(yīng)vsMffvsHAjAH+11=vsMebbbbssovsHACrrRRjVVA/) /(11/)/(21 :CrrRRfebbbbsH令上限截止頻率高頻段高頻段（2）單級放大電路的頻率響應(yīng)高頻段頻響波特圖高頻段頻響波特圖|lg20|lg20:vsMvsHHAAff當dB3|lg20|lg20:vsMvsHHAAff當HvsMvsHHffAAfflg20|lg20|lg20:當幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng)（2）單級放大電路的頻率響應(yīng)高頻段相頻波特圖高頻段相頻波特圖相頻響應(yīng)相頻響應(yīng)o0:VSM

44、HAff當o45:VSMHAff當o90:VSMHAff當（2）單級放大電路的頻率響應(yīng) 其頻率特性曲線與其頻率特性曲線與RC低通電路相似。只不過其幅頻特性在低通電路相似。只不過其幅頻特性在Y軸方向上上移了軸方向上上移了20lg AvsM(dB)。 相頻特性則在相頻特性則在Y軸方向上向下移軸方向上向下移180 ，以反映單級放大電路，以反映單級放大電路倒相的關(guān)系。倒相的關(guān)系。（2）單級放大電路的頻率響應(yīng)低頻段低頻段 低頻段的微變等效電路如圖所示，低頻段的微變等效電路如圖所示，C1、C2和和Ce被被保留，保留，C 被忽略。顯然，該電路有被忽略。顯然，該電路有 三個三個RC電路環(huán)節(jié)。電路環(huán)節(jié)。當當Re

45、1/ Ce時，在射極電路中，可忽略時，在射極電路中，可忽略Re，只剩下只剩下Ce；當當Rb較大，可忽略。較大，可忽略。（2）單級放大電路的頻率響應(yīng)低頻段低頻段（2）單級放大電路的頻率響應(yīng)bbesbesbbesebbbebsbsIrRCjrRICjrRCjICjIrIRIV/1/11111/1111eCCCLcLbbLcLcLcLbLccLRobLccRRRCjRIIRRCjRRRRRICjRRRRIVICjRRRILL2222/1/11/11低頻段低頻段（2）單級放大電路的頻率響應(yīng)的影響忽略了其中/11/11/11/112121bvsMLLvsMLcbesbesLsovsLRAffjffjAR

46、RCjrRCjrRRVVALcLbesLRRCfrRCf221121211/1111eCCCLcLRRR/全頻段電壓放大倍數(shù)全頻段電壓放大倍數(shù)beLbebsbebvsMrRrRRrRA /-0如果兩個下限頻率如果兩個下限頻率fL1 、 fL2相差相差4倍倍以上，可取以上，可取大者作為電路的下限截止頻率大者作為電路的下限截止頻率fL1，否則只能按否則只能按定義求定義求fL（2）單級放大電路的頻率響應(yīng)ffjffjAALLvsMvsL/11/1121HvsMvsHfjfAA/11放大電路的增益放大電路的增益帶寬積帶寬積HLHBWffff-= :帶寬beLbbsbeLbebsbebebbbbsHvsM

47、rRCrRrRrRRrRCrrRRfA )(21 /)/(21 00所以，三極管一旦選定，所以，三極管一旦選定，增益帶寬積增益帶寬積就確定下來，就確定下來，放大倍數(shù)增大多少倍，帶寬就減少多少倍放大倍數(shù)增大多少倍，帶寬就減少多少倍（2）單級放大電路的頻率響應(yīng)cbLmebCRgCC)1 (共基極電路的高頻響應(yīng)共基極電路的高頻響應(yīng)（2）單級放大電路的頻率響應(yīng)+-beveicRvociebVgmbbrebrCbeCbceRbiRcRevivo+-beveicRvociebVgmebrCbeCbceRcLLebeeeseeLmsovsMebeeeessLebmoRRRrrrRRrRRgVVAVrRrRR

48、VRVgV /,1/共基極電路的高頻響應(yīng)共基極電路的高頻響應(yīng)（2）單級放大電路的頻率響應(yīng)+-beveicRvociebVgmebrCbeCbceRcbebCRfCrRRffjffjfAVVAVCjrRCjrRRVCRjRVgV LHeesHHHvsMsovsHebebeeebeesscbLLebmo21)/(21/1/11/1/12121+-beveicRvociebVgmbbrebrCbeCbceRbi/)/(21 CrrRRfebbbbsHcbLmebCRgCC)1 (共集電極電路的高頻響應(yīng)共集電極電路的高頻響應(yīng)（2）單級放大電路的頻率響應(yīng)+-ivbioveiebVgmebrCbeCbcR

49、bRevivoRebbrRb密勒效應(yīng)密勒效應(yīng)（3）多級放大電路的頻率響應(yīng)）多級放大電路的頻率響應(yīng)vnvvvvAAAAA 321vnvvvAAAAlg20lg20lg20lg2021 n 21設(shè)電路總增益為Av，每一級的增益分別為Av1、Av2、.、Avn，則：LiLffHiHff 4、放大電路的頻率響應(yīng)通頻帶比任何一級都窄通頻帶比任何一級都窄增益提高增益提高（1）MOSFET放大電路放大電路直流偏置及靜態(tài)工作點的計算直流偏置及靜態(tài)工作點的計算圖解分析圖解分析小信號模型分析小信號模型分析（2）帶）帶PMOS負載的負載的NMOS放大電路放大電路5 5、場效應(yīng)管放大電路、場效應(yīng)管放大電路第二章、基本

50、放大電路 vDS /V iD截止區(qū)（夾斷區(qū)）截止區(qū)（夾斷區(qū)）v vGSGS V VT ，否則工作在截止區(qū)，否則工作在截止區(qū)*再假設(shè)工作在可變電阻區(qū)再假設(shè)工作在可變電阻區(qū))(TGSDSVVV 即即dDDDDSRiVv DSTGSnD vV)V(K2i 簡單的共源極放大電路假設(shè)工作在飽和區(qū)假設(shè)工作在飽和區(qū)滿足滿足)(TGSDSVVV 假設(shè)成立，結(jié)果即為所求。假設(shè)成立，結(jié)果即為所求。解：解：V2V5406040 DDg2g1g2GSQ VRRRVmA2 . 0mA)12()2 . 0()(22TGSnDQ VVKIV2V)152 . 05(dDDDDSQ RIVV例：例：設(shè)設(shè)Rg1=60k ，Rg2=40k ，Rd=15k ，220V/mA.n K試計算電路的靜態(tài)漏極電流試計算電路的靜態(tài)漏極電流IDQ和漏源和漏源電壓電壓VDSQ 。VDD=5V， VT=1V，簡單的共源極放大電路帶源極電阻的帶源極電阻的NMOS共源極放大電路共源極放大電路2)(TGSnDVVKI 飽和區(qū)飽和區(qū)需要驗證是否滿足需要驗證是否滿足)VV(VTGSDS SGGSVVV )()(dDSSDDDSRRIVVV )(SSSSDDg2g1g2VVVRRR )(SSDVRI 聯(lián)立求解（1）MOSFET放大電路靜態(tài)時，靜態(tài)時，vI0 0，VG 0 0，ID I電流源偏置電流源偏置 VS VG