模擬電路-第三章-基本放大電路(2-3)-課件

1、第三章 基本放大電路Simple Amplifier放大器的作用和類型放大器的主要性能指標基本放大器的組成原理放大器的分析方法 解析分析法 圖解分析法 等效電路分析法 直流偏置電路分析 交流信號放大電路分析雙極型晶體管基本放大電路及性能分析場效應管基本放大電路及性能分析 本章內(nèi)容是電子線路的基礎(chǔ)，非常重要。1/153.1 放大器的作用、類型和主要性能指標一、放大器的作用和類型 放大器Amplifier 線性LinearRsUsRL信號源放大器負載Ui、IiUo、IoRiRoAIoUo+-IiUi+-三個性能指標反映對信號放大傳輸?shù)年P(guān)系：信息有效；線性性能指標反映對信號放大傳輸?shù)馁|(zhì)量：信息完整。

2、提供電壓、電流、功率、 小要求電壓、電流、功率、 大作用：信號放大：U、I；功率放大：UI2/15二、放大器的主要性能指標1、放大倍數(shù)（增益）A定義：輸出量輸入量電壓放大倍數(shù)：電流放大倍數(shù)：互導放大倍數(shù)：互阻放大倍數(shù)：+-+-+RsUs+-RiUiRLUoRoAuoUiRsIsRiRLIoRoAioIiIi+-RsUs+-RiUiRLRoAgoUiIo( S )()類型+-+RLUoRoAroIiRsIsIiRi3/15電壓放大器電流放大器互導放大器互阻放大器對無量鋼的Au、Ai也可用分貝（dB）為單位表示：源放大倍數(shù)：源電壓放大倍數(shù)源電流放大倍數(shù)+-+-+RsUs+-RiUiRLUoRoAu

3、oUiRsIsRiRLIoRoAioIiIi源電壓放大倍數(shù)與三方面有關(guān)源電流放大倍數(shù)與三方面有關(guān)4/152、輸入電阻Ri定義：放大器的輸入電阻Ri是信號源Us的負載，取值大小與信號源特性有關(guān)。低內(nèi)阻等效為電壓源，高內(nèi)阻等效為電流源。Rs+-UsRi-+UiIsRsRiIi電壓信號源：若RiRs：電流信號源：若RiRs：信號源RiIi小信號源功率要求很小信號源功率要求很小Ui小5/15Ri=Rs時，Pi最大，但信號源功率損失一半。3、輸出電阻 Ro定義：放大器輸出等效為負載RL的信號源，其輸出電阻Ro 是等效信號源的內(nèi)阻。若RoRL：放大器等效為電流源，帶小電阻負載能力強。應該根據(jù)信號源和負載的

4、特點，選用類型適合的放大器。信號放大，帶負載能力強不是指功率輸出能力強，而是指輸出量變化小。RiRLIoRoAioIi+-+-+RsUs=0+-RiUiUoRoAuoUiIo+-+RiRLUoRoAuoUi6/154、線性失真 放大非正弦復雜信號時，由放大器非理想頻率特性引起輸出信號的失真。主要與放大器的頻率響應帶寬和被放大信號頻譜寬度有關(guān)。5、非線性失真系數(shù) THD(Total Harmonic Distortion)ffAuUm信號頻譜寬度放大器頻率 響應寬度ttUoUi007/153.2 基本放大器的組成原理及直流偏置電路3.2.1 基本放大器的組成原理一、基本放大器： 一個晶體管構(gòu)成的

5、放大器，也稱為單級放大器。有三種接法的單級放大器，即共射極、共集電極和共基極組態(tài)放大器。二、基本放大器的組成原則：1、直流偏置：必須將晶體管偏置在放大狀態(tài)，并保證在信號變化范圍內(nèi)始終處于放大狀態(tài)；2、交流輸入：輸入信號必須加在基極發(fā)射極回路，即必須能控制發(fā)射結(jié)電壓的變化；3、交流放大：必須有合理、有效的信號傳輸通路。 這也是判斷放大器能否正常放大信號的充要條件。8/15 直流偏置電路的作用：1、保證小信號能處于放大區(qū)；2、保證信號變化不超出放大區(qū)。電路畫法簡化 RBRCUBBUCCIBICUBE+-RBRCUCCIBIC UBE+RBRCUCCIBIC UBE+-+-UCE公共地QuBEiBO

6、UBEQuBEtO9/15三、共射極放大器基本組成：iBuBE+-Rsus+-iC+uCE-+C1+C2RL+-uoRBRCTT：晶體管RB：基極偏置電阻RC：集電極負載電阻UCC：直流工作電源C1、C2：耦合電容us：信號源Rs：信號源內(nèi)阻RL：放大器負載電阻四、放大器中電壓、電流組成：uBEUBEube， iBIBib；iCICic，uCEUCEuce；iEIEie；符號表示約定：例如 uCE：瞬時值電壓UCE：直流量電壓 uce ：交流量電壓 Uce ：有效值電壓UCC10/151：放大器件及偏置電路2：耦合電路3：信號源和負載3.2.2 直流通路和交流通路 電路中直流量是直流電源作用的

7、結(jié)果，交流量是交流信號源作用的結(jié)果，總瞬時量是兩者共同作用的結(jié)果。 根據(jù)疊加定理，可以分別計算直流電源、交流信號源的作用，將二者結(jié)果相加就可得到實際總的結(jié)果。交流通路：令直流電源為零，僅有交流信號作用的電路。直流通路：令交流信號為零，僅由直流電源作用的電路；確定方法：將放大電路中所有的電容開路，電感短路，交流電壓源短路、電流源開路。確定方法：根據(jù)信號頻率，將放大電路中電抗極小的大電容、小電感短路，電抗極大的小電容、大電感開路；電抗不容忽略的電容、電感保留；直流電壓源短路、電流源開路。11/15+uce-例1：RBRCUCCiBiCuBE+-+uCE+Rs+-RLC1C2+-uoTusRCIBI

8、CUBE+-+UCE-TUCCRBRBRCibicube+-+-RL+-uoTRsus直流通路用于 偏置電路分析；交流通路用于 放大性能分析。二者都不是實際完整電路。 ui+-直流通路交流通路12/15iiio例2：RB1RCUCCiBiCuBE+-RE+-RB2RLRsusuoC1C2+-uoRB1ibicube+-RE+-RB2RLRsusRC+-uce根據(jù)基本放大器組成原則通過直流通路、交流通路判斷電路是否能正常放大：1、直流通路：是否滿足放大狀態(tài)條件；2、交流通路：輸入信號能否控制發(fā)射結(jié)電壓；3、交流通路：是否具有合理的信號通路；RB1、RB2、RE 既是直偏置電阻，又是交流信號負載，

9、必須兼顧兩方面的要求。13/15例3：RB1UCCiBiCuBE+-RE+-RB2RLuiuo+-uCE+IBICUBE+-RERB2+-UCCRB1UCERB1RB2REibicube+-+-RLuiuo+-uce+14/15例4：直流通路： 交流通路：UDDRG1RG2RG3RSC1C2RDRLC3 +Ui - +Uo -RDRSRG1UDDuiRG2RG3作業(yè)：31、3338、39RG3RG1RG2RDRL +Ui +Uo 15/153.3.3 晶體管直流偏置電路及靜態(tài)工作點解析分析法 Biasing Circuit Quiescent Operation Point 晶體管的放大狀態(tài)，

10、一般是由外加直流偏置電路確定的，必須保證兩個方面的需要：1、發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏；2、在被放大的信號變化范圍內(nèi)，仍始終處于放大狀態(tài)。特點： 偏置電路是指能控制直流電流 IC 的管外電路； 主要影響放大倍數(shù)、輸入電阻和非線性失真等性能指標。對偏置電路組成的基本要求：1、電路形式要簡單：盡可能少用電源組數(shù)、電阻等元件數(shù)；2、保證狀態(tài)的穩(wěn)定性：受環(huán)境溫度、更換管子等影響??；3、對信號的傳輸損耗?。罕M可能減小對信號傳輸?shù)挠绊憽?直流偏置電路分析也稱靜態(tài)工作點（Q點）分析。1/11一、固定偏置電路偏置電路組成： 基極直流電源UBB=UCC， 基極偏置電阻RB。 RBRCUCCIBQICQUBEQ+-+

11、-UCEQ公共地特點： 電路簡單；穩(wěn)定性差， 溫度變化致 IBQ、ICQ、UCEQ 變化。UCCUCEQRBRCIBQICQUBEQ+-+-UBB2/11二、電流負反饋型偏置電路偏置電路組成：直流電源UCC、基極偏置電阻RB、發(fā)射極偏置電阻RE。工作點穩(wěn)定原理： 在電路中引入自動調(diào)節(jié)機制，當ICQ變化時，同時引起IBQ相反的變化，從而抑制ICQ的變化。RE ICQIEQUEQ (=IEQRE )ICQIBQUBEQ (=UBQUEQ )-RBRCUCCIBQICQUBEQ+-+UBQUEQRE、與IBQ成反比，RB越小，調(diào)節(jié)越強，但管子易飽和，且影響交流通路。UCEQ+-3/11三、分壓式偏置

12、電路RB1RCUCCIBQICQUBEQ+-RE+-UBQUEQRB2RCUCCIBQICQUBEQ+-RE+-UBQUEQRB1RB2UCCRBUBB偏置電路組成：上偏置電阻RB1、下偏置電阻RB2發(fā)射極電阻RE、直流電源UCC。電路分析：戴維南定理等效：RB越小，UBQ 越接近UBB，由UBEQ=UBQ-UEQ，穩(wěn)定性越好。4/11但RB過小，即RB1、RB2過小，將引起UCC消耗過大，還會增大對信號傳輸?shù)膿p耗。RB1RCUCCIBQICQUBEQ+-RE+-UBQUEQRB2I1工程實踐中通常選取：I1(510)IBQ（硅管）(1020)IBQ（鍺管）滿足以上條件，認為 I1IB，直流電

13、路分析采用近似方法：近似等于基極開路時，RB1、RB2分壓電路對直流電源UCC的分壓。5/11例3.3.1 電路中已知，100，UBE(on)=0.7V,UCC12V，RB139k，RB225k，RCRE2k，試計算ICQ和UCEQ。RB1RCUCCIBQICQUBEQ+-RE+-UBQUCEQRB2I1解：6/11 RB1RCUCCIBQICQUBEQ+-RE+-UBQUCEQRB2I17/11固定偏置電流負反饋偏置分壓式偏置RB /k63239325/39=152.5/3.9=1.5100150100150100150100150IBQ/mA0.0190.0190.0190.01630.0

14、190.1480.0190.0132ICQ/mA1.92.851.92.441.92.221.91.98ICQ/ICQ50%28%17%7.7%UCEQ/V8.26.34.42.244.43.124.44.0639k25k2k2k+12VRERBRCUCCIBQICQUBEQ+-RBRCUCCIBQICQUBEQ+-PNP型晶體管電路圖1電路：UCC0，UBEQ0，UCEQ0，UBQ0。電壓極性，電流方向與NPN相反。圖2電路：UCC0，UBEQ0，UCEQ0，UBQ0。RB1RCUCCIBQICQUBEQ+-RE+-UBQUCEQRB212VRB1RCUCCIBQICQUBEQ+-RE+-U

15、BQUCEQRB2+12V+-8/11例2（題37）電壓負反饋偏置電路如圖示。若晶體管的、UBE已知：（1）試導出計算工作點的表達式；（2）簡述穩(wěn)定工作點的原理。解：RBRCUCCTIBQICQI +UCEQ +UBEQ 聯(lián)立求解UCEQICQ UCEQIBQ9/11例3 電路如圖所示。已知晶體管的50，UBE(on)0.2V，試求：（1）UBQ0時RB的值；（2）RE短路時ICQ、UBEQ的值；（3）RB開路時ICQ、UCEQ的值。解：（1）（2）同例2；（3）ICQ=0，UCEQ=24V。UBQRBRCUCC(12V)TREUEE(12V)12k1kIEQUCQIBQ10/11例4（題38

16、）試判斷圖中各電路是否具有正常放大作用？若無放大作用則說明理由，并將錯誤改正。作業(yè)：35、3611/113.2 放大器圖解分析法放大器常用分析法：等效電路分析法：圖 解 分 析 法：大信號狀態(tài)小信號狀態(tài)直流等效模型交流等效模型特性曲線分析等效電路分析法：采用電路模型依據(jù)電路理論進行定量分析， 誤差較小；圖解分析法：采用器件特性曲線定性分析放大波形直觀過程， 定量分析誤差較大。直流圖解分析，交流圖解分析。1/163.2.1 直流圖解分析(P77) 在晶體管特性曲線上，用作圖的方法確定電路的直流工作狀態(tài)，即輸入回路電壓、電流，輸出回路電壓、電流。在特性曲線上表現(xiàn)為一個特定的點，稱為直流工作點或靜態(tài)

17、工作點（Quiescent Operating Point），簡稱Q點。 直流分析是對電路直流工作狀態(tài)進行的分析，所以首先應確定放大電路的直流通路。 直流圖解分析也涉及輸入回路、輸出回路的分析。但由于晶體管輸入特性曲線通常不夠精確，圖解分析實際意義不大，工程中一般采用近似直流模型估算基極電流IBQ，實際通過電路調(diào)試最后確定靜態(tài)工作點。 所以重點討論輸出回路。2/16一、畫出直流通路：RBRCUCCiBiCuBE+-+uCE+Rs+-RLC1C2+-uoTusRCIBQICQUBEQ+-+UCEQ-TUCCRBRCIBQICQUBEQ+-+UCEQ-TUCCRBUCC晶體管輸出特性； 集電極外電

18、路 負載特性。3/16二、作法：1、估算IBQ2、在晶體管輸出特性曲線上確定IBQ對應的曲線；3、在晶體管輸出特性曲線同一坐標中畫出RC直流負載線；令 uCE0，則 iCUCC/RC確定M點；令 iC0，則 uCEUCC確定N點；連接兩點即得直流負載線。4、IBQ確定的晶體管曲線與直流負載線的交點即為靜態(tài)工作點Q。由此可確定ICQ和UCEQ。uCE/ViC/mAIBQICQ0MNQUCEQ直流負載線斜率完全由RC確定4/16iB/A例3.2.1RBRCUCCiBiCuBE+-+uCE+Rs+-RLC1C2+-uoTus560k3k+12VuCE/ViC/mAIBQ0MNQ12342468101

19、2解：確定M點，令uCE=0，則iC=UCC/RC=12V/3k=4mA；確定N點，令iC=0，則uCE=UCC=12V；兩點連接，作出直流負載線。得估算確定IBQ，10A20A30A40A5/16IBQIBQQ點與RB、RC、UCC的關(guān)系：uCE/ViC/mAIBQICQ0MNQUCEQ1、設(shè)RC、UCC保持不變， RB改變，即IBQ改變；直流負載線不變RBIBQICQ、UCEQQ點沿負載線向左上移接近飽和區(qū)；RBIBQICQ、UCEQQ點沿負載線向右下移接近截止區(qū)；2、UCC、RB不變（IBQ不變），RC改變；斜率改變，直流負載線以UCC為圓心旋轉(zhuǎn)，Q點沿IBQ線平移；RC越小，越垂直；

20、RC越大，越接近飽和區(qū)；3、RC不變，UCC改變； 直流負載線斜率不變，水平移動。如果IBQ不變，UCC越小，越接近飽和區(qū)，Q點沿IBQ線平移； UCC越大，越接近擊穿區(qū)。RC06/16IBQ與RB反比變化RC3.2.2 交流圖解分析一、畫出交流通路：uoRBibicube+- +-RLRsusRC+-uce交流負載和交流負載線：交流等效負載：即由交流等效負載確定的iC與uCE之間的關(guān)系也是一條直線，其斜率為該直線稱為交流負載線。當iC=0時，uCE=0，iCICQ，uCE=UCEQ，即在此時刻交變瞬時信號的動 點就在Q點，所以交流負載線通過Q點。瞬時值：iC=ICQ+ic=ICQ+iC， u

21、CE=UCEQ+uce=UCEQ+uCE當iC=-ICQ時，iC=0，而uCE=ICQRL ，則uCE=UCEQ+ICQRL；橫軸上截點7/16當iC,uCE連續(xù)變化時，(iC，uCE)點為沿交流負載上連續(xù)移動點。二、畫交流負載線：根據(jù)交流負載線的兩個特點，確定UAUCEQICQRL點，從A點通過Q點畫直線即為交流負載線。IBQIBQiC/mAIBQICQ0MNQUCEQUCCA8/16三、放大器信號波形iC/mAIBQICQ0QUCEQuCE/ViC/mAiB/AiB/AttttuBE/V00000QIBQUBEQiBmaxiBminiBminiBmax動點沿交流負載線移動共射極輸出與輸入

22、電壓反相或倒相9/16共射電路晶體管電壓、電流波形特點：1、晶體管的極間電壓、極電流隨輸入交流信號瞬時大小變化，但電壓極性、電流方向不變，交流量圍繞靜態(tài)直流量變化；2、直流量保證工作條件，交流量反映輸入信號；3、共射放大器是反相放大器，其輸出電壓與輸入電壓相位相反。iBt0uit0t0uBEt0t0uot0iCuCEUBEQIBQICQUCEQuBEUBEQube， iBQIBQib；iCICQic，uCEUCEQuce；iEIEQie；RBRCUCCiBiCuBE+-+uCE+Rs+-RLC1C2+-Tus+-uoui10/163.2.3 直流工作點與放大器非線性失真的關(guān)系截止失真：Q點太靠

23、近截止區(qū)；不失真幅度減小。最大不失真輸出電壓幅度 UomICQRLiC/mAIBQICQ0QUCEQuCE/ViC/mAtt00UCCUom11/16飽和失真：Q點太靠近飽和區(qū)；不失真幅度減小。最大不失真輸出電壓幅度 UomUCEQUCE(sat)iC/mAIBQICQ0QUCEQuCE/ViC/mAtt00UCE(sat)UomIB(sat)12/16輸出動態(tài)范圍:最大輸出動態(tài)范圍:UoppUAUCE(sat) UAUCEQ ICQRLQ點設(shè)置在中間UCEQ UCE(sat) +UAUCE(sat)/2 UA/2 +UCE(sat)/2 UA/2Uom ICQRL UCEQUCE(sat)

24、UCEQUCE(sat) /2UCEQ最大不失真幅度。iC/mAIBQICQ0QUCEQuCE/ViC/mAtt00UoppUomUopp=2UomUomUAUCE(sat)13/16小結(jié)：1、如果RC、UCC保持不變，則增大IBQ電流(減小RB)時，工作點Q趨于飽和區(qū)，易出現(xiàn)飽和失真；反之，易出現(xiàn)截止失真。2、如果RB、UCC保持不變( IBQ不變)，則增大RC時，工作點Q趨于飽和區(qū)，易出現(xiàn)飽和失真；反之，易出現(xiàn)截止失真。3、較大的UCC以及合適的工作Q點，才可能獲得較大的輸出動態(tài)范圍。RBRCUCCiBiCuBE+-+uCE+Rs+-RLC1C2+-uoTus14/16NPN管與PNP管R

25、BRCUCCiBiCuBE+-+uCE+Rs+-RLC1C2+-uoTus560k3k+12VRBRCUCCiBiCuBE+-+uCE+Rs+-RLC1C2+-uoTus560k3k12VuBEUBEQubeiBIBQibuBE UBEQubeiB IBQibiCICQicuCEUCEQuceuCE UCEQuceiC ICQic15/16電路波形iBt0uit0t0uBEt0t0uot0iCuCEUBEQIBQICQUCEQiBt0uit0t0uBEt0t0uot0iCuCEUBEQIBQICQUCEQ飽和區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)截止區(qū)截止區(qū)截止區(qū)截止區(qū)飽和失真截止失真截止失真飽和失真NPNPN

26、P作業(yè): 32632732833033116/163.3 放大器的交流等效電路分析法前提條件：1、晶體管已偏置在放大狀態(tài)，即Q點確定；2、輸入交流信號在Q點附近小范圍內(nèi)變化，即交流小信號。近似認為：晶體管Q點附近的特性近似線性特性。加在發(fā)射結(jié)上的ube足夠小iCiCiBiBt00QIBQtuBEUBEQIBQICQ0QUCEQuCEtt0uBE1/21 RBRCUCCiBiCuBE+-+uCE+Rs+-RLC1C2+-uoTus560k3k+12VuBEUBEQubeiBIBQibiCICQicuCEUCEQuce2/21 g參數(shù)量綱相同 h參數(shù)量綱不同 Hhybrid混合參數(shù) H參數(shù)電路模型

27、 ibbe+- ubeuceice+- c3/21 輸入電阻 反向電壓 傳輸系數(shù) 輸出電導 正向電流 傳輸系數(shù) 3.3.1 晶體管交流小信號電路模型常用兩種類型：1、 H參數(shù)電路模型：網(wǎng)絡(luò)參數(shù)模型。（二端口網(wǎng)絡(luò)）2、混合型電路模型：物理型模型；（結(jié)構(gòu)，放大過程）一、混合型電路模型uceibube+- +-icbceeibbe+- ubeuceice+- c4/21建模過程幾個方面：1、發(fā)射結(jié)正向?qū)ǎ?伏安特性ibube；rbe2、電流控制放大作用； ic=ib；gmube3、基區(qū)寬度調(diào)制效應。 icuce ；rce ； ibuce ；rbcibbe+- ubeuceice+- ciCIBQI

28、CQ0QUCEQuCEiB0QIBQuBEUBEQ5/21電路參數(shù)：1、b-e極間交流結(jié)電阻ibbe+- ubeuceice+- c2、發(fā)射結(jié)交流結(jié)電阻3、正向傳輸電導（跨導）4、集電極輸出電阻5、反向傳輸電阻6/21rce參數(shù)圖解意義厄爾利電壓UAiCIBQ0QUCEQuCEAICQiCuCEUA例如，若UA100V，且ICQ2mA時，rce50k。輸出特性曲線斜率倒數(shù);與ICQ成反比7/21如果100，則此時rbc10050k=5M 。高頻混合型電路模型ibbe+- ubeuceice+- c基區(qū)體電阻發(fā)射區(qū)、集電區(qū)體電阻忽略不計；發(fā)射結(jié)電容集電結(jié)電容ibbe+- ubeuceice+-

29、c低頻混合型電路模型8/21二、晶體管低頻簡化電路模型1、壓控型電路模型 Ube作為控制電壓；2、流控型電路模型 Ib作為控制電流。二者等效：Ibbe+- UbeUceIce+- cIbbe+- UbeUceIce+- cUbe+- 9/213.3.2 共射極放大器交流小信號等效電路分析法 用于分析晶體管放大電路的性能。主要包括： 放大倍數(shù)(增益)A 輸入電阻Ri 輸出電阻Ro基本步驟：1、直流偏置將晶體管置于放大狀態(tài)（計算Q點）；2、畫出交路通路；3、將電路中的晶體管用相應小信號電路模型取代， 成為等效線性電路形式；4、根據(jù)線性電路理論分析電路性能。10/21共發(fā)射極放大器一、直流分析確定Q

30、點 IBQ，ICQ，UCEQ二、交流性能分析1、放大倍數(shù) Au2、輸入電阻 Ri3、輸出電阻 RoRB1RCUCCiBiC+uCE+Rs+-RLC1C2+-UoTUs+-UiIiIo+CERB2REIbb+- UiIcecRB1+-RsUsUo+-RLRCIiIoRB2T11/211、電壓放大倍數(shù) Au輸入回路：輸出回路：討論：（1）共射極放大器是反相放大器；(負號)（2）Au幾乎與無關(guān)，與ICQ近似成正比；（3） RL越大， Au越大，但RC受Q點制約。Ibb+- UiIcecRB1+-RsUsUo+-RLRCIiIoRB2rberceIb足夠大12/212、電流放大倍數(shù) Ai輸入端：輸出端

31、：如果RBrbe、RL RC，則 共射極放大器既有電壓放大，又有電流放大，故功率增益很大 ，是其最突出的優(yōu)點。 Ibb+- UiIcecRB1+-RsUsUo+-RLRCIiIoRB2rberceIb13/213、輸入電阻 Ri通常滿足 RB(RB1RB2)rbe4、輸出電阻 Ro5、源電壓放大倍數(shù) Aus AusAu RiRs時， AusAuRLIbb+- UiIcecRB1+-RsUo+-RCIiIoRB2rberceIbRiRoUsQ點穩(wěn)定性要求(RB1RB2)越小越好，交流信號傳輸放大卻要求其越大越好。14/216、旁路電容CE和發(fā)射極電阻RE的作用電壓放大倍數(shù) Au (忽略rce)交

32、流通路中RE的存在使電壓放大倍數(shù)減小。通常(1+)RErbeRB1RCUCCiBiC+uCE+Rs+-RLC1C2+-UoT+-UiIiIo+CERB2RERLIbb+- UiIcecRB1+-RsUo+-RCIiIoRB2rberceIbRiRoUsRE15/21Ie輸入電阻：(忽略rce)晶體管基極輸入電阻射極電阻RE折合到基極支路擴大（1）倍。輸出電阻：(忽略rce)RLIbb+- UiIcecRB1+-RsUo+-RCIiIoRB2rberceIbRiRoUsRERiRoRE使放大器輸入電阻提高，有利于對電壓信號源放大；放大倍數(shù)近似僅與負載電阻和發(fā)射極電阻有關(guān)，有利于大批量制作，尤其是

33、集成電路生產(chǎn)放大能力一致性好穩(wěn)定的放大電路。16/21考慮 rce的影響考慮IcIe，則同理：RLIbb+- UiIcecRB1+-RsUo+-RCIiIoRB2rberceIbRiRoUsRERiRoUe =017/21例3.3.1 已知RB1 = 75k, RB2 = 25k,RC=RL=2k,RE=1k,UCC=12V,=80, rbb=100,Rs=0.6k. 求靜態(tài)工作點ICQ、UCEQ及Au、Ri、Ro、Aus。解：1、直流分析RB1RCUCCiBiC+uCE+Rs+-RLC1C2+-UoTUs+-UiIiIo+CERB2RE18/212、交流分析電壓放大倍數(shù)：輸入電阻：輸出電阻：

34、源電壓放大倍數(shù)：Ibb+- UiIcecRB1+-RsUsUo+-RLRCIiIoRB2rberceIb19/21例3.3.2 RE1=100, RE2=900,其余與例5.3.1相同。解：直流分析完全同例5.3.1。交流分析：RB1RCUCCiBiC+uCE+Rs+-RLC1C2+-UoTUs+-UiIiIo+CERB2RE2RE1RLIbb+- UiIcecRB1+-RsUo+-RCIiIoRB2rberceIbRiRoUsRE120/21NPN和PNP小信號模型uoRBibube+- +-RLRsusRC+-uceicuoRBibube+- +-RLRsusRC+-uceicNPN和PN

35、P晶體管的交流小信號電路模型完全相同。Ibbe+- UbeIce+- cRB+-Rsusuo+-RLRCuce作業(yè)： 310 311 31221/21電壓放大倍數(shù) AuIbb+- UiIcecRB1+-RsUsUo+-RLRCIiIoRB2rbeIb0/15+- Ui+-RsUsUo+-RLRo=RCIiIoRi+ AuoUi-負載開路電壓3.4 共集電極放大器和共基極放大器 晶體管放大電路不同的基本組態(tài)（Configuration），其放大能力等主要性能區(qū)別較大，在電子線路中起不同的作用。三種基本組態(tài)的判斷：1、按回路判斷：輸入、輸出回路共有的電極；2、按端頭判斷：既不是輸入端、也不是輸出端

36、的電極。beccceebb共基極共發(fā)射極共集電極ibibieicieic輸入輸出晶體管放大電路三種基本接法（三種基本組態(tài)）1/15一、共發(fā)射極電路RBRCUCCiBiCuBE+-+Rs+-+uCE-RLC1C2+-UoTUs+12VUoRBIbUbe+- +-RLRsUsRC+-UceIcIbbe+- UbeIce+- cRB+-RsUsUo+-RLRCUce2/15二、共集電極電路RB1UCCiBiEuBE+-RE+-RB2RLUs+-Uo+-uE+-UiTRsUoRB2IbUbe+- +-RLRsUsRE+-UeIeRB1Ibb+- UbeIee+-cRB2+-RsUsUo+-RLREUe

37、RB1Ui+-UoRB2IbUbe+- +-RLRsUsRE+-UeIeRB13/15三、共基極電路Ui+-REUCCbecRCiEUo+-+CB+RB1RB2RLC1C2TIiIoiCREUCCbecRCIERB1RB2TIC4/15uBE-+uC+-Ui+-REbecRCIeUo+-RLTIiIoIcUbe-+Ui+-REbecRCIeUo+-RLIiIoIc+-UbeIbrberce3.4.1 共集電極放大器1、電壓放大倍數(shù) Au通常(1+)RLrbeAu小于1，接近于1；輸出、輸入電壓同相，近似相等。電壓跟隨器射極跟隨器射極輸出器RB1UCCiBiEuBE+-RE+-RB2RLUsUo

38、+-uE+-UiTRsIbb+- UbeIee+-cRB2+-RsUsUo+-RLREUeRB1Ui+-IiIo5/152、電流放大倍數(shù)3、輸入電阻4、輸出電阻特點：輸入電阻很大， 輸出電阻很小， 電壓跟隨。Ibb+- UbeIeecRB2+-RsUsUo+-RLRB1Ui+-RERoIoRoRiRiIiIo6/153.4.2 共基極放大器1、電壓放大倍數(shù)Au2、電流放大倍數(shù)Ui+-REUCCbecRCiEUo+-+CB+RB1RB2RLC1C2TIiIoiC電流跟隨器，只有電壓放大，沒有電流放大。7/15Ui+-REbecRCIeUo+-RLIiIoIc+-UbeIbrbeIbrceuBE-

39、+3、輸入電阻共基極發(fā)射結(jié)交流電阻輸入電阻很小。4、輸出電阻 特點：輸入電阻很小， 同相電壓放大， 電流跟隨。Ui+-REbecRCIeUo+-RLIiIoIc+-rbeIbRiRiRoIb8/153.4.3 三種基本放大器性能比較 性 能共 射共 基共 集大（幾十幾百）Ui與Uo反相大（幾十幾百）Ui與Uo同相Ui與Uo同相?。?）約為（大）約為(1)（大）約為（1）大（幾千）中（幾十幾百）?。◣资┲校◣装賻浊W）低（幾幾十歐）高（幾十千歐）高（RC）高（RC）低高頻性能差好好用 途單級放大或多極放大器中間級寬帶放大高頻電路電流跟隨器多極放大器的輸入級、輸出級和中間緩沖級，電壓跟隨9/15

40、例3.6.1 晶體管放大電路如圖示。已知晶體管的100，rbe2k。為了分別滿足以下要求，電路應接成什么組態(tài)？三個端點、 、分別該如何連接？（1）要求源電壓放大倍數(shù)最大，此時Aus=Uo/Us=?（2）要求輸出Uo Us；（3）要求輸出Uo Us；（4）要求接上RL1k的負載時，Uo Us，并求輸出電阻Ro；（5）要求同時獲得一對大小相同極性相反的輸出信號。RBRCUCC12V+Rs+-TUsRLRE+2k2k500k1k2k10/15解：（1）要求源電壓放大倍數(shù)最大， 此時Aus=Uo/Us=?分析：電壓放大可選共基極或共射極電路，但共基極輸入電阻小，故源電壓放大倍數(shù)不大，所以選共射電路。

41、電路連接如圖所示。電壓放大倍數(shù)：輸入電阻：源電壓放大倍數(shù)：RBRC+TRE+2k2k500kUCC12VUs2kRs+-UiUo11/15（2）要求輸出Uo Us；分析：輸出與輸入反相，只能選共射極放大電路，但放大倍數(shù)為1，所以考慮發(fā)射極接電阻。 電路連接如圖示。電壓放大倍數(shù)：輸入電阻：源電壓放大倍數(shù)：當RiRs時，源電壓放大倍數(shù)與電壓放大倍數(shù)接近相等。RBRC+TRE+2k2k500kUCC12VRs+-Us2kUiUo12/15（3）要求輸出Uo Us；分析：同相放大可選共基極和共集電極電路，但共集電極性能很容易滿足題目要求，故選共集電極。 電路連接如圖示。電壓放大倍數(shù)：輸入電阻：源電壓放

42、大倍數(shù)：RBRC+TRE+2k2k500kUCC12VRs+-Us2kUiUo共基極連接：信號源接端，端輸出，端接地。但信號源消耗功率大13/15（4）要求接上RL1k的負載時， UoUs，并求輸出電阻Ro；分析：外接1k的負載電阻，不論接、端，都使得交流等效負載變小，故只能選共集電極電路，如圖示。電壓放大倍數(shù)：輸入電阻：源電壓放大倍數(shù)：RBRC+TRE+2k2k500kUCC12VRs+-Us2kUiUoRL輸出電阻：UoUs14/15（5）要求同時獲得一對大小 相同極性相反的輸出信號。分析：單級晶體管電路同時輸出二個放大信號，只能基極輸入，集電極和發(fā)射極輸出，分別對應共射極和共集電極電路，

43、如圖。共射極源電壓放大倍數(shù)：共集電極源電壓放大倍數(shù)：該電路稱為分離倒相器。RBRC+TRE+2k2k500kUCC12VRs+-Us2kUiUo1Uo2作業(yè)：314、315、31715/15Ui+-REUCCbecRCiEUo+-+CB+RB1RB2RLC1C2TIiIoiCuBE-+RB1UCCiBiEuBE+-RE+-RB2RLUsUo+-uE+-UiTRsRB1RCUCCiBiC+uCE+Rs+-RLC1C2+-UoTUs+-UiIiIo+CERB2REuBE+-3.5 場效應管放大器3.5.1 場效應管偏置電路及分析一、直流偏置電路1、自偏置電路自偏置電阻RS柵極電阻RG直流工作電源U

44、DD適用：JFET、D-MOSFET2、分壓式偏置電路（混合偏置）自偏置電阻RS柵極分壓電阻RG1 、RG1直流工作電源UDD適用：所有FETIDQ+USQ -UGQ1/10+RDRSRGUDDuiGSD+uiUDDRDRSRG2RG1GDS二、直流分析(一)、圖解法1.自偏置方式FET轉(zhuǎn)移特性曲線自偏置電阻特性二曲線交點即為靜態(tài)工作點Q。2.分壓式偏置方式FET轉(zhuǎn)移特性曲線偏置電阻特性(二)、解析法FET轉(zhuǎn)移特性iD/mAuGS/V0+RDRSRGUDDui+uiUDDRDRSRG2RG12/10+USQ -UGSQIDQ3.5.2 場效應管的低頻小信號電路模型一、場效應管的主要參數(shù)1.輸入

45、電阻RGSJFET：1081012；MOSFET：10101015。通常近似認為RGS。2.跨導 gm 定義： （mA/V，mS）JFET： MOSFET：2.輸出電阻 rds 定義：恒流區(qū)曲線斜率導數(shù)：3/10二、場效應管的低頻小信號電路模型由 iD= f（uGS, uDS）可得小信號變化量用正弦復數(shù)表示簡化模型：gs+- UgsIddsgmUgsrdsUds+- gs+- UgsIddsgmUgsUds+- 電路模型4/103.5.3 場效應管放大器及性能分析 場效應管三種基本組態(tài)： 共源、共漏、共柵一、共源放大器1、電壓放大倍數(shù)2、輸入電阻3、輸出電阻(Ui =0)UDDRGRSC1C2

46、RDRLC3 +Ui - +Uo - +Ui - +Uo -RLRDrdsgmUgsgdsRGRiRo+Ugs -5/10例3.8.1 電路如圖，已知工作點處gm5mA/V,試畫出放大器交流等效電路；若Rs1k，計算增益Au、Ri和Ro，并說明電阻RG3的作用。解： (1)畫出等效電路(2)電壓放大倍數(shù)(忽略rds)(3)輸入電阻(4)輸出電阻RG3RG1RG2RSRDRLrdsgmUgsgds +Ui - +Uo -RG3提高輸入電阻UDD +Uo - +Ui -RG1RG2RG3RSRS1RLRDC1C2C36/10RiRoRSRL +Uo - +Ui -RGgmUgsgdsIo二、共漏放

47、大器1、電壓放大倍數(shù)2、輸入電阻3、輸出電阻UDDRGRSRLC1C2 +Ui - +Uo - +Ugs -7/10三、共柵放大器1、電壓放大倍數(shù)2、輸入電阻3、輸出電阻RSRD+Ui -+Uo -RLUDDSGDRSRDRLgmUgsSGD+Ui -+Uo -IsIiRiRiRo8/10表3.5.1 場效應管三種組態(tài)放大器性能比較 性能共源放大器共漏放大器共柵放大器電路AuRiRoRSRD+Ui -+Uo -RLUDDUDDRGRSRLC1C2 +Ui - +Uo -UDDRGRSC1C2RDRLC3 +Ui - +Uo -9/10場效應管放大器與晶體管放大器性能比較一、放大能力（跨導）晶體

48、管：結(jié)型場效應管：絕緣柵場效應管：所以晶體管放大器的放大倍數(shù)一般比場效應管放大器容易做得大。二、穩(wěn)定性 晶體管有空穴和自由電子兩種載流子導電，稱為雙極型三極管，其中少數(shù)載流子濃度受溫度、光照、核輻射等外界因素影響大。場效應管只有多數(shù)載流子參與導電，受外界影響小。其中結(jié)型場效應管還存在零溫度系數(shù)點。三、噪聲 晶體管E區(qū)發(fā)射、B區(qū)復合、C區(qū)收集，形成環(huán)節(jié)多噪聲大。場效應管溝道多數(shù)載流子導電，噪聲低，適合于輸入級放大。例：ICQIDQ2mA，UT26mV， IDSS4mA，UGS(off)4V。晶體管gm76.9mA/V，結(jié)型場效應管gm1.4mA/V。iDuGS零溫度系數(shù)點IDSS(10)UGS(off)(10)IDSS(30)30IDSS(80) 80作業(yè)：319、32010/10T升高時，PN結(jié)變薄，UGS(off)增大；同時，導電溝道晶格振動加大，多數(shù)載流子遷移受阻，IDSS減小。3.6 放大器的級聯(lián)（多級放大器）一、為什么需要級聯(lián)？1、單級放大器的放大倍數(shù)不能滿足要求；2、單級放大器的放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻等性能不能同時滿足電路要求。 二、級聯(lián)放大器的一般結(jié)構(gòu)：（稱為多級放大器）三、級聯(lián)放大器的主要問題1、級間連接方式 2、級聯(lián)放大器的性能指標輸入級中間級中間級輸出級 UiUo與信號源 匹配與負載 匹配信號放大