放大電路基礎(chǔ)課件-2

1、第2章放大電路基礎(chǔ)前 言 實(shí)際中常常需要把一些微弱信號(hào)放大到便于測(cè)量和利用的程度。例如，從收音機(jī)天線接收到的無(wú)線電信號(hào)或從傳感器得到的信號(hào)，有時(shí)只有微伏或毫伏的數(shù)量級(jí)，必須經(jīng)過(guò)放大才能驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器或進(jìn)行觀察、記錄和控制。 所謂放大，表面上是將信號(hào)的幅度由小增大，但是，放大的實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)換，即由一個(gè)較小的輸入信號(hào)控制直流電源，使之轉(zhuǎn)換成交流能量輸出，驅(qū)動(dòng)負(fù)載。2.1.1放大電路的組成2.1放大電路的組成和工作原理 圖2.1.1所示為放大電路的組成框圖，直流電源為放大電路提供電源，當(dāng)微弱信號(hào)通過(guò)放大電路后得到的交流電驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。2.1放大電路的組成和工作原理 圖2.1.2所示為共發(fā)射極基本放大電

2、路（單管電壓放大電路）。輸入端接交流信號(hào)源ui；輸出端接負(fù)載電阻RL，輸出端電壓為uo。電路中各元件的作用分析如下。 (1)晶體管VT。晶體管是電流放大元件，其作用是按照輸入信號(hào)的變化規(guī)律控制電源所提供的能量，使集電極上獲得受輸入信號(hào)控制并被放大了的集電極電流。集電極電流經(jīng)集電極電阻RC和負(fù)載電阻轉(zhuǎn)換成較大的輸出電壓信號(hào)uo。 (2)電源UCC。電源UCC為晶體管VT的發(fā)射結(jié)提供正向偏置電壓，為集電結(jié)提供反向偏置電壓，保證晶體管工作在放大狀態(tài)。它還為放大電路提供能源。UCC一般為幾伏到幾十伏。2.1放大電路的組成和工作原理 (3)集電極電阻Rc。 集電極電阻Rc的主要作用是將集電極電流的變化轉(zhuǎn)

3、化為電壓變化，以實(shí)現(xiàn)電壓放大。Rc值一般為幾千歐到幾十千歐。 (4)基極偏置電阻Rb。Rb有兩個(gè)作用：一是在電源UCC一定時(shí)，基極電流IB的大小取決于基極電阻Rb，即調(diào)節(jié)Rb的大小可提供合適的直流工作狀態(tài)；二是防止交流信號(hào)被電源UCC短路，而加不到晶體管的發(fā)射結(jié)上。Rb的值通常為幾百歐到幾千歐。 (5)耦合電容C1、C2。 C1、C2也稱為隔直電容，具有隔離直流、傳遞交流的作用。2.1.2放大電路的工作原理2.1放大電路的組成和工作原理 靜態(tài)時(shí)的基極電流又稱偏置電流，簡(jiǎn)稱偏流。各部分的電壓、電流波形如圖2.1.3所示。其中，uo=0，uBE=UBE，uCE=UCE。2.1放大電路的組成和工作原

4、理 當(dāng)ui0，即輸入端加上輸入信號(hào)時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)稱為動(dòng)態(tài)。交流輸入信號(hào)ui經(jīng)C1耦合，使得uBE在直流電壓UBE的基礎(chǔ)上發(fā)生變化，這種發(fā)射結(jié)正偏電壓的變化，必然會(huì)改變從發(fā)射區(qū)注入基區(qū)載流子的數(shù)量，從而引起基極電流iB和集電極電流iC的變化，即iB、iC、iE中出現(xiàn)交流電流成分ib、ic、ie。由于ic的變化引起iCRc的變化，則uCE=UCC-iCRc。當(dāng)iC增加時(shí)，uCE就下降，iC減小時(shí)，uCE就增加，uCE的直流分量UCE被C2隔離，使得輸出電壓uo=-iCRc，只要Rc足夠大，就可獲得比ui大的輸出電壓uo。各部分的電壓、電流波形如圖2.1.4所示。其中，uo0，uBE=UBE

5、+ui，uCE=UCE+uo。2.2放大電路的分析靜態(tài)工作點(diǎn)的確定12.2.1靜態(tài)分析 設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)的主要目的如下。 （1）使放大電路的放大信號(hào)不失真。 ( 2 )使放大電路工作在較佳的工作狀態(tài)，靜態(tài)是動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)，靜態(tài)提供了正常放大的必備條件。 靜態(tài)分析的方法有 1.估算法。 2.圖解法。2.2放大電路的分析晶體管的微變等效電路12.2.2動(dòng)態(tài)分析 由圖2.2.3可知，放大電路在小信號(hào)工作時(shí)，晶體管的動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)只在靜態(tài)工作點(diǎn)附近小范圍內(nèi)移動(dòng)，晶體管的輸入、輸出特性曲線可近似為直線，各極的電流、電壓增量有線性關(guān)系。盡管晶體管是非線性器件，但可以進(jìn)行線性化處理，用線性化等效電路模型來(lái)代替。

6、 1）輸入回路的微變等效電路 當(dāng)輸入信號(hào)電壓很小時(shí)，在已確定的靜態(tài)工作點(diǎn)Q附近的工作段可以認(rèn)為是直線。當(dāng)uCE為常數(shù)時(shí)，令uBE和iB的比值為rbe，即2.2放大電路的分析2.2放大電路的分析 rbe是對(duì)交流而言的動(dòng)態(tài)電阻，稱為晶體管的輸入電阻。小信號(hào)時(shí)，rbe是一個(gè)常數(shù)。由它可以確定電壓、電流交流分量ube、ib之間的關(guān)系，即ube=rbeib。因此，晶體管的輸入電路可以用rbe等效代替，如圖2.2.4（b）所示。2.2放大電路的分析 低頻小功率晶體管的輸入電阻常用下式估算。 式中，IE是發(fā)射極電流的靜態(tài)值。rbe通常為幾百歐到幾千歐，在手冊(cè)中常用hie表示。 2）輸出回路的微變等效電路 晶

7、體管的輸出特性曲線族見(jiàn)圖2.2.3（b）。在放大區(qū)，它是一組近似與橫軸平行、等距的直線。當(dāng)uCE為常數(shù)時(shí)，令iC和iB比值為，即 為晶體管的交流放大系數(shù)。在小信號(hào)輸入情況下，是一常數(shù)，由它確定控制的關(guān)系，即ic=ib。因此，晶體管的輸出電路可以用一個(gè)電流控制電流源來(lái)代替，見(jiàn)圖2.2.4。值通常為20200，在手冊(cè)中常用hfe表示。2.2放大電路的分析放大電路的微變等效電路22.2放大電路的分析 1）電壓放大倍數(shù) 電壓放大倍數(shù) 是衡量放大電路放大輸入信號(hào)能力的基本性能指標(biāo)，定義為輸出電壓與輸入電壓之比，即 根據(jù)式（2.2.8）電壓放大倍數(shù) 的定義，現(xiàn)在是正弦穩(wěn)壓分析，把變化量用正弦量的相量代替，

8、見(jiàn)圖2.2.5（c）。由圖可得2.2放大電路的分析 顯然Rc增加，可使 值增大；晶體三極管的電流放大系數(shù)增大，使 值也增大，與此同時(shí)又使晶體管自身輸入電阻rbe增大，到一定程度時(shí)有 可以看到，當(dāng)晶體管的電流放大系數(shù)取較大值時(shí)，等效負(fù)載RL一定，電壓放大倍數(shù)Au近似與無(wú)關(guān)。欲使電壓放大倍數(shù) 增加，只有增加靜態(tài)集電極電流IC。 應(yīng)注意電壓放大倍數(shù) 只能在不失真的前提下求得。2.2放大電路的分析 2）放大電路的輸入電阻 放大電路對(duì)信號(hào)源(或?qū)η凹?jí)放大電路)來(lái)說(shuō)是一個(gè)負(fù)載，可用一個(gè)電阻等效代替。這個(gè)電阻是信號(hào)源的負(fù)載電阻,也就是放大電路的輸入電阻，如圖2.2.6所示。 輸入電阻ri的計(jì)算式為 輸入電阻

9、是對(duì)交流信號(hào)而言的，是動(dòng)態(tài)電阻。2.2放大電路的分析 當(dāng)考慮輸入信號(hào)電壓源存在內(nèi)阻RS時(shí)，放大電路的輸入電壓為 因此，放大電路的輸入電阻ri的大小是衡量放大電路性能的參數(shù)之一。輸入電阻ri越大，放大電路接受的信號(hào) 越強(qiáng)，同時(shí)向信號(hào)源索取的電流 越小。由圖2.2.5(c)可得 所以放大電路的輸入電阻為2.2放大電路的分析 3）放大電路的輸出電阻 放大電路對(duì)負(fù)載(或?qū)蠹?jí)放大電路)來(lái)說(shuō)是一個(gè)信號(hào)源，可以將它進(jìn)行戴維南等效，等效電源的內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻，電路如圖2.2.7所示。 由圖2.2.7可以看到，放大電路的輸出回路可等效為電壓源 和輸出電阻ro的串聯(lián)，當(dāng)外接負(fù)載電阻RL后，負(fù)載兩端得到

10、的輸出電壓為 顯然，輸出電阻ro是衡量放大電路性能指標(biāo)的又一個(gè)重要參數(shù)。ro越小，帶負(fù)載能力越強(qiáng)。輸出電阻ro的計(jì)算式為2.2放大電路的分析 其具體含義是，放大電路的輸出端外接負(fù)載開路（RL=），同時(shí)把輸入端的信號(hào)電壓源短路 ，有內(nèi)阻RS時(shí)要留下；在輸出端外加一個(gè)電壓 ，求得流入的電流 ，兩者之比定義為放大電路的輸出電阻ro。輸出電阻是動(dòng)態(tài)電阻，與負(fù)載無(wú)關(guān)。 令圖2.2.5(c)的輸入 ，求輸出電阻ro。 由圖2.2.5(c)，已知 ，則 ，有 式中，rce是晶體管的輸出電阻，其值很大，略去其分流作用，放大電路的輸出電阻ro近似等于直流負(fù)載電阻Rc。2.2放大電路的分析放大電路的失真3 對(duì)電壓

11、放大電路有一個(gè)基本要求，就是輸出信號(hào)盡可能不失真。所謂失真，是指輸出信號(hào)的波形與輸入信號(hào)的波形有了差別。引起失真的原因有多種，其中最基本的一個(gè)就是由于靜態(tài)工作點(diǎn)不合適或信號(hào)太大，使放大電路的工作范圍超出了晶體管特性曲線的線性范圍。這種失真通常稱為非線性失真。 非線性失真又可分為 1.截止失真 2.飽和失真。2.2放大電路的分析分壓式射極偏置電路12.2.3幾種常用三極管電壓放大電路2.2放大電路的分析 共集電極放大電路（射極輸出器）22.2放大電路的分析 共集電極放大電路（射極輸出器）22.3多級(jí)放大電路 （1）阻容耦合。前面討論的三種基本放大電路采用的都是阻容耦合方式。其特點(diǎn)是：各級(jí)的靜態(tài)工

12、作點(diǎn)彼此獨(dú)立，互不影響；只能放大交流信號(hào)，不能放大緩慢變化的近似直流信號(hào)；在分立元件組成的放大電路中普遍使用。 （2）直接耦合。這就是前后級(jí)間直接耦合，因此各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)彼此獨(dú)立計(jì)算；改變?cè)褦?shù)比，可進(jìn)行最佳阻抗匹配，得到最大輸出功率；常用在功率放大場(chǎng)合或需要電壓隔離的場(chǎng)合，如功率放大器、晶閘管觸發(fā)電路等。 （3）變壓器耦合。用變壓器構(gòu)成級(jí)間耦合電路的稱為變壓器耦合。由于變壓器體積與質(zhì)量較大，成本較高，所以變壓器耦合在放大電路中的應(yīng)用較少。2.3.1級(jí)間耦合方式2.3多級(jí)放大電路2.3.2阻容耦合多級(jí)放大電路2.3多級(jí)放大電路 由于級(jí)間采用阻容耦合方式，使得多級(jí)阻容耦合電路的各級(jí)之間無(wú)直流聯(lián)系

13、，所以各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響，彼此單獨(dú)進(jìn)行分析。 在小信號(hào)范圍內(nèi)，三極管用線性化了的h參數(shù)微變等效電路替代，圖2.3.1的電路可繪成如圖2.3.2所示的微變等效電路。靜態(tài)工作點(diǎn)分析1動(dòng)態(tài)工作分析22.3多級(jí)放大電路2.3多級(jí)放大電路 （1）電壓放大倍數(shù) 。由圖2.3.2可以看出第二級(jí)的輸入電阻ri2相當(dāng)于前級(jí)的外接負(fù)載RL1，即RL1=ri2。因此 式中 同理， 所以2.3多級(jí)放大電路 顯然總的電壓放大倍數(shù) 等于每級(jí)電壓放大倍數(shù)的連乘積 如果考慮信號(hào)源內(nèi)阻RS，則有 （2）多級(jí)放大電路的輸入電阻ri從微變等效電路（見(jiàn)圖2.3.2）得出，多級(jí)放大電路的輸入電阻ri就是第一級(jí)放大電路的輸入電阻r

14、i1，即 （3）多級(jí)放大電路的輸出電阻ro。從圖2.3.2得出，多級(jí)放大電路的輸出電阻ro就是最末級(jí)電路的輸出電阻ro2，即2.3多級(jí)放大電路2.3.3直接耦合 圖2.3.3所示為直接耦合電路，所謂直接耦合就是將前級(jí)的輸出端直接接后級(jí)的輸入端?？捎脕?lái)放大緩慢變化的信號(hào)或直流量變化的信號(hào)。直接耦合的含義12.3多級(jí)放大電路 直接耦合的結(jié)果又帶來(lái)了零點(diǎn)漂移問(wèn)題。 所謂零點(diǎn)漂移，是指在直接耦合放大電路中，當(dāng)輸入端無(wú)輸入信號(hào)時(shí)，輸出端的電壓偏離初始值而上下漂動(dòng)的現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱零漂，如圖2.3.4所示。零點(diǎn)漂移是由于溫度的變化、電源電壓的不穩(wěn)定等原因引起的。由于放大器是直接耦合，放大電路將因無(wú)法區(qū)分漂移電壓

15、和信號(hào)電壓而失去正常發(fā)大作用。因此，必須采取適當(dāng)措施加以限制，使得漂移電壓遠(yuǎn)小于信號(hào)電壓。普遍采用的有效措施是差分放大電路。直接耦合的問(wèn)題22.3多級(jí)放大電路 1)電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 圖2.3.5所示為一個(gè)基本差分放大電路。由于電路結(jié)構(gòu)、元件的特性和參數(shù)完全相同，故左右兩邊對(duì)稱。差分放大電路32.3多級(jí)放大電路 2)差分電路抑制零點(diǎn)漂移原理 當(dāng)圖2.3.5所示的差分電路輸入信號(hào)為零時(shí)，由于電路對(duì)稱，iC1=iC2，uC1=uC2，輸出電壓uO=uC1-uC2=0。 當(dāng)環(huán)境因素改變，如溫度變化時(shí)，使每管的輸出都產(chǎn)生了零點(diǎn)漂移。相應(yīng)的兩個(gè)放大電路晶體管的集電極電位隨之變化，但由于電路對(duì)稱，兩者的漂移是

16、相同的，即同時(shí)增大或同時(shí)減小，且增量相等，因此，在輸出端將互相抵消而被完全抑制，使輸出uO維持原值而為零。例如，溫度升高，集電極電流增量為iC1=iC2，使每管電位降低，因此，uO=(uC1-iC1Rc)-(uC2-iC2Rc)=0，或uO=-iC1Rc-(-iC2Rc)=0。 顯然，利用差分電路的對(duì)稱性，能夠克服零漂。2.3多級(jí)放大電路 3）三類輸入信號(hào)共模、差模和任意輸入 （1）當(dāng)兩個(gè)輸入信號(hào)大小相等，極性相同時(shí)（uI1=uI2），則稱為共模輸入信號(hào)。 差分放大電路在共模信號(hào)作用下，由于電路完全對(duì)稱，兩管集電極電位變化相同（同向變化），因而輸出為零，即差分放大電路對(duì)共模輸入信號(hào)的放大倍數(shù)為

17、零，對(duì)共模輸入信號(hào)無(wú)放大作用。 差分放大電路抑制零漂的作用，是抑制共模輸入信號(hào)的一種特殊情況。因?yàn)閮晒墚a(chǎn)生的同向漂移，可以看作在兩管輸入端加上一對(duì)共模輸入信號(hào)的結(jié)果。差分放大電路抑制共模信號(hào)的能力，也就是抑制零點(diǎn)漂移的能力，它是差分放大電路的性能指標(biāo)之一。2.3多級(jí)放大電路 （2）當(dāng)兩個(gè)輸入信號(hào)大小相等，極性相反時(shí)（uI1=-uI2），則稱為差模輸入信號(hào)。 若uI10，uI20，則uI1使VT1管的集電極電流減小iC1，uI2使VT2的集電極電流增大iC2，即兩管產(chǎn)生了異向變化。iC1使VT1的集電極電位增高了uC1，而iC2使VT2的集電極電位降低了uC2，這樣，差分放大電路的輸出電壓uO=

18、(uC1+uC1)-(uC2-uC2)=uC1+uC2。由于uC1=uC2，因此，差動(dòng)放大電路在差模輸入信號(hào)作用下，雙端輸出為每管輸出電壓的2倍。在設(shè)定了uI10，uI20條件下，輸出電壓的極性與圖2.3.5中uO的參考方向相同。若設(shè)定uI10、uI20，則雙端輸出電壓為uO=(uC1-uC1)-(uC2+uC2)=-（uC1+uC2），極性與圖中參考方向相反。差分放大電路放大了差模輸入信號(hào)。2.3多級(jí)放大電路 （3）當(dāng)兩個(gè)輸入信號(hào)的大小和極性都任意時(shí)，稱為任意輸入信號(hào)，或稱為比較輸入信號(hào)。 任意輸入信號(hào)可以分解為一對(duì)共模信號(hào)和一對(duì)差模信號(hào)的組合，即 式中，uD為差模信號(hào)；uC為共模信號(hào)。解得

19、 因此，無(wú)論差模放大電路的輸入信號(hào)是何種類型，都可以認(rèn)為是一對(duì)共模信號(hào)和一對(duì)差模信號(hào)的組合（差模輸入時(shí)，認(rèn)為共模輸入為零；共模輸入時(shí)，認(rèn)為差模輸入為零）。差分放大電路僅對(duì)差模信號(hào)進(jìn)行放大。2.4功率放大電路2.4.1功率放大問(wèn)題要求輸出功率盡可能大雙擊添加標(biāo)題文字盡可能高的功率轉(zhuǎn)換效率雙擊添加標(biāo)題文字功率器件的散熱問(wèn)題雙擊添加標(biāo)題文字采用圖解法分析雙擊添加標(biāo)題文字非線性失真雙擊添加標(biāo)題文字 功率放大電路提高效率的主要途徑2.4功率放大電路2.4.2互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路2.4功率放大電路 1)靜態(tài)分析 當(dāng)輸入信號(hào)ui=0時(shí)，因兩管無(wú)偏置，所以VT1和VT2都截止，工作在乙類狀態(tài)，負(fù)載RL上的電流

20、io=0，輸出電壓uo=0。 2）動(dòng)態(tài)分析 經(jīng)過(guò)前級(jí)的電壓放大，ui的幅值已經(jīng)很大，一般為幾伏到幾十伏。當(dāng)輸入信號(hào)ui處于正半周時(shí)，使VT1發(fā)射結(jié)正偏，VT2發(fā)射結(jié)反偏，VT1導(dǎo)通，VT2截止，交流信號(hào)的正半周電流ic1自+UCC經(jīng)VT1流過(guò)負(fù)載RL到地，并在RL上形成正半周輸出電壓uo0。 當(dāng)輸入信號(hào)ui處于負(fù)半周時(shí)，交流信號(hào)使VT1發(fā)射結(jié)反偏，VT2發(fā)射結(jié)正偏，VT1截止，VT2導(dǎo)通，電流ic2自地經(jīng)RL、VT2流到-UCC。每當(dāng)輸入信號(hào)交變一次，VT1和VT2輪流導(dǎo)通半周，ic1和ic2流過(guò)RL方向正好相反，因而在負(fù)載上合成了一個(gè)完整的波形。這時(shí)的uo0。2.4功率放大電路 3）輸出功率

21、及效率 由圖2.4.2的OCL乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路可知，輸出電流io的最大變化范圍為2Icm，幅值為Icm，輸出電壓uo的變化范圍為2（UCC-UCES）=2IcmRL。如果忽略管子的飽和壓降UCES，則輸出電壓的幅值Ucem=IcmRLUCC。信號(hào)輸出的最大功率Pom為 因?yàn)樵谝粋€(gè)周期內(nèi)VT1和VT2輪流導(dǎo)通，每個(gè)直流電源只在半個(gè)周期內(nèi)供給功率，每個(gè)直流電源提供的功率為 兩個(gè)直流電源提供的總功率為2.4功率放大電路故效率為兩管的總管耗P2V為2.4功率放大電路OCL甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路22.4功率放大電路OTL甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路3 圖2.4.5是OTL甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大

22、電路。與圖2.4.4相比，省去了一個(gè)負(fù)電源（-UCC），在功率放大級(jí)的發(fā)射極和負(fù)載RL間增加了電容C。靜態(tài)時(shí)，兩管的射極靜態(tài)電位UA=UCC/2，電容C兩端的電壓也穩(wěn)定在UCC/2數(shù)值上。調(diào)整R1、R2和R的阻值，使UB1比UCC/2高約0.5 V，UB2比UCC/2低約0.5 V，這樣，兩管就處于微導(dǎo)通狀態(tài)。電容C代替圖2.4.5中的負(fù)電源作用，擔(dān)負(fù)U2的供電工作。2.4.3復(fù)合管及其參數(shù)計(jì)算2.4功率放大電路2.4功率放大電路 由于12 1+2，所以復(fù)合管的放大系數(shù)近似為12。復(fù)合管的連接方式大致可以總結(jié)如下。 （1）復(fù)合管的等效管型由第一只管的管型確定。 （2）在組合成復(fù)合管時(shí)，管子的各

23、級(jí)電流必須暢通。根據(jù)等效管電流的流向確定復(fù)合管的三個(gè)電極。2.4.4集成功率放大器的應(yīng)用2.4功率放大電路2.4功率放大電路 該電路為單電源OTL功率放大器。6腳接6 V正電源，4腳接地，形成單電源回路；C3為電源濾波電容；信號(hào)通過(guò)輸入耦合電容C1從同相輸入端（3腳）輸入，通過(guò)輸出耦合電容C5由輸出端（5腳）輸出；當(dāng)接入電感性負(fù)載時(shí)，要并聯(lián)R1和C4頻率補(bǔ)償支路，以消除負(fù)載在高頻產(chǎn)生的不良影響，改善高頻特性，防止高頻自激；接電阻性負(fù)載時(shí)不需要R1和C4支路；1腳、8腳電位器R1和電容C2組合，調(diào)整功率放大器的電壓放大倍數(shù)，調(diào)整規(guī)律如下。 （1）1腳、8腳開路，電壓放大倍數(shù)約為20。 （2）1腳

24、、8腳外接旁路電容（1022 F），電壓放大倍數(shù)約為200。 （3）1腳、8腳外接電阻、電容串聯(lián)電路，通過(guò)調(diào)整電阻使電壓放大倍數(shù)在20200范圍內(nèi)變化。2.5.1共源極放大電路2.5場(chǎng)效應(yīng)管放大電路 靜態(tài)分析12.5場(chǎng)效應(yīng)管放大電路 圖中Rg1、Rg2為分壓電阻，使柵極有一固定的正電位。為提高放大電路的輸入電阻，增加了電阻Rg。根據(jù)圖2.5.1所示電路，有 絕緣柵型增強(qiáng)型N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的UGS和ID滿足轉(zhuǎn)移特性曲線函數(shù)方程，即 式中，IDSS為UGS=2UT時(shí)的ID值。 聯(lián)立求解式（2.5.2）、式（2.5.3）可以求出場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)UGS和ID。漏源間的偏壓UDS為2.5場(chǎng)效應(yīng)

25、管放大電路 動(dòng)態(tài)分析2低頻跨導(dǎo)為2.5場(chǎng)效應(yīng)管放大電路 式中，iD和uGS是無(wú)限小的信號(hào)增量，當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管工作在小信號(hào)下時(shí)，兩個(gè)信號(hào)增量可用交流分量來(lái)代替，即iD=id，uGS=ugs。這時(shí)跨導(dǎo)可表示為 這樣漏極電流的交流分量可以看成受控制的恒流源，即 在放大電路中，由于工作點(diǎn)位于管子輸出特性曲線的線性放大區(qū)，這時(shí)輸出特性曲線幾乎是水平的，即rds很大，在許多情況下也可視為開路，于是場(chǎng)效應(yīng)管微變等效電路可簡(jiǎn)化成圖2.5.2（b）所示的電路。 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的微變等效電路的意義和求法與三極管放大電路的微變等效方法基本相同，分析的對(duì)象僅是交流小信號(hào)。2.5場(chǎng)效應(yīng)管放大電路 以圖2.5.1所示的分壓

26、式偏置場(chǎng)效應(yīng)管放大電路為例，可得到圖2.5.3所示的場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的微變等效電路。2.5場(chǎng)效應(yīng)管放大電路 1)放大倍數(shù) 由圖2.5.3所示的場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的微變等效電路可知 若令漏極電阻Rd與負(fù)載電阻RL的并聯(lián)值為等效負(fù)載電阻RL，并且注意到 ，則式（2.5.8）化為 從而有 式中的負(fù)號(hào)表示輸出電壓與輸入電壓反相。2.5場(chǎng)效應(yīng)管放大電路 2）輸入電阻ri 從微變等效電路的輸入端分析，有 通常，分壓電阻Rg1、Rg2的并聯(lián)值不是很大，如該電路沒(méi)有接入柵極電阻Rg，就會(huì)降低放大電路的輸入電阻，而Rg的接入可以適當(dāng)提高ri，因?yàn)镽g一般選值較大。Rg的接入不影響電路的放大倍數(shù)u和靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置（

27、Rg上靜態(tài)壓降為零）。一般情況下有Rg (Rg1/Rg2)的關(guān)系成立，故2.5場(chǎng)效應(yīng)管放大電路 3）輸出電阻ro 在場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的簡(jiǎn)化微變等效電路中，沒(méi)有考慮場(chǎng)效應(yīng)管的輸出電阻Rds，這是因?yàn)楫?dāng)場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)時(shí)，Rds為常數(shù)，其值相當(dāng)大，對(duì)放大電路輸出電阻幾乎不造成影響。按照戴維南定理，從輸出端看進(jìn)去的等效電阻就是輸出電阻，即2.5.2共漏極放大電路2.5場(chǎng)效應(yīng)管放大電路 2.5場(chǎng)效應(yīng)管放大電路 輸出電壓為 輸入電壓為 電壓放大倍數(shù)為 可見(jiàn)其 1，但接近于1。 輸入電阻 rR。 在計(jì)算輸出電阻時(shí)，首先將負(fù)載斷開，令ui=0，在輸出端加一測(cè)試電壓，在輸出端口處產(chǎn)生電流，如圖2.5.5所

28、示。2.5場(chǎng)效應(yīng)管放大電路 由圖可知 2.6放大電路仿真實(shí)例單管放大 實(shí)驗(yàn)要求：設(shè)計(jì)電路，測(cè)量晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)；測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇對(duì)放大的影響。 建立仿真電路，如圖2.6.1所示，交流信號(hào)ui=50 mV，f=1 kHz。靜態(tài)工作點(diǎn)：IBQ=91.7 A，ICQ=9.17 mA，UCEQ=5.416 V。2.6放大電路仿真實(shí)例單管放大 1）正常放大 對(duì)于圖2.6.2所示電路，R2=100 k，R1=0.5 k，其輸出波形如圖2.6.3所示。2.6放大電路仿真實(shí)例單管放大2.6放大電路仿真實(shí)例單管放大 2）飽和失真 飽和失真電路如圖2.6.4所示。其中，R1=0.8 k，R2=96 k。其輸出波形如圖2.6.5所示。2.6放大電路仿真實(shí)例單管放大2.6放大電路仿真實(shí)例單管放大 3）截止失真 截止失真電路如圖2.6.6所示。其中，R1=0.4 k，R2=500 k。其輸出波形如圖2.6.7所示。2.6放大電路仿真