第二章放大電路的基本原理演示文稿

第二章放大電路的基本原理演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)2.1放大的概念本質(zhì)：實(shí)現(xiàn)能量的控制。在放大電路中提供一個(gè)能源，由能量較小的輸入信號(hào)控制這個(gè)能源，使之輸出較大的能量，然后推動(dòng)負(fù)載。小能量對(duì)大能量的控制作用稱為放大作用。放大的對(duì)象是變化量。元件：雙極型三極管和場(chǎng)效應(yīng)管。目前二頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)2.2單管共發(fā)射極放大電路單管共發(fā)射極放大電路的組成圖2.2.1單管共射放大電路的原理電路VT：NPN型三極管，為放大元件；VCC：為輸出信號(hào)提供能量；

RC：當(dāng)iC通過(guò)Rc，將電流的變化轉(zhuǎn)化為集電極電壓的變化，傳送到電路的輸出端；

VBB

、Rb：為發(fā)射結(jié)提供正向偏置電壓，提供靜態(tài)基極電流(靜態(tài)基流)。目前三頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)單管共發(fā)射極放大電路的工作原理一、放大作用：圖單管共射放大電路的原理電路目前四頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)二、組成放大電路的原則：

1.外加直流電源的極性必須使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。則有：

2.輸入回路的接法應(yīng)使輸入電壓

u

能夠傳送到三極管的基極回路，使基極電流產(chǎn)生相應(yīng)的變化量

iB。

3.輸出回路的接法應(yīng)使變化量

iC能夠轉(zhuǎn)化為變化量

uCE，并傳送到放大電路的輸出端。三、原理電路的缺點(diǎn)：1.雙電源供電；2.uI、uO

不共地。目前五頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)四、單管共射放大電路圖單管共射放大電路C1、C2

：為隔直電容或耦合電容；RL：為負(fù)載電阻。該電路也稱阻容耦合單管共射放大電路。目前六頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)2.3放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)圖2.3.1放大電路技術(shù)指標(biāo)測(cè)試示意圖一、放大倍數(shù)目前七頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)二、最大輸出幅度在輸出波形沒(méi)有明顯失真情況下放大電路能夠提供給負(fù)載的最大輸出電壓(或最大輸出電流)可用峰-峰值表示，或有效值表示(Uom、Iom)。三、非線性失真系數(shù)D四、輸入電阻Ri所有諧波總量與基波成分之比，即從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻。目前八頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)五、輸出電阻Ro從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效電阻。測(cè)量Ro：輸入端正弦電壓，分別測(cè)量空載和輸出端接負(fù)載RL

的輸出電壓、。輸出電阻愈小，帶載能力愈強(qiáng)。目前九頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)Aum六、通頻帶BW七、最大輸出功率與效率輸出不產(chǎn)生明顯失真的最大輸出功率。用符號(hào)Pom表示。：效率PV：直流電源消耗的功率fL

fHfL：下限頻率fH：上限頻率圖目前十頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)圖2.4.1(b)2.4放大電路的基本分析方法基本分析方法兩種圖解法微變等效電路法直流通路與交流通路圖2.2.2(b)圖2.4.1(a)目前十一頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)的近似計(jì)算bceIBQICQ

UCEQ圖2.4.1(a)硅管UBEQ=(0.6~0.8)V鍺管UBEQ=(0.1~0.2)VICQ

IBQUCEQ=VCC–ICQ

RC目前十二頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)【例】圖示單管共射放大電路中，VCC=12V，Rc=3k，Rb=280k，NPN硅管的=50，試估算靜態(tài)工作點(diǎn)。圖2.4.3(a)解：設(shè)UBEQ=0.7VICQ

IBQ=(500.04)mA=2mAUCEQ=VCC–ICQ

Rc=(12-23)V=6V目前十三頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)圖解法在三極管的輸入、輸出特性曲線上直接用作圖的方法求解放大電路的工作情況。一、圖解法的過(guò)程(一)圖解分析靜態(tài)1.先用估算的方法計(jì)算輸入回路IBQ、UBEQ。2.用圖解法確定輸出回路靜態(tài)值方法：根據(jù)uCE=VCC

-

iCRc式確定兩個(gè)特殊點(diǎn)目前十四頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)輸出回路輸出特性直流負(fù)載線Q圖由靜態(tài)工作點(diǎn)Q確定的ICQ、UCEQ

為靜態(tài)值。目前十五頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)圖2.4.3(a)

【例】圖示單管共射放大電路及特性曲線中，已知Rb=280k，Rc=3k

，集電極直流電源VCC=12V，試用圖解法確定靜態(tài)工作點(diǎn)。解：首先估算IBQ做直流負(fù)載線，確定Q

點(diǎn)根據(jù)UCEQ=VCC–ICQ

RciC=0，uCE=12V；uCE=0，iC=4mA.目前十六頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)0iB

=0μA20μA40μA60μA80μA134224681012MQ靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ=40μA，ICQ=2mA，UCEQ=6V.uCE

/V由Q

點(diǎn)確定靜態(tài)值為：iC

/mA圖(b)目前十七頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)(二)

圖解分析動(dòng)態(tài)1.交流通路的輸出回路圖2.4.4輸出通路的外電路是Rc和RL的并聯(lián)。2.交流負(fù)載線交流負(fù)載線交流負(fù)載線斜率為：OIBiC

/mAuCE

/VQ靜態(tài)工作點(diǎn)圖2.4.5(b)目前十八頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)3.動(dòng)態(tài)工作情況圖解分析圖(a)輸入回路工作情況0.680.72uBEiBtQ000.7t6040200uBE/ViB/μAuBE/ViBUBE目前十九頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)交流負(fù)載線直流負(fù)載線4.57.5uCE912t0ICQiC

/mA0IB=40μA2060804Q260uCE/ViC

/mA0tuCE/VUCEQiC圖(b)輸出回路工作情況分析目前二十頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)4.電壓放大倍數(shù)圖2.4.3(a)

【例】用圖解法求圖示電路電壓放大倍數(shù)。輸入、輸出特性曲線如右圖，RL=3k。uCE=(4.5–7.5)V=-3VuBE=(0.72–0.68)V=0.04V解：求確定交流負(fù)載線取iB=(60–20)A=40A則輸入、輸出特性曲線上有目前二十一頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)單管共射放大電路當(dāng)輸入正弦波uI

時(shí)，放大電路中相應(yīng)的uBE、iB、iC、uCE、uO波形。圖單管共射放大電路的電壓電流波形目前二十二頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)二、圖解法的應(yīng)用(一)用圖解法分析非線性失真

1.靜態(tài)工作點(diǎn)過(guò)低，引起

iB、iC、uCE的波形失真ibui結(jié)論：iB波形失真OQOttOuBE/ViB/μAuBE/ViB/μAIBQ

——截止失真目前二十三頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)iC

、uCE

(uo

)波形失真NPN管截止失真時(shí)的輸出uo波形。uo=uceOiCtOOQ

tuCE/VuCE/ViC

/mAICQUCEQ目前二十四頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)OIB=0QtOO

NPN管uo波形tiCuCE/VuCE/ViC

/mAuo=uceib(不失真)ICQUCEQ2.Q點(diǎn)過(guò)高，引起

iC、uCE的波形失真—飽和失真目前二十五頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)(二)用圖解法估算最大輸出幅度OiB=0QuCE/ViC

/mAACBDE交流負(fù)載線輸出波形沒(méi)有明顯失真時(shí)能夠輸出最大電壓。即輸出特性的A、B

所限定的范圍。

Q盡量設(shè)在線段AB的中點(diǎn)。則AQ=QB，CD=DE目前二十六頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)(三)用圖解法分析電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響

1.改變Rb，保持VCC，Rc，不變；OIBiCuCE

Q1Rb增大，Rb減小，Q點(diǎn)下移；Q點(diǎn)上移；Q2OIBiCuCE

Q1Q3

2.改變VCC，保持Rb，Rc，不變；升高VCC，直流負(fù)載線平行右移，動(dòng)態(tài)工作范圍增大，但管子的動(dòng)態(tài)功耗也增大。Q2圖(a)圖(b)目前二十七頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)

3.改變Rc，保持Rb，VCC，不變；

4.改變，保持Rb，Rc，VCC

不變；增大Rc，直流負(fù)載線斜率改變，則Q點(diǎn)向飽和區(qū)移近。OIBiCuCE

Q1Q2OIBiCuCE

Q1Q2增大，ICQ增大，UCEQ減小，則Q點(diǎn)移近飽和區(qū)。圖2.4.9(c)圖2.4.9(d)目前二十八頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)圖解法小結(jié)

1.能夠形象地顯示靜態(tài)工作點(diǎn)的位置與非線性失真的關(guān)系；

2.方便估算最大輸出幅值的數(shù)值；

3.可直觀表示電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響；

4.有利于對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)Q

的檢測(cè)等。目前二十九頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)微變等效電路法晶體管在小信號(hào)(微變量)情況下工作時(shí)，可以在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)用直線段近似地代替三極管的特性曲線，三極管就可以等效為一個(gè)線性元件。這樣就可以將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。微變等效條件研究的對(duì)象僅僅是變化量信號(hào)的變化范圍很小目前三十頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)一、簡(jiǎn)化的

h參數(shù)微變等效電路(一)

三極管的微變等效電路iBuBE晶體管的輸入特性曲線rbe：晶體管的輸入電阻。在小信號(hào)的條件下，rbe是一常數(shù)。晶體管的輸入電路可用rbe等效代替。1.輸入電路Q點(diǎn)附近的工作段近似地看成直線可認(rèn)為uBE與iB成正比QOiB

uBE

圖(a)目前三十一頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)2.輸出電路假設(shè)在

Q

點(diǎn)附近特性曲線基本上是水平的(iC

與uCE無(wú)關(guān))，數(shù)量關(guān)系上，iC

比iB大

倍；iBiB從三極管輸出端看，可以用iB恒流源代替三極管；該恒流源為受控源；為iB對(duì)iC

的控制。uCE

QiC

O圖(b)目前三十二頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)3.三極管的簡(jiǎn)化參數(shù)等效電路注意：這里忽略了uCE

對(duì)iC與輸出特性的影響，在大多數(shù)情況下，簡(jiǎn)化的微變等效電路對(duì)于工程計(jì)算來(lái)說(shuō)誤差很小。圖

三極管的簡(jiǎn)化h參數(shù)等效電路cbe

+uBE

+uCEiCiBebcrbe

iB+uBE

+uCEiCiB目前三十三頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)4.電壓放大倍數(shù)Au；輸入電阻Ri、輸出電阻ROC1RcRb+VCCC2RL+++VT+Ri=rbe//Rb，Ro=Rcrbe

ebcRcRLRb++圖

單管共射放大電路的等效電路目前三十四頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)(二)

rbe的近似估算公式rbb：基區(qū)體電阻。reb：基射之間結(jié)電阻。低頻、小功率管rbb

約為300。UT：溫度電壓當(dāng)量。c

beiBiCiE圖目前三十五頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)電流放大倍數(shù)與電壓放大倍數(shù)之間關(guān)系討論

1.當(dāng)IEQ

一定時(shí)，愈大則

rbe

也愈大，選用值較大的三極管其Au

并不能按比例地提高；因：

2.當(dāng)值一定時(shí)，IEQ愈大則rbe

愈小，可以得到較大的Au，這種方法比較有效。目前三十六頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)(三)

等效電路法的步驟(歸納)

1.首先利用圖解法或近似估算法確定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q

。

2.求出靜態(tài)工作點(diǎn)處的微變等效電路參數(shù)

和rbe

。

3.畫出放大電路的微變等效電路?？上犬嫵鋈龢O管的等效電路，然后畫出放大電路其余部分的交流通路。

4.列出電路方程并求解。目前三十七頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)二、微變等效電路法的應(yīng)用例：接有發(fā)射極電阻的單管放大電路，計(jì)算電壓放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻。C1RcRb+VCCC2RL+++VT+Rerbe

bcRcRLRb+Ree+圖

接有發(fā)射極電阻的放大電路目前三十八頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)rbe

bcRcRLRb+Ree+根據(jù)微變等效電路列方程引入發(fā)射極電阻后，降低了。若滿足(1+)Re>>rbe與三極管的參數(shù)、rbe

無(wú)關(guān)。目前三十九頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)2.放大電路的輸入電阻引入Re后，輸入電阻增大了。3.放大電路的輸出電阻rbe

ebcRcRLRb++Rerbe

bcRcRbRee將放大電路的輸入端短路，負(fù)載電阻RL

開(kāi)路，忽略c、e之間的內(nèi)電阻rce。RL圖(b)目前四十頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)討論引入Re后對(duì)輸出電阻的影響。rbe

ebcRcRbRerce

~+_式中圖

求圖(a)電路輸出電阻的等效電路目前四十一頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)將代入式，放大電路輸出電阻為上式中，通常，故可簡(jiǎn)化為如果Re=0，但考慮rce

的作用，則顯然，接入

Re

后，三極管集電極至公共端之間的等效電阻大大提高了。目前四十二頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)2.5工作點(diǎn)的穩(wěn)定問(wèn)題溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響三極管是一種對(duì)溫度十分敏感的元件。溫度變化對(duì)管子參數(shù)的影響主要表現(xiàn)有：

1.UBE

改變。UBE

的溫度系數(shù)約為–2mV/C，即溫度每升高1C，UBE約下降2mV。

2.改變。溫度每升高1C，值約增加0.5%~1%，溫度系數(shù)分散性較大。

3.ICBO改變。溫度每升高10C，ICBQ

大致將增加一倍，說(shuō)明ICBQ

將隨溫度按指數(shù)規(guī)律上升。目前四十三頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)溫度升高將導(dǎo)致IC

增大，Q上移。波形容易失真。iCuCEOiBQVCCT=20C

T=50C圖

溫度對(duì)Q

點(diǎn)和輸出波形的影響目前四十四頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路一、電路組成——分壓式偏置電路C1RcRb2+VCCC2RL+++++CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB圖2.5.2

分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路由于UBQ

不隨溫度變化，——電流負(fù)反饋式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路

T

ICQIEQUEQUBEQ

(=UBQ–UEQ)IBQICQ目前四十五頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)說(shuō)明：

1.Re

愈大，同樣的IEQ產(chǎn)生的UEQ愈大，則溫度穩(wěn)定性愈好。但Re

增大，UEQ

增大，要保持輸出量不變，必須增大VCC。

2.接入Re

，電壓放大倍數(shù)將大大降低。在Re

兩端并聯(lián)大電容Ce，交流電壓降可以忽略，則Au基本無(wú)影響。Ce

稱旁路電容

3.要保證UBQ

基本穩(wěn)定，IR>>IBQ，則需要Rb1、Rb2

小一些，但這會(huì)使電阻消耗功率增大，且電路的輸入電阻降低。實(shí)際選用Rb1、Rb2

值，取IR

=(5~

10)IBQ，UBQ=(5~10)UBEQ。目前四十六頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)二、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)分析靜態(tài)分析C1RcRb2+VCCC2RL+++++CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB由于IR>>IBQ，可得(估算)靜態(tài)基極電流目前四十七頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)動(dòng)態(tài)分析C1RcRb2+VCCC2RL+++++CeuoRb1ReiBiCiEiRuirbe

ebcRcRL++Rb2Rb1RcRb2+VCCRL++uiuoRb1Re目前四十八頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)2.6放大電路的三種基本組態(tài)三種基本接法共射組態(tài)共集組態(tài)共基組態(tài)共集電極放大電路C1Rb+VCCC2RL+Re++RS+~~++__+rbebec(b)等效電路——為射極輸出器圖

共集電極放大電路(a)電路圖目前四十九頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)一、靜態(tài)工作點(diǎn)C1Rb+VCCC2RL+Re++RS+~由基極回路求得靜態(tài)基極電流則(a)電路圖圖

共集電極放大電路目前五十頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)二、電流放大倍數(shù)所以三、電壓放大倍數(shù)結(jié)論：電壓放大倍數(shù)恒小于1，而接近1，且輸出電壓與輸入電壓同相，又稱射極跟隨器。~++__+rbebec(b)等效電路目前五十一頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)四、輸入電阻~++__+rbebec輸入電阻較大。Ri目前五十二頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)五、輸出電阻+_rbebec~輸出電阻低，故帶載能力比較強(qiáng)。Ro圖求射極輸出器Ro

的等效電路目前五十三頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)共基極放大電路圖

共基極放大電路(a)原理電路

VEE

保證發(fā)射結(jié)正偏；VCC

保證集電結(jié)反偏；三極管工作在放大區(qū)。(b)實(shí)際電路實(shí)際電路采用一個(gè)電源VCC

，用Rb1、Rb2分壓提供基極正偏電壓。C1C2+++_+_ReVEEVCCRcRLVTC1C2VCCRb2Rb1+++++__ReCbRLRc目前五十四頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)一、靜態(tài)工作點(diǎn)(IBQ,ICQ,UCEQ)圖(b)實(shí)際電路C1C2VCCRb2Rb1+++++__ReCbRLRc目前五十五頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)二、電流放大倍數(shù)微變等效電路由圖可得：所以由于小于1而近似等于1，所以共基極放電電路沒(méi)有電流放大作用。+_+_Rerbebec圖

共基極放大電路的等效電路目前五十六頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)三、電壓放大倍數(shù)+_+_Rerbebec圖2.6.4由微變等效電路可得共基極放大電路沒(méi)有電流放大作用，但是具有電壓放大作用。電壓放大倍數(shù)與共射電路相等，但沒(méi)有負(fù)號(hào)，說(shuō)明該電路輸入、輸出信號(hào)同相位。目前五十七頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)四、輸入電阻暫不考慮電阻Re

的作用五、輸出電阻暫不考慮電阻Re

的作用Ro

=

rcb.已知共射輸出電阻rce

，而rcb

比

rce大得多，可認(rèn)為rcb

(1+

)rce如果考慮集電極負(fù)載電阻，則共基極放大電路的輸出電阻為Ro=Rc//rcb

Rc目前五十八頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)三種基本組態(tài)的比較大(數(shù)值同共射電路，但同相)小(小于、近于

1)大(十幾~一幾百)小大(幾十~一百以上)大(幾十~一百以上)電路組態(tài)性能共射組態(tài)共集組態(tài)共基組態(tài)C1C2VCCRb2Rb1+++++__ReCbRLC1Rb+VCCC2RL+Re+++C1Rb+VCCC2RL++++Rc目前五十九頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)三種基本組態(tài)的比較

頻率響應(yīng)大(幾百千歐~幾兆歐)大(幾歐~幾十歐)中(幾十千歐~幾百千歐)rce小(幾歐

~幾十歐)小(幾十千歐以上)中(幾百歐~幾千歐)

rbe組態(tài)性能共射組態(tài)共集組態(tài)共基組態(tài)差較好好目前六十頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)2.7場(chǎng)效應(yīng)管放大電路場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)1.場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制元件；

2.柵極幾乎不取用電流，輸入電阻非常高；

3.一種極性的載流子導(dǎo)電，噪聲小，受外界溫度及輻射影響??；

4.制造工藝簡(jiǎn)單，有利于大規(guī)模集成；

5.存放管子應(yīng)將柵源極短路，焊接時(shí)烙鐵外殼應(yīng)接地良好，防止漏電擊穿管子；

6.跨導(dǎo)較小，電壓放大倍數(shù)一般比三極管低。目前六十一頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)共源極放大電路圖共源極放大電路原理電路VDD+uOiDVT~+uIVGGRGSDGRD與雙極型三極管對(duì)應(yīng)關(guān)系bG,eS,cD為了使場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)實(shí)現(xiàn)放大作用，應(yīng)滿足：圖示電路為N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管組成的放大電路。(UT：開(kāi)啟電壓)目前六十二頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)一、靜態(tài)分析VDD+uOiDVT~+uIVGGRGSDGRD圖2.7.3共源極放大電路原理電路兩種方法近似估算法圖解法(一)

近似估算法

MOS管柵極電流為零，當(dāng)uI=0時(shí)UGSQ=VGG而iD

與uGS

之間近似滿足(當(dāng)uGS>UT)式中

IDO為uGS=2UT時(shí)的值。則靜態(tài)漏極電流為目前六十三頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)

(二)

圖解法圖用圖解法分析共源極放大電路的Q

點(diǎn)VDDIDQUDSQQ利用式uDS=VDD

-

iDRD

畫出直流負(fù)載線。圖中IDQ、UDSQ

即為靜態(tài)值。目前六十四頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)二、動(dòng)態(tài)分析iD的全微分為上式中定義：——場(chǎng)效應(yīng)管的跨導(dǎo)(毫西門子mS)?！獔?chǎng)效應(yīng)管漏源之間等效電阻。1.微變等效電路目前六十五頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)二、動(dòng)態(tài)分析如果輸入正弦信號(hào)，則可用相量代替上式中的變量。成為：根據(jù)上式做等效電路如圖所示。圖場(chǎng)效應(yīng)管的微變等效電路++——GDS由于沒(méi)有柵極電流，所以柵源是懸空的。目前六十六頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)微變參數(shù)

gm

和rDS

(1)

根據(jù)定義通過(guò)在特性曲線上作圖方法中求得。(2)

用求導(dǎo)的方法計(jì)算

gm在Q

點(diǎn)附近，可用IDQ

表示上式中iD，則一般gm約為0.1至20mS。rDS為幾百千歐的數(shù)量級(jí)。當(dāng)RD比rDS

小得多時(shí)，可認(rèn)為等效電路的rDS

開(kāi)路。目前六十七頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)2.共源極放大電路的動(dòng)態(tài)性能VDD+uOiDVT~+uIVGGRGSDGRD圖共源極放大電路的微變等效電路將

rDS

開(kāi)路而所以輸出電阻Ro=RDMOS管輸入電阻高達(dá)109

。-D++-GSRG+-目前六十八頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)分壓—自偏壓式共源放大電路一、靜態(tài)分析(一)近似估算法根據(jù)輸入回路列方程圖分壓-自偏式共源放大電路+VT+RGSDGRDR2VDD+RLRSR1C1CSC2+++解聯(lián)立方程求出UGSQ

和IDQ。目前六十九頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)+VT+RGSDGRDR2VDD+RLRSR1C1CSC2+++圖2.7.7分壓-自偏式共源放大電路列輸出回路方程求UDSQUDSQ=VDD–IDQ(RD+RS)(二)圖解法由式可做出一條直線，另外，iD與uGS之間滿足轉(zhuǎn)移特性曲線的規(guī)律，二者之間交點(diǎn)為靜態(tài)工作點(diǎn)。確定UGSQ，IDQ

。目前七十頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)根據(jù)漏極回路方程在漏極特性曲線上做直流負(fù)載線，與uGS=UGSQ

的交點(diǎn)確定Q，由Q確定UDSQ

和IDQ值。UDSQuDS=VDD–iD(RD+RS)3

uDS/ViD/mA012152V105uGS4.5V4V3.5VUGSQ3VVDDQIDQuGS/ViD/mAO24612QIDQUGSQUGQ圖用圖解法分析圖2.7.7電路的Q

點(diǎn)目前七十一頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)二、動(dòng)態(tài)分析微變等效電路入右圖所示。圖圖2.7.7電路的微變等效電路—D++—GS+—由圖可知電壓放大倍數(shù)輸入、輸出電阻分別為目前七十二頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)共漏極放大電路——源極輸出器或源極跟隨器圖源極輸出器典型電路如右圖所示。+VT+SDGR2VDD+RLRSR1C1C2++RG靜態(tài)分析如下：分析方法與“分壓-自偏壓式共源電路”類似，可采用估算法和圖解法。目前七十三頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)動(dòng)態(tài)分析1.電壓放大倍數(shù)圖微變等效電路—D++-GS+—而所以2.輸入電阻Ri=RG+(R1//R2)目前七十四頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)3.輸出電阻圖微變等效電路—D++-GS~在電路中，外加，令，并使RL

開(kāi)路因輸入端短路，故則所以實(shí)際工作中經(jīng)常使用的是共源、共漏組態(tài)。目前七十五頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)2.8多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路的耦合方式三種耦合方式阻容耦合直接耦合變壓器耦合一、阻容耦合圖阻容耦合放大電路C1RC1Rb1+VCCC2RL++VT1++Rc2Rb2C3VT2+第一級(jí)第二級(jí)目前七十六頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

(1)前、后級(jí)直流電路互不相通，靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立；

(2)選擇足夠大電容，可以做到前一級(jí)輸出信號(hào)幾乎不衰減地加到后一級(jí)輸入端，使信號(hào)得到充分利用。不足：

(1)不適合傳送緩慢變化的信號(hào)；

(2)無(wú)法實(shí)現(xiàn)線性集成電路。目前七十七頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)二、直接耦合Rc1Rb1+VCC+VT1+Rc2Rb2VT2圖兩個(gè)單管放大電路簡(jiǎn)單的直接耦合特點(diǎn)：

(1)

可以放大交流和緩慢變化及直流信號(hào)；

(2)

便于集成化。

(3)各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)互相影響；基極和集電極電位會(huì)隨著級(jí)數(shù)增加而上升；

(4)零點(diǎn)漂移。目前七十八頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)1.解決合適靜態(tài)工作點(diǎn)的幾種辦法改進(jìn)電路—(a)電路中接入Re2，保證第一級(jí)集電極有較高的靜態(tài)電位，但第二級(jí)放大倍數(shù)嚴(yán)重下降。改進(jìn)電路—(b)穩(wěn)壓管動(dòng)態(tài)電阻很小，可以使第二級(jí)的放大倍數(shù)損失小。但集電極電壓變化范圍減小。VDZRc1Rb1+VCC+VT1+Rc2RVT2(b)Rc1Rb1+VCC+VT1+Rc2Re2VT2(a)目前七十九頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)改進(jìn)電路—(c)+VCCRc1Rb1+VT1+Rc2Rb2VT2VDz改進(jìn)電路—(d)

可降低第二級(jí)的集電極電位，又不損失放大倍數(shù)。但穩(wěn)壓管噪聲較大?？色@得合適的工作點(diǎn)。為經(jīng)常采用的方式。(c)Rc1Rb1+VCC+VT1+Re2Rc2VT2-(d)圖直接耦合方式實(shí)例目前八十頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)【例】圖示兩級(jí)直接耦合放大電路中，已知：Rb1=240k，

Rc1=3.9k

，Rc2=500

，穩(wěn)壓管VDz的工作電壓UZ=4V，三極管VT1

的1=45，VT2的2=40，VCC=24V，試計(jì)算各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)。圖例題的電路Rc1Rb1+VCC+VT1+Rc2VT2VDzuIuOiB1iC1iRc1iB2iC2解：設(shè)UBEQ1=UBEQ2=0.7V，則UCQ1=UBEQ2+Uz=4.7V如ICQ1

由于溫度的升高而增加1%，計(jì)算靜態(tài)輸出電壓的變化。目前八十一頁(yè)\總數(shù)八十九頁(yè)\編于七點(diǎn)ICQ1=1IBQ1=4.5mAIBQ2=IRc1–ICQ1=(4.95–4.5)mA=0.45mAICQ2=2IBQ2=(40×0.45)mA=18mAUO=UCQ2=VCC–ICQ2RC2=(24–18×0.5)V=