第三章放大器基礎(chǔ)

第三章放大器基礎(chǔ)第1頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的特點(diǎn)是

“概念性、工程性、實(shí)踐性“強(qiáng)！

“注重物理概念，采用工程觀點(diǎn)；重視實(shí)驗(yàn)技術(shù)，善于總結(jié)對(duì)比；理論聯(lián)系實(shí)際，注意應(yīng)用背景；尋求內(nèi)在規(guī)律，增強(qiáng)抽象能力。”第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第2頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)3.1放大器的基本概念3.1.14種放大器及4種放大倍數(shù)定義---不失真地放大信號(hào)第3頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、放大倍數(shù)A----Amplify(增益)電流放大倍數(shù)互導(dǎo)放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)互阻放大倍數(shù)

第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第4頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電壓放大器電壓增益理想情況第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第5頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電流放大器電流增益理想第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第6頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月互阻放大器互阻增益理想第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第7頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月互導(dǎo)放大器互導(dǎo)增益理想第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第8頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2放大器的主要性能指標(biāo)1、電壓放大倍數(shù)(電壓增益)

電壓放大倍數(shù)測(cè)量方法第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第9頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4.3放大器的主要性能指標(biāo)1、電壓放大倍數(shù)(電壓增益)

電壓放大倍數(shù)測(cè)量方法第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第10頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、輸入電阻Ri:

Ri表征該放大器從信號(hào)源有效吸取信號(hào)幅值的大小從放大器輸入端看進(jìn)去的等效電阻第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第11頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：R=3KΩ，測(cè)得U1=0.6V，U2=0.2V則Ri=1.5KΩ輸入電阻測(cè)量方法--串入電阻R第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第12頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、輸出電阻Ro:

Ro表征放大器帶負(fù)載能力大小從放大器輸出端看進(jìn)去的等效電阻第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第13頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月S打開，測(cè)得S閉合，測(cè)得例：測(cè)得S打開時(shí)輸出電壓UO1=2V，測(cè)得S閉合時(shí)輸出電壓UO2=0.8V，已知RL=5KΩ

則輸出電阻測(cè)量方法第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第14頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.頻率響應(yīng)與失真第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第15頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月放大器的幅頻特性和相頻特性(a)幅頻特性(b)相頻特性第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第16頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.非線性失真系數(shù)非線性傳輸特性引起非線性失真波形(a)線性傳輸特性與不失真輸出波形(b)非線性傳輸特性與非線性失真輸出波形第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第17頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月非線性失真系數(shù)（全諧波失真系數(shù)）THDUnm第n次諧波分量振幅U1m輸出信號(hào)基波分量振幅第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第18頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)3.2三種組態(tài)的放大電路一般信號(hào)不能從集電極輸入,也不能從基極輸出依據(jù):第19頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)3.3共發(fā)射極放大器分析3.3.1阻容耦合共發(fā)射極放大器電路結(jié)構(gòu)分壓式電流負(fù)反饋偏置電路的“阻容耦合共射放大器”。第20頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月固定偏流電流負(fù)反饋型偏置電路分壓式電流負(fù)反饋型偏置電路一．直流工作狀態(tài)分析與計(jì)算第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)RE

起電流負(fù)反饋?zhàn)饔?穩(wěn)定工作點(diǎn)Q第21頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)直流通路第22頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第23頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三章雙極型晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第24頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.3.7共射放大器的交流小信號(hào)模型分析法1.電壓放大倍數(shù)2.輸入電阻3.輸出電阻輸出與輸入反相

3.3.3共射放大器的交流分析及主要指標(biāo)估算第25頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.3.3共射放大器的交流分析及主要指標(biāo)估算第26頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.3.3共射放大器的交流分析及主要指標(biāo)估算第27頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一種快速估算法

第28頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.4共集電極放大器3.4.1共集電極放大器--射極輸出器--射極跟隨器輸入輸出同相放大倍數(shù)近似為1輸入電阻很大輸出電阻很小可做為輸入級(jí),輸出級(jí),中間級(jí)第29頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.5共基放大器輸出與輸入同相輸入電阻最小,且與共集電路的輸出電阻相同輸與共射電路相同第30頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.6三種組態(tài)放大器比較(a)共射放大器(b)共集放大器(c)共基放大器輸入輸出反相;電壓增益大;輸入電阻不大;輸出電阻不小輸入輸出同相;電壓增益小輸入電阻很大;輸出電阻很小輸入輸出同相;電壓增益大輸入電阻很小;輸出電阻不小(同共射)源電壓增益小第31頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例3.6.11.要求源電壓增益最大2.要求輸出電壓3.要求輸出電壓4.要求接入負(fù)載電阻時(shí),,并求輸出電阻5.要求同時(shí)獲得一對(duì)等值反相的輸出信號(hào)第32頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2放大器的圖解分析法

直流負(fù)載線M--N及靜態(tài)工作點(diǎn)Q內(nèi)部方程--特性曲線外部方程—直流負(fù)載線方程

3.7關(guān)于非線性失真與輸出動(dòng)態(tài)范圍的討論第33頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.交流負(fù)載線一定通過(guò)直流工作點(diǎn)Q2.交流負(fù)載線鈄率

交流負(fù)載線Q--A及動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)Q1--Q—Q2UCES第34頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.7.2非線性失真與動(dòng)態(tài)范圍1.工作點(diǎn)設(shè)置正確,且信號(hào)不大的情況----------不產(chǎn)生非線性失真3.7關(guān)于非線性失真與輸出動(dòng)態(tài)范圍的討論第35頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.7關(guān)于非線性失真與輸出動(dòng)態(tài)范圍的討論2.工作點(diǎn)設(shè)置過(guò)低,且信號(hào)較大的情況----------產(chǎn)生“截止失真”3.工作點(diǎn)設(shè)置過(guò)高,且信號(hào)較大的情況----------產(chǎn)生“飽和失真”第36頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.7關(guān)于非線性失真與輸出動(dòng)態(tài)范圍的討論4.輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍輸出電壓動(dòng)態(tài)范圍是指不產(chǎn)生嚴(yán)重失真的有效輸出電壓峰峰值因受截止失真限制，其最大有效輸出電壓幅度為因受飽和失真限制，其最大有效輸出電壓幅度為

對(duì)于雙向?qū)ΨQ的信號(hào)（如正弦波），取其上述兩式中數(shù)值小的作為最大有效輸出電壓幅度，故輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍值為

第37頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.8.1場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路FET、J耗盡型MOSFET:UGS=0，iD≠0，可采用自偏壓方式;增強(qiáng)型MOSFET，則一定要采用分壓式偏置或混合偏置方式.。RDUDDRS(自偏壓電阻)uiRGVRDUDDRS(自偏壓電阻)uiRG2RG1(分壓式偏置)3.8場(chǎng)效應(yīng)管放大器第38頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二.解析法一,圖解法聯(lián)立解求出漏極電流3.8場(chǎng)效應(yīng)管放大器對(duì)結(jié)型管自偏壓電路第39頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.8.2場(chǎng)效應(yīng)管放大器分析(CS、CD、CG)

1、共源放大器直直(1)直流工作點(diǎn)分析3.8場(chǎng)效應(yīng)管放大器第40頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月場(chǎng)效應(yīng)管低頻小信號(hào)模型跨導(dǎo)管子輸出電阻第41頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.5.3場(chǎng)效應(yīng)管放大器分析(CS、CD、CG)

1、共源放大器(1)放大倍數(shù)(增益)(2)輸出電阻(3)輸入電阻3.8場(chǎng)效應(yīng)管放大器第42頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月[例3.8.1]放大倍數(shù)輸入電阻輸出電阻3.8場(chǎng)效應(yīng)管放大器第43頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2共漏放大器3.8場(chǎng)效應(yīng)管放大器第44頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.輸出電阻RoRL開路，短路，輸出端加求出，則3.8場(chǎng)效應(yīng)管放大器第45頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RG1UCCRS+RG2-Ui+-UORDRLS+-Ui+-UORDRSRLrdsD3.共柵放大器3.8場(chǎng)效應(yīng)管放大器第46頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.9放大器級(jí)聯(lián)3.9.1級(jí)間耦合方式及組合原則

(a)阻容耦合(b)直接耦合(c)磁耦合（變壓器耦合）--不共地

(d)光耦合--不共地

第47頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.9放大器級(jí)聯(lián)高頻及寬帶放大器也采用共射-共基-共集組合3.9.2多級(jí)放大器的性能指標(biāo)計(jì)算增益為各級(jí)相乘計(jì)算前級(jí)要考慮后級(jí)輸入電阻的影響多級(jí)放大器的輸出電阻一般取決于輸出級(jí)，輸入電阻一般取決于輸入級(jí)。第48頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.9.2級(jí)聯(lián)放大器的分析計(jì)算(舉例)[例3.9.1]1.直流工作點(diǎn)分析2.放大倍數(shù)3.輸入電阻,決定笫一級(jí)4.輸出電阻,決定最后一級(jí)輸出與輸入同相第49頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.9.2級(jí)聯(lián)放大器的分析計(jì)算(舉例)解:第50頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月[例3.9.3]共集--共射--共集級(jí)聯(lián)1.直流工作點(diǎn)分析2.放大倍數(shù)3.輸入電阻,決定笫一級(jí)4.輸出電阻,決定最后一級(jí)3.9.2級(jí)聯(lián)放大器的分析計(jì)算(舉例)第51頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月共射--共基級(jí)聯(lián)(“渥爾曼連接”電路)[例3.9.4]3.9.2級(jí)聯(lián)放大器的分析計(jì)算(舉例)第52頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月[例3.9.5]3.9.2級(jí)聯(lián)放大器的分析計(jì)算(舉例)第53頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.10.1頻率響應(yīng)的基本概念

頻率失真概念信號(hào)通過(guò)線性時(shí)不變系統(tǒng),其頻率成分不變,但各頻率分量的振幅及相位會(huì)發(fā)生變化.(a)信號(hào)(b)振幅頻率失真(c)相位頻率失真線性失真與非線性失真的差別:起因不同,結(jié)果不同.線性失真不會(huì)產(chǎn)生新的頻率分量.3.10放大器的頻率響應(yīng)第54頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)際的頻率響應(yīng)及通頻帶的定義增益頻帶積3.10放大器的頻率響應(yīng)第55頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.10放大器的頻率響應(yīng)3.10.2低頻區(qū)頻率響應(yīng)

阻容耦合放大器低頻模型（暫不考慮的影響)輸出回路是一個(gè)一階高通電路，當(dāng)頻率下降，有

-(低頻區(qū)增益模值)

引入的下限角頻率)

(由C21.C2的影響第56頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.10放大器的頻率響應(yīng)2.輸入耦合電容的影響3.射極旁路電容的影響4.由三個(gè)電容引入的總的下限角頻率(Hz)第57頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.10放大器的頻率響應(yīng)3.10.3負(fù)載電容對(duì)高頻區(qū)頻率響應(yīng)的影響的模值為上限角頻率加共集電路隔離有利于提高第58頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.10.4晶體管的高頻小信號(hào)模型與頻率參數(shù)(與頻率無(wú)關(guān))第59頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月定義:當(dāng)

下降到”1”所對(duì)應(yīng)的頻率定義為特征頻率,即3.10.4晶體管的高頻小信號(hào)模型與頻率參數(shù)第60頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.10.5共射放大器的高頻響應(yīng)利用密勒等效簡(jiǎn)化的模型第61頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.10.5共射放大器的高頻響應(yīng)第62頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.10.5共射放大器的高頻響應(yīng)第63頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.10.5共射放大器的高頻響應(yīng)第64頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附加相移第65頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.頻率特性的波特圖表示法第66頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算管子極間電容與負(fù)載電容影響在內(nèi)的總的上限角頻率(為輸出回路時(shí)常數(shù)倒數(shù))第67頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6、結(jié)果討論通過(guò)以上分析，為我們?cè)O(shè)計(jì)寬帶放大器提供了依據(jù)。1.選擇晶體管的依據(jù)2.關(guān)于信號(hào)源內(nèi)阻Rs3.關(guān)于集電極負(fù)載電阻RC的選擇原則4.關(guān)于負(fù)載電容CL3.10.5共射放大器的高頻響應(yīng)第68頁(yè)，課件共75頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.共集電路的高頻特性一、的影響由于共集電路集電極直接連接到電源，所以相當(dāng)于接在內(nèi)基極“b′”和“地”之間，不存在共射電路中的密勒倍增效應(yīng)。因?yàn)镃b′c本身很小(零點(diǎn)幾～幾pF),

Cb′c對(duì)高頻響應(yīng)的影響就很小。

二、

的影響這是一個(gè)跨接在輸入端與輸出端的電容，利用密勒定理將其等效到輸入端，則密勒等效電容