第三章放大器基礎(chǔ)

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

“概念性、工程性、實踐性“強(qiáng)！

“注重物理概念，采用工程觀點；重視實驗技術(shù)，善于總結(jié)對比；理論聯(lián)系實際，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效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第2頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章雙極型晶體管及場效應(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---不失真地放大信號第3頁，課件共75頁，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效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第4頁，課件共75頁，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效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第5頁，課件共75頁，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效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第6頁，課件共75頁，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效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第7頁，課件共75頁，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效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第8頁，課件共75頁，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)測量方法第三章雙極型晶體管及場效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第9頁，課件共75頁，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)測量方法第三章雙極型晶體管及場效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第10頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月二、輸入電阻Ri:

Ri表征該放大器從信號源有效吸取信號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效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第11頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月例：R=3KΩ，測得U1=0.6V，U2=0.2V則Ri=1.5KΩ輸入電阻測量方法--串入電阻R第三章雙極型晶體管及場效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第12頁，課件共75頁，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效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第13頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月S打開，測得S閉合，測得例：測得S打開時輸出電壓UO1=2V，測得S閉合時輸出電壓UO2=0.8V，已知RL=5KΩ

則輸出電阻測量方法第三章雙極型晶體管及場效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第14頁，課件共75頁，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效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第15頁，課件共75頁，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效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第16頁，課件共75頁，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效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第17頁，課件共75頁，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輸出信號基波分量振幅第三章雙極型晶體管及場效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第18頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章雙極型晶體管及場效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)3.2三種組態(tài)的放大電路一般信號不能從集電極輸入,也不能從基極輸出依據(jù):第19頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章雙極型晶體管及場效應(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，課件共75頁，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)分析與計算第三章雙極型晶體管及場效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)RE

起電流負(fù)反饋作用,穩(wěn)定工作點Q第21頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章雙極型晶體管及場效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)直流通路第22頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章雙極型晶體管及場效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第23頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章雙極型晶體管及場效應(yīng)管放大器基礎(chǔ)第24頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.7共射放大器的交流小信號模型分析法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，課件共75頁，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，課件共75頁，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，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月一種快速估算法

第28頁，課件共75頁，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,輸出級,中間級第29頁，課件共75頁，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，課件共75頁，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，課件共75頁，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,,并求輸出電阻5.要求同時獲得一對等值反相的輸出信號第32頁，課件共75頁，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態(tài)范圍的討論第33頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月1.交流負(fù)載線一定通過直流工作點Q2.交流負(fù)載線鈄率

交流負(fù)載線Q--A及動態(tài)工作點Q1--Q—Q2UCES第34頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月3.7.2非線性失真與動態(tài)范圍1.工作點設(shè)置正確,且信號不大的情況----------不產(chǎn)生非線性失真3.7關(guān)于非線性失真與輸出動態(tài)范圍的討論第35頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月3.7關(guān)于非線性失真與輸出動態(tài)范圍的討論2.工作點設(shè)置過低,且信號較大的情況----------產(chǎn)生“截止失真”3.工作點設(shè)置過高,且信號較大的情況----------產(chǎn)生“飽和失真”第36頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月3.7關(guān)于非線性失真與輸出動態(tài)范圍的討論4.輸出電壓的動態(tài)范圍輸出電壓動態(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

對于雙向?qū)ΨQ的信號（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，故輸出電壓的動態(tài)范圍值為

第37頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.8.1場效應(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場效應(yīng)管放大器第38頁，課件共75頁，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場效應(yīng)管放大器對結(jié)型管自偏壓電路第39頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月3.8.2場效應(yīng)管放大器分析(CS、CD、CG)

1、共源放大器直直(1)直流工作點分析3.8場效應(yīng)管放大器第40頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月場效應(yīng)管低頻小信號模型跨導(dǎo)管子輸出電阻第41頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5.3場效應(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場效應(yīng)管放大器第42頁，課件共75頁，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場效應(yīng)管放大器第43頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月2共漏放大器3.8場效應(yīng)管放大器第44頁，課件共75頁，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場效應(yīng)管放大器第45頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月RG1UCCRS+RG2-Ui+-UORDRLS+-Ui+-UORDRSRLrdsD3.共柵放大器3.8場效應(yīng)管放大器第46頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月3.9放大器級聯(lián)3.9.1級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，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月3.9放大器級聯(lián)高頻及寬帶放大器也采用共射-共基-共集組合3.9.2多級放大器的性能指標(biāo)計算增益為各級相乘計算前級要考慮后級輸入電阻的影響多級放大器的輸出電阻一般取決于輸出級，輸入電阻一般取決于輸入級。第48頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月3.9.2級聯(lián)放大器的分析計算(舉例)[例3.9.1]1.直流工作點分析2.放大倍數(shù)3.輸入電阻,決定笫一級4.輸出電阻,決定最后一級輸出與輸入同相第49頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月3.9.2級聯(lián)放大器的分析計算(舉例)解:第50頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月[例3.9.3]共集--共射--共集級聯(lián)1.直流工作點分析2.放大倍數(shù)3.輸入電阻,決定笫一級4.輸出電阻,決定最后一級3.9.2級聯(lián)放大器的分析計算(舉例)第51頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月共射--共基級聯(lián)(“渥爾曼連接”電路)[例3.9.4]3.9.2級聯(lián)放大器的分析計算(舉例)第52頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月[例3.9.5]3.9.2級聯(lián)放大器的分析計算(舉例)第53頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月3.10.1頻率響應(yīng)的基本概念

頻率失真概念信號通過線性時不變系統(tǒng),其頻率成分不變,但各頻率分量的振幅及相位會發(fā)生變化.(a)信號(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.線性失真不會產(chǎn)生新的頻率分量.3.10放大器的頻率響應(yīng)第54頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月實際的頻率響應(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，課件共75頁，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，課件共75頁，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.由三個電容引入的總的下限角頻率(Hz)第57頁，課件共75頁，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，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月3.10.4晶體管的高頻小信號模型與頻率參數(shù)(與頻率無關(guān))第59頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月定義:當(dāng)

下降到”1”所對應(yīng)的頻率定義為特征頻率,即3.10.4晶體管的高頻小信號模型與頻率參數(shù)第60頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月3.10.5共射放大器的高頻響應(yīng)利用密勒等效簡化的模型第61頁，課件共75頁，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，課件共75頁，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，課件共75頁，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，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月附加相移第65頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月4.頻率特性的波特圖表示法第66頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月計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(為輸出回路時常數(shù)倒數(shù))第67頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月6、結(jié)果討論通過以上分析，為我們設(shè)計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，課件共75頁，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)。因為Cb′c本身很小(零點幾～幾pF),

Cb′c對高頻響應(yīng)的影響就很小。

二、

的影響這是一個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