《電子線路基礎(chǔ)》課件第2章

第2章基本放大電路2.1放大電路的基本概念2.2放大電路的分析方法2.3放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2.4共集放大電路和共基放大電路2.5場效應(yīng)管放大電路2.1放大電路的基本概念

放大電路（亦稱放大器）是一種應(yīng)用極為廣泛的電子電路。在電視、廣播、通信、測量儀表以及其它各種電子設(shè)備中，是必不可少的重要組成部分。它的主要功能是將微弱的電信號（電壓、電流、功率）進(jìn)行放大，以滿足人們的實際需要。例如擴音機就是應(yīng)用放大電路的一個典型例子。其原理框圖如圖2-1所示。圖2-1擴音機原理框圖

當(dāng)人們對著話筒講話時，聲音信號經(jīng)過話筒（傳感器）被轉(zhuǎn)變成微弱的電信號，經(jīng)放大電路放大成足夠強的電信號后，才能驅(qū)動揚聲器，使其發(fā)出比原來大得多的聲音。放大電路放大的實質(zhì)是能量的控制和轉(zhuǎn)換。在輸入信號作用下，放大電路將直流電源所提供的能量轉(zhuǎn)換成負(fù)載（例如揚聲器）所獲得的能量，這個能量大于信號源所提供的能量。因此放大電路的基本特征是功率放大，即負(fù)載上總是獲得比輸入信號大得多的電壓或電流信號，也可能兼而有之。那么，由誰來控制能量轉(zhuǎn)換呢？答案是有源器件，即三極管和場效應(yīng)管等等。2.1.1基本放大電路的組成和工作原理

1.基本放大電路的組成所謂基本放大電路是指由一個放大器件（例如三極管）所構(gòu)成的簡單放大電路。由前面的分析可知，三極管有三個電極，因此有三種不同的電路組態(tài)。下面以應(yīng)用最廣泛的共射電路為例，說明其組成原則和工作原理。圖2-2所示電路中，AO為放大電路的輸入端，外接需要放大的信號ui；BO為放大電路的輸出端，外接負(fù)載，發(fā)射極是放大電路輸入和輸出的公共端，所以該電路是共射基本放大電路。圖2-2單管共射基本放大電路

在放大電路中，常把輸入電壓、輸出電壓以及直流電壓的公共端稱為“地”，用符號“⊥”表示，實際上該端并不是真正接到地，而是在分析放大電路時，以“地”點作為零電位點（即參考電位點），這樣，電路中任一點的電位就是該點與“地”之間的電壓。2.工作原理假設(shè)電路中的參數(shù)和三極管的特性能保證三極管工作在放大區(qū)。當(dāng)輸入信號為零時，放大電路中只有直流信號，放大電路的輸入端AO等效為短路。這時，C1與發(fā)射結(jié)并聯(lián)，C1兩端的直流電壓UC1=UBE，極性為左負(fù)右正。同理，C2兩端的電壓UC2=UCE，極性為左正右負(fù)。當(dāng)輸入信號加入放大電路時，輸入的交流電壓ui通過電容C1加在三極管的發(fā)射結(jié)。設(shè)交流電壓為ui=Uimsinωt那么，此時發(fā)射結(jié)上的瞬時電壓uBE為uBE=UC1+ui=UBE+Uimsinωt上式表明三極管發(fā)射結(jié)上的電壓是直流電壓和交流電壓的疊加，也就是說在直流信號基礎(chǔ)之上疊加了一個交流信號。在uBE的作用下，基極電流iB為iB=IB+ib=IB+Ibmsinωt由于三極管集電極電流iC受基極電流iB的控制，根據(jù)iC=βiB，則有iC=βIB+βIbmsinωt=IC+ICmsinωt

上式中ICmsinωt是被放大了的集電極交流電流ic，從圖2-2可以看到集電極和發(fā)射極之間的電壓uCE為uCE=UCC-iCRc

當(dāng)輸入信號ui增大時，交流電流ic增大，Rc上的電壓增大，于是uCE減??；當(dāng)ui減小時，ic減小，Rc上的電壓隨之減小，故uCE增大?？梢妘CE的變化正好與ic的變化方向相反，因此uCE是在直流電壓UCE基礎(chǔ)上疊加一個與ui變化相反的交流電壓uce，即uCE=UCE+uce=UCE-Ucemsinωt

瞬時電壓uCE中的交流分量經(jīng)電容C2耦合到放大電路的輸出端，于是在輸出端得到一個被放大了的交流電壓uo，該電壓為

uo=uce=-Ucemsinωt

通過上述分析可知，三極管的放大是對輸入信號的變化量進(jìn)行放大，即在輸入端加一微小的變化量，通過基極電流對集電極電流的控制作用，在輸出端得到一個被放大了的變化量，放大部分的能量由直流電源提供。上述三極管各電極的電壓、電流波形，如圖2-2所示。2.1.2放大電路的性能指標(biāo)

任何一個放大電路都可以看成一個二端網(wǎng)絡(luò)。圖2-3為放大電路示意圖，左邊為輸入端口，外接正弦信號源，Rs為信號源的內(nèi)阻，在外加信號的作用下，放大電路得到輸入電壓，同時產(chǎn)生輸入電流；右邊為輸出端口，外接負(fù)載RL，在輸出端可得到輸出電壓，輸出電流。圖2-3放大電路示意圖1．放大倍數(shù)放大倍數(shù)是衡量放大電路放大能力的重要指標(biāo)。電壓放大倍數(shù)是輸出電壓的變化量和輸入電壓的變化量之比。當(dāng)放大電路的輸入為正弦信號時，變化量也可用電壓的正弦量來表示，即(2-1)

電流放大倍數(shù)是輸出電流的變化量和輸入電流的變化量之比，用正弦量表示為(2-2)

互阻放大倍數(shù)是輸出電壓的變化量和輸入電流的變化量之比，用正弦量表示為(2-3)其量綱為電阻?；?dǎo)放大倍數(shù)是輸出電流的變化量和輸入電壓的變化量之比，用正弦量表示為(2-4)其量綱為電導(dǎo)。2.輸入電阻放大電路的輸入端外接信號源，對信號源來說放大電路就是它的負(fù)載。這個負(fù)載的大小就是從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻，即放大電路的輸入電阻Ri。通常定義輸入電阻Ri為輸入電壓與輸入電流的比值，即(2-5)

Ri越大，則放大電路輸入端從信號源分得的電壓越大，輸入電壓越接近于信號源電壓，信號源電壓損失??；Ri越小，則放大電路輸入端從信號源分得的電壓越小，信號源內(nèi)阻消耗的能量大，信號源電壓損失大，所以希望輸入電阻越大越好。3．輸出電阻放大電路的輸出端電壓在帶負(fù)載時和空載時是不同的，帶負(fù)載時的輸出電壓比空載時的輸出電壓有所降低，這是因為從輸出端看放大電路，放大電路可等效為一個帶有內(nèi)阻的電壓源，在輸出端接有負(fù)載時，內(nèi)阻上的分壓使輸出電壓降低，這個內(nèi)阻稱為輸出電阻Ro，它是從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效電阻。通常定義輸出電阻Ro是在信號源短路（即=0,Rs保留），負(fù)載開路的條件下，放大電路的輸出端外加電壓與相應(yīng)產(chǎn)生的電流的比值，即(2-6)

在實際工作中，也可根據(jù)放大電路空載時測得的輸出電壓和帶負(fù)載時測得的輸出電壓來得到，即(2-7)

輸出電阻是衡量放大電路帶負(fù)載能力的一項指標(biāo)，輸出電阻越小，表明帶負(fù)載能力越強。4．通頻帶圖2-4放大電路的頻率指標(biāo)

當(dāng)放大倍數(shù)從下降到（即0.707）時，在高頻段和低頻段所對應(yīng)的頻率分別稱為上限截止頻率fH和下限截止頻率fL。fH和fL之間形成的頻帶寬度稱為通頻帶，記為fBW。(2-8)

通頻帶越寬表明放大電路對不同頻率信號的適應(yīng)能力越強。但是通頻帶寬度也不是越寬越好，超出信號所需要的寬度，一是增加成本，二是把信號以外的干擾和噪聲信號一起放大，顯然是無益的。所以應(yīng)根據(jù)信號的頻帶寬度來要求放大電路應(yīng)有的通頻帶。

5．非線性失真系數(shù)由于放大器件具有非線性特性，因此它們的線性放大范圍有一定的限度，超過這個限度，將會產(chǎn)生非線性失真。當(dāng)輸入單一頻率的正弦信號時，輸出波形中除基波成分外，還含有一定數(shù)量的諧波，所有的諧波成分總量與基波成分之比，稱為非線性失真系數(shù)D。設(shè)基波幅值為A1、二次諧波幅值為A2、三次諧波幅值為A3、……，則(2-9)

6．最大不失真輸出電壓

最大不失真輸出電壓是指在輸出波形不失真的情況下，放大電路可提供給負(fù)載的最大輸出電壓。一般用有效值Uom表示。

7．最大輸出功率和效率最大輸出功率是指在輸出信號不失真的情況下，負(fù)載上能獲得的最大功率，記為Pom。在放大電路中，輸入信號的功率通常較小，經(jīng)放大電路放大器件的控制作用將直流電源的功率轉(zhuǎn)換為交流功率，使負(fù)載上得到較大的輸出功率。通常將最大輸出功率Pom與直流電源消耗的功率PV之比稱為效率η，即(2-10)它反映了直流電源的利用率。2.1.3直流通路和交流通路由放大電路的工作原理可知，放大電路工作在放大狀態(tài)時，電路中交直流信號是并存的。為了便于分析，常將交流信號和直流信號分開研究。這樣就需要根據(jù)電路的具體情況，正確地畫出直流通路和交流通路。所謂直流通路是指在直流電源作用下，直流電流所流經(jīng)的路徑。畫直流通路的原則是電容視為開路、電感視為短路。所謂交流通路是指在輸入信號作用下，交流電流所流經(jīng)的路徑。畫交流通路的原則是容量大的電容視為短路（如耦合電容），直流電壓源（忽略其內(nèi)阻）視為短路。

現(xiàn)以單管共射放大電路為例，畫出直流通路和交流通路。在圖2-2中，由于UBB和UCC的負(fù)端連在一起，為了方便起見，只用一個電源即可。方法是省去基極直流電源UBB，適當(dāng)調(diào)整基極電阻Rb數(shù)值，將其接到集電極直流電源UCC的正端，同樣可保證發(fā)射結(jié)正偏。直流電源UCC的電池符號可以不畫，只標(biāo)出它對“地”的電壓大小和極性，其正端接集電極電阻Rc，以保證集電結(jié)反偏。如此按習(xí)慣畫法畫出外接信號源和負(fù)載的單管共射放大電路如圖2-5（a）所示。根據(jù)上述畫直流通路和交流通路的原則可得到圖2-5（a）的直流通路和交流通路如圖2-5（b）和（c）所示。圖2-5單管共射放大電路的直流通路和交流通路(a)單管共射放大電路；(b)直流通路；(c)交流通路2.1.4靜態(tài)工作點的設(shè)置當(dāng)外加輸入信號為零時，放大電路處于直流工作狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，簡稱靜態(tài)。此時，在直流電源UCC的作用下，三極管的各電極都存在直流電流和直流電壓，這些直流電流和直流電壓在三極管的輸入和輸出特性曲線上各自對應(yīng)一點Q，該點稱為靜態(tài)工作點。靜態(tài)工作點處的基極電流、基極與發(fā)射極之間的電壓分別用IBQ、UBEQ表示，集電極電流、集電極與發(fā)射極之間的電壓分別用ICQ、UCEQ表示。由圖2-5（b）的直流通路可求得靜態(tài)基極電流為(2-11)

在近似估算中常認(rèn)為UBEQ為已知量，可近似認(rèn)為硅管的UBEQ=(0.6~0.8)V，鍺管的UBEQ=(0.1~0.3)V。已知三極管的集電極電流與基極電流之間的關(guān)系為 ，則集電極電流為由圖2-5（b）的集電極回路可得(2-13)

假設(shè)圖2-5（a）是不設(shè)靜態(tài)工作點的放大電路，即將基極電阻Rb去掉，當(dāng)在輸入端加入正弦交流電壓信號時，由于三極管的發(fā)射結(jié)的單向?qū)щ娮饔?，在輸入信號的?fù)半周發(fā)射結(jié)反向偏置，三極管截止，基極電流和集電極電流均為零，輸出端沒有輸出。在輸入信號的正半周，由于輸入特性存在導(dǎo)通電壓且在起始處彎曲，使基極電流不能馬上按比例地隨輸入電壓的大小而變化，導(dǎo)致輸出信號失真。因此放大電路中必須設(shè)置靜態(tài)工作點，即在沒有輸入信號時，就預(yù)先給三極管一個基極直流電流，使三極管發(fā)射結(jié)有一個正向偏置電壓，當(dāng)加入交流信號后，交流電壓疊加在直流電壓上，共同作用于發(fā)射結(jié)，如果基極電流選擇適當(dāng)，可保證加在發(fā)射結(jié)上的電壓始終為正，三極管一直工作在線性放大狀態(tài)，不會使輸出波形失真。此外，靜態(tài)工作點的設(shè)置不僅會影響放大電路是否會產(chǎn)生失真，還會影響放大電路的性能指標(biāo)，如放大倍數(shù)、最大輸出電壓等，這些將在后面加以說明。2.2放大電路的分析方法2.2.1圖解分析法所謂圖解分析法就是利用三極管的輸入、輸出特性曲線，通過作圖的方法對放大電路的性能指標(biāo)進(jìn)行分析。通常先進(jìn)行靜態(tài)分析，即對放大電路未加輸入信號時的工作狀態(tài)進(jìn)行分析，求解電路中各處的直流電壓和直流電流；然后進(jìn)行動態(tài)分析，即對放大電路加上輸入信號后的工作狀態(tài)進(jìn)行分析。

1．靜態(tài)分析圖解法靜態(tài)分析的目的就是確定靜態(tài)工作點，求出三極管各極的直流電壓和直流電流，分析對象是直流通路，分析的關(guān)鍵是作直流負(fù)載線。對于圖2-6（a）所示的單管共射放大電路，根據(jù)已知參數(shù)，求靜態(tài)工作點。（1）由輸入回路求IBQ、UBEQ。單管共射放大電路的直流通路如圖2-6（b）所示。由基爾霍夫電壓定律，列出基極回路電壓方程，為(2-14)圖2-6單管共射放大電路(a)電路圖；(b)直流通路

式（2-14）是一個直線方程。令UBE=0，則IB=UCC/Rb=12/280≈42μA，得A點（0，42）；令UBE=3V，則IB=(UCC-UBE)/Rb=(12-3)/280≈32μA，得B點（3，32）。在三極管的輸入特性曲線的坐標(biāo)上標(biāo)出A、B兩點，并連接，直線AB就是輸入回路的直流負(fù)載線，其斜率為-1/Rb。直流負(fù)載線與輸入特性曲線的交點就是靜態(tài)工作點Q。如圖2-7（a）所示。由圖中讀得IBQ=40μA，UBEQ=0.7V。

（2）由輸出回路求ICQ、UCEQ。在圖2-6（b）直流通路中，其輸出回路ICQ和UCEQ的關(guān)系，可由兩個方程來描述，一個是已確定的IBQ=40μA所對應(yīng)的非線性方程，即(2-15)

一個是基爾霍夫電壓定律列出集電極回路的電壓方程，它是一個線性方程，為(2-16)

根據(jù)這兩個方程可在輸出特性曲線坐標(biāo)上畫出所對應(yīng)的伏安特性曲線。由非線性方程可得iC和uCE的關(guān)系就是對應(yīng)于IBQ=40μA的那條輸出特性曲線。由線性方程，首先確定兩點，令I(lǐng)C=0mA，則UCE=UCC=12V，得點C（12V，0mA）；令UCE=0V，則IC=4mA，得點D（0V，4mA），連接C、D兩點，直線CD就是線性方程的伏安特性曲線，即輸出回路的直流負(fù)載線。ICQ和UCEQ應(yīng)同時滿足兩個方程，因此兩條特性曲線的交點就是靜態(tài)工作點Q。如圖2-7（b）所示。從圖中可以讀出UCEQ=6V，ICQ=2mA。圖2-7圖解分析法2．動態(tài)分析圖解法動態(tài)分析的目的是觀察放大電路的工作情況，研究放大電路的非線性失真并求解最大不失真電壓幅值。動態(tài)分析的對象是交流通路，分析的關(guān)鍵是作交流負(fù)載線。

1）根據(jù)輸入信號ui在輸入特性曲線上求iB

在圖2-6（a）所示的單管共射放大電路中，加上輸入電壓ui=0.02sinωt(V)的正弦交流信號。由于電容C1在靜態(tài)（ui=0）時已充電到UBEQ，而對于交流電壓ui來說，C1的容抗可忽略不計，因此三極管基-射之間的總電壓為uBE=UBEQ+ui=0.7+0.02sinωt(V)(2-17)

如圖2-8所示。當(dāng)ui足夠小時，輸入特性的工作范圍很小，可近似看作線性段，因此，交流電流ib也是按正弦規(guī)律變化。根據(jù)uBE的變化規(guī)律，在輸入特性上可畫出對應(yīng)的iB波形。從圖上可讀出對應(yīng)于峰值為0.02V的輸入電壓，基極電流iB將在60~20μA之間變動，且瞬時基極電流iB是交直流的疊加，即iB=IBQ+ib=40+20sinωt(μA)(2-18)圖2-8加正弦信號時放大電路輸入回路的工作情況2）根據(jù)iB在輸出特性曲線上求iC和uCE

(1)在輸出特性上作交流負(fù)載線。將圖2-6（a）所示單管共射放大電路的交流通路畫于圖2-9。由圖可見，在輸出回路中，集電極交流電流ic不僅流過集電極電阻Rc，也流過負(fù)載電阻RL，因此放大電路的交流負(fù)載電阻為(2-19)

按圖中所給參數(shù)得輸出電壓uo為(2-20)

所以，輸出回路中交流分量的電壓與電流的關(guān)系可用斜率為-1/RL′的直線來表示，這條直線稱為交流負(fù)載線。由于RL′=Rc∥RL，所以通常RL′小于Rc，交流負(fù)載線比直流負(fù)載線更陡。圖2-9圖2-6(a)單管共射放大電路的交流通路

交流負(fù)載線的作法是：首先通過靜態(tài)分析作出直流負(fù)載線，確定靜態(tài)工作點Q。交流負(fù)載線和直流負(fù)載線必然在Q點相交。這是因為在線性工作范圍內(nèi)，輸入電壓在變化過程中一定經(jīng)過零點。在輸入電壓ui=0的瞬間，放大電路工作在靜態(tài)工作點Q。因此在ui=0時刻，Q點既是動態(tài)工作中的一點，又是靜態(tài)工作中的一點。這樣，這一時刻的iC和uCE應(yīng)同時在兩條負(fù)載線上，那么，只有兩條負(fù)載線的交點才滿足條件。第二步，確定交流負(fù)載線上的另一點。將式（2-20）中的交流電壓、電流信號用瞬時信號和直流信號表示，即則得整理得(2-21)(2-22)(2-23)

顯然，式（2-23）是一個直線方程，放大電路Q點坐標(biāo)值iC=ICQ，uCE=UCEQ滿足該式的關(guān)系。若令iC=0，則uCE=UCEQ+ICQRL′。由于靜態(tài)工作點Q已確定，可得到UCEQ和ICQ，由圖2-7讀出UCEQ=6V，ICQ=2mA，那么在輸出特性的橫軸上截取uCE=UCEQ+ICQRL′=6+2×1.5=9V，即得交流負(fù)載線上的另一點P（9V，0mA）。連接PQ就是所要作的交流負(fù)載線。如圖2-10所示。圖2-10交流負(fù)載線(2)根據(jù)iB波形和交流負(fù)載線，求iC和uCE波形。前面由輸入特性得到基極電流iB波形，在iB作用下，iC和uCE的動態(tài)關(guān)系是由交流負(fù)載線來描述的。當(dāng)iB在60~20μA之間變動時，輸出特性與交流負(fù)載線的交點也隨之改變，設(shè)對應(yīng)于iB=60μA的那條輸出特性曲線與交流負(fù)載線的交點為Q′，對應(yīng)于iB=20μA的那條輸出特性曲線與交流負(fù)載線的交點為Q″，則放大電路的工作點隨著iB的變化將沿著交流負(fù)載線在Q′~Q″之間移動，因此直線段Q′Q″是工作點運動的軌跡，常稱為動態(tài)工作范圍。圖2-11加正弦信號時，放大電路輸出回路的動態(tài)分析從圖中可得輸出電壓uo是總電壓uＣＥ中的交流成分，即則圖2-6（a）電路的電壓放大倍數(shù)為

可見，輸出電壓比輸入電壓大得多，且與輸入電壓相位相反，因此共射放大電路又稱為反相電壓放大器。3．波形的非線性失真分析

(1)截止失真和飽和失真。當(dāng)輸入電壓為正弦波時，若靜態(tài)工作點合適且輸入信號幅值較小，則三極管工作在放大區(qū)，集電極電流ic隨基極電流ib按β倍變化，輸出電壓是一個被放大了的正弦波，且與輸入電壓相位相反。如果靜態(tài)工作點Q過低，在輸入信號的負(fù)半周的某段時間內(nèi)，三極管基極與發(fā)射極之間的電壓uBE小于導(dǎo)通電壓Uon三極管進(jìn)入截止區(qū)，因此，基極電流ib和集電極電流ic波形將產(chǎn)生底部失真，輸出電壓uo波形產(chǎn)生頂部失真，如圖2-12（a）所示。這種由于管子截止所引起的失真稱為截止失真。

如果靜態(tài)工作點Q過高，在輸入信號的正半周靠近峰值的某段時間內(nèi)，三極管工作點進(jìn)入飽和區(qū)，基極電流ib增大，集電極電流ic不再隨著增大，使集電極電流ic波形產(chǎn)生頂部失真，輸出電壓uo波形產(chǎn)生底部失真，如圖2-12（b）所示。這種由于管子飽和所引起的失真稱為飽和失真。圖2-12靜態(tài)工作點對非線性失真的影響(a)截止失真；(b)飽和失真

上述兩種失真都是由于靜態(tài)工作點選擇不當(dāng)或輸入信號幅度過大，使三極管工作在特性曲線的非線性部分所引起的失真，因此統(tǒng)稱為非線性失真。一般來說，如果希望輸出幅度大而失真小，工作點最好選在交流負(fù)載線的中點。(2)用圖解法估算最大輸出電壓幅度。最大輸出電壓幅度是指在輸出波形沒有明顯失真情況下，放大電路能夠輸出的最大電壓的有效值。在圖2-13輸出特性曲線中，若交流負(fù)載線已確定，則U-cem是受飽和失真限制的最大不失真輸出電壓幅值，U+cem是受截止失真限制的最大不失真輸出電壓幅值。從圖2-13中可以看出(2-24)式中,UCES為三極管飽和電壓(2-25)

顯然，為了使放大電路的輸出波形既不出現(xiàn)飽和失真也不出現(xiàn)截止失真，放大電路的最大輸出電壓幅度應(yīng)取U-cem和U+cem中較小的數(shù)值，即(2-26)通常為了使Uom盡可能大，應(yīng)當(dāng)使Q點設(shè)置在放大區(qū)內(nèi)交流負(fù)載線的中點，即其橫坐標(biāo)值為(UCC-UCES)/2的位置。通過上述分析可知，圖解法不僅能夠形象地顯示靜態(tài)工作點的位置與非線性失真的關(guān)系，估算出最大輸出電壓幅值，而且可以直觀地表示出電路中各種元件參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響。這種分析方法對于實際工作中對放大電路的調(diào)試是十分有益的。圖2-13用圖解法確定最大輸出電壓幅值【例2-1】放大電路及三極管的輸出特性曲線如圖2-14所示，試確定該電路的電源電壓UCC、基極電阻Rb、集電極電阻Rc、負(fù)載電阻RL的數(shù)值以及最大不失真輸出電壓幅值Uom。要使靜態(tài)工作點移到Q′和Q″，應(yīng)改變電路中的哪些參數(shù)？圖2-14例2-1電路圖及輸出特性曲線(a)電路圖；(b)輸出特性曲線

解（1）由圖2-14的輸出特性曲線可知UCC=8V，Rb=(UCC-UBEQ)/IBQ≈UCC/IBQ=8/0.02=400kΩ，IC=UCC/Rc=4mA，則Rc=UCC/IC=8/4=2kΩ。因為ICQRL′=2V，所以RL′=2/ICQ=2/2=1kΩ，而RL′=Rc∥RL，故RL=2kΩ。由圖可讀得U-cem=U-CEQUCES=4-0.8=3.2V，U+cem=ICQRL′=2V，所以最大不失真輸出電壓的幅值為Uom=2V。

（2）若靜態(tài)工作點移到Q′，由圖可見基極電流IB增大，則應(yīng)減小基極電阻Rb，或增大電源電壓UCC；若靜態(tài)工作點移到Q″，由圖可見，基極電流IB沒有改變，說明Rb和UCC不變，由于Q″與Q′不在同一條負(fù)載線上，說明交流負(fù)載線的斜率發(fā)生改變，故應(yīng)改變集電極電阻Rc和負(fù)載電阻RL。2.2.2小信號模型分析法

1．三極管的小信號建模由有源器件組成的雙口網(wǎng)絡(luò)如圖2-15所示。網(wǎng)絡(luò)的輸入端電壓和電流分別為ui和ii，網(wǎng)絡(luò)的輸出端電壓和電流分別為uo和io。如果選擇這四個參數(shù)中的兩個作為自變量，另兩個作為應(yīng)變量，則可以得到不同的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，如Z參數(shù)（開路阻抗參數(shù)），Y參數(shù)（短路導(dǎo)納參數(shù)）及H參數(shù)（混合參數(shù)）等等。這里，H參數(shù)的物理意義明確，測量條件易于實現(xiàn)，且在低頻范圍內(nèi)為實數(shù)，所以被用于電路分析及設(shè)計。圖2-15雙口網(wǎng)絡(luò)1）H參數(shù)等效模型的引出三極管在共射極接法時，可表示成如圖2-16（a）所示的雙口網(wǎng)絡(luò)，以基極b和發(fā)射極e作為輸入端口，以集電極c和發(fā)射極e作為輸出端口，則網(wǎng)絡(luò)端口的電壓和電流關(guān)系就是三極管的輸入特性和輸出特性。圖2-16三極管共射H參數(shù)小信號模型(a)三極管共射連接時的雙口網(wǎng)絡(luò)；(b)H參數(shù)小信號模型

圖2-16（a）的輸入回路和輸出回路的電壓、電流關(guān)系可分別表示為(2-27)(2-28)

研究三極管在小信號作用下，電壓、電流各變化量之間的關(guān)系，可對式（2-27）、（2-28）求全微分得(2-29)(2-30)

由于duBE、duCE、diB、diC表示小信號的變化量，所以它們可分別用 來取代。根據(jù)電路原理網(wǎng)絡(luò)分析知識，由式（2-29）和（2-30）可得H參數(shù)方程(2-31)(2-32)h11e、h12e、h21e、h22e稱為共射接法下的H參數(shù)，其中2）H參數(shù)的物理意義通過研究H參數(shù)與三極管特性曲線的關(guān)系，可以進(jìn)一步理解H參數(shù)的物理意義及求解方法。

h11e是當(dāng)uCE=UCEQ時，uBE對iB的偏導(dǎo)數(shù)。從輸入特性曲線上看，就是對應(yīng)uCE=UCEQ那條輸入特性曲線上Q點的切線斜率的倒數(shù)，如圖2-17（a）所示。小信號作用時，h11e=uBE/iB≈ΔuBE/ΔiB，故h11e表示小信號作用下b-e間的動態(tài)電阻，記作rbe。Q點越高，輸入特性曲線越陡，rbe值就越小。h12e是當(dāng)IB=IBQ時uBE對uCE的偏導(dǎo)數(shù)。從輸入特性上看，就是在IB=IBQ的情況下，uCE對uBE的影響，如圖2-17（b）所示。小信號作用時，h12e≈ΔuBE/ΔuCE，表示反向電壓傳輸比，當(dāng)uCE≥1V時，ΔuBE/ΔuCE的值很小，一般小于10-2。

h21e是當(dāng)uCE=UCEQ時iC對iB的偏導(dǎo)數(shù)。在小信號作用時，從輸出特性曲線上看，h21e=iC/iB≈ΔiC/ΔiB，體現(xiàn)了基極電流對集電極電流的控制作用，如圖2-17（c）所示。因此，h21e表示三極管的電流放大系數(shù)β。h22e是當(dāng)IB=IBQ時iC對uCE的偏導(dǎo)數(shù)。從輸出特性上看，h22e是在IB=IBQ的那條輸出特性曲線上Q點處的電導(dǎo)，它表示輸出特性曲線的上翹程度，如圖2-17（d）所示。在小信號作用時，h22e=iC/uCE≈ΔiC/ΔuCE，則1/h22e≈ΔuCE/ΔiC，因此1/h22e表示c-e間的動態(tài)電阻rce。圖2-17H參數(shù)的物理意義及求解方法3）簡化的H參數(shù)等效模型由第1章三極管的輸入特性可知，當(dāng)三極管工作在放大區(qū)時，c-e間的電壓對輸入特性曲線的影響很小，UCE>UBE以后的輸入特性基本重合，因此可認(rèn)為h12e≈ΔuBE/ΔuCE≈0，故三極管的輸入回路只等效為一個動態(tài)電阻rbe。從三極管輸出特性可知，當(dāng)三極管工作在放大區(qū)時，c-e間的電壓變化對iC的影響很小，隨著uCE的增大，每條輸出特性曲線幾乎是平行于橫軸的平行線，因此可認(rèn)為h22e≈ΔiC/ΔuCE≈0，則rce近似為∞，輸出回路只等效為受基極電流控制的受控電流源βIb。簡化的H參數(shù)小信號模型如圖2-18所示。.圖2-18簡化的H參數(shù)小信號模型4）rbe的物理意義及表達(dá)式圖2-19三極管動態(tài)rbe的估算(a)結(jié)構(gòu)；(b)等效電路由PN結(jié)電流方程可知，發(fā)射結(jié)的總電流（u為發(fā)射結(jié)總電壓）對上式在Q點處求導(dǎo)可得

由于發(fā)射結(jié)處于正向偏置，u大于導(dǎo)通電壓，常溫下UT≈26mV，因此可認(rèn)為iE≈ISeu/UT，以Q點作切線，其斜率為則發(fā)射結(jié)的結(jié)電阻在常溫下為從圖2-19（b）等效電路中可得b-e間電壓為由此可得rbe的近似表達(dá)式為2．用小信號模型分析共射基本放大電路1）畫出小信號等效電路圖2-20共射基本放大電路的動態(tài)分析(a)電路圖；(b)小信號等效電路2）求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻

(1)電壓放大倍數(shù)。根據(jù)電壓放大倍數(shù)的定義，利用三極管 對 的控制關(guān)系，可得輸入、輸出電壓分別為式中，RL′

=Rc∥RL。所以電壓放大倍數(shù)為式中負(fù)號表示輸出電壓與輸入電壓反相。(2-34)(2-35)

放大電路的源電壓放大倍數(shù)為輸出電壓與信號源電壓的比值，用Aus表示。設(shè)放大電路的輸入電阻為Ri，由圖2-20可知則(2)輸入電阻。將共射基本放大電路的小信號等效電路重新畫在圖2-21中。圖2-21求共射放大電路的輸入電阻根據(jù)放大電路輸入電阻的定義，有由圖可見故(2-36)(3)輸出電阻。利用圖2-22所示電路計算輸出電阻。圖2-22求共射放大電路的輸出電阻

根據(jù)輸出電阻定義，在外加電壓作用下，產(chǎn)生相應(yīng)的電流，則輸出電阻為(2-37)

應(yīng)當(dāng)指出，放大電路的輸入電阻與信號源內(nèi)阻無關(guān)，輸出電阻與負(fù)載無關(guān)。上面對共射放大電路進(jìn)行了動態(tài)分析，一般地說，希望放大電路的輸入電阻高一些好，這樣可避免信號過多地衰減；對于輸出電阻希望越小越好，從而可以提高帶負(fù)載能力。此外，由于動態(tài)參數(shù)與Q點緊密相關(guān)，因此，只有靜態(tài)工作點合適，動態(tài)分析才有意義，所以，對放大電路進(jìn)行分析時應(yīng)遵守“先靜態(tài),后動態(tài)”的原則。【例2-2】在圖2-20（a）中，已知三極管參數(shù)rbb′=300Ω，β=60，UBEQ=0.7V，UCES=0.4V，電路中的其它參數(shù)UCC=20V，Rb=500kΩ，Rc=6kΩ，Rs=1kΩ，RL=12kΩ，求該放大電路的 和最大輸出電壓有效值。

解（1）靜態(tài)分析，求靜態(tài)工作點Q。由電路圖中的直流通路可得

（2）動態(tài)分析。根據(jù)2-20（b）放大電路的小信號等效電路，先求三極管的動態(tài)電阻然后計算電壓放大倍數(shù)，因RL′

=6kΩ∥12kΩ=4kΩ，則（3）估算最大輸出電壓有效值。因為所以最大輸出電壓有效值為2.3放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2.3.1靜態(tài)工作點穩(wěn)定的必要性由前面的討論可知，靜態(tài)工作點不僅決定了輸出波形是否失真，而且還影響電壓放大倍數(shù)及輸入電阻等動態(tài)參數(shù)，所以在設(shè)計和調(diào)試放大電路時，必須設(shè)置一個合適的靜態(tài)工作點Q。影響工作點不穩(wěn)定的原因很多，例如電源電壓變化、電路參數(shù)變化、管子老化等等，但是最主要的原因是由于三極管的參數(shù)（ICBO、UBE、β等）隨溫度的變化而造成靜態(tài)工作點的不穩(wěn)定。例如溫度升高時，三極管少子形成的反向飽和電流ICBO要增大，溫度每升高10℃ICBO約增加一倍，而三極管的穿透電流ICEO=(1+β)ICBO增加的幅度更大。同時，溫度升高導(dǎo)致三極管載流子運動加速，在基區(qū)電子和空穴復(fù)合的機會減少，使β增大。根據(jù)實驗結(jié)果，溫度每升高1℃，β增加0.5%~1.0%左右，UBE減小2~2.5mV。

前面所討論的共射基本放大電路中，當(dāng)電源電壓UCC和集電極電阻Rc確定后，放大電路的Q點就由基極電流IB決定，這個電流稱為偏流，而獲得偏流的電路稱為偏置電路。又由于當(dāng)Rb數(shù)值確定后，基極電流IB就固定了，因此它又稱為固定偏置的放大電路。在固定偏置的放大電路中，靜態(tài)工作點Q是由基極偏流IBQ和直流負(fù)載線共同決定的，如圖2-23所示的Q點。雖然IBQ（IBQ≈UCC/Rb）和直流負(fù)載線斜率（-1/Rc）不隨溫度變化，但是當(dāng)溫度升高時，β增大，IC隨著增大，輸出特性曲線上移，例如靜態(tài)工作點，由Q點移到Q1點而接近于飽和區(qū)了。當(dāng)輸入信號較大時必將出現(xiàn)飽和失真。反之，當(dāng)溫度降低時，Q點將沿直流負(fù)載線下移，靠近截止區(qū)，易出現(xiàn)截止失真。圖2-23靜態(tài)工作點受溫度影響而移動2.3.2穩(wěn)定靜態(tài)工作點的措施

1．Q點穩(wěn)定的分壓式偏置電路在實際使用的放大電路中，除了選用溫度影響比較小的硅三極管和改善工作環(huán)境溫度外，最主要的是找出一種能夠自動調(diào)節(jié)Q點位置的偏置電路，使Q點能夠穩(wěn)定在合適的位置上。靜態(tài)工作點Q穩(wěn)定電路如圖2-24所示，圖（a）為直接耦合方式，圖（b）為阻容耦合方式，它們具有相同的直流通路如圖（c）所示。圖2-24靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路(a)直接耦合電路；(b)阻容耦合電路；(c)直流通路

在圖2-24（c）所示的電路中，B點的電流方程為

I2=I1+IBQ

為了穩(wěn)定Q點，通常情況下，參數(shù)的選取應(yīng)滿足

I1>>IBQ(2-38)因此，I2≈I1，則B點的電位(2-39)

式(2-39)表明基極電位只取決于直流電壓源和基極電阻值，而與三極管參數(shù)無關(guān)，即不受環(huán)境溫度的影響。

如果溫度升高引起集電極電流ICQ增大，那么，發(fā)射極電流IEQ也相應(yīng)增大，發(fā)射極電阻Re上的電壓UEQ=IEQRe也隨之增大；由于UBQ基本不變，因此當(dāng)UEQ增大時，UBEQ=(UBQ-UEQ)減小。根據(jù)三極管的輸入特性，基極電流IBQ減小，ICQ也隨之減小。這樣由于發(fā)射極電阻的作用，牽制了ICQ的增大，最終使Q點趨于穩(wěn)定。上述變化過程可表示為T(℃)↑→ICQ↑→IEQ↑→UEQ↑→UBEQ↓→IBQ↓ICQ↓

可以看出這種自動調(diào)節(jié)過程實際上是將輸出電流ICQ通過發(fā)射極電阻Re引到輸入端，使輸入電壓UBEQ變化，而達(dá)到穩(wěn)定工作點的目的。顯然，Re越大，Re上的壓降越大，自動調(diào)節(jié)能力越強，電路穩(wěn)定性越好。但是，Re太大，會使電壓放大倍數(shù)下降，所以Re應(yīng)適當(dāng)取值。如果電路滿足UBQ>>UBEQ，則UBQ≈UEQ=IEQRe，這時

綜上所述，只要電路滿足I1>>IBQ，UBQ>>UBEQ這兩個條件，那么，就可以認(rèn)為ICQ主要由外電路參數(shù)UCC、Rb1、Rb2和Re決定，與三極管的參數(shù)幾乎無關(guān)。這不僅提高了靜態(tài)工作點的穩(wěn)定性，并且在更換三極管時，不必重新調(diào)整工作點，給批量生產(chǎn)帶來了很大方便。在兼顧其它指標(biāo)的情況下，通常選用I1=(5~10)IBQ，UBQ=(5~10)UBEQ

。另外，為了不削弱交流信號的放大作用，通常在電阻Re的兩端并聯(lián)一個大電容Ce，Ce稱為射極旁路電容。由于Ce具有“隔直流，通交流”的作用，因此它對靜態(tài)工作點沒有影響，但是對交流信號起旁路作用，即交流信號作用時，Ce將Re短接，使發(fā)射極電阻Re上沒有交流信號，防止了放大倍數(shù)的下降。

2．其它穩(wěn)定Q點的方法當(dāng)電源電壓不變時，三極管發(fā)射極電壓UBEQ會隨著溫度的升高而減小，導(dǎo)致放大電路靜態(tài)工作點不穩(wěn)定。消除這種不穩(wěn)定因素的方法是補償法。利用二極管或熱敏電阻等溫度敏感元件的溫度特性來補償三極管UBEQ隨溫度的變化，使Q點更穩(wěn)定。利用二極管的補償法是在分壓式射極偏置電路的支路串聯(lián)一個二極管，如圖2-25所示。利用二極管VD的正向電壓隨溫度的變化去抵消三極管UBEQ隨溫度變化所產(chǎn)生的影響，從而使靜態(tài)工作點穩(wěn)定。圖2-25利用二極管VD補償uBE變化2.3.3分壓式射極偏置電路的分析

1．靜態(tài)分析靜態(tài)分析主要是求解靜態(tài)工作點。根據(jù)圖2-24（c）的直流通路，由式（2-38）和式（2-39）可得集電極電流(2-40)管壓降UCEQ=UCC-ICQ(Rc+Re)(2-41)基極電流(2-42)2．動態(tài)分析圖2-26圖2-24(b)的小信號等效電路由圖2-26可得其中(2-43)(2-44)(2-45)

【例2-3】放大電路如圖2-27（a）所示，設(shè)三極管的β=60，UBE=0.7V，UCC=16V，Rb2=20kΩ,Re=2kΩ,Rc=3kΩ,(1)欲使UCE=6V，問基極上偏流電阻Rb1應(yīng)取多大？此時，IBQ、ICQ各為多少？（2）若將電路中的參數(shù)取為Rb1=90kΩ,Rb2=10kΩ,Re=200Ω,其他參數(shù)不變，試計算此時電路中的靜態(tài)工作點Q。圖2-27例2-3圖

解本電路為分壓式靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路，其直流通路如圖2-27（b）所示。對于這種工作點穩(wěn)定電路進(jìn)行靜態(tài)工作點Q的求解通常按如下步驟進(jìn)行：（1）第一問計算是一種倒序求解問題，因此解題順序是（1）第一問計算是一種倒序求解問題，因此解題順序是由圖2-27（b）可知則由于所以

（2）由于電路中的部分參數(shù)已改變，此時而不滿足I1>(5~10)IB條件，所以不能用分壓公式求UB。那么該如何進(jìn)行靜態(tài)分析呢？對于這種情況可采用戴維南定理將圖2-27（b）所示的直流通路等效成圖2-27（c）所示電路。圖2-27（c）中UBB和Rb分別是圖2-27(b)中從三極管基極和地之間向左看進(jìn)去的戴維南等效電源的開路電壓和等效內(nèi)阻。因此開路電壓UBB為等效電阻為根據(jù)圖2-27（c）依KVL列寫基極回路方程為故從以上分析可見，戴維南等效電路求得的發(fā)射極電流IE為在時，可簡化為圖2-28例2-4圖

解：（1）畫出圖2-28（a）電路的小信號等效電路如圖2-28（b）所示。由于該電路未接負(fù)載電阻，故。由圖2-28（b）可得放大電路的電壓放大倍數(shù)為

輸入電阻Ri為輸出電阻Ro為

（2）若去掉旁路電容Ce，則放大電路的小信號等效電路如圖2-29所示。圖2-29例2-4去除Ce的小信號等效電路①根據(jù)圖2-29可得此時電壓放大倍數(shù)為可見去掉旁路電容Ce后，由于射極電阻Re的存在，電壓放大倍數(shù)下降了。由上述分析可以看出，由于射極電阻Re的接入，雖然使靜態(tài)工作點穩(wěn)定了，但是電壓放大倍數(shù)卻下降了，并且Re越大，電壓放大倍數(shù)下降得就越大。因此為了解決這個問題，通常在Re兩端并聯(lián)一個大電容（大約幾十到幾百微法），使它對交流信號近于短路，對直流信號相當(dāng)于開路，這樣既可以穩(wěn)定靜態(tài)工作點，又不會使電壓放大倍數(shù)降低。于是，輸入電阻Ri為③計算輸出電阻Ro為2.4共集放大電路和共基放大電路2.4.1共集放大電路共集電極放大電路如圖2-30（a）所示。圖（b）和（c）分別是它的直流通路和交流通路。由交流通路可見，輸入信號從基極與集電極（即地）之間加入，輸出信號從發(fā)射極與集電極之間取出。集電極是輸入、輸出回路的公共端，所以稱為共集電極放大電路。又因為輸出信號從發(fā)射極引出，故又稱射極輸出器。圖2-30基本共集電極放大電路(a)電路圖；(b)直流通路；(c)交流通路1．靜態(tài)分析根據(jù)圖2-30（b）的直流通路，可列出輸入回路方程由于IEQ=(1+β)IBQ，所以(2-46)(2-47)(2-48)

2．動態(tài)分析將圖2-30（c）交流通路中的三極管用H參數(shù)小信號模型來等效，便得到共集電極放大電路的小信號等效電路，如圖2-31所示。圖2-31共集電極放大電路的小信號等效電路(1）電壓放大倍數(shù)。令RL′

=Re∥RL，由圖2-28小信號等效電路可得則電壓放大倍數(shù)為(2-49)

式（2-49）表明，大于0且小于1，說明輸出電壓與輸入電壓同相,并且 。通常(1+β)RL′>>rbe，則 ，即 ，因此射極輸出器又稱為射極跟隨器。雖然電壓放大倍數(shù) ，電路沒有電壓放大能力，但是，輸出電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輸入電流，所以具有電流放大作用。可見，無論是電壓放大或電流放大，放大電路都可實現(xiàn)功率放大。（2）輸入電阻。根據(jù)圖2-31，若暫不考慮Rb，則輸入電阻Ri′為(2-50)式中RL′

=Re∥RL，由于流過RL′上的電流比大(1+β)倍，所以把發(fā)射極回路的電阻RL′折算到基極回路應(yīng)擴大(1+β)倍，因此共集電極放大電路的輸入電阻比共射放大電路的輸入電阻大得多?，F(xiàn)將Rb考慮進(jìn)去計算輸入電阻，即從Rb兩端看進(jìn)去的輸入電阻為因此共集電極放大電路的輸入電阻為(2-51)

（3）輸出電阻。根據(jù)輸出電阻的定義，可采用外加電壓求電流的方法來計算輸出電阻，即

將電壓源短路，負(fù)載開路，在輸出端加交流電壓，產(chǎn)生電流，如圖2-32所示。圖2-32求共集電極放大電路Ro的等效電路

這里需要說明的是，雖然電壓源 ，但是，外加電壓會在三極管的基極回路產(chǎn)生基極電流，所以受控源依然存在，它們的方向如圖2-32中箭頭所示。若暫不考慮Re，則輸出電阻Ro′為式中(2-52)由式（2-52）可見，基極回路的電阻折算到發(fā)射極要減小為原來的1/(1+β)，所以Ro′非常小。(2-53)

現(xiàn)考慮發(fā)射極電阻Re，則從放大電路輸出端看進(jìn)去的輸出電阻為故輸出電阻為

綜上所述，共集電極放大電路的輸入電阻大、輸出電阻小，因而從信號源索取的電流小、帶負(fù)載能力強，故常用于多級放大電路的輸入級和輸出級。

【例2-5】在圖2-30（a）所示電路中，已知UCC=12V，Rb=260kΩ，Re=6kΩ，RL=6kΩ，Rs=10kΩ,三極管的β=50，UBEQ=0.7V，rbb′=200Ω。試估算靜態(tài)工作點Q，并計算Au、Ri和Ro。

解根據(jù)式（2-46）、（2-47）、（2-48）可得根據(jù)式（2-49）、（2-51）、（2-53）可得2.4.2共基放大電路圖2-33共基極放大電路(a)電路圖；(b)直流通路；(c)交流通路

1．靜態(tài)分析圖2-33（b）可得：(2-54)(2-55)(2-56)

2．動態(tài)分析利用三極管的H參數(shù)等效模型代替圖2-33（c）交流通路中的三極管，得到共基極放大電路的小信號等效電路如圖2-34所示。圖2-34共基極放大電路的小信號等效電路

（1）電壓放大倍數(shù)。由圖2-32可知(2-57)

式中。式（2-57）表明，共基極放大電路具有足夠大的電壓放大能力，且輸出電壓與輸入電壓同相。

（2）輸入電阻。根據(jù)輸入電阻的定義，若暫不考慮Re，則輸入電阻為(2-58)式（2-58）表明三極管共基接法時的輸入電阻比共射接法時的輸入電阻減小了(1+β)倍。所以共基接法時，輸入電阻是很小的?，F(xiàn)考慮Re，則從放大電路的輸入端看進(jìn)去的輸入電阻為(2-59)

（3）輸出電阻。從放大電路的輸出端看進(jìn)去的輸出電阻為

Ro≈Rc(2-60)

從上面的分析可知，由于共基極放大電路的電流放大系數(shù) 小于且接近于1，所以共基極電路又稱為電流跟隨器。雖然它不能放大電流，但是卻可以放大電壓，故可實現(xiàn)功率放大。2.4.3三種組態(tài)電路的比較

(1)共射電路既能放大電壓又能放大電流，輸入電阻和輸出電阻在三種組態(tài)中居中，頻帶較窄，常用作低頻電壓放大電路中的單元電路。

(2)共集電路只能放大電流不能放大電壓，電壓放大倍數(shù)小于且接近于1，具有電壓跟隨的特點，其輸入電阻大，輸出電阻小，常被用于多級放大電路的輸入級和輸出級，或作為隔離用的中間級。

(3)共基電路只能放大電壓不能放大電流，且具有很低的輸入電阻，這使得三極管的結(jié)電容影響不明顯，所以其頻率特性是三種接法中最好的，常用于寬頻帶放大電路。2.5場效應(yīng)管放大電路2.5.1場效應(yīng)管的特點

場效應(yīng)管與晶體三極管一樣具有放大作用，可以用來組成放大電路。與三極管相比，場效應(yīng)管有如下特點：

(1)場效應(yīng)管是一種電壓控制型器件，而晶體三極管是一種電流控制型器件。在場效應(yīng)管的放大區(qū)，漏極電流iD的大小受柵源電壓uGS的控制；而在三極管的放大區(qū)，集電極電流iC的大小受基極電流iB的控制。(2)場效應(yīng)管的柵極幾乎不取電流，所以其輸入電阻很大。通常結(jié)型場效應(yīng)管在107Ω以上，MOS場效應(yīng)管則為108~1010Ω，高的可達(dá)1015Ω。而晶體三極管的基極與發(fā)射極之間處于正向偏置，因此輸入電阻較小，一般為幾千歐的數(shù)量級。

(3)由于場效應(yīng)管靠多數(shù)載流子導(dǎo)電，是一種單極型器件，所以具有噪聲小、溫度穩(wěn)定性好的特點。而三極管靠兩種載流子導(dǎo)電，是一種雙極型器件，易受環(huán)境溫度的影響。

(4)場效應(yīng)管的制造工藝簡單，易于大規(guī)模集成。特別是MOS場效應(yīng)管的集成度更高。

(5)由于場效應(yīng)管的跨導(dǎo)較小，所以在組成放大電路時，在相同的負(fù)載下其電壓放大倍數(shù)一般比三極管的要低。2.5.2場效應(yīng)管放大電路的三種組態(tài)電路場效應(yīng)管的三個電極(源極、柵極、漏極)和三極管的三個電極(發(fā)射極、基極、集電極)相對應(yīng)，因此場效應(yīng)管組成放大電路時也有三種組態(tài)，即共源放大電路、共漏放大電路和共柵放大電路。以N溝道JFET為例，三種組態(tài)的交流通路如圖2-35所示。由于共柵電路很少使用，本節(jié)只介紹共源和共漏兩種放大電路。圖2-35場效應(yīng)管放大電路的三種組態(tài)(a)共源放大電路；(b)共漏放大電路；(c)共柵放大電路2.5.3場效應(yīng)管放大電路的直流偏置電路及靜態(tài)分析1．自給偏壓電路圖2-36自給偏壓電路

由圖可見，由于柵極電流為零，因此電阻Rg上壓降也為零，即Ug=0。耗盡型場效應(yīng)管（包括JFET和耗盡型MOSFET）在UGS=0時，導(dǎo)電溝道存在，靜態(tài)漏極電流IDQ流過源極電阻Rs，使源極電位USQ=IDQRs，結(jié)果在柵-源之間形成一個負(fù)偏置電壓，即UGSQ=UGQ-USQ=-IDQRs(2-61)

由于這個偏置電壓是場效應(yīng)管本身的電流IDQ產(chǎn)生的，故稱為自給偏壓。根據(jù)場效應(yīng)管的電流方程可得(2-62)聯(lián)立式（2-61）和式（2-62），可求得UGSQ和IDQ。再由圖2-34所示電路，列出輸出回路方程，可求得UDSQ為UDSQ=UDD-IDQ(Rd+Rs)(2-63)2．分壓式自偏壓電路圖2-37分壓式自偏壓電路

由圖可知，靜態(tài)時，由于柵極電流為0，因此電阻Rg上的電流為0。由此可得柵極電位為(2-64)由上面的分析可知源極電位為USQ=IDQRs

則柵源電壓(2-65)改變Rg1、Rg2、Rs就能改變電路的偏壓UGSQ，也就是改變靜態(tài)工作點。

對于耗盡型場效應(yīng)管，求解靜態(tài)工作點可根據(jù)式（2-65）、場效應(yīng)管的電流方程（2-62）和輸出回路方程

UDSQ=UDD-IDQ(Rd+Rs) (2-66)聯(lián)立求得。若圖2-37所示電路中的場效應(yīng)管改為N溝道增強型MOSFET，求解靜態(tài)工作點應(yīng)根據(jù)式（2-65）、2-66）以及如下的場效應(yīng)管電流方程式聯(lián)立求得。(2-67)2.5.4場效應(yīng)管放大電路的動態(tài)分析

1．場效應(yīng)管的小信號模型

如果輸入信號很小，場效應(yīng)管工作在線性放大區(qū)（即輸出特性中的恒流區(qū)）時，與三極管一樣，可用小信號模型法進(jìn)行動態(tài)分析。將場效應(yīng)管看成一個兩端口網(wǎng)絡(luò)，柵極與源極之間視為輸入端口，漏極與源極之間視為輸出端口。以N溝道耗盡型MOS管為例，可認(rèn)為柵極電流為零，柵-源之間只有電壓存在。漏極電流iD是柵源電壓uGS和漏源電壓uDS的函數(shù)iD=f(uGS,uDS)對上式求iD的全微分可得(2-68)式中(2-69)(2-70)從場效應(yīng)管的特