第五章基本放大電路

1、第五章 基本放大器第五章 基本放大電路 5.1 放大器的組成原理和直流偏置電路5.2 放大器圖解分析方法5.3 放大器的交流等效電路分析方法5.4 共集電極放大器和共基極放大器5.5 場(chǎng)效應(yīng)管放大器5.6 放大器的級(jí)聯(lián)主要介紹以下內(nèi)容：第五章 基本放大器5.1 組成原理和直流偏置電路基本放大器是指由一個(gè)晶體管構(gòu)成的單級(jí)放大電路。 晶體管的一個(gè)基本應(yīng)用就是構(gòu)成放大器。所謂放大，是在保持信號(hào)不失真的前提下，使其由小變大、由弱變強(qiáng)。其實(shí)質(zhì)是放大器件的控制作用，是一種小變化放大器件的控制作用，是一種小變化控制大變化控制大變化 。 根據(jù)輸入、輸出回路公共端所接的電極不同，分為共射極、共集電極和共基極放大

2、電路。第五章 基本放大器一、基本放大器的組成原理一、基本放大器的組成原理+-Us Rs RBRCRL+-+-UBBUCCUo+-+C1+-Ui C2+共射極放大器的原理電路電容：隔直流通交流，使放大器的直流偏置與信號(hào)源和負(fù)載相互隔離。放大器的組成三原則:1、合適的靜態(tài)工作點(diǎn)：減小直流功耗，ICQ 應(yīng)較小。2、輸入信號(hào)必須加在be回路：uBE對(duì)iC靈敏控制作用，只有將信號(hào)加在發(fā)射結(jié)，才能得到有效放大。3、合理通暢的直流和交流信號(hào)通路：一是保證穩(wěn)定Q點(diǎn)，二是盡可能減少信號(hào)損耗。第五章 基本放大器二、直流偏置電路二、直流偏置電路作用：在信號(hào)的變化范圍內(nèi)，晶體管處于正常放大狀態(tài)。 偏置電路提供一個(gè)適合

3、的靜態(tài)工作點(diǎn)Q。1、偏置下的工作點(diǎn)在環(huán)境溫度變化或更換管子時(shí)應(yīng)力求保持穩(wěn)定，集電極位于輸出回路，故要求ICQ和UCEQ穩(wěn)定。2、對(duì)直流和信號(hào)的傳輸損耗應(yīng)盡可能小。3、電路形式要簡(jiǎn)單。如采用單電源，盡可能少用電阻等。對(duì)偏置電路的要求是：第五章 基本放大器1、固定偏流電路、固定偏流電路() CCBE onBQBCQBQCEQCCCQ CUUIRIIUUIR合理選擇RB，RC的阻值，獲得適當(dāng)?shù)腝點(diǎn)。RBUCCRCUCC 通過 RB 使 e 結(jié)正偏。 特點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，點(diǎn)的穩(wěn)定性差。當(dāng)溫度變化或更換管子時(shí)，外電路固定IBQ，、ICBO的變化集中到ICQ和UCEQ上，Q點(diǎn)產(chǎn)生較大漂移，甚至進(jìn)入飽和或截止區(qū)

4、。第五章 基本放大器調(diào)節(jié)原理ICQIEQUEQ(=IEQRE)UBEQ(= UBQ -UEQ)IBQ ICQ2、電流負(fù)反饋型偏置電路RBUCCRCREIB的相反變化自動(dòng)抑制IC的變化。EBonBECCBQRRUUI)1 ()(BQCQII)(ECCQCCCEQRRIUU工作點(diǎn)的計(jì)算：RE越大，調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，Q點(diǎn)越穩(wěn)定。RE過大時(shí)，因UCEQ過小會(huì)使Q點(diǎn)靠近飽和區(qū)。第五章 基本放大器3、分壓式偏置電路：電流負(fù)反饋型偏置電路的改進(jìn)電路RB1 、RB2固定UB。 特點(diǎn)：I1IBQ，即RB1、RB2的取值愈小愈好。RB1、RB2過小，增大電源UCC的損耗。兼顧RE和UCEQ有：CCBUU)3151(I

5、1管）管）Ge( )2010( Si( )105( 1BQBQIII一般：ICQUEUBE IBQ ICQ 第五章 基本放大器電路分析：UCCRB=RB1RB2UBB=UCCRB2/(RB1+RB2)工作點(diǎn)的計(jì)算：RB1、RB2取值不大時(shí)， ICQ ：EonBEBBEQCQRUUII)(CCBBBBBBURRRUU212BQCQIIEBonBEBBBQRRUUI)1 ()()(ECCQCCCEQRRIUU在基極端用戴維南定理等效電路第五章 基本放大器 例5.1.1 電路如圖所示。已知=100，UCC=12V， RB1=39k，RB2=25k，RC=RE=2k，計(jì)算工作點(diǎn)ICQ和UCEQ。 UC

6、CUBB=UCCRB2/(RB1+RB2)=4.7VRB=RB1RB2=39|25=15k9mA. 1BQCQII019mA. 0)1 ()(EBonBEBBBQRRUUI4V. 4)(ECCQCCCEQRRIUU等效電路解：第五章 基本放大器若按估算法直接求ICQ，有：()4.70.72mA2()4VBBBE onCQECEQCCCQCEUUIRUUIRR 兩者方法誤差很小。故在分析中可按估算法來求工作點(diǎn)。在集成電路中廣泛采用電流源作偏置，直接設(shè)定ICQ。單電源下共射極放大電路如圖：射極為電路參考點(diǎn)。第五章 基本放大器三、直流通路和交流通路三、直流通路和交流通路 基本放大電路為交直流混合電路

7、，故定量分析有二：1、直流(靜態(tài))工作點(diǎn)：各極直流電流和極間直流電壓。2、交流(動(dòng)態(tài))性能：在輸入信號(hào)作用下，確定工作點(diǎn)處各極電流和極間電壓的變化量，放大器的交流指標(biāo)。 對(duì)應(yīng)放大電路的兩種通路：直流通路和交流通路。 直流通路：電容開路，電感短路，保留直流電源。 交流通路：根據(jù)信號(hào)頻率不同，電抗極小的大電容、小電感短路，電抗極大的小電容、大電感開路，電抗不容忽略的電容、電感保留，直流電源對(duì)地短路(其內(nèi)阻很小)。第五章 基本放大器直流通路：耦合電容C1,C2開路圖示共射放大器交流通路：耦合電容C1,C2短路 UCC對(duì)地短路 第五章 基本放大器5.2 放大器圖解分析法 圖解法：在晶體管特性曲線上，用

8、作圖的方法確定及其信號(hào)作用下的相對(duì)變化量。形象直觀粗略。等效電路法：利用器件模型進(jìn)行電路分析的方法。運(yùn)算簡(jiǎn)便誤差小分析方法 本節(jié)以共射極放大電路為例，介紹圖解法。第五章 基本放大器一、直流圖解法一、直流圖解法 直流圖解：在晶體管特性曲線上，用作圖方法確定直流工作點(diǎn)，求出IBQ、UBEQ、ICQ、UCEQ。直流負(fù)載線與晶體管輸出特性曲線相交于Q點(diǎn)(UCEQ , ICQ) IBQ、UBEQ在輸入特性曲線上求解，一般取UBEQ =0.7V（Si管）或0.3V（Ge管）。信號(hào)輸入端：IBQ、UBEQ 信號(hào)輸出端：ICQ、UCEQ第五章 基本放大器共射極放大電路的交流直流通路如圖：RBUCCRCICQ+

9、 +- -UCEQIBQRCUoUi+ +- -RBRL+ +- -+ +- -UCEiCiBQ點(diǎn)滿足：BQBIiCECufi)(特性曲線方程CCCCCERiUu直流負(fù)載線方程iC/mAuCE/V0UCCNMUCCRCiB=IBQQUCEQICQRCUCE Q Q1Q1RBIBQQ Q3Q2RBRB Q4Q3RC RC RC第五章 基本放大器二、交流圖解分析二、交流圖解分析交流圖解：確定放大管各級(jí)電流和極間電壓的變化量。 輸入雙極性信號(hào)引起 iB在 IBQ周圍的波動(dòng)變化，在一個(gè)周期內(nèi)Q點(diǎn)沿交流負(fù)載線圍繞靜態(tài)工作點(diǎn)波動(dòng)，引起iC和uCE分別圍繞ICQ和UCEQ作相應(yīng)的波動(dòng)。根據(jù)輸入特性曲線，可以

10、繪出 iB和 uBE 的變化。根據(jù)交流負(fù)載線和輸出特性曲線，繪出iC和uCE的變化。第五章 基本放大器RCUoUi+ +- -RBRL+ +- -+ +- -UCEiCiBt0uBE iBminiBmaxQUBEQICQuBE iB0t0iBIBQ輸出集電極回路交流負(fù)載特性：|CECLLCLui RRRR iC/mAuCE/V0UCCUCCRCQ交流負(fù)載線Q1Q2tiC0IBQiBminiBmaxt0uCE第五章 基本放大器(2) 各極電流、電壓的瞬時(shí)波形中，只有交流分量才能反映輸入信號(hào)的變化，因此，需要放大器輸出的是交流量。 (3) 輸出與輸入的變化規(guī)律正好相反，稱這種波形關(guān)系為反相。觀察波

11、形，有以下幾點(diǎn)結(jié)論：(1) 輸入交變電壓時(shí)，各極電流方向和極間電壓極性始終不變，圍繞各自的靜態(tài)值，按輸入信號(hào)規(guī)律近似呈線性變化。第五章 基本放大器Q交流負(fù)載線iC0t0iCiBuCEuCE0t(a)Q交流負(fù)載線iCiCiB0tuCEuCE0(b)t0截止失真Q點(diǎn)設(shè)置過低，集電極電流過小，引起iB, iC和uCE的失真。飽和失真Q點(diǎn)設(shè)置過高，集電極電流過大，引起iC和uCE的波形失真。三、放大器非線性失真三、放大器非線性失真第五章 基本放大器放大器輸出動(dòng)態(tài)范圍：不失真輸出電壓的最大值Uom二者取小為UomomCQLUIR受截止失真限制：omCEQCESUUU受和失真限制：輸出動(dòng)態(tài)范圍Uopp：U

12、opp=2Uom 。Q點(diǎn)位于交流負(fù)載線中心， Uopp最大。第五章 基本放大器 5.3 放大器的交流等效電路分析法交流(或動(dòng)態(tài))分析： 確定Q點(diǎn)處由輸入信號(hào)的變化引起各極電壓和電流的偏移量，并分析變化量間的大小及相互關(guān)系。 小信號(hào)下，在不大的變化范圍內(nèi)，Q點(diǎn)處可用直流關(guān)系來近似伏安特性曲線，從而將晶體管簡(jiǎn)化為線性有源器件，得到Q點(diǎn)處的交流小信號(hào)等效線性電路。第五章 基本放大器一、晶體管交流小信號(hào)電路模型一、晶體管交流小信號(hào)電路模型共發(fā)射極晶體管uceibubeicuBE = UBEQ + ube , iB = IBQ + ibiC = ICQ + i c , uCE = UCEQ + ucer

13、be：ube 對(duì) ib 的控制gmubeubeucerbercerbcbcegmube：ube 對(duì)ic控制作用第五章 基本放大器交流結(jié)電阻rbe：ube控制iB的作用，為Q點(diǎn)處uBE對(duì)iB的導(dǎo)數(shù)。eQEBEBEQBBEbbeberiuiiiuiur)1 ( 1 系數(shù)等效到基極支路的折合ebeQBEriiiiebeBEeQEuurii發(fā)射結(jié)交流電阻EQEQTUUSTQBEEeIIUeIUuirTBEQ26mV 111室溫第五章 基本放大器ube對(duì)ic的控制：c，e極間的電壓控制電流源來等效，即：cCCBmQQbeBEBBEbeiiiiguuiuric =gmubegm稱為正向傳輸電導(dǎo)，簡(jiǎn)稱跨導(dǎo)，

14、表征ube對(duì)ic的控制能力。TCQTEQeemUIUIrrg)1 (bcQBCiiii共射極交流電流放大系數(shù)第五章 基本放大器根據(jù)以上分析，可得晶體管的共射極交流等效電路模型為rce ：集電極輸出電阻 rbc：集電極反向傳輸電阻uceibubeicuce 的變化引起iC的相應(yīng)變化，用交流電阻rce等效。即：QCCEcceceiuiur特性曲線在工作點(diǎn)處切線斜率的倒數(shù)gmubeubeucerbercerbcbce模擬基區(qū)調(diào)寬效應(yīng)的等效參量第五章 基本放大器CQAQCQCEQAQCCEceIUIUUiuruce引起的ib變化用交流電阻rbc等效，其值為厄爾利UA：特性曲線左延長(zhǎng)相交于一點(diǎn)A，A相對(duì)

15、原點(diǎn)的折合電壓，表示基區(qū)調(diào)寬效應(yīng)的強(qiáng)弱。 UA越大，調(diào)寬效應(yīng)越弱。ceQCCEBCQBCEbcebcriuiiiuiur 其值很大一般忽略第五章 基本放大器晶體管的寄生效應(yīng)分析cebrbbrccPNNNCbcCbereeb晶體管體電阻：rbb、rcc、ree基區(qū)很薄，rbb阻值較大，高頻管為幾十歐姆，低頻管為幾百歐姆rcc和ree很小，可以忽略不計(jì)Cbc為集電結(jié)電容，由于反偏，故主要為勢(shì)壘電容。Cbe為發(fā)射結(jié)電容，由于正偏，故主要為擴(kuò)散電容。第五章 基本放大器+-+-rbbrbeCbeCbcrbcrceuceubeebbcgmube 高頻時(shí)的混合型電路模型+ +- -+ +- -rbbrber

16、ceUceUbeebbcgmUbe低頻時(shí)的混合型電路模型+ +- -+ +- -rberceUceUbeebbcgmUbe小電流時(shí)的壓控型電路模型小電流時(shí)的流控型電路模型+ +- -+ +- -rberceUceUbeebcIbIbIc26)1 ()1 (bbEQEQTeebrIIUrrmAmV26)1 (CQbbebbebbbbeIrrrrrr第五章 基本放大器二、共射極放大器的交流等效電路二、共射極放大器的交流等效電路交流模型分析放大器的步驟：第一步，根據(jù)直流通路估算直流工作點(diǎn)；第二步，確定放大器交流通路，用晶體管交流模型替換晶體管得出放大器的交流等效電路；第三步，交流等效電路計(jì)算放大器的

17、各項(xiàng)交流指標(biāo)。 射極電容CE的作用，使得在交流下，射極接地。第五章 基本放大器分析電路的性能指標(biāo)有：電壓放大倍數(shù) Au=Uo / Ui電流放大倍數(shù) Ai=Io / Ii輸入電阻 Ri= Ui / Ii輸出電阻 Ro=Uo / Io源電壓放大倍數(shù) Aus=Uo / UsCE交流等效電路第五章 基本放大器1、電壓放大倍數(shù)Au ()()() 26()(1)( ) /()ib beocCLbCLCLoLuibebebebbebbLCLCQUI rUIRRIRRRRURAUrrmVrrrrRRRImV 討論：1）Au rbe , RLRC，則:iA共射極放大器具有電壓和電流放大，故有很高的功率增益。3、

18、輸入電阻 Ri1212 | iiBBbeiBBbeibeURRRrIRRrRr第五章 基本放大器4、輸出電阻CUoooRIURs0 根據(jù) Ro的定義，在輸出端加一電壓Uo，并將Us短路時(shí)，從輸出端看進(jìn)去的電阻，此時(shí)，I b = 0， I b = 0，5、源電壓放大倍數(shù)Aus uisiiosisousARRRUUUUUUA|Aus| R s，則A us A u。6 .將旁通電容CE開路即發(fā)射極接有電阻RE時(shí)的情況 第五章 基本放大器旁通電容CE開路時(shí)的交流等效電路如圖：(1) (1)1ib bebEobLomLLuibeEmEUI rI RUI RUg RRAUrRg R 體現(xiàn)了RE的自動(dòng)調(diào)節(jié)(

19、負(fù)反饋)作用，使得輸出隨輸入的變化受到抑制，從而導(dǎo)致Au減小。第五章 基本放大器輸入電阻：EbebiiRrIUR)1 (當(dāng)(1+)RErbe時(shí)，則有ELuRRA射極電阻 RE 折合到基極支路應(yīng)擴(kuò)大(1+)倍。輸入電阻： R i =RB1RB2RI 明顯增加 輸出電阻：R o = R C第五章 基本放大器 例例5.3.1 圖中RB1=75k，RB2=25k，RC=RL=2k，RE=1k，UCC=12V，晶體管采用3DG6管，=80， r bb=100，Rs=0.6k，求Q點(diǎn)ICQ、UCEQ及Au、Ri、Ro和Aus等指標(biāo)。解：按估算法計(jì)算Q點(diǎn)2123V 2.3mA()5.1BBCCBBBBEQC

20、QEQECEQCCCQCERUURRUUIIRUUIRRV第五章 基本放大器計(jì)算交流指標(biāo)： 2626100801k 2.3 2 21 k80 1801bebbCQLCLoLuiberrIRRRURAUr 1275 15 11 k 2 k1( 80)500.6 1iBBbeoCoiusussiRRRrRRURAAURR 第五章 基本放大器 例例5.3.2 上例中，將RE變?yōu)閮蓚€(gè)電阻RE1和RE2串聯(lián)，且RE1=100,RE2=900，CE接在RE2兩端，求交流指標(biāo)。解解 交流等效電路如圖：RE=RE1+RE2，直流通路未變，因而Q點(diǎn)不變。第五章 基本放大器 由于RE1的接入，電壓放大倍數(shù)Au：8

21、08.8， 但輸入電阻增大，使得Aus（-8.8）與Au（-8）的差異明顯減小。121(1)75 25 1 81 0.16 26( 8.8)80.66iBBbeEoCoiusussiRRRrRkRRkURAAURR 第五章 基本放大器5.4 共集電極放大器和共基極放大器一、共集電極放大器共集電極放大器CC 共集電極放大器的性能指標(biāo)：電壓放大倍數(shù) Au 電流放大倍數(shù) Ai 輸入電阻 Ri 輸出電阻 Ro第五章 基本放大器1、電壓放大倍數(shù)Au()(1)(1)(1) (1)oeELbLib beob bebLoLuLELibeLUIRRI RUI rUI rI RURARRRUrRb、 Au 0，U

22、o與 Ui 同相， Uo Ui，故又稱為射極跟隨器。討論：a、 Au 恒小于1，但接近1。(1+)RL rbe ， Au接近于1，共集電極電路沒有電壓放大能力。第五章 基本放大器2、電流放大倍數(shù)Ai(1)(1) 1EEoebELELoEiiELRRIIIRRRRIRAIRR忽略RB1、RB2的分流作用， Ib=Ii，則輸出電流Io：CC：有電流放大能力，故有功率放大能力。3、輸入電阻Ri12(1)ibeL iiBBiRrRRRRR與CE相比，CC電路的輸入電阻更大。第五章 基本放大器4、輸出電阻Ro當(dāng)輸出端外加電壓Uo，而將Us短路并保留內(nèi)阻Rs有下圖：)(sbeboRrIU12ssBBRRR

23、R 1sbeoooRrIURbeoIII)1 (10sbeEoEUbooRrRRRIURs由于基極電阻的等效使得共集電極輸出電阻很小。結(jié)論：共集電極放大器輸入電阻大而輸出電阻小。第五章 基本放大器二、共基極放大器CBCB的性能指標(biāo)：電壓放大倍數(shù) Au電流放大倍數(shù) Ai輸入電阻 Ri輸出電阻 Ro第五章 基本放大器1、電壓放大倍數(shù) Au () 1 ib beobCLoLuLCLibeUI rUIRRURARRRUr與CE的電壓放大倍數(shù)相同，但為正。U i 與 U o 同相。2、電流放大倍數(shù) Ai由于輸入電流 Ii Ie，而輸出電流 LCCcoRRRII第五章 基本放大器3、輸入電阻Ri若Ui=0

24、，則Ib=0，Ib=0，顯然有CoRR 11beibeiEiEierUrRRRRRI共基極放大器的輸入電阻很小。4、輸出電阻Ro1 LCCLCCecioiRRRRRRIIIIA共基極電路具有電壓放大能力，故有功率放大能力。第五章 基本放大器 三、三、 三種基本放大器性能比較三種基本放大器性能比較CE：具有電壓和電流增益，作放大器的主放大級(jí)。 電壓放大時(shí)，Ri不夠大，Ro不夠小； 電流放大時(shí)， Ri不夠小，Ro不夠大。CC：Ri大而Ro小，接近理想電壓放大器， Au1，常用于多級(jí)放大器的輸入或輸出級(jí)，實(shí)現(xiàn)阻抗變換：高阻電壓低阻電壓源，或?qū)⒌妥柝?fù)載高阻負(fù)載。CB：Ri小而Ro大，接近理想電流放大器

25、， Ai1，低阻的輸入電流無衰減的變換為高阻電流源，或?qū)⒏咦柝?fù)載變換為低阻負(fù)載，實(shí)現(xiàn)電流的傳輸和放大。第五章 基本放大器第五章 基本放大器例5.4.1 電路如圖，晶體管參數(shù)=100, rbe=2k。為滿足一下要求，電路接成什么組態(tài)？三個(gè)端點(diǎn)、如何連接。R S+-U S2k123RERCR B500k2k2k12VUCC1) 要求源電壓的放大倍數(shù)最大，并求AUS=？2) 要求Uo-US？3) 要求UoUS？4) 要求接上RL=1k負(fù)載，UoUS，并求輸出電阻Ro。5) 要求同時(shí)獲得一對(duì)大小相等極性相反的輸出信號(hào)。第五章 基本放大器解：1）共射組態(tài)：接信號(hào)，接輸出，接地。|500|22k 50iB

26、beoiLUSSsibeRRrURRAURRr 共基組態(tài)的輸入電阻遠(yuǎn)小于共射組態(tài)，因而選擇共射組態(tài)。2）射極接電阻的共射組態(tài)：接信號(hào)，接輸出，開路。|(1)500|(2 101 2)145k 1(1)iBbeEoiLUSSsibeERRrRURRAURRrR 射極接電阻，使得共射組態(tài)AUS顯著減小，R i 增大，AUS-1。第五章 基本放大器3）共集電極組態(tài)：接信號(hào)，接地或開路，接負(fù)載。2|2|20 1101 0.02100 2120.022beiEoiLUSSsiberRRURRAURRr若為共基極組態(tài)：接地，接輸出，接信號(hào)源。兩種接法，均滿足Uo US。但共基極接法中，輸入電阻為0.02K

27、，實(shí)際中必須考慮信號(hào)源能否承受如此小的負(fù)載 。|(1)500|(2 101 2)145k(1)1(1)iBbeEoiEUSSsibeERRrRURRAURRrR第五章 基本放大器4）共集電極組態(tài)：接信號(hào)，接地或開路，接負(fù)載。|(1)|500|(2 101 (2|1)63k(1)1(1)()2(2|500)|2|40 1101iBbeELoiLUSSsibeLbeSBoERRrRRURRAURRrRrRRRR 對(duì)開路的射極組態(tài)，AUS=1，但Ro很大，RC=2k，接1k負(fù)載后其增益僅為（2|1）/2=0.33。5）應(yīng)分別接成共集電極和共射極組態(tài)：接信號(hào)，為反相輸出端，為同相輸出端。該電路通常稱為

28、分離倒相器。第五章 基本放大器5.5 場(chǎng)效應(yīng)管放大器一、場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路 JFET與耗盡型MOS管的UGS與UDS的極性必相反，采用自偏壓電路。增強(qiáng)型MOSFET， UGS和UDS極性相同且大于開啟電壓，應(yīng)采用分壓式偏置電路以提高柵極電位。N溝道FETGDS 分壓式偏置電路適用于所有的場(chǎng)效應(yīng)管偏置第五章 基本放大器場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路的要求：場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路的要求： 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管： N-JFET： uGS0 P-JFET： uGS 0, uDS 0, uDS 0 N溝道耗盡型MOSFET： uGS可正可負(fù)且uGSUGSOFF, uDS 0 P溝道增強(qiáng)型MOSFET： uGS 0,

29、uDS 0 P溝道耗盡型MOSFET： uGS可正可負(fù)且uGSUGSOFF, uDS 0第五章 基本放大器1、圖解法、圖解法柵源回路直流負(fù)載線方程為N溝道FETGDSSDQGSQRIuSDQDDGGGGSQRIURRRu212uGSiD0IDQUGSQQRS1-自偏壓電路uGSiD0IDQUGSQQRS1-分壓式偏置電路第五章 基本放大器2、解析法、解析法工作點(diǎn)：電流方程及柵源直流負(fù)載線方程組的合理解21GSoffGSQDSSDQUUIIJFET場(chǎng)效應(yīng)管22GSthGSQoxnDQUULWCuIN溝道增強(qiáng)型201GSoffGSQDDQUUII)(220GSoffoxnDULWCIN溝道耗盡型S

30、DQGSQRIU自偏壓柵源負(fù)載線SDQDDGGGGSQRIURRRU212分壓式柵源負(fù)載線電流方程負(fù)載線第五章 基本放大器二、二、 場(chǎng)效應(yīng)管的低頻小信號(hào)電路模型場(chǎng)效應(yīng)管的低頻小信號(hào)電路模型QdDSQDDSDSIUIur 偏置在恒流狀態(tài)下的共源場(chǎng)效應(yīng)管如圖：Ugs為交變電壓時(shí)，柵極電流為零，漏極端產(chǎn)生受控電流gmUgs，故有等效電路FET+-Ugs+-UdsGDS+-Ugs+-UdsGDSrdsgmUgsIo其中g(shù)m，為場(chǎng)效應(yīng)管Q點(diǎn)處的跨導(dǎo)，rds為模擬溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)等效的輸出電阻。rds一般在幾十k以上，可忽略。第五章 基本放大器三、場(chǎng)效應(yīng)管放大器場(chǎng)效應(yīng)管放大器)()(LDimLDdsgsm

31、oRRUgRRrUgU1、共源放大器、共源放大器 場(chǎng)效應(yīng)管放大器有共源、共漏、共柵等三種基本組態(tài)電路。共源放大器電路及其低頻小信號(hào)等效電路如圖RSC1C2C3RLRGUiUo+-+-UDDRDRLRGRD+-Ui+-UoGDSrdsgmUgs+-UgsRLRGRD+-Ui+-UoGDSrdsgmUgs+-UgsRiRo() oUmDLiGoDiUAgRRRRRRU 第五章 基本放大器例5.5.1 電路如圖，已知工作點(diǎn)處的 gm=5mA/V ，試畫出交流等效圖，若 Rs =1k，計(jì)算Au、Ri 和 Ro，并說明 RG3的作用。解：源極接有電阻 RS ，交流等效電路如圖：第五章 基本放大器忽略 r

32、ds 的影響，輸入電壓為：(1)(|)igsGSgsmgsSgsmSomgsDLUUUUg URUg RUg URR 3 . 81)(SmLDmiouRgRRgUUA3121.0375M 10iGGGoDRRRRRRk IG=0，隔離電阻RG3的接入不影響分壓式電路所設(shè)定的Q工作點(diǎn)。從輸出電阻的計(jì)算可知， RG3使分壓式偏置電路的Ri大為提高，利于電壓放大器。 第五章 基本放大器RGRL+ +- -Ui+ +- -UoGDSRSgmUgs+ +- -Ugs 共漏放大器的電路及其相應(yīng)的等效電路如圖：ioo (|)gsmgsSLUUUUg URR2、共漏放大器、共漏放大器1)|(1)|(ogsoi

33、oLSmLSmuRRgRRgUUUUUAGiRR 第五章 基本放大器 戴維南定理，可得輸出電阻的等效電路如圖：iiiooooogsoo0oooSSo00 1()1|gsmmmUmUUUUUUURg ug UgIURRRRIg RGRLUi=0+ +- -UoGDSRSgmUgs+ +- -UgsRoRoIoIo第五章 基本放大器 共柵放大器的電路及交流等效電路如圖：3、共柵放大器、共柵放大器)|()|(gsgsioLDmLDmuRRgURRUgUUAgsiiiigso11 |() SSsmmmDUURRRRRIg UggRRRSRLUiUo+-+-UDDRD-RSRL+ +- -Ui+ +-

34、-UoGDSRDgmUgs+ +- -UgsRoRiRi第五章 基本放大器第五章 基本放大器5.6 放大器的級(jí)聯(lián) 獲得較高的放大倍數(shù)及合適的輸入、輸出電阻，將多個(gè)基本放大電路級(jí)聯(lián)，組成“多級(jí)放大電路” 。一、級(jí)間耦合方式級(jí)間耦合方式耦合方式：多級(jí)放大器各級(jí)之間的連接方式級(jí)間耦合的要求：1 各級(jí)放大器有合適的直流工作點(diǎn)；2 前級(jí)輸出信號(hào)盡可能不衰減地加到后級(jí)輸入。單級(jí)放大電路中存在電路與信號(hào)源以及負(fù)載之間的耦合。耦合方式：阻容耦合、變壓器耦合和直接耦合。 第五章 基本放大器阻容耦合：通過電容器將后級(jí)電路與前級(jí)相連接，如圖：阻容耦合特點(diǎn)：1、各級(jí)的Q點(diǎn)相互獨(dú)立2、電容適當(dāng)大，低頻信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)無衰減

35、的傳遞，但不宜集成化。3、電路的溫漂小阻容耦合舉例：第五章 基本放大器變壓器耦合：變壓器通過磁耦合將原邊的交流信號(hào)傳送到副邊，可作耦合元件，實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)。 特點(diǎn)： 1、各級(jí)Q點(diǎn)相互獨(dú)立，基本上沒有溫漂現(xiàn)象。 2、變壓器在傳送交流信號(hào)的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)電流、電壓以及阻抗變換。 3、低頻應(yīng)用時(shí)變壓器體積大，笨重，不利于小型化。 但在高頻電路中應(yīng)用廣泛。第五章 基本放大器直接耦合：前級(jí)的輸出端直接或通過恒壓器件連接到下級(jí)的輸入端。 特點(diǎn)：可使緩變信號(hào)獲得逐級(jí)的放大，利于集成。特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，能放大交、直流信號(hào)。存在問題：1、Q點(diǎn)互相影響，須考慮各級(jí)間直流電平的配置問題。2、零點(diǎn)漂移嚴(yán)重 。前級(jí)電路的溫漂會(huì)

36、逐級(jí)放大，輸出端的溫漂電壓很大，因此采用同種類型的管子，放大器的級(jí)數(shù)不能太多。第五章 基本放大器直接耦合中的電平配置實(shí)例：墊高后級(jí)的發(fā)射極電位穩(wěn)壓管電平移位電阻和恒流源電平移位NPN、PNP級(jí)聯(lián)第五章 基本放大器二、級(jí)聯(lián)放大器的性能指標(biāo)計(jì)算級(jí)聯(lián)放大器的性能指標(biāo)計(jì)算unuunoooioiouAAAUUUUUUUUA 21)1(0121分析方法：通過計(jì)算每一單級(jí)指標(biāo)來分析多級(jí)指標(biāo)。 在級(jí)聯(lián)放大器中，計(jì)算前級(jí)輸出時(shí)，其負(fù)載為后級(jí)的輸入電阻，則該級(jí)的輸出信號(hào)就是后級(jí)的輸入信號(hào)。一個(gè)n級(jí)放大器的總電壓放大倍數(shù)Au為 級(jí)聯(lián)放大器的輸入電阻就是第一級(jí)的輸入電阻Ri1：211iLRRiiRR級(jí)聯(lián)放大器的輸出電

37、阻就是最末級(jí)的輸出電阻Ron：)1( nosnRRonoRR第五章 基本放大器例5.6.1 圖（a）為NPN和PNP管構(gòu)成的兩極直接耦合共射極放大器，其交流通路見圖（b）。分析其交流性能指標(biāo)。解：21uuiouAAUUA)|(i2111RRgUUADmiou)1 (E22be2i2RrR222L22122)1 ()|(EbeCoouRrRRUUAG1i1ii2L1|RRRRRC2o2oD1S2|RRRRR第五章 基本放大器三、組合放大器組合放大器 根據(jù)放大倍數(shù)、Ri、Ro及其它性能的要求，三種基本放大電路組合，獲得各具特點(diǎn)的組合放大器。 1、共集、共集共射共射(CCCE)和共射和共射共集共集(CECC)組合放大器組合放大器 CC：Ri大，Ro小，作輸入級(jí)構(gòu)成CCCE組合，電路的Ri很高，源電壓增益近似為后級(jí)CE的電壓增益。CC電路作為輸出級(jí)，構(gòu)成CECC電路，放大器具有低的輸出電阻，增強(qiáng)在電壓放大時(shí)帶重負(fù)載的能力（尤其容性負(fù)載的能力）。第五章 基本放大器CCCECECC第五章 基本放大器例例5.6.2 電路如圖。已知晶體管=100, rbe1=3k, rbe2=2k,rbe3=1.5k，試求放大器的輸入電阻、輸出電阻及源電壓放大倍數(shù)。 CCCEC