共集電極放大電路和共基極放大電路課件

1、共集電極放大電路和共基極放大電路14.5 共集電極放大電路和共集電極放大電路和共基極放大電路共基極放大電路 p1404.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路4.5.2 共基極放大電路共基極放大電路4.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較放大電路三種組態(tài)的比較共集電極放大電路和共基極放大電路24.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路1.1.靜態(tài)分析靜態(tài)分析共集電極電路結(jié)構如圖示共集電極電路結(jié)構如圖示該電路也稱為該電路也稱為射極輸出器射極輸出器ebBEQCCBQ)1(RRVVI eCQCCeEQCCCEQRIVRIVV BQCQII eEQBEQbBQCCRIVRIV BQEQ)1(II 由由得

2、得直流通路直流通路 共集電極放大電路和共基極放大電路3小信號等效電路小信號等效電路4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動態(tài)分析動態(tài)分析交流通路交流通路 小信號等效電路小信號等效電路共集電極放大電路和共基極放大電路44.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動態(tài)分析動態(tài)分析電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：輸入回路：輸入回路：LbbebLbbbebi)1( )(RiriRiiri v電壓增益：電壓增益：1)1()1()1()1(LbeLLbeLLbebLbio RrRRrRRriRiAvvv其中其中LeL/ RRR LbLbbo)1()(RiRii v一般一般beLr

3、R ，則電壓增益接近于，則電壓增益接近于1 1，同同相相與與iovv電壓跟隨器電壓跟隨器1 vA即即。 &1共集電極放大電路和共基極放大電路54.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動態(tài)分析動態(tài)分析輸入電阻輸入電阻當當1 ，beLrR ，Lbi/RRR 此時輸入電阻此時輸入電阻iiiiiibbeLbbeL(1) )|1 |(RiRr RRr RvvvvibbeRRr對比：對比：共射極基本放大電路輸入電阻共射極基本放大電路輸入電阻:：輸入電阻大，且與負載有關：輸入電阻大，且與負載有關ibbeL(1)(*)RRr R共集電極放大電路和共基極放大電路6共集電極電路 直流通路 交流

4、通路共射極電路共集電極放大電路和共基極放大電路7輸出電阻輸出電阻由電路列出方程由電路列出方程ebbtRiiii )/(sbetbRriveteRiR v其中其中bss/RRR 則則輸出電阻輸出電阻rRRiR 1/besettov當當 1beserRR，1 時，時， besorRR 輸出電阻小輸出電阻小4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.2.動態(tài)分析動態(tài)分析共集電極放大電路和共基極放大電路8rRRR 1/beseo共集電極電路特點：共集電極電路特點：同同相相與與iovv 電壓增益小于電壓增益小于1 1但接近于但接近于1 1， 輸入電阻大，對電壓信號源衰減小輸入電阻大，對電壓信號源衰減

5、小 輸出電阻小，帶負載能力強輸出電阻小，帶負載能力強)1(/LbebiRrRR 1 vA。4.5.1 共集電極放大電路共集電極放大電路應用應用: 1）作多極放大電路的輸入級; 2）作多級大電路的輸出級; 3）作多級放大電路的緩沖級.共集電極放大電路和共基極放大電路9共集電極放大電路和共基極放大電路10共集電極放大電路和共基極放大電路11共集電極放大電路和共基極放大電路12共集電極放大電路和共基極放大電路13共集電極放大電路和共基極放大電路14共集電極放大電路和共基極放大電路15共集電極放大電路和共基極放大電路164.5.2 共基極放大電路共基極放大電路1.1.靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點 直流通路與射

6、極偏置電路相同直流通路與射極偏置電路相同CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )( ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 直流通路直流通路共集電極放大電路和共基極放大電路172.2.動態(tài)指標動態(tài)指標電壓增益電壓增益輸出回路：輸出回路：輸入回路：輸入回路：LcL/ RRR 交流通路交流通路 小信號等效電路小信號等效電路 LboRi vbebiri vbeLiorRA vvv電壓增益：電壓增益：共集電極放大電路和共基極放大電路18 輸入電阻輸入電阻 輸出電阻輸出電阻coRR 2.2.動態(tài)指標動態(tài)指標小信號等效電路小信號等效電路 beeeii

7、iiiRR)1(i eeRiR/iv bibe)&1/(ir v)1/(111)1 (/beebeieiiiiirRrRiRvvvvrR 1|bee共集電極放大電路和共基極放大電路19共集電極放大電路和共基極放大電路204.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較放大電路三種組態(tài)的比較1.1.三種組態(tài)的判別三種組態(tài)的判別以輸入、輸出信號的位置為判斷依據(jù)：以輸入、輸出信號的位置為判斷依據(jù)： 信號由基極輸入，集電極輸出信號由基極輸入，集電極輸出共射極放大電路共射極放大電路 信號由基極輸入，發(fā)射極輸出信號由基極輸入，發(fā)射極輸出共集電極放大電路共集電極放大電路 信號由發(fā)射極輸入，集電極輸出信號由發(fā)射極輸

8、入，集電極輸出共基極電路共基極電路 共集電極放大電路和共基極放大電路21共集電極放大電路和共基極放大電路22共集電極放大電路和共基極放大電路23共集電極放大電路和共基極放大電路24共集電極放大電路和共基極放大電路25共集電極放大電路和共基極放大電路262.2.三種組態(tài)的比較三種組態(tài)的比較共集電極放大電路和共基極放大電路273.3.三種組態(tài)的特點及用途三種組態(tài)的特點及用途共射極放大電路：共射極放大電路： 電壓和電流增益都大于電壓和電流增益都大于1 1，輸入電阻在三種組態(tài)中居中，輸出電阻與集，輸入電阻在三種組態(tài)中居中，輸出電阻與集電極電阻有很大關系。適用于低頻情況下，作多級放大電路的中間級。電極電

9、阻有很大關系。適用于低頻情況下，作多級放大電路的中間級。共集電極放大電路：共集電極放大電路： 只有電流放大作用，沒有電壓放大，有電壓跟隨作用。在三種組態(tài)中，只有電流放大作用，沒有電壓放大，有電壓跟隨作用。在三種組態(tài)中，輸入電阻最高，輸出電阻最小，頻率特性好?？捎糜谳斎爰?、輸出級或緩沖輸入電阻最高，輸出電阻最小，頻率特性好。可用于輸入級、輸出級或緩沖級。級。共基極放大電路：共基極放大電路： 只有電壓放大作用，沒有電流放大，有電流跟隨作用，輸入電阻小，輸只有電壓放大作用，沒有電流放大，有電流跟隨作用，輸入電阻小，輸出電阻與集電極電阻有關。高頻特性較好，常用于高頻或?qū)掝l帶低輸入阻抗出電阻與集電極電阻

10、有關。高頻特性較好，常用于高頻或?qū)掝l帶低輸入阻抗的場合，模擬集成電路中亦兼有電位移動的功能。的場合，模擬集成電路中亦兼有電位移動的功能。 4.5.3 放大電路三種組態(tài)的比較放大電路三種組態(tài)的比較end共集電極放大電路和共基極放大電路284.6 組合放大電路組合放大電路4.6.1 共射共射共基放大電路共基放大電路4.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路共集電極放大電路和共基極放大電路294.6.1 共射共射共基放大電路共基放大電路共集電極放大電路和共基極放大電路30電壓增益：電壓增益：obcLcLibbeebe(/ /)(/ /)(*)(1) i RRRRAi r Rr vvv基極分壓式射極

11、偏置電路基極分壓式射極偏置電路共集電極放大電路和共基極放大電路31交流通路交流通路 oLibe(*)RArvvv共基極放大電路共基極放大電路共集電極放大電路和共基極放大電路324.6.1 共射共射共基放大電路共基放大電路21o1oio1iovvvvvvvvvAAA )1 (2be1be21be1L11rrrRA vbe2Lc22be2L222)|(rRRrRA v其中其中 be2Lc22be12be21)|()1(rRRrrA v所以所以 12 因為因為)1 . 6 . 4()|(be1Lc21brRRAv因此因此l 組合放大電路總的電壓增益組合放大電路總的電壓增益等于組成它的各級單管放大電等

12、于組成它的各級單管放大電路電壓增益的乘積。路電壓增益的乘積。l前一級的輸出電壓是后一級的前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓，后一級的輸入電阻輸入電壓，后一級的輸入電阻是前一級的負載電阻是前一級的負載電阻RL。電壓增益電壓增益2be2L1rR &2共集電極放大電路和共基極放大電路334.6.1 共射共射共基放大電路共基放大電路輸入電阻輸入電阻RiiiivRb|rbe1Rb1|Rb2|rbe1 輸出電阻輸出電阻Ro Rc2 共集電極放大電路和共基極放大電路34T T1 1、T T2 2構成復合管，可等效為一個構成復合管，可等效為一個NPNNPN管管(a) (a) 原理圖原理圖 (b)(b)

13、交流通路交流通路4.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路共集電極放大電路和共基極放大電路354.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路1. 復合管的主要特性復合管的主要特性兩只兩只NPN型型BJT組成的復合管組成的復合管 兩只兩只PNP型型BJT組成的復合管組成的復合管 rberbe1(1 1)rbe2 NPN與與PNP型型BJT組成的復合管組成的復合管 rberbe1PNP與與NPN型型BJT組成的復合管組成的復合管 共集電極放大電路和共基極放大電路36共集電極放大電路和共基極放大電路374.6.2 共集共集共集放大電路共集放大電路2. 共集共集 共集放大電路的共集放大電路的Av、 R

14、i 、Ro iovvvA LbeL11RrR 1|bebseorRRRR式中式中 1 2 rberbe1(1 1)rbe2 R LRe|RL RiRb|rbe(1 )R L 共集電極放大電路和共基極放大電路384.7 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應 p1544.7.1 單時間常數(shù)單時間常數(shù)RC電路的頻率響應電路的頻率響應4.7.2 BJT的高頻小信號模型及頻率參數(shù)的高頻小信號模型及頻率參數(shù)4.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應單級共射極放大電路的頻率響應4.7.4 單級共集電極和共基極放大電路的高頻響應單級共集電極和共基極放大電路的高頻響應4.7.5 多級放大電路的頻率響應多級放大電路

15、的頻率響應 研究放大電路的動態(tài)指標（主要是增益）隨信研究放大電路的動態(tài)指標（主要是增益）隨信號頻率變化時的響應。號頻率變化時的響應。共集電極放大電路和共基極放大電路394.7.1 單時間常數(shù)單時間常數(shù)RC電路的頻率響應電路的頻率響應1. RC低通電路的頻率響應低通電路的頻率響應（電路理論中的穩(wěn)態(tài)分析）（電路理論中的穩(wěn)態(tài)分析）RC電路的電壓增益（傳遞函數(shù)）：電路的電壓增益（傳遞函數(shù)）：則則o1i11o1Hi1111( )1/ ()( )( )1/ ()( )1/1( )( )1/1VVVj CAVRj CVssCAsV sRsCsR Cfsj2j令：令：11H21CRf 其中其中電壓增益的幅值（

16、模）電壓增益的幅值（模）2HH)/(11ffAV （幅頻響應）（幅頻響應）電壓增益的相角電壓增益的相角)/(arctanHHff （相頻響應）（相頻響應）增益頻率函數(shù)增益頻率函數(shù)RC低通電路低通電路 HHVffjffjCsRVVsA11)21)(2(1111)(11ioH&1共集電極放大電路和共基極放大電路40最大誤差最大誤差 -3dB頻率響應曲線描述頻率響應曲線描述1. RC低通電路的頻率響應低通電路的頻率響應相頻響應相頻響應)/(arctanHHff &1&2&3&4幅頻響應幅頻響應)4 .7 .4()/(112HHffAV共集電極放大電路和共基極放

17、大電路412. RC高通電路的頻率響應高通電路的頻率響應RC電路的電壓增益：電路的電壓增益：幅頻響應幅頻響應2LL)/(11ffAV相頻響應相頻響應)/(arctanLLff 輸出超前輸入輸出超前輸入(L0)/(11)2/(1j2j2/1 /1)()()(L22222ioLffjfffCRsssCRRsVsVsALVRC高通電路高通電路 共集電極放大電路和共基極放大電路42BJT的高頻小信號模型的高頻小信號模型 4.7.2 BJT的高頻小信號模型及頻率參數(shù)的高頻小信號模型及頻率參數(shù) p1591. BJT的高頻小信號模型的高頻小信號模型物理模型的引出物理模型的引出 rbe-發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射結(jié)電阻r

18、e折算到基極回路的電阻折算到基極回路的電阻 發(fā)射結(jié)電容發(fā)射結(jié)電容(幾十幾十幾百幾百pF)集電結(jié)電阻集電結(jié)電阻(100k10M )rbc集電結(jié)電容集電結(jié)電容(210pF) Cbc rbb -基區(qū)的體電阻基區(qū)的體電阻(幾十幾十幾百幾百) ， b是假想的基區(qū)內(nèi)的一個點是假想的基區(qū)內(nèi)的一個點&1共集電極放大電路和共基極放大電路43簡化模型簡化模型混合混合 型高頻小信號模型型高頻小信號模型 cecbrr和和忽忽略略 1. BJT的高頻小信號模型的高頻小信號模型互導互導CECEEBCEBCmVViigvv&1&2&3圖圖4. 7. 6b圖圖4. 7. 6a共集電極放大電路和

19、共基極放大電路442. BJT高頻小信號模型中元件參數(shù)值的獲得高頻小信號模型中元件參數(shù)值的獲得低頻時，混合低頻時，混合 模型模型與與H參數(shù)參數(shù)模型等價模型等價ebbbbe rrrEQbbebbbe)1()1( IVrrrrT 又又所以所以EQeb)1(IVrT ebbebb rrr共集電極放大電路和共基極放大電路45又因為又因為ebbeb rIVbmb emb b eIg Vg I rTmeb2 fgC 從手冊中查出從手冊中查出 TcbfC和和 所以所以TEQTVIIVrgEQebm)1 (2. BJT高頻小信號模型中元件參數(shù)值的獲得高頻小信號模型中元件參數(shù)值的獲得低頻時，混合低頻時，混合 模

20、型模型與與H H參數(shù)參數(shù)模型等價模型等價P161(4.7.14)共集電極放大電路和共基極放大電路463. BJT的頻率參數(shù)的頻率參數(shù) p161 &1由由H參數(shù)可知參數(shù)可知CEBCfeViih即即0bcce VII 根據(jù)混合根據(jù)混合 模型得模型得: :ebcbmcbebebmc)j(1/jVCgCVVgI)/()/(cbebebbebj1j1 CCrIV 低頻時低頻時ebm0 rg 所以所以)(j1/j1cbebebcbmbcbcCCrCgIIII當當cbm Cg 時，時，ebcbeb0)(j1 rCC &2vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce&

21、amp;3共集電極放大電路和共基極放大電路47ebcbeb0)(j1 rCC 令令ebcbeb21 rCCf)( 的幅頻響應的幅頻響應(*)/(120ff共發(fā)射極截止頻率共發(fā)射極截止頻率f特征頻率特征頻率Tfebmcbebm0T22 CgCCgff)( Tfff 共基極截止頻率共基極截止頻率 f3. BJT的頻率參數(shù)的頻率參數(shù)arctgff 的相頻響應的相頻響應&1（4.7.21 b, c）&2&3mb egrmTb emb eb cb eb eb cb eb cb e011(1)2()2()2()(1)gffr gCCrCCCCrff共集電極放大電路和共基極放大電路4

22、84.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應單級共射極放大電路的頻率響應1. 高頻響應高頻響應 型高頻等效電路型高頻等效電路共集電極放大電路和共基極放大電路494.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應單級共射極放大電路的頻率響應1. 高頻響應高頻響應 型高頻等效電路型高頻等效電路對節(jié)點對節(jié)點 c 列列KCL得得由于輸出回路電流比較大，所由于輸出回路電流比較大，所以可以以可以cb C忽略忽略 的分流，得的分流，得)2(ebLmoVRgV)3(j )( cboebcbCVVIC又因為稱為稱為密勒電容密勒電容M1C)4(j )1 (1cbLmebMcbCRgIVZC則則表表示示若若用用之之間間存存在在

23、一一個個電電容容和和相相當當于于 e b M1,C cbLmM1)1( CRgC而輸入回路電流比較小，所以而輸入回路電流比較小，所以不能不能cb C忽略忽略 的電流。的電流。目標：簡化；斷開輸入輸出間目標：簡化；斷開輸入輸出間聯(lián)系聯(lián)系) 1 (0j )(cbeboLoebmCVVRVVg共集電極放大電路和共基極放大電路504.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應單級共射極放大電路的頻率響應cbLmM1)1( CRgC同理，在同理，在c、e之間也可以求得之間也可以求得一個等效電容一個等效電容CM2，且，且cbM2 CC等效后斷開了輸入輸出之間的聯(lián)系等效后斷開了輸入輸出之間的聯(lián)系1. 高頻響應高頻

24、響應 型高頻等效電路型高頻等效電路共集電極放大電路和共基極放大電路514.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應單級共射極放大電路的頻率響應1. 高頻響應高頻響應 型高頻等效電路型高頻等效電路目標：簡化和變換目標：簡化和變換cbLmM1)1( CRgC 輸出回路的時間常數(shù)輸出回路的時間常數(shù)遠小于輸入回路時間常數(shù)，遠小于輸入回路時間常數(shù)，考慮高頻響應時可以忽略考慮高頻響應時可以忽略CM2的影響。的影響。cbM2 CCM1M2CC M1ebCCC 共集電極放大電路和共基極放大電路524.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應單級共射極放大電路的頻率響應1. 高頻響應高頻響應 型高頻等效電路型高頻等效電

25、路目標：簡化和變換目標：簡化和變換cbLmM1)1( CRgCM1ebCCC ebbbbs rrRRR/)/(間的分壓、在為eb/) 1 (/ssbebsbebsbebsbebbeebsVVrRRrRUVrRRrRrrVebbbberrr其中間的壓降在為errVU bUbeebsR為be間的等效電阻共集電極放大電路和共基極放大電路534.7.3 單級共射極放大電路的頻率響應單級共射極放大電路的頻率響應 p1671. 高頻響應高頻響應高頻響應和上限頻率高頻響應和上限頻率高頻源高頻源電壓增益頻響電壓增益頻響其中其中RCf21H 上限頻率上限頻率oobembeLV HmLsbesbebebbeMmL

26、MbesbbeH11111/ /111/ /11j( /)SSSSSVSVSVV Vg V RVAVg RVVVVj RCVj RC VrRrAg RAj RCrRRrj CRff ,M1ebCCCsbebsbebbeebs/VrRRrRrrV omb eLVg V R ssebj11)j/1 (j/1VRCVCRCVbebsbebbeebLmVSM/rRRrRrrRgA0bbeLbesbbe/ / /RrRrRRr ebbbbs rrRRR/)/(中頻增益或通中頻增益或通帶源電壓增益帶源電壓增益共集電極放大電路和共基極放大電路541. 高頻響應高頻響應高頻響應和上限頻率高頻響應和上限頻率對對

27、RC低通電路有：低通電路有：)/HHj(11ffAV )/HMHVj(11ffAAVSS 共射放大電路共射放大電路兩者頻率響應曲線變化趨勢相同兩者頻率響應曲線變化趨勢相同 180 arctg(f/fH) &1相頻響應相頻響應幅頻響應幅頻響應2HMHV(1120 2020)/lg|lg|lgffAAVSS 共集電極放大電路和共基極放大電路55增益增益-帶寬積帶寬積RC21 BJT 一旦確定，一旦確定，帶寬增益的乘積基本為常數(shù)。帶寬增益的乘積基本為常數(shù)。1. 高頻響應高頻響應HVSMfA bebbemLbesbbebebbbsbemLbc/ /1(*)/ /2/ / /1rRrg RrRR

28、rrrRRCg RCbebsbebbeebLmrRRrRrrRg/ 當當RbRs及及 Rbrbe時，經(jīng)化簡有時，經(jīng)化簡有 cbLmebsbbLm12CRgCRrRg HVSMfA 共集電極放大電路和共基極放大電路56例題例題 解：解：模型參數(shù)為模型參數(shù)為例例4.7.1 設共射放大電路在室溫下運行，其參數(shù)為：設共射放大電路在室溫下運行，其參數(shù)為：， 1ksR，pF5 . 000MHz41001mA100cbT0Cbb CfIr 。 k5cR負載開路，負載開路，Rb足夠大忽略不計。試計算它的低頻電壓增益和上限頻率。足夠大忽略不計。試計算它的低頻電壓增益和上限頻率。 mgTVIE1mA26mV0.0

29、38 S(1) ebrm0g S 038. 0001 k 6 . 2cbTm2 Cfg ebC14.8 pF(3) M1Ccbcm)1( CRgpF 7 .96 VSMAmcg Rb esbbb erRrr51.133 Ceb CM1C pF 5111. 低頻電壓增益為低頻電壓增益為 R)(bbs rReb/ r k 77. 0又因為又因為所以上限頻率為所以上限頻率為H f12RCMHz 85. 1 VSM20Alg51.133lg20 dB 5 .42 dB/lg20SVA共集電極放大電路和共基極放大電路572. 低頻響應低頻響應低頻等效電路低頻等效電路共集電極放大電路和共基極放大電路582

30、. 低頻響應低頻響應低頻等效電路低頻等效電路Rb=（Rb1/Rb2）遠大于）遠大于Ri ee1RC ，CeCb2 ceII Ri&1&2&3圖圖4. 7. 13（c）共集電極放大電路和共基極放大電路59瞬時值表達式瞬時值表達式)sin(m tUuut O UUeU j共集電極放大電路和共基極放大電路60)(sinm tIi？= 非正弦量不能用相量表示。非正弦量不能用相量表示。只有只有同頻率同頻率的正弦量才能畫在同一相量圖上。的正弦量才能畫在同一相量圖上。 mjmmUeUU 或：或： mjmIeI UI共集電極放大電路和共基極放大電路61 模模用最大值表示用最大值表示 ，

31、則用符號：，則用符號：mmI U、 相量圖相量圖: 把相量表示在復平面的圖形把相量表示在復平面的圖形 實際應用中，模多采用有效值，符號：實際應用中，模多采用有效值，符號：I U、如：已知如：已知)V45(sin220 tuVe220j45m UVe2220j45 U則則或或)jsincos(j UUeUU相量式相量式:UI共集電極放大電路和共基極放大電路62eb1eb11)1(CCCCC oVSLsVAV)ffffAAVSVS/j(1/j(1 L2 L1ML LVSMsbeRARr)2/()(21bes1L1frRCf)(21Lcb2L2RRCf中頻中頻(即通帶即通帶)源電壓增益源電壓增益式中

32、式中則則下限頻率取決于下限頻率取決于L1f2. 低頻響應低頻響應 p171低頻響應低頻響應Lsbe1sbeb2cL11(*)1/1/RRrjCRrjCRR L2L14 ff 當當22os111/()1/()()()1/()L bLbCLCbbCLsbebsbesbebR IRVI RRRj CjCRRVRrj C IRrjC RrI &1定義定義共集電極放大電路和共基極放大電路63)ffffAAVSVS/j(1/j(1 L2 L1ML 2. 低頻響應低頻響應低頻響應低頻響應 下限頻率取決于下限頻率取決于L1f當當 時，時，L2L14 ff 相頻響應相頻響應 180 arctg( fL1 / f) = 180 arctg(fL1/f) 幅頻響應幅頻響應2L1MLV(1120 2020)/lg|lg|lgffAAVSS )ffAAVSVS/j(11 L1ML 共集電極放大電路和共基極放大