第二章基本放大電路

1、第二章第二章基本放大電路基本放大電路一、放大的概念一、放大的概念放大的對象：變化量放大的對象：變化量放大的本質：能量的控制放大的本質：能量的控制放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大放大的基本要求：不失真，放大的前提放大的基本要求：不失真，放大的前提判斷電路能否放判斷電路能否放大的基本出發(fā)點大的基本出發(fā)點信號源信號源信號源信號源內阻內阻輸入電壓輸入電壓輸出電壓輸出電壓輸入電流輸入電流輸出電流輸出電流任何放大電路均可看成為二端口網(wǎng)絡。任何放大電路均可看成為二端口網(wǎng)絡。二、放大電路的性能指標二、放大電路的性能指標ioXXA 放大倍數(shù)：輸出量與輸入量之比放大倍數(shù)：輸出量與輸入量之比輸入電壓與輸入輸

2、入電壓與輸入電流有效值之比電流有效值之比LooLoooo) 1(RUURUUUR 將輸出等效將輸出等效成有內阻的電成有內阻的電壓源，內阻就壓源，內阻就是輸出電阻。是輸出電阻?？蛰d時輸出空載時輸出電壓有效值電壓有效值帶帶RL時的輸出電時的輸出電壓有效值壓有效值VCCRSuiRBVBBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE2.1.1 基本共射放大電路的組成及各元件的作用基本共射放大電路的組成及各元件的作用VCCRSuiRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiEcCQCCCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVI二、設置靜態(tài)工作點的必要性二、設置

3、靜態(tài)工作點的必要性 輸出電壓必然失真！輸出電壓必然失真！ 設置合適的靜態(tài)工作點，首先要解決失真問題，但設置合適的靜態(tài)工作點，首先要解決失真問題，但Q點點幾乎影響著所有的動態(tài)參數(shù)！幾乎影響著所有的動態(tài)參數(shù)！ 為什么放大的對象是動態(tài)信號，卻要晶體管在信號為零為什么放大的對象是動態(tài)信號，卻要晶體管在信號為零時有合適的直流電流和極間電壓？時有合適的直流電流和極間電壓？ICUCEOIBUBEO電流電流QIBUBEQUCEICUBEQIBQ無輸入信號無輸入信號(ui = 0)時時: uo = 0uBE = UBEQuCE = UCEQ？ uo 0uBE = UBEQ+ uiuCE = UCEQ+ uoIC

4、QuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEQuotO基本共射放大電路的工作原理與波形分析基本共射放大電路的工作原理與波形分析 加上輸入信號電壓后，各電極電流的大小均發(fā)生了變化，加上輸入信號電壓后，各電極電流的大小均發(fā)生了變化，都在直流量的基礎上疊加了一個交流量，但方向始終不變。都在直流量的基礎上疊加了一個交流量，但方向始終不變。+集電極電流集電極電流直流分量直流分量交流分量交流分量動態(tài)分析動態(tài)分析iCtOiCtICQOiCticO靜態(tài)分析靜態(tài)分析 輸出電壓與輸入電壓在相位上相差輸出電壓與輸入電壓在相位上相差180，即共發(fā)射，即共發(fā)射 極電路具有反相作用。極電路具有反相作用。uitOu

5、otO2.1.2 直流通路和交流通路直流通路和交流通路 通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號的作用共存，通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號的作用共存，這使得電路的分析復雜化。為簡化分析，將它們分開作用，這使得電路的分析復雜化。為簡化分析，將它們分開作用，引入直流通路和交流通路的概念。引入直流通路和交流通路的概念。直流通路：直流通路：無信號時電流（直流電流）的通路，無信號時電流（直流電流）的通路， 用來研究靜態(tài)工作點。用來研究靜態(tài)工作點。交流通路：交流通路：有信號時交流分量（變化量）的通路，有信號時交流分量（變化量）的通路， 用來研究電壓放大倍數(shù)、輸入用來研究電壓放大倍數(shù)、輸入 輸出電

6、阻等動態(tài)參數(shù)。輸出電阻等動態(tài)參數(shù)。1. 信號源視為短路，但應保留其內阻；信號源視為短路，但應保留其內阻；畫直流通路原則：畫直流通路原則：2. 電容視為開路；電容視為開路；3.電感相當于短路（線圈電阻近似為電感相當于短路（線圈電阻近似為0）1. 固定不變的電壓源都視為短路固定不變的電壓源都視為短路(內阻為內阻為0)；畫交流通路原則：畫交流通路原則：2. 固定不變的電流源都視為開路；固定不變的電流源都視為開路；3. 視電容對交流信號短路視電容對交流信號短路0j/1 C cCQCCCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVI VBB越大，越大，UBEQ取不同的取不同的值所引起的值所引起的IB

7、Q的誤差越小。的誤差越小?；竟采浞糯箅娐返闹绷魍泛徒涣魍坊竟采浞糯箅娐返闹绷魍泛徒涣魍?列晶體管輸入、輸出回路方程，將列晶體管輸入、輸出回路方程，將UBEQ作為已知條件，作為已知條件，令令ICQIBQ，可估算出靜態(tài)工作點。，可估算出靜態(tài)工作點。直流通路直流通路( IBQ 、 ICQ 、 UCEQ )對直流信號電容對直流信號電容 C 可看作開路（即將電容斷開）可看作開路（即將電容斷開）斷開斷開斷開斷開+VCCRBRCT+UBEUCEICIBIE+VCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiECCQCCCEQBQCQBBEQCCBQ RIVUIIRUVIRB

8、RCuiuORLRSes+ XC 0，C 可看作短路?？煽醋鞫搪?。忽略電源的內阻，電源的忽略電源的內阻，電源的端電壓恒定，直流電源對端電壓恒定，直流電源對交流可看作短路。交流可看作短路。短路短路短路短路對地短路對地短路+VCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE練習練習畫出圖示電路的直流通路和交流通路。畫出圖示電路的直流通路和交流通路。將將uS短路，即為直流通路。短路，即為直流通路。2.3.1圖解法圖解法bBBBBERiVucCCCCERiVu輸入回路輸入回路負載線負載線QIBQUBEQQIBQICQUCEQ負載線負載線uotiB B/ AiB B/ AuBE/

9、VtuBE/VUBEQOOOQQuCE/VtiC C/mAuCE/VOOUCEQQ2uoUCEQuCE/VttiC C/mAICiC C/mAuCE/VOOOQ1飽和失真產生于晶體管的輸出回路！飽和失真產生于晶體管的輸出回路！ 建立小信號模型的思路建立小信號模型的思路CECEBEBBBEBEBCEduuudiuiuduICECECBBCBCEduuidiuiidICice12b11beIUhhUce22b21cIUhhI二、二、h參數(shù)等效模型參數(shù)等效模型h參數(shù)的物理意義參數(shù)的物理意義beBBE11CEriuhUBCEBE12IuuhCEBC21UiihceCEC221Bruihib-e間的間的

10、動態(tài)電阻動態(tài)電阻內反饋內反饋系數(shù)系數(shù)電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)c-e間的電導間的電導分清主次，合理近似！什么情況下分清主次，合理近似！什么情況下h12和和h22的作用可忽略不計？的作用可忽略不計？h參數(shù)都是小信號參數(shù)，即微變參數(shù)都是小信號參數(shù)，即微變 參數(shù)或交流參數(shù)。參數(shù)或交流參數(shù)。h參數(shù)與工作點有關，在放大參數(shù)與工作點有關，在放大 區(qū)基本不變。區(qū)基本不變。ce11b11beIUhhUce22b21cIUhhI1） 模型的簡化模型的簡化h21ibicuceibubeh12uceh11h21即即 rbe= h11 = h21 rce= 1/h22一般采用習慣符號一般采用習慣符號則則BJT的的H參數(shù)

11、模型為參數(shù)模型為 h12很小，一般為很小，一般為10-3 10-4 ，rce很大，很大，約為約為100k 。故故 一般可忽略它們的影響，一般可忽略它們的影響， 得到簡化電路得到簡化電路 ib 是受控源是受控源 ，且為電流控，且為電流控制電流源。制電流源。 電流方向與電流方向與ib的方向是關聯(lián)的方向是關聯(lián)的。的。 2 2) )r rbebe的近似表達式的近似表達式EQTbbebbbbbebe)1 ( IUrrrIUr查閱手冊查閱手冊基區(qū)體電阻基區(qū)體電阻發(fā)射結電阻發(fā)射結電阻發(fā)射區(qū)體電阻發(fā)射區(qū)體電阻數(shù)值小可忽略數(shù)值小可忽略利用利用PN結的電流方程可求得結的電流方程可求得在輸入特性曲線上，在輸入特性曲

12、線上，Q點越高，點越高，rbe越??！越??！一般用測試儀測出一般用測試儀測出三、三、放大電路的動態(tài)分析放大電路的動態(tài)分析)()(bebbbebiirRIrRIUccoRIUbebcio rRRUUAubebiiirRIURcoRR 放大電路的放大電路的交流等效電路交流等效電路beLbebLcio )(rRrIRRIUUAcubebebirrRRuuARRRUUUUUUAisiiosisoscoRR 阻容耦合共射放大電路的動態(tài)分析阻容耦合共射放大電路的動態(tài)分析iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCoooRIUR求求R Ro的步驟：的步驟：1)

13、 斷開負載斷開負載RLoU3) 外加電壓外加電壓oI4) 求求oR外加外加oICRcoIII bcII CoRCRUI 0 0 cb II所所以以2) 令令 或或0i U0S E2.4.1 溫度對靜態(tài)工作溫度對靜態(tài)工作點的影響點的影響 所謂所謂Q點穩(wěn)定，是指點穩(wěn)定，是指ICQ和和UCEQ在溫度變化時基本不變，在溫度變化時基本不變，這是靠這是靠IBQ的變化得來的。的變化得來的。T（ ）ICQQ 若溫度升高時要若溫度升高時要Q回到回到Q，則只有減小則只有減小IBQICEO若若UCEQ不變不變IBQQ 1. 電電路組成路組成直流通路？直流通路？Ce為旁路電容，在交流為旁路電容，在交流通路中可視為短路

14、通路中可視為短路2.4.2 典型的靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路典型的靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路CCb21b1bBQVRRRUeBEQBQEQ RUUI2. 穩(wěn)定原理穩(wěn)定原理 為了穩(wěn)定為了穩(wěn)定Q點，通常點，通常I1 IB，即，即I1 I2；因此；因此基本不隨溫度變化?；静浑S溫度變化。TUBEQIBQICQUEQICQUBQ 固定固定Re起直流負反饋作用，其值越大，反饋越強，起直流負反饋作用，其值越大，反饋越強，Q點越穩(wěn)定。點越穩(wěn)定。關于反饋的一些概念：關于反饋的一些概念： 將輸出量通過一定的方式引回輸入回路影響輸入量的措將輸出量通過一定的方式引回輸入回路影響輸入量的措施稱為施稱為反饋反饋。 直流通路中的反饋稱為

15、直流通路中的反饋稱為直流反饋直流反饋。 反饋的結果使輸出量的變化減小的稱為反饋的結果使輸出量的變化減小的稱為負反饋負反饋，反之稱，反之稱為為正反饋正反饋。IC通過通過Re轉換為轉換為UE影響影響UBE溫度升高溫度升高IC增大，反饋的結果使之減小增大，反饋的結果使之減小eBEQBQEQCCb21b1bBQRUUIVRRRU分壓式電流負反饋工作點穩(wěn)定電路分壓式電流負反饋工作點穩(wěn)定電路什么條件下成立？什么條件下成立？)( ecEQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVUEQBQIIb21bbCCb21b1bBBRRRVRRRVeBQBEQBQeBQBEQbBQeEQBEQbBQBB)1 ()1

16、 (RIUURIURIRIURIV利用戴維寧定理等效變換后求解利用戴維寧定理等效變換后求解Q點點Rb上靜態(tài)電壓上靜態(tài)電壓可忽略不計！可忽略不計！CCb21b1bBQbe )1 ( VRRRURR，則若 對交流：對交流：旁路電容旁路電容 CE 將將R 短路短路， R 不起作用不起作用， Au，Ri，Ro與固定偏置電路相同與固定偏置電路相同。旁路電容旁路電容Rb2RcC1C2Rb1CEReRL+VCCuiuo+eS+beLio rRUUAubeb2b1irRRRcoRR Rb2RCC1C2Rb1CEReRL+VCCuiuo+eS+去去)1 (ebeb2b1iRrRRR利?弊?eLbee)1 (RR

17、ArRu，則若如果去掉如果去掉CE ，Au，ri，ro ？ee)1 ( )( beLebebLcbioRrRRIrIRRIUUAuRB1RCC1C2RB2CERE1RL+VCCuiuo+RE2V3V12206020CCB2B1B2B URRRVmA8 . 0 mA36 . 03EBEBEC RUVII A16 A500.8CB IIV8 . 4V38 . 068 . 012)(1E1EECCCCCE RRIRIUURB1RCRB2RE1+UCCRE2+UCEIEIBICVBk6Co RRk86. 18 . 02651200I26) 1(200Ebe rk 15/2B1BB RRR其其中中Ebe

18、Bi) 1 (/RrRRk03.8 EbeL) 1 (RrRAu69. 8 iUiIbIcIoUbISEeIBRI2.4.3 穩(wěn)定靜態(tài)工作點的方法穩(wěn)定靜態(tài)工作點的方法 引入直流負反饋引入直流負反饋 溫度補償：利用對溫度溫度補償：利用對溫度敏感的元件，在溫度變敏感的元件，在溫度變化時直接影響輸入回路?；瘯r直接影響輸入回路。 例如，例如，Rb1或或Rb2采用熱敏采用熱敏電阻。電阻。 Rb1應具有負溫度應具有負溫度系數(shù)，系數(shù)， Rb2應具有正溫度應具有正溫度系數(shù)。系數(shù)。Bb1CBBEEC )(URIIUUIT 2.1 放大的概念和放大電路的性能指標放大的概念和放大電路的性能指標2.2 基本共射放大電

19、路的工作原理基本共射放大電路的工作原理2.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法2.4 放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2.5 晶體管單管放大電路的三種基本接法晶體管單管放大電路的三種基本接法2.6 場效應管放大電路場效應管放大電路2.5 晶體管單管放大電路的三種基本接法晶體管單管放大電路的三種基本接法2.5.1 共集放大電路共集放大電路1. 電路組成電路組成2. 靜態(tài)分析靜態(tài)分析eEQCEQCCeEQBEQbBQBBRIUVRIURIVeEQCCCEQBQEQebBEQBBBQ)1 ()1 (RIVUIIRRUVI3. 動態(tài)分析：電壓放大倍數(shù)動態(tài)分析：電壓放大倍數(shù)ebebe

20、eebebbeeio)1 ()1 ( )(RrRRRIrRIRIUUAu。，即，則）若（ 1 1iobebeUUArRRu故稱之為射故稱之為射極跟隨器極跟隨器Uo Ui3. 動態(tài)分析：輸入電阻的分析動態(tài)分析：輸入電阻的分析ebebbiiii)1 (RrRIUIURRi與負載有關！與負載有關！RL)/)(1 (LebebiRRrRR帶負載電阻后帶負載電阻后3. 動態(tài)分析：輸出電阻的分析動態(tài)分析：輸出電阻的分析1 )1 (bebebeboeooeooooerRRrRURUUIIUIURRRo與信號源內阻有關！與信號源內阻有關！4. 特點特點 輸入電阻大，輸出電阻??；只放大電流，不放大電壓；輸入電阻

21、大，輸出電阻??；只放大電流，不放大電壓；在一定條件下有電壓跟隨作用！在一定條件下有電壓跟隨作用！oU令令Us為零，保留為零，保留Rs，在輸出端加，在輸出端加Uo，得：，得： 1. 因輸入電阻高，它常被用在多級放大電路的第一級，因輸入電阻高，它常被用在多級放大電路的第一級，可以提高輸入電阻，減輕信號源負擔?？梢蕴岣咻斎腚娮?，減輕信號源負擔。 2. 因輸出電阻低，它常被用在多級放大電路的末級，因輸出電阻低，它常被用在多級放大電路的末級，可以降低輸出電阻，提高帶負載能力?？梢越档洼敵鲭娮?，提高帶負載能力。3. 利用利用 Ri 大、大、 Ro小以及小以及 Au 1 的特點，也可將射極輸出的特點，也可將

22、射極輸出器放在放大電路的兩級之間，起到阻抗匹配作用，這一級器放在放大電路的兩級之間，起到阻抗匹配作用，這一級射極輸出器稱為緩沖級或中間隔離級。射極輸出器稱為緩沖級或中間隔離級。eBEQBBEQRUVI1EQBQIIBEQcEQCCCEQURIVUCCBEQCEQeCQBBeEQBEQVUURIVRIU2.5.2 共基放大電路共基放大電路1. 靜態(tài)分析靜態(tài)分析2. 動態(tài)分析動態(tài)分析3. 特點：特點：輸入電阻小，頻帶寬！只放大電壓，不放大電流！輸入電阻小，頻帶寬！只放大電壓，不放大電流！)1 (beeirRRcoRR ebecbebeeccio)1 ( RrRrIRIRIUUAu2.5.3 三種接

23、法的比較：空載情況下三種接法的比較：空載情況下 接法接法 共射共射 共集共集 共基共基 Au 大大 小于小于1 大大 Ai 1 Ri 中中 大大 小小 Ro 大大 小小 大大 頻帶頻帶 窄窄 中中 寬寬電路如圖，所有電容對交流信號均可視為短路。電路如圖，所有電容對交流信號均可視為短路。1. Q為多少？為多少？2. Re有穩(wěn)定有穩(wěn)定Q點的作用嗎？點的作用嗎？3. 電路的交流等效電路？電路的交流等效電路？4. V 變化時，電壓放大倍數(shù)如何變化？變化時，電壓放大倍數(shù)如何變化？練習)(1 ()(DebeLcRrRrRRAuuuArVrrRRArRRDDbeLcDe)1 ()(，時，當2.1 放大的概念

24、和放大電路的性能指標放大的概念和放大電路的性能指標2.2 基本共射放大電路的工作原理基本共射放大電路的工作原理2.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法2.4 放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2.5 晶體管單管放大電路的三種基本接法晶體管單管放大電路的三種基本接法2.6 場效應管放大電路場效應管放大電路2.6 場效應管放大電路場效應管放大電路 場效應晶體管具有輸入電阻高、噪聲低等優(yōu)點，常用于場效應晶體管具有輸入電阻高、噪聲低等優(yōu)點，常用于多級放大電路的輸入級以及要求噪聲低的放大電路。多級放大電路的輸入級以及要求噪聲低的放大電路。 場效應管的源極、漏極、柵極相當于雙極型晶體管的

25、發(fā)場效應管的源極、漏極、柵極相當于雙極型晶體管的發(fā)射極、集電極、基極。射極、集電極、基極。場效應管的共源極放大電路和源極輸出器與雙極型晶體管場效應管的共源極放大電路和源極輸出器與雙極型晶體管的共發(fā)射極放大電路和射極輸出器在結構上也相類似。的共發(fā)射極放大電路和射極輸出器在結構上也相類似。場效應管放大電路的分析與雙極型晶體管放大電路一樣，場效應管放大電路的分析與雙極型晶體管放大電路一樣，包括靜態(tài)分析和動態(tài)分析。包括靜態(tài)分析和動態(tài)分析。一、場效應管放大電路的三種基本接法一、場效應管放大電路的三種基本接法按照輸入輸出回路公共端的不同，場效應管放大電路也分按照輸入輸出回路公共端的不同，場效應管放大電路也

26、分為為共源共源、共漏共漏和和共柵共柵三種組態(tài)。三種組態(tài)。分析步驟為：分析步驟為： （1）求靜態(tài)工作點）求靜態(tài)工作點 畫直流通路；畫直流通路； 求靜態(tài)工作點。求靜態(tài)工作點。 （2）求交流性能）求交流性能 畫交流通路；畫交流通路； 畫交流等效電路；畫交流等效電路； 求交流性能。求交流性能。二、場效應管靜態(tài)工作點的設置方法二、場效應管靜態(tài)工作點的設置方法 1. 基本共源放大電路基本共源放大電路 根據(jù)場效應管工作在恒流區(qū)的條件，在根據(jù)場效應管工作在恒流區(qū)的條件，在g-s、d-s間間加極性合適的電源加極性合適的電源dDQDDDSQ2GS(th)BBDODQBBGSQ) 1(RIVUUVIIVU2. 自給偏壓電路自給偏壓電路sDQSQGQGSQsDQSQGQ0RIUUURIUU ，2GS(off)GSQDSSD)1 (UUII)(sdDQDDDSQRRIVU由正電源獲得負偏壓由正電源獲得負偏壓稱為自給偏壓稱為自給偏壓3. 分壓式偏置電路分壓式偏置電路sDQSQDDg2g1g1AQGQRIUVRRRUU2GS(th)