模擬電子技術 放大電路基礎

1、放大電路基礎放大電路基礎本課程的重點章節(jié)本課程的重點章節(jié)教學基本要求：教學基本要求：1. 如何組成基本放大電路如何組成基本放大電路2. 如何評價放大電路如何評價放大電路3. 如何分析放大電路如何分析放大電路放大的概念及基本性能指標放大的概念及基本性能指標一、放大的概念一、放大的概念u放大的對象：變化量放大的對象：變化量u放大的本質：能量的控制放大的本質：能量的控制u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大u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判斷電路能否放大的基否放大的基本為出發(fā)點本為出發(fā)點 1.1.放大電路主要用于放大微弱信號，輸出電壓或電放大電路主

2、要用于放大微弱信號，輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，輸出信號的能量得到了加強。流在幅度上得到了放大，輸出信號的能量得到了加強。 2. 2.輸出信號的能量實際上是由直流電源提供的，只是輸出信號的能量實際上是由直流電源提供的，只是經(jīng)過三極管的控制，使之轉換成信號能量，提供給負載。經(jīng)過三極管的控制，使之轉換成信號能量，提供給負載。二、基本性能指標二、基本性能指標 iiiIUR 輸入電阻：LooLoooo) 1(RUURUUUR輸出電阻：利用實驗的方法得到。利用實驗的方法得到。從輸入端看進去的等效電阻從輸入端看進去的等效電阻 將輸出等效將輸出等效成有內阻的電壓成有內阻的電壓源，內阻就是輸源，內阻就是

3、輸出電阻。出電阻。ioUUAAuuu電壓放大倍數(shù)： 放大電路放大電路II的輸入電阻的輸入電阻Ri2是放大是放大電路電路I的負載電阻。的負載電阻。 放大電路放大電路I可看作放大電路可看作放大電路II的信的信號源，內阻就是放大電路號源，內阻就是放大電路I的輸出電阻的輸出電阻RO1。 輸入電阻和輸出電阻都會影響放輸入電阻和輸出電阻都會影響放大電路的放大能力。大電路的放大能力。 通頻帶：衡量放大電路對不同頻率信號的放通頻帶：衡量放大電路對不同頻率信號的放大能力。大能力。Am為中頻放大倍數(shù)；為中頻放大倍數(shù)； fL為下限截止頻率；為下限截止頻率；fH為上限截止頻率；為上限截止頻率； fbw= fH- fL

4、為通頻帶為通頻帶 。通頻帶越寬，表明放大電路對不同頻率信號的適通頻帶越寬，表明放大電路對不同頻率信號的適應能力越強應能力越強 。 非線性失真：非線性失真：.)()(213212AAAADD：非線性失真系數(shù)；：非線性失真系數(shù)； A：基波、諧波幅值。：基波、諧波幅值。 最大不失真輸出電壓：輸入電壓再增大就會最大不失真輸出電壓：輸入電壓再增大就會使輸出電壓波形失真。用使輸出電壓波形失真。用UOM表示或表示或UOPP。 最大輸出功率與效率：輸出信號不失真情況最大輸出功率與效率：輸出信號不失真情況下負載獲得的最大功率，用下負載獲得的最大功率，用POM表示。表示。效率：效率：VOMPP 基本基本放大電路的

5、組成放大電路的組成ECRcUi+-Uo+-RbEb簡化：簡化：1. 兩個電源用一個兩個電源用一個Ec,去掉去掉Eb, Rb改接由改接由Ec供電。供電。2. 公共端接地，設其電位為公共端接地，設其電位為0，其他各點電位以它做，其他各點電位以它做參考點。因此可不畫參考點。因此可不畫Ec,只標出極性和大小。只標出極性和大小。UoUiECUoUiEC 基本基本放大電路的組成放大電路的組成基本組成如下：基本組成如下： 三三 極極 管管T 負載電阻負載電阻RC 、RL 偏置電路偏置電路EC 、Rb 耦合電容耦合電容C1 、C2起放大作用起放大作用將變化的集電極電流轉換為電壓輸出使三極管工作在線性區(qū)使三極管

6、工作在線性區(qū)給輸出信號提供能量給輸出信號提供能量起隔直作用起隔直作用對交流起耦合的作用對交流起耦合的作用 放大電路的靜態(tài)分析放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)靜態(tài)Ui i=0=0時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)直流工作狀態(tài)。靜態(tài)分析靜態(tài)分析確定放大電路的靜態(tài)值確定放大電路的靜態(tài)值IBQ、ICQ、UCEQ,即靜即靜態(tài)工作點態(tài)工作點Q。靜態(tài)工作點的位置直接影響放。靜態(tài)工作點的位置直接影響放大電路的質量。大電路的質量。靜態(tài)分析方法靜態(tài)分析方法計算法計算法圖解分析法圖解分析法1. 計算法計算法借助于放大電路的借助于放大電路的直流通路直流通路來求。來求。直流通路直流通路是能通過直

7、流的通道。將電路中的耦合電容和旁路電將電路中的耦合電容和旁路電容開路，即可得到。容開路，即可得到。UoUiEC 放大電路的靜態(tài)分析放大電路的靜態(tài)分析1. 計算法計算法ECIBQICQUBEQUCEQSi管：管：UBEQ=0.6V0.7VGe管管: UBEQ=0.2V0.3VbBEQCBQRUEI（2）求靜態(tài)值）求靜態(tài)值bCREBQCQII（1） 首先畫出直流通路首先畫出直流通路求解順序是先求求解順序是先求IBQICQUCEQUCEQ=EC-ICQRC 放大電路的靜態(tài)分析放大電路的靜態(tài)分析2. 圖解法圖解法放大電路的輸入和輸出直流負載線放大電路的輸入和輸出直流負載線三極管的輸入和輸出特性曲線三極

8、管的輸入和輸出特性曲線確定靜態(tài)工作點確定靜態(tài)工作點（1）由輸入特性曲線和輸入直流負載線求）由輸入特性曲線和輸入直流負載線求IBQ、UBEQECIBICUBEUCEUBE=EC-IBRb 直流負載線直流負載線iBuBEEc/RbEcIBQUBEQQ- 1/Rb作出直流負載線，直流負載線和輸入作出直流負載線，直流負載線和輸入特性曲線的交點即是靜態(tài)工作點特性曲線的交點即是靜態(tài)工作點Q，由，由Q可確定可確定IBQ、UBEQ。UCE=EC-ICRc 直流負載線直流負載線（1）由輸入特性曲線和輸入直流負載線求）由輸入特性曲線和輸入直流負載線求IBQ、UBEQ 放大電路的靜態(tài)分析放大電路的靜態(tài)分析2. 圖解

9、法圖解法（2）由輸出特性曲線和輸出直流負載線求）由輸出特性曲線和輸出直流負載線求ICQ、UCEQECIBICUBEUCE求兩點求兩點IC=0 UCE=ECUCE=0 IC=EC/Rc作出直流負載線，直流負載線和輸出作出直流負載線，直流負載線和輸出特性曲線的有特性曲線的有多個交點多個交點。只有與只有與iB=IBQ對應的那條曲線的交對應的那條曲線的交點才是靜態(tài)工作點。點才是靜態(tài)工作點。 放大電路的靜態(tài)分析放大電路的靜態(tài)分析2. 圖解法圖解法由圖可見：由圖可見： 如改變如改變Ib的數(shù)值，便可的數(shù)值，便可改變靜態(tài)工作點的位置改變靜態(tài)工作點的位置，從而影響放大電路的放大質量。從而影響放大電路的放大質量。

10、3.由直流負載列出方程由直流負載列出方程 UCE=UCCICRc4.在輸出特性曲線上確定在輸出特性曲線上確定兩個特殊點兩個特殊點,即可即可 畫出直流負載線。畫出直流負載線。 關鍵關鍵：直流負載線的確定方法直流負載線的確定方法：1.在輸入回路列方程式在輸入回路列方程式UBE =UCCIBRb2.在輸入特性曲線上，作出輸入負載線，兩在輸入特性曲線上，作出輸入負載線，兩 線的交點即是線的交點即是Q。5.得到得到Q點的參數(shù)點的參數(shù)IBQ、ICQ和和UCEQ。 放大電路的靜態(tài)分析放大電路的靜態(tài)分析2. 圖解法圖解法EC 、 EC /Rc 放大電路交流（動態(tài)）分析放大電路交流（動態(tài)）分析動態(tài)動態(tài) 有輸入信

11、號有輸入信號Ui i00時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱交交流工作狀態(tài)。流工作狀態(tài)。1. 放大電路的交流通路放大電路的交流通路動態(tài)分析動態(tài)分析確定放大電路的放大倍數(shù)確定放大電路的放大倍數(shù)AU 或或AI輸入電阻輸入電阻ri和輸出電阻和輸出電阻ro 。（1） 將放大電路中電容視作短路；將放大電路中電容視作短路；交流通路的畫法：交流通路的畫法：（2） 直流電源電阻很小，對交流可視作短路。直流電源電阻很小，對交流可視作短路。即可得到放大電路的交流通路。即可得到放大電路的交流通路。UoUiEC 放大電路交流（動態(tài)）分析放大電路交流（動態(tài)）分析1. 放大電路的交流通路放大電路的交流

12、通路UoUiIiIcIb2. 放大電路的工作過程放大電路的工作過程當有交流信號當有交流信號ui加到放大器的輸入端時，晶體管各點加到放大器的輸入端時，晶體管各點的電壓和電流將在靜態(tài)值基礎上疊加一交流分量，的電壓和電流將在靜態(tài)值基礎上疊加一交流分量，此時電路中的信號即有直流，又有交流。此時電路中的信號即有直流，又有交流。uiuBEUBEtuCEUCEuo規(guī)定規(guī)定 直流分量：直流分量： 大寫字母、大寫下標大寫字母、大寫下標交流分量：交流分量： 小寫字母、小寫下標小寫字母、小寫下標交直流疊加量：交直流疊加量： 小寫字母、大寫下標小寫字母、大寫下標 放大電路交流（動態(tài)）分析放大電路交流（動態(tài)）分析2.

13、放大電路的工作過程放大電路的工作過程三極管放大作用三極管放大作用 變化的變化的 通過通過 轉變?yōu)檗D變?yōu)樽兓碾妷狠敵鲎兓碾妷狠敵鯿icRui ube ib ic( ib) icRc uce uouo與與ui的極性相差的極性相差1800。UoUiECUoUiIiIcIbuce= -icRL2-1 放大電路的放大倍數(shù)放大電路的放大倍數(shù) 輸出信號的電壓和電流幅度得到了放大，所以輸出信號的電壓和電流幅度得到了放大，所以輸出功率也會有所放大。對放大電路而言有輸出功率也會有所放大。對放大電路而言有電壓放電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)和和功率放大倍數(shù)功率放大倍數(shù), ,通常它們都通常它們都是

14、按正弦量定義的。是按正弦量定義的。電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)定義為定義為ioU/UUA電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)定義為定義為ioI/ IIA )(lg20)(ioUdBUUdBA)(lg20)(IdBIIdBAio放大電路的圖解分析方法放大電路的圖解分析方法晶體管的晶體管的h參數(shù)低頻小信號模型參數(shù)低頻小信號模型共射極共射極h參數(shù)等效電路的分析方法參數(shù)等效電路的分析方法放大器工作點穩(wěn)定問題放大器工作點穩(wěn)定問題通過作圖的方法求通過作圖的方法求AU、AI及放大電路的最大不失真電壓。及放大電路的最大不失真電壓。 交流負載線交流負載線 交流負載線確定方法：交流負載線確定方法： 1. 通過輸出特性曲線通過輸出

15、特性曲線上過上過Q點做一條斜率點做一條斜率為為1/RL直線直線。 2.交流負載電阻交流負載電阻RL = RLRc 3.交流負載線是有交流輸入信號時，工作點交流負載線是有交流輸入信號時，工作點Q的運動軌跡。的運動軌跡。 uouiiiicib比直流負載線要陡比直流負載線要陡2-2 圖解分析方法圖解分析方法1. 求出靜態(tài)工作點求出靜態(tài)工作點Q。2. 畫出交流通路，求出交流負載電阻。畫出交流通路，求出交流負載電阻。RL=Rc/RL3. 以以Q為基準，在輸入特性曲線上，根據(jù)為基準，在輸入特性曲線上，根據(jù)ui的變化的變化波形求出波形求出ib的波形及幅值的波形及幅值Ibm。作出交流負載線。作出交流負載線。U

16、oUiECUoUiIiIcIbECIBICUBEUCEUoUiECUoUiECUoUiIiIcIbIbmIcmUom 圖解分析方法圖解分析方法不截止不截止Ucm1不飽和不飽和Ucm22-3 圖解分析方法圖解分析方法6. 求增益求增益AU=Ucm/UimAI=Icm/Iim7. 確定放大器的最大工作范圍確定放大器的最大工作范圍-最大不失真電壓最大不失真電壓Ucm=min(Ucm1,Ucm2)通過圖解分析，可得如下結論：通過圖解分析，可得如下結論： 1.1.ui uBE iB iC uCE uo 2.2.uO與與ui相位相反；相位相反； 3.3.可以量出放大電路的電壓放大倍數(shù)；可以量出放大電路的電

17、壓放大倍數(shù)； 4.4.可以確定最大不失真輸出幅度?？梢源_定最大不失真輸出幅度。飽和失真飽和失真截止失真截止失真由于放大電路的工作點由于放大電路的工作點達到了三極管的飽和區(qū)達到了三極管的飽和區(qū)而引起的非線性失真。而引起的非線性失真。由于放大電路的工作點由于放大電路的工作點達到了三極管的截止區(qū)達到了三極管的截止區(qū)而引起的非線性失真。而引起的非線性失真。波形的失真波形的失真雙向失真雙向失真 放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，需要：放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，需要： 1.工作點工作點Q要設置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；要設置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；2-42-52.要有合適的交流負

18、載線；要有合適的交流負載線；3. 輸入信號的幅度不能太大。輸入信號的幅度不能太大。工作點位置合適工作點位置合適信號過大信號過大而引起的非線性失真。而引起的非線性失真。2-3-1 共射共射h參數(shù)模型參數(shù)模型模型建立：模型建立： 小信號、小信號、忽略晶體管的電容效應和非線性忽略晶體管的電容效應和非線性),(cebbeUIfU),(cebcUIfI 輸入特性曲線：輸入特性曲線：輸出特性曲線：輸出特性曲線：cecebebbbebedddbceUUUIIUUIUcecebbcdddbceUUIcIIIIIUc取全微分：取全微分：cecebebbbebebceUUUIIUUIUcecebbcbceUUIc

19、IIIIIUc 共射共射h參數(shù)模型參數(shù)模型hie=Ube/ IbUce=C稱為稱為輸入電阻輸入電阻，即，即 rbe。稱為稱為反向電壓傳輸系數(shù)反向電壓傳輸系數(shù)。也稱也稱電壓反饋系數(shù)。電壓反饋系數(shù)。hfe=Ic/ IbUce=C稱為稱為電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)，即，即 。hoe=Ic/ UceIb=chre=Ube/ UceIb=c稱為稱為輸出電導輸出電導，即，即1/rce。 共射共射h參數(shù)模型參數(shù)模型cerebiebeUhIhUceoebfecUhIhIIbUbe+-Uce+-IcUbe+-Uce+-IbbecIchie+-hreUcehfeIb1/hoeUec+-IbUbc+-IeUec+-I

20、bbceIehic+-hrcUechfcIb1/hocIeUeb+-IcUcb+-Ucb+-IeebcIchib+-hrbUcbhfbIe1/hobUeb+-Ubc+- 共集共集h參數(shù)模型參數(shù)模型 共基共基h參數(shù)模型參數(shù)模型三種三種h參數(shù)是可以互換參數(shù)是可以互換例：例： 已知三極管共射已知三極管共射h參數(shù)參數(shù):hie=1.4K hre=3.37 10-4 hfe=44 hoe=27 10-6S該三極管連成共基電路，求它的共基該三極管連成共基電路，求它的共基h參數(shù)值。參數(shù)值。解：解：311feieibhhh41051feoeierbhhhh978. 01fefefbhhhShhhfeoeob61

21、06 . 01共射和共基的反向傳輸系數(shù)很小，輸出電阻都很高。共射和共基的反向傳輸系數(shù)很小，輸出電阻都很高。h參數(shù)簡化模型參數(shù)簡化模型簡化條件：簡化條件：1. RLhie可忽略可忽略UoUsIiIchiehfeIiUi1. 輸入阻抗輸入阻抗 ririiiiIUr ri=hie如考慮如考慮Rb的影響，的影響，riri=Rb/hie定義：定義：UbeUcehfeIbhie 共射共射h參數(shù)等效電路分析方法參數(shù)等效電路分析方法UoUsIiIchiehfeIiUi2. 電流增益電流增益AIioIIIA = hfe3. 電壓增益電壓增益AUioUUUA ieLfehRh考慮信號源內阻考慮信號源內阻RS的影響

22、的影響soUsUUAiosiUUUUieLfeisihRhRRR增加放大增益有效的方法：適量增加增加放大增益有效的方法：適量增加IEQ。EQfeie26)(1003Ihh=-IcRLIihie 共射共射h參數(shù)等效電路分析方法參數(shù)等效電路分析方法4. 輸出阻抗輸出阻抗步驟：步驟：（1）將輸入信號源電壓）將輸入信號源電壓Us短路，即短路，即 Us =0（2）將負載開路即）將負載開路即RL=,并在輸出端外加一激勵信號并在輸出端外加一激勵信號Uo（3）在）在Uo激勵下，產(chǎn)生電流激勵下，產(chǎn)生電流Io,則輸出阻抗則輸出阻抗roUoUsIiIchiehfeIiUioooIUR IihiehfeIiUiIoU

23、oroRo=如考慮如考慮Rc電阻對輸出阻抗電阻對輸出阻抗的影響的影響UoUsIiIchiehfeIiUiroroRo=Rc溫度漂移溫度漂移晶體管參數(shù)隨溫度變化的結果使原來設置晶體管參數(shù)隨溫度變化的結果使原來設置的工作點隨溫度而移動的現(xiàn)象。的工作點隨溫度而移動的現(xiàn)象。 溫度對晶體管參數(shù)的影響溫度對晶體管參數(shù)的影響TIBQ ICBO ICEO ICQ 工作點上移工作點上移C1%)/(0.5%10t100CBOCBO0)2()(tttItI2-7UiU0ReIBQIEQEcUEUB 分壓式電流負反饋穩(wěn)定偏置電路分壓式電流負反饋穩(wěn)定偏置電路射極偏置電路射極偏置電路Rb1、Rb2和和Re構成偏置電路。構

24、成偏置電路。Rb1、Rb2組成分壓器，提供組成分壓器，提供一個固定的基極電位一個固定的基極電位UB。Re發(fā)射極電阻，提供電流負發(fā)射極電阻，提供電流負反饋。反饋。I1當滿足當滿足I1IBQ時，時，Cb2b1b2BERRRU固定固定穩(wěn)定工作點的過程：穩(wěn)定工作點的過程：T ICBO ICQ IEQ UE=IEQReUBE=UB-UE IBQ ICQ 2-8射極偏置電路的分析射極偏置電路的分析1. 靜態(tài)分析靜態(tài)分析 近似估算法：近似估算法：當滿足I1IBQ時，Cb2b1b2BERRRUUE=UB-UBEQIEQ=UE/Re)(1EQBQIIEQEQCQ)(1IIIeEQcCQcCEQRIRIEUEQe

25、cc)(IRREUiU0ReIEQEcUEI1IBQUBEcIEQI1UEUiUoRehieUiU0ReIEQEcUEI1射極偏置電路的分析射極偏置電路的分析UiUoRerororirihfeIb2. 動態(tài)分析動態(tài)分析射極偏置電路的分析射極偏置電路的分析2. 動態(tài)分析動態(tài)分析UiUoRehierororirihfeIb電壓增益電壓增益ioUUUA -hfeIbRL=Ibhie+(1+hfe)IbReRL=Rc/RL-hfeRL=hie+(1+hfe) ReAU由式可看出：由式可看出： Re的引入雖然可以穩(wěn)定靜態(tài)工作點，但它也引入交流的引入雖然可以穩(wěn)定靜態(tài)工作點，但它也引入交流負反饋，使放大增益

26、大幅度降低。負反饋，使放大增益大幅度降低。改進的方法：改進的方法：Re上并聯(lián)旁路電容上并聯(lián)旁路電容2. 動態(tài)分析動態(tài)分析輸入電阻輸入電阻UiUoRehierororirihfeIbbiiIUr Ib=Ibhie+(1+hfe)IbReri=hie+(1+hfe) Reri=Rb1/Rb2/hie+(1+hfe) Re 輸出電阻輸出電阻ro=ro=Rc電壓增益電壓增益-hfeRL=hie+(1+hfe) ReAU1. 作靜態(tài)分析作靜態(tài)分析畫出電路的直流通路畫出電路的直流通路計算法計算法圖解法圖解法靜態(tài)值靜態(tài)值IBQICQUBEQUCEQ2. 作動態(tài)分析作動態(tài)分析畫出電路的交流通路畫出電路的交流通

27、路三極管用微變等效電路代替三極管用微變等效電路代替放大電路的微變等效電路放大電路的微變等效電路hieAU ri ro ri ro圖解法：適合于大信號的分析圖解法：適合于大信號的分析等效電路法：適合于小信號的分析等效電路法：適合于小信號的分析等效電路法：等效電路法：Si:UBEQ=0.60.7VGe:UBEQ=0.20.3V靜態(tài)分析靜態(tài)分析動態(tài)分析動態(tài)分析1. 靜態(tài)工作點的計算靜態(tài)工作點的計算eBQbBQBEQc)(1RIRIUEebBEQcBQ)(1RRUEIBQCQIIeBQcCEQ)(1RIEU電壓增益電壓增益AUioUUUA (1+hfe)IbRL=Ibhie+(1+hfe)IbRL(1

28、+hfe) RL=hie+(1+hfe) RLRL=Re/RLAU(1+hfe)RLhiehie共集電路的輸入電阻比共射高共集電路的輸入電阻比共射高輸出電阻輸出電阻UoIorooooIUr = -Ib(Rs+ hie)-(Ib+ hfeIb)ro= Rs+ hie1+hfeRs=Rs/Rb共集電路具有共集電路具有很低的輸出電阻很低的輸出電阻2. 動態(tài)分析動態(tài)分析輸出電阻輸出電阻ro= Rs+ hie1+hfehiero= Re/roro電流增益電流增益AIAI=Ie/Ib=1+ hfe特點：特點：輸入阻抗高輸入阻抗高輸出阻抗低輸出阻抗低電壓增益近似為電壓增益近似為1電流增益大電流增益大2-9靜

29、態(tài)分析靜態(tài)分析動態(tài)分析動態(tài)分析1. 靜態(tài)工作點的計算靜態(tài)工作點的計算與射極偏置電路相同與射極偏置電路相同ririroro電壓增益電壓增益AUioUUUA - hfbIeRL=IehibRL=Rc/RL- hfbRL=hibAU電壓增益電壓增益AU- hfbRL=hibAUririrorofefefb1hhhfeieib1hhhhfeRL=hie電流增益電流增益AIhfbIe=IeioIIIA = hfbfefe1hh電流增益恒小于電流增益恒小于1，且近似等于且近似等于1輸入電阻輸入電阻ri = hibfeie1hhri= ri/Re共基電路具有共基電路具有很低的輸入電阻很低的輸入電阻輸出電阻輸

30、出電阻ro = ro= ro/Rc= Rc特點：特點：1. 共基電路輸入電阻較小，輸出電阻較大，共基電路輸入電阻較小，輸出電阻較大，電流增益近似等于電流增益近似等于1，電壓增益與共射電路，電壓增益與共射電路相同。相同。2. 直流工作點的溫度穩(wěn)定性好。直流工作點的溫度穩(wěn)定性好。3. 共基電路可工作在較高的頻率。共基電路可工作在較高的頻率。阻容偶合阻容偶合變壓器偶合變壓器偶合直接耦合直接耦合光電耦合光電耦合 多級放大電路的連接，產(chǎn)生了單元電路間的級聯(lián)問題多級放大電路的連接，產(chǎn)生了單元電路間的級聯(lián)問題即耦合問題。放大電路的級間耦合必須要保證信號的傳輸即耦合問題。放大電路的級間耦合必須要保證信號的傳輸

31、，且保證各級的靜態(tài)工作點正確。，且保證各級的靜態(tài)工作點正確。 阻容耦合阻容耦合UiUoEc優(yōu)點：結構簡單，各優(yōu)點：結構簡單，各工作點互不影響，放工作點互不影響，放大效果好。大效果好。缺點：不能傳送較慢缺點：不能傳送較慢的信號或直流信號。的信號或直流信號。不適宜集成化。不適宜集成化。 變壓器耦合變壓器耦合級與級之間利用變壓器來傳送交流信號。級與級之間利用變壓器來傳送交流信號。 直接耦合直接耦合各級電路之間直接連接或采各級電路之間直接連接或采用對直流呈導通特性的電阻、用對直流呈導通特性的電阻、二極管等元件相接。二極管等元件相接。存在問題：存在問題：1. 前后級工作點相互影響，前后級工作點相互影響，

32、即存在級間電位匹配的問題。即存在級間電位匹配的問題。2. 零點漂移。零點漂移。3.集電極電位逐級升高。集電極電位逐級升高。 光電耦合光電耦合工作過程：電工作過程：電光光電電 多級放大電路放大倍數(shù)的計算多級放大電路放大倍數(shù)的計算 n1=iin321AAAAAA即多級放大器的放大倍數(shù)等于各個單級放大電路放大倍數(shù)的積即多級放大器的放大倍數(shù)等于各個單級放大電路放大倍數(shù)的積注意注意：在求單級放大電路的放大倍數(shù)時必須將后一級的在求單級放大電路的放大倍數(shù)時必須將后一級的輸入電阻作為前一級的負載考慮，即將第二級的輸入電阻作為前一級的負載考慮，即將第二級的輸入電阻與第一級集電極負載電阻并聯(lián)。輸入電阻與第一級集電

33、極負載電阻并聯(lián)。復合管復合管 復合管的組成：多只管子合理連接等效成一只管子。復合管的組成：多只管子合理連接等效成一只管子。21)1)(1 (211BE ii 不同類型的管子復合不同類型的管子復合后，其類型決定于后，其類型決定于T1管。管。目的：增大目的：增大，減小前級驅動電流，改變管子的類型。，減小前級驅動電流，改變管子的類型。判斷下列各圖是否能組成復合管判斷下列各圖是否能組成復合管 在合適的外加電壓下，在合適的外加電壓下，每只管子的電流都有合每只管子的電流都有合適的通路，才能組成復適的通路，才能組成復合管。合管。 復合管共射電路增強了電流的放大能復合管共射電路增強了電流的放大能力，增大力，增

34、大倍。減小了對信號源驅動電流的倍。減小了對信號源驅動電流的要求。要求。2be11beLC21iOU)1 ()/(rrRRUUA 共射與共基電路組合在一起，既保持共射與共基電路組合在一起，既保持了電壓的放大能力，又獲得共基電路的較了電壓的放大能力，又獲得共基電路的較好高頻特性。好高頻特性。1beLC1iOU)/(rRRUUA若若2遠遠大于遠遠大于1，則，則場效應管及其基本放大電路場效應管及其基本放大電路場效應管的主要參數(shù)和微變等效電路場效應管的主要參數(shù)和微變等效電路場效應管基本放大電路場效應管基本放大電路概概 述述場效應管與晶體管的區(qū)別場效應管與晶體管的區(qū)別1. 晶體管是晶體管是電流控制元件電流

35、控制元件；場效應管是；場效應管是電壓控制元件電壓控制元件。2. 晶體管參與導電的是晶體管參與導電的是電子電子空穴空穴，因此稱其為雙極型器件；，因此稱其為雙極型器件； 場效應管是電壓控制元件，參與導電的只有場效應管是電壓控制元件，參與導電的只有一種載流子一種載流子， 因此稱其為單級型器件。因此稱其為單級型器件。3. 晶體管的晶體管的輸入電阻較低輸入電阻較低，一般，一般102104 ； 場效應管的場效應管的輸入電阻高輸入電阻高，可達，可達1091014 場效應管的分類場效應管的分類結型場效應管結型場效應管JFETMOS型場效應管型場效應管場效應管的主要參數(shù)和微變等效電路場效應管的主要參數(shù)和微變等效

36、電路直流參數(shù)直流參數(shù)微變參數(shù)微變參數(shù)微變等效電路微變等效電路場效應管的直流參數(shù)場效應管的直流參數(shù)2. 夾斷電壓夾斷電壓UP 夾斷電壓是耗盡型夾斷電壓是耗盡型JFET的參數(shù)，當?shù)膮?shù)，當UGS=UP 時時,漏極電漏極電流為零。流為零。3. 飽和漏極電流飽和漏極電流IDSS 耗盡型場效應三極管當耗盡型場效應三極管當UGS=0時所對應的漏時所對應的漏極電流。極電流。1. 開啟電壓開啟電壓UT 開啟電壓是開啟電壓是MOS增強型管的參數(shù)，柵源電壓小于增強型管的參數(shù)，柵源電壓小于開啟電壓的絕對值開啟電壓的絕對值, 場效應管不能導通。場效應管不能導通。場效應管的直流參數(shù)場效應管的直流參數(shù)4. 直流輸入電阻直

37、流輸入電阻RGS 柵源間所加的恒定電壓柵源間所加的恒定電壓UGS與流過柵極電流與流過柵極電流IGS之之比。結型場效應三極管，反偏時比。結型場效應三極管，反偏時RGS約大于約大于107，絕緣柵場效應三極管絕緣柵場效應三極管RGS約是約是1091015。5. 漏源擊穿電壓漏源擊穿電壓BUDS使使ID開始劇增時的開始劇增時的UDS。6.柵源擊穿電壓柵源擊穿電壓BUGSJFET：反向飽和電流劇增時的柵源電壓：反向飽和電流劇增時的柵源電壓MOS：使：使SiO2絕緣層擊穿的電壓絕緣層擊穿的電壓場效應管的微變參數(shù)場效應管的微變參數(shù) 1. 低頻跨導低頻跨導gm 低頻跨導反映了柵壓對漏極電流的控制作用低頻跨導反

38、映了柵壓對漏極電流的控制作用CCGSDmBSDSddUUUIggm的求法的求法: 圖解法圖解法gm實際就是轉移特性曲線的斜率實際就是轉移特性曲線的斜率解析法：如增強型解析法：如增強型MOS管存在管存在ID=K(UGS-UT)2)(2TGSmUUKg場效應管的微變參數(shù)場效應管的微變參數(shù) 2. 襯底跨導襯底跨導gm b反映了襯底偏置電壓對漏極電流反映了襯底偏置電壓對漏極電流ID的控制作用的控制作用CCBSDmGSDSddUUbUIgmmbgg跨導比跨導比微變參數(shù)微變參數(shù)3. 漏極電阻漏極電阻rdsCCDDSdGSBSddUUsIUr 反映了反映了UDS對對ID的影響，實際上是輸出特性曲線上的影響，

39、實際上是輸出特性曲線上工作點切線上的斜率。工作點切線上的斜率。4.導通電阻導通電阻RonCCDDSonGSBSddUUIUR在恒阻區(qū)內在恒阻區(qū)內m1g微變參數(shù)微變參數(shù)5. 極間電容極間電容Cgs柵極與源極間電容柵極與源極間電容Cgd 柵極與漏極間電容柵極與漏極間電容Cgb 柵極與襯底間電容柵極與襯底間電容Csd 源極與漏極間電容源極與漏極間電容Csb 源極與襯底間電容源極與襯底間電容Cdb 漏極與襯底間電容漏極與襯底間電容主要的極間電容有：主要的極間電容有：場效應管的微變等效電路場效應管的微變等效電路SDgdsUgs+-+-UdsGID 低頻微變等效電路低頻微變等效電路由輸出特性：由輸出特性：

40、ID=f(UGS,UDS)DS0DSDGS0GSDDGSDSUUIUUIIUUIDDSdsGSmDUgUgIgmUgs微變等效電路微變等效電路 高頻微變等效電路高頻微變等效電路CgdSDgmUgsgdsUgs+-+-UdsGIDCgsCds場效應管放大電路場效應管放大電路場效應管偏置電路場效應管偏置電路三種基本放大電路三種基本放大電路場效應管偏置電路場效應管偏置電路 自給偏置電路自給偏置電路場效應管偏置電路的場效應管偏置電路的關鍵關鍵是如何是如何提供柵源控制電壓提供柵源控制電壓UGS。自給偏置電路：自給偏置電路：適合結型場效應管和耗盡型適合結型場效應管和耗盡型MOS管管外加偏置電路：外加偏置電

41、路：適合增強型適合增強型MOS管管UGS = UG-US= -ISRS -IDRS2PGSDSSD)(1UUIIUGSQ和IDQUDSQ=ED-IDQ(RS+RD)RS的作用的作用：1. 提供柵源所需的直流提供柵源所需的直流偏壓。偏壓。2. 提供直流負反饋，穩(wěn)提供直流負反饋，穩(wěn)定靜態(tài)工作點。定靜態(tài)工作點。RS越大，工作點越穩(wěn)越大，工作點越穩(wěn)定。定。但會造成工作點偏但會造成工作點偏低，放大增益減少，非低，放大增益減少，非線性失真增大線性失真增大。GSD基本自給偏置電路基本自給偏置電路偏置電路偏置電路 自給偏置電路自給偏置電路改進型自給偏置電路改進型自給偏置電路R1R2提供一個提供一個正偏柵壓正偏

42、柵壓UG大電阻（大電阻（M )，減小減小R1、R2對放大電對放大電路輸入電阻的影響。路輸入電阻的影響。D212GERRRUUGS = UG-US-IDRS2PGSDSSD)(1UUIIUGSQ和IDQUDSQ=ED-IDQ(RS+RD)D212ERRR偏置電路偏置電路 外加偏置電路外加偏置電路D212GERRRU-IDRSD212ERRRR1和和R2提供一個固定柵壓提供一個固定柵壓UGS = UG-US注：要求注：要求UGUS，才能提供一個正偏壓，增強型管子才能，才能提供一個正偏壓，增強型管子才能 正常工作。正常工作。三種基本放大電路三種基本放大電路 共源放大電路共源放大電路1. 直流分析直流

43、分析UGS = UG-US-IDRS2PGSDSSD)(1UUIIUGSQ和IDQUDSQ=ED-IDQ(RS+RD)D212ERRR基本放大電路基本放大電路 共源放大電路共源放大電路IdGRGR1R2RDRLDrdsRSgmUgsSUgsUiUo未接未接Cs時時一般一般rds較大可忽略較大可忽略ioUUUA =- gmUgsRDUgs+ gmUgsRs=- gmRD1 + gmRsRD=RD/RL基本放大電路基本放大電路 共源放大電路共源放大電路IdGRGR1R2RDRLDrdsRSgmUgsSUgsUiUo未接未接Cs時時UA=- gmRD1 + gmRsriri=RG+(R1/R2) R

44、G roro RD接入接入Cs時時AU= -gm(rds/RD/RL)ri=RG+(R1/R2) RG ro =RD/rds RD Rs的作用是提供一個直流柵源電的作用是提供一個直流柵源電壓、引入直流負反饋來穩(wěn)定工作點。壓、引入直流負反饋來穩(wěn)定工作點。但它同時對交流也起負反饋作用，使但它同時對交流也起負反饋作用，使電路的放大倍數(shù)降低。電路的放大倍數(shù)降低。 接入接入CS可以消除可以消除RS對交流的負反對交流的負反饋作用。饋作用。ri基本放大電路基本放大電路 共漏放大電路共漏放大電路GSDUiRGGUoRLRSgmUgsrdsSDioUUUA =gmUgsRSUgs+ gmUgsRs=gmRS1

45、+ gmRsRS=rds/RS/RL RS/RL1AU1ri=RGUgs+-電壓增益電壓增益輸入電阻輸入電阻基本放大電路基本放大電路 共漏放大電路共漏放大電路輸出電阻輸出電阻Ugs+-gmUgsRS+-UoIoroUiGUoSRGRLRSgmUgsrdsDUgs+-SooRUI - gmUgsUgs= -Uo=Uo(1/Rs+gm)oooIUr ms1/1gR ms1/gRUA=gmRS1 + gmRs電壓增益電壓增益ri=RG輸入電阻輸入電阻基本放大電路基本放大電路 共柵放大電路共柵放大電路SGDrdsgmUgsSGD電壓增益電壓增益IdId=gmUgs+Uds/rdsUds=Uo-UiUo

46、= -IdRDUgs= -UiId= -gmUi+(- IdRD -Ui)/rds)/(1)1/(dsDidsmdrRUrgIioUUUA iDdURI)/(1)1/(dsDDdsmrRRrg當當rdsRD時時AU gmRDri輸入電阻輸入電阻ri=Ui/IddsmdsD1/1rgrRrdsRDgmrds1ri1/gmririRs/1/gm基本放大電路基本放大電路 共柵放大電路共柵放大電路電壓增益電壓增益AU gmRD輸入電阻輸入電阻ri1/gmriRs/1/gmSGDrdsgmUgs輸出電阻輸出電阻roro=rdsro=rds/RD RD 電壓增益高，輸入電阻很低，輸出電阻高，輸出電壓電壓增

47、益高，輸入電阻很低，輸出電阻高，輸出電壓與輸入電壓同相。與輸入電壓同相。小小 結結 放大電路的構成：放大電路的構成：有源器件，如晶體管。有源器件，如晶體管。要保證有源要保證有源器件能正常工作，既要有合適的靜態(tài)工作點，又要使變化的器件能正常工作，既要有合適的靜態(tài)工作點，又要使變化的信號能輸入、放大、輸出并基本不失真。信號能輸入、放大、輸出并基本不失真。小小 結結畫出電路的直流通路畫出電路的直流通路計算法計算法圖解法圖解法靜態(tài)值靜態(tài)值IBQICQUBEQUCEQ 放大電路的性能分析主要有靜態(tài)分析和動態(tài)分析。放大電路的性能分析主要有靜態(tài)分析和動態(tài)分析。 靜態(tài)分析靜態(tài)分析求輸入信號為零時，求輸入信號為零時，放大電路的工作狀態(tài)。放大電路的工作狀態(tài)。確定放大電路的靜態(tài)值確定放大電路的靜態(tài)值IBQ、ICQ、UCEQ,即靜態(tài)工作點即靜態(tài)工作點Q。靜態(tài)工作點的位置直接影響放大電路的質量。靜態(tài)工作點的位置直接影響放大電路的質量。分析方法：分析方法： 動態(tài)分析動態(tài)分析有輸入信號有輸入信號U Ui i00時，放大電路的工作狀態(tài)時，放大電