放大電路詳解課件

1第9章基本放大電路9.1雙極型晶體管9.2放大電路的工作原理

9.3放大電路的靜態(tài)分析9.4放大電路的動(dòng)態(tài)分析9.5雙極型晶體管基本放大電路9.6場(chǎng)效應(yīng)型晶體管9.7場(chǎng)效應(yīng)型晶體管基本放大電路

9.8多級(jí)放大電路

9.9差分放大電路

9.10功率放大電路

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返回主頁1第9章基本放大電路9.1雙極型晶體管大連理工大學(xué)電氣工程系2BEC9.1雙極型晶體管

一、基本結(jié)構(gòu)

PNP型：NPN型：NPN基極

基區(qū)

集電極

集電區(qū)

集電結(jié)

發(fā)射極

發(fā)射區(qū)

發(fā)射結(jié)

NPNPNP基極

基區(qū)

集電極

集電區(qū)

集電結(jié)

發(fā)射極

發(fā)射區(qū)

發(fā)射結(jié)

PNPCBE結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號(hào)大連理工大學(xué)電氣工程系2BEC9.1雙極型晶體管一大連理工大學(xué)電氣工程系3二、工作狀態(tài)條件:發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。

發(fā)射區(qū)發(fā)射載流子

→形成電流IE

少部分在基區(qū)被復(fù)合

→形成IB

大部分被集電區(qū)收集

→形成IC

1．放大狀態(tài)⑴電流的形成NPNB

E

CRCUCCUBBRB晶體管中載流子的運(yùn)動(dòng)過程IEICIB大連理工大學(xué)電氣工程系3二、工作狀態(tài)條件:發(fā)射結(jié)正偏,大連理工大學(xué)電氣工程系4⑵電流的關(guān)系

IE=IB+IC

當(dāng)IB=0時(shí)，

直流(靜態(tài))電流放大系數(shù)

交流(動(dòng)態(tài))電流放大系數(shù)≈ICIBIC－ICEOIBβ

=ICIBβ=

UCE=常數(shù)

ICIB≈IC=ICEONPNB

E

CRCUCCUBBRBIEICIB電路圖大連理工大學(xué)電氣工程系4⑵電流的關(guān)系當(dāng)IB=大連理工大學(xué)電氣工程系5IB微小的變化，會(huì)產(chǎn)生IC很大的變化。IC

=βIB

。0＜UCE＜UCC，

UCE

=UCC－RC

IC

。晶體管相當(dāng)于通路。⑶特點(diǎn)大連理工大學(xué)電氣工程系5IB微小的變化，會(huì)產(chǎn)生IC很大大連理工大學(xué)電氣工程系6特點(diǎn)：

IB↑,IC基本不變。

IC≈UCC

/RC。

UCE≈0。晶體管相當(dāng)于短路。條件:發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)正偏。IB↑,IC

↑UCE=(UCC－RCIC)↓

ICM=UCC/RC2.飽和狀態(tài)電路圖NPNB

E

CRCUCCUBBRBIEICIBCERCUCC飽和狀態(tài)時(shí)的晶體管大連理工大學(xué)電氣工程系6特點(diǎn)：條件:發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)正大連理工大學(xué)電氣工程系7特點(diǎn)：

IB=0IC=0UCE=UCC

晶體管相當(dāng)于開路。3.截止?fàn)顟B(tài)條件:發(fā)射結(jié)反偏,集電結(jié)反偏。電路圖CERCUCC截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的晶體管NPNB

E

CRCUCCUBBRBIEICIB大連理工大學(xué)電氣工程系7特點(diǎn)：3.截止?fàn)顟B(tài)條件:發(fā)射結(jié)反大連理工大學(xué)電氣工程系8晶體管處于放大狀態(tài)。

(2)開關(guān)S合向b時(shí)

[例9.1.1]

圖示電路，晶體管的=100，求開關(guān)S合向a、b、c

時(shí)的IB、IC

和UCE，并指出晶體管的工作狀態(tài)（忽略UBE

）。[解](1)開關(guān)S合向a時(shí)

UBB1RB15

500×103

IB==A=0.01mAIC=IB

=100×0.01mA=1mAUCE=UCC－RCIC

=(15－5×103×1×10－3)V=10VUCC=15V

UBB1=5V

UBB2=1.5VRB1=

500kRB2=

50kRC=

5kUBB1SBCERCUCCRB1UBB2RB2abc大連理工大學(xué)電氣工程系8晶體管處于放大狀態(tài)。大連理工大學(xué)電氣工程系9UCE=0V晶體管處于飽和狀態(tài)。因?yàn)槿?/p>

IC=IB=100×0.1mA=10mA

UCE=UCC－RCIC

=(15－5×103×10×10－3)V=－35VUCE＜0，這是不可能的，即不可能處于放大狀態(tài)。

(3)開關(guān)S合向c時(shí)

IB=0，IC=0，UCE=UCC=15V晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)。UCCRC＞=3mAUCCRC15

5×103

IC==A=3mAUBB1SBCERCUCCRB1UBB2RB2abcUBB1RB25

50×103

IB==A=0.1mA大連理工大學(xué)電氣工程系9UCE=0VUCC＞大連理工大學(xué)電氣工程系10三、特性曲線1.輸入特性

IB=f(UBE)UCE=常數(shù)

UCE≥1V25℃UCE≥1V75℃80604020UBE/VIB/AO0.40.8※

硅管：UBE0.7V

鍺管：UBE0.3ViC

＋

uCE

－

＋

uBE

－iBBEC輸入特性工作方式大連理工大學(xué)電氣工程系10三、特性曲線1.輸入特性U大連理工大學(xué)電氣工程系112.輸出特性

IC=f(UCE)∣IB=常數(shù)放大區(qū)IC/mA4321369UCE/VOIB=020A40A60A80A100A飽和區(qū)截止區(qū)輸出特性iC

＋

uCE

－

＋

uBE

－iBBEC工作方式大連理工大學(xué)電氣工程系112.輸出特性放IC/mA43大連理工大學(xué)電氣工程系12

動(dòng)態(tài)電流放大系數(shù)

2.穿透電流ICEO3.集電極最大允許電流

ICM4.集電極最大耗散功率

PCM

PC

=UCE×IC5.反向擊穿電壓U(BR)CEO靜態(tài)電流放大系數(shù)

四、主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)4321369ICUCEO放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)過損耗區(qū)安全工作區(qū)U(BR)CEOICMPCM功耗曲線大連理工大學(xué)電氣工程系12動(dòng)態(tài)電流放大系數(shù)靜態(tài)大連理工大學(xué)電氣工程系139.2放大電路的工作原理一、電路組成BCERBRCUCCUBBUCCBCERBRC兩個(gè)電源的放大電路一個(gè)電源的放大電路大連理工大學(xué)電氣工程系139.2放大電路的工作原理一大連理工大學(xué)電氣工程系14RBRC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋RBRC-UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋NPN管放大電路PNP管放大電路放大電路的簡(jiǎn)化畫法：大連理工大學(xué)電氣工程系14RBRC+UCC＋＋C1C2大連理工大學(xué)電氣工程系15iBuBE二、信號(hào)的放大過程1.靜態(tài)時(shí)

ui=0，直流電源單獨(dú)作用。2.動(dòng)態(tài)時(shí)

輸入信號(hào)ui，

Ouit

iCuCE輸出信號(hào)uo=uce

=－RC

icRBRC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋Otuit

uoOt

UBEOIBtOt

UCEOt

ICOtuoO信號(hào)的放大過程大連理工大學(xué)電氣工程系15iBuBE二、信號(hào)的放大大連理工大學(xué)電氣工程系169.3放大電路的靜態(tài)分析一、靜態(tài)工作點(diǎn)的確定

圖解法

⑴在輸入特性曲線上ICIBUBE

QUCEUCCUCC

RC

已知IB,

可確定Q點(diǎn),可知

UBE

。⑵在輸出特性曲線上已知IB,

可確定Q

點(diǎn)，

可知IC

,

UCE。

UBEIBOUCEICO輸入特性輸出特性Q大連理工大學(xué)電氣工程系169.3放大電路的靜態(tài)分析一大連理工大學(xué)電氣工程系17RBRC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋2.計(jì)算法直流通路的做法：(1)信號(hào)源中的電動(dòng)勢(shì)短路；(2)電容開路。IBRB

+UBE=UCCIC

=βIBUCE=UCC－RCICUCC－UBERBIB

=

IB＋

－RBRC+UCCUBE直流通路放大電路大連理工大學(xué)電氣工程系17RBRC+UCC＋＋C1C2大連理工大學(xué)電氣工程系18

[例9.3.1]在如圖所示的固定偏置放大電路中，已知

UCC=6V，RB

=180kΩ，RC=2kΩ,

=50，晶體管為硅管。試求放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。RBRC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋[解]IC

=IBUCE=UCC－RCICUCC－UBERBIB

=6－0.7180=mA

=0.0294mA

=50×0.0294mA=1.47mA=(6－2×1.47)V=3.06V大連理工大學(xué)電氣工程系18[例9.3.1]大連理工大學(xué)電氣工程系19二.靜態(tài)工作點(diǎn)的影響1.當(dāng)IB太小，Q

點(diǎn)很低，引起后半周截止失真。2.當(dāng)IB太大，Q

點(diǎn)很高，引起前半周飽和失真?！?/p>

截止失真和飽和失真統(tǒng)稱為非線形失真。UCEuCEOtIBiBOtICiCOtUCEuCEOtICiCOtIBiBOtuOOtuOOt截止失真飽和失真大連理工大學(xué)電氣工程系19二.靜態(tài)工作點(diǎn)的影響1.當(dāng)大連理工大學(xué)電氣工程系209.4放大電路的動(dòng)態(tài)分析一、放大電路的主要性能指標(biāo)

1.電壓放大倍數(shù)Au其分貝值:|Au|(dB)=20lg|Au|定義：Uo

UiAu=

Uo

UiAu

=Uo

Ui

絕對(duì)值:

|Au|=Uom

Uim=當(dāng)輸入信號(hào)為正弦交流信號(hào)時(shí),大連理工大學(xué)電氣工程系209.4放大電路的動(dòng)態(tài)分析一大連理工大學(xué)電氣工程系21在放大電路中:2.輸入電阻ri

定義：Ui

Iiri

=Ui

Iiri=當(dāng)輸入信號(hào)為正弦交流信號(hào)時(shí)

ri

RS＋ri

Ui

=Us

Us

RS＋ri

Ii

=

＋

Ui

－+_UsIiRS放大電路ri放大電路信號(hào)源輸入電阻大連理工大學(xué)電氣工程系21在放大電路中:大連理工大學(xué)電氣工程系22ri

大

Ui大

Uo

大；

ri大

Ii

小可減輕信號(hào)源的負(fù)擔(dān)；

ri

RS＋ri

Ui

=Us

Us

RS＋ri

Ii

=ri越大越好，ri

RS

。可見：

＋

Ui

－+_UsIiRS放大電路ri輸入電阻大連理工大學(xué)電氣工程系22ri大Ui大Uo大連理工大學(xué)電氣工程系233.輸出電阻ro

UOC

ISCro

=

UOC

ISCro

=當(dāng)輸入信號(hào)為正弦交流信號(hào)時(shí)：定義：其中:Ues=UOC=A0Ui

RL

RL＋ro

UoL

=UOC

RL

RL＋ro

|Au|

=|A0|

＋

Uo

－+_UesIoroRL放大電路負(fù)載輸出電阻大連理工大學(xué)電氣工程系233.輸出電阻ro大連理工大學(xué)電氣工程系24

若ro

小，帶載能力強(qiáng)；反之帶載能力差。

RL

RL＋ro

UoL

=UOC

RL

RL＋ro

|Au|

=|A0|

可見：

ro

越小越好，ro

RL。

＋

Uo

－+_UesIoroRL大連理工大學(xué)電氣工程系24若ro小，帶載能力強(qiáng)；反之帶大連理工大學(xué)電氣工程系254.放大電路的頻率特性

幅頻特性:|Au|

—f270o180o90oOf

相頻特性:

—f

|Am|

fO|Au|f1f2通頻帶0.707|Am|大連理工大學(xué)電氣工程系254.放大電路的頻率特性大連理工大學(xué)電氣工程系26[解](1)

ri

RS＋ri

Ui

=Us

9×103(1＋9)×103

=×10mV

=9mV

UOC

=|A0

|Ui

=100×9×10-3V

=0.9V=900mV

[例9.4.1]某放大電路的空載電壓放大倍數(shù)|A0|

=100，輸入電阻ri=9k

，輸出電阻ro

=1k，試問:(1)

輸入端接到Us

=10mV，RS

=1k

的信號(hào)源上，開路電壓UOC應(yīng)等于多少？(2)輸出端再接上RL=9k

的負(fù)載電阻時(shí)，負(fù)載上的電壓UoL應(yīng)等于多少？這時(shí)電壓放大倍數(shù)|Au

|是多少？大連理工大學(xué)電氣工程系26[解](1)ri大連理工大學(xué)電氣工程系27

RL

RL＋ro

|Au|

=

|A0|

(2)=

810mV

=

0.81V

RL

RL＋ro

UoL

=UOC

9×103(1＋9)×103

=×900×10-3V

9×103(1＋9)×103

=×100=90Uo

Ui或|Au|=8109==90大連理工大學(xué)電氣工程系27RL|Au|=|大連理工大學(xué)電氣工程系28二、放大電路的微變等效電路1.晶體管的交流小信號(hào)電路模型⑴輸入端電壓和電流的關(guān)系UBEΔIB為一個(gè)常數(shù)。IBIBUBE——稱為晶體管的輸入電阻。rbe=iBuBEOQiC

＋

uCE

－

＋

uBE

－iBBEC電路圖輸入特性大連理工大學(xué)電氣工程系28二、放大電路的微變等效電路1.大連理工大學(xué)電氣工程系29

晶體管從輸入端看，可以用一個(gè)等效的動(dòng)態(tài)電阻rbe代替。rbe

可以估算：rbe=200+

26ICiC

＋

uCE

－

＋

uBE

－iBBEC

＋Ｕbe

－BErbe

Ib電路圖輸入端口等效電路大連理工大學(xué)電氣工程系29晶體管從輸入端看，可以用一個(gè)等大連理工大學(xué)電氣工程系30

＋Ｕce

－CIcE

Ib(2)輸出端電壓和電流的關(guān)系

在放大區(qū):IC=βIB

從輸出端看，可以用一個(gè)受控電流源代替。iC

＋

uCE

－

＋

uBE

－iBBEC

＋Ｕbe

－BErbe

Ib

＋Ｕce

－CIcIb晶體管的小信號(hào)模型共射接法共集接法共基接法CE

IbIcBIbrbeCE

IbIcBIbrbe電路圖大連理工大學(xué)電氣工程系30＋CIcEIb(2)輸出大連理工大學(xué)電氣工程系31IiIbIcIoRBRC

＋

Uo

－

＋

Ui

－RBRC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋2.放大電路的交流通路+_UsRsRL作法:C

短路，UCC短路。

IbIc

Ii＋Uo

－＋Ui

－BrbeCRBRCEIo

Ib放大電路交流通路微變等效電路BEC大連理工大學(xué)電氣工程系31IiIbIcIoRBRC＋＋R大連理工大學(xué)電氣工程系32Au=

Uo

Ui其中：RL=RC∥RL

′－Ic(RC∥

RL)Ibrbe

=

RL

rbe

=－′ri

Ui

Ii=Ii(RB∥rbe

)Ii

=

=RB∥

rbe≈

rbeUOC

ISCro=－IcRC

－Ic

=

=RC+_UsRsRL

IbIc

Ii＋Uo

－＋Ui

－BrbeCRBRCEIo

Ib微變等效電路大連理工大學(xué)電氣工程系32Au=Uo其中：RL=RC大連理工大學(xué)電氣工程系33[例9.4.2]求[例9.3.1]放大電路的空載電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。(1)空載電壓放大倍數(shù)[解]26ICrbe=200+

=(200+50×)

261.47=1084Ao

=－RC

rbe=－50×21.084=－92.25ri

=RB

rbe(2)輸入電阻=k

180×1.084180＋1.084=1.078k(3)輸出電阻ro=RC=2kRBRC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋大連理工大學(xué)電氣工程系33[例9.4.2]大連理工大學(xué)電氣工程系349.5雙極型晶體管基本放大電路一、共射放大電路1.電路組成

增加一個(gè)偏流電阻RB2，可以固定基極電位。

只要滿足:I2>>IB

RB2RB1＋RB2

UB=UCC

選擇參數(shù)時(shí)，一般取I2≈(5～10)IB。RB1RC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋RB2RECE＋共射放大電路大連理工大學(xué)電氣工程系349.5雙極型晶體管基本放大大連理工大學(xué)電氣工程系35(2)增加發(fā)射極電阻RE，可以穩(wěn)定IC。

只要滿足UB>>

UBE

≈

UBREUEREIE=

IC

=

1＋βIE

選擇參數(shù)時(shí),一般取

UB≈(5~10)UBE。TICEOIE

URE

ICIC

UBE

(3)增加CE

,避免Au下降。RB1RC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋RB2RECE＋共射放大電路大連理工大學(xué)電氣工程系35(2)增加發(fā)射極電阻RE，只要大連理工大學(xué)電氣工程系36RB1RC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋RB2RECE＋2.靜態(tài)分析畫直流通路RB1RC+UCCRB2REUB－UBEREIE=

IB

=

11＋

IE

IC=IB

UCE

=UCC－RC

IC－REIE

≈UCC－(RC＋RE)ICRB2RB1＋RB2

UB=UCC

共射放大電路的直流通路共射放大電路大連理工大學(xué)電氣工程系36RB1RC+UCC＋＋C1C大連理工大學(xué)電氣工程系373.動(dòng)態(tài)分析RB1RC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋RB2RECE＋+_USRSRLIiIbIcIoRB2RC

＋

Uo

－

＋

Ui

－IeRB1BEC

Ib

IiIcIoBrbeC

IbRB1RCE＋Uo

－＋Ui

－RB2共射放大電路的交流通路共射放大電路共射放大電路的微變等效電路大連理工大學(xué)電氣工程系373.動(dòng)態(tài)分析RB1RC+UCC大連理工大學(xué)電氣工程系38Au=

Uo

Ui其中：RL=RC∥RL′－Ic(RC∥RL)Ibrbe

=

βRL

rbe=－′ri

Ui

Ii=Ii(RB1∥RB2∥rbe

)Ii

=

=RB1∥RB2∥rbe

≈rbeUOC

ISCro

=－IcRC

－Ic

=

=RC+_USRSRL

Ib

IiIcIoBrbeC

IbRB1RCE＋Uo

－＋Ui

－RB2共射放大電路的微變等效電路大連理工大學(xué)電氣工程系38Au=Uo其中：RL=R大連理工大學(xué)電氣工程系39RB+UCC

＋

uO

－

＋

ui

－C1C2＋＋RE1.電路組成二、共集放大電路2.靜態(tài)分析RB+UCCRERBIB＋UBE＋RE(1＋)IB

=

UCCIC

=IB

UCE

=UCC－REIE

=UCC－RE

(1＋

)IB

UCC－UBERB+

(1＋)RE

IB=

共集放大電路共集放大電路的直流通路大連理工大學(xué)電氣工程系39RB+UCC＋＋C1C2＋＋大連理工大學(xué)電氣工程系403.動(dòng)態(tài)分析

＋

uo

－RB+UCC

＋

ui

－C1C2＋＋RERE

＋

Uo

－

＋

Ui

－RBBEC+_USRS

IbIo

Ii

Ib

＋

Ui

－BrbeERE

＋

Uo

－RBCRL共集放大電路的交流通路共集放大電路共集放大電路的微變等效電路大連理工大學(xué)電氣工程系403.動(dòng)態(tài)分析＋RB+UC大連理工大學(xué)電氣工程系41Au=Uo

Ui其中：RL=RE∥RL′ri

Ui

Ii=UOC

ISCro

=

(1＋)RL

rbe(1＋

)RL

=

′′≈1RB∥[rbe＋(1＋)RL]

=′(RS

RB)＋rbe1＋

=RE∥

+_USRS

IbIo

Ii

Ib

＋

Ui

－BrbeERE

＋

Uo

－RBCRL共集放大電路的微變等效電路大連理工大學(xué)電氣工程系41Au=Uo其中：RL=RE大連理工大學(xué)電氣工程系42RB1RC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－CBC2＋＋RB2RE＋C1三、共基放大電路1.電路結(jié)構(gòu)2.靜態(tài)分析

IC=βIB

UCE=UCC－RC

IC－REIE

≈UCC－(RC＋RE)ICRB2RB1＋RB2

UB=UCC

RB1RC+UCCRB2REIB

=

11＋

IE共基放大電路共基放大電路的直流通路大連理工大學(xué)電氣工程系42RB1RC+UCC＋＋CBC大連理工大學(xué)電氣工程系433.動(dòng)態(tài)分析IiRERC

＋

Uo

－

＋

Ui

－IoBEC+_USRSRB1RC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－CBC2＋＋RB2RE＋C1RL

IbIiRERC

＋

Uo

－

＋

Ui

－IoBECrbe

β

Ib共基放大電路的交流通路共基放大電路共基放大電路的微變等效電路大連理工大學(xué)電氣工程系433.動(dòng)態(tài)分析Ii大連理工大學(xué)電氣工程系44Au=Uo

UiRL

rbe=′ro

UOC

ISC==RCri

Ui

Ii=rbe1＋

=RE∥

其中：RL=RC∥RL

′+_USRSRL

IbIiRERC

＋

Uo

－

＋

Ui

－IoBECrbe

β

Ib共基放大電路的微變等效電路大連理工大學(xué)電氣工程系44Au=UoRL=′大連理工大學(xué)電氣工程系459.6場(chǎng)效應(yīng)型晶體管一、基本結(jié)構(gòu)SiO2NMOS管PMOS管源極漏極SD鋁片柵極

GBP型硅襯底

N+N+BN型硅襯底

P+P+源極柵極漏極SGD大連理工大學(xué)電氣工程系459.6場(chǎng)效應(yīng)型晶體管一、基本大連理工大學(xué)電氣工程系46P型硅襯底

N+N+BSGD二、基本類型按導(dǎo)電溝道的不同分為：

N型溝道MOS管—NMOS管

P型溝道MOS管—PMOS管N型硅襯底

P+P+BSGDNMOS管PMOS管導(dǎo)電溝道++++大連理工大學(xué)電氣工程系46N+N+BSGD二、基本類型按大連理工大學(xué)電氣工程系47按導(dǎo)電溝道形成的不同分為：

增強(qiáng)型—簡(jiǎn)稱E型耗盡型—簡(jiǎn)稱D型場(chǎng)效應(yīng)管的圖形符號(hào):GE型

NMOSSDBGE型

PMOSSDBD型

NMOSSDGBD型

PMOSSDGB大連理工大學(xué)電氣工程系47按導(dǎo)電溝道形成的不同分為：大連理工大學(xué)電氣工程系48三、工作原理形成反型層導(dǎo)電溝道的條件是：

E型NMOS管UGS>UGS(th)>0E型PMOS管UGS<UGS(th)<0D型NMOS管UGS>UGS(0ff)<0D型PMOS管UGS<UGS(off)>0

總之,改變UGS

,可以改變導(dǎo)通溝道的厚度和形狀,從而實(shí)現(xiàn)控制ID。大連理工大學(xué)電氣工程系48三、工作原理形成反型層導(dǎo)電溝大連理工大學(xué)電氣工程系49四、特性曲線耗盡型NMOS管UGSIDUGS(off)O增強(qiáng)型NMOS管UGSIDUGS(th)O轉(zhuǎn)移特性漏極特性UDSIDUGS=+UGS=+UGS=+OUDSIDUGS=0UGS=+UGS=-O大連理工大學(xué)電氣工程系49四、特性曲線耗盡型NMOS大連理工大學(xué)電氣工程系50耗盡型PMOS管增強(qiáng)型PMOS管轉(zhuǎn)移特性漏極特性UGS(th)OIDUGSUGS(off)OIDUGSIDOUDSUGS=-

UGS

=-UGS=-OUDSUGS=+

UGS

=0UGS=-ID大連理工大學(xué)電氣工程系50耗盡型PMOS管增強(qiáng)型PMO大連理工大學(xué)電氣工程系519.7場(chǎng)效應(yīng)型晶體管基本放大電路一、增強(qiáng)型MOS管共源放大電路DRG1RD+UDD

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2RG2RSRGGS1.靜態(tài)時(shí)RG2RG1＋RG2

UG=UDD

當(dāng)UGS>UGS(th)時(shí),才能建立起反型層導(dǎo)電溝道。

ID=

ISUGS=UG－RSISUD=

UDD－RDID分壓偏置共源放大電路大連理工大學(xué)電氣工程系519.7場(chǎng)效應(yīng)型晶體管基本放大連理工大學(xué)電氣工程系522.動(dòng)態(tài)時(shí)uo=－idRD

uG=UG＋uiuD=UDD－iDRDuGS=UGS＋

ugsiD=ID＋iduGSuGOuit

iDuDt

uoOt

UGOUGStOt

UDOt

IDO電壓電流波形大連理工大學(xué)電氣工程系522.動(dòng)態(tài)時(shí)uo=－idRD大連理工大學(xué)電氣工程系53

只要UGS>UGS(off),導(dǎo)電溝道就不會(huì)消失。

IG=01.靜態(tài)時(shí)

uGS=－RSIS2.動(dòng)態(tài)時(shí)與增強(qiáng)型一樣。二、耗盡型MOS管共源放大電路RD+UDD

＋

uO

－

＋

ui

－C1C2RGRSGDS自給偏置共源放大電路大連理工大學(xué)電氣工程系53只要UGS>UGS(off大連理工大學(xué)電氣工程系549.8多級(jí)放大電路

級(jí)間耦合方式

阻容耦合、直接耦合、變壓器耦合。一、阻容耦合1.靜態(tài)分析

前、后兩級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)彼此獨(dú)立，互不影響。RB1RC

＋

ui

－C1C2＋＋RB2RE1CE＋RB3+UCC

＋

uO

－C3＋RE2阻容耦合大連理工大學(xué)電氣工程系549.8多級(jí)放大電路級(jí)間大連理工大學(xué)電氣工程系552.動(dòng)態(tài)分析US+_RSRL

＋

UO

－Io

IbIoIc

Ib＋Ui

－rbe

IbRE2RB

Ii

Ib

IirbeRB1RCRB2RB1RC

＋

ui

－C1C2＋＋RB2RE1CE＋RB3+UCC

＋

uO

－C3＋RE2微變等效電路阻容耦合大連理工大學(xué)電氣工程系552.動(dòng)態(tài)分析US+RSRL大連理工大學(xué)電氣工程系56⑴Au=Au1×Au2

其中：RL1=ri2,

⑵ri=ri1⑶ro=ro2

′RL1=RC1∥ri2。US+_RSRL

＋

UO

－Io

IbIoIc

Ib＋Ui

－rbe

IbRE2RB

Ii

Ib

IirbeRB1RCRB2

阻容耦合放大電路，只能放大交流信號(hào)，無法傳遞直流信號(hào)。微變等效電路大連理工大學(xué)電氣工程系56⑴Au=Au1×Au2′RL大連理工大學(xué)電氣工程系571.靜態(tài)分析

前后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，相互制約；不能獨(dú)立設(shè)置。2.動(dòng)態(tài)分析

分析方法同直接耦合放大電路?？梢苑糯笾绷餍盘?hào)。3.零點(diǎn)漂移

二、直接耦合RB1RC

＋

ui

－C1＋RB2RE1RB3+UCC

＋

uo

－RE2直接耦合大連理工大學(xué)電氣工程系571.靜態(tài)分析二、直接耦合大連理工大學(xué)電氣工程系58[例9.6.1]如圖所示放大電路,已知RB1

=33k，RB2

=RB3

=10k,RC=2k,RE1

=RE2

=1.5k,兩晶體管的1=2=60,rbe1

=rbe2

=0.6k。求總電壓放大倍數(shù)。RL1

=ri2

[解]第一級(jí)為共射放大電路,它的負(fù)載電阻即第二級(jí)的輸入電阻。=RB3∥[rbe2＋(1＋2)RE2]RB1RC

＋

ui

－C1C2＋＋RB2RE1CE＋RB3+UCC

＋

uO

－C3＋RE2大連理工大學(xué)電氣工程系58[例9.6.1]大連理工大學(xué)電氣工程系59=k10×[0.6×(1＋60)×1.5]10＋[0.6×(1＋60)×1.5]=8.46k=k2×103×8.46×1032×103＋8.46×103=1.62kAu1

=－

1RL1

rbe′1.620.6=－60×

=－162

第二級(jí)為共集放大電路,可取Au

=1，Au

=Au1×Au2=－162×1

=－162

RL1=RC∥RL1′RL1=RB3∥[rbe2＋(1＋2)RE2][解]大連理工大學(xué)電氣工程系59=大連理工大學(xué)電氣工程系609.9差分放大電路

IC1＝IC2

UC1=UC2Uo

=UC1－UC2

=0一、工作原理1.靜態(tài)時(shí)

ui1=ui2

=0

RC+UCC

＋uo－

＋

ui1

－RERC

＋

ui2

－－UEET1T2基本差分放大電路大連理工大學(xué)電氣工程系609.9差分放大電路I大連理工大學(xué)電氣工程系61(1)

共模輸入信號(hào)

ui1=ui2

uc1=uc2

uo=uc1－uc2

=0

對(duì)共模信號(hào)無放大作用；即Ac=0。

2.動(dòng)態(tài)時(shí)

RE抑制零點(diǎn)漂移的過程T↑iRE↑→uRE↑

→iB1↓→iB2↓↓↓iC1↑

iC2↑uBE↑

uBE↑RC+UCC

＋uo－

＋

ui1

－RERC

＋

ui2

－－UEET1T2基本差分放大電路大連理工大學(xué)電氣工程系61(1)共模輸入信號(hào)ui1=大連理工大學(xué)電氣工程系62(2)差模輸入信號(hào)

ui1=ui2

uc1=

uc2

uo=uc1

uc2=2uc1對(duì)差模信號(hào)有放大作用,即Ad≠0。

Ad

AcKCMR=

共模抑制比：RC+UCC

＋uo－

＋

ui1

－RERC

＋

ui2

－－UEET1T2基本差分放大電路大連理工大學(xué)電氣工程系62(2)差模輸入信號(hào)ui1=大連理工大學(xué)電氣工程系63RC+UCC

uo

uiRERC－UEE雙端輸入—單端輸入雙端輸出—單端輸出二、輸入和輸出方式雙端輸入雙端輸出雙端輸入單端輸出單端輸入雙端輸出單端輸入單端輸出1.反相輸入ui1

=

ui/2+_ube1ui2=－ui/2+_

設(shè)ui

增加，ui0→

uBE1

0→

ic1

0→

uo

0可見:輸入和輸出電壓的相位相反，故稱反相輸入。

反相輸入大連理工大學(xué)電氣工程系63RC+UCCuouiRE大連理工大學(xué)電氣工程系642.同相輸入ui1

=－ui/2+_ube1ui2=ui/2+_

ui

0→ube1

0→

ic1

0→

uo

0設(shè)ui增加

uiRC+UCC

uoRERC－UEE雙端輸出時(shí)，uo=2uc1；單端輸出時(shí)，uo=uc1。可見:輸入和輸出電壓的相位相同，故稱同相輸入。同相輸入大連理工大學(xué)電氣工程系642.同相輸入ui1=－ui/大連理工大學(xué)電氣工程系659.10功率放大電路一、功率放大電路概述

特點(diǎn)是輸出功率大；效率高。PO

PEη=×100%

η↑，但波形嚴(yán)重失真。3.甲乙類放大

η界于以上二者之間。1.甲類放大

波形不失真,但η低。2.乙類放大

甲類放大乙類放大uCEiCtIav=ICt

UCEOOUCE=UCCIC=0iCttIavOOuCE大連理工大學(xué)電氣工程系659.10功率放大電路一、功大連理工大學(xué)電氣工程系66二、乙類放大互補(bǔ)對(duì)稱放大電路+UCCRL

＋

ui

－－UCCRL

－

ui

＋兩個(gè)獨(dú)立的共集放大電路乙類放大互補(bǔ)對(duì)稱電路+UCC

＋

ui

－－UCCRL1.電路組成靜態(tài)時(shí)

ui

=0

IB=0，IC=0；

iL=0，uo=0。故為乙類放大。大連理工大學(xué)電氣工程系66二、乙類放大互補(bǔ)對(duì)稱放大電路+U大連理工大學(xué)電氣工程系673.動(dòng)態(tài)時(shí)負(fù)半周ui＜0，

NPN管截止,PNP管放大。

正半周ui＞0,NPN管放大,PNP管截止；iL1iL2交越失真

IB和IC不宜為0，應(yīng)將靜態(tài)工作點(diǎn)提高一點(diǎn)，以避開輸入特性的死區(qū)。uitOuotO+UCC

＋

ui

－－UCCRL乙類放大互補(bǔ)對(duì)稱電路乙類放大互補(bǔ)對(duì)稱電路的波形大連理工大學(xué)電氣工程系673.動(dòng)態(tài)時(shí)負(fù)半周ui＜大連理工大學(xué)電氣工程系68三、甲乙類放大互補(bǔ)對(duì)稱放大電路1.靜態(tài)時(shí)有一個(gè)合適的IB；

IB≠0，IC≠0；

故為甲乙類放大。

當(dāng)ui＜0，

T1管截止，T2管放大。2.動(dòng)態(tài)時(shí)當(dāng)ui＞0，

T1管放大，T2管截止；T2T1+UCC

＋

ui

－－UCCRLRB2RB1D1D2

＋

uo

－iL1iL2乙類放大互補(bǔ)對(duì)稱電路大連理工大學(xué)電氣工程系68三、甲乙類放大互補(bǔ)對(duì)稱放大電路1.第9章

結(jié)束

下一章

上一章

返回主頁第9章

結(jié)束下一章上一章返回知識(shí)回顧KnowledgeReview祝您成功！知識(shí)回顧KnowledgeReview祝您成功！71第9章基本放大電路9.1雙極型晶體管9.2放大電路的工作原理

9.3放大電路的靜態(tài)分析9.4放大電路的動(dòng)態(tài)分析9.5雙極型晶體管基本放大電路9.6場(chǎng)效應(yīng)型晶體管9.7場(chǎng)效應(yīng)型晶體管基本放大電路

9.8多級(jí)放大電路

9.9差分放大電路

9.10功率放大電路

下一章

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返回主頁1第9章基本放大電路9.1雙極型晶體管大連理工大學(xué)電氣工程系72BEC9.1雙極型晶體管

一、基本結(jié)構(gòu)

PNP型：NPN型：NPN基極

基區(qū)

集電極

集電區(qū)

集電結(jié)

發(fā)射極

發(fā)射區(qū)

發(fā)射結(jié)

NPNPNP基極

基區(qū)

集電極

集電區(qū)

集電結(jié)

發(fā)射極

發(fā)射區(qū)

發(fā)射結(jié)

PNPCBE結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號(hào)大連理工大學(xué)電氣工程系2BEC9.1雙極型晶體管一大連理工大學(xué)電氣工程系73二、工作狀態(tài)條件:發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。

發(fā)射區(qū)發(fā)射載流子

→形成電流IE

少部分在基區(qū)被復(fù)合

→形成IB

大部分被集電區(qū)收集

→形成IC

1．放大狀態(tài)⑴電流的形成NPNB

E

CRCUCCUBBRB晶體管中載流子的運(yùn)動(dòng)過程IEICIB大連理工大學(xué)電氣工程系3二、工作狀態(tài)條件:發(fā)射結(jié)正偏,大連理工大學(xué)電氣工程系74⑵電流的關(guān)系

IE=IB+IC

當(dāng)IB=0時(shí)，

直流(靜態(tài))電流放大系數(shù)

交流(動(dòng)態(tài))電流放大系數(shù)≈ICIBIC－ICEOIBβ

=ICIBβ=

UCE=常數(shù)

ICIB≈IC=ICEONPNB

E

CRCUCCUBBRBIEICIB電路圖大連理工大學(xué)電氣工程系4⑵電流的關(guān)系當(dāng)IB=大連理工大學(xué)電氣工程系75IB微小的變化，會(huì)產(chǎn)生IC很大的變化。IC

=βIB

。0＜UCE＜UCC，

UCE

=UCC－RC

IC

。晶體管相當(dāng)于通路。⑶特點(diǎn)大連理工大學(xué)電氣工程系5IB微小的變化，會(huì)產(chǎn)生IC很大大連理工大學(xué)電氣工程系76特點(diǎn)：

IB↑,IC基本不變。

IC≈UCC

/RC。

UCE≈0。晶體管相當(dāng)于短路。條件:發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)正偏。IB↑,IC

↑UCE=(UCC－RCIC)↓

ICM=UCC/RC2.飽和狀態(tài)電路圖NPNB

E

CRCUCCUBBRBIEICIBCERCUCC飽和狀態(tài)時(shí)的晶體管大連理工大學(xué)電氣工程系6特點(diǎn)：條件:發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)正大連理工大學(xué)電氣工程系77特點(diǎn)：

IB=0IC=0UCE=UCC

晶體管相當(dāng)于開路。3.截止?fàn)顟B(tài)條件:發(fā)射結(jié)反偏,集電結(jié)反偏。電路圖CERCUCC截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的晶體管NPNB

E

CRCUCCUBBRBIEICIB大連理工大學(xué)電氣工程系7特點(diǎn)：3.截止?fàn)顟B(tài)條件:發(fā)射結(jié)反大連理工大學(xué)電氣工程系78晶體管處于放大狀態(tài)。

(2)開關(guān)S合向b時(shí)

[例9.1.1]

圖示電路，晶體管的=100，求開關(guān)S合向a、b、c

時(shí)的IB、IC

和UCE，并指出晶體管的工作狀態(tài)（忽略UBE

）。[解](1)開關(guān)S合向a時(shí)

UBB1RB15

500×103

IB==A=0.01mAIC=IB

=100×0.01mA=1mAUCE=UCC－RCIC

=(15－5×103×1×10－3)V=10VUCC=15V

UBB1=5V

UBB2=1.5VRB1=

500kRB2=

50kRC=

5kUBB1SBCERCUCCRB1UBB2RB2abc大連理工大學(xué)電氣工程系8晶體管處于放大狀態(tài)。大連理工大學(xué)電氣工程系79UCE=0V晶體管處于飽和狀態(tài)。因?yàn)槿?/p>

IC=IB=100×0.1mA=10mA

UCE=UCC－RCIC

=(15－5×103×10×10－3)V=－35VUCE＜0，這是不可能的，即不可能處于放大狀態(tài)。

(3)開關(guān)S合向c時(shí)

IB=0，IC=0，UCE=UCC=15V晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)。UCCRC＞=3mAUCCRC15

5×103

IC==A=3mAUBB1SBCERCUCCRB1UBB2RB2abcUBB1RB25

50×103

IB==A=0.1mA大連理工大學(xué)電氣工程系9UCE=0VUCC＞大連理工大學(xué)電氣工程系80三、特性曲線1.輸入特性

IB=f(UBE)UCE=常數(shù)

UCE≥1V25℃UCE≥1V75℃80604020UBE/VIB/AO0.40.8※

硅管：UBE0.7V

鍺管：UBE0.3ViC

＋

uCE

－

＋

uBE

－iBBEC輸入特性工作方式大連理工大學(xué)電氣工程系10三、特性曲線1.輸入特性U大連理工大學(xué)電氣工程系812.輸出特性

IC=f(UCE)∣IB=常數(shù)放大區(qū)IC/mA4321369UCE/VOIB=020A40A60A80A100A飽和區(qū)截止區(qū)輸出特性iC

＋

uCE

－

＋

uBE

－iBBEC工作方式大連理工大學(xué)電氣工程系112.輸出特性放IC/mA43大連理工大學(xué)電氣工程系82

動(dòng)態(tài)電流放大系數(shù)

2.穿透電流ICEO3.集電極最大允許電流

ICM4.集電極最大耗散功率

PCM

PC

=UCE×IC5.反向擊穿電壓U(BR)CEO靜態(tài)電流放大系數(shù)

四、主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)4321369ICUCEO放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)過損耗區(qū)安全工作區(qū)U(BR)CEOICMPCM功耗曲線大連理工大學(xué)電氣工程系12動(dòng)態(tài)電流放大系數(shù)靜態(tài)大連理工大學(xué)電氣工程系839.2放大電路的工作原理一、電路組成BCERBRCUCCUBBUCCBCERBRC兩個(gè)電源的放大電路一個(gè)電源的放大電路大連理工大學(xué)電氣工程系139.2放大電路的工作原理一大連理工大學(xué)電氣工程系84RBRC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋RBRC-UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋NPN管放大電路PNP管放大電路放大電路的簡(jiǎn)化畫法：大連理工大學(xué)電氣工程系14RBRC+UCC＋＋C1C2大連理工大學(xué)電氣工程系85iBuBE二、信號(hào)的放大過程1.靜態(tài)時(shí)

ui=0，直流電源單獨(dú)作用。2.動(dòng)態(tài)時(shí)

輸入信號(hào)ui，

Ouit

iCuCE輸出信號(hào)uo=uce

=－RC

icRBRC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋Otuit

uoOt

UBEOIBtOt

UCEOt

ICOtuoO信號(hào)的放大過程大連理工大學(xué)電氣工程系15iBuBE二、信號(hào)的放大大連理工大學(xué)電氣工程系869.3放大電路的靜態(tài)分析一、靜態(tài)工作點(diǎn)的確定

圖解法

⑴在輸入特性曲線上ICIBUBE

QUCEUCCUCC

RC

已知IB,

可確定Q點(diǎn),可知

UBE

。⑵在輸出特性曲線上已知IB,

可確定Q

點(diǎn)，