共發(fā)射極放大電路各元件作用

2.1.1共發(fā)射極放大電路各元件作用2.1.2用小信號模型法(微變等效)分析動態(tài)2.1基本共射放大電路第2章放大電路基礎(chǔ)+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoAA’BB’VCC(直流電源)：?使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏?向負(fù)載和各元件提供功率C1、C2(耦合電容)：?隔直流、通交流RB(基極偏置電阻)：?提供合適的基極電流RC(集電極負(fù)載電阻)：?將IC

UC，使電流放大

電壓放大信號ui從AA’輸入信號uo從BB’輸出2.1.1共發(fā)射極放大電路各元件作用基本共發(fā)射極電路的波形：IBuiOtiBOtuCEOtuoOtiCOtICUCEibicuceuoIB+ib+

UBE+ui+UCE+uce+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoIC+ic二、放大電路的非線性失真因工作點(diǎn)不合適或者信號太大使放大電路的工作范圍超出了晶體管特性曲線上的線性范圍，從而引起非線性失真。1.“Q”過低引起截止失真NPN管：頂部失真為截止失真。PNP管：底部失真為截止失真。不發(fā)生截止失真的條件：IB>Ibm。OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBuiuCEiCictOOiCOtuCEQuce交流負(fù)載線2.“Q”過高引起飽和失真ICS集電極臨界飽和電流NPN管：

底部失真為飽和失真。PNP管：頂部失真為飽和失真。IBS—基極臨界飽和電流。不接負(fù)載時，交、直流負(fù)載線重合，V

CC=VCC不發(fā)生飽和失真的條件：IB+IbmIBSuCEiCtOOiCO

tuCEQV

CC飽和失真的本質(zhì)：負(fù)載開路時：接負(fù)載時：受Rc的限制，iB增大，iC不可能超過VCC/RC。受RL的限制，iB增大，iC不可能超過V

CC/RL。C1+RcRb+VCCC2RL+uo++iBiCTui(RL=Rc//RL)2.1.2用小信號模型法(微變等效)分析動態(tài)微變等效的依據(jù)：1.非線性電路經(jīng)適當(dāng)近似后可按線性電路對待。2.利用疊加定理，分別分析電路中交、直流成分。3.動態(tài)是輸入信號電壓在直流靜態(tài)工作點(diǎn)的基礎(chǔ)上，各極電流、電壓的變化。二、用小信號模型分析共射放大電路+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoAA’BB’1.畫簡化小信號模型電路2.求電壓放大倍數(shù)R’L=Rc//RL3.求輸入電阻4.求輸出電阻Ro

=RC+Uo+–

RbRLrbe

eIcbcRCIbIcUiIi+–輸入輸出相位相反2.2.1溫度對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響2.2.2射極偏置電路2.2穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的放大電路—射極偏置電路溫度，輸入特性曲線溫度，輸出特性曲線OT1T2>iCuCET1iB=0T2>iB=0iB=0O2.2.1溫度對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響溫度對ICEO的影響

溫度每升高10C，

ICBO

約增大1倍。2.溫度對的影響溫度每升高1C，UBE

(22.5)mV。3.溫度對UBE的影響溫度每升高1C，

(0.51)%。輸出特性曲線間距增大。+VCCRcC1C2RLRe++Rb1Rb2RSI1I2IBUBICIE+ui+uo2.2.2射極偏置電路一、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理1.Rb1、Rb2的分壓作用固定UB：選用Rb1、Rb2時使：I1(或I2)

>>IB不受BJT和溫度變化的影響2.Re產(chǎn)生反映IC變化的UE，引起UBE變化，使

IC基本不變。穩(wěn)定“Q”的原理：T

ICUEUB固定UBE

IBIC二、靜態(tài)工作點(diǎn)的估算+VCCRcC1C2RLRe++Rb1Rb2RSI1I2IBUBICIE三、動態(tài)分析+VCCRcC1C2RLRe++Rb1Rb2RS+ui+uo小信號等效電路RcRb1Rb2+Ui+UoRLIbIcIirbe

IbReIc1.電壓放大倍數(shù)Rc//RLAu受和溫度變化的影響小2.輸入電阻RiRiRb1//Rb23.輸出電阻Ro=Rc2.3.1共集電極放大電路2.3.2共基極放大電路2.3共集電極放大電路和共基極放大電路2.3.1共集電極放大電路(射極輸出器、射極跟隨器)一、靜態(tài)分析IBIE+C1RS+ui

–ReRb+VCCC2RL+–+uo–+usVCC=

IB

Rb

+

UBE

+

IE

Re=IB

Rb+

UBE+(1+)

IBReIB

=

(VCC

–

UBE)/

[Rb

+

(1+

)

Re]IC=

IBUCE

=

VCC–

IC

Re二、動態(tài)分析+C1RSReRb+VCCC2RL+–+us交流通路+–RsRb+UoRLIbIcIiReUs小信號等效電路+UsRb+UoRLIbIcIirbeIbReRs電壓放大倍數(shù)：1輸入電阻：+–RsRb+UoRLIbIcIiReUs輸出電阻：RbrbeReRSUs=0I+UIcIbIbIReRS=RS//RBI

=

IRe+

Ib

+

Ib特點(diǎn)：Au1

輸入輸出同相，Ri

高，Ro

低用途：輸入級，輸出級，中間緩沖級2.3.2共基極放大電路電路圖+VCCRcCbC2RLRe+++Rb1Rb2RS+us

+uoC1+ui習(xí)慣畫法+VCCRcCbC2RLRe++Rb1Rb2RS+us+uoC1++ui一、靜態(tài)分析（略）交流通路RcReRS+usRL+ui+uo小信號模型+UoRcReRS+UsRLrbeIoIcIeIiIb

Ib+Ui二、動態(tài)分析+UoRcReRS+UsRLrbeIoIcIeIiIb

Ib+UiRiRiRoRo=RC特點(diǎn)：1.Au大小與共射電路相同。2.輸入電阻小，Aus小。用途：高頻特性好，常用于高頻電路中。三、BJT共基極電流放大系數(shù)2.4.1絕緣柵場效應(yīng)管2.4.2結(jié)型場效應(yīng)管2.4場效應(yīng)管及其基本放大電路2.4.3場效應(yīng)管的參數(shù)、特點(diǎn)及使用注意2.4.4其它類型場效應(yīng)管2.4.5FET的偏置電路及靜態(tài)分析2.4.6FET放大電路的小信號模型分析法引言場效應(yīng)管FET

(FieldEffectTransistor)類型：結(jié)型JFET

(JunctionFieldEffectTransistor)絕緣柵型IGFET(InsulatedGateFET)特點(diǎn)：1.單極性器件(一種載流子導(dǎo)電)3.工藝簡單、易集成、功耗小、體積小、成本低2.輸入電阻高(1071015，IGFET可高達(dá)1015)2.4.1絕緣柵場效應(yīng)管一、N溝道增強(qiáng)型MOSFET(MentalOxideSemi—FET)1.結(jié)構(gòu)與符號P型襯底(摻雜濃度低)N+N+用擴(kuò)散的方法制作兩個N區(qū)在硅片表面生一層薄SiO2絕緣層sd用金屬鋁引出源極s和漏極dg在絕緣層上噴金屬鋁引出柵極gB耗盡層s—源極sourceg—柵極gate

d—漏極drainsgdB2.工作原理1)uGS

對導(dǎo)電溝道的影響

(uDS=0)a.當(dāng)UGS=0

，ds間為兩個背對背的PN結(jié)；b.當(dāng)0<UGS<UGS(th)(開啟電壓)時，GB間的垂直電場吸引P區(qū)中電子形成離子區(qū)(耗盡層)；c.當(dāng)uGS

UGS(th)

時，襯底中電子被吸引到表面，形成導(dǎo)電溝道。uGS

越大溝道越厚。反型層(溝道)2)

uDS

對iD的影響(uGS>UGS(th))ds

間的電位差使溝道呈楔形，uDS，靠近漏極端的溝道厚度變薄。預(yù)夾斷(UGD=

UGS(th))：漏極附近反型層消失。預(yù)夾斷發(fā)生之前：uDSiD。預(yù)夾斷發(fā)生之后：uDSiD不變。MOS工作原理3.轉(zhuǎn)移特性曲線2464321uGS/ViD/mAUDS=10VUGS(th)當(dāng)uGS>UGS(th)

時：uGS=2UGS(th)

時的

iD值4.輸出特性曲線可變電阻區(qū)uDS<uGSUGS(th)uDSiD

，直到預(yù)夾斷飽和(放大區(qū))uDS，iD不變uDS加在耗盡層上，溝道電阻不變截止區(qū)uGS

UGS(th)全夾斷iD=0

開啟電壓iD/mAuDS/VuGS=2V4V6V8V截止區(qū)飽和區(qū)可變電阻區(qū)放大區(qū)恒流區(qū)OO二、N溝道耗盡型MOSFETsgdBSio2絕緣層中摻入正離子在uGS=0時已形成溝道；在ds間加正電壓時形成iD，uGS

UGS(off)

時，全夾斷。輸出特性uGS/ViD/mA轉(zhuǎn)移特性IDSSUGS(off)夾斷電壓飽和漏極電流當(dāng)uGS

UGS(off)時，uDS/ViD/mAuGS=4V2V0V2VOO三、P溝道MOSFET簡介增強(qiáng)型耗盡型sgdBsgdB2.4.2結(jié)型場效應(yīng)管1.結(jié)構(gòu)與符號N溝道JFETP溝道JFET2.工作原理uGS

0，uDS

>0此時uGD=UGS(off)；

溝道楔型耗盡層剛相碰時稱預(yù)夾斷。預(yù)夾斷當(dāng)uDS

，預(yù)夾斷點(diǎn)下移。3.轉(zhuǎn)移特性和輸出特性UGS(off)當(dāng)UGS(off)

uGS0時,uGSiDIDSSuDSiDuGS=–3V–2V–1V0V–3VJFET工作原理OON溝道增強(qiáng)型sgdBiDP溝道增強(qiáng)型sgdBiD2–2OuGS/ViD/mAUGS(th)OuDS/ViD/mA–2V–4V–6V–8VuGS=8V6V4V2VsgdBiDN溝道耗盡型iDsgdBP溝道耗盡型UGS(off)IDSSuGS/ViD/mA–5O5OuDS/ViD/mA5V2V0V–2VuGS=2V0V–2V–5VN溝道結(jié)型sgdiDsgdiDP溝道結(jié)型uGS/ViD/mA5–5OIDSSUGS(off)OuDS/ViD/mA5V2V0VuGS=0V–2V–5V各種FET符號、特性的比較2.4.3場效應(yīng)管的主要參數(shù)、特點(diǎn)及注意事項(xiàng)1.開啟電壓UGS(th)(增強(qiáng)型)夾斷電壓

UGS(off)(耗盡型)指uDS=某值，使漏極電流iD為某一小電流時的uGS值。UGS(th)UGS(off)2.飽和漏極電流IDSS耗盡型場效應(yīng)管，當(dāng)uGS=0時所對應(yīng)的漏極電流。3.直流輸入電阻RGS指漏源間短路時，柵、源間加反向電壓呈現(xiàn)的直流電阻。JFET：RGS>107

MOSFET：RGS=109

1015IDSSuGS/ViD/mAO一、場效應(yīng)管的主要參數(shù)4.低頻跨導(dǎo)gm

反映了uGS對iD的控制能力，單位S(西門子)。常用毫西

(mS，mA/V)。uGS/ViD/mAQPDM=uDSiD，受管子最高工作溫度限制。5.最大漏極電流IDM6.最大漏極功耗

PDMO為管子工作時允許的最大漏極電流。7.漏源擊穿電壓U（BR）DS：漏源間能承受的最大電壓。8.柵源擊穿電壓U（BR）GS：柵源間能承受的最大電壓。二、場效應(yīng)管的主要特點(diǎn)及使用注意事項(xiàng)特點(diǎn)：FET為電壓控制型器件，柵極基本無電流，輸入電阻高，常用做高輸入阻抗輸入級。多

子導(dǎo)電，受溫度、輻射等外界因素影響小。噪聲比BJT小（尤其是JFET）。MOS管制造工藝簡單，體積小，功耗小，易集成。使用注意事項(xiàng)：MOS管襯底與源極通常接在一起。若需分開，襯源間電壓須反偏（NMOSuGS

<0，PMOSuGS

>

0）。MOS管輸入電阻極高，使柵極感應(yīng)電荷產(chǎn)生高壓造成管子擊穿。為避免柵極懸空及減少感應(yīng)，儲存時應(yīng)將三個極短路；焊接時，用鑷子短路三個極，并將電烙鐵斷電后焊接；不能用萬用表檢測，只能接入測試儀后再去掉短路線測試，取下前也應(yīng)先短路。JFET可在柵源極開路情況下儲存和用萬用表檢測。MOS管柵極過壓保護(hù)電路2.4.4其它類型場效應(yīng)管*一、砷化鎵金屬–半導(dǎo)體場效應(yīng)管MESFET(MentalSemiconductorFET)材料:GaAs符號:dgs特點(diǎn):為耗盡型器件，一般只制成N溝道，特性與JFET相似。開關(guān)時間特別短，導(dǎo)通電壓很小。用途:微波電路，高頻放大電路，和高速數(shù)字邏輯電路。二、VMOS

場效應(yīng)管因工藝上利用光刻沿垂直方向刻出一個V型槽而得名。特點(diǎn):為大功率管，耐壓可達(dá)1000

V以上，最大連續(xù)電流高達(dá)200

A。非線性失真小、噪聲較低、溫度穩(wěn)定性較高、輸入電阻高、驅(qū)動功率小。極間電容小，工作頻率高，用于高頻電路或開關(guān)式穩(wěn)壓電源。2.4.5FET的偏置電路及靜態(tài)分析+VDDRdC2CS+++uoC1+uiRgRsgsd

1.工作原理一、自偏壓電路柵極電阻Rg的作用：(1)為柵偏壓提供通路(2)瀉放柵極積累電荷源極電阻Rs的作用：提供負(fù)柵偏壓漏極電阻Rd的作用：把iD的變化變?yōu)閡DS的變化uGS=uG

–

uS

=–iDRs

2.靜態(tài)工作點(diǎn)的估算UGS=–IDRsUDS=VDD–

ID（Rs+Rd）二、分壓式自偏壓電路調(diào)整電阻的大小，可獲得：UGS>0UGS=0UGS<0RL+VDDRdC2Cs+++uoC1+uiRg2RsgsdRg1Rg32.4.6FET放大電路的小信號模型分析法一、FET的簡化小信號模型從輸入回路看，iG

0，故認(rèn)為g、s極間開路；從輸出回路看，漏極電流受柵、源電壓控制，有：對于正弦量：小信號模型sIdgmUgs+Ugs+Udsgd二、用小信號模型分析

FET

共源極放大電路RL+VDDRdC2Cs+++uoC1+uiRg2RsgsdRg1Rg3RLRD+Uo+UiRg2gsdRg3Rg1+UgsgmUgsIdIiRS有

CS

時：無

CS

時：Ri、Ro不變例已知gm

=0.7mS，求電壓放大倍數(shù)、輸入和輸出電阻。47

kRLRdC2Cs+++uoC1+uiRg2gsdRg1Rg32k30

k2

M10

M10k+18VRs解：耦合方式：直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合；光電耦合。2.5多級阻容耦合放大電路耦合：即信號的傳送。多級放大電路對耦合電路要求：1.靜態(tài)：保證各級Q點(diǎn)設(shè)置2.動態(tài):傳送信號。第一級放大電路輸入輸出第二級放大電路第n級放大電路……第n-1

級放大電路功放級要求：波形不失真，減少壓降損失。

設(shè):

1=2=50,rbe1=2.9k,rbe2=1.7k

2.5.1典型電路前級后級+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2關(guān)鍵:考慮級間影響。1.靜態(tài):

Q點(diǎn)同單級。2.動態(tài)性能:方法:ri2=RL1ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET22.5.2性能分析考慮級間影響2ri

,

ro

:概念同單級1rirori2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2微變等效電路:ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2RE1R2R3RC2RLRSR11.ri

=R1//[rbe1

+（

+1)RL1']其中:RL1=RE1//ri2=RE1//R2//R3

//rbe1=RE1//RL1

=RE1//ri2=27//1.71.7k

ri

=1000//(2.9+51×1.7)82k2.ro

=RC2=10kRE1R2R3RC2RLRSR13.中頻電壓放大倍數(shù):其中：RE1R2R3RC2RLRSR1RE1R2R3RC2RLRSR1多級阻容耦合放大器的特點(diǎn)：(1)由于電容的隔直作用，各級放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，分別估算。(2)前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓。(3)后一級的輸入電阻是前一級的交流負(fù)載電阻。(4)總電壓放大倍數(shù)=各級放大倍數(shù)的乘積。(5)總輸入電阻ri即為第一級的輸入電阻ri1。(6)總輸出電阻即為最后一級的輸出電阻。由上述特點(diǎn)可知，射極輸出器接在多級放大電路的首級可提高輸入電阻；接在末級可減小輸出電阻；接在中間級可起匹配作用，從而改善放大電路的性能。例1：放大電路由下面兩個放大電路組成。已知EC=15V，R1=100k，R2=33k，RE1=2.5k，RC=5k，1=60，；RB=570k，RE2=5.6k，2

=100，RS=20k，RL=5k+ECR1RCC11C12R2CERE1uiriuoT1放大電路一RB+ECC21C22RE2uiuoT2放大電路二求直接采用放大電路一的放大倍數(shù)Au和Aus。若信號經(jīng)放大電路一放大后，再經(jīng)射極輸出器輸出，求放大倍數(shù)Au、ri和ro

。若信號經(jīng)射極輸出器后，再經(jīng)放大后放大電路一輸出，求放大倍數(shù)Au和Aus。+ECR1RCC11C12R2CERE1uiriuoT1RB+ECC21C22RE2uiuoT2ri=

R1//R2//rbe

=1.52k(1)由于RS大，而ri小，致使放大倍數(shù)降低；(2)放大倍數(shù)與負(fù)載的大小有關(guān)。例：

RL=5k時,Au=-93；RL=1k時,Au=-31。求直接采用放大電路一的放大倍數(shù)Au和Aus。+ECR1RCC1C2R2CERERLuiuousRSriT12.若信號經(jīng)放大電路一放大后，再經(jīng)射極輸出器輸出，求放大倍數(shù)Au、ri和ro。

usRSRB+ECC22RE2uoT2RLR1RCC11R2CERE1uiriT1rbe2=2.36krbe1=1.62kro1=RC=5k討論：帶負(fù)載能力