Jin2013-2基本放大電路

第一章常用半導(dǎo)體器件二極管單向，三極管放大放大區(qū)、截止區(qū)、飽和區(qū)放大條件：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏2.輸出特性對應(yīng)于一個IB就有一條iC隨uCE變化的曲線。放大狀態(tài)曲線幾乎是橫軸的平行線飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)第二章基本放大電路§2.1放大的概念與放大電路的性能指標§2.2基本共射放大電路的工作原理§2.3放大電路的分析方法§2.4靜態(tài)工作點的穩(wěn)定§2.5晶體管放大電路的三種接法§2.6場效應(yīng)管及其基本放大電路§2.7基本放大電路的派生電路§2.1放大的概念與放大電路

的性能指標一、放大的概念二、放大電路的性能指標一、放大的概念放大：能量觀點和信息觀點信號放大的對象：變化量信號放大的基本要求：不失真信號放大的目的：提高信號的可利用性VCC至少一路直流電源供電二、性能指標1.放大倍數(shù)：輸出量與輸入量之比電壓放大倍數(shù)是最常被研究和測試的參數(shù)信號源信號源內(nèi)阻輸入電壓輸入電流輸出電壓輸出電流對信號而言，任何放大電路均可看成二端口網(wǎng)絡(luò)。2.輸入電阻和輸出電阻

將輸出等效成有內(nèi)阻的電壓源，內(nèi)阻就是輸出電阻?？蛰d時輸出電壓有效值帶RL時的輸出電壓有效值輸入電壓與輸入電流有效值之比。從輸入端看進去的等效電阻3.通頻帶4.最大不失真輸出電壓Uom：交流有效值。

由于電容、電感及放大管PN結(jié)的電容效應(yīng)，使放大電路在信號頻率較低和較高時電壓放大倍數(shù)數(shù)值下降，并產(chǎn)生相移。衡量放大電路對不同頻率信號的適應(yīng)能力。下限頻率上限頻率5.最大輸出功率Pom和效率η：功率放大電路的參數(shù)§2.2基本共射放大電路的工作原理一、電路的組成及各元件的作用二、設(shè)置靜態(tài)工作點的必要性三、波形分析四、放大電路的組成原則一、電路的組成及各元件的作用VBB、Rb：使UBE＞Uon，且有合適的IB。VCC：使UCE≥UBE，同時作為負載的能源。Rc：將ΔiC轉(zhuǎn)換成ΔuCE(uo)。動態(tài)信號作用時：

輸入電壓ui為零時，晶體管各極的電流、b-e間的電壓、管壓降稱為靜態(tài)工作點Q，記作IBQ、ICQ（IEQ）、UBEQ、UCEQ。共射二、設(shè)置靜態(tài)工作點的必要性

Q點幾乎影響著所有的動態(tài)參數(shù)！靜態(tài)工作點是一種客觀存在。偏置電壓為V級，信號在mV到uA級，相對偏置電壓可忽略不計。

Q點設(shè)置不當，信號就要失真。合理設(shè)置Q點，可以簡化電路分析，將直流和交流分開處理。三、基本共射放大電路的波形分析輸出和輸入反相！動態(tài)信號馱載在靜態(tài)之上與iC變化方向相反

要想不失真，就要在信號的整個周期內(nèi)保證晶體管始終工作在放大區(qū)！四、放大電路的組成原則靜態(tài)工作點合適：合適的直流電源、合適的電路參數(shù)。動態(tài)信號能夠作用于晶體管的輸入回路，在負載上能夠獲得放大了的動態(tài)信號。對實用放大電路的要求：共地、直流電源種類盡可能少、負載上無直流分量。兩種實用放大電路：（1）直接耦合放大電路問題：1.兩種電源2.信號源與放大電路不“共地”共地，且要使信號馱載在靜態(tài)之上靜態(tài)時，動態(tài)時，VCC和uI同時作用于晶體管的輸入回路。將兩個電源合二為一有直流分量有交流損失－＋UBEQ兩種實用放大電路：（2）阻容耦合放大電路耦合電容的容量應(yīng)足夠大，即對于交流信號近似為短路。其作用是“隔離直流、通過交流”。靜態(tài)時，C1、C2上電壓？動態(tài)時，C1、C2為耦合電容！＋－UBEQ－＋UCEQuBE＝uI＋UBEQ，信號馱載在靜態(tài)之上。負載上只有交流信號?！?.3放大電路的分析方法一、放大電路的直流通路和交流通路二、圖解法三、等效電路法一、放大電路的直流通路和交流通路1.直流通路：①Us=0，保留Rs；②電容開路；③電感相當于短路（線圈電阻近似為0）。2.交流通路：①大容量電容相當于短路；②直流電源相當于短路（內(nèi)阻為0）。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(fù)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?；竟采浞糯箅娐返闹绷魍泛徒涣魍妨芯w管輸入、輸出回路方程，將UBEQ作為已知條件，令I(lǐng)CQ＝βIBQ，可估算出靜態(tài)工作點。

VBB越大，UBEQ取不同的值所引起的IBQ的誤差越小。當VCC>>UBEQ時，已知：VCC＝12V，Rb＝600kΩ，Rc＝3kΩ，β＝100。Q＝？直流通路阻容耦合單管共射放大電路的直流通路和交流通路設(shè)置靜態(tài)工作點很重要靜態(tài)工作點保證三極管工作在放大區(qū)，信號不失真靜態(tài)工作點設(shè)置成功后，電路就可以分成直流通路和交流通路，分別分析。畫直流通路和交流通路的例子例一：基本共射電路例二：直接耦合共射電路例三：阻容耦合共射電路優(yōu)點：靜態(tài)工作點與信號源內(nèi)阻、負載電阻無關(guān)！二、圖解法

應(yīng)實測特性曲線

輸入回路負載線QIBQUBEQIBQQICQUCEQ負載線1.靜態(tài)分析：圖解二元方程2.電壓放大倍數(shù)的分析斜率不變3.失真分析截止失真消除方法：增大VBB，即向上平移輸入回路負載線。截止失真是在輸入回路首先產(chǎn)生失真！飽和失真飽和失真Rb↑或β↓或VBB↓Rc↓或VCC↑：飽和失真是輸出回路產(chǎn)生失真。最大不失真輸出電壓Uom

例2.3.11.在什么參數(shù)、如何變化時Q1→Q2→Q3→Q4？2.從輸出電壓上看，哪個Q點下最易產(chǎn)生截止失真？哪個Q點下最易產(chǎn)生飽和失真？哪個Q點下Uom最大？3.設(shè)計放大電路時，應(yīng)根據(jù)什么選擇VCC？三、等效電路法半導(dǎo)體器件的非線性特性使放大電路的分析復(fù)雜化。利用線性元件建立模型，來描述非線性器件的特性。1.直流模型：適于Q點的分析理想二極管利用估算法求解靜態(tài)工作點，實質(zhì)上利用了直流模型。輸入回路等效為恒壓源輸出回路等效為電流控制的電流源2.晶體管的h參數(shù)等效模型（交流等效模型）在交流通路中可將晶體管看成為一個二端口網(wǎng)絡(luò)，輸入回路、輸出回路各為一個端口。低頻小信號模型在低頻、小信號作用下的關(guān)系式交流等效模型（按式子畫模型）電阻無量綱無量綱電導(dǎo)h參數(shù)的物理意義b-e間的動態(tài)電阻內(nèi)反饋系數(shù)電流放大系數(shù)c-e間的電導(dǎo)分清主次，合理近似！什么情況下h12和h22的作用可忽略不計？簡化的h參數(shù)等效電路－交流等效模型查閱手冊基區(qū)體電阻發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射區(qū)體電阻數(shù)值小可忽略利用PN結(jié)的電流方程可求得由IEQ算出在輸入特性曲線上，Q點越高，rbe越??！三極管放大

放大一定頻率范圍內(nèi)的交流信號三極管的動態(tài)參數(shù)放大的前提：正確偏置

靜態(tài)工作點直流通路和交流通路放大電路的分析方法圖解法等效電路法圖解法斜率不變等效電路法交流等效模型（按式子畫模型）電阻無量綱無量綱電導(dǎo)簡化的h參數(shù)等效電路－交流等效模型查閱手冊由IEQ算出3.放大電路的動態(tài)分析放大電路的交流等效電路阻容耦合共射放大電路的動態(tài)分析輸入電阻中不應(yīng)含有Rs!輸出電阻中不應(yīng)含有RL!例2.3.2例2.3.3：阻容耦合共射放大電路的靜態(tài)分析和動態(tài)分析§2.4靜態(tài)工作點的穩(wěn)定一、溫度對靜態(tài)工作點的影響二、靜態(tài)工作點穩(wěn)定的典型電路三、穩(wěn)定靜態(tài)工作點的方法一、溫度對靜態(tài)工作點的影響

所謂Q點穩(wěn)定，是指ICQ和UCEQ在溫度變化時基本不變，這是靠IBQ的變化得來的。若溫度升高時要Q’回到Q，則只有減小IBQT（℃）→β↑→ICQ↑→Q’ICEO↑若UBEQ不變IBQ↑Q’二、靜態(tài)工作點穩(wěn)定的典型電路

直流通路？Ce為旁路電容，在交流通路中可視為短路1.電路組成2.穩(wěn)定原理為了穩(wěn)定Q點，通常I1>>IB，即I1≈I2；因此基本不隨溫度變化。設(shè)UBEQ＝UBE＋ΔUBE，若UBQ－UBE>>ΔUBE，則IEQ穩(wěn)定。Re的作用T(℃)↑→IC↑→UE↑→UBE↓（UB基本不變）→IB↓→IC↓Re起直流負反饋作用，其值越大，反饋越強，Q點越穩(wěn)定。關(guān)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施稱為反饋。直流通路中的反饋稱為直流反饋。反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小的稱為負反饋，反之稱為正反饋。Re有上限值嗎？IC通過Re轉(zhuǎn)換為ΔUE影響UBE溫度升高IC增大，反饋的結(jié)果使之減小3.

Q點分析分壓式電流負反饋工作點穩(wěn)定電路Rb上靜態(tài)電壓是否可忽略不計？判斷方法：4.動態(tài)分析利?弊?無旁路電容Ce時：如何提高電壓放大能力？三、穩(wěn)定靜態(tài)工作點的方法引入直流負反饋溫度補償：利用對溫度敏感的元件，在溫度變化時直接影響輸入回路。作業(yè)：P1382.12.2§2.5晶體管放大電路的三種接法一、基本共集放大電路二、基本共基放大電路三、三種接法放大電路的比較一、基本共集放大電路1.靜態(tài)分析2.動態(tài)分析：電壓放大倍數(shù)故稱之為射極跟隨器Uo＜Ui2.動態(tài)分析：輸入電阻的分析Ri與負載有關(guān)！RL帶負載電阻后從基極看Re，被增大到（1+β）倍2.動態(tài)分析：輸出電阻的分析Ro與信號源內(nèi)阻有關(guān)！3.特點：輸入電阻大，輸出電阻小；只放大電流，不放大電壓；在一定條件下有電壓跟隨作用！

令Us為零，保留Rs，在輸出端加Uo，產(chǎn)生Io,。從射極看基極回路電阻，被減小到（1+β）倍二、基本共基放大電路1.靜態(tài)分析2.動態(tài)分析3.特點：輸入電阻小，頻帶寬！只放大電壓，不放大電流！三、三種接法的比較：空載情況下接法共射共集共基Au大

小于1

大Aiβ1＋βαRi

中

大

小Ro

大

小

大頻帶窄中寬作業(yè)P1382.32.5P1392.6討論二改變電壓放大倍數(shù)清華大學(xué)華成英hchya@§2.6場效應(yīng)管放大電路一、場效應(yīng)管二、場效應(yīng)管放大電路靜態(tài)工作點的設(shè)置方法三、場效應(yīng)管放大電路的動態(tài)分析一、場效應(yīng)管1.結(jié)型場效應(yīng)管增強型管2.絕緣柵型場效應(yīng)管3.耗盡型MOS管2.絕緣柵型場效應(yīng)管uGS增大，反型層（導(dǎo)電溝道）將變厚變長。當反型層將兩個N區(qū)相接時，形成導(dǎo)電溝道。SiO2絕緣層襯底耗盡層空穴高摻雜反型層增強型管大到一定值才開啟增強型MOS管uDS對iD的影響

用場效應(yīng)管組成放大電路時應(yīng)使之工作在恒流區(qū)。N溝道增強型MOS管工作在恒流區(qū)的條件是什么？iD隨uDS的增大而增大，可變電阻區(qū)uGD＝UGS（th）,預(yù)夾斷iD幾乎僅僅受控于uGS，恒流區(qū)剛出現(xiàn)夾斷uGS的增大幾乎全部用來克服夾斷區(qū)的電阻耗盡型MOS管

耗盡型MOS管在uGS＞0、uGS＜0、uGS＝0時均可導(dǎo)通，且與結(jié)型場效應(yīng)管不同，由于SiO2絕緣層的存在，在uGS＞0時仍保持g-s間電阻非常大的特點。加正離子小到一定值才夾斷uGS=0時就存在導(dǎo)電溝道MOS管的特性1)增強型MOS管2)耗盡型MOS管開啟電壓夾斷電壓