第4章南昌大學(xué)低頻(補(bǔ)充)

共源放大器南昌大學(xué)——共源、共柵和共漏放大器的性能場(chǎng)效應(yīng)管電路性能特點(diǎn)、分析方法與三極管放大器相似。不同之處僅在于，F(xiàn)ET或場(chǎng)效晶體管的ig=0。gmvgxRDRGvs+-RL+-voRS+-virdsgsRiRoRDRGvs+-RL+-voRS+-vi

接R

S

的共源放大器不變經(jīng)推導(dǎo)則增大減小RDRGvs+-RL+-voRS+-viR

SgmvgsRDRGvs+-RL+-voRS+-virdsgsRiRoR

SR

o

共柵放大器vs+-RL+-voR

SRSRDgmvgsiiio+-vigsRi

i

i因?yàn)樗远鴙s+-RL+-voR

SRSRDvi+-

共漏放大器經(jīng)推導(dǎo)RGvs+-RL+-voRS+-viR

SgR

SRGvs+-RL+voRS+-virds-gmvgssFET三種組態(tài)電路性能比較1共源共柵共漏RiRoAvRDRGvs+-RL+-voRS+-viR

Svs+-RL+-voR

SRSRDvi+-RGvs+-RL+-voRS+-viR

S電流源電路及其應(yīng)用直流狀態(tài)工作時(shí)，可提供恒定的輸出電流

I0。交流工作時(shí)，具有很高輸出電阻

Ro，可作有源負(fù)載使用。+-VQ+vRiB恒定iC外電路(電流源電路)+-VQR電流源I0(直流狀態(tài))+-R電流源Rov(交流狀態(tài))

電流源電路特點(diǎn)：

對(duì)電流源電路要求：直流狀態(tài)工作時(shí)，要求I0

精度高、熱穩(wěn)定性好。交流狀態(tài)工作時(shí)，要求Ro

大(理想情況Ro

)。利用iB恒定時(shí)，iC接近恒流特性而構(gòu)成。

電流源電路原理：

假設(shè)T1、T2

兩管嚴(yán)格配對(duì)，

基本鏡像電流源T1VCCiC1RT2IRiC2=I0由于

vBE1=vBE2

根據(jù)得知因此，稱iC2

是iC1

的鏡像。參考電流由于因此

IR

(

>>2)

減小

影響的鏡像電流源T1VCCiC1RT2IRIOiRET3

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)T1

管c、b之間插入一射隨器T3。

電路優(yōu)點(diǎn)減小分流i，提高I0

作為IR

鏡像的精度。式中

比例式鏡像電流源T1VCCiE1RT2IRIOR1R2iE2

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)兩管射極串接不同阻值的電阻。

電路優(yōu)點(diǎn)Rｏ增大，I０恒流特性得到改善。式中有源負(fù)載差分放大器T1、T2

構(gòu)成的鏡像電流源代替RC4。T1VCCic3T2vi1T3T4IEEVEEiOic4ic2vi2

電路組成：T3、T4

構(gòu)成雙端輸入單端輸出差放。

電路特點(diǎn)：

由鏡像電流源知當(dāng)差模輸入時(shí)則差模輸出電流當(dāng)共模輸入時(shí)則共模輸出電流T1VCCiC3T2vi1T3T4IEEVEEiOiC4iC2vi2

性能分析：

結(jié)論：該電路不僅具有放大差模、抑制共模的能力，在單端輸出時(shí)，還獲得雙端輸出的增益。由于則差模增益差模輸入電阻差模輸出電阻集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)放是實(shí)現(xiàn)高增益放大功能的一種集成器件。

集成運(yùn)放性能特點(diǎn)Av

很大：(104~107或80~140dB)Ri很大：(幾k

~105M

)Ro

很?。?幾十

)靜態(tài)輸入、輸出電位均為零。

集成運(yùn)放電路符號(hào)反相輸入端同相輸入端輸出端v-v+vo+-

集成運(yùn)放電路組成由于實(shí)際電路較復(fù)雜，因此讀圖時(shí)，應(yīng)根據(jù)電路組成，把整個(gè)電路劃分成若干基本單元進(jìn)行分析。輸入級(jí)中間增益級(jí)輸出級(jí)偏置電路采用改進(jìn)型差分放大器采用1~2級(jí)共發(fā)電路采用射隨器或互補(bǔ)對(duì)稱放大器采用電流源放大器的頻率響應(yīng)從系統(tǒng)的觀點(diǎn)看，小信號(hào)放大器為線性時(shí)不變系統(tǒng)。

傳遞函數(shù)和極零點(diǎn)復(fù)頻域分析法輸入激勵(lì)信號(hào)x(t)輸出激勵(lì)信號(hào)y(t)若設(shè)拉氏變換X(s)Y(s)在初始條件為零時(shí)，定義系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：(m

n)式中：標(biāo)尺因子H0

=bm/an

，z為零點(diǎn)，p為極點(diǎn)。

在可實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)定有源線性系統(tǒng)中，分母多項(xiàng)式各系數(shù)恒為正實(shí)數(shù)，極點(diǎn)必為負(fù)實(shí)數(shù)或?qū)嵅繛樨?fù)值的共軛復(fù)數(shù)。

零點(diǎn)可以是負(fù)實(shí)數(shù)或?qū)嵅繛樨?fù)值的共軛復(fù)數(shù)；也可以是正實(shí)數(shù)或?qū)嵅繛檎档墓曹棌?fù)數(shù)。

在僅含容性電抗元件的系統(tǒng)中：只要不出現(xiàn)由電容構(gòu)成的閉合回路，則極點(diǎn)數(shù)=電容數(shù)。若出現(xiàn)閉合回路，則極點(diǎn)數(shù)=獨(dú)立電容數(shù)-1。C1C2C3圖示閉合回路，極點(diǎn)數(shù)=2說(shuō)明1)寫(xiě)出電路傳遞函數(shù)表達(dá)式

A(s)

頻率響應(yīng)分析步驟復(fù)頻域內(nèi)，無(wú)零多極系統(tǒng)傳遞函數(shù)一般表達(dá)式：

2)令s=j

，寫(xiě)出頻率特性表達(dá)式

A(j

)設(shè)極點(diǎn)均為負(fù)實(shí)數(shù)(

p

=

-

p)，則4)確定上、下限角頻率

3)繪制漸近波特圖

RC低通電路頻率響應(yīng)CR+-+-vi(t)vo(t)

由圖，傳遞函數(shù)表達(dá)式：時(shí)間常數(shù)式中，

令s=j

，則頻率特性表達(dá)式：幅值：或相角：O

p0.1

p10

pAv(

)/dB

-20-3O

p0.1

p10

p

A(

)

-45

-90

-5.7

繪制漸近波特圖：根據(jù)畫(huà)出幅頻波特圖畫(huà)出相頻波特圖漸近波特圖畫(huà)法：幅頻

<<

p時(shí)，

>>

p時(shí)，

=

p時(shí)，相頻

<0.1

p時(shí)，

>10

p

時(shí)，

=

p

時(shí)，-20dB/10倍頻-45

/10倍頻

確定上限角頻率：O

p0.1

p10

pAv(

)/dB

-20O

p0.1

p10

p

A(

)

-45

-90

-20dB/10倍頻-45

/10倍頻歸納一階因子漸近波特圖畫(huà)法：幅頻漸近波特圖：已知自0dB水平線出發(fā)，經(jīng)

p

轉(zhuǎn)折成斜率為(–20dB/10倍頻)的直線。相頻漸近波特圖：自0

水平線出發(fā)，經(jīng)0.1

p

處轉(zhuǎn)折，斜率為(–45

/10倍頻)，再經(jīng)10

p

處轉(zhuǎn)折為-90

的水平線。因

=p

時(shí)，

H=p

RC高通電路頻率響應(yīng)

由圖，傳遞函數(shù)表達(dá)式：時(shí)間常數(shù)式中，

令s=j

，則頻率特性表達(dá)式：幅值：相角：CR+-+-vi(t)vo(t)下限角頻率：因

=p

時(shí)，

L=pO

p0.1

p10

p

A(

)

45

90

繪制漸近波特圖：根據(jù)畫(huà)出幅頻波特圖畫(huà)出相頻波特圖O

p0.1

p10

pAv(

)/dB

-2020dB/十倍頻-45

/十倍頻幅頻漸近波特圖：>p：0dB水平線；

<p：斜率為(20dB/十倍頻)的直線。相頻漸近波特圖：<0.1

p：90

的水平線。

0.1

p

<<10

p：斜率為(–45

/十倍頻)的直線。

>10

p：0

水平線。

多極點(diǎn)系統(tǒng)頻率響應(yīng)

利用RC低通電路分析結(jié)果，得傳遞函數(shù)表達(dá)式：式中C1R1+-+-vivoAv1C2R2Av2C3R3Av3如圖所示的三級(jí)理想電壓放大器，Ri

，Ro0。試畫(huà)漸近波特圖，并求

H。已知R1C1>R2C2>R3C3

。

頻率特性表達(dá)式：幅頻及相頻表達(dá)式：均為單階因子波特圖的疊加。假設(shè)O

p20.1

p110

p3

A(

)

-90

p1

p3-180

-270

O

p2

p1

p3Av(

)/dB

204060-20

p3-20dB/10倍頻-40dB/十倍頻-60dB/十倍頻-45

/10倍頻-90

/十倍頻-45

/十倍頻歸納多極點(diǎn)系統(tǒng)漸近波特圖畫(huà)法：幅頻漸近波特圖：自中頻增益

AvI(dB)的水平線出發(fā)，經(jīng)

pn

轉(zhuǎn)折成斜率為(–

20dB/十倍頻)的直線。相頻漸