(5.1)--第三章.基本放大电路.pdf

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1、模拟电子技术基础模拟电子技术基础 Fundamentals of Analog Electronic 基本放大电路基本放大电路 放大的放大的概念概念 放大的对象：变化量放大的对象：变化量 扩音机扩音机 放大的概念放大的概念 放大的本质：能量的控制和转换，利用有源元件实现放大的本质：能量的控制和转换，利用有源元件实现 至少一路直流至少一路直流 电源供电，是能源电源供电，是能源 判断电路能否放大的基本出发点判断电路能否放大的基本出发点 放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大 能够控制能量的元件能够控制能量的元件 常用正弦波做测试信号常用正弦波做测试信号 输入信号为零时为静态输入信号为零时为静态

2、放大的基本要求：不失真放大的基本要求：不失真放大的前提放大的前提 +V VCCCC 放大放大电路的性能指标电路的性能指标 信号源信号源 信号源信号源内阻内阻 输入电压输入电压 输入电流输入电流 输出电压输出电压 输出电流输出电流 对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。放大电路的性能指标：放大电路的性能指标：研究的是动态性能研究的是动态性能 物理量物理量表示为复数，表明既研究其幅值又研究其相位。表示为复数，表明既研究其幅值又研究其相位。放大倍数：输出量与输入量之比放大倍数：输出量与输入量之比 ioUUAAuuu=ioIIAAiii=ioIUAui

3、=ioUIAiu=电压放大倍数是最常被研究和测试的参数电压放大倍数是最常被研究和测试的参数 信号源信号源 信号源信号源内阻内阻 输入电压输入电压 输入电流输入电流 输出电压输出电压 输出电流输出电流 放大电路的性能指标：放大电路的性能指标：研究的是动态性能研究的是动态性能 输入电阻输入电阻 iiiIUR=输入电压与输入电流有效值之比：输入电压与输入电流有效值之比：从输入端看进去从输入端看进去的等效电阻的等效电阻 放大电路的性能指标：放大电路的性能指标：研究的是动态性能研究的是动态性能 输出电阻输出电阻 将输出等效成有内阻的将输出等效成有内阻的 电压源，内阻就是输出电阻电压源，内阻就是输出电阻

4、LooLoooo)1(RUURUUUR=空载时空载时输出电压输出电压有效值有效值 带带RL时输出电压时输出电压有效值有效值 放大电路的性能指标：放大电路的性能指标：研究的是动态性能研究的是动态性能 如图所示两个放大电路连接在一起，填空：如图所示两个放大电路连接在一起，填空：（1）是放大电路是放大电路的信号源内阻；的信号源内阻；（2）是放大电路是放大电路的负载电阻的负载电阻;（3）放大电路）放大电路空载时电压放大倍数的数值空载时电压放大倍数的数值 （填大于、（填大于、等于等于 或或小于）带上放大电路小于）带上放大电路时电压放大倍数的数值时电压放大倍数的数值 讨论讨论 通频带通频带 由于由于电容、

5、电感及半导体元件的电容效应，使放大电路在信电容、电感及半导体元件的电容效应，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。下限频率下限频率 上限频率上限频率 LHbwfff=扩音机的扩音机的 fL 和和 fH 为多少？为多少？放大电路的性能指标：放大电路的性能指标：研究的是动态性能研究的是动态性能 最大输出功率和效率：最大输出功率和效率：功率放大电路再作研究功率放大电路再作研究 最大不失真输出电压最大不失真输出电压Uom：交流有效值交流有效值 放大

6、电路的性能指标：放大电路的性能指标：研究的是动态性能研究的是动态性能 基本共射放大电路的基本共射放大电路的组成组成 及各及各元件的作用元件的作用 VBB、Rb：使：使UBE Uon，且有合适的，且有合适的IB。VCC：使：使UCEUBE，同时作为负载的能源。，同时作为负载的能源。Rc：将：将iC转换成转换成uCE(uo)。T：有源元件，：有源元件，能够控制能量的元件能够控制能量的元件。共射共射 )(oCECBIcuuuiiuR动态信号作用时：动态信号作用时：输入输入电压电压ui为零时，晶体管各极的为零时，晶体管各极的电流、电流、b-e间的电压、管压间的电压、管压降称为静态工作点降称为静态工作点

7、Q，记作，记作IBQ、ICQ（IEQ）、）、UBEQ、UCEQ。基本共射放大电路基本共射放大电路的的 波形波形分析分析 输出输出电压必然失真！电压必然失真！设置静态设置静态工作点工作点，虽然首先，虽然首先要要解决的是失真解决的是失真问题，但问题，但Q点几乎影响着所有的动态参数！点几乎影响着所有的动态参数！为什么为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零时有放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压？合适的直流电流和极间电压？设置设置静态工作点的必要性静态工作点的必要性 动态信号驮载在静态之上动态信号驮载在静态之上 与与iC变化方向相反变化方向相反 输出和输入反

8、相！输出和输入反相！基本共射放大电路的波形分析基本共射放大电路的波形分析 t tuCEUCEQVCCOt tuCEUCEQVCCO饱和失真饱和失真 底部失真底部失真 截止失真截止失真 顶部失真顶部失真 要要想不失真，就要在信号的整个周期内保证晶体管始终想不失真，就要在信号的整个周期内保证晶体管始终工作在放大区！工作在放大区！基本共射放大电路的波形分析基本共射放大电路的波形分析 放大电路的组成原则和放大电路的组成原则和 两种实用的放大电路两种实用的放大电路 静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路参数静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路参数。动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能

9、动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能够获得放大了的动态信号。够获得放大了的动态信号。对实用放大电路的要求：对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽可能共地、直流电源种类尽可能少、负载上无直流分量。少、负载上无直流分量。放大电路的组成原则放大电路的组成原则 即信号源与放大电路、放大即信号源与放大电路、放大电路与负载有同一个公共端电路与负载有同一个公共端 问题：问题：1.两种两种电源电源 2.信号源与放大电路不“共地”信号源与放大电路不“共地”UBEQ 将两个电源合二为一将两个电源合二为一 直接耦合放大电路直接耦合放大电路 静态时静态时，。b1BEQRUU=动态动态时，时，VCC和和u

10、I同时作同时作用于晶体管的输入回路。动用于晶体管的输入回路。动态信号驮载在静态之上。态信号驮载在静态之上。有直流分量有直流分量 有交流损失有交流损失 UBEQ 直接耦合放大电路直接耦合放大电路 耦合耦合电容的容量应足够大，电容的容量应足够大，即对于交流信号近似为短路。其即对于交流信号近似为短路。其作用是“隔离作用是“隔离直流通过直流通过交流”。交流”。C1、C2为耦合电容！为耦合电容！阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路 静态时，静态时，C1、C2上电压？上电压？动态时，动态时，uBEuiUBEQ，信号驮载在静态之上。，信号驮载在静态之上。uCEUCEQ+uce，uouce，负载上只有交流信号。，

11、负载上只有交流信号。UBEQ UCEQ CEQC2BEQC1UUUU=，阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路 放大电路的直流通路放大电路的直流通路 和交流通路和交流通路 通常通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将它们分共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通路的概念。开作用，引入直流通路和交流通路的概念。为什么放大电路要分直流通路和交流通路为什么放大电路要分直流通路和交流通路 直流通路：直流通路：令令Us=0，保留，保留Rs；电容开路；电容开路；电感相当于短路（线圈电

12、阻近似为电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。）。交流通路：交流通路：大容量电容相当于短路；大容量电容相当于短路；直流电源相当于短路（内阻为直流电源相当于短路（内阻为0）。）。如何得到放大电路的直流通路和交流通路如何得到放大电路的直流通路和交流通路 列列晶体管输入、输出回路方程，将晶体管输入、输出回路方程，将UBEQ作为已知条件，令作为已知条件，令ICQIBQ，可估算出静态，可估算出静态工作点。工作点。直流直流 通路通路 cCQCCCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVI=VBB越大，越大，UBEQ取不同的取不同的值所引起的值所引起的IBQ的误差越小。的误差越小。基本共射放大电路的直

13、流通路和交流通路基本共射放大电路的直流通路和交流通路 交流交流 通路通路 基本共射放大电路的直流通路和交流通路基本共射放大电路的直流通路和交流通路 直流通路直流通路 cCQCCCEQBQCQbBEQCCBQ RIVUIIRUVI=当当VCC UBEQ时时，bCCBQRVI已知：已知：VCC12V，Rb600k，Rc3k，100。Q？阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路 IBQ20A，ICQ 2mA，UCEQ 6V 交流通路交流通路 阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路 放大电路的分析放大电路

14、的分析方法方法 图解法图解法 应实测特性曲线应实测特性曲线 bBBBBERiVu=cCCCCERiVu=输入回路输入回路负载线负载线 Q IBQ UBEQ IBQ Q ICQ UCEQ 负载线负载线 静态分析静态分析 bBIBBBERiuVu+=+=斜率不变斜率不变 IuBBQBiII+=+=CiCEu电压放大倍数的分析电压放大倍数的分析 符号为“”。反相，与给定uuAuuuuAuuiiuIOIOOCECBI)(=电压放大倍数的分析电压放大倍数的分析 图解法图解法用于放大电路的用于放大电路的 失真失真分析分析 截止失真是在输入回路首先产生失真！截止失真是在输入回路首先产生失真！t输出电压波形输

15、出电压波形顶部失真顶部失真 截止失真截止失真 消除方法：增大消除方法：增大VBB 减小减小Rb能消除截止失真吗？能消除截止失真吗？tRb减小减小 截止失真截止失真 消除方法：增大消除方法：增大Rb，减小减小Rc，减小减小，减小减小VBB，增大增大VCC。Q QRb 或或VBB 或或 Rc或或VCC 这可不是这可不是 好办法！好办法！饱和失真：饱和失真是输出回路产生失真饱和失真：饱和失真是输出回路产生失真 输出电压波形输出电压波形底底部失真部失真 放大电路的最大不失真输出电压放大电路的最大不失真输出电压Uom 用有效值表示用有效值表示 2CEQCComUVU=放大电路的最大不失真输出电压放大电路

16、的最大不失真输出电压Uom 为饱和管压降）（CESCESCEQom2UUUU=最大最大不失真输出电压不失真输出电压Uom：比较（比较（UCEQUCES）与）与（VCC UCEQ），取其小者，除以），取其小者，除以 。2直流负载线直流负载线和和 交流交流负载线负载线 直流通路直流通路 阻阻容耦合共射放大电路的直流负载线容耦合共射放大电路的直流负载线 交流负载线应过交流负载线应过Q点，且斜率点，且斜率决定于（决定于（RcRL）阻阻容耦合共射放大电路的交流负载线容耦合共射放大电路的交流负载线 Uom=?Q点在什么位置点在什么位置Uom最大？最大？BRILCQ 图解法图解法适于分析适于分析Q点和与点和

17、与Q点点 紧密紧密相关的失真问题、相关的失真问题、Uom！交流负载线应过交流负载线应过Q点，且斜率决定于（点，且斜率决定于（RcRL）阻阻容耦合共射放大电路的交流负载线容耦合共射放大电路的交流负载线 放大放大电路的等效模型电路的等效模型 及其建立方法及其建立方法 半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。利用线性元件建立模型，来描述一定条件下非线性器件利用线性元件建立模型，来描述一定条件下非线性器件的特性，称为建立等效模型，或称构造等效电路。的特性，称为建立等效模型，或称构造等效电路。利用晶体管的等效电路来分析放大电路，称为利用晶体管的等效电路

18、来分析放大电路，称为等效等效电路法电路法。放大电路的分析方法放大电路的分析方法等效电路法等效电路法 分析静态工作点：分析静态工作点：uI=0时时，仅，仅有有直流电直流电 源源的的作用作用直流等效模型直流等效模型 分析电压放大倍数、输入电阻、输出电阻：即在分析电压放大倍数、输入电阻、输出电阻：即在静态的静态的基础基础 上上加低频小加低频小信号信号交流等效模型交流等效模型 分析电路的高频特性：即考虑分析电路的高频特性：即考虑结电容的结电容的影响，在影响，在静态的静态的基础基础上上加高频小加高频小信号信号高频高频等效模型等效模型 需要建立晶体管的哪些等效模型需要建立晶体管的哪些等效模型 等效等效模型

19、模型构造方法构造方法 从外部特性从外部特性 从内部结构从内部结构 简单，适于近似分析简单，适于近似分析 复杂，适于复杂，适于EDAEDA 如何建立等效模型如何建立等效模型 EDA:Electronic Design Automation 利用利用估算法求解静态工作点，估算法求解静态工作点，实质上就是利用实质上就是利用了直流模型。了直流模型。理想二极管理想二极管 cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVICC=输入回路等效为输入回路等效为恒压源恒压源 输出回路等效为电输出回路等效为电流控制的电流源流控制的电流源 建立晶体管直流等效模型，求解建立晶体管直流等效模型，求解Q Q点点

20、晶体管的晶体管的h参数等效模型参数等效模型（交流等效模型）（交流等效模型）在交流通路中可将晶体管看成为在交流通路中可将晶体管看成为一个二端口网络，输入回路、输一个二端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。出回路各为一个端口。=)()(CEBCCEBBEuifiuifu，低频小信号模型低频小信号模型 晶体管的晶体管的h参数等效模型参数等效模型的建立的建立 在低频小信号作用下的关系式：在低频小信号作用下的关系式：+=+=CECECBBCCCECEBEBBBEBEddddddBCEBCEuuiiiiiuuuiiuuIUIU电阻电阻 无量纲无量纲 无量纲无量纲 电导电导 +=+=CE22B21CCE

21、12B11BE uhihiuhihu晶体管的晶体管的h参数等效模型参数等效模型的建立的建立 交流等效模型（按式子构造模型）交流等效模型（按式子构造模型）+=+=ce22b21cce12b11be UhIhIUhIhU电阻电阻 无量纲无量纲 无量纲无量纲 电导电导 +=+=CE22B21CCE12B11BE uhihiuhihu晶体管的晶体管的h参数等效模型参数等效模型的建立的建立 beBBE11CEriuhU=BCEBE12Iuuh=b b-e e间的间的 动态电阻动态电阻 内反馈系数内反馈系数 h参数参数的物理意义的物理意义 +=+=+=+=ce22b21cce12b11be UhIhIUh

22、IhU=CEBC21UiihceCEC221Bruihi=电流放大系数电流放大系数 c c-e e间的电导间的电导 分清主次，合理近似！什么情况下分清主次，合理近似！什么情况下h12和和h22的作用可忽略不计？的作用可忽略不计？h参数参数的物理意义的物理意义 +=+=+=+=ce22b21cce12b11be UhIhIUhIhU0 0 基区体电阻基区体电阻 发射结电阻发射结电阻 发射区体电阻数发射区体电阻数值小可忽略值小可忽略 简化的简化的h参数参数等效电路等效电路交流等效模型交流等效模型 EQTbbebbbbbebe)1(IUrrrIUr+=+=查阅手册查阅手册 利用利用PN结的电流结的电

23、流方程可求得方程可求得 发射极发射极静态电流静态电流 在输入特性曲线上，在输入特性曲线上，Q点越高，点越高，rbe越小！越小！测试测试 常温下为常温下为26mV 简化的简化的h参数参数等效电路等效电路交流等效模型交流等效模型 基本共射基本共射放大电路放大电路的的 动态分析动态分析 )()(bebbbebiirRIrRIU+=+=+=+=ccoRIU=将晶体管的交流等效电路替换交流通路中的晶体管即得将晶体管的交流等效电路替换交流通路中的晶体管即得放大电路的交流等效电路。放大电路的交流等效电路。基本共射基本共射放大电路的动态分析放大电路的动态分析 bebcio rRRUUAu+=+=bebiiir

24、RIUR+=+=coRR=基本共射基本共射放大电路的动态分析放大电路的动态分析 利用诺顿利用诺顿定理变换：定理变换：beLbebLcio)(rRrIRRIUUAcu=bebebirrRR=coRR=输入电阻中不应含有输入电阻中不应含有Rs!输出电阻中不应含有输出电阻中不应含有RL!阻容耦合共射放大电路的动态分析阻容耦合共射放大电路的动态分析 uuARRRUUUUUUA+=+=isiiosisos阻容耦合共射放大电路的动态分析阻容耦合共射放大电路的动态分析 学会选用合适的学会选用合适的方法方法 来分析来分析电路电路 =k1100ber，V6mA2A20cCQCCCEQBQCQbCCbBEQCCB

25、Q=RIVUIIRVRUVI 放大电路的分析要遵循“先静态，后动态”的原则放大电路的分析要遵循“先静态，后动态”的原则 =k1100ber，75)(3k1k150)(beLcisiiosisoscobebebibeLcio=+=rRRRRRUUUUUUARRrrRRrRRUUAuu，放大电路的分析要遵循“先静态，后动态”的原则放大电路的分析要遵循“先静态，后动态”的原则 =20080bbrQ IBQ35A UBEQ0.65V V8.3mA8.2cCQCCCEQBQCQ=RIVUII 为什么为什么用图解法用图解法求解求解IBQ和和UBEQ？选用合适的方法来分析电路选用合适的方法来分析电路 11)

26、(bebLc+=+=rRRRAu+952)1(EQTbbbeIUrr=k3coRR=20080bbr+=+=k11bebirRR选用合适的方法来分析电路选用合适的方法来分析电路 放大电路放大电路中中 静态静态对动态的影响对动态的影响 如何增大电压放大倍数？如何增大电压放大倍数？EQTbbLcbeLio)1()(IUrRRrRUUAu+=+=增大增大，不不可行！可行！增大时要适增大时要适可而止！可而止！增大，不增大，不一定行！一定行！EQTLbbeb1IURArru，则且若，则且若Rb IEQ 在在Ui不变的情况下，不变的情况下，Rb减小，减小，Uo如何变化？如何变化？Ri如何变如何变化？化？当

27、当Uo最大时，再减小最大时，再减小Rb，会出现失真吗？，会出现失真吗？不能不能将电子电路中动态参数的表达式看成纯数学式子，注意将电子电路中动态参数的表达式看成纯数学式子，注意每个字母的物理意义！每个字母的物理意义！EQTbbbe)1(IUrr+bebebirrRR=bBEQCCBQRUVI=饱和饱和失真失真 输入输入电压电压 输入输入电压电压 利用利用Multisim进行波形分析进行波形分析 失真了吗失真了吗？如何如何判断判断？用眼睛直接判断是否失真不够科学；用眼睛直接判断是否失真不够科学；实际上，可以用“失真度仪”来帮助我实际上，可以用“失真度仪”来帮助我们判断失真情况，它可以给出失真度系们

28、判断失真情况，它可以给出失真度系数数D。设基波幅值为设基波幅值为A1，谐波幅值为，谐波幅值为A2、A3则则 =MNNAAD121)(利用利用Multisim进行波形分析进行波形分析 静态静态工作工作点点的的稳定稳定 所谓所谓Q点稳定点稳定，是指是指ICQ和和UCEQ在温度变化时基本不变，在温度变化时基本不变，这是靠这是靠IBQ的变化得来的的变化得来的。若若温度升高时要温度升高时要Q回到回到Q，则只有减小则只有减小IBQ。T（）ICQ Q ICEO 若若UBEQ不变不变IBQ Q 温度对静态工作温度对静态工作点的影响点的影响 直流通路？直流通路？Ce为旁路电容，在为旁路电容，在交流交流 通路通路

29、中可视为短路中可视为短路 典型典型的静态工作点稳定的静态工作点稳定电路电路的组成的组成 CCb21b1bBQVRRRU+eBEQBQEQ RUUI=为了为了稳定稳定Q点，若要求点，若要求I1 IB，则则I1 I2；因此因此 基本不随温度变化。基本不随温度变化。设设UBEQ UBEUBE，若，若UBQ UBEUBE，则，则IEQ稳定。稳定。典型典型的静态工作点稳定的静态工作点稳定电路电路的温度稳定原理的温度稳定原理 T()ICUE UBE（UB基本不变）基本不变）IB IC Re 的作用的作用 Re起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。点越稳定。

30、关于反馈的一些概念：关于反馈的一些概念：将将输出量通过一定的方式引回输入回路输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措施称为反馈。影响输入量的措施称为反馈。直流直流通路中的反馈称为直流反馈。通路中的反馈称为直流反馈。反馈反馈的结果使输出量的变化减小的称为的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称为正反馈。负反馈，反之称为正反馈。IC通过通过Re转换为转换为UE影响影响UBE 温度升高温度升高IC增大，反馈的结果使之减小增大，反馈的结果使之减小 Re 的作用的作用 典型典型的静态的静态工作点工作点 稳定稳定电路电路的分析的分析 CCb21b1bBQVRRRU+)(ecEQCCeEQcCQC

31、CCEQRRIVRIRIVU+=+=+=+=1EQBQIIeBEQBQEQRUUI=也称为分也称为分压式电流负反馈工作点稳定压式电流负反馈工作点稳定电路电路 Q 点分析点分析 eBQBEQbBQBB)1(RIURIV+=+=b21bbCCb21b1bBBRRRVRRRV，=+=，=+=?)1(eb2b1RRR+，则若无旁路电容无旁路电容Ce时：时：有无旁路电容的利与弊有无旁路电容的利与弊?动态分析动态分析 稳定静态工作点的方法稳定静态工作点的方法 引入直流负反馈引入直流负反馈 温度补偿：利用对温度敏感的元件，在温温度补偿：利用对温度敏感的元件，在温度变化时直接影响输入回路。度变化时直接影响输入

32、回路。例如，例如，Rb1或或Rb2采用热敏电阻。采用热敏电阻。它们的它们的温温度系数？度系数？Bb1CBBEEC )(URIIUUIT 当当Rb1采用负温度系数的热敏电阻时：采用负温度系数的热敏电阻时：稳定静态工作点的方法稳定静态工作点的方法 图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？若采用了措施，则是什么措施？若采用了措施，则是什么措施？SIR1和和R2引入了直流负反馈。引入了直流负反馈。利用二极管对温度的敏感性进利用二极管对温度的敏感性进行温度补偿。行温度补偿。稳定静态工作点的方法稳定静态工作点的方法 基本共集放大电路基本共集放大电路 交流

33、通路：交流通路：共集共集 电路组成电路组成 eEQCEQCCeEQBEQbBQBBRIUVRIURIV+=+=eEQCCCEQBQEQebBEQBBBQ)1()1(RIVUIIRRUVI=+=+=静态分析静态分析 ebebeeebebbeeio)1()1()(RrRRRIrRIRIUUAu+=+=+=+=。，即，则）若（。，即，则）若（1 1iobebeUUArRRu+故故称之为称之为 射射极跟随器极跟随器 Uo Ui！动动态分析态分析 电压放大倍数电压放大倍数 ebebbebebbiii)1()1(RrRIRrRIIUR+=+=+=+=从基极看从基极看Re，被增大，被增大到（到（1+）倍）倍

34、 Ri与负载有关！与负载有关！RL)/)(1(LebebiRRrRR+=+=带负载电阻后带负载电阻后 动动态分析态分析 输入电阻输入电阻+=+=+=+=+=+=1)1(bebebeboeooeooooerRRrRURUUIIUIURRRo与信号与信号源源 内阻内阻有有关！关！oU+令令Us为零，保留为零，保留Rs，在输出端加，在输出端加Uo，产生，产生Io,。oooIUR=从射极看基极回路电阻，被从射极看基极回路电阻，被减小到（减小到（1+）倍）倍 动动态分析态分析 输出电阻的分析（加压求流法）输出电阻的分析（加压求流法）输入电阻输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不大，输出电阻小；只放大电流

35、，不放大电压；在一定条件下有电压跟随作用！放大电压；在一定条件下有电压跟随作用！共集放大电路的共集放大电路的特点特点 基本共基放大基本共基放大电路电路 eBEQBBEQRUVI=+=+=1EQBQIIBEQcEQCCCEQURIVU+=+=+CCBEQCEQeCQBBeEQBEQVUURIVRIU静态分析静态分析 +=+=1beeirRRcoRR=ebecbebeeccio)1(RrRrIRIRIUUAu+=+=+=+=动动态分析态分析 输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！特点特点 晶体管基本放大晶体管基本放大电路电路 三三种接法的比较种接法

36、的比较 空载情况下：电压放大倍数、电流放大倍数、空载情况下：电压放大倍数、电流放大倍数、输入电阻、输出电阻、通频带输入电阻、输出电阻、通频带 接法接法 共射共射 共集共集 共基共基 Au 大大 小于小于1 大大 Ai 1 Ri 中中 大大 小小 Ro 大大 小小 大大 频带频带 窄窄 中中 宽宽 接法接法 CE CC CB 输入输入 b b e 输出输出 c e c 从交流通路判断接法：从交流通路判断接法：共集共集 共射共射 共射共射 共基共基 讨论：判断讨论：判断图示图示各各电路电路属于共射、共集、属于共射、共集、共基接法的哪一种共基接法的哪一种。哪个电路输入电阻最大？哪个电路输入电阻最大？

37、哪个电路输入电阻最小？哪个电路输入电阻最小？哪个电路输出电阻最小？哪个电路输出电阻最小？哪个电路电压放大能力最差？哪个电路电压放大能力最差？哪个电路电压放大能力最差？哪个电路电压放大能力最差？结型场效应管的结型场效应管的 工作原理工作原理 场效应场效应管有三个极：源极（管有三个极：源极（s）、栅极（、栅极（g）、漏极（）、漏极（d），），对应对应于晶体管于晶体管的的e、b、c；有有三个工作区域：截止区、恒流区、可变电阻区，对应于三个工作区域：截止区、恒流区、可变电阻区，对应于晶体晶体管管的截止的截止区、放大区、饱和区。区、放大区、饱和区。单极型单极型管管：噪声噪声小、抗辐射能力强、低电压工作，

38、小、抗辐射能力强、低电压工作，g-s等等效电阻效电阻很大（很大（107 1012）。）。场效应管简介场效应管简介 从结构可以看出：从结构可以看出：栅栅-源电压源电压uGS=0时，漏时，漏-源之间加电压就将形成漏极电流；源之间加电压就将形成漏极电流；漏极和源极可互换。漏极和源极可互换。栅极栅极 漏极漏极 源极源极 导电沟道导电沟道 结构结构 N N沟道沟道结型场效应管结型场效应管 沟道最宽沟道最宽 沟道变窄沟道变窄 沟道消失称为夹断沟道消失称为夹断 uGS可以控制导电沟道的宽度。为什么可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必须加负电压？必须加负电压？UGS（off）栅栅-源电压对导电沟道宽度的控制

39、作用源电压对导电沟道宽度的控制作用 N N沟道沟道结型场效应管结型场效应管 预夹断预夹断 uGDUGS（off）VDD的增大，几乎全部的增大，几乎全部用来克服沟道的电阻，用来克服沟道的电阻，iD几乎不变，进入恒流区，几乎不变，进入恒流区，iD几乎仅仅决定几乎仅仅决定于于uGS。场效应管工作在场效应管工作在恒流恒流区的条件是什么？区的条件是什么？uGDUGS（off）uGDUGS（off）uGSUGS（off）且不变，且不变，VDD增大，增大，iD增大。增大。漏漏-源电压对漏极电流的影响源电压对漏极电流的影响 N N沟道沟道结型场效应管结型场效应管 N沟道结沟道结型型 场效应场效应管的特性管的特

40、性 常量=常量=DS)(GSDUufi夹断夹断电压电压 漏极饱漏极饱和电流和电流 场效应管工作在恒流区，因而场效应管工作在恒流区，因而u uGSGSU UGSGS（offoff）且且u uGDGDU UGSGS（offoff）。uDGUGS（off）GS(off)GSDSUuu2GS(off)GSDSSD)1(UuIi=在恒流区时转移特性转移特性 常量=常量=GS)(DSDUufig-s电压控制电压控制d-s的等效电阻，的等效电阻，可做压控电阻可做压控电阻 预夹断轨迹，预夹断轨迹，uGDUGS（off）可可变变电电阻阻区区 恒恒 流流 区区 iD几乎仅决几乎仅决定于定于uGS 击击 穿穿 区区

41、 夹断区（截止区）夹断区（截止区）IDSS 夹断电压夹断电压 输出特性输出特性 常量=常量=DSGSDmUuig可可变变电电阻阻区区 恒恒 流流 区区 击击 穿穿 区区 夹断区（截止区）夹断区（截止区）IDSS i iD D 不同不同型号的管子型号的管子UGS（off）和和IDSS将不同；同型将不同；同型号的也有分散性。号的也有分散性。低频跨导：低频跨导：输出特性输出特性 N沟道沟道增强型增强型绝缘绝缘栅栅型型 场效应管（增强型场效应管（增强型MOS管）管）衬底衬底 耗尽层耗尽层 空穴空穴 高掺杂高掺杂 大于开大于开启电压启电压 uGS对导电沟道的影响对导电沟道的影响 反型层形成反型层形成 导

42、电沟道导电沟道 增强型增强型MOSMOS管管 uGS大于大于0 0时时感应感应出出电子电子层，称为层，称为反反型层型层 SiO2绝缘层绝缘层 工作原理工作原理 uGS大于大于0，出现，出现反型层反型层；uGS增大，反型层变增大，反型层变宽；宽；uGS增大到一定增大到一定数值形成数值形成导电沟道导电沟道。使。使导电导电沟沟道形成的道形成的uGS称为开启电压称为开启电压UGS（th）。增强型增强型MOS管管 工作原理工作原理 iD随随uDS的增大而的增大而增大，可变电阻区增大，可变电阻区 uGDUGS（th）,预夹预夹断断 iD几乎仅仅受控于几乎仅仅受控于uGS，恒流区，恒流区 刚出现刚出现夹断夹

43、断 uDS的增大几乎全部用来克服夹断区的电阻的增大几乎全部用来克服夹断区的电阻 uDS对对iD的影响：设的影响：设uGS为大于为大于UGS（th）的某确定值。的某确定值。工作原理工作原理 开启开启电压电压 DGS(th)GSDO2GS(th)GSDOD2)1(iUuIUuIi时的为式中在恒流区时，=特性特性 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOS管管 加正离子加正离子 小到一定小到一定值才夹断值才夹断 u uGSGS=0=0时就存在时就存在导电沟道导电沟道 工作原理工作原理 耗尽耗尽型型MOS管在管在 uGS0、uGS 0、uGS 0时均可导通，时均可导通，且与结型场效应管不同，由于且与结型场效应管不同

44、，由于Si O2绝缘层的存在，在绝缘层的存在，在uGS0时时仍保持仍保持g-s间电阻非常大的特点。间电阻非常大的特点。耗尽型耗尽型MOS管管 工作原理工作原理 夹断夹断电压电压 特性特性 场效应管的分类场效应管的分类 )0(P)0(N)00(P)00(N)00(P)00(NDSGSDSGSDSGSDSGSDSGSDSGS极性任意，沟道极性任意，沟道耗尽型，沟道，沟道增强型绝缘栅型，沟道，沟道结型场效应管uuuuuuuuuuuu分类及工作在恒流区时分类及工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性间的电压极性 uGS=0可工作在恒流区的场效应管有哪几种？可工作在恒流区的场效应管有哪几种？uGS0才可

45、能工作在恒流区的场效应管有哪几种？才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种？uGS0才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种？才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种？讨论讨论 场效应管放大场效应管放大电路电路 静态工作点的静态工作点的设置方法设置方法 根据根据场效应管工作在恒流区的条件，在场效应管工作在恒流区的条件，在g-s、d-s间加间加极性合适的电源极性合适的电源 dDQDDDSQ2GS(th)BBDODQBBGSQ)1(RIVUUVIIVU=基本共源放大电路基本共源放大电路 sDQSQGQGSQsDQSQGQ0RIUUURIUU=，=，2GS(off)GSQDSSDQ)1(UUII=)(sdDQD

46、DDSQRRIVU+=+=由正电源获得负偏压由正电源获得负偏压 称为自给偏压称为自给偏压 哪种场效应管能够采用这种电路形式设置哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？点？自给偏压电路自给偏压电路 sDQSQDDg2g1g1AQGQRIUVRRRUU=+=+=2GS(th)GSQDODQ)1(=UUII)(sdDQDDDSQRRIVU+=+=为什么加为什么加Rg3?其数值应大些小些？其数值应大些小些？哪种场效应管能够采用这种电路形式设置哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？点？分压式偏置分压式偏置电路电路：即典型的：即典型的Q Q点稳定点稳定电路电路 场效应管放大电路场效应管放大电路的的

47、动态分析动态分析 DSGSDmUuig=近似分析时可认近似分析时可认为其为为其为无穷大无穷大 根据根据iD的表达式或转移特性可求得的表达式或转移特性可求得gm。与晶体管的与晶体管的h参数等效模型类比：参数等效模型类比：场效应管的交流等效模型场效应管的交流等效模型 doidmgsddioRRRRgURIUUAu=若若Rd=3k，Rg=5k，gm=2mS，则则 与与共射电路比较。共射电路比较。?=uA基本共源放大电路的动态分析基本共源放大电路的动态分析 =+=+=+=+=ismsmsdgssdio1RRgRgRIURIUUAu若若Rs=3k，gm=2mS，则，则?=uA基本共漏放大电路的动态分析基

48、本共漏放大电路的动态分析 msomsooooo1gRUgRUUIUR=+=+=若若Rs=3k，gm=2mS，则则Ro=?基本共漏放大基本共漏放大电路输出电阻的分析电路输出电阻的分析 复合复合管管 复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。21目的：增大目的：增大，减小前级驱动电流，改变管子的类型。，减小前级驱动电流，改变管子的类型。)1)(1(211BE+=+=iiiB方向决定复合管的方向决定复合管的类型。类型。在在合适的外加电压下，每只合适的外加电压下，每只管子的电流都有合适的通路，才管子的电流都有合适的通路，才能组成复合管。能组成复合管。讨论一：判断下列各图是否能组成复合讨论一：判断下列各图是否能组成复合 )(1()1(Le2be21be1biRRrrRR+=+=21sbbe1be2eo11+=+=RRrrRR讨论二：讨论二：图示电路的图示电路的Ri=?Ro=?