放大电路及其分析方法报告.pptx

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1、2.1放大的概念放大的概念本质：实现能量的控制。在放大电路中提供一个能源，由能量较小的输入信号控制这个能源，使之输出较大的能量，然后推动负载。小能量对大能量的控制作用称为放大作用。放大的对象是变化量。核心元件：双极型三极管和场效应管。第1页/共117页放大元件放大元件iC=iB，工作在放大区，要工作在放大区，要保证集电结反偏，保证集电结反偏，发射结正偏。发射结正偏。单管共单管共射射极放大电路的结构及各元件的作用极放大电路的结构及各元件的作用2.2单管共发射极放大电路单管共发射极放大电路第2页/共117页各元件作用：各元件作用：使发射结正偏，使发射结正偏，并提供适当的静并提供适当的静IB和和UB

2、E。基极电源与基基极电源与基极电阻极电阻集电极电源，为集电极电源，为电路提供能量。电路提供能量。并保证集电结反并保证集电结反偏。偏。集电极电阻集电极电阻RC，将变化的电流转将变化的电流转变为变化的电压。变为变化的电压。第3页/共117页耦合电容：耦合电容：电解电容，有极性，电解电容，有极性，大小为大小为10 F50 F作用：作用：隔直通交隔直通交隔离隔离输入输出与电路直流输入输出与电路直流的联系，同时能使信的联系，同时能使信号顺利输入输出。号顺利输入输出。+各元件作用：各元件作用：第4页/共117页单管共发射极放大电路的工作原理单管共发射极放大电路的工作原理一、放大作用：图图 单管共射放大电路

3、的原单管共射放大电路的原理电路理电路图 单管共射放大电路的原理电路第5页/共117页二、组成放大电路的原则：（判断电路能否放大的依据）1.外加直流电源的极性必须使发射结正偏，集电结反偏。则有：2.输入回路的接法应使输入电压 u 能够传送到三极管的基极回路，使基极电流产生相应的变化量 iB。3.输出回路的接法应使变化量 iC 能够转化为变化量 uCE，并传送到放大电路的输出端。三、原理电路的缺点：1.双电源供电；2.uI、uO 不共地。第6页/共117页四、单管共射放大电路C1、C2：为隔直电容或耦合电容；RL：为负载电阻。该电路也称阻容耦合单管共射放大电路。基本放大电路的习惯画法基本放大电路的

4、习惯画法第7页/共117页2.3放大电路的主要技术指标放大电路的主要技术指标图图 2.3.1放大电路技术指标测试示意图放大电路技术指标测试示意图一、放大倍数第8页/共117页二、最大输出幅度在输出波形没有明显失真情况下放大电路能够提供给负载的最大输出电压(或最大输出电流)可用峰-峰值表示，或有效值表示(Uom、Iom)。三、非线性失真系数 D四、输入电阻 Ri所有谐波总量与基波成分之比，即从放大电路输入端看进去的等效电阻。第9页/共117页输入电阻输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的等效电阻从放大电路输入端看进去的等效电阻Ri=ui/ii一般来说，一般来说，Ri越大越好。越大越好。（1）Ri越

5、大，越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。就越小，从信号源索取的电流越小。（2）当信号源有内阻时，）当信号源有内阻时，Ri越大，越大，ui就越接近就越接近uS。第10页/共117页五、输出电阻 Ro从放大电路输出端看进去的等效电阻。输入端正弦电压 ，分别测量空载和输出端接负载 RL 的输出电压 、。输出电阻愈小，带载能力愈强。第11页/共117页Aum六、通频带BW七、最大输出功率与效率 输出不产生明显失真的最大输出功率。用符号 Pom表示。：效率PV：直流电源消耗的功率fL fHfL：下限频率fH：上限频率图图 第12页/共117页图图 2.4.1(b)2.4放大电路的基本分析方法放大电

6、路的基本分析方法基本分析方法两种图解法微变等效电路法直流通路与交流通路直流通路与交流通路图图 2.2.2(b)图图 2.4.1(a)第13页/共117页开路开路 将交流电压源短路，将电容开路。直流通路的画法：开路开路第14页/共117页对交流信号对交流信号(输入信号输入信号ui)交流通路的画法：将直流电压源短路接地，将电容短路。短路短路短路短路置零置零第15页/共117页交流通路交流通路直流通路直流通路第16页/共117页1.静态工作点静态工作点Ui=0时电路的工作状态时电路的工作状态ui=0时时由于电源的存在，由于电源的存在，电路中存在一组直电路中存在一组直流量。流量。ICIEIB+UBE-

7、+UCE-静态工作点的近似计算静态工作点的近似计算第17页/共117页由于由于(IB,UBE)和和(IC,UCE)分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，所以称为分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，所以称为静态静态工作点工作点(直流工作点）直流工作点）。IBUBEQIBQUBEQQUCEQICQICUCEIB为什么要设置静态工作点？为什么要设置静态工作点？放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性放大区，以保证信号不失真。第18页/共117页静态工作点的近似计算静态工作点的近似计算bceIBQICQ UCEQ图图 2.4.1(a)硅管 UBEQ=(0.6 0.8)V锗管 UBE

8、Q=(0.1 0.2)VICQ IBQUCEQ=VCC ICQ RCRb称为称为偏置电阻偏置电阻，IB称为称为偏置电流偏置电流。第19页/共117页【例】图示单管共射放大电路中，VCC=12 V，Rc=3 k，Rb=280 k，NPN 硅管的 =50，试估算静态工作点。图图 2.4.2(a)解：设 UBEQ=0.7 VICQ IBQ =(50 0.04)mA=2 mAUCEQ=VCC ICQ Rc =(12 2 3)V=6 V第20页/共117页图解法图解法在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方法求解放大电路的工作情况。一、图解法的过程(一)图解分析静态1.先用估算的方法计算输入回路 I

9、BQ、UBEQ。2.用图解法确定输出回路静态值方法：根据 uCE=VCC iCRc 式确定两个特殊点直流负载线直流负载线第21页/共117页输出回路输出特性直流负载线Q图图 由静态工作点 Q 确 定 的 ICQ、UCEQ 为静态值。第22页/共117页图图 2.4.3(a)【例】图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知 Rb=280 k，Rc=3 k ，集电极直流电源 VCC=12 V，试用图解法确定静态工作点。解：首先估算 IBQ做直流负载线，确定 Q 点根据 UCEQ=VCC ICQ RciC=0，uCE=12 V；uCE=0，iC=4 mA.第23页/共117页0iB=0 A20 A40

10、A60 A80 A134224681012MQ静态工作点静态工作点IBQ=40 A，ICQ=2 mA，UCEQ=6 V.uCE /V由 Q 点确定静态值为：iC /mA图图(b)第24页/共117页(二)图解分析动态1.交流通路的输出回路图图 2.4.4输出通路的外电路是 Rc 和 RL 的并联。2.交流负载线交流负载线交流负载线交流负载线斜率为：OIBiC /mAuCE /VQ静态工作点静态工作点图图 2.4.5(b)交流负载线的作法：交流负载线的作法：斜 率为-1/RL。（RL=RL Rc）经过Q点。输出端接负载RL：不影响Q 影响动态！第25页/共117页交流负载线的作法：交流负载线的作

11、法：iCiCEVCCQIB交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线斜 率为-1/RL。（RL=RL Rc）经过Q点。注意：（1）交流负载线是有交流 输入信号时工作点的运动轨迹。（2）空载时，交流负载线与直流负载线重合。第26页/共117页iBuBEQuiibic1.交流放大原理（设输出空载）交流放大原理（设输出空载）假设在静态工作点的基础上，输假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号入一微小的正弦信号 uiib静态工作点静态工作点3.用图解法分析放大器的动态工作情况用图解法分析放大器的动态工作情况iCiCEuce注意：注意：uce与与ui反相！反相！第27页/共117页uiiBiCuCE

12、uo各点波形各点波形uo比比ui幅度放大且相位相反幅度放大且相位相反第28页/共117页2.动态工作情况图解分析（有载）图图(a)输入回路工作情况输入回路工作情况0.680.72 uBE iBtQ000.7t6040200uBE/ViB/AuBE/ViBUBE第29页/共117页交流负载线交流负载线直流负载线4.57.5 uCE912t0ICQiC/mA0IB =4 0 A2060804Q260uCE/ViC/mA0tuCE/VUCEQ iC图图(b)输出回路工作情况分析第30页/共117页图图 单管共射放大电路的电压单管共射放大电路的电压电流波形电流波形结论：结论：（1）单管共射放大电路当输

13、入正弦波 uI 时，电路中的信号是交直流共存，可表示成：（2 2）输出u uo o与输入u ui i相比，幅度被放大了，频率不变，但相位相反。第31页/共117页 二、图解法的应用(一)用图解法分析非线性失真1.静态工作点过低，引起 iB、iC、uCE 的波形失真ibui结论：iB 波形失真OQOttOuBE/ViB/AuBE/ViB/AIBQ 截止失真Q点过低信号进入截止区第32页/共117页iC、uCE(uo)波形失真NPN 管管截截止止失失真真时时的输出的输出 uo 波形。波形。uo=uceOiCtOOQ tuCE/VuCE/ViC/mAICQUCEQuo顶部失真第33页/共117页iC

14、uCEuo2.Q点过高信号进入饱和区称为饱和失真称为饱和失真信号波形信号波形截止失真和饱和失真统称截止失真和饱和失真统称“非线非线性失真性失真”NPN 管管饱饱和和失失真真时时的输出的输出 uo 波形。波形。第34页/共117页(二)用图解法估算最大输出幅度OiB=0QuCE/ViC/mAACBDE交流负载线 输出波形没有明显失真时能够输出最大电压。即输出特性的 A、B 所限定的范围。Q 尽量设在线段 AB 的中点。则 AQ=QB，CD=DE第35页/共117页iCuCEuo可输出可输出的最大的最大不失真不失真信号信号合适的静态工作点合适的静态工作点ib第36页/共117页(三)用图解法分析电

15、路参数对静态工作点的影响1.改变 Rb，保持VCC，Rc，不变；OIBiCuCE Q1Rb 增大，Rb 减小，Q 点下移；Q 点上移；Q2OIBiCuCE Q1Q32.改变 VCC，保持 Rb，Rc，不变；升高 VCC，直流负载线平行右移，动态工作范围增大，但管子的动态功耗也增大。Q2图图(a)图图(b)第37页/共117页第38页/共117页图解法小结1.能够形象地显示静态工作点的位置与非线性失真的关系；2.方便估算最大输出幅值的数值；3.可直观表示电路参数对静态工作点的影响；4.有利于对静态工作点 Q 的检测等。第39页/共117页微变等效电路法微变等效电路法 微变等效条件研究的对象仅仅是

16、变化量信号的变化范围很小思路：将非线性的BJT等效成一个线性电路条件：交流小信号晶体管在小信号(微变量)情况下工作时，可以在静态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的特性曲线，三极管就可以等效为一个线性元件。这样就可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。第40页/共117页一、简化的 h 参数微变等效电路(一)三极管的微变等效电路 iB uBE 晶体管的输入特性曲线 rbe：晶体管的输入电阻。在小信号的条件下，rbe是一常数。晶体管的输入电路可用 rbe 等效代替。1.输入电路Q 点附近的工作段近似地看成直线 可认为 uBE 与 iB 成正比QOiB uBE 图图(a

17、)第41页/共117页2.输出电路假设在 Q 点附近特性曲线基本上是水平的(iC 与 uCE无关)，数量关系上，iC 是 iB 的 倍；iB iB从三极管输出端看，可以用 iB 恒流源代替三极管；该恒流源为受控源；为 iB 对 iC 的控制。uCE QiC O图图(b)第42页/共117页3.三极管的简化参数等效电路注意：这里忽略了 uCE 对 iC与输出特性的影响，在大多数情况下，简化的微变等效电路对于工程计算来说误差很小。图图 三极管的简化三极管的简化 h 参数等效电路参数等效电路cbe +uBE +uCE iC iBebcrbe iB+uBE +uCE iC iBrce第43页/共117

18、页4.电压放大倍数 Au；输入电阻 Ri、输出电阻 ROC1RcRb+VCCC2RL+VT+rbe ebcRcRLRb+图图 单管共射放大电路的等效电路单管共射放大电路的等效电路负载电阻越小，放大倍数越小。负载电阻越小，放大倍数越小。第44页/共117页电路的输入电阻越大，从信号源取电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。较大的的输入电阻。输入电阻的计算：根据输入电阻的定义：根据输入电阻的定义：第45页/共117页定义：当信号源有内阻时：由图知：所以：一般总是希望得到较大的的输入电阻。第46页/共117页第47页/共1

19、17页(二)rbe 的近似估算公式rbb ：基区体电阻。re b ：基射之间结电阻。低频、小功率管 rbb 约为 300 。UT：温度电压当量。c beiBiCiE图图 第48页/共117页电流放大倍数与电压放大倍数之间关系讨论1.当 IEQ 一定时，愈大则 rbe 也愈大，选用 值较大的三极管其 Au 并不能按比例地提高；因：2.当 值一定时，IEQ 愈大则 rbe 愈小，可以得到较大的 Au，这种方法比较有效。第49页/共117页(三)等效电路法的步骤(归纳)1.首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态工作点 Q。2.求出静态工作点处的微变等效电路参数 和 rbe。3.画出放大电路的微

20、变等效电路。可先画出三极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交流通路。4.列出电路方程并求解。第50页/共117页二、微变等效电路法的应用例：接有发射极电阻的单管放大电路，计算电压放大倍数和输入、输出电阻。C1RcRb+VCCC2RL+VT+Rerbe bcRcRLRb+Ree+图图 接有发射极电阻的放大电路接有发射极电阻的放大电路第51页/共117页第52页/共117页2.放大电路的输入电阻引入 Re 后，输入电阻增大了。3.放大电路的输出电阻rbe ebcRcRLRb+Rerbe bcRcRbRee将放大电路的输入端短路，负载电阻 RL 开路，忽略 c、e 之间的内电阻 rce。RL图

21、图(b)第53页/共117页解（1）求Q点，作直流通路直流通路+-例 如图，已知BJTBJT的=100=100，V VBEBE=-0.2V=-0.2V。（1 1）试求该电路的静态工作点；（2 2）画出简化的小信号等效电路；（3 3）求该电路的电压增益A AV V，输出电阻R Ro o、输入电阻R Ri i。第54页/共117页2.画出小信号等效电路画出小信号等效电路3.求电压增益求电压增益 200+（1+100）26/4=865欧RbviRcRL第55页/共117页4.求输入电阻求输入电阻5.求输出电阻求输出电阻Ro=Rc=2K6.非线性失真判断ustuot底部失真即截止失真基极电流太小，应减

22、小基极电阻。RbviRcRL第56页/共117页2.5工作点的稳定问题工作点的稳定问题温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响 三极管是一种对温度十分敏感的元件。温度变化对管子参数的影响主要表现有：UBE ICEO变变T变变IC变变第57页/共117页 1.UBE 改变。UBE 的温度系数约为 2 mV/C，即温度每升高 1 C，UBE 约下降 2 mV。2.改变。温度每升高 1 C，值约增加 0.5%1%，温度系数分散性较大。3.ICBO 改变。温度每升高 10 C，ICBQ 大致将增加一倍，说明 ICBQ 将随温度按指数规律上升。iBuBE25 C50CTUBEIBIC第58页/共11

23、7页温度升高将导致 IC 增大，Q 上移。波形容易失真。iCuCEOiBQVCCT=20 C T=50 C图图 温度对温度对 Q 点和输出波形点和输出波形的影响的影响第59页/共117页静态工作点稳定电路静态工作点稳定电路一、电路组成分压式偏置电路C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB图图 2.5.2分压式工作点稳定电路分压式工作点稳定电路由于 UBQ 不随温度变化，电流负反馈式工作点稳定电路过程T ICQ IEQ UEQ UBEQ(=UBQ UEQ)IBQ ICQ UB稳定第60页/共117页二、静态与动态分析静态分析C1RcRb2+VCCC2RL+C

24、euoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB由于 IR IBQ，可得(估算)静态基极电流R Rb2b2R Rb1b1IBQIRIEQICQ第61页/共117页动态分析C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1ReiBiCiEiRuirbe ebcRcRL+Rb2Rb1RcRb2+VCCRL+uiuoRb1Re画出放大器的微变等效电路 （1）画出放大器的交流通路 （2）将交流通路中的三极管用h参 数等效电路代替第62页/共117页2.6放大电路的三种基本组态放大电路的三种基本组态三种基本接法共射组态CE共集组态CC共基组态CB共集电极放大电路共集电极放大电路C1Rb+VCCC2RL+Re+R

25、S+为射极输出器图图 共集电极放大电路共集电极放大电路(a)电路图电路图(b)等效电路等效电路+_+rbebec第63页/共117页一、静态工作点由基极回路求得静态基极电流则IBIEUBEUCE第64页/共117页二二.动态分析动态分析交流通道及微变等效电路+_+rbebec第65页/共117页电流放大倍数所以电压放大倍数结论：电压放大倍数恒小于 1，而接近 1，且输出电压与输入电压同相，又称射极跟随器。+_+rbebec(b)等效电路1、放大倍数计算第66页/共117页2、输入电阻+_+rbebec若考虑Rb则Ri输入电阻较大。先不考虑Rb第67页/共117页3、输出电阻+_rbebec 输

26、出电阻低，故带载能力比较强。Ro图图 求射极输出器求射极输出器 Ro 的的等效电路等效电路第68页/共117页射极输出器的特点：电压放大倍数1，输入阻抗高，输出阻抗小。射极输出器的应用1、放在多级放大器的输入端，提高整个放大器的输入电阻。2、放在多级放大器的输出端，减小整个放大器的输出电阻。2、放在两级之间，起缓冲作用。第69页/共117页共基极放大电路共基极放大电路图图 共基极放大电路共基极放大电路(a)原理电路VEE 保证发射结正偏；VCC 保证集电结反偏；三极管工作在放大区。(b)实际电路实际电路采用一个电源 VCC，用 Rb1、Rb2 分压提供基极正偏电压。C1C2+_+_ReVEEV

27、CCRcRLVTC1C2VCCRb2Rb1+_ReCbRLRc第70页/共117页一、静态工作点(IBQ,ICQ,UCEQ)图图 2.6.3(b)实际电路C1C2VCCRb2Rb1+_ReCbRLRc第71页/共117页二、电流放大倍数微变等效电路由图可得：所以由于 小于 1 而近似等于 1，所以共基极放电电路没有电流放大作用。+_+_Rerbebec图图 共基极放大电路的等效电路共基极放大电路的等效电路第72页/共117页三、电压放大倍数+_+_Rerbebec图图 2.6.4由微变等效电路可得共基极放大电路没有电流放大作用，但是具有电压放大作用。电压放大倍数与共射电路相等，但没有负号，说明

28、该电路输入、输出信号同相位。第73页/共117页四、输入电阻暂不考虑电阻 Re 的作用+_+_Rerbebec图图 2.6.4第74页/共117页五、输出电阻暂不考虑电阻 Rc 的作用 Ro=rcb.已知共射输出电阻 rce，而 rcb 比 rce大 得多，可认为rcb (1+)rce如果考虑集电极负载电阻，则共基极放大电路的输出电阻为Ro=Rc/rcb Rc第75页/共117页三种基本组态的比较三种基本组态的比较大(数值同共射电路，但同相)小(小于、近于 1)大(十几 一几百)小 大(几十 一百以上)大(几十 一百以上)电路组态性能共 射 组 态共 集 组 态共 基 组 态C1C2VCCRb

29、2Rb1+_ReCbRLC1Rb+VCCC2RL+Re+C1Rb+VCCC2RL+Rc第76页/共117页三种基本组态的比较三种基本组态的比较 频率响应大(几百千欧 几兆欧)小(几欧 几十欧)中(几十千欧几百千欧)rce小(几欧 几十欧)大(几十千欧以上)中(几百欧几千欧)rbe组态性能共 射 组 态共 集 组 态共 基 组 态差较好好第77页/共117页小结：三种组态。（1）共射AU较大，Ri、Ro适中，常用作电压放大。（2）共集AU1，Ri大、Ro小，适用于信号跟随、信号隔离等。（3）共基AU较大，Ri小，频带宽，适用于放大高频信号。第78页/共117页2.7场效应管放大电路场效应管放大电

30、路场效应管的特点场效应管的特点1.场效应管是电压控制元件；2.栅极几乎不取用电流，输入电阻非常高；3.一种极性的载流子导电，噪声小，受外界温度及辐射影响小；4.制造工艺简单，有利于大规模集成；5.存放管子应将栅源极短路，焊接时烙铁外壳应接地良好，防止漏电击穿管子；6.跨导较小，电压放大倍数一般比三极管低。第79页/共117页双极型和场效应型三极管的比较双极型和场效应型三极管的比较双极型三极管双极型三极管 单极型场效应管单极型场效应管载流子载流子多子扩散少子漂移多子扩散少子漂移 少子漂移少子漂移控制控制电流控制电流源电流控制电流源电压控制电流源电压控制电流源输入电阻输入电阻几十到几千欧几十到几千

31、欧几兆欧以上几兆欧以上噪声噪声较大较大较小较小静电影响静电影响不受静电影响不受静电影响易受静电影响易受静电影响制造工艺制造工艺不宜大规模集成不宜大规模集成适宜大规模和超大适宜大规模和超大规模集成规模集成第80页/共117页共源极放大电路共源极放大电路图图 共源极放大电路原理电路共源极放大电路原理电路VDD+uO iDVT+uIVGGRGSDGRD与双极型三极管对应关系b G,e S,c D 为了使场效应管工作在恒流区实现放大作用，应满足：图示电路为 N 沟道增强型 MOS 场效应管组成的放大电路。(UT：开启电压)第81页/共117页一、静态分析VDD+uO iDVT+uIVGGRGSDGRD

32、图图 2.7.3共源极放大电路原理电路共源极放大电路原理电路两种方法近似估算法图解法(一)近似估算法MOS 管栅极电流为零，当 uI=0 时UGSQ=VGG而 iD 与 uGS 之间近似满足(当 uGS UT)式中 IDO 为 uGS=2UT 时的值。则静态漏极电流为第82页/共117页(二)图解法图图 用图解法分析共源极放大用图解法分析共源极放大电路的电路的 Q 点点VDDIDQUDSQQ利用式 uDS=VDD iDRD 画出直流负载线。图中 IDQ、UDSQ 即为静态值。第83页/共117页二、动态分析iD 的全微分为上式中定义：场效应管的跨导(毫西门子 mS)。场效应管漏源之间等效电阻。

33、1.微变等效电路第84页/共117页动态分析如果输入正弦信号，则可用相量代替上式中的变量。成为：根据上式做等效电路如图所示。图图 场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路+GDS由于没有栅极电流，所以栅源是悬空的。第85页/共117页微变参数 gm 和 rDS (1)根据定义通过在特性曲线上作图方法中求得。(2)用求导的方法计算 gm在 Q 点附近，可用 IDQ 表示上式中 iD，则一般 gm 约为 0.1 至 20 mS。rDS 为几百千欧的数量级。当 RD 比 rDS 小得多时，可认为等效电路的 rDS 开路。第86页/共117页2.共源极放大电路的动态性能VDD+uO iDVT+uI

34、VGGRGSDGRD图图 共源极放大电路的微变等效电路共源极放大电路的微变等效电路将 rDS 开路而所以输出电阻Ro=RDMOS 管输入电阻高达 109 。D+GSRG+第87页/共117页分压分压自偏压式共源放大电路自偏压式共源放大电路一、静态分析(一)近似估算法根据输入回路列方程图图 分压分压-自偏式共源放大自偏式共源放大电路电路+VT+RGSDGRDR2VDD+RLRSR1C1CSC2+解联立方程求出 UGSQ 和 IDQ。第88页/共117页+VT+RGSDGRDR2VDD+RLRSR1C1CSC2+图图 2.7.7分压分压-自偏式共自偏式共源放大电路源放大电路列输出回路方程求 UDS

35、QUDSQ=VDD IDQ(RD+RS)(二)图解法由式可做出一条直线，另外，iD 与 uGS 之间满足转移特性曲线的规律，二者之间交点为静态工作点。确定 UGSQ，IDQ。第89页/共117页根据漏极回路方程在漏极特性曲线上做直流负载线，与 uGS=UGSQ 的交点确定 Q，由 Q 确定 UDSQ 和 IDQ值。UDSQuDS=VDD iD(RD+RS)3 uDS/ViD/mA012152 V105uGS4.5V4V3.5V UGSQ3 VVDDQIDQuGS/ViD/mAO24612QIDQUGSQUGQ图图 用图解法分析图用图解法分析图 电路的电路的 Q 点点第90页/共117页二、动态

36、分析微变等效电路入右图所示。图图 图图 电路的微变等效电路的微变等效电路电路D+GS+由图可知电压放大倍数输入、输出电阻分别为第91页/共117页共漏极放大电路共漏极放大电路源极输出器或源极跟随器图图 源极输出器源极输出器典型电路如右图所示。+VT+SDGR2VDD+RLRSR1C1C2+RG静态分析如下：分析方法与“分压-自偏压式共源电路”类似，可采用估算法和图解法。第92页/共117页动态分析1.电压放大倍数图图 微变等效电路微变等效电路D+GS+而所以2.输入电阻Ri=RG+(R1/R2)第93页/共117页3.输出电阻图图 微变等效电路微变等效电路D+GS在电路中，外加 ，令 ，并使

37、RL 开路因输入端短路，故则所以实际工作中经常使用的是共源、共漏组态。第94页/共117页2.8多级放大电路多级放大电路三种耦合方式阻容耦合直接耦合变压器耦合第95页/共117页多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式一、阻容耦合图图 阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路C1RC1Rb1+VCCC2RL+VT1+Rc2Rb2C3VT2+第 一 级第 二 级优点：各级放大器静态工作点独立。输出温度漂移比较小。缺点：不适合放大缓慢变化的信号。不便于作成集成电路。第96页/共117页二、直接耦合Rc1Rb1+VCC+VT1+Rc2Rb2VT2图图 两个单管放大电路简单的直接耦合两个单管放大电路简单的

38、直接耦合优点：各级放大器静态工作点相互影响。输出温度漂移严重。缺点：可放大缓慢变化的信号。电路中无电容，便于集成化。第97页/共117页1.解决合适静态工作点的几种办法改进电路(a)电路中接入 Re2，保证第一级集电极有较高的静态电位，但第二级放大倍数严重下降。改进电路(b)稳压管动态电阻很小，可以使第二级的放大倍数损失小。但集电极电压变化范围减小。VDZRc1Rb1+VCC+VT1+Rc2RVT2(b)Rc1Rb1+VCC+VT1+Rc2Re2VT2(a)第98页/共117页改进电路(c)+VCCRc1Rb1+VT1+Rc2Rb2VT2VDz改进电路(d)可降低第二级的集电极电位，又不损失放

39、大倍数。但稳压管噪声较大。可获得合适的工作点。为经常采用的方式。(c)Rc1Rb1+VCC+VT1+Re2Rc2VT2(d)图图 直接耦合方式实例直接耦合方式实例第99页/共117页2.零点漂移零点漂移直接耦合时，输入电压为零，但输出电压离开零点，并缓慢地发生不规则变化的现象。原因：放大器件的参数受温度影响而使 Q 点不稳定。图图 零点漂移现象零点漂移现象uOtOuItO放大电路级数愈多，放大倍数愈高，零点漂移问题愈严重。第100页/共117页抑制零点漂移的措施：(1)引入直流负反馈以稳定 Q 点；(2)利用热敏元件补偿放大器的零漂；图图 2.8.6利用热敏元件补偿零漂利用热敏元件补偿零漂R2

40、R1+VCC+VT2+RcVT1uIuOiC1ReRuB1(3)采用差分放大电路。第101页/共117页三、变压器耦合选择恰当的变比，可在负载上得到尽可能大的输出功率。图图 变压器耦合放大电路变压器耦合放大电路第 二 级VT2、VT3组成推挽式放大电路，信号正负半周 VT2、VT3 轮流导电。第102页/共117页优点：(1)能实现阻抗变换；(2)静态工作点互相独立。缺点：(1)变压器笨重；(2)无法集成化；(3)直流和缓慢变化信号不能通过变压器。第103页/共117页三种耦合方式的比较阻容耦合阻容耦合直接耦合直接耦合变压器耦合变压器耦合特点特点各各级级工工作作点点互互不影响；不影响；结构简单

41、结构简单能放大缓慢变能放大缓慢变化的信号或直流化的信号或直流成分的变化；成分的变化；适合集成化适合集成化有阻抗变换作用；有阻抗变换作用；各级直流通路互各级直流通路互相隔离。相隔离。存在存在问题问题 不不能能反反应应直直流流成分的变化，成分的变化，不适合集成化不适合集成化有零点漂移现有零点漂移现象；象；各级工作点互各级工作点互相影响相影响不能反应直流成不能反应直流成分的变化；不适合分的变化；不适合放大缓慢变化的信放大缓慢变化的信号；号；不适合集成化不适合集成化适合适合场合场合分立元件交流分立元件交流放大电路放大电路集成放大电路，集成放大电路，直流放大电路直流放大电路低频功率放大，低频功率放大，调

42、谐放大调谐放大第104页/共117页多级放大电路的电压放大倍数多级放大电路的电压放大倍数和输入、输出电阻和输入、输出电阻一、电压放大倍数总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即其中，n 为多级放大电路的级数。二、输入电阻和输出电阻 通常，多级放大电路的输入电阻就是输入级的输入电阻；输出电阻就是输出级的输出电阻。具体计算时，有时它们不仅仅决定于本级参数，也与后级或前级的参数有关。第105页/共117页多级放大器的分析 前级的输出阻抗是后级的信号源阻抗前级的输出阻抗是后级的信号源阻抗 后级的输入阻抗是前级的负载后级的输入阻抗是前级的负载1.两级之间的相互影响2.电压放大倍数（以两级为例）注意：

43、在算前级放大倍数时，要把后级的输入阻抗作为前级的负载！扩展到n级：第106页/共117页3.输入电阻4.输出电阻Ri=Ri（最前级）(一般情况下）Ro=Ro（最后级）(一般情况下）第107页/共117页设：1=2=100，UBE1=UBE2=0.7=0.7 V。举例1：两级放大电路如下图示，求Q、Au、Ri、Ro第108页/共117页解：（1 1）求静态工作点）求静态工作点第109页/共117页第110页/共117页（2 2）求电压放大倍数）求电压放大倍数先计算三极管的输入电阻第111页/共117页画微变等效电路：第112页/共117页电压增益：估算 Au1 时，应将第二级 Ri2 作为第一级

44、的负载电阻。第113页/共117页（3 3）求输入电阻）求输入电阻Ri=Ri1=rbe1/Rb1/Rb2=2.55 k（4 4）求输出电阻）求输出电阻RO=RC2=4.3 k 第114页/共117页本章小结本章小结1基基本本放放大大电电路路的的组组成成。BJT加加上上合合适适的的偏偏置置电电路路（偏偏置置电路保证电路保证BJT 工作在放大区）。输入输出有效传送。工作在放大区）。输入输出有效传送。2交交流流与与直直流流。正正常常工工作作时时，放放大大电电路路处处于于交交直直流流共共存存的的状状态。为了分析方便，常将两者分开讨论。态。为了分析方便，常将两者分开讨论。直流通路：交流电压源短路，电容开

45、路。直流通路：交流电压源短路，电容开路。交流通路：直流电压源短路，电容短路。交流通路：直流电压源短路，电容短路。3三种分析方法。三种分析方法。（1）估算法（直流模型等效电路法）估算法（直流模型等效电路法）估算估算Q。（2）图图解解法法分分析析Q（Q的的位位置置是是否否合合适适）；分分析析动动态态（最大不失真输出电压）。（最大不失真输出电压）。（3）h参参数数交交流流模模型型法法分分析析动动态态（电电压压放放大大倍倍数数、输输入入电阻、输出电阻等）。电阻、输出电阻等）。第115页/共117页4三种组态。三种组态。（1）共射）共射AU较大，较大，Ri、Ro适中，常用作电压放大。适中，常用作电压放大。（2）共集）共集AU1，Ri大、大、Ro小，适用于信号跟随、信号隔小，适用于信号跟随、信号隔离等。离等。（3）共基）共基AU较大，较大，Ri小，频带宽，适用于放大高频信号。小，频带宽，适用于放大高频信号。5多级放大器。多级放大器。两种耦合方式：阻容耦合与直接耦合。两种耦合方式：阻容耦合与直接耦合。电压放大倍数：电压放大倍数：AU=AU1AU2AUn6.场效应管放大电路场效应管放大电路 第116页/共117页感谢您的观看！第117页/共117页