模拟电子技术基础简明教程第三杨素行PPT学习教案.pptx

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1、会计学1模拟电子模拟电子(dinz)技术基础简明教程第三技术基础简明教程第三杨素行杨素行第一页，共90页。2.1放大放大(fngd)的概念的概念本质：实现本质：实现(shxin)能量的控制。能量的控制。在在放放大大电电路路中中提提供供一一个个能能源源，由由能能量量较较小小的的输输入入信信号号控控制制这这个个能能源源，使使之之输输出出较较大大(jio d)的的能能量量，然后推动负载。然后推动负载。小能量对大能量的控制作用称为小能量对大能量的控制作用称为放大作用放大作用。放大的对象是放大的对象是变化量。变化量。元件：元件：双极型三极管和场效应管。双极型三极管和场效应管。第1页/共90页第二页，共9

2、0页。2.2放大电路放大电路(dinl)的主要技术指的主要技术指标标图图 放大电路放大电路(dinl)技术指标测试示意图技术指标测试示意图1.放大放大(fngd)倍数倍数第2页/共90页第三页，共90页。2.最大输出最大输出(shch)幅度幅度在在输输出出波波形形没没有有明明显显失失真真情情况况下下放放大大电电路路能能够够提提供供给给负负载载的的最最大大输输出出电电压压(或或最最大大输输出出电电流流)可可用用峰峰-峰峰值值(fn zh)表示，或有效值表示表示，或有效值表示(Uom、Iom)。3.非线性失真系数非线性失真系数(xsh)D4.输入电阻输入电阻 Ri所有谐波总量与基波成分之比，即所有

3、谐波总量与基波成分之比，即从从放放大大电电路路输输入入端端看看进进去去的的等等效效电电阻。阻。第3页/共90页第四页，共90页。5.输出电阻输出电阻 Ro从从放放大大电电路路输输出出端端看看进进去去的的等等效效(dn xio)电电阻。阻。测测 量量(cling)Ro：输输入入端端正正弦弦电电压压 ，分分别别测测量量空空载载和和输输出出端端接接负负载载 RL 的输出电压的输出电压 、。输出电阻愈小，带载能力输出电阻愈小，带载能力(nngl)愈强。愈强。第4页/共90页第五页，共90页。Aum6.通频带通频带(pndi)BW7.最大输出功率与效率最大输出功率与效率(xio l)输输出出不不产产生生

4、明明显显失失真真的的最最大大输输出出功功率率。用用符符号号(fho)Pom表示。表示。：效率：效率PV：直流电源消耗的功率：直流电源消耗的功率fL fHfL：下限频率：下限频率fH：上限频率：上限频率图图 第5页/共90页第六页，共90页。2.3单管共发射极放大单管共发射极放大(fngd)电电路路单管共发射极放大电路单管共发射极放大电路(dinl)的组成的组成图图 2.3.1单管共射放大电路单管共射放大电路的原理电路的原理电路VT：NPN 型三极管，为放大型三极管，为放大(fngd)元件；元件；VCC：为输出信号提供能量；为输出信号提供能量；RC：当当 iC 通通过过 Rc，将将电电流流的的变

5、变化化转转化化为为集集电电极极电电压压的的变化，传送到电路的输出端；变化，传送到电路的输出端；VBB、Rb：为为发发射射结结提提供供正正向向偏偏置置电电压压，提提供供静静态态基基极极电流电流(静态基流静态基流)。第6页/共90页第七页，共90页。单管共发射极放大电路单管共发射极放大电路(dinl)的的工作原理工作原理1.放大放大(fngd)作用：作用：图图 单管共射放大单管共射放大(fngd)电路电路的原理电路的原理电路第7页/共90页第八页，共90页。2.组成放大电路组成放大电路(dinl)的原的原则：则：（1）外外加加(wiji)直直流流电电源源的的极极性性必必须须使使发发射射结结正偏，集

6、电结反偏。则有：正偏，集电结反偏。则有：（2）输输入入(shr)回回路路的的接接法法应应使使输输入入(shr)电电压压 u 能能够够传传送送到到三三极极管管的的基基极极回回路路，使使基基极极电电流流产产生相应的变化量生相应的变化量 iB。（3）输输出出回回路路的的接接法法应应使使变变化化量量 iC 能能够够转转化化为为变变化化量量 uCE，并传送到放大电路的输出端。，并传送到放大电路的输出端。3.原理电路的缺点：原理电路的缺点：（1）双电源供电；双电源供电；（2）uI、uO 不共地。不共地。第8页/共90页第九页，共90页。4.单管共射放大单管共射放大(fngd)电路电路图图 单管共射放大单管

7、共射放大(fngd)电路电路C1、C2：为隔直电容：为隔直电容(dinrng)或耦合电容或耦合电容(dinrng)；RL：为负载电阻。：为负载电阻。该电路也称该电路也称阻容耦合阻容耦合单管共射放大电路。单管共射放大电路。第9页/共90页第十页，共90页。图图 2.4.1(b)2.4放大放大(fngd)电路的基本分析方电路的基本分析方法法基本基本(jbn)分析方法分析方法两种两种图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法直流通路与交流直流通路与交流(jioli)通路通路图图 2.3.2(b)图图 2.4.1(a)第10页/共90页第十一页，共90页。静态静态(jngti)工作点的近似计算工作点的近

8、似计算bceIBQICQ UCEQ图图 2.4.1(a)硅管硅管 UBEQ=(0.6 0.8)V锗管锗管 UBEQ=(0.1 0.2)VICQ IBQUCEQ=VCC ICQ RC第11页/共90页第十二页，共90页。【例】图示单管共射放大【例】图示单管共射放大(fngd)电路中，电路中，VCC=12 V，Rc=3 k，Rb=280 k，NPN 硅硅管管的的 =50，试试估估算算静静态态(jngti)工作点。工作点。图图 2.4.3(a)解：解：设设 UBEQ=0.7 VICQ IBQ =(50 0.04)mA=2 mAUCEQ=VCC ICQ Rc =(12 2 3)V=6 V第12页/共9

9、0页第十三页，共90页。#1 图解法图解法在在三三极极管管的的输输入入、输输出出特特性性曲曲线线上上直直接接(zhji)用用作作图的方法求解放大电路的工作情况。图的方法求解放大电路的工作情况。1.图解图解(tji)的基本方法的基本方法(1)(1)图解图解(tji)(tji)分析分析静态静态 先用估算的方法计算输入回路先用估算的方法计算输入回路 IBQ、UBEQ。用图解法确定输出回路静态值用图解法确定输出回路静态值方法：方法：根据根据 uCE=VCC iCRc 式确定两个特殊点式确定两个特殊点第13页/共90页第十四页，共90页。输出输出(shch)回回路路输出特性输出特性直流负载线直流负载线Q

10、图图 由由 静静 态态 工工 作作(gngzu)点点 Q 确确定定的的 ICQ、UCEQ 为为静静态态值。值。第14页/共90页第十五页，共90页。图图 2.4.3(a)【例例】图图示示单单管管共共射射放放大大电电路路(dinl)及及特特性性曲曲线线中中，已已知知 Rb=280 k，Rc=3 k ，集集电电极极直直流流电电源源 VCC=12 V，试用图解法确定静态工作点。，试用图解法确定静态工作点。解：首先解：首先(shuxin)估算估算 IBQ做直流负载做直流负载(fzi)线，确线，确定定 Q 点点根据根据 UCEQ=VCC ICQ RciC=0，uCE=12 V；uCE=0，iC=4 mA

11、.第15页/共90页第十六页，共90页。0iB=0 A20 A40 A60 A80 A134224681012MQ静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点IBQ=40 A，ICQ=2 mA，UCEQ=6 V.uCE /V由由 Q 点确定点确定(qudng)静态值为：静态值为：iC /mA图图(b)第16页/共90页第十七页，共90页。(二二)图解图解(tji)(tji)分析动分析动态态1.交流交流(jioli)通路通路图图 2.4.4 交交流流(jioli)通通路路的的外外电电路路是是 Rc 和和 RL 的的并并联联，电电容容，电抗，电流源，电压源。电抗，电流源，电压源。2.交流负载线交流负载

12、线交流负载线交流负载线交流负载线斜率为：交流负载线斜率为：OIBiC /mAuCE /VQ静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点图图 2.4.5(b)第17页/共90页第十八页，共90页。3.电压电压(diny)放大倍放大倍数数图图 2.4.3(a)#2【例例】用用图图解解法法求求图图示示电电路路电电压压放放大大倍倍数数(bish)。输输入入、输出特性曲线如下页图，输出特性曲线如下页图，RL=3 k 。uCE=(4.5 7.5)V=3 V uBE=(0.72 0.68)V=0.04 V解：解：求求 确定交流负载线确定交流负载线取取 iB=(60 20)A=40A则输入则输入(shr)、输出特

13、性曲线上、输出特性曲线上有有第18页/共90页第十九页，共90页。动态工作情况图解动态工作情况图解(tji)分析分析图图(a)输入输入(shr)回路工作情况回路工作情况0.680.72 uBE iBtQ000.7t6040200uBE/ViB/AuBE/ViBUBE第19页/共90页第二十页，共90页。交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线4.57.5 uCE912t0ICQiC/mA0IB =4 0 A2060804Q260uCE/ViC/mA0tuCE/VUCEQ iC图图(b)输出回路工作输出回路工作(gngzu)情况情况分析分析第20页/共90页第二十一页，共90页。单单管管共共射射

14、放放大大电电路路当当输输入入正正弦弦波波 uI 时时，放放 大大 电电 路路 中中 相相 应应(xingyng)的的 uBE、iB、iC、uCE、uO 波波形。形。图图 单管共射放大单管共射放大(fngd)电电路的电压电流波形路的电压电流波形第21页/共90页第二十二页，共90页。二、图解法的应用二、图解法的应用(yngyng)(一一)用图解法分析用图解法分析(fnx)(fnx)非线性失真非线性失真1.静静态态工工作作点点过过低低，引引起起(ynq)iB、iC、uCE 的的波波形失真形失真ibui结论：结论：iB 波形失真波形失真OQOttOuBE/ViB/AuBE/ViB/AIBQ 截止失真

15、截止失真第22页/共90页第二十三页，共90页。iC、uCE(uo)波形波形(b xn)失真失真NPN 管管截截止止失失真真时时的的输输出出(shch)uo 波形。波形。uo=uceOiCtOOQ tuCE/VuCE/ViC/mAICQUCEQ第23页/共90页第二十四页，共90页。OIB=0QtOO NPN 管管 uo波波形形tiCuCE/VuCE/ViC/mAuo=uceib(不失真不失真(sh zhn)ICQUCEQ2.Q 点过高，引起点过高，引起(ynq)iC、uCE的波形失真的波形失真饱和失真饱和失真第24页/共90页第二十五页，共90页。(二二)用用图图解解法法估估算算(sun)s

16、un)最最大大输输出出幅幅度度OiB=0QuCE/ViC/mAACBDE交流负载线交流负载线 输输出出波波形形没没有有明明显显失失真真(sh zhn)时时能能够够输输出出最最大大电电压压。即即输输出出特特性性的的 A、B 所限定的范围。所限定的范围。Q 尽尽量量(jnling)设设在在线线段段 AB 的的中中点点。则则 AQ=QB，CD=DE第25页/共90页第二十六页，共90页。(三三)用用图图解解法法分分析析(fnx)(fnx)电电路路参参数数对对静静态态工工作作点点的的影影响响1.改改变变(gibin)Rb，保持，保持VCC，Rc，不变；不变；OIBiCuCE Q1Rb 增大增大(zn

17、d)，Rb 减小，减小，Q 点下移；点下移；Q 点上移；点上移；Q2OIBiCuCE Q1Q32.改改变变 VCC，保保持持 Rb，Rc，不变；不变；升升高高 VCC，直直流流负负载载线线平平行行右右移移，动动态态工工作作范范围围增增大大，但但管管子子的动态功耗也增大。的动态功耗也增大。Q2图图(a)图图(b)第26页/共90页第二十七页，共90页。3.改改变变(gibin)Rc，保持保持 Rb，VCC，不变；不变；4.改改变变(gibin)，保保持持 Rb，Rc，VCC 不变；不变；增增大大 Rc，直直流流负负载载线线斜斜率率改改变变(gibin)，则则 Q 点向饱和区移近。点向饱和区移近。

18、OIBiCuCE Q1Q2OIBiCuCE Q1Q2增增大大 ，ICQ 增增大大，UCEQ 减小，则减小，则 Q 点移近饱和区。点移近饱和区。图图(c)图图(d)第27页/共90页第二十八页，共90页。图解法小结图解法小结(xioji)1.能够形象地显示静态工作点的位置与非线性失真能够形象地显示静态工作点的位置与非线性失真的关系；的关系；2.方便估算最大输出幅值的数值方便估算最大输出幅值的数值(shz)；3.可直观表示电路参数对静态工作点的影响；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有利于对静态工作点 Q 的检测等。的检测等。第28页/共90页第二十九页，共90页。微变等

19、效电路法微变等效电路法 晶晶体体管管在在小小信信号号(微微变变量量)情情况况下下工工作作时时，可可以以在在静静态态工工作作点点附附近近的的小小范范围围内内用用直直线线段段近近似似地地代代替替三三极极管管的的特特性性曲曲线线(qxin)(qxin)，三三极极管管就就可可以以等等效效为为一一个个线线性性元元件件。这这样样就就可可以以将将非非线线性性元元件件晶晶体体管管所所组组成成的的放放大大电电路路等等效效为为一一个个线性电路。线性电路。微变等效微变等效(dn xio)条条件件研究的对象仅仅研究的对象仅仅(jnjn)是变化量是变化量信号的信号的变化范围很小变化范围很小第29页/共90页第三十页，共

20、90页。一、简化一、简化(jinhu)(jinhu)的的 h h 参数微变等效电路参数微变等效电路(一一)三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路 iB uBE 晶体管的输入特性晶体管的输入特性(txng)曲线曲线 rbe：晶体管的输入电阻。：晶体管的输入电阻。在在小小信信号号的的条条件件下下，rbe是是一一常常数数(chngsh)。晶晶体体管管的的输输入入电电路路可可用用 rbe 等效代替。等效代替。1.输入电路输入电路Q 点附近的工作段点附近的工作段近似地看成直线近似地看成直线 可认为可认为 uBE 与与 iB 成正比成正比QOiB uBE 图图(a)第30页/共90页第三十一页，共90页

21、。2.输出输出(shch)电电路路假假设设(jish)在在 Q 点点附附近近特特性性曲曲线线基基本本上上是是水水平平的的(iC 与与 uCE无关无关)，数量关系上，数量关系上，iC 比比 iB 大大 倍；倍；iB iB从从三三极极管管输输出出端端看看，可可以以(ky)用用 iB 恒恒流源代替三极管；流源代替三极管；该恒流源为受控源；该恒流源为受控源；为为 iB 对对 iC 的控制。的控制。uCE QiC O图图(b)第31页/共90页第三十二页，共90页。3.三极管的简化三极管的简化(jinhu)参数等效电路参数等效电路注注意意：这这里里忽忽略略了了 uCE 对对 iC与与输输出出特特性性的的

22、影影响响，在在大大多多数数情情况况下下，简简化化的的微微变变等等效效电电路路对对于于工工程程计计算算(j sun)来来说说误误差差很很小。小。图图 三极管的简化三极管的简化(jinhu)h 参数等效电路参数等效电路cbe +uBE +uCE iC iBebcrbe iB+uBE +uCE iC iB第32页/共90页第三十三页，共90页。4.电压放大电压放大(fngd)倍数倍数 Au；输入电阻；输入电阻 Ri、输出电阻、输出电阻 ROC1RcRb+VCCC2RL+VT+Ri=rbe/Rb ，Ro=Rcrbe ebcRcRLRb+图图 单管共射放大单管共射放大(fngd)电路的等效电路电路的等效

23、电路第33页/共90页第三十四页，共90页。(二二)rbe)rbe 的近似的近似(jn s)(jn s)估算公估算公式式rbb：基区体电阻：基区体电阻(dinz)。re b ：基射之间结电阻。基射之间结电阻。低频低频(dpn)、小功率管、小功率管 rbb 约约为为 300 。UT：温度电压当量。：温度电压当量。c beiBiCiE图图 第34页/共90页第三十五页，共90页。电流电流(dinli)放大倍数与电压放大倍数之间放大倍数与电压放大倍数之间关系关系讨论讨论1.当当 IEQ 一一定定时时，愈愈大大则则 rbe 也也愈愈大大，选选用用(xunyng)值较大的三极管其值较大的三极管其 Au

24、并不能按比例地提高；并不能按比例地提高；因：因：2.当当 值值一一定定时时，IEQ 愈愈大大则则 rbe 愈愈小小，可可以以得得到到较较大大的的 Au，这种方法比较，这种方法比较(bjio)有效。有效。第35页/共90页第三十六页，共90页。(三三)等效电路法的步骤等效电路法的步骤(bzhu)(bzhu)(归归纳纳)1.首首先先利利用用图图解解法法或或近近似似估估算算法法确确定定放放大大电电路路的静态工作点的静态工作点 Q。2.求求出出静静态态工工作作点点处处的的微微变变等等效效电电路路参参数数 和和 rbe。3.画画出出放放大大电电路路的的微微变变等等效效电电路路。可可先先画画出出三三极极管

25、管的的等等效效电电路路，然然后后画画出出放放大大电电路路其其余余部部分分的的交交流流(jioli)通路。通路。4.列出电路方程并求解。列出电路方程并求解。第36页/共90页第三十七页，共90页。二、二、微变等效电路法的应用微变等效电路法的应用(yngyng)例例：接接有有发发射射极极电电阻阻的的单单管管放放大大(fngd)电电路路，计计算算电电压放大压放大(fngd)倍数和输入、输出电阻。倍数和输入、输出电阻。C1RcRb+VCCC2RL+VT+Rerbe bcRcRLRb+Ree+图图 接有发射极电阻接有发射极电阻(dinz)的放大电路的放大电路第37页/共90页第三十八页，共90页。rbe

26、 bcRcRLRb+Ree+根据根据(gnj)微变等效电路列方程微变等效电路列方程引入发射极电阻引入发射极电阻后，后，降低了。降低了。若满足若满足(mnz)(1+)Re rbe 与与三三极极管管的的参参数数 、rbe 无关。无关。第38页/共90页第三十九页，共90页。2.放放大大(fngd)电电路路的的输输入入电阻电阻引引 入入 Re 后后，输输入入电电阻阻增增大大(zn d)了。了。3.放大放大(fngd)电路的输出电阻电路的输出电阻rbe ebcRcRLRb+Rerbe bcRcRbRee将将放放大大电电路路的的输输入入端端短短路路，负负载载电电阻阻 RL 开开路路，忽忽略略 c、e 之

27、之间间的的内内电阻电阻 rce。RL图图(b)第39页/共90页第四十页，共90页。讨论讨论引入引入 Re 后对输出电阻的影响后对输出电阻的影响(yngxing)。rbe ebcRcRbRerce+_式中式中图图 求图求图(a)电路电路(dinl)输出电阻的等效电路输出电阻的等效电路(dinl)第40页/共90页第四十一页，共90页。将将 代入代入 式，放大电路输出电阻为式，放大电路输出电阻为上式中，通常上式中，通常 ，故可简化为，故可简化为如果如果 Re=0，但考虑，但考虑(kol)rce 的作用，则的作用，则 显显然然，接接入入 Re 后后，三三极极管管集集电电极极至至公公共共(gnggn

28、g)端端之之间的等效电阻大大提高了。间的等效电阻大大提高了。第41页/共90页第四十二页，共90页。2.5工作工作(gngzu)点的稳定点的稳定问题问题温度温度(wnd)对静态工作点的影响对静态工作点的影响 三三极极管管是是一一种种对对温温度度十十分分敏敏感感的的元元件件。温温度度变变化化(binhu)对管子参数的影响主要表现有：对管子参数的影响主要表现有：1.UBE 改改变变。UBE 的的温温度度系系数数约约为为 2 mV/C，即即温温度度每每升升高高 1 C，UBE 约下降约下降 2 mV。2.改改变变。温温度度每每升升高高 1 C，值值约约增增加加 0.5%1%，温度系数分散性较大。温度

29、系数分散性较大。3.ICBO 改改变变。温温度度每每升升高高 10 C，ICBQ 大大致致将将增增加加一一倍倍，说明说明 ICBQ 将随温度按指数规律上升。将随温度按指数规律上升。第42页/共90页第四十三页，共90页。温度升高将导致温度升高将导致 IC 增大，增大，Q 上移。波形上移。波形(b xn)容易失容易失真。真。iCuCEOiBQVCCT=20 C T=50 C图图 温度温度(wnd)对对 Q 点和输点和输出波形的影响出波形的影响第43页/共90页第四十四页，共90页。静态工作静态工作(gngzu)点稳定电路点稳定电路一、电路一、电路(dinl)组成组成分压式偏置分压式偏置(pin

30、zh)电路电路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由于 UBQ 不随温度变化，不随温度变化，电流负反馈式工作点稳定电路电流负反馈式工作点稳定电路T ICQ IEQ UEQ UBEQ(=UBQ UEQ)IBQ ICQ 第44页/共90页第四十五页，共90页。说明说明(shumng)：1.Re 愈愈大大，同同样样的的 IEQ 产产生生的的 UEQ 愈愈大大，则则温温度度稳稳定定性性愈愈好好。但但 Re 增增大大，UEQ 增增大大，要要保保持输出量不变，必须增大持输出量不变，必须增大 VCC。2.接

31、接入入 Re，电电压压放放大大倍倍数数将将大大大大降降低低。在在 Re 两两端端并并联联大大电电容容(dinrng)Ce，交交流流电电压压降降可可以以忽忽略，则略，则 Au 基本无影响。基本无影响。Ce 称旁路电容称旁路电容(dinrng)3.要要保保证证 UBQ 基基本本稳稳定定，IR IBQ，则则需需要要 Rb1、Rb2 小小一一些些，但但这这会会使使电电阻阻消消耗耗功功率率增增大大，且且电电路路的的输输入入电电阻阻降降低低。实实际际选选用用 Rb1、Rb2 值值，取取 IR=(5 10)IBQ，UBQ=(5 10)UBEQ。第45页/共90页第四十六页，共90页。二、静态二、静态(jng

32、ti)与动态分析与动态分析静态静态(jngti)分分析析C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB由于由于(yuy)IR IBQ，可得可得(估算估算)静态基极电流静态基极电流第46页/共90页第四十七页，共90页。动态分析动态分析C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1ReiBiCiEiRuirbe ebcRcRL+Rb2Rb1RcRb2+VCCRL+uiuoRb1Re第47页/共90页第四十八页，共90页。2.6放大电路的三种基本放大电路的三种基本(jbn)组态组态三种三种(sn zhn)基本接法基本接法共射组态共射组态(z ti)共集组态共集组态共

33、基组态共基组态共集电极放大电路共集电极放大电路C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+_ _+rbebec(b)等效电路等效电路为射极输出器为射极输出器图图 共集电极放大电路共集电极放大电路(a)电路图电路图第48页/共90页第四十九页，共90页。一、静态一、静态(jngti)工作点工作点C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+由基极回路由基极回路(hul)求得静态基极电流求得静态基极电流则则(a)(a)电路图电路图图图 共集电极放大共集电极放大(fngd)(fngd)电路电路第49页/共90页第五十页，共90页。二、电流二、电流(dinli)放放大倍数大倍数所以所以(suy)三、电压放大三、电压

34、放大(fngd)倍数倍数结结论论：电电压压放放大大倍倍数数恒恒小小于于 1，而而接接近近 1，且且输输出出电电压压与与输输入电压同相，又称入电压同相，又称射极跟随器。射极跟随器。+_+rbebec(b)等效电路等效电路第50页/共90页第五十一页，共90页。四、输入电阻四、输入电阻+_+rbebec输入电阻较大输入电阻较大(jio d)。Ri第51页/共90页第五十二页，共90页。五、输出电阻五、输出电阻+_rbebec 输出电阻低，故带载能力输出电阻低，故带载能力(nngl)比较强。比较强。Ro图图 求射极输出求射极输出(shch)器器 Ro 的等效电路的等效电路第52页/共90页第五十三页

35、，共90页。共基极放大共基极放大(fngd)电路电路图图 共基极放大共基极放大(fngd)电路电路(a)(a)原理原理(yunl)(yunl)电路电路VEE 保保证证发发射射结结正正偏偏；VCC 保保证证集集电电结结反反偏偏；三三极极管管工工作作在放大区。在放大区。(b)实际电路实际电路实实际际电电路路采采用用一一个个电电源源 VCC，用用 Rb1、Rb2 分分压压提供基极正偏电压。提供基极正偏电压。C1C2+_+_ReVEEVCCRcRLVTC1C2VCCRb2Rb1+_ReCbRLRc第53页/共90页第五十四页，共90页。一、静态一、静态(jngti)工作点工作点(IBQ,ICQ,UCE

36、Q)图图(b)实际实际(shj)电路电路C1C2VCCRb2Rb1+_ReCbRLRc第54页/共90页第五十五页，共90页。二、电流放大二、电流放大(fngd)倍数倍数微变等效电路微变等效电路由图可得：由图可得：所以所以(suy)由由于于 小小于于 1 而而近近似似等等于于 1，所所以以共共基基极极放放电电(fng din)电电路没有电流放大作用。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55页/共90页第五十六页，共90页。三、电压三、电压(diny)放放大倍数大倍数+_+_Rerbebec图图 2.6.4由微变等效电路可得由微变等

37、效电路可得共共基基极极放放大大电电路路(dinl)没没有有电电流流放放大大作作用用，但但是是具具有有电电压压放放大大作作用用。电电压压放放大大倍倍数数与与共共射射电电路路(dinl)相相等等，但没有负号，说明该电路但没有负号，说明该电路(dinl)输入、输出信号同相位。输入、输出信号同相位。第56页/共90页第五十七页，共90页。四、输入电阻四、输入电阻暂不考虑暂不考虑(kol)电阻电阻 Re 的作用的作用五、输出电阻五、输出电阻暂暂不不考考虑虑(kol)电电阻阻 Re 的的作作用用 Ro=rcb.已已知知共共射射输输出出电电阻阻 rce，而而 rcb 比比 rce大大 得得多多，可可认认为为

38、(rnwi)rcb (1+)rce如如果果考考虑虑集集电电极极负负载载电电阻阻，则则共共基基极极放放大大电电路路的的输输出出电阻为电阻为Ro=Rc/rcb Rc第57页/共90页第五十八页，共90页。三种三种(sn zhn)基本组态的比较基本组态的比较大大(数数值值同同共共射射电路，但同相电路，但同相)小小(小于、近于小于、近于 1)大大(十几十几 一几百一几百)小小 大大(几十几十 一百以上一百以上)大大(几十几十 一百以上一百以上)电电路路组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态C1C2VCCRb2Rb1+_ReCbRLC1Rb+VCCC2RL+R

39、e+C1Rb+VCCC2RL+Rc第58页/共90页第五十九页，共90页。三种三种(sn zhn)基本组态的比较基本组态的比较 频率频率响应响应大大(几百千欧几百千欧 几兆欧几兆欧)大大(几欧几欧 几十欧几十欧)中中(几十千欧几十千欧几百千欧几百千欧)rce小小(几欧几欧 几十欧几十欧)小小(几十千欧以上几十千欧以上)中中(几百欧几百欧几千欧几千欧)rbe组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态差差较好较好好好第59页/共90页第六十页，共90页。2.7场效应管放大场效应管放大(fngd)电电路路场效应管的特点场效应管的特点(tdin)1.场效应管是电

40、压场效应管是电压(diny)控制元件；控制元件；2.栅极几乎不取用电流，输入电阻非常高；栅极几乎不取用电流，输入电阻非常高；3.一一种种极极性性的的载载流流子子导导电电，噪噪声声小小，受受外外界界温温度度及及辐射影响小；辐射影响小；4.制造工艺简单，有利于大规模集成；制造工艺简单，有利于大规模集成；5.存存放放管管子子应应将将栅栅源源极极短短路路，焊焊接接时时烙烙铁铁外外壳壳应应接接地地良好，防止漏电击穿管子；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。跨导较小，电压放大倍数一般比三极管低。第60页/共90页第六十一页，共90页。共源极放大共源极放大(fngd)电路电路图

41、图 共源极放大电路共源极放大电路(dinl)原理电原理电路路(dinl)VDD+uO iDVT+uIVGGRGSDGRD与双极型三极管对应与双极型三极管对应(duyng)关系关系b G,e S,c D 为为了了使使场场效效应应管管工工作作在在恒恒流流区区实实现现放放大大作作用，应满足：用，应满足：图示电路为图示电路为 N 沟道增强型沟道增强型 MOS 场效应管场效应管组成的放大电路。组成的放大电路。(UT：开启电压：开启电压)第61页/共90页第六十二页，共90页。一、静态一、静态(jngti)分析分析VDD+uO iDVT+uIVGGRGSDGRD图图 2.7.3共源极放大电路原理电路共源极

42、放大电路原理电路两种方法两种方法(fngf)近似近似(jn s)估算法估算法图解法图解法(一一)近似估算法近似估算法MOS 管栅极电流为管栅极电流为零，当零，当 uI=0 时时UGSQ=VGG而而 iD 与与 uGS 之间近似满足之间近似满足(当当 uGS UT)式中式中 IDO 为为 uGS=2UT 时的值。时的值。则静态漏极电流为则静态漏极电流为第62页/共90页第六十三页，共90页。(二二)图解法图解法图图 用图解法分析共源极放大用图解法分析共源极放大(fngd)电路的电路的 Q 点点VDDIDQUDSQQ利用利用(lyng)式式 uDS=VDD-iDRD 画出直流负载线。画出直流负载线

43、。图中图中 IDQ、UDSQ 即为静态即为静态(jngti)值。值。第63页/共90页第六十四页，共90页。二、动态分析二、动态分析iD 的全微分的全微分(wi fn)为为上式中定义上式中定义(dngy)：场效应管的跨导场效应管的跨导(毫毫西门子西门子 mS)。场效应管漏源之间等效场效应管漏源之间等效(dn xio)电阻。电阻。1.微变等效电路微变等效电路第64页/共90页第六十五页，共90页。二、动态分析二、动态分析如果如果(rgu)输入正弦信号，则可用相量代替上式中的变量。输入正弦信号，则可用相量代替上式中的变量。成为成为(chngwi)：根据根据(gnj)上式做等效电路如图所示。上式做等

44、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。由于没有栅极电流，所以栅源是悬空的。第65页/共90页第六十六页，共90页。微微变变参参数数(cnsh)gm 和和 rDS (1)根据定义根据定义(dngy)通过在特性曲线上作图方法中求得。通过在特性曲线上作图方法中求得。(2)(2)用求导的方法用求导的方法(fngf)(fngf)计算计算 gm gm在在 Q 点附近，可用点附近，可用 IDQ 表示上式中表示上式中 iD，则则一一般般 gm 约约为为 0.1 至至 20 mS。rDS 为为几几百百千千欧欧的的数数量量级级。当当 RD 比

45、比 rDS 小得多时，可认为等效电路的小得多时，可认为等效电路的 rDS 开路。开路。第66页/共90页第六十七页，共90页。2.共源极放大共源极放大(fngd)电路的动电路的动态性能态性能VDD+uO iDVT+uIVGGRGSDGRD图图 共源极放大共源极放大(fngd)电路的微变等效电路的微变等效电路电路将将 rDS 开路开路(kil)而而所以所以输出电阻输出电阻Ro=RDMOS 管输入电阻高达管输入电阻高达 109 。D+GSRG+第67页/共90页第六十八页，共90页。分压分压自偏压式共源放大自偏压式共源放大(fngd)电路电路一、静态一、静态(jngti)分析分析(一一)近似近似(

46、jn s)(jn s)估估算法算法根据输入回路列方程根据输入回路列方程图图 分压分压-自偏式共源放大电自偏式共源放大电路路+VT+RGSDGRDR2VDD+RLRSR1C1CSC2+解联立方程求出解联立方程求出 UGSQ 和和 IDQ。第68页/共90页第六十九页，共90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列输出回路(hul)方程求方程求 UDSQUDSQ=VDD IDQ(RD+RS)(二二)图解法图解法由式由式可可做做出出一一条条直直线线，另另外外，iD 与与 uGS 之之间间满满足足转转移移

47、特特性性曲曲线线的的规规律律，二二者者之之间间交交点点为为静静态态(jngti)工工作作点点。确确定定 UGSQ，IDQ。第69页/共90页第七十页，共90页。根据漏极回路根据漏极回路(hul)方程方程在在漏漏极极特特性性曲曲线线(qxin)上上做做直直流流负负载载线线，与与 uGS=UGSQ 的交点确定的交点确定 Q，由，由 Q 确定确定 UDSQ 和和 IDQ值。值。UDSQuDS=VDD iD(RD+RS)3 uDS/ViD/mA012152 V105uGS4.5V4V3.5V UGSQ3 VVDDQIDQuGS/ViD/mAO24612QIDQUGSQUGQ图图 用图解法分析用图解法分

48、析(fnx)图图 电路的电路的 Q 点点第70页/共90页第七十一页，共90页。二、动态分析二、动态分析微变等效电路入右图所微变等效电路入右图所示。示。图图 图图 电路电路(dinl)的的微变等效电路微变等效电路(dinl)D+GS+由图可知由图可知(k zh)电压电压(diny)放大倍放大倍数数输入、输出电阻分别为输入、输出电阻分别为第71页/共90页第七十二页，共90页。共漏极放大共漏极放大(fngd)电路电路源极输出源极输出(shch)器或源极跟随器或源极跟随器器图图 源极输出源极输出(shch)器器典型电路如右图所示。典型电路如右图所示。+VT+SDGR2VDD+RLRSR1C1C2+

49、RG静态分析如下：静态分析如下：分分析析方方法法与与“分分压压-自自偏偏压压式式共共源源电电路路”类类似似，可可采用估算法和图解法。采用估算法和图解法。第72页/共90页第七十三页，共90页。动态分析动态分析1.电压放大电压放大(fngd)倍倍数数图图 微变等效电路微变等效电路D+GS+而而所以所以(suy)2.输入电阻输入电阻Ri=RG+(R1/R2)第73页/共90页第七十四页，共90页。3.输出电阻输出电阻图图 微变等效电路微变等效电路D+GS在电路中，外加在电路中，外加 ，令，令 ，并使，并使 RL 开路开路因输入因输入(shr)端短路，端短路，故故则则所以所以(suy)实实际际工工作

50、作(gngzu)中中 经经常常使使用用的的是是共共源源、共漏组态。共漏组态。第74页/共90页第七十五页，共90页。2.8多级放大多级放大(fngd)电电路路多级放大电路多级放大电路(dinl)的耦合方式的耦合方式三种三种(sn zhn)耦合方耦合方式式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一、阻容耦合一、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+第第 一一 级级第第 二二 级级第75页/共90页第七十六页，共90页。优点优点(yudin)：(1)(1)前前、后后级级直直流流电电路路互互不不相相通通，静静态态工