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1、2.1.1 共发射极放大电路各元件作用 2.1.2 用小信号模型法(微变等效)分析 动态 2.1 基本共射放大电路 第2章 放大电路基础 +VCC Rc C1 C2 RL + Rb + ui + uo A A B B VCC(直流电源)： 使发射结正偏，集电结反偏 向负载和各元件提供功率 C1、C2(耦合电容)： 隔直流、通交流 RB(基极偏置电阻)： 提供合适的基极电流 RC(集电极负载电阻)： 将 IC UC ， 使电流放大 电压放大 信号 ui 从AA输入 信号 uo从BB输出 2.1.1 共发射极放大电路各元件作用 基本共发射极 电路的波形： IB ui O t iB O t uCE
2、O tuo O t iC O t IC UCE ib ic uce uo IB + ib + UBE+ ui + UCE+uce +VCC Rc C1 C2 RL + Rb + ui + uo IC + ic 二、放大电路的非线性失真 因工作点不合适或者信号太大使放大电路的工作范围超出 了晶体管特性曲线上的线性范围，从而引起非线性失真。 1. “Q”过低引起截止失真 NPN 管： 顶部失真为截止失真。 PNP 管： 底部失真为截止失真。 不发生截止失真的条件：IB Ibm 。 O Q ib O t t O uBE/V iB uBE/V iB ui uCE iC ic t O O iC O t
3、uCE Q uce 交流负载线 2. “Q”过高引起饱和失真 ICS 集电极临界 饱和电流NPN 管： 底部失真为饱和失真。 PNP 管： 顶部失真为饱和失真。 IBS 基极临界饱和电流。 不接负载时，交、直流负载线重合，V CC= VCC 不发生饱和失真的条件： IB + I bm IBS uCE iC t O O iC O t uCE Q V CC 饱和失真的本质： 负载开路时： 接负载时： 受 Rc 的限制，iB 增大，iC 不可能超过 VCC/RC 。 受 RL 的限制，iB 增大，iC 不可能超过 V CC/RL 。 C1 + Rc Rb +VCC C2 RL + uo + + iB
4、 iC T ui (RL= Rc / RL) 2.1.2 用小信号模型法(微变等效)分析动态 微变等效的依据： 1.非线性电路经适当近似后可按线性电路对待。 2. 利用叠加定理，分别分析电路中交、直流成分。 3. 动态是输入信号电压在直流静态工作点的基础上 ，各极电流、电压的变化。 二、用小信号模型分析共射放大电路 +VCC Rc C1 C2 RL + Rb + ui + uo A A B B 1. 画简化小信号模型电路 2. 求电压放大倍数 RL= Rc / RL 3. 求输入电阻 4. 求输出电阻 Ro = RC + Uo + Rb RLrbe e Ic bc RC IbIc Ui Ii
5、+ 输入输出 相位相反 2.2.1 温度对静态工作点的影响 2.2.2 射极偏置电路 2.2 稳定静态工作点的放大电路 射极偏置电路 温度，输入特性曲线 温度 ，输出特性曲线 O T1T2 iC uCE T1 iB = 0 T2 iB = 0 iB = 0 O 2.2.1 温度对静态工作点的影响 1. 温度对ICEO 的影响 温度每升高 10C， ICBO 约增大 1 倍。 2. 温度对 的影响 温度每升高 1C， UBE (2 2.5) mV。 3. 温度对UBE的影响 温度每升高 1C， (0.5 1)%。 输出特性曲线间距增大。 +VCC Rc C1 C2 RL Re + + Rb1 R
6、b2 RS I1 I2 IB UB IC IE + ui + uo 2.2.2 射极偏置电路 一、 稳定静态工作点的原理 1. Rb1 、Rb2的分压作用固定UB： 选用Rb1 、Rb2 时使： I1(或 I2) IB 不受BJT 和温度变 化的影响 2. Re产生反映 IC变化的UE，引起UBE变化，使 IC基本不变。 稳定“Q”的原理： T IC UE UB固定 UBE IB IC 二、 静态工作点的估算 +VCC Rc C1 C2 RL Re + + Rb1 Rb2 RS I1 I2 IB UB IC IE 三、 动态分析 +VCC Rc C1 C2 RL Re + + Rb1 Rb2
7、RS + ui + uo 小信号等效电路 Rc Rb1Rb2 + Ui + Uo RL IbIcIi rbe Ib Re Ic 1. 电压放大倍数 Rc / RL Au受 和温度变化的影响小 2. 输入电阻 RiRi Rb1 / Rb2 3. 输出电阻 Ro = Rc 2.3.1 共集电极放大电路 2.3.2 共基极放大电路 2.3 共集电极放大电路 和共基极放大电路 2.3.1 共集电极放大电路 (射极输出器、射极跟随器) 一、静态分析 IB IE+ C1 RS + ui Re Rb +VCC C2 RL + + uo + us VCC = IB Rb + UBE + IE Re = IB
8、Rb + UBE + (1+ ) IB Re IB = (VCC UBE) / Rb + (1+ ) Re IC = I B UCE = VCC IC Re 二、动态分析 + C1 RS Re Rb +VCC C2 RL + + us 交流通路 + Rs Rb + Uo RL Ib Ic Ii ReUs 小信号等效电路 + Us Rb+ Uo RL IbIcIi rbe Ib Re R s 电压放大倍数： 1 输入电阻： + Rs Rb + Uo RL Ib Ic Ii ReUs 输出电阻： Rb rbe Re RS Us = 0 I+ U Ic Ib Ib IRe RS = RS / RB
9、I = IRe+ Ib + Ib 特点：Au 1 输入输出同相，Ri 高，Ro 低 用途：输入级， 输出级， 中间缓冲级 2.3.2 共基极放大电路 电路图 +VCC Rc Cb C2 RL Re + + + Rb1 Rb2 RS + us + uo C1 + ui 习惯画法 +VCC Rc Cb C2 RL Re + + Rb1 Rb2 RS + us + uo C1 + + ui 一、静态分析（略） 交流通路 RcRe RS + us RL + ui + uo 小信号模型 + Uo Rc Re RS + Us RL rbe IoIc IeIi Ib Ib + Ui 二、动态分析 + Uo
10、Rc Re RS + Us RL rbe IoIc IeIi Ib Ib + Ui RiRiRo Ro = RC 特点： 1. Au 大小与共射电路相同。 2. 输入电阻小，Aus 小。 用途：高频特性好，常用于高频电路中。 三、BJT共基极电流放大系数 2.4.1 绝缘栅场效应管 2.4.2 结型场效应管 2.4 2.4 场效应管及其基本放大电路场效应管及其基本放大电路 2.4.3 场效应管的参数、特点及使用注意 2.4.4 其它类型场效应管 2.4.5 FET的偏置电路及静态分析 2.4.6 FET放大电路的小信号模型分析法 引 言 场效应管 FET (Field Effect Trans
11、istor) 类型： 结型 JFET (Junction Field Effect Transistor) 绝缘栅型 IGFET(Insulated Gate FET) 特点： 1. 单极性器件(一种载流子导电) 3. 工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低 2. 输入电阻高(107 1015 ，IGFET 可高达 1015 ) 2.4.1 绝缘栅场效应管 一、N沟道增强型 MOSFET (Mental Oxide Semi FET) 1. 结构与符号 P 型衬底 (掺杂浓度低) N+N+ 用扩散的方法 制作两个 N 区 在硅片表面生一 层薄 SiO2 绝缘层 s d 用金属铝引出 源极 s
12、 和漏极 d g 在绝缘层上喷金 属铝引出栅极 g B 耗尽层 s 源极 source g 栅极 gate d 漏极 drain s g d B 2. 工作原理 1)uGS 对导电沟道的影响 (uDS = 0) a. 当 UGS = 0 ，ds 间为两个背对背的 PN 结； b. 当 0 UGS(th) 时： uGS = 2UGS(th) 时的 iD 值 4. 输出特性曲线 可变电阻区 uDS 0 此时 uGD = UGS(off)； 沟道楔型 耗尽层刚相碰时称预夹断。 预夹断 当 uDS ，预夹断点下移。 3. 转移特性和输出特性 UGS(off) 当 UGS(off) uGS 0 时, u
13、GS iD IDSS uDS iD uGS = 3 V 2 V 1 V 0 V 3 V JFET工作原理 O O N 沟道增强型 s g d B iD P 沟道增强型 s g d B iD 2 2 O uGS /V iD /mA UGS(th) O uDS /V iD /mA 2 V 4 V 6 V 8 VuGS = 8 V 6 V 4 V 2 V s g d B iD N 沟道耗尽型 iD s g d B P 沟道耗尽型 UGS(off) IDSS uGS /V iD /mA 5 O 5 O uDS /V iD /mA 5 V 2 V 0 V 2 VuGS = 2 V 0 V 2 V 5 V
14、 N 沟道结型 s g d iD s g d iD P 沟道结型 uGS /V iD /mA 5 5 O IDSS UGS(off) O uDS /V iD /mA 5 V 2 V 0 VuGS = 0 V 2 V 5 V 各种FET 符号、特性的比较 2.4.3 场效应管的主要参数、特点及注意事项 1. 开启电压 UGS(th)(增强型) 夹断电压 UGS(off)(耗尽型) 指 uDS = 某值，使漏极电流 iD 为某一小电流时的 uGS 值。 UGS(th) UGS(off) 2. 饱和漏极电流 IDSS 耗尽型场效应管，当 uGS = 0 时所对应的漏极电流。 3. 直流输入电阻 RG
15、S 指漏源间短路时，栅、源间加反向电压呈现的直流电阻。 JFET：RGS 107 MOSFET：RGS = 109 1015 IDSS uGS /V iD /mA O 一、场效应管的主要参数 4. 低频跨导 gm 反映了uGS 对 iD 的控制能力， 单位 S(西门子)。常用毫西 (mS，mA/V)。 uGS /V iD /mA Q PDM = uDS iD，受管子最高工作温度限制。 5. 最大漏极电流 IDM 6. 最大漏极功耗 PDM O 为管子工作时允许的最大漏极电流。 7. 漏源击穿电压 U（BR）DS ：漏源间能承受的最大电压。 8. 栅源击穿电压 U（BR）GS ：栅源间能承受的最大电压。 二、场效应管的主要特点及使用注意事项 特点： 1. FET为电压控制型器件，栅极基本无电流，输入 电阻高，常用做高输入阻抗输入级。 2. 多 子导电，受温度、辐射等外界因素影响小。 3. 噪声比BJT小（尤其是JFET） 。 4. MOS管制造工艺简单，体积小，功耗小，易集成 。 使用注意事项： 1. MOS管衬底与源极通常接在一起。若需分开，衬源 间电压须反偏（NMOS uGS 0 ）
