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1、第二章 基本放大电路,2.2 基本共射放大电路的工作原理,2.3 放大电路的分析方法,2.4 放大电路静态工作点的稳定,2.5 晶体管放大电路的三种接法,2.1 放大电路的基本概念及性能指标,2.6 场效应管放大电路,2.1 放大电路的基本概念及性能指标,一.放大的基本概念,放大把微弱的电信号的幅度放大。 一个微弱的电信号通过放大器后，输出电压或电流的幅得到了放大，但它随时间变化的规律不能变，即不失真。,二.放大电路的主要技术指标,1.放大倍数表示放大器的放大能力,根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。,（1）电压放大倍数定义为: AU=
2、uo/ui,（2）电流放大倍数定义为: AI=io/ii,（3）互阻增益定义为: Ar=uo/ii,（4）互导增益定义为: Ag=io/ui,2. 输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的等效电阻,Ri=ui / ii,一般来说， Ri越大越好。 （1）Ri越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。 （2）当信号源有内阻时， Ri越大， ui就越接近uS。,3. 输出电阻Ro从放大电路输出端看进去的等效电阻,输出电阻是表明放大电路带负载能力的，Ro越小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。,输出电阻的定义：,4. 通频带,通频带：,fbw=fHfL,放大倍数随频率变化曲线幅频特性曲线,2.2 基本
3、共射放大电路的工作原理,一三极管的放大原理 三极管工作在放大区： 发射结正偏， 集电结反偏。,UCE（-ICRc）,放大原理：,UBE,IB,IC（bIB）,电压放大倍数：, uo,ui,放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。,二.单管共射极放大电路的结构及各元件的作用,各元件作用：,使发射结正偏，并提供适当的静态IB和UBE。,基极电源与基极电阻,集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。,集电极电阻RC，将变化的电流转变为变化的电压。,耦合电容： 电解电容，有极性， 大小为10F50F,作用：隔直通交隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。,+
4、,+,各元件作用：,基本放大电路的习惯画法,1.静态工作点Ui=0时电路的工作状态,三、 静态工作点,ui=0时,由于电源的存在，电路中存在一组直流量。,IC,+ UBE -,+ UCE -,由于(IB,UBE) 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区，以保证信号不失真。,画出放大电路的直流通路,2. 静态工作点的估算,将交流电压源短路，将电容开路。,直流通路的画法：,画直流通路：,Rb称为偏置电阻，IB称为偏置电流。,用估算法分析放大器的静态工作点（ IB、UBE、
5、IC、UCE）,IC= IB,例：用估算法计算静态工作点。,已知：VCC=12V，RC=4K，Rb=300K ，=37.5。,解：,请注意电路中IB和IC的数量级,2.3.1. 用图解法分析放大器的静态工作点,UCE=VCCICRC,直流负载线,由估算法求出IB，IB对应的输出特性与直流负载线的交点就是工作点Q,IB,静态UCE,静态IC,2.3 放大电路的分析方法,1. 交流放大原理（设输出空载）,假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号 ui,静态工作点,2.3.2 用图解法分析放大器的动态工作情况,注意：uce与ui反相！,各点波形,uo比ui幅度放大且相位相反,结论：（1）放大电
6、路中的信号是交直流共存，可表示成：,虽然交流量可正负变化，但瞬时量方向始终不变,（2）输出uo与输入ui相比，幅度被放大了，频率不变，但相位相反。,对交流信号(输入信号ui),2.放大器的交流通路,交流通路分析动态工作情况 交流通路的画法：,将直流电压源短路，将电容短路。,交流通路,3.交流负载线,输出端接入负载RL：不影响Q 影响动态！,交流负载线,其中：,交流量ic和uce有如下关系：,即：交流负载线的斜率为：,交流负载线的作法： 斜 率为-1/RL 。（ RL= RLRc ）,经过Q点。,交流负载线的作法：,IB,交流负载线,直流负载线,斜 率为-1/RL 。 （ RL= RLRc ）,
7、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。,uo,可输出的最大不失真信号,（1）合适的静态工作点,4非线性失真与Q的关系,uo,（2）Q点过低信号进入截止区,称为截止失真,信号波形,uo,（3）Q点过高信号进入饱和区,称为饱和失真,信号波形,截止失真和饱和失真统称“非线性失真”,2.3.3 等效电路分析法,思路：将非线性的BJT等效成一个线性电路,条件：交流小信号,1、三极管的h参数等效电路,根据网络参数理论：,求变化量：,在小信号情况下：,一、晶体管h参数等效模型,各h参数的物理意义：,输出端交流短路时的 输入电阻，
8、用rbe表示。,输入端开路时的电压反馈系数， 用r表示。,输出端交流短路时的电流放大 系数， 用表示。,输入端开路时的输出电导，用1/rce表示。,该式可写为：,由此画出三极管的h参数等效电路：,2、简化的h参数等效电路,（1）r10-3，忽略。,（2）rce105，忽略。,得三极管简化的h参数等效电路。,3、rbe的计算：,由PN结的电流公式：,基区体电阻,发射结电阻,发射区体电阻数值小可忽略,查阅手册,在输入特性曲线上，Q点越高，rbe越小！,二. 放大器的交流分析,1. 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,2、电压放大倍数
9、的计算：,负载电阻越小，放大倍数越小。,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较大的的输入电阻。,3、输入电阻的计算：,根据输入电阻的定义：,定义：,当信号源有内阻时：,由图知：,所以：,所以：,4、输出电阻的计算：,根据定义：,例2.4.1 共射放大电路如图所示。设：VCC12V，Rb=300k,Rc=3k, RL=3k,BJT的b =60。,1、试求电路的静态工作点Q。,解：,2、估算电路的电压放大倍数、输入电阻Ri和输出电阻Ro。,解：画微变等效电路,Ri=rbe/Rbrbe=993,Ro=Rc=3k,3. 若输出电压的波形出现如 下失真 ，是截止还是饱和 失真
10、？应调节哪个元件？如何调节？,解：为截止失真。 应减小Rb。,对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、和ICEO决定，这三个参数随温度而变化。,2.4 静态工作点的稳定,1. 温度对静态工作点的影响,1、温度对UBE的影响,2、温度对值及ICEO的影响,动画演示,2. 静态工作点稳定的放大器,选I2=（510）IB I1 I2,（1） 结构及工作原理,静态工作点 稳定过程：,UBE=UB-UE =UB - IE Re,UB稳定,（2）直流通道及静态工作点估算:,IB=IC/,UCE = VCC - ICRC - IERe,IC IE =UE/Re = （UB- UBE）/ Re
11、,电容开路,画出直流通道,将电容短路,直流电源短路，画出电路的交流小信号等效电路,（3）动态分析：,电压放大倍数：,输入电阻：,输出电阻：,思考：若在Re两端并电容Ce会对Au、Ri、Ro有什么影响？,一. 共集电极放大电路,1. 结构：,2.5 放大电路的三种基本接法,2. 直流通道及静态工作点分析：,3. 动态分析,（1）交流通道及微变等效电路,（2）电压放大倍数：,（3）输入电阻,（4）输出电阻,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。,
12、2、放在两级之间，起缓冲作用。,二. 共基极电路,1. 静态工作点,直流通路：,2. 动态分析,画出电路的交流小信号等效电路,（1）电压放大倍数,（2）输入电阻,（3）输出电阻,3. 三种组态的比较,共集,共基,共射,三. BJT电流源电路,用普通的三极管接成电流负反馈电路，即可构成一个基本的电流源电路。射极偏置放大电路就具有这一功能。,Ic电流是恒定的：,联立方程组：,用等效电路来求该电路的内阻,可以解出：,可见三极管电流源的内阻比三极管的输出电阻rce还要大。,2.6 场效应管放大电路,绝缘栅场效应管 结型场效应管,2.6.2 场效应管放大电路,效应管放大器的静态偏置 效应管放大器的交流小
13、信号模型 效应管放大电路,2.6.1 场效应管,2.6.1 场效应管,BJT是一种电流控制元件(iB iC)，工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，所以被称为双极型器件。 场效应管（Field Effect Transistor简称FET）是一种电压控制器件(uGS iD) ，工作时，只有一种载流子参与导电，因此它是单极型器件。 FET因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻极高等优点，得到了广泛应用。,FET分类：,绝缘栅场效应管,结型场效应管,增强型,耗尽型,N沟道,P沟道,N沟道,P沟道,N沟道,P沟道,一. 结型场效应管,1. 结型场效应管的结构（以N沟为例）：,两个PN结夹
14、着一个N型沟道。三个电极： g：栅极 d：漏极 s：源极,符号：,N沟道,P沟道,2. 结型场效应管的工作原理,（1）栅源电压对沟道的控制作用,在栅源间加负电压uGS ，令uDS =0 当uGS=0时，为平衡PN结，导电沟道最宽。,当uGS时，PN结反偏，耗尽层变宽，导电沟道变窄，沟道电阻增大。,当uGS到一定值时 ，沟道会完全合拢。,定义： 夹断电压UP使导电沟道完全合拢（消失）所需要的栅源电压uGS。,（2）漏源电压对沟道的控制作用,在漏源间加电压uDS ，令uGS =0 由于uGS =0，所以导电沟道最宽。 当uDS=0时， iD=0。,uDSiD 靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，呈楔
15、形分布。,当uDS ，使uGD=uG S- uDS=UP时，在靠漏极处夹断预夹断。,预夹断前， uDSiD 。 预夹断后， iDSiD 几乎不变。,uDS再，预夹断点下移。,（3）栅源电压uGS和漏源电压uDS共同作用,iD=f（ uGS 、uDS）,可用输两组特性曲线来描绘。,（1）输出特性曲线： iD=f（ uDS ）uGS=常数,3、 结型场效应三极管的特性曲线,设：UT= -3V,四个区：,恒流区的特点： iD / uGS = gm 常数 即： iD = gm uGS （放大原理）,（a）可变电阻区（预夹断前）。,（b）恒流区也称饱和 区（预夹断 后）。,（c）夹断区（截止区）。,（d
16、）击穿区。,可变电阻区,恒流区,截止区,击穿区,（2）转移特性曲线： iD=f（ uGS ）uDS=常数,可根据输出特性曲线作出移特性曲线。 例：作uDS=10V的一条转移特性曲线：,二. 绝缘栅场效应管,绝缘栅型场效应管 ( Metal Oxide Semiconductor FET)，简称MOSFET。分为： 增强型 N沟道、P沟道 耗尽型 N沟道、P沟道,1.N沟道增强型MOS管 （1）结构 4个电极：漏极D， 源极S，栅极G和 衬底B。,符号：,当uGS0V时纵向电场 将靠近栅极下方的空穴向下排斥耗尽层。,（2）工作原理,当uGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在d、s之间加上电压也
