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1、第 9 章 基本放大电路,9.1 双极型晶体管,9.2 放大电路的工作原理,9.3 放大电路的静态工作点,9.4 放大电路的主要性能指标,9.5 双极型晶体管基本放大电路,9.7 场效晶体管,*9.8 场效晶体管基本放大电路,9.9 多级放大电路,9.10 差分放大电路,9.11 功率放大电路,*9.6 双极型晶体管放大电路的分析,9.12 应用实例,1,下一章,上一章,返回主页,2,9.1 双极型晶体管,一、基本结构,结构示意图和图形符号,高等教育出版社,3,二、工作状态,条件: 发射结正偏, 集电结反偏。,发射区发射载流子 形成电流IE 少部分在基区被复合 形成IB 大部分被集电区收集 形
2、成IC,1放大状态,电流的形成,晶体管中载流子的运动过程,高等教育出版社,4, 电流的关系 IE= IB +IC,当 IB = 0 时，,直流 (静态) 电流放大系数,交流 (动态) 电流放大系数,IC = ICEO,电路图,高等教育出版社,5,IB 微小的变化，会产生 IC 很大的变化。 IC =IB 。 0UCEUCC ， UCE = UCCRC IC 。 晶体管相当于通路。, 特点,高等教育出版社,6,特点： IB,IC 基本不变。 ICUCC / RC 。 UCE0 。 晶体管相当于短路。,条件: 发射结正偏, 集电结正偏。,IB,IC UCE = (UCCRC IC) ICM = U
3、CC / RC,2. 饱和状态,电路图,饱和状态时的晶体管,高等教育出版社,7,特点： IB= 0 IC= 0 UCE= UCC 晶体管相当于开路。,3. 截止状态,条件: 发射结反偏, 集电结反偏。,电路图,截止状态时的晶体管,高等教育出版社,8,晶体管处于放大状态。 (2) 开关 S 合向 b 时,例9.1.1 图示电路，晶体管的 = 100，求开关 S 合向 a、b、c 时的 IB、IC 和 UCE，并指出晶体管的工作 状态（忽略 UBE ）。,解 (1) 开关 S 合向 a 时,= 0.01 mA IC = IB = 1000.01 mA = 1 mA UCE = UCCRCIC =
4、(1551031103) V = 10 V,UCC = 15 V UBB1 = 5 V UBB2 = 1.5 V RB1 = 500 k RB2 = 50 k RC = 5 k,高等教育出版社,9,UCE = 0 V 晶体管处于饱和状态。因为若 IC = IB = 1000.1mA = 10 mA UCE = UCCRCIC = (15510310103) V =35 V UCE0，这是不可能的，即不可能处于放大状态。 (3) 开关 S 合向 c 时 IB = 0，IC = 0，UCE = UCC = 15 V 晶体管处于截止状态。,高等教育出版社,10,三、 特性曲线,1. 输入特性 IB=
5、 f (UBE) UCE=常数,UCE1V 25,UCE1V 75, 硅管：UBE 0.7 V 锗管：UBE 0.3 V,输入特性,工作方式,高等教育出版社,11,2. 输出特性 IC= f (UCE)IB = 常数,放 大 区,饱和区,截止区,输出特性,工作方式,高等教育出版社,12,动态电流放大系数 2.穿透电流 ICEO 3.集电极最大允许电流 ICM 4.集电极最大耗散功率 PCM PC = UCE IC 5.反向击穿电压 U(BR) CEO,四、主要参数,1.电流放大系数,过 损 耗 区,安 全 工 作 区,功耗曲线,高等教育出版社,13,9.2 放大电路的工作原理,一、电路组成,两
6、个电源的放大电路,一个电源的放大电路,高等教育出版社,14,NPN 管放大电路,PNP 管放大电路,放大电路的简化画法：,高等教育出版社,15,二、信号的放大过程,1. 静态时 ui = 0，直流电源单独作用。,2. 动态时 输入信号 ui，,输出信号 uo= uce = RC ic,信号的放大过程,高等教育出版社,16,9.3 放大电路的静态工作点,一、静态工作点,已知 IB 确定 Q 点 确定 UBE 。 在输出特性曲线上 已知 IB 可确定 Q 点 可知 IC , UCE 。,输入特性,输出特性,直流负载线, 在输入特性曲线上,高等教育出版社,17,该电路参数一定时，偏流IB是固定的，称
7、之为固定偏置放大电路。,高等教育出版社,18,二、静态工作点的影响,1. 当 IB 太小，Q 点很低，引起后半周截止失真。 2. 当 IB 太大，Q 点很高，引起前半周饱和失真。, 截止失真和饱和失真统称为非线形失真。,截止失真,饱和失真,高等教育出版社,19,9.4 放大电路的主要性能指标,一、 电压放大倍数,其分贝值: | Au | (dB) = 20lg | Au |,定义：,当输入信号为正弦交流信号时,高等教育出版社,20,在放大电路中:,二、输入电阻,定义：,当输入信号为正弦交流信号时,放大电路,信号源,输入电阻,高等教育出版社,21,ri 大 Ui 大 Uo 大； ri 大 Ii
8、小 可减轻信号源的负担；,ri 越大越好， ri RS 。,可见：,输入电阻,高等教育出版社,22,三、输出电阻,当输入信号为正弦交流信号时：,定义：,放大电路,负载,输出电阻,高等教育出版社,23,若 ro 小，带载能力强；反之带载能力差。,可见：,ro 越小越好，ro RL。,高等教育出版社,24,四、放大电路的频率特性,幅频特性: |Au| f,相频特性: f,通频带,高等教育出版社,25,解 (1),= 9 mV,UOC = | A0 | Ui,= 1009 10 -3 V,= 0.9 V = 900 mV,例 9.4.1 某放大电路的空载电压放大倍数 | A0 | = 100，输入电
9、阻 ri = 9 k ，输出电阻 ro = 1 k，试问: (1) 输入端接到 Us = 10 mV，RS = 1 k 的信号源上，开路电压 UOC 应等于多少？(2) 输出端再接上 RL= 9 k 的负载电阻时，负载上的电压 UoL 应等于多少？这时电压放大倍数 | Au | 是多少？,高等教育出版社,26,(2),= 810 mV,= 0.81 V,= 90,= 90,高等教育出版社,27,9.5 双极型晶体管基本放大电路,一、共射放大电路,1. 电路组成 增加一个偏流电阻 RB2， 可以固定基极电位。 只要满足: I2 IB,选择参数时，一般取 I2(510) IB。,共射放大电路,高等
10、教育出版社,28,(2) 增加发射极电阻 RE， 可以稳定 IC。,只要满足 UB UBE,选择参数时,一般取 UB(510)UBE。,T ,ICEO ,IE ,URE ,IC,IC , UBE ,共射放大电路,高等教育出版社,29,(3) 增加 CE , 避免 |Au|下降。,对电压、电流和功率都有放大作用，输出与输入电压相位相反。,ube = ui - REie,2. 性能特点,共射放大电路,高等教育出版社,30,二、共集放大电路,共集放大电路,(1) RE取代RC，RE可以稳定 QC点。,(2) 改集电极输出为发射极输出,与固定偏置放大电路结构的不同：,1. 电路组成,射极输出器 或射极
11、跟随器,高等教育出版社,31,二、共集放大电路,(1) 无电压放大作用,(2) 有电流和功率放大作用,2. 性能特点,Au1且Au 1,共集放大电路,（输出与输入电压同相位）,(3) 与共射放大电路相比： ri大， ro小,用作输入级，减小信号源负担； 用作输出级，提高放大器带载能力。,高等教育出版社,32,三、共基放大电路 1. 电路组成,共基放大电路,增加一个偏流电阻 RB2 和射极电阻RE，以稳定 Q点。,(2) 信号改为发射极输入,(3) 增加了CB，使基极成为信号输入和输出的公共端。,与固定偏置放大电路相比：,高等教育出版社,33,2. 性能特点,共基放大电路,三、共基放大电路,(1
12、) 无电流放大作用,(2) 有电压和功率放大作用，且输出与输入电压同相位。,(3) 与共射放大电路相比： ri小， ro相同,同频带宽，稳定性好，具有恒流输出特性，适用于要求同频带宽和频率高的场合。,高等教育出版社,34,*9.6 双极型晶体管放大电路的分析,一、静态分析,(1) 图解法,1. 共射放大电路的静态分析,共射放大电路,共射放大电路的直流通路,(2) 计算法,高等教育出版社,35,IC = IB,UCE = UCCRC ICRE IE UCC(RCRE) IC,1. 共射放大电路的静态分析,共射放大电路的直流通路,高等教育出版社,36,RBIBUBERE (1 ) IB = UCC
13、,IC = IB UCE = UCCREIE =UCCRE (1 ) IB,2. 共集放大电路的静态分析,高等教育出版社,37,3. 共基放大电路的静态分析,共基与共射放大电路的静态分析相同,高等教育出版社,38,二、动态分析,(1) 晶体管的交流小信号电路模型, 输入端电压和电流的关系, 称为晶体管的输入电阻。,rbe =,电路图,输入特性,高等教育出版社,39,晶体管从输入端看，可以用一个等效的动态电 阻 rbe代替。,电路图,输入端口等效电路,高等教育出版社,40, 输出端电压和电流的关系,从输出端看，可以用一个 受控电流源代替。,晶体管的小信号模型,共射接法,共集接法,共基接法,电路图
14、,高等教育出版社,41,(2) 放大电路的交流通路,只研究放大电路中的交流分量时的电路，即信号源单独作用时的电路，称为交流通路。,作法: 将直流电源的电动势和C 代之以短路。,(3) 放大电路的微变等效电路,交流通路中的晶体管用交流小信号模型代替,高等教育出版社,42,1. 共射放大电路的动态分析,高等教育出版社,43,1. 共射放大电路的动态分析,共射放大电路的微变等效电路,共射放大电路的交流通路,晶体管小信号模型(共射),高等教育出版社,44,1. 共射放大电路的动态分析,高等教育出版社,45,2. 共集放大电路的动态分析,共集放大电路的交流通路,高等教育出版社,46,2. 共集放大电路的
15、动态分析,共集放大电路的交流通路,共集放大电路的微变等效电路,高等教育出版社,47,2. 共集放大电路的动态分析,小,大,高等教育出版社,48,3. 共基放大电路的动态分析,共基放大电路的交流通路,高等教育出版社,49,3. 共基放大电路的动态分析,共基放大电路的交流通路,共基放大电路的微变等效电路,高等教育出版社,50,3. 共基放大电路的动态分析,小,高等教育出版社,51,9.7 场效晶体管,一、基本结构,SiO2,NMOS 管,PMOS 管,源极 漏极 S D,铝片,栅极 G,高等教育出版社,52,二、基本类型,按导电沟道的不同分为： N型沟道MOS管NMOS管 P型沟道MOS管PMOS管,NMOS 管,PMOS 管,导电沟道,高等教育出版社,53,按导电沟道形成的不同分为： 增强型简称E型 耗尽型简称D型,场效应管
