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1、第三章第三章 基本放大电路基本放大电路Simple Amplifier放大器的放大器的作用和类型作用和类型放大器的放大器的主要性能指标主要性能指标基本放大器的基本放大器的组成原理组成原理放大器的放大器的分析方法分析方法 解析分析法解析分析法 图解分析法图解分析法 等效电路分析法等效电路分析法 直流偏置电路分析直流偏置电路分析 交流信号放大电路分析交流信号放大电路分析双极型晶体管双极型晶体管基本放大电路及性能分析基本放大电路及性能分析场效应管场效应管基本放大电路及性能分析基本放大电路及性能分析 本章内容是电子线路的基础，非常重要。本章内容是电子线路的基础，非常重要。1/153.1 3.1 放大器
2、的作用、类型和主要性能指标放大器的作用、类型和主要性能指标一、放大器的作用和类型一、放大器的作用和类型 放大器放大器Amplifier 线性线性LinearRsUsRL信号源信号源放大器放大器负载负载Ui、IiUo、IoRiRoAIoUo+-IiUi+-三个性能指标反映对信号放大传输的关系三个性能指标反映对信号放大传输的关系：信息有效信息有效；线性性能指标反映对信号放大传输的质量线性性能指标反映对信号放大传输的质量：信息完整信息完整。提供提供电压、电压、电流、电流、功率、功率、 小小要求要求电压、电压、电流、电流、功率、功率、 大大作用：作用：信号放大：信号放大：U、I；功率放大：功率放大：U
3、I2/15二、放大器的主要性能指标二、放大器的主要性能指标1、放大倍数（增益）、放大倍数（增益）A定义：定义：输出量输出量输入量输入量电压放大倍数电压放大倍数：电流放大倍数电流放大倍数：互导放大倍数互导放大倍数：互阻放大倍数互阻放大倍数：+-+-+RsUs+-RiUiRLUoRoAuoUiRsIsRiRLIoRoAioIiIi+-RsUs+-RiUiRLRoAgoUiIo( S )()类型类型+-+RLUoRoAroIiRsIsIiRi3/15电压放大器电压放大器电流放大器电流放大器互导放大器互导放大器互阻放大器互阻放大器对无量钢的对无量钢的Au、Ai也可用分贝（也可用分贝（dB）为单位表示：
4、）为单位表示：源放大倍数：源放大倍数：源电压放大倍数源电压放大倍数源电流放大倍数源电流放大倍数+-+-+RsUs+-RiUiRLUoRoAuoUiRsIsRiRLIoRoAioIiIi源电压放大倍数与三方面有关源电压放大倍数与三方面有关源电流放大倍数与三方面有关源电流放大倍数与三方面有关4/152、输入电阻、输入电阻Ri定义：定义：放大器的输入电阻放大器的输入电阻Ri是信号源是信号源Us的负载，的负载，取值大小与取值大小与信号源特性信号源特性有关。有关。低内阻等效为电压源，低内阻等效为电压源，高内阻等效为电流源。高内阻等效为电流源。Rs+-UsRi-+UiIsRsRiIi电压信号源：电压信号源
5、：若若RiRs：电流信号源：电流信号源：若若RiRs：信信号号源源RiIi小小信号源功率要求很小信号源功率要求很小信号源功率要求很小信号源功率要求很小Ui小小5/15Ri=Rs时，时，Pi最大，最大，但信号源功率损失一半。但信号源功率损失一半。3、输出电阻、输出电阻 Ro定义：定义：放大器输出等效为负载放大器输出等效为负载RL的信号源，的信号源，其输出电阻其输出电阻Ro 是等效信是等效信号源的内阻。号源的内阻。若若RoRL：放大器等效为电流源，放大器等效为电流源，带小电阻负载能力强。带小电阻负载能力强。应该根据信号源和负载的特点，选用类型适合的放大器。应该根据信号源和负载的特点，选用类型适合的
6、放大器。信号放大，带负载能力强不是指功率输出能力强，而是指输出量变化小。信号放大，带负载能力强不是指功率输出能力强，而是指输出量变化小。RiRLIoRoAioIi+-+-+RsUs=0+-RiUiUoRoAuoUiIo+-+RiRLUoRoAuoUi6/154、线性失真线性失真 放大非正弦复杂信号时，由放大放大非正弦复杂信号时，由放大器非理想频率特性引起输出信号的器非理想频率特性引起输出信号的失真。主要与放大器的频率响应带失真。主要与放大器的频率响应带宽和被放大信号频谱宽度有关。宽和被放大信号频谱宽度有关。5、非线性失真系数非线性失真系数 THD(Total Harmonic Distorti
7、on)ffAuUm信号频谱宽度信号频谱宽度放大器频率放大器频率 响应宽度响应宽度ttUoUi007/153.2 3.2 基本放大器的组成原理及直流偏置电路基本放大器的组成原理及直流偏置电路3.2.1 3.2.1 基本放大器的组成原理基本放大器的组成原理一、基本放大器一、基本放大器： 一个晶体管构成的放大器，也称为单级放大器。有三种接一个晶体管构成的放大器，也称为单级放大器。有三种接法的单级放大器，即法的单级放大器，即共射极共射极、共集电极共集电极和和共基极共基极组态放大器。组态放大器。二、基本放大器的组成原则：二、基本放大器的组成原则：1、直流偏置：、直流偏置：必须将晶体管偏置在放大状态，并保
8、证在信必须将晶体管偏置在放大状态，并保证在信号变化范围内始终处于放大状态；号变化范围内始终处于放大状态；2、交流输入：、交流输入：输入信号必须加在基极发射极回路，即必输入信号必须加在基极发射极回路，即必须能控制发射结电压的变化；须能控制发射结电压的变化；3、交流放大：、交流放大：必须有合理、有效的信号传输通路。必须有合理、有效的信号传输通路。 这也是判断放大器能否正常放大信号的这也是判断放大器能否正常放大信号的充要条件充要条件。8/15 直流偏置电路的作用：直流偏置电路的作用：1、保证小信号能处于放大区；、保证小信号能处于放大区；2、保证信号变化不超出放大区。、保证信号变化不超出放大区。电路画
9、法简化电路画法简化 RBRCUBBUCCIBICUBE+-RBRCUCCIBIC UBE+RBRCUCCIBIC UBE+-+-UCE公共地公共地QuBEiBOUBEQuBEtO9/15三、共射极放大器基本组成：三、共射极放大器基本组成：iBuBE+-Rsus+-iC+uCE-+C1+C2RL+-uoRBRCTT：晶体管：晶体管RB：基极偏置电阻：基极偏置电阻RC：集电极负载电阻：集电极负载电阻UCC：直流工作电源：直流工作电源C1、C2：耦合电容：耦合电容us：信号源：信号源Rs：信号源内阻：信号源内阻RL：放大器负载电阻：放大器负载电阻四、放大器中电压、电流组成：四、放大器中电压、电流组成
10、：uBEUBEube， iBIBib；iCICic，uCEUCEuce；iEIEie；符号表示约定符号表示约定：例如：例如 uCE：瞬时值电压：瞬时值电压UCE：直流量电压：直流量电压 uce ：交流量电压：交流量电压 Uce ：有效值电压：有效值电压UCC10/151：放大器件及偏置电路：放大器件及偏置电路2：耦合电路：耦合电路3：信号源和负载：信号源和负载3.2.2 3.2.2 直流通路和交流通路直流通路和交流通路 电路中电路中直流量直流量是是直流电源直流电源作用的结果，作用的结果，交流量交流量是是交流信号交流信号源源作用的结果，总作用的结果，总瞬时量瞬时量是是两者共同两者共同作用的结果。
11、作用的结果。 根据叠加定理，可以分别计算直流电源、交流信号源的作根据叠加定理，可以分别计算直流电源、交流信号源的作用，将二者结果相加就可得到实际总的结果用，将二者结果相加就可得到实际总的结果。交流通路交流通路：令直流电源为零，仅有交流信号作用的电路。：令直流电源为零，仅有交流信号作用的电路。直流通路直流通路：令交流信号为零，仅由直流电源作用的电路；：令交流信号为零，仅由直流电源作用的电路；确定方法确定方法：将放大电路中所有的：将放大电路中所有的电容开路电容开路，电感短路电感短路，交流交流电压源短路、电流源开路电压源短路、电流源开路。确定方法确定方法：根据信号频率，将放大电路中：根据信号频率，将
12、放大电路中电抗极小电抗极小的的大电容、大电容、小电感小电感短路短路，电抗极大电抗极大的的小电容、大电感小电容、大电感开路开路；电抗不容忽；电抗不容忽略的电容、电感保留；略的电容、电感保留；直流电压源短路、电流源开路直流电压源短路、电流源开路。11/15+uce-例例1 1：RBRCUCCiBiCuBE+-+uCE+Rs+-RLC1C2+-uoTusRCIBICUBE+-+UCE-TUCCRBRBRCibicube+-+-RL+-uoTRsus直流通路用于直流通路用于 偏置电路分析；偏置电路分析；交流通路用于交流通路用于 放大性能分析。放大性能分析。二者都不是实际完整电路。二者都不是实际完整电路
13、。 ui+-直流直流通路通路交流通路交流通路12/15iiio例例2 2：RB1RCUCCiBiCuBE+-RE+-RB2RLRsusuoC1C2+-uoRB1ibicube+-RE+-RB2RLRsusRC+-uce根据基本放大器组成原则根据基本放大器组成原则通过直流通路、交流通路通过直流通路、交流通路判断电路是否能正常放大：判断电路是否能正常放大：1、直流通路：是否满足放直流通路：是否满足放大状态条件；大状态条件；2、交流通路：输入信号能交流通路：输入信号能否控制发射结电压；否控制发射结电压；3、交流通路：是否具有交流通路：是否具有合理的信号通路；合理的信号通路；RB1、RB2、RE 既是
14、既是直直偏置电阻，偏置电阻，又是又是交流交流信号负载，信号负载，必须兼顾必须兼顾两方面的要求两方面的要求。13/15例例3 3：RB1UCCiBiCuBE+-RE+-RB2RLuiuo+-uCE+IBICUBE+-RERB2+-UCCRB1UCERB1RB2REibicube+-+-RLuiuo+-uce+14/15例例4：直流通路：直流通路： 交流通路：交流通路：UDDRG1RG2RG3RSC1C2RDRLC3 +Ui - +Uo -RDRSRG1UDDuiRG2RG3作业：作业：31、3338、39RG3RG1RG2RDRL +Ui +Uo 15/153.3.3 晶体管晶体管直流偏置电路直
15、流偏置电路及及静态工作静态工作点点解析分析法解析分析法 Biasing Circuit Quiescent Operation Point 晶体管的放大状态，一般是由外加晶体管的放大状态，一般是由外加直流直流偏置偏置电路确定电路确定的，必须保证两个方面的需要：的，必须保证两个方面的需要：1、发射结正偏，集电结反偏；发射结正偏，集电结反偏；2、在被放大的信号变化范围内，仍始终处于放大状态。在被放大的信号变化范围内，仍始终处于放大状态。特点：特点： 偏置电路偏置电路是指能是指能控制控制直流电流直流电流 IC 的管外电路；的管外电路； 影响影响非线性失真、放大倍数非线性失真、放大倍数和和输入电阻输入
16、电阻等性能指标。等性能指标。对偏置电路组成的基本要求：对偏置电路组成的基本要求：1、电路形式要简单电路形式要简单：尽可能少用电源组数、电阻等元件数；：尽可能少用电源组数、电阻等元件数；2、保证状态的稳定性保证状态的稳定性：受环境温度、更换管子等影响小；：受环境温度、更换管子等影响小；3、对信号的传输损耗小对信号的传输损耗小：尽可能减小对信号传输的影响。：尽可能减小对信号传输的影响。 直流偏置电路分析也称静态工作点（直流偏置电路分析也称静态工作点（Q点点）分析。）分析。1/11一、固定偏置电路一、固定偏置电路偏置电路组成：偏置电路组成： 基极直流电源基极直流电源UBB=UCC， 基极偏置电阻基极
17、偏置电阻RB。 RBRCUCCIBQICQUBEQ+-+-UCEQ公共地公共地特点：特点： 电路简单；稳定性差，电路简单；稳定性差， 温度变化致温度变化致 IBQ、ICQ、UCEQ 变化。变化。UCCUCEQRBRCIBQICQUBEQ+-+-UBB2/11二、电流负反馈型偏置电路二、电流负反馈型偏置电路偏置电路组成：偏置电路组成：直流电源直流电源UCC、基极偏置电阻、基极偏置电阻RB、发射极偏置电阻发射极偏置电阻RE。工作点稳定原理：工作点稳定原理： 在电路中引入在电路中引入自动调节自动调节机制，机制，当当ICQ变化变化时，同时引起时，同时引起IBQ相反的变化相反的变化，从而抑制从而抑制IC
18、Q的变化。的变化。RE ICQIEQUEQ (=IEQRE )ICQIBQUBEQ (=UBQUEQ )-RBRCUCCIBQICQUBEQ+-+UBQUEQRE、与与IBQ成反比，成反比，RB越小，调节越强，但管子易饱和，越小，调节越强，但管子易饱和，且影响交流通路。且影响交流通路。UCEQ+-3/11三、分压式偏置电路三、分压式偏置电路RB1RCUCCIBQICQUBEQ+-RE+-UBQUEQRB2RCUCCIBQICQUBEQ+-RE+-UBQUEQRB1RB2UCCRBUBB偏置电路组成：偏置电路组成：上偏置电阻上偏置电阻RB1、下偏置电阻、下偏置电阻RB2发射极电阻发射极电阻RE、
19、直流电源、直流电源UCC。电路分析：电路分析：戴维南定理等效：戴维南定理等效：RB越小，越小，UBQ 越接近越接近UBB，由由UBEQ=UBQ-UEQ，稳定性越好。，稳定性越好。4/11但但RB过小，即过小，即RB1、RB2过小，过小，将引起将引起UCC消耗过大，还会消耗过大，还会增大对增大对信号传输的损耗信号传输的损耗。RB1RCUCCIBQICQUBEQ+-RE+-UBQUEQRB2I1工程实践中通常选取：工程实践中通常选取：I1(510)IBQ（硅管）（硅管）(1020)IBQ（锗管）（锗管）满足以上条件，认为满足以上条件，认为 I1IB，直流直流电路分析采用电路分析采用近似方法：近似方
20、法：近似等于基极开路时，近似等于基极开路时，RB1、RB2分压电路对直流电源分压电路对直流电源UCC的分压。的分压。5/11例例3.3.13.3.1 电路中已知，电路中已知，100100，UBE(on)=0.7V, ,UCC12V，RB139k，RB225k，RCRE2k，试计算，试计算ICQ和和UCEQ。RB1RCUCCIBQICQUBEQ+-RE+-UBQUCEQRB2I1解：解：6/11 RB1RCUCCIBQICQUBEQ+-RE+-UBQUCEQRB2I17/11固定偏置固定偏置电流负反馈偏置电流负反馈偏置分压式偏置分压式偏置RB /k63239325/39=152.5/3.9=1.
21、5100150100150100150100150IBQ/mA0.0190.0190.0190.01630.0190.1480.0190.0132ICQ/mA1.92.851.92.441.92.221.91.98ICQ/ICQ50%28%17%7.7%UCEQ/V8.26.34.42.244.43.124.44.0639k25k2k2k+12VRERBRCUCCIBQICQUBEQ+-RBRCUCCIBQICQUBEQ+-PNP型晶体管电路型晶体管电路图图1电路：电路：UCC0，UBEQ0，UCEQ0，UBQ0。电压极性，电流方向与电压极性，电流方向与NPN相反。相反。图图2电路：电路：UC
22、C0，UBEQ0，UCEQ0，UBQ0。RB1RCUCCIBQICQUBEQ+-RE+-UBQUCEQRB212VRB1RCUCCIBQICQUBEQ+-RE+-UBQUCEQRB2+12V+-8/11例例2（题（题37）电压负反馈偏置电路如图示。）电压负反馈偏置电路如图示。若晶体管的若晶体管的、UBE已知：已知：（1）试导出计算工作点的表达式；）试导出计算工作点的表达式；（2）简述稳定工作点的原理。）简述稳定工作点的原理。解：解：RBRCUCCTIBQICQI +UCEQ +UBEQ 联立求解联立求解UCEQ ICQ UCEQ IBQ 9/11例例3 电路如图所示。已知晶体管的电路如图所示。
23、已知晶体管的50，UBE(on)0.2V，试求求：（1）UBQ0时RB的的值；（2）RE短路短路时ICQ、UBEQ的的值；（3）RB开路开路时ICQ、UCEQ的的值。解：解：（1）（2）同例）同例2；（3）ICQ=0，UCEQ=24V。UBQRBRCUCC(12V)TREUEE(12V)12k1kIEQUCQIBQ10/11例例4（题（题38）试判断图中各电路是否具有正常放大作用？若无放大作）试判断图中各电路是否具有正常放大作用？若无放大作用则说明理由，并将错误改正。用则说明理由，并将错误改正。作业：作业：35、3611/113.2 放大器图解分析法放大器图解分析法放大器常用分析法：放大器常用
24、分析法：等效电路分析法：等效电路分析法：图图 解解 分分 析析 法：法：大信号状态大信号状态小信号状态小信号状态直流等效模型直流等效模型交流等效模型交流等效模型特性曲线分析特性曲线分析等效电路分析法：采用电路模型依据电路理论进行定量分析，等效电路分析法：采用电路模型依据电路理论进行定量分析， 误差较小；误差较小；图解分析法：采用器件特性曲线定性分析放大波形直观过程，图解分析法：采用器件特性曲线定性分析放大波形直观过程， 定量分析误差较大。定量分析误差较大。直流图解分析，交流图解分析。直流图解分析，交流图解分析。1/163.2.1 直流图解分析直流图解分析( (P77) ) 在在晶体管特性曲线晶
25、体管特性曲线上，用作图的方法上，用作图的方法确定确定电路的电路的直流工直流工作状态作状态，即输入回路，即输入回路电压、电流电压、电流，输出回路，输出回路电压、电流电压、电流。在。在特性曲线上表现为一个特定的点，称为特性曲线上表现为一个特定的点，称为直流工作点直流工作点或或静态工静态工作点作点（Quiescent Operating Point），简称），简称Q点。点。 直流分析直流分析是对电路直流工作状态进行的分析，所以首先是对电路直流工作状态进行的分析，所以首先应确定放大电路的应确定放大电路的直流通路直流通路。 直流图解分析直流图解分析也涉及也涉及输入输入回路、回路、输出输出回路的分析。但由
26、回路的分析。但由于晶体管于晶体管输入特性曲线输入特性曲线通常通常不够精确不够精确，图解分析实际意义不，图解分析实际意义不大，工程中一般采用近似直流模型大，工程中一般采用近似直流模型估算估算基极电流基极电流IBQ，实际，实际通过电路调试最后确定静态工作点。通过电路调试最后确定静态工作点。 所以重点讨论所以重点讨论输出回路输出回路。2/16一、画出直流通路一、画出直流通路：RBRCUCCiBiCuBE+-+uCE+Rs+-RLC1C2+-uoTusRCIBQICQUBEQ+-+UCEQ-TUCCRBRCIBQICQUBEQ+-+UCEQ-TUCCRBUCC晶体管晶体管输出特性；输出特性； 集电极外
27、电路集电极外电路 负载特性。负载特性。3/16二、作法：二、作法：1、估算、估算IBQ2、在晶体管输出特性曲线上、在晶体管输出特性曲线上确定确定IBQ对应的曲线；对应的曲线；3、在晶体管输出特性曲线同、在晶体管输出特性曲线同一坐标中画出一坐标中画出RC直流负载线直流负载线；令令 uCE0，则，则 iCUCC/RC确定确定M点；点；令令 iC0，则，则 uCEUCC确定确定N点；点；连接两点即得连接两点即得直流负载线。直流负载线。4、IBQ确定的晶体管曲线与直流负载线的确定的晶体管曲线与直流负载线的交点即为交点即为静态工作点静态工作点Q。由此可确定。由此可确定ICQ和和UCEQ。uCE/ViC/
28、mAIBQICQ0MNQUCEQ直流负载线斜率直流负载线斜率完全由完全由RC确定确定4/16iB/A例例3.2.1RBRCUCCiBiCuBE+-+uCE+Rs+-RLC1C2+-uoTus560k3k+12VuCE/ViC/mAIBQ0MNQ1234246810 12解：解：确定确定M点，令点，令uCE=0，则，则iC=UCC/RC=12V/3k=4mA；确定确定N点，令点，令iC=0，则，则uCE=UCC=12V；两点连接，作出两点连接，作出直流负载线直流负载线。得。得估算确定估算确定IBQ，10A20A30A40A5/16IBQIBQQ点与点与RB、RC、UCC的关系：的关系：uCE/V
29、iC/mAIBQICQ0MNQUCEQ1、设、设RC、UCC保持不变，保持不变， RB改变，即改变，即IBQ改变；改变；直流负载线不变直流负载线不变RBIBQICQ、UCEQQ点点沿负载线沿负载线向向左左上移上移接近饱和区接近饱和区；RBIBQICQ、UCEQQ点点沿负载线沿负载线向向右右下移下移接近截止区接近截止区；2、UCC、RB不变（不变（IBQ不变），不变），RC改变；斜率改变，直流负载线以改变；斜率改变，直流负载线以UCC为为圆心旋转，圆心旋转，Q点沿点沿IBQ线平移；线平移；RC越小，越垂直；越小，越垂直； RC越大，越接近饱和区；越大，越接近饱和区；3、RC不变，不变，UCC改变
30、；改变； 直流负载线斜率不变，水平移动。若直流负载线斜率不变，水平移动。若IBQ不不变，变，UCC越小，越接近越小，越接近饱和区。饱和区。Q点沿点沿IBQ线平移。线平移。RC06/16IBQ与与RB反比变化反比变化RC3.2.2 交流图解分析交流图解分析一、画出交流通路：一、画出交流通路：uoRBibicube+-+-RLRsusRC+-uce交流负载交流负载和和交流负载线交流负载线：交流等效负载：交流等效负载：即即由由交流等效负载交流等效负载确定的确定的iC与与uCE之间的关系也是一条直线，其之间的关系也是一条直线，其斜率为斜率为该直线称为该直线称为交流负载线交流负载线。当当iC=0时，时，
31、uCE=0，iCICQ，uCE=UCEQ，即在此时刻交变瞬时信号的动，即在此时刻交变瞬时信号的动 点就在点就在Q点，所以点，所以交流负载线通过交流负载线通过Q点点。瞬时值：瞬时值：iC=ICQ+ic=ICQ+iC， uCE=UCEQ+uce=UCEQ+uCE当当iC=-ICQ时，时，iC=0，而，而uCE=ICQRL ，则，则uCE=UCEQ+ICQRL；横轴上截点横轴上截点7/16当当iC,uCE连续变化连续变化时，时，(iC，uCE)点为沿交流负载上连续移动点点为沿交流负载上连续移动点。二、画交流负载线：二、画交流负载线：根据交流负载线的两个特点，根据交流负载线的两个特点，确定确定UAUC
32、EQICQRL点，点，从从A点通过点通过Q点画直线即为点画直线即为交流负载线交流负载线。IBQIBQiC/mAIBQICQ0MNQUCEQUCCA8/16三、放大器信号波形三、放大器信号波形iC/mAIBQICQ0QUCEQuCE/ViC/mAiB/AiB/AttttuBE/V00000QIBQUBEQiBmaxiBminiBminiBmax动点沿交流负载线移动动点沿交流负载线移动共射极输出与输入共射极输出与输入 电压反相或倒相电压反相或倒相9/16共射电路晶体管电压、电流波形特点：共射电路晶体管电压、电流波形特点：1、晶体管的极间电压、极电流、晶体管的极间电压、极电流随输入交流信号随输入交流
33、信号瞬时大小变化瞬时大小变化，但但电压极性、电流方向不变电压极性、电流方向不变，交流量围绕静态直流量变化交流量围绕静态直流量变化；2、直流量保证工作条件，交流、直流量保证工作条件，交流量反映输入信号；量反映输入信号；3、共射放大器是、共射放大器是反相放大器反相放大器，其输出电压与输入电压相位相反。其输出电压与输入电压相位相反。iBt0uit0t0uBEt0t0uot0iCuCEUBEQIBQICQUCEQuBEUBEQube， iBQIBQib；iCICQic，uCEUCEQuce；iEIEQie；RBRCUCCiBiCuBE+-+uCE+Rs+-RLC1C2+-Tus+-uoui10/163
34、.2.3 直流工作点与放大器直流工作点与放大器非线性失真非线性失真的关系的关系截止失真：截止失真：Q点太靠近点太靠近截止区；截止区；不失真幅度不失真幅度减小。减小。最大不失真输出电压幅度最大不失真输出电压幅度 UomICQRLiC/mAIBQICQ0QUCEQuCE/ViC/mAtt00UCCUom11/16饱和失真：饱和失真：Q点太靠近点太靠近饱和区；饱和区；不失真幅度不失真幅度减小。减小。最大不失真输出电压幅度最大不失真输出电压幅度 UomUCEQUCE(sat)iC/mAIBQICQ0QUCEQuCE/ViC/mAtt00UCE(sat)UomIB(sat)12/16输出动态范围输出动态
35、范围:最大输出动态范围最大输出动态范围:UoppUAUCE(sat) UAUCEQ ICQRLQ点设置在中间点设置在中间UCEQ UCE(sat) +UAUCE(sat)/2 UA/2 +UCE(sat)/2 UA/2Uom ICQRL UCEQUCE(sat) UCEQUCE(sat) /2UCEQ最大不失真幅度。最大不失真幅度。iC/mAIBQICQ0QUCEQuCE/ViC/mAtt00UoppUomUopp=2UomUomUAUCE(sat)13/16小结小结：1、如果、如果RC、UCC保持不变，保持不变，则增大则增大IBQ电流电流(减小减小RB)时，时，工作点工作点Q趋于饱和区，易趋
36、于饱和区，易出现饱和失真；反之，易出现饱和失真；反之，易出现截止失真。出现截止失真。2、如果、如果RB、UCC保持不保持不变变( IBQ不变不变)，则增大，则增大RC时，时，工作点工作点Q趋于饱和区，易出趋于饱和区，易出现饱和失真；反之，易出现截止失真。现饱和失真；反之，易出现截止失真。3、较大的、较大的UCC以及合适的工作以及合适的工作Q点，才可能获得较大的输出点，才可能获得较大的输出动态范围。动态范围。RBRCUCCiBiCuBE+-+uCE+Rs+-RLC1C2+-uoTus14/16NPN管管与与PNP管管RBRCUCCiBiCuBE+-+uCE+Rs+-RLC1C2+-uoTus56
37、0k3k+12VRBRCUCCiBiCuBE+-+uCE+Rs+-RLC1C2+-uoTus560k3k12VuBEUBEQubeiBIBQibuBE UBEQubeiB IBQibiCICQicuCEUCEQuceuCE UCEQuceiC ICQic15/16电路波形电路波形iBt0uit0t0uBEt0t0uot0iCuCEUBEQIBQICQUCEQiBt0uit0t0uBEt0t0uot0iCuCEUBEQIBQICQUCEQ饱和区饱和区饱和区饱和区饱和区饱和区饱和区饱和区截止区截止区截止区截止区截止区截止区截止区截止区饱和失真饱和失真截止失真截止失真截止失真截止失真饱和失真饱和失真
38、NPNPNP作业作业: 32632732833033116/163.3 3.3 放大器的交流等效电路分析法放大器的交流等效电路分析法前提条件：前提条件：1、晶体管已偏置在放大状态，即、晶体管已偏置在放大状态，即Q点确定；点确定；2、输入输入交流信号在交流信号在Q点附近小范围内变化，即点附近小范围内变化，即交流小信号交流小信号。近似认为：近似认为：晶体管晶体管Q点附近的特性近似线性特性点附近的特性近似线性特性。加在发射结上加在发射结上的的ube足够小足够小iCiCiBiBt00QIBQtuBEUBEQIBQICQ0QUCEQuCEtt0uBE1/21 RBRCUCCiBiCuBE+-+uCE+R
39、s+-RLC1C2+-uoTus560k3k+12VuBEUBEQubeiBIBQibiCICQicuCEUCEQuce2/21 g参数参数量量纲相同相同 h参数参数量纲不同量纲不同 Hhybrid混合参数混合参数 H参数电路模型参数电路模型 ibbe+-ubeuceice+-c3/21 输入电阻输入电阻 反向电压反向电压 传输系数传输系数 输出电导输出电导 正向电流正向电流 传输系数传输系数 3.3.1 3.3.1 晶体管交流小信号电路模型晶体管交流小信号电路模型常用两种类型：常用两种类型：1、 H参数电路模型参数电路模型：网络参数模型。（二端口网络）：网络参数模型。（二端口网络）2、混合混
40、合型电路模型型电路模型：物理型模型；（结构，放大过程）：物理型模型；（结构，放大过程）一、一、混合混合型电路模型型电路模型uceibube+-+-icbceeibbe+-ubeuceice+-c4/21建模过程建模过程几个方面：几个方面：1、发射结正向导通；、发射结正向导通； 伏安特性伏安特性ibube；rbe2、电流控制放大作用；、电流控制放大作用； ic=ib；gmube3、基区宽度调制效应。、基区宽度调制效应。 icuce ；rce ； ibuce ；rbcibbe+-ubeuceice+-ciCIBQICQ0QUCEQuCEiB0QIBQuBEUBEQ5/21电路参数：电路参数：1、b
41、-e极间交流结电阻极间交流结电阻ibbe+-ubeuceice+-c2、发射结交流结电阻发射结交流结电阻3、正向传输电导（跨导）正向传输电导（跨导）4、集电极输出电阻集电极输出电阻5、反向传输电阻反向传输电阻6/21rce参数图解意义参数图解意义厄尔利电压厄尔利电压UAiCIBQ0QUCEQuCEAICQiCuCEUA例如，若例如，若UA100V，且，且ICQ2mA时，时，rce50k。输出特性曲输出特性曲线斜率倒数线斜率倒数;与与ICQ成反比成反比7/21如果如果100，则此时，则此时rbc10050k=5M 。高频高频混合混合型电路模型型电路模型ibbe+-ubeuceice+-c基区体电
42、阻基区体电阻发射区、集电区体发射区、集电区体电阻忽略不计；电阻忽略不计；发射结电容发射结电容集电结电容集电结电容ibbe+-ubeuceice+-c低频低频混合混合型电路模型型电路模型8/21二、晶体管低频简化电路模型二、晶体管低频简化电路模型1、压控型电路模型、压控型电路模型 Ube作为控制电压；作为控制电压；2、流控型电路模型、流控型电路模型 Ib作为控制电流。作为控制电流。二者等效：二者等效：Ibbe+-UbeUceIce+-cIbbe+- UbeUceIce+-cUbe+- 9/213.3.2 3.3.2 共射极放大器交流小信号等效电路分析法共射极放大器交流小信号等效电路分析法 用于分
43、析晶体管放大电路的性能。主要包括：用于分析晶体管放大电路的性能。主要包括： 放大倍数放大倍数(增益增益)A 输入电阻输入电阻Ri 输出电阻输出电阻Ro基本步骤：基本步骤：1、直流偏置电路将晶体管置于放大状态；、直流偏置电路将晶体管置于放大状态；2、画出交路通路；、画出交路通路；3、将电路中的晶体管用相应小信号电路模型取代，、将电路中的晶体管用相应小信号电路模型取代， 成为等效线性电路形式；成为等效线性电路形式；4、根据线性电路理论分析电路性能。、根据线性电路理论分析电路性能。10/21共发射极放大器共发射极放大器一、直流分析确定一、直流分析确定Q点点 IBQ，ICQ，UCEQ二、交流性能分析二
44、、交流性能分析1、放大倍数、放大倍数 Au2、输入电阻、输入电阻 Ri3、输出电阻、输出电阻 RoRB1RCUCCiBiC+uCE+Rs+-RLC1C2+-UoTUs+-UiIiIo+CERB2REIbb+-UiIcecRB1+-RsUsUo+-RLRCIiIoRB2T11/211、电压放大倍数、电压放大倍数 Au输入回路：输入回路：输出回路：输出回路：讨论：讨论：（1 1）共射极放大器是共射极放大器是反相放大器反相放大器；( (负号负号) )（2 2）Au几乎与几乎与无关，与无关，与ICQ近似近似成正比；成正比；（3 3） RL越大，越大， Au越大，但越大，但RC受受Q点制约。点制约。Ib
45、b+-UiIcecRB1+-RsUsUo+-RLRCIiIoRB2rberceIb足够大足够大12/212、电流放大倍数、电流放大倍数 Ai输入端：输入端：输出端：输出端：如果如果RBrbe、RL RC，则则 共射极放大器既有电压放大，又有电流放大，故功率增益共射极放大器既有电压放大，又有电流放大，故功率增益很大很大 ，是其最突出的优点。，是其最突出的优点。 Ibb+-UiIcecRB1+-RsUsUo+-RLRCIiIoRB2rberceIb13/213、输入电阻、输入电阻 Ri通常满足通常满足 RB(RB1RB2)rbe4、输出电阻、输出电阻 Ro5、源电压放大倍数、源电压放大倍数 Aus
46、 AusAu RiRs时时， AusAuRLIbb+-UiIcecRB1+-RsUo+-RCIiIoRB2rberceIbRiRoUsQ点稳定性要求点稳定性要求(RB1RB2)越小越好，越小越好，交流信号传输放大却要求其越大越好。交流信号传输放大却要求其越大越好。14/216、旁路电容、旁路电容CE和发射极电阻和发射极电阻RE的作用的作用电压放大倍数电压放大倍数 Au (忽略忽略rce)交流通路中交流通路中RE的存在的存在使电压放大倍数减小。使电压放大倍数减小。通常通常(1+)RErbeRB1RCUCCiBiC+uCE+Rs+-RLC1C2+-UoT+-UiIiIo+CERB2RERLIbb+
47、-UiIcecRB1+-RsUo+-RCIiIoRB2rberceIbRiRoUsRE15/21输入电阻：输入电阻：(忽略忽略rce)晶体管基极输入电阻晶体管基极输入电阻射极电阻射极电阻RE折合到基极折合到基极支路扩大支路扩大（1）倍。倍。输出电阻：输出电阻：(忽略忽略rce)RLIbb+-UiIcecRB1+-RsUo+-RCIiIoRB2rberceIbRiRoUsRERiRoRE使放大器输入电阻提高，有使放大器输入电阻提高，有利于对电压信号源放大；放大利于对电压信号源放大；放大倍数近似仅与负载电阻和发射倍数近似仅与负载电阻和发射极电阻有关，有利于大批量制极电阻有关，有利于大批量制作，尤其
48、是集成电路生产放大作，尤其是集成电路生产放大能力一致性好稳定的放大电路。能力一致性好稳定的放大电路。16/21考虑考虑 rce的影响的影响考虑考虑IcIe，则，则同理：同理：RLIbb+-UiIcecRB1+-RsUo+-RCIiIoRB2rberceIbRiRoUsRERiRoUe =017/21例例3.3.1 已知已知RB1 = 75k, RB2 = 25k,RC=RL=2k,RE=1k,UCC=12V,=80, rbb=100,Rs=0.6k. 求静求静态工作点工作点ICQ、UCEQ及及Au、Ri、Ro、Aus。解：解：1、直流分析、直流分析RB1RCUCCiBiC+uCE+Rs+-RL
49、C1C2+-UoTUs+-UiIiIo+CERB2RE18/212、交流分析、交流分析电压放大倍数：电压放大倍数：输入电阻：输入电阻：输出电阻：输出电阻：源电压放大倍数：源电压放大倍数：Ibb+-UiIcecRB1+-RsUsUo+-RLRCIiIoRB2rberceIb19/21例例3.3.2 RE1=100, RE2=900,其余与例其余与例5.3.1相同。相同。解：直流分析完全同例解：直流分析完全同例5.3.1。交流分析：交流分析：RB1RCUCCiBiC+uCE+Rs+-RLC1C2+-UoTUs+-UiIiIo+CERB2RE2RE1RLIbb+-UiIcecRB1+-RsUo+-R
50、CIiIoRB2rberceIbRiRoUsRE120/21NPN和和PNP小信号模型小信号模型uoRBibube+-+-RLRsusRC+-uceicuoRBibube+-+-RLRsusRC+-uceicNPN和和PNP晶体管的交流晶体管的交流小信号电路模型完全相同。小信号电路模型完全相同。Ibbe+-UbeIce+-cRB+-Rsusuo+-RLRCuce作业：作业： 310 311 31221/21电压放大倍数电压放大倍数 AuIbb+-UiIcecRB1+-RsUsUo+-RLRCIiIoRB2rbeIb0/15+-Ui+-RsUsUo+-RLRo=RCIiIoRi+ AuoUi-负
51、载开路电压负载开路电压3.4 3.4 共集电极放大器和共基极放大器共集电极放大器和共基极放大器 晶体管放大电路不同的基本组态（晶体管放大电路不同的基本组态（Configuration），其放），其放大能力等主要性能区别较大，在电子线路中起不同的作用。大能力等主要性能区别较大，在电子线路中起不同的作用。三种基本组态的判断：三种基本组态的判断：1、按回路判断：输入、输出回路共有的电极；、按回路判断：输入、输出回路共有的电极；2、按端头判断：既不是输入端、也不是输出端的电极。、按端头判断：既不是输入端、也不是输出端的电极。beccceebb共基极共基极共发射极共发射极共集电极共集电极ibibieic
52、ieic输入输入输出输出晶体管放大电路三种基本接法（三种基本组态）晶体管放大电路三种基本接法（三种基本组态）1/15一、共发射极电路一、共发射极电路RBRCUCCiBiCuBE+-+Rs+-+uCE-RLC1C2+-UoTUs+12VUoRBIbUbe+-+-RLRsUsRC+-UceIcIbbe+-UbeIce+-cRB+-RsUsUo+-RLRCUce2/15二、共集电极电路二、共集电极电路RB1UCCiBiEuBE+-RE+-RB2RLUs+-Uo+-uE+-UiTRsUoRB2IbUbe+-+-RLRsUsRE+-UeIeRB1Ibb+- UbeIee+-cRB2+-RsUsUo+-R
53、LREUeRB1Ui+-UoRB2IbUbe+-+-RLRsUsRE+-UeIeRB13/15三、共基极电路三、共基极电路Ui+-REUCCbecRCiEUo+-+CB+RB1RB2RLC1C2TIiIoiCREUCCbecRCIERB1RB2TIC4/15uBE-+uC+-Ui+-REbecRCIeUo+-RLTIiIoIcUbe-+Ui+-REbecRCIeUo+-RLIiIoIc+-UbeIbrberce3.4.1 3.4.1 共集电极放大器共集电极放大器1、电压放大倍数、电压放大倍数 Au通常通常(1+)RLrbeAu小于小于1，接近于，接近于1；输出、输入电压输出、输入电压同同相相，
54、近似，近似相等相等。电压跟随器电压跟随器射极跟随器射极跟随器射极输出器射极输出器RB1UCCiBiEuBE+-RE+-RB2RLUsUo+-uE+-UiTRsIbb+- UbeIee+-cRB2+-RsUsUo+-RLREUeRB1Ui+-IiIo5/152、电流放大倍数、电流放大倍数3、输入电阻、输入电阻4、输出电阻、输出电阻特点：输入电阻很大，特点：输入电阻很大， 输出电阻很小，输出电阻很小， 电压跟随。电压跟随。Ibb+- UbeIeecRB2+-RsUsUo+-RLRB1Ui+-RERoIoRoRiRiIiIo6/153.4.2 3.4.2 共基极放大器共基极放大器1 1、电压放大倍数
55、、电压放大倍数Au2 2、电流放大倍数、电流放大倍数Ui+-REUCCbecRCiEUo+-+CB+RB1RB2RLC1C2TIiIoiC电流跟随器，只有电压电流跟随器，只有电压放大，没有电流放大。放大，没有电流放大。7/15Ui+-REbecRCIeUo+-RLIiIoIc+-UbeIbrbeIbrceuBE-+3 3、输入电阻、输入电阻共基极发射结交流电阻共基极发射结交流电阻输入电阻很小。输入电阻很小。4 4、输出电阻、输出电阻 特点：输入电阻很小，特点：输入电阻很小， 同相电压放大，同相电压放大， 电流跟随。电流跟随。Ui+-REbecRCIeUo+-RLIiIoIc+-rbeIbRiR
56、iRoIb8/153.4.3 3.4.3 三种基本放大器性能比较三种基本放大器性能比较 性性 能能共共 射射共共 基基共共 集集大大（几十几百）（几十几百）Ui与与Uo反相反相大大（几十几百）（几十几百）Ui与与Uo同相同相Ui与与Uo同相同相小小（1）约为约为（大）（大）约为约为(1)（大）（大）约为约为（1）大大（几千）（几千）中中（几十几百）（几十几百）小小（几十）（几十）中中（几百几千欧）（几百几千欧） 低低（几几十欧）（几几十欧） 高高（几十千欧）（几十千欧）高高（RC）高高（RC）低低高频性能高频性能差差好好好好用用 途途单级放大或多极放单级放大或多极放大器中间级大器中间级宽带放大
57、宽带放大高频电路高频电路电流跟随器电流跟随器多极放大器的输入多极放大器的输入级、输出级和中间级、输出级和中间缓冲级，缓冲级，电压跟随电压跟随9/15例例3.6.1 晶体管放大电路如图示。已知晶体管的晶体管放大电路如图示。已知晶体管的100，rbe2k。为了分了分别满足以下要求，足以下要求，电路路应接成什么接成什么组态？三个端点？三个端点、 、分分别该如何如何连接？接？（1）要求源）要求源电压放大倍数最大，此放大倍数最大，此时Aus=Uo/Us=?（2）要求）要求输出出Uo Us；（3）要求）要求输出出Uo Us；（4）要求接上）要求接上RL1k的负载时，的负载时，Uo Us ，并求输出电阻，并
58、求输出电阻Ro；（5）要求同时获得一对大小相同极性相反的输出信号。）要求同时获得一对大小相同极性相反的输出信号。RBRCUCC12V+Rs+-TUsRLRE+2k2k500k1k2k10/15解：解：（1）要求源）要求源电压放大倍数最大，放大倍数最大， 此此时Aus=Uo/Us=?分析：分析：电压放大可放大可选共基极或共共基极或共射极射极电路，但共基极路，但共基极输入入电阻小，阻小，故源故源电压放大倍数不大，所以放大倍数不大，所以选共射共射电路。路。 电路路连接如接如图所示。所示。电压放大倍数：放大倍数：输入入电阻：阻：源源电压放大倍数：放大倍数：RBRC+TRE+2k2k500kUCC12V
59、Us2kRs+-UiUo11/15（2）要求）要求输出出Uo Us；分析：输出与输入反相，只能选分析：输出与输入反相，只能选共射极放大电路，但放大倍数为共射极放大电路，但放大倍数为1，所以考虑发射极接电阻。，所以考虑发射极接电阻。 电路连接如图示。电路连接如图示。电压放大倍数：电压放大倍数：输入电阻：输入电阻：源电压放大倍数：源电压放大倍数：当当RiRs时，源电压放大倍数与电压放大倍数接近相等。时，源电压放大倍数与电压放大倍数接近相等。RBRC+TRE+2k2k500kUCC12VRs+-Us2kUiUo12/15（3）要求）要求输出出Uo Us；分析：同相放大可选共基极和共分析：同相放大可选
60、共基极和共集电极电路，但共集电极性能很容集电极电路，但共集电极性能很容易满足题目要求，故选共集电极。易满足题目要求，故选共集电极。 电路连接如图示。电路连接如图示。电压放大倍数：电压放大倍数：输入电阻：输入电阻：源电压放大倍数：源电压放大倍数：RBRC+TRE+2k2k500kUCC12VRs+-Us2kUiUo共基极连接：信号源接共基极连接：信号源接端，端，端端输出，输出，端接地。端接地。但信号源消耗功率大但信号源消耗功率大13/15（4）要求接上）要求接上RL1k的负载时，的负载时， Uo Us ，并求输出电阻，并求输出电阻Ro；分析：外接分析：外接1k的的负载电负载电阻，不阻，不论论接接
61、、端，都使得交流等效端，都使得交流等效负载变小，小，故只能选共集电极电路，如图示。故只能选共集电极电路，如图示。电压放大倍数：电压放大倍数：输入电阻：输入电阻：源电压放大倍数：源电压放大倍数：RBRC+TRE+2k2k500kUCC12VRs+-Us2kUiUoRL输出电阻：输出电阻：UoUs14/15（5）要求同时获得一对大小）要求同时获得一对大小 相同极性相反的输出信号。相同极性相反的输出信号。分析：单级晶体管电路同时输出分析：单级晶体管电路同时输出二个放大信号，只能基极输入，二个放大信号，只能基极输入，集电极和发射极输出，分别对应集电极和发射极输出，分别对应共射极和共集电极电路，如图。共
62、射极和共集电极电路，如图。共射极源电压放大倍数：共射极源电压放大倍数：共集电极源电压放大倍数：共集电极源电压放大倍数：该电路称为该电路称为分离倒相器分离倒相器。RBRC+TRE+2k2k500kUCC12VRs+-Us2kUiUo1Uo2作业：作业：314、315、31715/15Ui+-REUCCbecRCiEUo+-+CB+RB1RB2RLC1C2TIiIoiCuBE-+RB1UCCiBiEuBE+-RE+-RB2RLUsUo+-uE+-UiTRsRB1RCUCCiBiC+uCE+Rs+-RLC1C2+-UoTUs+-UiIiIo+CERB2REuBE+-3.5 3.5 场效应管放大器场效
63、应管放大器3.5.1 3.5.1 场效应管偏置电路及分析场效应管偏置电路及分析一、直流偏置电路一、直流偏置电路1 1、自偏置电路、自偏置电路自偏置自偏置电阻电阻RS栅极电阻栅极电阻RG直流工作电源直流工作电源UDD适用：适用：JFET、D-MOSFET2、分压式偏置电路（混合偏置）、分压式偏置电路（混合偏置）自偏置自偏置电阻电阻RS栅极栅极分压分压电阻电阻RG1 、RG1直流工作电源直流工作电源UDD适用：所有适用：所有FETIDQ+USQ -UGQ1/10+RDRSRGUDDuiGSD+uiUDDRDRSRG2RG1GDS二、直流分析二、直流分析(一一)、图解法、图解法1.1.自偏置方式自偏
64、置方式FET转移特性曲线转移特性曲线自偏置电阻特性自偏置电阻特性二曲线交点即为静态工作点二曲线交点即为静态工作点Q。2.2.分压式偏置方式分压式偏置方式FET转移特性曲线转移特性曲线偏置电阻特性偏置电阻特性(二二)、解析法、解析法FET转移特性转移特性iD/mAuGS/V0 0+RDRSRGUDDui+uiUDDRDRSRG2RG12/10+USQ -UGSQIDQ3.5.2 3.5.2 场效应管的低频小信号电路模型场效应管的低频小信号电路模型一、场效应管的主要参数一、场效应管的主要参数1.1.输入电阻输入电阻RGSJFET：1081012；MOSFET：10101015。通常近似通常近似认为
65、RGS。2.2.跨导跨导 gm 定义：定义： （mA/V，mS）JFET： MOSFET：2.2.输出电阻输出电阻 rds 定义：定义：恒流区曲线斜率导数：恒流区曲线斜率导数：3/10二、场效应管的低频小信号电路模型二、场效应管的低频小信号电路模型由由 iD= f（uGS, uDS）可得可得小信号变化量用正弦复数表示小信号变化量用正弦复数表示简化模型：简化模型：gs+-UgsIddsgmUgsrdsUds+-gs+-UgsIddsgmUgsUds+-电路模型电路模型4/103.5.3 3.5.3 场效应管放大器及性能分析场效应管放大器及性能分析 场效应管三种基本组态：场效应管三种基本组态： 共
66、源、共漏、共栅共源、共漏、共栅一、共源放大器一、共源放大器1 1、电压放大倍数、电压放大倍数2 2、输入电阻、输入电阻3 3、输出电阻、输出电阻( (Ui =0)=0)UDDRGRSC1C2RDRLC3 +Ui - +Uo - +Ui - +Uo -RLRDrdsgmUgsgdsRGRiRo+Ugs -5/10例例3.8.1 电路如图，已知工作点处电路如图，已知工作点处gm5mA/V,试画出放大器交流等效试画出放大器交流等效电路；若电路；若Rs1k，计算增益，计算增益Au、Ri和和Ro，并说明电阻，并说明电阻RG3的作用。的作用。解：解： (1)画出等效电路画出等效电路(2)电压放大倍数电压放
67、大倍数(忽略忽略rds)(3)输入电阻输入电阻(4)输出电阻输出电阻RG3RG1RG2RSRDRLrdsgmUgsgds +Ui - +Uo -RG3提高输入电阻提高输入电阻UDD +Uo - +Ui -RG1RG2RG3RSRS1RLRDC1C2C36/10RiRoRSRL +Uo - +Ui -RGgmUgsgdsIo二、共漏放大器二、共漏放大器1、电压放大倍数、电压放大倍数2、输入电阻、输入电阻3、输出电阻、输出电阻UDDRGRSRLC1C2 +Ui - +Uo - +Ugs -7/10三、共栅放大器三、共栅放大器1、电压放大倍数、电压放大倍数2、输入电阻、输入电阻3、输出电阻、输出电阻
68、RSRD+Ui -+Uo -RLUDDSGDRSRDRLgmUgsSGD+Ui -+Uo -IsIiRiRiRo8/10表表3.5.1 场效应管三种组态放大器性能比较场效应管三种组态放大器性能比较 性性能能共源放大器共源放大器共漏放大器共漏放大器共共栅放大器放大器电路路AuRiRoRSRD+Ui -+Uo -RLUDDUDDRGRSRLC1C2 +Ui - +Uo -UDDRGRSC1C2RDRLC3 +Ui - +Uo -9/10场效应管放大器与晶体管放大器性能比较场效应管放大器与晶体管放大器性能比较一、放大能力（跨导）一、放大能力（跨导）晶体管：晶体管：结型场效应管：结型场效应管：绝缘栅场
69、效应管：绝缘栅场效应管：所以晶体管放大器的所以晶体管放大器的放大倍数放大倍数一般比场效应管放大器容易做得大。一般比场效应管放大器容易做得大。二、稳定性二、稳定性 晶体管有空穴和自由电子两种载流子导电，称为双极型三极管，其中晶体管有空穴和自由电子两种载流子导电，称为双极型三极管，其中少数载流子浓度受温度、光照、核辐射等外界因素影响大。场效应管只少数载流子浓度受温度、光照、核辐射等外界因素影响大。场效应管只有多数载流子参与导电，受外界影响小。其中结型场效应管还存在有多数载流子参与导电，受外界影响小。其中结型场效应管还存在零温零温度系数点度系数点。三、噪声三、噪声 晶体管晶体管E区发射、区发射、B区
70、复合、区复合、C区区收集，形成环节多噪声大。场效应管收集，形成环节多噪声大。场效应管沟道多数载流子导电，沟道多数载流子导电，噪声噪声低，适合于输入级放大。低，适合于输入级放大。例：例：ICQIDQ2mA，UT26mV， IDSS4mA，UGS(off)4V。晶体管晶体管gm76.9mA/V，结型场效应管结型场效应管gm1.4mA/V。iDuGS零温度系数点零温度系数点IDSS(10)UGS(off)(10)IDSS(30)30IDSS(80) 80作业：作业：319、32010/10T升高时，升高时，PN结变薄，结变薄，UGS(off)增大；增大；同时，导电沟道晶格振动加大，多数同时，导电沟道
71、晶格振动加大，多数载流子迁移受阻，载流子迁移受阻，IDDS减小。减小。3.6 3.6 放大器的级联（多级放大器）放大器的级联（多级放大器）一、为什么需要级联？一、为什么需要级联？1、单级放大器的放大倍数不能满足要求；、单级放大器的放大倍数不能满足要求；2、单级放大器的放大倍数、输入电阻和输出电阻等性能不、单级放大器的放大倍数、输入电阻和输出电阻等性能不能同时满足电路要求。能同时满足电路要求。 二、级联放大器的一般结构二、级联放大器的一般结构：（：（称为称为多级放大器）多级放大器）三、级联放大器的主要问题三、级联放大器的主要问题1、级间连接方式、级间连接方式 2、级联放大器的性能指标、级联放大器
72、的性能指标输入级输入级中间级中间级中间级中间级输出级输出级 UiUo与信号源与信号源 匹配匹配与负载与负载 匹配匹配信号放大信号放大1/12Multistage Amplifiers3.6.1 3.6.1 级间耦合方式级间耦合方式一、级间耦合的基本要求一、级间耦合的基本要求1、保证各级的直流工作点、保证各级的直流工作点 满足放大要求；满足放大要求；2、保证交流信号的有效传输。、保证交流信号的有效传输。二、耦合方式的类型二、耦合方式的类型1、交流耦合交流耦合:(有耦合器件有耦合器件)各级各级直流工作点互不影响。直流工作点互不影响。电场耦合：电场耦合：阻容耦合阻容耦合磁场耦合：磁场耦合：变压器耦合
73、变压器耦合光耦合：光电管耦合光耦合：光电管耦合声耦合：声电器件耦合声耦合：声电器件耦合CC1C2UCCUiUoRi2CRi2A1A2UiUoRo1 2/12Coupled Mode2、直流耦合直流耦合：（：（直接耦合，无耦合器件直接耦合，无耦合器件）优点：耦合优点：耦合电路简单电路简单，适合，适合集成电路集成电路；可以；可以放大直流放大直流信号。信号。缺点：缺点：级间级间直流工作点相互影响直流工作点相互影响；零点漂移零点漂移问题突出。问题突出。直流耦合电平配置方式：直流耦合电平配置方式：（a）垫高后级发射极电位）垫高后级发射极电位 （b）稳压管电平移位）稳压管电平移位（c）电阻和恒流源电平移位
74、）电阻和恒流源电平移位 （d）NPN、PNP管交替级联管交替级联RE2级间直流电平配置级间直流电平配置前级工作点高稳定前级工作点高稳定UCCI0UCCUCC3/123.6.2 3.6.2 级联放大器的性能指标计算级联放大器的性能指标计算 1、电压放大倍数、电压放大倍数2、输入电阻、输入电阻3、输出电阻、输出电阻Au1Au2Au(n-1)Aun UiUoUo1Ui2Uo2Ui(n-1)Uo(n-1)UinRiRi2Ro(n-1)Ro4/12例例3.6.1 分别由分别由NPN、PNP管管构成的共射极放大器组成构成的共射极放大器组成两级级联放大器。两级级联放大器。一、交流耦合一、交流耦合直流直流Q点
75、各级独立计算；点各级独立计算；交流通路交流通路二、直接耦合二、直接耦合1、忽略、忽略IBQ2计算第一级计算第一级ICQ1、UCQ1(UCEQ1 )2、令、令UBQ2UCQ1计算计算ICQ2、UCQ2 ( UCEQ1 )交流通路交流通路RB1RB2RC1RE1RE2RC2RLCECRBUiUoUCCRB1RB2RC1RE2RC2RLUiUoIBQ2RBICQ1 +UCQ1 - +UBQ2 -5/12三、交流分析三、交流分析1、电压放大倍数、电压放大倍数第一级：第一级：第二级：第二级：总倍数：总倍数：2、输入电阻、输入电阻3、输出电阻、输出电阻RB1RB2RC1RE2RC2RLUiUoUo1Ui2
76、RiRi2Ro1Ro6/123.6.3 3.6.3 组合放大器组合放大器 根据三种基本组态放大器各自的性能特点，组合而成的根据三种基本组态放大器各自的性能特点，组合而成的放大单元。放大单元。一、共集共射（一、共集共射（CCCE）组合放大器）组合放大器特点：输入电阻大，放大能力强。特点：输入电阻大，放大能力强。第一级：共集第一级：共集 输入电阻大，输出电阻小。等效输入电阻大，输出电阻小。等效将信号源变换成较小内阻的电压源。将信号源变换成较小内阻的电压源。第二级：共射第二级：共射 放大能力强。放大能力强。总放大倍数总放大倍数RB1RE1RB2RC2RLUsRsRo1Uo1UiUoUsRo1UoRL
77、RC2RB27/12二、共射共集（二、共射共集（CECC）组合放大器）组合放大器特点：放大能力强，输出电阻小特点：放大能力强，输出电阻小 。第二级：共集第二级：共集 输入电阻大，输出电阻小。输入电阻大，输出电阻小。电压跟随：电压跟随：第一级：共射第一级：共射电压放大倍数提高电压放大倍数提高电压源输出带负载能力强。电压源输出带负载能力强。UiUoRi2Ro2Uo1RE2RC1RB2RLRo2Uo1Uo1RLRo18/12例例3.6.2 放大电路如图所示，放大电路如图所示，已知已知=100，rbe1=3k,rbe2=2k,rbe3=1.5k 。试求求放大器的放大器的输入入电阻、阻、输出出电阻阻及源
78、及源电压放大倍数。放大倍数。 CCCECC直接耦合组合放大器直接耦合组合放大器1、直流分析、直流分析因零输入时零输出，因零输入时零输出，双电源。双电源。UsRsRE1RC2RE3RLRUZDZD1UCC(+6V)UEE(6V)0V0VUiUo-0.7V0.7V1.4V-1.4V4.6VRsUsUE1RC2RE3RLUoUiIE1IE2IE3CCCECC由由RE1电阻确定电阻确定9/12 2、交流分析、交流分析: 交流通路交流通路已知已知=100，rbe1=3k,rbe2=2k,rbe3=1.5k 。a、输入电阻、输入电阻b、输出电阻、输出电阻c、源电压放大倍数、源电压放大倍数RsUsRE1RC
79、2RE3RLUoUi2k10/12三、共射共基（三、共射共基（CECB）组合放大器）组合放大器1、直流分析、直流分析RB1RB2RB3RERCRLC1CEC2C3T1T2UCC +Uo - +Ui -Uo1RsUs +Ui - +Uo -RB2RB3T1T2RCRLUo1UB1UB211/122、交流分析、交流分析电压放大倍数电压放大倍数另：另：共射极电路电压放大很小但有电流放大，共基极电流跟随器共射极电路电压放大很小但有电流放大，共基极电流跟随器将共射极输出电流接续到输出负载上，相当于单级放大。将共射极输出电流接续到输出负载上，相当于单级放大。RsUs +Ui - +Uo -RB2RB3T1T2RCRLUo1作业：作业：321 322 323 325Ic1Ic2Ib112/12
