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1、基本放大电路基本放大电路12.1放大电路的工作原理及分析方法 12.1.1 放大电路的组成及基本原理 12.1.2 放大电路的分析方法 12.1.3 放大电路的性能指标12.2晶体管放大电路 12.2.1 共发射极放大电路 12.2.2 共集电极放大电路射极输出器 12.2.3 复合管放大电路12.3 场效应管放大电路 12.3.2 共源极放大电路 12.3.3 共漏极放大电路12.4 阻容耦合多级放大电路12.5 放大电路中的负反馈 12.5.1 负反馈的概念 12.5.2 负反馈放大电路的联接方式 12.5.3 负反馈对放大器性能的影响半导体器件半导体器件11.1 半导体基本知识 11.1
2、.1 本征半导体 11.1.2 P型半导体和N型半导体11.2 二极管 11.2.1 PN结 11.2.2 二极管 11.2.3 二极管小信号等效电路11.3 稳压二极管11.4 双极型晶体管 11.4.1 结构及类型 11.4.2 电流放大原理 11.4.3 特性曲线 11.4.4 主要参数 11.4.5 晶体管小信号等效电路11.5 场效应管 11.5.1 结型场效应管 11.5.2 绝缘栅场效应管 11.5.3 场效应管主要参数 11.5.4场效应管小信号等效电路11.5 场效应晶体管场效应晶体管Field-Effect Transistor (FET) 场效应管与晶体管不同，它是多子场
3、效应管与晶体管不同，它是多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好。导电，输入阻抗高，温度稳定性好。结型场效应管结型场效应管(JFET)(Junction FET )绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管(MOSFET)(Metal-Oxide Semiconductor FET)场效应管有两大类场效应管有两大类:N沟道沟道P沟道沟道耗尽型耗尽型增强型增强型耗尽型耗尽型增强型增强型N沟道沟道P沟道沟道 11.5.2 MOS绝缘栅场效应管（绝缘栅场效应管（N沟道）沟道）（1） 结构结构PNNGSDP型基底型基底两个两个N区区SiO2绝缘层绝缘层金属铝金属铝N导电沟道导电沟道未预留未预留 N沟道增强型沟道增强型
4、预留预留 N沟道耗尽型沟道耗尽型漏极漏极源极源极 栅极栅极N沟道增强型沟道增强型（2）符号）符号N沟道耗尽型沟道耗尽型GSDGSDPNNGSDNPNNGSDN沟道沟道MOS管的管的转移转移特性曲线特性曲线PNNGSDN沟道沟道增强增强型型ID 实验线路实验线路(共源极接法共源极接法)mAVUDSUGSGSDRD大小可调大小可调固定一个固定一个UDS转移特性曲线转移特性曲线IDUGSUGS（th）开启电压开启电压N沟道沟道MOS管的管的转移转移特性曲线特性曲线 实验线路实验线路(共源极接法共源极接法)PNNGSDIDmAVUDSUGSGSDRD方向大小可调方向大小可调N沟道耗尽型沟道耗尽型0UG
5、S（off）IDUGS夹断电压夹断电压固定一个固定一个UDS转移特转移特性曲线性曲线NMOS场效应管转移特性场效应管转移特性曲线曲线N沟道耗尽型沟道耗尽型（UGS=0时，时，有有ID）GSDN沟道增强型沟道增强型（UGS=0时，时，ID =0 ）GSDIDUGSUGS（th）开启电压（约开启电压（约12V）2UGS（th）IDO电流方程电流方程0UGS（off）IDUGS夹断电压（约夹断电压（约-2-24V4V）IDSS电流方程电流方程N沟道沟道MOS管的管的输出输出特性曲线特性曲线PNNGSDN沟道沟道增强增强型型ID 实验线路实验线路(共源极接法共源极接法)mAVUDSUGSGSDRD固定
6、一个固定一个UGSUDS大小可调大小可调ID与与UDS的关系曲的关系曲线称为输出特性线称为输出特性曲线曲线UGS=3VU DS （V）ID（mA）01324UGS=4VUGS=5VUGS=2VUGS=1V开启电压开启电压UGS（th）=1V固定一个固定一个U DS，画出画出ID和和UGS的关系曲线，就是转移特性的关系曲线，就是转移特性曲线曲线增强型增强型NMOS场效应管场效应管输出特性曲线输出特性曲线增强型增强型NMOS场效应管转移特性场效应管转移特性N沟道增强型沟道增强型（UGS=0时，时，ID =0 ）GSDIDUGSUGS（th）开启电压开启电压UGS全正全正电流方程电流方程耗尽型耗尽型
7、NMOS场效应管场效应管输出特性曲线输出特性曲线UGS=0VU DS （V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V夹断电压夹断电压UP=-2V固定一个固定一个U DS，画出画出ID和和UGS的关系曲线，就是转移特性的关系曲线，就是转移特性曲线曲线耗尽型耗尽型NMOS场效应管转移特性场效应管转移特性N沟道耗尽型沟道耗尽型（UGS=0时，时，有有ID）SDGUGS有正有正有负有负0UGS（off）IDUGS夹断电压夹断电压IDSS跨导跨导gmUGS=0VU DS （V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V= ID /
8、 UGS =（3-2）/（1-0）=1/1=1mA/V UGS ID夹断区夹断区可可变变电电阻阻区区恒流区恒流区1 mSS:西门子西门子场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路输入回路：开路输入回路：开路输出回路：交流压控恒流源，电流输出回路：交流压控恒流源，电流GSD+-GSD11.5.1 结型场效应管（结型场效应管（JFET）符号DGSNPPDSG漏极源极栅极N沟道结型场效应管（沟道结型场效应管（N-JFET）N型导电沟道耗尽层N+PN沟道结型场效应管的转移特性UGS+NPPDSGPN结反向偏置IDUDD+RD当UGS=0时，D、S导通当UGS变大，耗尽层变厚，N沟道变窄当UGS变大到
9、一定大小，N沟道消失， D、S阻断0UGS（off）IDUGSIDSS电流方程电流方程固定固定UDD，变，变UGS，测测ID夹断电压夹断电压N沟道结型场效应管的输出特性当UGS=0时，测IDUDS固定一个固定一个UGS，变，变UDS, 测测IDUGS+NPPDSGIDUDD+RD当UGS=1V时，测IDUDSUGS= 2 VU DS /VID（mA）01324UGS= 1VUGS=0VUGS= 3VUGS= 4V夹断电压夹断电压N沟道结型场效应管的小信号等效电路符号DGSGSD+-6种场效应管的小信号等效电路都一样种场效应管的小信号等效电路都一样P沟道结型场效应管N沟道DGSP沟道DGS+VD
10、D地地ID实际方向实际方向负电压负电压0UGS（off）IDUGSIDSS-VDD地地ID实际方向实际方向正电压正电压UGS（off）IDUGSIDSS转移特性曲线都设定的转移特性曲线都设定的ID方向方向从从D到到SP沟道MOS场效应管+VDD地地ID实际方向实际方向正电压正电压GSDUGS（th）IDUGSIDO+VDD地地正负电压正负电压GSDID实际方向实际方向UGS（off）IDUGSIDSSNMOS-VDD地地负电压负电压-VDD地地正负电压正负电压PMOSGSDID实际方向实际方向UGS（th）IDUGSIDO转移特性和输出特性都规定转移特性和输出特性都规定ID方向由方向由D到到S
11、GSDID实际方向实际方向UGS（off）IDUGSIDSS15.4 场效应管放大电路场效应管放大电路15.4.1 场效应共源极放大电路场效应共源极放大电路(1).静态：适当的静态工作点，使场效应管工静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区作在恒流区 (2).动态动态: 能为交流信号提供通能为交流信号提供通路路场效应管放大电路场效应管放大电路组成原则组成原则静态分析：静态分析： 估算法、图解法。估算法、图解法。动态分析：动态分析：微变等效电路法。微变等效电路法。分析方法分析方法例例1 场效应管共源极放大电路静态分析场效应管共源极放大电路静态分析无输入信号时（无输入信号时（ui=0），），
12、估算：估算：UDS和和 ID。R1=150k R2=50k RG=1M RD=10k RS=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20VUGS(off)=-2VIDSS=0.5A+VDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150K50K1M10K10KGDS10KIDUDS直流通道直流通道+UDD+20VR1RDRGR2150K50K1M10KRS10KGDSIDUDSIG+ 解得解得静态工作点设在恒流区静态工作点设在恒流区UGS=0VU DS （V）ID（mA）00.51UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2VQ10V 动态分析动态分析小信号等效电
13、路小信号等效电路SGR2R1RGDRLRDUgsgmUgsUiUoIdSGDid+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150K50K1M10K10KGDS10K 动态分析：动态分析：UgsUiriroUoUgsgmId=SGR2R1RGRL DRLRD= gm UiRL 电压放大倍数电压放大倍数负号表示输出输入反相负号表示输出输入反相电压放大倍数估算电压放大倍数估算R1=150k R2=50k RG=1M RS=10k RD=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20V=-3 （10/10）=-15RL=RD/RLro=RD =10K SGR2R1RGRL D
14、RLRD输入电阻、输出电阻输入电阻、输出电阻=1+0.15/0.05=1.0375M R1=150k R2=50k RG=1M RD=10k RS=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20Vrirori=RG+R1/R2例例2 2 场效应管共漏极放大电路（源极输出器）场效应管共漏极放大电路（源极输出器）R1=150k R2=50k RG=1M RS=10k RL=10k gm =3mA/VUGS(th)=1VIDO=1 mAUDD=20Vuo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10K静态工作点估算静态工作点估算:解得解得uo+VDD +2
15、0VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10Kuo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10K小信号等效电路：小信号等效电路：小信号等效电路：小信号等效电路：riro ro Ui=Ugs+UoUo =Id(RS/RL)=gm Ugs RLGR2R1RGSDRLRS求求riGR2R1RGSDRLRSriri=RG+R1/R2求求ro加压求流法加压求流法ro ro =RS1+gm RSIGR2R1RGSRSDri=RG+R1/R2R1=150k R2=50k RG=1M RS=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20V
16、=3 (10/10) /1+3 (10/10) =0.94 =RS1+gm RSro=10/(1+3 10)=0.323 k 代入数值计算代入数值计算=1+0.15/0.05=1.0375 M Au=gm RL1+gm RLuo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10K例例3 求静态工作点求静态工作点UGS、ID、UDS，电压放大倍数，电压放大倍数，输入电阻，输出电阻。输入电阻，输出电阻。gm=2 mS+uiuo750 10 M+9 V750 RDRGRS+VDD+C3C1C21 F10 F10 F图解法求静态工作点IDSS =5 mAUGS(off
17、) -3.5VIDUGSO5 VQ-1.5V2mAUGS= 1.5VID=2mA+uiuo750 10 M+9 V750 RDRGRS+VDD+C3C1C21 F10 F10 F估算法求静态工作点+uiuo750 10 M+9 V750 RDRGRS+VDD+C3C1C21 F10 F10 FIDSS =5 mAUGS(off) -3.5V已知：UGS 1.4VID1.85mA 动态分析：动态分析：UgsUiUoUgsgmId=SGRGDRD场效应管放大电路小结场效应管放大电路小结(1) 场效应管放大器输入电阻很大。场效应管放大器输入电阻很大。(2)场效应管共源极放大器场效应管共源极放大器(漏极输出漏极输出)输入输输入输出反相，电压放大倍数大于出反相，电压放大倍数大于1；输出电阻；输出电阻=RD。(3)场效应管源极跟随器输入输出同相，电压场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大倍数小于放大倍数小于1且约等于且约等于1；输出电阻较小。；输出电阻较小。几个名词几个名词场效应管放大器场效应管放大器共源极放大器共源极放大器共漏极放大器共漏极放大器三极管放大器三极管放大器共发射极放大器共发射极放大器共集电极放大器共集电极放大器共基极放大器共基极放大器
