模拟电路 第二章 基本放大电路

《模拟电路 第二章 基本放大电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟电路 第二章 基本放大电路（143页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1电子技术电子技术 第二章第二章 基本放大电路基本放大电路模拟电路部分模拟电路部分2第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2.1 概论概论2.2 放大电路的组成和工作原理放大电路的组成和工作原理2.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法2.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定2.5 其他放大电路其他放大电路2.6 场效应管放大电路场效应管放大电路2.7 多级放大电路多级放大电路一、放大的概念u放大的对象：变化量u放大的本质：能量的控制u放大的基本要求：不失真放大的前提VCC至少一路直流电源供电2.1 概论概论二、性能指标1. 放大倍数：输出量与输入量之比：输出量与输入量之比电压放大倍数是最常

2、被研究和测试的参数信号源信号源内阻输入电压输入电流输出电压输出电流对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。2. 输入电阻和输出电阻 将输出等效成有内阻的电压源，内阻就是输出电阻。空载时输出电压有效值带RL时的输出电压有效值输入电压与输入电流有效值之比。从输入端看进去的等效电阻3. 通频带 由于电容、电感及放大管PN结的电容效应，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。下限频率上限频率75. 最大不失真输出电压Uom：交流有效值。6. 最大输出功率Pom和效率：放大的本质是能量的控制，负载上得到的输出功率实际上是利用放大器件的控制作用将直流

3、电源的功率转换成交流功率而的得到的。功率放大电路的参数4.非线性失真系数 (D) :放大电路在某一频率的正弦输入信号作用下，输出信号的谐波成分总量和基波分量之比，即： 8三极管放三极管放大电路有大电路有三种形式三种形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器为例大器为例讲解工作讲解工作原理原理2.2 基本放大电路的工作原理2.2.1 电路的组成原则一、电路结构RBVCCVBBRCC1C2T+uiuo偏置电阻偏置电阻集电极负载电阻集电极负载电阻耦合电容耦合电容直流电源直流电源公共端公共端放大元件二、电路元件作用1. T：放大元件，是电路的核心，工作在放大区

4、。：放大元件，是电路的核心，工作在放大区。iC= iB2.VCC:为电路提供能量，并保证集电结反偏。一般为几为电路提供能量，并保证集电结反偏。一般为几 伏伏几十伏。几十伏。3.RC：将变化的电流转换为变化的电压，以实现电压的：将变化的电流转换为变化的电压，以实现电压的放大。一般为几千欧放大。一般为几千欧几十千欧。几十千欧。4.VBB、RB：保证发射结正偏，并为电路提供大小合适的：保证发射结正偏，并为电路提供大小合适的静态静态IB。RB一般为几十千欧一般为几十千欧几百千欧。几百千欧。5.C1、C2：隔直通交。隔离输入、输出与电路直流的联：隔直通交。隔离输入、输出与电路直流的联系，同时能使交流信号

5、顺利输入输出。系，同时能使交流信号顺利输入输出。在一定的频率范在一定的频率范围内，围内，C1、C2上的交流压降小到可以忽略上的交流压降小到可以忽略 不计，即对交不计，即对交流信号可视为短路。流信号可视为短路。三、设置静态工作点的必要性 输出电压必然失真！ 设置合适的静态工作点，主要为了 解决失真问题，但Q点几乎影响着所有的动态参数！输入电压ui为零时，晶体管各极的电流，b-e间、c-e间的电压称为静态工作点Q，记作IBQ、ICQ、IEQ、UBEQ、UCEQ。 为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压？四、基本共射放大电路的波形分析饱和失真底部失真截止失真顶部

6、失真输出和输入反相！动态信号驮载在静态之上与iC变化方向相反 要想不失真，就要在信号的整个周期内保证晶体管始终工作在放大区！五、放大电路的组成原则静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路参数。路参数。动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能够获得放大了的动态信号。载上能够获得放大了的动态信号。对实用放大电路的要求：对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类共地、直流电源种类尽可能少、负载上无直流分量。尽可能少、负载上无直流分量。六、电路主要特点(1) 交直流共存交直流共存(2) 非线性非线性直流通路直流通路交

7、流通路交流通路图解法图解法(特性曲线特性曲线)等效电路法（直流模型交流模型）等效电路法（直流模型交流模型）更精确更精确,但繁琐但繁琐,大信号大信号近似近似, 易懂易懂,小信号小信号15直流通道和交流通道直流通道和交流通道 放大电路中各点的电压或电流都是在静态直放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。如果电但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的

8、通道是不同的。直流所走的通道是不同的。交流通道：交流通道：只考虑交流信号的分电路。只考虑交流信号的分电路。直流通道：直流通道：只考虑直流信号的分电路。只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。16 耦合电容：通交流、隔直流 直流电源：内阻为零 直流电源和耦合电容对交流相当于短路 共射极放大电路共射极放大电路17对直流信号（只有对直流信号（只有VCC）开路开路开路开路RBVCCRCC1C2T直流通道直流通道RB+ECRC18对交流信号对交流信号(输入信号输入信号ui)短路短路短路短路短路接地短路接地RB+VCCRCC1C2TRBRCR

9、Luiuo交流通路交流通路19直流通路和交流通路直流通路和交流通路交流通路 直流通路 耦合电容：通交流、隔直流 直流电源：内阻为零 直流电源和耦合电容对交流相当于短路 共射极放大电路交直共存，通路有别交直共存，通路有别20可以省去可以省去电路改进：采用单电源供电电路改进：采用单电源供电RB+VCCEBRCC1C2T21单电源供电电路单电源供电电路+VCCRCC1C2TRB2223 耦合电容的容量应足够大，即对于交流信号近似为短路。其作用是“隔离直流、通过交流”。静态时，C1、C2上电压？动态时，C1、C2为耦合电容！UBEQUCEQuBEuIUBEQ，信号驮载在静态之上。负载上只有交流信号。阻

10、容耦合放大电路阻容耦合放大电路问题：1. 两种电源2. 信号源与放大电路不“共地”共地，且要使信号驮载在静态之上将两个电源合二为一2.2.2 放大电路的直流通路和交流通路+VCCRBRCC1C2Tuoui+VCCRBRCT直流通路直流通路交流通路交流通路uiuoRCRBTui=0 C1、C2断路VCC=0C1、C2短路2.2.3 电路组成原则1、必须有直流源，使发射极正偏、集电极反偏； 并与电阻配合，形成合适的静态工作点2、交流信号必须：“加得进”（ui导致ube）“取得出”（iC导致uo）3、交直流配合适当，管子始终工作在放大区。点要设置合适，使得加上交流后，点要设置合适，使得加上交流后，管

11、管子也始终工作在放大区子也始终工作在放大区图(a)中，没有设置静态偏置，即IBQ=0，不能放大课堂讨论题：下面各电路能否放大交流电压信号？uoVCCRCC1C2TRLui(a)+RCT+VCCRBVCCRCC1C2TRLuouiEB(b)+图(b)中，有静态偏置, 但ui =0 ，ube =0 ，所以不能放大。RBRLuoui(b)RC图(c)中，有静态偏置,ube= ui, 有ib和ic, 但uo=0,所以不能放大交流电压信号。+VCCC2TRLuouiRB(c)C1+RBRLuoui集电极负载电阻RC不能少292.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法放大放大电路电路分析分析静态分析静态

12、分析动态分析动态分析估算法估算法图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法图解法图解法计算机仿真计算机仿真静态分析的任务是根据电路参数和三极管的特性确定静 态值（直流值）UBEQ、IBQ、 ICQ 和UCEQ。可用放大电路的直流通路来分析。放大电路没有输入信号(ui =0 )时的工作状态称为静态。放大电路建立合适的静态值，是为了使三极管在加入交流信号后也始终工作在放大区，以保证信号不失真。2.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析31 共射极放大电路共射极放大电路2.3.1 静态工作情况分析静态工作情况分析1. 用近似估算法求静态工作点用近似估算法求静态工作点根据直流通路可知： 采用该方法，必

13、须已知三极管的 值。一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V。直流通路直流通路+-32例：例：用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。已知：已知：VCC=12V，RC=4k ，RB=300k ， =37.5。解：解：请注意电路中请注意电路中IB 和和IC 的数量级。的数量级。33 采用该方法分析静态工作点，必须已知三极采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。管的输入输出特性曲线。 共射极放大电路共射极放大电路2. 用图解分析法确定静态工作点用图解分析法确定静态工作点 首先，画出直流通路直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE34直流通路IBVBE

14、+-ICVCE+- 列输入回路方程：VBE =VCCIBRb 列输出回路方程（直流负载线）：VCE=VCCICRc 在输入特性曲线上，作出直线 VBE =VCCIBRb，两线的交点即是Q点，得到IBQ。 在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCCICRc，与IBQ曲线的交点即为Q点，从而得到VCEQ 和ICQ。35由交流通路得纯交流负载线：由交流通路得纯交流负载线： 共射极放大电路交流通路icvce+-vce= -ic (Rc /RL) 因为交流负载线必过因为交流负载线必过Q点点 vce= vCE - VCEQ ic= iC - ICQ 同时，令同时，令R L = Rc/RL1. 交流通

15、路及交流负载线交流通路及交流负载线 过输出特性曲线上的Q点做一条斜率为-1/RL 直线，该直线即为交流负载线。 RL= RLRc， 是交流负载电阻。 交流负载线是有交流输入信号时Q点的运动轨迹。 2.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析362. 输入交流信号时的图解分析 共射极放大电路通过图解分析，可得如下结论： 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. vo与vi相位相反； 3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4. 可以确定最大不失真输出幅度。# # 动态工作时，动态工作时， i iB B、 i iC C的实际电流方向是否改变，的实际电流方向是否改变，v vCECE

16、的实际电压极性是否改变？的实际电压极性是否改变？37饱和失真截止失真 由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压表现为底部失真。 由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压表现为顶部失真。 注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与NPN管正好相反。波形的失真波形的失真40放大电路的动态范围放大电路的动态范围 放大电路要想获得大的不失真输出幅度，要求：放大电路要想获得大的不失真输出幅度，要求： 工作点工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；要设置在输出特性曲线放大区的中间部位； 要有合适的交流负

17、载线。要有合适的交流负载线。 41 共射极放大电路 放大电路如图所示。已知BJT的 =80， Rb=300k， Rc=2k， VCC= +12V，求： （1）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？ （忽略BJT的VBE）（2）当Rb=100k时，求放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）解：（1）（2）当Rb=100k时，静态工作点为Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：所以BJT工作在饱和区。VCE不可能为负值，此时，Q（120uA，6mA，0.3V）， 例题例题422.4 小信号模型分析法 利用直流通

18、路求Q点 画小信号等效电路 求放大电路动态指标43H参数等效模型参数等效模型44H参数的确定 一般用测试仪测出； rbe 与Q点有关，可用图示仪测出。一般也用公式估算 rbe rbe= rb + (1+ ) re其中对于低频小功率管 rb200 则 而 (T=300K) 45 共射极放大电路1. 1. 利用直流通路求利用直流通路求Q Q点点硅管VBE=0.7V，锗管VBE=0.2V， 已知。462. 2. 画出小信号等效电路画出小信号等效电路共射极放大电路共射极放大电路icvce+-交流通路交流通路H参数小信号等效电路参数小信号等效电路RbviRbRbviRcRbviRcRL473. 3. 求

19、电压增益求电压增益根据RbviRcRL则电压增益为484.输入电阻的计算输入电阻的计算对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。输入电阻的定义：输入电阻的定义：是动态电阻。是动态电阻。rbeRBRCRL电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，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。因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。495. 5. 输出电阻的计算输出电阻的计算计算输出电阻的方法：计算输出电阻的方法：(1) 所有电源

20、置零，然后计算电阻（对有受控所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的电路不适用）。源的电路不适用）。(2) 所有独立电源置零，保留受控源，加压求所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。流法。50所以：所以：用加压求流法求输出电阻：用加压求流法求输出电阻：rbeRBRC00共射极放大电路动态分析总结放大电路的交流等效电路阻容耦合共射放大电路的动态分析阻容耦合共射放大电路的动态分析输入电阻中不应含有Rs!输出电阻中不应含有RL!54例题 解：（1）（2）2. 放大电路如图所示。试求：（1）Q点；（2）、。已知=50。5556讨论一1. 在什么参数、如何变化时Q1 Q2 Q3 Q4？2. 从输出电

21、压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪个Q点下最易产生饱和失真？哪个Q点下Uom最大？572. 空载和带载两种情况下Uom分别为多少？3.在图示电路中，有无可能在空载时输出电压失真，而带上负载后这种失真消除？4.增强电压放大能力的方法？讨论二 已知ICQ2mA，UCES0.7V。 1. 在空载情况下，当输入信号增大时，电路首先出现饱和失真还是截止失真？若带负载的情况下呢？58讨论三：波形分析波形分析失真了吗？如何判断？原因？饱和失真592.5 2.5 放大电路的工作点稳定问题放大电路的工作点稳定问题 温度变化对ICBO的影响 温度变化对输入特性曲线的影响 温度变化对 的影响 稳定工作点原理 放

22、大电路指标分析 固定偏流电路与射极偏置电路的比较2.5.1 温度对工作点的影响2.5.2 射极偏置电路2.5.1 温度对工作点的影响温度对工作点的影响 所谓Q点稳定，是指ICQ和UCEQ在温度变化时基本不变，这是靠IBQ的变化得来的。 若温度升高时要Q回到Q，则只有减小IBQT（ ）ICQQICEO若UBEQ不变IBQQb点电位基本不变的条件：I1 IB ，此时，不随温度变化而变化。VB VBE电路上采取了两点措施：第一，采用分压式电路固定基极电位；第二，发射极电阻RE实现自动调节作用。612.5.2 射极偏置电路射极偏置电路1. 稳定工作点原理目标：温度变化时，使IC维持恒定。 IC IEI

23、C VE、VB不变 VBE IB（反馈控制）T 稳定原理：62Re 的的作用作用T()ICUE UBE（UB基本不变） IB IC Re起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。关于反馈的一些概念： 将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措施称为反馈。 直流通路中的反馈称为直流反馈。 反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称为正反馈。Re有上限值吗？IC通过Re转换为UE影响UBE温度升高IC增大，反馈的结果使之减小63放大电路指标分析放大电路指标分析静态工作点静态工作点64电压增益电压增益输出回路：输出回路：输入回路：输入回路：电压增益：电压增益：画小信号等效电路画小

24、信号等效电路确定模型参数确定模型参数 已知，求已知，求r rbebe增益增益65输入电阻输入电阻根据定义根据定义由电路列出方程由电路列出方程则输入电阻则输入电阻输出电阻67固定偏流电路与射极偏置电路的比较固定偏流电路与射极偏置电路的比较 共射极放大电路静态：68 固定偏流共射极放大电路电压增益：RbviRcRL固定偏流共射极放大电路输入电阻：输出电阻：Ro = Rc # # 射极偏置电路做如何改进，既可以使其具有温度稳定性，射极偏置电路做如何改进，既可以使其具有温度稳定性，射极偏置电路做如何改进，既可以使其具有温度稳定性，射极偏置电路做如何改进，既可以使其具有温度稳定性，又可以使其具有与固定偏

25、流电路相同的动态指标？又可以使其具有与固定偏流电路相同的动态指标？又可以使其具有与固定偏流电路相同的动态指标？又可以使其具有与固定偏流电路相同的动态指标？3. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较69旁路电容例例：图示电路（接CE），已知UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，RE=2k，RL=3k，=50。试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。解：解：（1）用估算法计算静态工作点（2）求电压放大倍数（3）求输入电阻和输出电阻72=5073稳定静态工作点的方法引入直流负反馈引入直流负反馈温度补偿：利用对温度敏温度补偿：利用对温度敏感的元件，在温度变化时感的元件

26、，在温度变化时直接影响输入回路。直接影响输入回路。例如，例如，Rb1或或Rb2采用热敏采用热敏电阻。电阻。 它们的它们的温度系数？温度系数？74讨论一图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？若采用了措施，则是什么措施？752.5 共集电极电路和共基极电路 静态工作点静态工作点 动态指标动态指标2.5.3 三种组态的比较三种组态的比较2.5.1 共集电极电路共集电极电路2.5.2 共基极电路共基极电路 静态工作点静态工作点 动态指标动态指标76直流电路分析共集电极电路结构如图示该电路也称为射极输出器静态工作点由得2.5.1 共集电极电路77电压增益输出回路：输入回路：电压增益：画小信号等效

27、电路确定模型参数 已知，求rbe增益交流电路分析其中一般，则电压增益接近于1， 即电压跟随器78输入电阻根据定义由电路列出方程则输入电阻当，时，输入电阻大输出电阻由电路列出方程其中则输出电阻当，时，输出电阻小共集电极电路特点： 电压增益小于1但接近于1， 输入电阻大，对电压信号源衰减小 输出电阻小，带负载能力强# # 既然共集电极电路的电压增益小于既然共集电极电路的电压增益小于1 1（接近于（接近于1 1），那么），那么它对电压放大没有任何作用。这种说法是否正确？它对电压放大没有任何作用。这种说法是否正确？交流电路分析射极跟随器的特点：射极跟随器的特点：电压放大倍数小于电压放大倍数小于1，但约

28、等于，但约等于1，即电压跟随。，即电压跟随。输入电阻较高。输入电阻较高。输出电阻较低。输出电阻较低。射极输出器的用途：射极输出器的用途：射极跟随器具有较高的输入电阻和较低的输出电阻，这射极跟随器具有较高的输入电阻和较低的输出电阻，这是射极跟随器最突出的优点。射极跟随器常用作多级放是射极跟随器最突出的优点。射极跟随器常用作多级放大器的第一级或最末级，也可用于中间隔离级。用作输大器的第一级或最末级，也可用于中间隔离级。用作输入级时，其高的输入电阻可以减轻信号源的负担，提高入级时，其高的输入电阻可以减轻信号源的负担，提高放大器的输入电压。用作输出级时，其低的输出电阻可放大器的输入电压。用作输出级时，

29、其低的输出电阻可以减小负载变化对输出电压的影响，并易于与低阻负载以减小负载变化对输出电压的影响，并易于与低阻负载相匹配，向负载传送尽可能大的功率。相匹配，向负载传送尽可能大的功率。例例：图示电路，已知UCC=12V，RB=200k，RE=2k，RL=3k，RS=100 ，=50。试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。解：解：（1）用估算法计算静态工作点822.5.2 共基极电路共基极电路1. 静态工作点静态工作点 直流通路与射极偏置电路相同832. 动态指标动态指标电压增益输出回路：输入回路：电压增益：84 输入电阻 输出电阻2. 动态指标852.5.3 三种组态的比较三种组

30、态的比较电压增益：输入电阻：输出电阻：晶体管单管放大电路的三种基本接法的特点归纳如下：共射极电路既能放大电流又能放大电压，输入电阻在三种电路中居中，输出电阻较大，频带较窄。常做为低频电压放大电路的单元电路。共集电极电路只能放大电流不能放大电压，是三种接法中输入电阻最大、输出电阻最小的电路，并具有电压跟随的特点。常用于多级放大电路的输入级和输出级，在功率放大电路中也常采用射极输出的形式。共基极电路只能放大电压不能放大电流，输入电阻小，电压放大倍数和输出电阻与共射极电路相当，频率特性是三种接法中最好的电路。常用于宽频带放大电路。87三种接法的比较：空载情况下空载情况下 接法接法 共射共射 共集共集

31、 共基共基 Au 大大 小于小于1 大大 Ai 1 Ri 中中 大大 小小 Ro 大大 小小 大大 频带频带 窄窄 中中 宽宽88电路如图，所有电容对交流信号均可视为短路。1. Q为多少？2. Re有稳定Q点的作用吗？3. 电路的交流等效电路？4. V 变化时，电压放大倍数如何变化？讨论89改变电压放大倍数90 2.6 场效应管放大电路场效应管放大电路静态分析：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：JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数2. 转移特性转移特性 1. 输出特性输出特性 夹断电压夹断电压VGS(off

32、) 饱和漏极电流饱和漏极电流IDSS： 低频跨导低频跨导gm：或或3. 主要参数主要参数漏极电流约为零时的漏极电流约为零时的VGS值值 。VGS=0，VDS|VGS(off）|时对应的漏极电流。时对应的漏极电流。 低频跨导反映了低频跨导反映了vGS对对iD的控制作用。的控制作用。gm可以在转移特性曲线上求得，单位是可以在转移特性曲线上求得，单位是mS(毫西门子毫西门子)。 输出电阻输出电阻rd：场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路GSDSGDrDSidrDS = UDS / ID 很大，可忽略。很大，可忽略。场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路压控电流源压控电流源SGDid1.

33、 直流偏置电路直流偏置电路2.6.1 FET放大器偏置电路及静态分析放大器偏置电路及静态分析（1）自）自偏压电路偏压电路（2）分压式自）分压式自偏压电路偏压电路vGSvGSvGSvGSvGSUGSQ = - IDQR2. 静态工作点静态工作点Q点：点： UGSQ 、IDQ 、UDSQUGSQ =UDSQ =已知已知UGS（off） ，由，由VDD- IDQ (Rd + R )- IDQR可解出可解出Q点的点的UGSQ 、 IDQ 、 UDSQ 2.6.2 FET放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法1. FET小信号模型小信号模型 共源共源 共射共射静态分析静态分析无输入信号时（

34、无输入信号时（ui=0），），估算：估算：UDS和和 ID。+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150K50K1M10K10KGDS10KIDUDSR1=150k R2=50k RG=1M RD=10k RS=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20V设：设：UGUGS则：则：UG US而：而：IG=0+UDD+20VR1RDRGR2150K50K1M10KRS10KGDS所以：所以：=直流通道直流通道IDUDSIG动态分析动态分析微变等效电路微变等效电路+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150K50K1M10K10KGDS10

35、KSGR2R1RGDRLRDUgsgmUgsUiUoIdSGDid 动态分析：动态分析：UgsUiUgsgmIdriroUoSGR2R1RGRL 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 DRLRD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

36、=1M RD=10k RS=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20Vrirori=RG+R1/R22.6.3 2.6.3 共漏基本放大电路共漏基本放大电路(1)(1)静态分析静态分析共漏共漏共集共集共漏共漏共集共集共漏共漏uo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10K微变等效电路：微变等效电路：(2)动态分析动态分析微变等效电路：微变等效电路：riro ro gR2R1RGsdRLRSUi=Ugs+UoUo =Id(RS/RL)=gm Ugs RL求求rigR2R1RGsdRLRSriri=RG+R1/R2求求ro加压求流法加压求流法r

37、o ro =RS1+gm RSIogR2R1RGsRSri=RG+R1/R2uo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10KR1=150k R2=50k RG=1M RS=10k RL=10k gm =3mA/VUDD=20VAu =gm RL1+gm RL=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 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。(

38、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)输入输入输出反相，电压放大倍数大于输出反相，电压放大倍数大于1；输出电；输出电阻阻=RD。(3) 场效应管源极跟随器输入输出同相，电场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大倍数小于压放大倍数小于1且约等于且约等于1；输出电阻；输出电阻小。小。场效应放大电路的特点场效应管场效应管(单极型管单极型管)与晶体管与晶体管(双极型管双极型管)相比相比,最突出的最突出的优点是可以组成优点是可以组成高输入电阻高输入电阻的放大电路的放大电路;温度稳定性好而且便于集成化，所以被广泛应用于各种温度稳定性好而且便于集成化，所以被广泛应用于各种电子电路

39、中电子电路中;但场效应管的放大能力比晶体管差，共源极放大电路的但场效应管的放大能力比晶体管差，共源极放大电路的电压放大倍数只有几到几十，而共射极放大电路的电压电压放大倍数只有几到几十，而共射极放大电路的电压放大倍数可达百倍以上。放大倍数可达百倍以上。2.6.4 三种基本放大电路的性能比较三种基本放大电路的性能比较组态对应关系：组态对应关系：CEBJTFETCSCCCDCBCGBJTFET电压增益：电压增益：CE：CC：CB：CS：CD：CG：反相电压放大器反相电压放大器电压跟随器电压跟随器电流跟随器电流跟随器输出电阻：输出电阻： 三种基本放大电路的性能比较三种基本放大电路的性能比较BJTFET

40、输入电阻：输入电阻：CE：CC：CB：CS：CD：CG：CE：CC：CB：CS：CD：CG： 解：解： 画小信号等效电路画小信号等效电路则电压增益为则电压增益为例题例题放大电路如图所示。已知放大电路如图所示。已知 试求电路的中频增益、试求电路的中频增益、输入电阻、输出电阻输入电阻、输出电阻根据电路有根据电路有117耦合方式：耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合。直接耦合；阻容耦合；变压器耦合。 2.7 多级放大电路多级放大电路耦合：耦合：即信号的传送。即信号的传送。多级放大电路对耦合电路要求：多级放大电路对耦合电路要求：1. 静态：保证各级静态：保证各级Q点设置点设置2. 动态动态: 传送

41、信号。传送信号。第一级第一级放大电路放大电路输输 入入 输输 出出第二级第二级放大电路放大电路第第 n 级级放大电路放大电路 第第 n-1 级级放大电路放大电路功放级功放级要求：要求：波形不波形不失真，减少压失真，减少压降损失。降损失。 2.7.1 阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路各极之间通过耦合电容及下级输入电阻连接。优点：各级静态工作点互不影响，可以单独调整到合适位置；且不存在零点漂移问题。缺点：不能放大变化缓慢的信号和直流分量变化的信号；且由于需要大容量的耦合电容，因此不能在集成电路中采用。1 1 1 1阻容耦合放大电路的特点阻容耦合放大电路的特点2. 2

42、. 2. 2. 阻容耦合放大电路分析阻容耦合放大电路分析（1）静态分析：各级单独计算。（2）动态分析电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积。注意：计算前级的电压放大倍数时必须把后级的输入电阻考虑到前级的负载电阻之中。如计算第一级的电压放大倍数时，其负载电阻就是第二级的输入电阻。输入电阻就是第一级的输入电阻。输出电阻就是最后一级的输出电阻。125设设: 1= 2=50, rbe1 = 2.9k , rbe2 = 1.7 k 典型电路典型电路2 前级前级后级后级+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2126关键关

43、键: :考虑级间影响。考虑级间影响。1. 静态静态: Q点同单级。点同单级。2. 动态性能动态性能:方法方法:ri2 = RL1ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2127微变等效电路微变等效电路: :ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2RE1R2R3RC2RLRSR11281. ri = R1 / rbe1 +（ +1)RL1其中其中: : RL1 = RE1/ ri2 = RE1/ R2 / R3 /

44、rbe1 = rbe1 1.7k ri =1000/(2.9+511.7) 82k 2. ro = RC2= 10k RE1R2R3RC2RLRSR11293. 电压放大倍数电压放大倍数:其中：其中： RE1R2R3RC2RLRSR1130RE1R2R3RC2RLRSR1设设: gm=3mA/V =50rbe = 1.7K例题例题: 前级前级:场效应管场效应管共源极放大器共源极放大器后级后级:晶体管晶体管共射极放大器共射极放大器求求:总电压放大倍数、输入电阻、输出电阻总电压放大倍数、输入电阻、输出电阻+UCCRS3M(+24V)R120KUi10KC2C3R4R3RLRE282K43K10K8

45、KUo10KC1RCT1RE1CE2T2USCE1RD10KR21M（1）估算各级静态工作点）估算各级静态工作点: （略）（略）（2）动态分析）动态分析: 微变等效电路微变等效电路R3R4RCRLRSR2R1RDIbIdrbeIcUGS首先计算第二级的输入电阻首先计算第二级的输入电阻 ri2= R3/ R4/ rbe=82/43/1.7=1.7 k R3R4RCRLRSR2R1RDIbIdrbeIcUGS第二步第二步:计算各级电压放大倍数计算各级电压放大倍数Au1=- gmRL1=-gm (RD /ri2)=-3(10/1.7)=-4.42=- RC/RLrbe=-50(10/10)/1.7=

46、-147R3R4RCRLRSR2R1RDIbIdrbeIcUGS第三步第三步:计算输入电阻、输出电阻计算输入电阻、输出电阻ri=R1/R2=3/1=0.75M ro=RC=10k R3R4RCRLRSR2R1RDIbIdrbeIcUGS第四步第四步:计算总电压放大倍数计算总电压放大倍数Au=Au1Au2 =(-4.4) (-147) =647riRS+riAus= Au =647 750/(20+750)=630136多级阻容耦合放大器的特点：多级阻容耦合放大器的特点：(1) 由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。点相互独立，分别

47、估算。(2) 前一级的输出电压是后一级的输入电压。前一级的输出电压是后一级的输入电压。(3) 后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。(4) 总电压放大倍数总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。各级放大倍数的乘积。(5) 总输入电阻总输入电阻 ri 即为第一级的输入电阻即为第一级的输入电阻ri1 。(6) 总输出电阻即为最后一级的输出电阻。总输出电阻即为最后一级的输出电阻。由上述特点可知，射极输出器接在多级放大电由上述特点可知，射极输出器接在多级放大电路的首级可提高输入电阻；接在末级可减小输出电路的首级可提高输入电阻；接在末级可减小输出电阻；接在中间级可起

48、匹配作用，从而改善放大电路阻；接在中间级可起匹配作用，从而改善放大电路的性能。的性能。2.7.2 直接耦合放大电路直接耦合放大电路直接耦合放大电路直接耦合放大电路优点：能放大变化很缓慢的信号和直流分量变化的信号；且由于没有耦合电容，故非常适宜于大规模集成。缺点：各级静态工作点互相影响；且存在零点漂移问题。直接耦合放大电路的零点漂移现象tuo0Vuoui=0直接耦合放大电路一、一、零点零点漂移现象漂移现象ui=0时，理论上uo应为常数，但实际上uo不为常数，而是缓慢无规则地变化着，这种现象称零点漂移(Q点不稳定)139例如例如若第一级漂了若第一级漂了100uV则输出漂移则输出漂移 1 V。若第二

49、级漂了若第二级漂了100 uV，则输出漂移，则输出漂移 10 mV。F 第一级是关键第一级是关键假设假设减小零漂的措施减小零漂的措施F 用非线性元件进行温度补偿用非线性元件进行温度补偿F 调制解调方式。如调制解调方式。如“斩波稳零放大器斩波稳零放大器”F 采用差分式放大电路采用差分式放大电路二、引起零点漂移的原因二、引起零点漂移的原因引起零点漂移的原因很多，如电源电压的波动、元器件的老化、半导体元件参数随温度的变化，都将产生uo的漂移。采用高质量的稳压电源和使用经过老化实验的元器件可以大大减小由此而产生的漂移。所以由温度变化引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移的主要原因，因而零点漂移也称温

50、度漂移，简称温漂。三、抑制温漂的方法三、抑制温漂的方法采用差分式放大电路在电路中引入直流负反馈抑制放大电路第一级的温漂是至关重要的问题不抑制温漂,就会逐级放大阻容耦合的温漂会降落在电容上 可能是实际的负载，也可能是实际的负载，也可能是下级放大电路可能是下级放大电路 理想变压器情理想变压器情况下，负载上获况下，负载上获得的功率等于原得的功率等于原边消耗的功率。边消耗的功率。从变压器原从变压器原边看到的等边看到的等效电阻效电阻2.7.3 变压器耦合放大电路变压器耦合放大电路变压器耦合放大电路变压器耦合放大电路143变压器耦合电路的优点：1、各级的静态工作点相互独立；2、可进行阻抗变换，使后级或负载上得到最大功率缺点：1、变压器体积大，无法采用集成工艺；2、对于低频和高频信号，放大效果不理想