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1、1第第 9 章章 基本放大电路基本放大电路9.1 9.1 9.1 9.1 双极型晶体管双极型晶体管双极型晶体管双极型晶体管 9.2 9.2 9.2 9.2 放大电路的工作原理放大电路的工作原理放大电路的工作原理放大电路的工作原理 9.3 9.3 9.3 9.3 放大电路的静态分析放大电路的静态分析放大电路的静态分析放大电路的静态分析9.4 9.4 9.4 9.4 放大电路的动态分析放大电路的动态分析放大电路的动态分析放大电路的动态分析 9.5 9.5 9.5 9.5 双极型晶体管基本放大电路双极型晶体管基本放大电路双极型晶体管基本放大电路双极型晶体管基本放大电路 9.6 9.6 9.6 9.6
2、 场效应型晶体管场效应型晶体管场效应型晶体管场效应型晶体管 9.7 9.7 9.7 9.7 场效应型场效应型场效应型场效应型晶体管基本放大电路晶体管基本放大电路晶体管基本放大电路晶体管基本放大电路 9.8 9.8 9.8 9.8 多级多级多级多级放大电路放大电路放大电路放大电路 9.9 9.9 9.9 9.9 差分差分差分差分放大电路放大电路放大电路放大电路 9.10 9.10 9.10 9.10 功率功率功率功率放大电路放大电路放大电路放大电路 下一章下一章 上一章上一章 返回主页返回主页 大连理工大学电气工程系2B BE EC C9.1 9.1 双极型晶体管双极型晶体管 一、一、基本结构基
3、本结构 PNPPNP型：型：NPNNPN型型：N P N基极基极 基区基区 集电极集电极 集电区集电区 集电结集电结 发射极发射极 发射区发射区 发射结发射结 N P N N P N P N P基极基极 基区基区 集电极集电极 集电区集电区 集电结集电结 发射极发射极 发射区发射区 发射结发射结 P N P P N P C CB BE E结构示意图和图形符号结构示意图和图形符号大连理工大学电气工程系3二、工作状态二、工作状态 条件条件: : 发射结正偏发射结正偏, , 集电结反偏。集电结反偏。 发射区发射载流子发射区发射载流子 形成电流形成电流I IE E 少部分在基区被复合少部分在基区被复合
4、 形成形成I IB B 大部分被集电区收集大部分被集电区收集 形成形成I IC C 1 1放大状态放大状态电流的形成电流的形成N NP PN NB B E E C CR RC CU UCC CC U UBB BB R RB B晶体管中载流子的运动过程晶体管中载流子的运动过程I IE EI IC CI IB B大连理工大学电气工程系4 电流的关系电流的关系 I IE E= I= IB B +I +IC C 当当 I IB B = 0 = 0 时，时， 直流直流 ( (静态静态) ) 电流放大系数电流放大系数 交流交流 ( (动态动态) ) 电流放大系数电流放大系数 I IC C I IB BI
5、IC CI ICEO CEO I IB B = = I IC C I IB B= U UCECE = =常数常数 I IC C I IB B I IC C = I = ICEOCEON NP PN NB B E E C CR RC CU UCC CC U UBB BB R RB BI IE EI IC CI IB B电路图电路图大连理工大学电气工程系5I IB B 微小的变化，会产生微小的变化，会产生 I IC C 很大的变化。很大的变化。I IC C =I=IB B 。0 0U UCECEU UCC CC ， U UCECE = U= UCCCCR RC C I IC C 。晶体管相当于通路
6、。晶体管相当于通路。 特点特点大连理工大学电气工程系6特点：特点： I IB B,I,IC C 基本不变。基本不变。 I IC CU UCCCC / / R RC C 。 U UCECE0 0 。 晶体管相当于短路。晶体管相当于短路。条件条件: : 发射结正偏发射结正偏, , 集电结正偏。集电结正偏。 I IB B,I,IC C U UCE CE = = ( (U UCCCCR RC C I IC C) ) I ICM CM = U= UCC CC / / R RC C 2. 2. 饱和状态饱和状态电路图电路图N NP PN NB B E E C CR RC CU UCC CC U UBB B
7、B R RB BI IE EI IC CI IB BC CE ER RC CU UCC CC 饱和状态时的晶体管饱和状态时的晶体管大连理工大学电气工程系7特点：特点： I IB B= = 0 0 I IC C= = 0 0 U UCECE= U= UCCCC 晶体管相当于开路。晶体管相当于开路。3. 3. 截止状态截止状态条件条件: : 发射结反偏发射结反偏, , 集电结反偏。集电结反偏。电路图电路图C CE ER RC CU UCC CC 截止状态时的晶体管截止状态时的晶体管N NP PN NB B E E C CR RC CU UCC CC U UBB BB R RB BI IE EI I
8、C CI IB B大连理工大学电气工程系8晶体管处于放大状态。晶体管处于放大状态。 (2) (2) 开关开关 S S 合向合向 b b 时时 例例9.1.19.1.1 图示电路，晶体管的图示电路，晶体管的 = 100= 100，求开关，求开关 S S 合向合向 a a、b b、c c 时的时的 I IB B、I IC C 和和 U UCECE，并指出晶体管的工作，并指出晶体管的工作 状态（忽略状态（忽略 U UBEBE ）。）。 解解 (1) (1) 开关开关 S S 合向合向 a a 时时 U UBB1 BB1 R RB1 B1 5 5 50010500103 3 I IB B = = A
9、= = A = 0.01 mA = 0.01 mAI IC C = = I IB B = 1000.01 mA = 1 mA = 1000.01 mA = 1 mA U UCECE = U = UCCCCR RC CI IC C = (15= (155105103 31101103 3) V = 10 V) V = 10 VU UCCCC = = 15 V15 V U UBB1BB1 = = 5 V5 V U UBB2BB2 = = 1.5 V1.5 VR RB1 B1 = = 500 k500 k R RB2 B2 = = 50 k50 k R RC C = = 5 k5 k U UBB1
10、BB1 S BS BC CE ER RC CU UCC CC R RB1 B1 U UBB2 BB2 R RB2 B2 a a b b c c 大连理工大学电气工程系9 U UCECE = = 0 V 0 V 晶体管处于饱和状态。因为若晶体管处于饱和状态。因为若 I IC C = = I IB B = 1000.1mA = 10 mA = 1000.1mA = 10 mA U UCECE = U = UCCCCR RC CI IC C = (15= (155105103 3101010103 3) V =) V =35 V 35 V U UCECE0 0，这是不可能的，即不可能处于放大状态。，
11、这是不可能的，即不可能处于放大状态。 (3) (3) 开关开关 S S 合向合向 c c 时时 I IB B = 0 = 0，I IC C = 0 = 0，U UCECE = U = UCC CC = = 15 V 15 V 晶体管处于截止状态。晶体管处于截止状态。 U UCC CC R RC C = 3 mA = 3 mA U UCC CC R RC C1515 5105103 3 I IC C = = A = 3 mA = = A = 3 mA U UBB1 BB1 S BS BC CE ER RC CU UCC CC R RB1 B1 U UBB2 BB2 R RB2 B2 a a b
12、b c c U UBB1 BB1 R RB2 B2 5 5 501050103 3 I IB B = = A = 0.1 mA = = A = 0.1 mA 大连理工大学电气工程系10三、三、 特性曲线特性曲线 1. 1. 1. 1. 输入特性输入特性输入特性输入特性 I IB B= f = f ( (U UBEBE) ) U UCECE= =常数常数 U UCECE1V1V25 25 U UCECE1V1V757580604020U UBE BE / V/ VI IB B/ / A AO O0.4 0.8 硅管：硅管：U UBE BE 0.7 V 0.7 V 锗管：锗管：U UBE BE 0
13、.3 V 0.3 Vi iC C u uCECE u uBE BE i iB BB BE EC C输入特性输入特性工作方式工作方式大连理工大学电气工程系112. 2. 2. 2. 输出特性输出特性输出特性输出特性 I IC C= f = f ( (U UCECE)I IB = B = 常数常数 放放 大大 区区I IC C/ / m mA A4 43 32 21 13 6 93 6 9U UCECE/V/VO O I IB B = = 0 0 20 20 A A 40 40 A A 60 60 A A 80 80 A A 100 100 A A 饱和区饱和区截止区截止区输出特性输出特性i iC
14、 C u uCECE u uBE BE i iB BB BE EC C工作方式工作方式大连理工大学电气工程系12 动态电流放大系数动态电流放大系数 2.2.穿透电流穿透电流 I ICEOCEO3.3.集电极最大允许电流集电极最大允许电流 I ICMCM4.4.集电极最大耗散功率集电极最大耗散功率 P PCMCM P PC C = U= UCECE I IC C5.5.反向击穿电压反向击穿电压 U U(BR) CEO(BR) CEO静态电流放大系数静态电流放大系数 四、主要参数四、主要参数1.1.电流放大系数电流放大系数4 43 32 21 13 6 93 6 9 I IC CU UCE CE
15、O O 放放 大大 区区截止区截止区饱饱和和区区过过 损损 耗耗 区区 安安 全全 工工 作作 区区 U U(BR)CEO (BR)CEO I ICM CM P PCMCM功耗曲线功耗曲线大连理工大学电气工程系139.2 放大电路的工作原理放大电路的工作原理一、电路组成一、电路组成 B BC CE ER RB BR RC CU UCCCCU UBBBBU UCCCCB BC CE ER RB BR RC C两个电源的放大电路两个电源的放大电路一个电源的放大电路一个电源的放大电路大连理工大学电气工程系14R RB BR RC C+ U+ UCCCC u uo o u ui i C C1 1C C
16、2 2R RB BR RC C- U- UCCCC u uo o u ui i C C1 1C C2 2NPN NPN 管放大电路管放大电路PNP PNP 管放大电路管放大电路放大电路的简化画法：放大电路的简化画法：大连理工大学电气工程系15i iB B u uBE BE 二、信号的放大过程二、信号的放大过程 1. 1. 1. 1. 静态时静态时静态时静态时 u ui i = = 0 0，直流电源单独作用。，直流电源单独作用。 2. 2. 2. 2. 动态时动态时动态时动态时 输入信号输入信号 u ui i， O Ou ui i t t i iC C u uCE CE 输出信号输出信号 u u
17、o o= u= ucece = = R RC C i ic c R RB BR RC C+ U+ UCCCC u uo o u ui i C C1 1C C2 2O O t t u ui i t t u uo o O O t t U UBEBEO OI IB B t tO O t t U UCECEO O t t I IC CO O t t u uo oO O信号的放大过程信号的放大过程大连理工大学电气工程系169.3 9.3 放大电路的静态分析放大电路的静态分析一、静态工作点的确定一、静态工作点的确定 1.1.图解法图解法图解法图解法 在输入特性曲线上在输入特性曲线上I IC C I IB
18、BU UBEBE Q QU UCECEU UCCCCU UCCCC R RC C 已知已知 I IB B , , 可确定可确定 Q Q 点点, , 可知可知 U UBEBE 。 在输出特性曲线上在输出特性曲线上 已知已知 I IB B , , 可确定可确定 Q Q 点，点， 可知可知 I IC C , , U UCE CE 。 U UBE BE I IB BO OU UCECEI IC CO O输输入入特特性性输输出出特特性性Q Q大连理工大学电气工程系17R RB BR RC C+ U+ UCCCC u uo o u ui i C C1 1C C2 22. 2. 2. 2. 计算法计算法计算
19、法计算法直流通路的做法：直流通路的做法：(1) (1) 信信号源中的电动势短路；号源中的电动势短路； (2) (2) 电容开路。电容开路。I IB BR RB B + + U UBEBE = U = UCC CC I IC C =I=IB BU UCECE = U = UCCCCR RC CI IC C U UCCCCU UBE BE R RB BI IB B = = I IB B R RB BR RC C+ U+ UCCCCU UBEBE直流通路直流通路放大电路放大电路大连理工大学电气工程系18 例例 9.3.1 9.3.1 在如图所示的固定偏置放大电路在如图所示的固定偏置放大电路中，已知中
20、，已知 U UCC CC = 6 V= 6 V， R RB B = 180 k= 180 k， R RC C = 2 k,= 2 k, = = 5050，晶体管为硅管。试求放大电路的静态工作点。，晶体管为硅管。试求放大电路的静态工作点。R RB BR RC C+ U+ UCCCC u uo o u ui i C C1 1C C2 2 解解 I IC C = = I IB BU UCECE = U = UCCCCR RC C I IC C U UCCCCU UBE BE R RB BI IB B = = 6 60 0.7 .7 180180= = mAmA = 0.029 4 mA= 0.029
21、 4 mA = 50= 500.029 4 mA 0.029 4 mA = 1.47 mA= 1.47 mA= (6= (62 21.47 )1.47 ) V V =3.06 V =3.06 V 大连理工大学电气工程系19二二. .静态工作点的影响静态工作点的影响 1. 1. 当当 I IB B 太小，太小，Q Q 点很低，引起后半周截止失真。点很低，引起后半周截止失真。2. 2. 当当 I IB B 太大，太大，Q Q 点很高，引起前半周饱和失真。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。截止失真和饱和失真统称为非线形失真。 U UCECEu uCECEO O t t
22、 I IB Bi iB BO O t t I IC Ci iC CO O t t U UCECEu uCECEO O t t I IC Ci iC CO O t t I IB Bi iB BO O t t u uO OO O t t u uO OO O t t 截截止止失失真真饱饱和和失失真真大连理工大学电气工程系209.4 9.4 放大电路的动态分析放大电路的动态分析一、放大电路的主要性能指标一、放大电路的主要性能指标 1. 1. 1. 1. 电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数 A A A Au u u u其分贝值其分贝值: : | | A Au u | (dB) | (dB)
23、 = = 20lg 20lg | | A Au u | | 定义：定义： U Uo o U Ui iA Au u = = U Uo o U Ui iA Au u = =U Uo o U Ui i 绝对值绝对值: : | | A Au u | | = = U Uomom U Uimim= =当输入信号为正弦交流信号时当输入信号为正弦交流信号时, , 大连理工大学电气工程系21在放大电路中在放大电路中: : 2. 2. 2. 2. 输入电阻输入电阻输入电阻输入电阻 r r r ri i i i 定义：定义： U Ui i I Ii i r ri i = = U Ui i I Ii i r ri i
24、 = =当输入信号为正弦交流信号时当输入信号为正弦交流信号时 r ri i R RS Sr ri i U Ui i = = U Us s U Us s R RS Sr ri i I Ii i = = U Ui i + +_ _U Us sI Ii iR RS S放放大大电电路路r ri i放大电路放大电路信号源信号源输入电阻输入电阻大连理工大学电气工程系22 r ri i 大大 U Ui i 大大 U Uo o 大；大； r ri i 大大 I Ii i 小小 可减轻信号源的负担；可减轻信号源的负担； r ri i R RS Sr ri i U Ui i = = U Us s U Us s R
25、 RS Sr ri i I Ii i = = r ri i 越大越好，越大越好， r ri i R RS S 。可见：可见： U Ui i + +_ _U Us sI Ii iR RS S放放大大电电路路r ri i输入电阻输入电阻大连理工大学电气工程系233. 3. 3. 3. 输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻 r r r ro o o o U UOCOC I ISCSC r ro o = = U UOCOC I ISC SC r ro o = =当输入信号为正弦交流信号时：当输入信号为正弦交流信号时： 定义：定义： 其中其中: : U Ueses= = U UOC OC = = A A0
26、0U Ui i R RL L R RL Lr ro oU UoLoL = = U UOC OC R RL L R RL Lr ro o| | A Au u | | = = | | A A0 0 | | U Uo o + +_ _U UesesI Io or ro o R RL L放大电路放大电路负载负载 输出电阻输出电阻大连理工大学电气工程系24 若若 r ro o 小，带载能力强；反之带载能力差。小，带载能力强；反之带载能力差。 R RL L R RL Lr ro oU UoLoL = = U UOC OC R RL L R RL Lr ro o| | A Au u | | = = | |
27、A A0 0| | 可见：可见： r ro o 越小越好，越小越好，r ro o R RL L。 U Uo o + +_ _U UesesI Io or ro o R RL L大连理工大学电气工程系254. 4. 4. 4. 放大电路的频率特性放大电路的频率特性 幅频特性幅频特性: : | |A Au u| | f f 270270o o180180o o 90 90o oO O f f 相频特性相频特性: : f f | |A Am m| | f f O O| |A Au u| |f f1 1f f2 2 通频带通频带0.707|0.707|A Am m| |大连理工大学电气工程系26 解解
28、 (1) (1) r ri i R RS Sr ri i U Ui i = = U Us s 9 910103 3 (1 (19)9)10103 3 = = 10 10 mVmV = = 9 9 mVmV U UOCOC = = | | A A0 0 | | U Ui i = = 1001009 9 10 10 - -3 3 V V = = 0 0. .9 9 V V = = 900 900 mVmV 例例 9.4.1 9.4.1 某放大电路的空载电压放大倍某放大电路的空载电压放大倍数数 | | A A0 0 | | = = 100100，输入电阻，输入电阻 r ri i = 9 k= 9 k
29、 ，输出电阻，输出电阻 r ro o = 1 k= 1 k ，试问试问: : (1) (1) 输入端接到输入端接到 U Us s = 10 mV= 10 mV，R RS S = 1 k= 1 k 的信的信号源上，开路电压号源上，开路电压 U UOC OC 应等于多少？应等于多少？(2) (2) 输出端再接上输出端再接上 R RL L= 9 k= 9 k 的负载电阻时，负载上的电压的负载电阻时，负载上的电压 U UoL oL 应等于多应等于多少？这时电压放大倍数少？这时电压放大倍数 | | A Au u | | 是多少？是多少？大连理工大学电气工程系27 R RL L R RL Lr ro o
30、| | A Au u | | = = | | A A0 0 | | (2) (2) = = 810 810 mVmV = = 0.81 0.81 V V R RL L R RL Lr ro oU UoLoL = = U UOC OC 9 910103 3 (1 (19)9)10103 3 = = 900 900 10 10 - -3 3 V V 9 910103 3 (1 (19)9)10103 3 = = 100100= = 90 90 U Uo o U Ui i或或 | | A Au u | | = = 810 810 9 9= = = 9090大连理工大学电气工程系28二、放大电路的微变
31、等效电路二、放大电路的微变等效电路 1. 1. 1. 1. 晶体管的交流小信号电路模型晶体管的交流小信号电路模型晶体管的交流小信号电路模型晶体管的交流小信号电路模型 输入端电压和电流的关系输入端电压和电流的关系 U UBE BE I IB B 为一个常数。为一个常数。 I IB B I IB B U UBEBE 称为晶体管的输入电阻。称为晶体管的输入电阻。r rbe be = =i iB Bu uBEBEO OQ Qi iC C u uCECE u uBE BE i iB BB BE EC C电路图电路图输入特性输入特性大连理工大学电气工程系29 晶体管从输入端看，可以用一个等效的动态电晶体管
32、从输入端看，可以用一个等效的动态电 阻阻 r rbebe代替。代替。 r rbebe 可以估算：可以估算：r rbebe = 200 = 200 + + 2626 I IC Ci iC C u uCECE u uBE BE i iB BB BE EC C be be B BE Er rbebe I Ib b 电路图电路图输入端口等效电路输入端口等效电路大连理工大学电气工程系30 ce ce C CI Ic cE E I Ib b(2) (2) (2) (2) 输出输出输出输出端电压和电流的关系端电压和电流的关系 在放大区在放大区: : I IC C=I=IB B 从输出端看，可以用一个从输出端
33、看，可以用一个 受控电流源代替。受控电流源代替。i iC C u uCECE u uBE BE i iB BB BE EC C be be B BE Er rbebe I Ib b ce ce C CI Ic c I Ib b晶体管的小信号模型晶体管的小信号模型共射接法共射接法共集接法共集接法共基接法共基接法C CE E I Ib bI Ic cB BI Ib br rbebeC CE E I Ib bI Ic cB BI Ib br rbebe电路图电路图大连理工大学电气工程系31I Ii iI Ib bI Ic cI Io oR RB BR RC C U Uo o U Ui i R RB
34、BR RC C+ U+ UCCCC u uo o u ui i C C1 1C C2 22. 2. 放大电路的交流通路放大电路的交流通路 + +_ _U Us sR Rs sR RL L 作法作法: : C C 短路，短路，U UCC CC 短路。短路。 I Ib bI Ic c I Ii iU Uo o U Ui i B Br rbebeC CR RB BR RC CE EI Io o I Ib b放大电路放大电路交流通路交流通路微变等效电路微变等效电路B B E EC C大连理工大学电气工程系32A Au u = = U Uo o U Ui i其中：其中：R RL L= = R RC CR
35、 RL L I Ic c ( (R RC C R RL L) )I Ib b r rbebe = = R RL L r rbebe = = r ri i U Ui i I Ii i = = I Ii i ( (R RB Br rbebe ) ) I Ii i = = = = R RB B r rbe be r rbe be U UOCOC I ISC SC r ro o = =I Ic c R RC C I Ic c = = = = R RC C + +_ _U Us sR Rs sR RL L I Ib bI Ic c I Ii iU Uo o U Ui i B Br rbebeC CR R
36、B BR RC CE EI Io o I Ib b微变等效电路微变等效电路大连理工大学电气工程系33 例例9.4.2 9.4.2 求求 例例9.3.19.3.1放大电路的空载放大电路的空载电压放大倍数、输入电阻电压放大倍数、输入电阻 和输出电阻和输出电阻 。(1) (1) 空载电压放大倍数空载电压放大倍数 解解 2626 I IC Cr rbebe = 200 = 200 + + = = ( (200 200 + + 5050 ) ) 26261.471.47= 1 084 = 1 084 A Ao o = = R RC C r rbebe= = 50502 2 1.0841.084= =92
37、.25 92.25 r ri i = R= RB B r rbebe(2) (2) 输入电阻输入电阻 = = k k 1801801.0841.0841801801.0841.084= 1.078 k= 1.078 k (3) (3) 输出电阻输出电阻 r ro o = = R RC C = 2 k= 2 k R RB BR RC C+ U+ UCCCC u uo o u ui i C C1 1C C2 2大连理工大学电气工程系349.5 双极型晶体管基本放大电路双极型晶体管基本放大电路一、共射放大电路一、共射放大电路 1. 1. 1. 1. 电路组成电路组成电路组成电路组成 (1)(1)增加
38、一个偏流电阻增加一个偏流电阻 R RB2B2， 可以固定基极电位。可以固定基极电位。 只要满足只要满足: : I I2 2 I IB B R RB2B2 R RB1B1R RB2B2 U UB B = U= UCCCC 选择参数时，一般取选择参数时，一般取 I I2 2(5(510) 10) I IB B。 R RB1B1R RC C+ U+ UCCCC u uo o u ui i C C1 1C C2 2R RB2B2R RE EC CE E共射放大电路共射放大电路大连理工大学电气工程系35(2) (2) 增加发射极电阻增加发射极电阻 R RE E， 可以稳定可以稳定 I IC C。 只要满
39、足只要满足 U UB B U UBEBE U UB BR RE EU UE ER RE EI IE E = = I IC C = = 1 1 I IE E 选择参数时选择参数时, ,一般取一般取 U UB B(510)(510)U UBEBE。 T T I ICEOCEO I IE E U UR RE E I IC C I IC C U UBEBE (3) (3) 增加增加 C CE E , , 避免避免 A Au u下降。下降。 R RB1B1R RC C+ U+ UCCCC u uo o u ui i C C1 1C C2 2R RB2B2R RE EC CE E共射放大电路共射放大电路大
40、连理工大学电气工程系36R RB1B1R RC C+ U+ UCCCC u uo o u ui i C C1 1C C2 2R RB2B2R RE EC CE E2. 2. 2. 2. 静态分析静态分析静态分析静态分析 画直流通路画直流通路 R RB1B1R RC C+ U+ UCCCCR RB2B2R RE E U UB BU UBE BE R RE EI IE E = = I IB B = = 1 1 1 1 I IE E I IC C = = I IB B U UCECE = = U UCCCCR RC C I IC CR RE E I IE E U UCCCC( (R RC CR RE
41、 E) ) I IC C R RB2B2 R RB1B1R RB2 B2 U UB B = = U UCCCC 共射放大电路的直流通路共射放大电路的直流通路共射放大电路共射放大电路大连理工大学电气工程系373. 3. 3. 3. 动态分析动态分析动态分析动态分析R RB1B1R RC C+ U+ UCCCC u uo o u ui i C C1 1C C2 2R RB2B2R RE EC CE E+ +_ _U US SR RS SR RL L I Ii iI Ib bI Ic cI Io oR RB2B2R RC C U Uo o U Ui i I Ie eR RB1B1B BE EC C
42、I Ib b I Ii iI Ic cI Io oB Br rbebeC C I Ib bR RB1B1R RC CE EU Uo o U Ui i R RB2B2共射放大电路的交流通路共射放大电路的交流通路 共射放大电路共射放大电路共射放大电路的微变等效电路共射放大电路的微变等效电路 大连理工大学电气工程系38 A Au u = = U Uo o U Ui i其中：其中：R RL L= = R RC CR RL L I Ic c ( (R RC CR RL L) )I Ib b r rbebe = = RRL L r rbebe= = r ri i U Ui i I Ii i = =I Ii
43、 i ( (R RB1B1R RB2B2r rbebe ) ) I Ii i = = = = R RB1B1R RB2B2r rbebe r rbe be U UOCOC I ISC SC r ro o = =I Ic cR RC C I Ic c = = = = R RC C + +_ _U US SR RS SR RL L I Ib b I Ii iI Ic cI Io oB Br rbebeC C I Ib bR RB1B1R RC CE EU Uo o U Ui i R RB2B2共射放大电路的微变等效电路共射放大电路的微变等效电路 大连理工大学电气工程系39R RB B+ U+ UC
44、CCC u uO O u ui i C C1 1C C2 2R RE E1. 1. 1. 1. 电路组成电路组成电路组成电路组成 二、共集放大电路二、共集放大电路 2. 2. 2. 2. 静态分析静态分析静态分析静态分析 R RB B+ U+ UCCCCR RE ER RB BI IB BU UBEBER RE E (1(1 ) ) I IB B = = U UCCCCI IC C = = I IB B U UCECE = = U UCCCCR RE EI IE E = =U UCCCCR RE E ( (1 1 ) ) I IB B U UCCCCU UBEBER RB B + + (1(1
45、 ) ) R RE E I IB B = = 共集放大电路共集放大电路共集放大电路的直流通路共集放大电路的直流通路 大连理工大学电气工程系403. 3. 3. 3. 动态分析动态分析动态分析动态分析 u uo o R RB B+ U+ UCCCC u ui i C C1 1C C2 2R RE ER RE E U Uo o U Ui i R RB B B BE EC C+ +_ _U US SR RS S I Ib b I Io o I Ii i I Ib b U Ui i B Br rbebeE E R RE E U Uo o R RB B C C R RL L 共集放大电路的交流通路共集放
46、大电路的交流通路 共集放大电路共集放大电路共集放大电路的微变等效电路共集放大电路的微变等效电路 大连理工大学电气工程系41A Au u = = U Uo o U Ui i其中：其中：R RL L= = R RE ER RL L r ri i U Ui i I Ii i = = U UOCOC I ISC SC r ro o = = (1(1 ) ) R RL L r rbebe( 1( 1 ) ) R RL L = = 1 1 R RB B r rbebe(1(1 ) ) R RL L = = ( (R RS S R RB B) )r rbe be 1 1 = = R RE E + +_ _U
47、 US SR RS S I Ib b I Io o I Ii i I Ib b U Ui i B Br rbebeE E R RE E U Uo o R RB B C C R RL L 共集放大电路的微变等效电路共集放大电路的微变等效电路 大连理工大学电气工程系42R RB1B1R RC C+ U+ UCCCC u uo o u ui i C CB BC C2 2R RB2B2R RE EC C1 1三、共基放大电路三、共基放大电路1. 1. 1. 1. 电路结构电路结构电路结构电路结构2. 2. 2. 2. 静态分析静态分析静态分析静态分析 I IC C =I=IB B U UCECE =
48、U = UCCCCR RC C I IC CR RE E I IE E U UCCCC( (R RC CR RE E) ) I IC C R RB2B2 R RB1B1R RB2B2 U UB B = = U UCCCC R RB1B1R RC C+ U+ UCCCCR RB2B2R RE EI IB B = = 1 1 1 1 I IE E 共基放大电路共基放大电路共基放大电路的直流通路共基放大电路的直流通路 大连理工大学电气工程系433. 3. 3. 3. 动态分析动态分析动态分析动态分析 I Ii iR RE ER RC C U Uo o U Ui i I Io oB BE EC C+
49、+_ _U US SR RS SR RB1B1R RC C+ U+ UCCCC u uo o u ui i C CB BC C2 2R RB2B2R RE EC C1 1R RL L I Ib bI Ii iR RE ER RC C U Uo o U Ui i I Io oB BE EC Cr rbebe I Ib b共基放大电路的交流通路共基放大电路的交流通路 共基放大电路共基放大电路共基放大电路的微变等效电路共基放大电路的微变等效电路 大连理工大学电气工程系44A Au u = = U Uo o U Ui i R RL L r rbebe = = r ro o U UOCOC I ISC
50、SC = = R= RC C r ri i U Ui i I Ii i = =r rbe be 1 1 = = R RE E 其中：其中：R RL L= = R RC CR RL L + +_ _U US SR RS SR RL L I Ib bI Ii iR RE ER RC C U Uo o U Ui i I Io oB BE EC Cr rbebe I Ib b共基放大电路的微变等效电路共基放大电路的微变等效电路 大连理工大学电气工程系459.6 场场效应型晶体管效应型晶体管一、基本结构一、基本结构 SiOSiO2 2NMOS NMOS 管管PMOS PMOS 管管源极源极 漏极漏极S
51、D S D 铝片铝片栅极栅极 G GB BP P 型硅衬底型硅衬底 N N+ +N N+ +B BN N 型硅衬底型硅衬底 P P+ +P P+ +源极源极 栅极栅极 漏极漏极S G D S G D 大连理工大学电气工程系46P P 型硅衬底型硅衬底 N N+ +N N+ +B BS SG GD D二、基本类型二、基本类型 按导电沟道的不同分为：按导电沟道的不同分为： N N型沟道型沟道MOSMOS管管NMOSNMOS管管 P P型沟道型沟道MOSMOS管管PMOSPMOS管管N N 型硅衬底型硅衬底 P P+ +P P+ +B BS SG GD DNMOS NMOS 管管PMOS PMOS
52、管管导电沟道导电沟道 + + + + + + + +大连理工大学电气工程系47按导电沟道形成的不同分为：按导电沟道形成的不同分为： 增强型增强型简称简称E E型型 耗尽型耗尽型简称简称D D型型场效应管的图形符号场效应管的图形符号: :G G E E型型 NMOS NMOS S SD DB BG G E E型型 PMOS PMOS S SD DB B D D型型 NMOS NMOS S SD DG GB B D D型型 PMOS PMOS S SD DG GB B大连理工大学电气工程系48三、工作原理三、工作原理 形成反型层导电沟道的条件是：形成反型层导电沟道的条件是： E E型型NMOSNM
53、OS管管 U UGS GS U UGS(thGS(th) ) 0 0 E E型型PMOSPMOS管管 U UGS GS U UGS(thGS(th) ) U UGS(0ffGS(0ff) ) 0 0 D D型型PMOSPMOS管管 U UGS GS U 0 0 总之总之, , 改变改变U UG GS S , , 可以改变导通沟道的可以改变导通沟道的厚度和形状厚度和形状, , 从而实现控制从而实现控制 I ID D 。大连理工大学电气工程系49四、特性曲线四、特性曲线 耗尽型耗尽型NMOS NMOS 管管 U UGSGSI ID DU UGS(off)GS(off)O O增强型增强型NMOS N
54、MOS 管管 U UGSGSI ID DU UGS(th)GS(th)O O转移特性转移特性漏极特性漏极特性U UDSDSI ID DU UGS GS = = + + U UGS GS = = + + U UGS GS = = + + O OU UDSDSI ID DU UGS GS = = 0 0 U UGS GS = = + + U UGS GS = = - - O O大连理工大学电气工程系50耗尽型耗尽型PMOS PMOS 管管 增强型增强型PMOS PMOS 管管 转移特性转移特性漏极特性漏极特性U UGS(th)GS(th)O OI ID DU UGSGSU UGS(off)GS(o
55、ff)O OI ID DU UGSGSI ID DO OU UDSDSU UGS GS = -= - U UGSGS = -= -U UGS GS = - = - O OU UDSDSU UGS GS = += + U UGSGS = 0= 0U UGS GS = - = - I ID D大连理工大学电气工程系519.7 场效应型晶体管基本放大电路场效应型晶体管基本放大电路一、增强型一、增强型MOSMOS管共源放大电路管共源放大电路 D DR RG1G1R RD D+ U+ UDD DD u uo o u ui i C C1 1C C2 2R RG2G2R RS SR RG GG GS S1.
56、 1. 1. 1. 静态时静态时静态时静态时 R RG2G2 R RG1G1R RG2G2 U UG G= U= UDDDD 当当U UGS GS U UGS(th)GS(th)时时, , 才能建立起反型层导电沟道。才能建立起反型层导电沟道。 I ID D = = I IS S U UGS GS = = U UG GR RS SI IS S U UD D= = U UDDDDR RD DI ID D分压偏置共源放大电路分压偏置共源放大电路大连理工大学电气工程系522. 2. 2. 2. 动态时动态时动态时动态时 u uo o= =i id dR RD D u uG G= = U UG G u
57、ui i u uD D= = U UDDDDi iD DR RD D u uGSGS= = U UGSGS u ugs gs i iD D= = I ID Di id d u uGS GS u uG G O Ou ui i t t i iD D u uD D t t u uo o O O t t U UG GO OU UGS GS t tO O t t U UD DO O t t I ID DO O电压电流波形电压电流波形大连理工大学电气工程系53 只要只要 U UGS GS U UGS(off)GS(off), , 导电沟道就不会消失。导电沟道就不会消失。 I IG G = 0= 01. 1
58、. 1. 1. 静态时静态时静态时静态时 u uGS GS = =R RS S I IS S2. 2. 2. 2. 动态时动态时动态时动态时 与增强型一样。与增强型一样。 二、耗尽型二、耗尽型MOSMOS管共源放大电路管共源放大电路 R RD D+ U+ UDD DD u uO O u ui i C C1 1C C2 2R RG GR RS SG GD DS S自给偏置共源放大电路自给偏置共源放大电路大连理工大学电气工程系549.8 9.8 多级放大电路多级放大电路 级间级间耦合方式耦合方式 阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。 一、阻容一、阻容耦合耦合 1. 1.
59、 1. 1. 静态分析静态分析静态分析静态分析 前、后两级静态工作点彼此独立，互不影响。前、后两级静态工作点彼此独立，互不影响。 R RB1B1R RC C u ui i C C1 1C C2 2R RB2B2R RE1E1C CE ER RB3B3+ U+ UCCCC u uO O C C3 3R RE2E2阻容耦合阻容耦合大连理工大学电气工程系552. 2. 2. 2. 动态分析动态分析动态分析动态分析 U US S+ +_ _R RS SR RL L U UO O I Io o I Ib bI Io oI Ic c I Ib bU Ui i r rbebe I Ib bR RE2E2R
60、RB B I Ii i I Ib b I Ii ir rbebeR RB1B1R RC CR RB2B2R RB1B1R RC C u ui i C C1 1C C2 2R RB2B2R RE1E1C CE ER RB3B3+ U+ UCCCC u uO O C C3 3R RE2E2微变等效电路微变等效电路阻容耦合阻容耦合大连理工大学电气工程系56 A Au u = A= Au u1 1A Au u2 2 其中其中：R RL1 L1 = r= ri2i2, , r ri i = r= ri1i1 r ro o = r= ro2 o2 R RL1L1= R= RC1C1r ri2 i2 。U
61、US S+ +_ _R RS SR RL L U UO O I Io o I Ib bI Io oI Ic c I Ib bU Ui i r rbebe I Ib bR RE2E2R RB B I Ii i I Ib b I Ii ir rbebeR RB1B1R RC CR RB2B2 阻容耦合放大电路，只能放大交流信号，阻容耦合放大电路，只能放大交流信号， 无法传递直流信号。无法传递直流信号。微变等效电路微变等效电路大连理工大学电气工程系571. 1. 1. 1. 静态分析静态分析静态分析静态分析 前后级静态工作点相互影响，相互制约；不能前后级静态工作点相互影响，相互制约；不能独立设置。独
62、立设置。 2. 2. 2. 2. 动态分析动态分析动态分析动态分析 分析方法同直接耦合放大电路。分析方法同直接耦合放大电路。 可以放大直流信号。可以放大直流信号。3. 3. 3. 3. 零点漂移零点漂移零点漂移零点漂移 二、直接耦合直接耦合 R RB1B1R RC C u ui i C C1 1R RB2B2R RE1E1R RB3B3+ U+ UCCCC u uo o R RE2E2直接耦合直接耦合大连理工大学电气工程系58 例例 9.6.1 9.6.1 如图所示放大电路如图所示放大电路, , 已知已知 R RB1B1 = = 33 k33 k ， R RB2B2 = R= RB3B3 =
63、= 10 k10 k , , R RC C = = 2 k2 k , , R RE1E1 = R= RE2E2 = = 1.5 k1.5 k , , 两晶体两晶体管的管的 1 1 = = 2 2 = = 60, 60, r rbe1be1 = r= rbe2be2 = = 0.6 k0.6 k 。求总电压放求总电压放大倍数。大倍数。R RL1L1 = r= ri2i2 解解 第一级为共射放大电路第一级为共射放大电路, , 它的负载电阻即它的负载电阻即第二级的输入电阻。第二级的输入电阻。= = R RB3B3 r rbe2be2(1(1 2 2) )R RE2E2 R RB1B1R RC C u
64、 ui i C C1 1C C2 2R RB2B2R RE1E1C CE ER RB3B3+ U+ UCCCC u uO O C C3 3R RE2E2大连理工大学电气工程系59= k= k 100.6(1100.6(160)1.560)1.510100.6(10.6(160)1.560)1.5= 8.46 k= 8.46 k = k= k 2102103 38.46108.46103 32102103 38.46108.46103 3= 1.62 k= 1.62 k A Au u1 1 = = 1 1R RL1L1 r rbebe1.621.620.60.6= =6060 = =162162
65、 第二级为共集放大电路第二级为共集放大电路, , 可取可取 A Au u = = 1 1， A Au u = = A Au u1 1A Au u2 2 = =1621621 1 = =162162 R RL1 L1 = R= RC CR RL1 L1 R RL1L1 = = R RB3B3 r rbe2be2(1(1 2 2) )R RE2E2 解解 大连理工大学电气工程系609.9 9.9 差分放大电路差分放大电路 I IC1C1I IC2C2 U UC1 C1 = U= UC2C2 U Uo o = U= UC1C1U UC2 C2 = = 0 0 一、工作原理一、工作原理 1. 1. 静
66、态时静态时 u ui1 i1 = = u ui2i2 = = 0 0 R RC C+U+UCCCC u uo o u ui1 i1 R RE ER RC C u ui2 i2 U UEE EE T1T1T2T2基本差分放大电路基本差分放大电路大连理工大学电气工程系61(1)(1)(1)(1) 共模输入信号共模输入信号共模输入信号共模输入信号 u ui1 i1 = u= ui2i2 u uc1 c1 = u= uc2c2 u uo o = u= uc1c1u uc2c2 = 0= 0 对共模信号无放大作用；对共模信号无放大作用； 即即A Ac c= 0 = 0 。 2. 2. 动态时动态时 R
67、RE E抑制零点漂移的过程抑制零点漂移的过程T T i i R RE E u uR RE E i iB1B1 i iB2 B2 i iC1C1 i iC2C2u uBEBE u uBEBER RC C+U+UCCCC u uo o u ui1 i1 R RE ER RC C u ui2 i2 U UEE EE T1T1T2T2基本差分放大电路基本差分放大电路大连理工大学电气工程系62(2) (2) (2) (2) 差模输入信号差模输入信号差模输入信号差模输入信号 u ui1i1= = u ui2 i2 u uc1c1= = u uc2c2 u uo o= u= uc1c1 u uc2c2 =
68、= 2 2u uc1c1对差模信号有放大作用对差模信号有放大作用, , 即即A Ad d00。 A Ad d A Ac c K KCMR CMR = = 共模抑制比：共模抑制比： R RC C+U+UCCCC u uo o u ui1 i1 R RE ER RC C u ui2 i2 U UEE EE T1T1T2T2基本差分放大电路基本差分放大电路大连理工大学电气工程系63R RC C+U+UCCCC u uo o u ui i R RE ER RC CU UEE EE 双端输入双端输入 单端输入单端输入双端输出双端输出 单端输出单端输出 二、输入和输出方式二、输入和输出方式 双端输入双端输
69、出双端输入双端输出双端输入单端输出双端输入单端输出单端输入双端输出单端输入双端输出 单端输入单端输出单端输入单端输出1. 1. 1. 1. 反相输入反相输入反相输入反相输入u ui1i1 = = u ui i/2/2+ +_ _u ube1be1u ui2i2= =u ui i /2/2+ +_ _ 设设 u ui i 增加，增加， u ui i 0 0 u uBE1 BE1 00 i ic1 c1 0 0 u uo o 0 0可见可见: : 输入和输出电压输入和输出电压的相位相反，故的相位相反，故称反相称反相输入。输入。 反相输入反相输入大连理工大学电气工程系642. 2. 2. 2. 同相
70、输入同相输入同相输入同相输入u ui1i1 = =u ui i /2/2+ +_ _u ube1be1u ui2i2= = u ui i /2/2+ +_ _ u ui i 0 0 u ube1 be1 0 0 i ic1 c1 0 0 u uo o 0 0设设 u ui i 增加增加 u ui i R RC C+U+UCCCC u uo o R RE ER RC CU UEE EE 双端输出时，双端输出时，u uo o= = 2 2u uc1c1； 单端输出时，单端输出时，u uo o= u= uc1c1。 可见可见: : 输入和输出电压输入和输出电压的相位相同，故的相位相同，故称同相输入。
71、称同相输入。同相输入同相输入大连理工大学电气工程系659.10 9.10 功率放大电路功率放大电路一、功率放大电路概述一、功率放大电路概述 特点是输出功率大；效率高。特点是输出功率大；效率高。 P PO O P PE E= = 100% 100% ，但波形严重失真。，但波形严重失真。 3. 3. 3. 3. 甲乙类放大甲乙类放大甲乙类放大甲乙类放大 界于以上二者之间。界于以上二者之间。1. 1. 1. 1. 甲类放大甲类放大甲类放大甲类放大 波形不失真波形不失真, , 但但低。低。 2. 2. 2. 2. 乙类放大乙类放大乙类放大乙类放大 甲类放大甲类放大 乙类放大乙类放大 u uCE CE
72、i iC C t t I Iav av = I= IC C t t U UCE CE O OO OU UCECE=U=UCCCCI IC C= = 0 0i iC C t t t tI IavavO OO Ou uCECE大连理工大学电气工程系66二、乙类放大互补对称放大电路二、乙类放大互补对称放大电路+ U+ UCCCCR RL L u ui i U UCCCCR RL L u ui i 两个独立的共集放大电路两个独立的共集放大电路 乙类放大互补对称电路乙类放大互补对称电路 +U+UCCCC u ui i U UCCCCR RL L1. 1. 1. 1. 电路组成电路组成电路组成电路组成 2
73、.2.静态时静态时静态时静态时 u ui i = = 0 0 I IB B = 0= 0，I IC C = = 0 0； i iL L= = 0 0， u uo o = = 0 0。故为乙类放大。故为乙类放大。大连理工大学电气工程系673. 3. 3. 3. 动态时动态时动态时动态时 负半周负半周 u ui i 0 0， NPNNPN管截止管截止, PNP, PNP管放大。管放大。 正半周正半周 u ui i 0 , 0 , NPN NPN管放大管放大, PNP, PNP管截止；管截止； i iL1L1i iL2L2交越失真交越失真 I IB B 和和 I IC C 不宜为不宜为 0 0，应将
74、静态，应将静态 工作点提高一点，以避开输工作点提高一点，以避开输 入特性的死区。入特性的死区。u ui i t tO Ou uo o t tO O+U+UCCCC u ui i U UCCCCR RL L乙类放大互补对称电路乙类放大互补对称电路 乙类放大互补对称电路的波形乙类放大互补对称电路的波形 大连理工大学电气工程系68三、甲乙类放大互补对称放大电路三、甲乙类放大互补对称放大电路1. 1. 1. 1. 静态时静态时静态时静态时 有一个合适的有一个合适的 I IB B ； I IB B 0 0，I IC C00； 故为甲乙类放大故为甲乙类放大 。 当当 u ui i0 0， T1T1管截止，管截止，T2T2管放大。管放大。 2. 2. 2. 2. 动态时动态时动态时动态时 当当 u ui i0 0 ， T1T1管放大，管放大，T2T2管截止；管截止； T2T2T1T1+U+UCCCC u ui i U UCCCCR RL LR RB2B2R RB1B1D1D1D2D2 u uo o i iL1L1i iL2L2乙类放大互补对称电路乙类放大互补对称电路 第第 9 9 章章 结结 束束 下一章下一章 上一章上一章 返回主页返回主页
