第15章__基本放大電路PPT課件

1、第1頁/共67頁ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE第2頁/共67頁15.1 基本放大電路的組成基本放大電路的組成ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE第3頁/共67頁ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE第4頁/共67頁+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE第5頁/共67頁第6頁/共67頁第7頁/共67頁+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+u

2、BEuCEiCiBiE直流通路( IB 、 IC 、 UCE )對直流信號電容 C 可看作開路（即將電容斷開）斷開斷開斷開斷開+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE第8頁/共67頁RBRCuiuORLRSes+ XC 0，C 可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源對交流可看作短路。+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE短路短路短路短路對地短路對地短路第9頁/共67頁放大電路無信號輸入（ui = 0）時的工作狀態(tài)。估算法、圖解法。各極電壓電流的直流分量。放大電路的直流通路。 (1)靜態(tài)工作點Q：IB、IC、UCE 。靜態(tài)分析：確定放大電

3、路的靜態(tài)值。第10頁/共67頁BBECCB RUUI 所以所以BCCBRUI 根據(jù)電流放大作用CEOBC III BB II 當當UBE UCC時，時，+UCCRBRCT+UBEUCEICIB第11頁/共67頁已知：已知：UCC=12V，RC=4k ，RB=300k ， =37.5。解：mAmABCCB04030012. RUImAmABC51040537. II VV CCCCCE645112 .RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIB第12頁/共67頁)(ECCCCEECCCCCERRIURIRIUU EBBECCB) 1(RRUUI BC II EEBEBBCCRIURIU EB

4、BEBB) 1 (RIURI 由KVL可得出由KVL可得：IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB第13頁/共67頁 放大電路的動態(tài)分析放大電路的動態(tài)分析第14頁/共67頁 把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個線性元件。 晶體管在小信號（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。 利用放大電路的微變等效電路分析計算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。第15頁/共67頁)mA()mV(26)1()(200EbeIr CEBBEbeUIUr CEbbeUiu O第16頁/共67頁CEB

5、CUII CEbcUii BCCEceIIUr BcceIiu O第17頁/共67頁ibicicBCEib ib晶體三極管微變等效電路ube+ +- -uce+ +- -ube+ +- -uce+ +- -rbeBEC 晶體管的B、E之間可用rbe等效代替。 晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic= ib等效代替。第18頁/共67頁ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiRBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEii第19頁/共67頁ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+

6、 +- -RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS第20頁/共67頁bebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/ RRR io :UUAu 定義定義Lb RI rbebeCrRAu iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS第21頁/共67頁 LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定義定義Lb RI rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb) 1 (RIrI EbeL) 1

7、(RrRAu 第22頁/共67頁iii IUr 輸入電阻輸入電阻SESRiIiUirSESRiIiU第23頁/共67頁iiIUri beB/rR 時，時，當當beBrR bRiBIIU EebebiRIrIU Ebbeb)1 (RIrI Ebeib)1 (RrUI EbeBi)1 (/RrRr beirr rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSririBRIBRI第24頁/共67頁oUoEoooIUr 輸出電阻：輸出電阻：oUSE第25頁/共

8、67頁iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCoooRIUr 例例3：求ro的步驟：(1) 斷開負載RLoU (3) 外加電壓oI (4) 求or外加外加oICRcoIII bcII CoRCRUI 0 0 cb II所所以以 (2) 令 或0i U0S E第26頁/共67頁rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIERbbo IIII EoSBbeoSBbeoRUR/RrUR/RrU ESbeo1/11RRRrr 外加外加oIor1) 斷開負載RLoU3) 外加電壓oI4) 求2) 令

9、 或0i U0S EERI第27頁/共67頁第28頁/共67頁 在固定偏置放大電路中，當溫度升高時，UBE 、 、 ICBO 。 上式表明，當UCC和 RB一定時， IC與 UBE、 以及 ICEO 有關(guān)，而這三個參數(shù)隨溫度而變化。CBOBBECCCEOBC)1( IRUUIII 溫度升高時， IC將增加，使Q點沿負載線上移。第29頁/共67頁iCuCEQQ 固定偏置電路的工作點Q點是不穩(wěn)定的，為此需要改進偏置電路。當溫度升高使 IC 增加時，能夠自動減少IB，從而抑制Q點的變化，保持Q點基本穩(wěn)定。O第30頁/共67頁B2II 若若滿滿足足： 基極電位基本恒定，不隨溫度變化。2B2BRIV 2

10、B1BCC21RRUII CC2B1B2BBURRRV VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+第31頁/共67頁VBEBEBECRUVII BEBUV 若若滿滿足足：EBEBEBEC RVRUVII RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+第32頁/共67頁從從Q點點穩(wěn)定的角度來穩(wěn)定的角度來看似乎看似乎I2、VB越大越好。越大越好。但但 I2 越大，越大，RB1、RB2必須取得較小，將增加必須取得較小，將增加損耗，降低輸入電阻。損耗，降低輸入電阻。而而VB過高必使過高必使VE也增也增高，在高，在UCC一定時，

11、勢一定時，勢必使必使UCE減小，從而減減小，從而減小放大電路輸出電壓的小放大電路輸出電壓的動態(tài)范圍。動態(tài)范圍。I2= (5 10) IB，VB= (5 10) UBE， RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+第33頁/共67頁VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+TUBEIBICVEICVB 固定固定第34頁/共67頁CC2B1B2BBURRRV EBEBECRUVII CBII VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSe

12、S+)(ECCCCEECCCCCERRIURIRIUU 第35頁/共67頁RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS第36頁/共67頁EBBECCB)1(RRUUI BE)1(II EECCCERIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBICRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS第37頁/共67頁LEL/ RRR LeoRIU Lb1RI ）（ LebebiRIrIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR ）（rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRE第38頁/共67頁

13、rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiBi/ rRr LbeBi)1 (/RrRr LbebLEebebbii)1 (/RrIRRIrIIUr LEL/ RRR irir 第39頁/共67頁 1sbeoRrrSBS/ RRR RrRr 1/sbeEosbeE) 1 ( RRr 通常：通常：rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREor第40頁/共67頁LbeL) 1 () 1 (RrRAu LbeBi) 1(/RrRr Rrr 1sbeo第41頁/共67頁第42頁/共67頁. 在圖示放大電

14、路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k ，晶體管=60， UBE=0.6V, 信號源內(nèi)阻RS= 100，試求: :(1) 靜態(tài)工作點 IB、IE 及 UCE； 畫出微變等效電路；(3) Au、ri 和 ro 。RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS第43頁/共67頁mA035. 0mA260)(12006 . 012) (1EBBECCB RRUUImA14. 2 0.035mA60)(1 )(1BE II V727V142212EECCCE.RIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBIC第44頁/共67頁3 .176010094. 0Sbe

15、o Rrrk94. 024. 1266120026) (1200Ebe Ir LbeBi) 1 (/RrRr k7 .41 LbeL) 1()(1RrRAu 98.0 rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRE第45頁/共67頁將前級的輸出端直接接后級的輸入端?？捎脕矸糯缶徛兓男盘柣蛑绷髁孔兓男盘?。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2第46頁/共67頁指輸入信號電壓為零時，輸出電壓發(fā)生 緩慢地、無規(guī)則地變化的現(xiàn)象。uotO晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓 波動、電路元件參數(shù)的變化。(1) 前后級靜態(tài)工作點相互影響第47頁/共

16、67頁 直接影響對輸入信號測量的準確程度和分辨能力。 嚴重時，可能淹沒有效信號電壓，無法分辨是有效信號電壓還是漂移電壓。第48頁/共67頁 電路結(jié)構(gòu)對稱，在理想的情況下，兩管的特性及對應電阻元件的參數(shù)值都相等。差分放大電路是抑制零點漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。差分放大原理電路 +UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2兩個輸入、兩個輸出兩管靜態(tài)工作點相同15. 8. 1 差分放大電路的工作原理第49頁/共67頁uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0靜態(tài)時，ui1 = ui2 = 0當溫度升高時ICVC （兩管變化量相等

17、）+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2第50頁/共67頁+共模信號 需要抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2第51頁/共67頁+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2差模信號 是有用信號第52頁/共67頁(Common Mode Rejection Ratio)CdCMRAAK ) (lg20(dB)CdCMR分貝AAK KCMR越大，說明差放分辨差模信號的能力越強，而抑制共模信號的能力越強。第53頁/共67頁 場效應晶體管是利用電場效應來控制電流的一種半導體器件，即是。它的輸出電流決定于輸入電壓的大小，

18、基本上不需要信號源提供電流，所以它的輸入電阻高，且溫度穩(wěn)定性好。按結(jié)構(gòu)不同場效應管有兩種: :本節(jié)僅介紹絕緣柵型場效應管按工作狀態(tài)可分為：每類又有和之分第54頁/共67頁漏極金屬電極柵極源極 高摻雜N區(qū)DGSSIO2絕緣層P P型硅襯底N+N+第55頁/共67頁GSD 由于柵極是絕緣的，柵極電流幾乎為零，輸入電阻很高，最高可達1014 。 由于金屬柵極和半導體之間的絕緣層目前常用二氧化硅，故又稱金屬- -氧化物- -半導體場效應管，簡稱MOS場效應管。漏極金屬電極柵極源極 高摻雜N區(qū)DGSSIO2絕緣層P P型硅襯底N+N+第56頁/共67頁 由結(jié)構(gòu)圖可見，N+型漏區(qū)和N+型源區(qū)之間被P型襯底隔開，漏極和源極之間是兩個背靠背的PN結(jié)。 當柵源電壓UGS = 0 時，不管漏極和源極之間所加電壓的極性如何，其中總有一個PN結(jié)是反向偏置的，反向電阻很高，漏極電流近似為零。SD+N+第57頁/共67頁第58頁/共67頁ID/mAUDS/Vo oUGS= 1VUGS= 2VUGS= 3VUGS= 4VUGS/VUGS(th)UDS=常數(shù)ID/16mAO第59頁/共67頁N型襯底P+P+GSD符號：結(jié)構(gòu)SiO2絕緣層加電壓才形成 P型導電溝道 增強型場效應管只有當時才形成導電溝道。第60頁/共67頁GSD符號：SiO2絕緣層中摻有正離子予埋了N型 導電溝