模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課件--清華大學(xué)--華成英--2-基本放大電路

1、華成英 第二章 基本放大電路華成英 第二章第二章 基本放大電路基本放大電路2.1 2.1 放大的概念與放大電路的性能指標(biāo)放大的概念與放大電路的性能指標(biāo)2.2 2.2 基本共射放大電路的工作原基本共射放大電路的工作原理理00002.3 2.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法2.4 2.4 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定2.5 2.5 晶體管放大電路的三種接法晶體管放大電路的三種接法2.6 2.6 場(chǎng)效應(yīng)管及其場(chǎng)效應(yīng)管及其基本基本放大電路放大電路2.7 2.7 基本放大電路的派生電路基本放大電路的派生電路華成英 2.1 放大的概念與放大電路的性能指標(biāo)一、放大的概念一、放大的概念二、放大電路

2、的性能指標(biāo)二、放大電路的性能指標(biāo)華成英 一、放大的概念u放大的對(duì)象：變化量放大的對(duì)象：變化量u放大的本質(zhì)：能量的控制放大的本質(zhì)：能量的控制u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大u放大的基本要求：不失真放大的基本要求：不失真放大的前提放大的前提判斷電路能否放判斷電路能否放大的基本出發(fā)點(diǎn)大的基本出發(fā)點(diǎn)VCC至少一路直流至少一路直流電源供電電源供電華成英 二、性能指標(biāo)ioUUAAuuuioIIAAiiiioIUAuiioUIAiu1. 放大倍數(shù)：輸出量與輸入量之比：輸出量與輸入量之比電壓放大倍數(shù)是最常被研究和測(cè)試的參數(shù)電壓放大倍數(shù)是最常被研究和測(cè)試的參數(shù)信號(hào)源信號(hào)源信號(hào)源信號(hào)源內(nèi)阻內(nèi)阻輸入電壓輸

3、入電壓輸入電流輸入電流輸出電壓輸出電壓輸出電流輸出電流對(duì)信號(hào)而言，任何放大電路均可看成二端口網(wǎng)絡(luò)。對(duì)信號(hào)而言，任何放大電路均可看成二端口網(wǎng)絡(luò)。華成英 2. 輸入電阻和輸出電阻 將輸出等效將輸出等效成有內(nèi)阻的電成有內(nèi)阻的電壓源，內(nèi)阻就壓源，內(nèi)阻就是輸出電阻。是輸出電阻。LooLoooo) 1(RUURUUUR空載時(shí)輸出空載時(shí)輸出電壓有效值電壓有效值帶帶RL時(shí)的輸出電時(shí)的輸出電壓有效值壓有效值iiiIUR 輸入電壓與輸入電壓與輸入電流有輸入電流有效值之比。效值之比。從輸入端看進(jìn)去的從輸入端看進(jìn)去的等效電阻等效電阻華成英 3. 通頻帶4. 最大不失真輸出電壓Uom：交流有效值。交流有效值。 由于電容

4、、電感及放大管由于電容、電感及放大管PN結(jié)的電容效應(yīng)，使放大電路在信結(jié)的電容效應(yīng)，使放大電路在信號(hào)頻率較低和較高時(shí)電壓放大倍數(shù)數(shù)值下降，并產(chǎn)生相移。號(hào)頻率較低和較高時(shí)電壓放大倍數(shù)數(shù)值下降，并產(chǎn)生相移。衡量放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力。衡量放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力。下限頻率下限頻率上限頻率上限頻率LHbwfff5. 最大輸出功率Pom和效率：功率放大電路的參數(shù)：功率放大電路的參數(shù)華成英 2.2 基本共射放大電路的工作原理一、電路的組成及各元件的作用一、電路的組成及各元件的作用二、設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性二、設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性三、波形分析三、波形分析四、放大電路的組成原則四、放大電路

5、的組成原則華成英 一、電路的組成及各元件的作用VBB、Rb：使：使UBE Uon，且有，且有合適的合適的IB。VCC：使：使UCEUBE，同時(shí)作為負(fù)，同時(shí)作為負(fù)載的能源。載的能源。Rc：將：將iC轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成uCE(uo) 。)( oCEcbIcuuuiiuR動(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)：動(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)： 輸入電壓輸入電壓ui為零時(shí)，晶體管各極的電流、為零時(shí)，晶體管各極的電流、b-e間的電間的電壓、管壓降稱為靜態(tài)工作點(diǎn)壓、管壓降稱為靜態(tài)工作點(diǎn)Q，記作，記作IBQ、 ICQ（IEQ）、）、 UBEQ、 UCEQ。共射共射華成英 二、設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性 輸出電壓必然失真！輸出電壓必然失真！ 設(shè)置合適的靜態(tài)工

6、作點(diǎn)，首先要解決失真問(wèn)題，但設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，首先要解決失真問(wèn)題，但Q點(diǎn)點(diǎn)幾乎影響著所有的動(dòng)態(tài)參數(shù)！幾乎影響著所有的動(dòng)態(tài)參數(shù)！ 為什么放大的對(duì)象是動(dòng)態(tài)信號(hào)，卻要晶體管在信號(hào)為零為什么放大的對(duì)象是動(dòng)態(tài)信號(hào)，卻要晶體管在信號(hào)為零時(shí)有合適的直流電流和極間電壓？時(shí)有合適的直流電流和極間電壓？華成英 三、基本共射放大電路的波形分析t tuCEUCEQVCCOt tuCEUCEQVCCO飽和失真飽和失真底部失真底部失真截止失真截止失真頂部失真頂部失真輸出和輸入反相！輸出和輸入反相！動(dòng)態(tài)信號(hào)動(dòng)態(tài)信號(hào)馱載在靜馱載在靜態(tài)之上態(tài)之上與與iC變化變化方向相反方向相反 要想不失真，就要要想不失真，就要在信號(hào)的整個(gè)

7、周期內(nèi)在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)保證晶體管始終工作保證晶體管始終工作在放大區(qū)！在放大區(qū)！華成英 四、放大電路的組成原則 靜態(tài)工作點(diǎn)合適：合適的直流電源、合適的電靜態(tài)工作點(diǎn)合適：合適的直流電源、合適的電路參數(shù)。路參數(shù)。 動(dòng)態(tài)信號(hào)能夠作用于晶體管的輸入回路，在負(fù)動(dòng)態(tài)信號(hào)能夠作用于晶體管的輸入回路，在負(fù)載上能夠獲得放大了的動(dòng)態(tài)信號(hào)。載上能夠獲得放大了的動(dòng)態(tài)信號(hào)。 對(duì)實(shí)用放大電路的要求：共地、直流電源種類對(duì)實(shí)用放大電路的要求：共地、直流電源種類盡可能少、負(fù)載上無(wú)直流分量。盡可能少、負(fù)載上無(wú)直流分量。華成英 兩種實(shí)用放大電路：（1 1）直接耦合放大電路直接耦合放大電路問(wèn)題：?jiǎn)栴}：1. 兩種電源兩種電源2. 信號(hào)

8、源與放大電路不信號(hào)源與放大電路不“共地共地”共地，且要使信號(hào)共地，且要使信號(hào)馱載在靜態(tài)之上馱載在靜態(tài)之上靜態(tài)時(shí)，靜態(tài)時(shí)，b1BEQRUU動(dòng)態(tài)時(shí)，動(dòng)態(tài)時(shí)，VCC和和uI同時(shí)作用同時(shí)作用于晶體管的輸入回路。于晶體管的輸入回路。將兩個(gè)電源將兩個(gè)電源合二為一合二為一有直流分量有直流分量有交流損失有交流損失 UBEQ華成英 兩種實(shí)用放大電路：（2 2）阻容耦合放大電路阻容耦合放大電路 耦合電容的容量應(yīng)足夠耦合電容的容量應(yīng)足夠大，即對(duì)于交流信號(hào)近似大，即對(duì)于交流信號(hào)近似為短路。其作用是為短路。其作用是“隔離隔離直流、通過(guò)交流直流、通過(guò)交流”。靜態(tài)時(shí)，靜態(tài)時(shí)，C1、C2上電壓？上電壓？CEQC2BEQC1U

9、UUU，動(dòng)態(tài)時(shí)，動(dòng)態(tài)時(shí)，C1、C2為耦合電容！為耦合電容！UBEQUCEQuBEuIUBEQ，信號(hào)馱載在靜態(tài)之上。，信號(hào)馱載在靜態(tài)之上。負(fù)載上只有交流信號(hào)。負(fù)載上只有交流信號(hào)。華成英 2.3 2.3 放大電路的分析方法一、放大電路的直流通路和交流通路一、放大電路的直流通路和交流通路二、圖解法二、圖解法三、等效電路法三、等效電路法華成英 一、放大電路的直流通路和交流通路1. 直流通路： Us=0，保留，保留Rs；電容開(kāi)路；電容開(kāi)路； 電感相當(dāng)于短路（線圈電阻近似為電感相當(dāng)于短路（線圈電阻近似為0）。）。2. 交流通路：大容量電容相當(dāng)于短路；直流：大容量電容相當(dāng)于短路；直流電源相當(dāng)于短路（內(nèi)阻為電

10、源相當(dāng)于短路（內(nèi)阻為0）。）。 通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號(hào)通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號(hào)的作用共存，這使得電路的分析復(fù)雜化。為簡(jiǎn)化的作用共存，這使得電路的分析復(fù)雜化。為簡(jiǎn)化分析，將它們分開(kāi)作用，引入直流通路和交流通分析，將它們分開(kāi)作用，引入直流通路和交流通路的概念。路的概念。華成英 cCQCCCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVI基本共射放大電路的直流通路和交流通路 列晶體管輸入、輸出回路方程，將列晶體管輸入、輸出回路方程，將UBEQ作為已知條件，作為已知條件，令令I(lǐng)CQIBQ，可估算出靜態(tài)工作點(diǎn)。，可估算出靜態(tài)工作點(diǎn)。 VBB越大，越大，UBEQ取不同的

11、取不同的值所引起的值所引起的IBQ的誤差越小。的誤差越小。華成英 cCQCCCEQBQCQbBEQCCBQ RIVUIIRUVI當(dāng)當(dāng)VCCUBEQ時(shí)，時(shí)，bCCBQRVI已知：已知：VCC12V， Rb600k， Rc3k ， 100。 Q？直流通路直流通路阻容耦合單管共射放大電路的直流通路和交流通路華成英 二、圖解法bBBBBERiVucCCCCERiVu輸入回路輸入回路負(fù)載線負(fù)載線QIBQUBEQIBQQICQUCEQ負(fù)載線負(fù)載線1. 靜態(tài)分析：圖解二元方程：圖解二元方程華成英 2. 電壓放大倍數(shù)的分析符號(hào)為“”。反相，與給定uuAuuuuAuuiiuIOIOOCECBI)(bBIBBBE

12、RiuVuIuBBQBiIICiCEu斜率不變斜率不變?nèi)A成英 3. 失真分析 截止失真截止失真消除方法：增大消除方法：增大VBB，即向上平移輸入回路負(fù)載線。，即向上平移輸入回路負(fù)載線。t截止失真是在輸入回路首先產(chǎn)生失真！截止失真是在輸入回路首先產(chǎn)生失真！減小減小Rb能消除截止失真嗎？能消除截止失真嗎？華成英 飽和失真飽和失真 飽和失真飽和失真 Q QRb或或或或VBB Rc或或VCC：飽和失真是輸出回路產(chǎn)生失真。：飽和失真是輸出回路產(chǎn)生失真。2 最大不失真輸出電壓最大不失真輸出電壓Uom ：比較：比較UCEQ與（與（ VCC UCEQ ），取），取其小者，除以其小者，除以 。這可不是這可不是好

13、辦法！好辦法！華成英 清華大學(xué) 華成英 討論一1. 用用NPN型晶體管組成一個(gè)在本節(jié)課中未見(jiàn)型晶體管組成一個(gè)在本節(jié)課中未見(jiàn)過(guò)的共射放大電路。過(guò)的共射放大電路。2. 用用PNP型晶體管組成一個(gè)共射放大電路。型晶體管組成一個(gè)共射放大電路。3.畫出圖示電路的直流通路和交流通路。畫出圖示電路的直流通路和交流通路。華成英 三、等效電路法 半導(dǎo)體器件的非線性特性使放大電路的分析復(fù)雜化。半導(dǎo)體器件的非線性特性使放大電路的分析復(fù)雜化。利用線性元件建立模型，來(lái)描述非線性器件的特性。利用線性元件建立模型，來(lái)描述非線性器件的特性。1. 直流模型：適于：適于Q點(diǎn)的分析點(diǎn)的分析理想二極管理想二極管利用估算法求解靜態(tài)工作

14、點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上利用了直流模型。利用估算法求解靜態(tài)工作點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上利用了直流模型。cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVICC輸入回路等效為輸入回路等效為恒壓源恒壓源輸出回路等效為電流控制的電流源輸出回路等效為電流控制的電流源華成英 2. 晶體管的h參數(shù)等效模型（交流等效模型） 在交流通路中可將晶體管看成在交流通路中可將晶體管看成為一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，輸入回路、為一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，輸入回路、輸出回路各為一個(gè)端口。輸出回路各為一個(gè)端口。)()(CEBCCEBBEuifiuifu，低頻小信號(hào)模型低頻小信號(hào)模型華成英 ce22b21cce12b11be UhIhIUhIhU在低頻、小信號(hào)作用下的

15、關(guān)系式在低頻、小信號(hào)作用下的關(guān)系式CECECBBCCCECEBEBBBEBEddddddBCEBCEuuiiiiiuuuiiuuIUIU交流等效模型（按式子畫模型）交流等效模型（按式子畫模型）電阻電阻無(wú)量綱無(wú)量綱無(wú)量綱無(wú)量綱電導(dǎo)電導(dǎo)華成英 h參數(shù)的物理意義參數(shù)的物理意義beBBE11CEriuhUBCEBE12IuuhCEBC21UiihceCEC221Bruihib-e間的間的動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻內(nèi)反饋內(nèi)反饋系數(shù)系數(shù)電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)c-e間的電導(dǎo)間的電導(dǎo)分清主次，合理近似！什么情況下分清主次，合理近似！什么情況下h12和和h22的作用可忽略不計(jì)？的作用可忽略不計(jì)？華成英 簡(jiǎn)化的簡(jiǎn)化的h

16、h參數(shù)等效電路交流等效模型參數(shù)等效電路交流等效模型EQTbbebbbbbebe)1 ( IUrrrIUr查閱手冊(cè)查閱手冊(cè)基區(qū)體電阻基區(qū)體電阻發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射區(qū)體電阻發(fā)射區(qū)體電阻數(shù)值小可忽略數(shù)值小可忽略利用利用PN結(jié)的電流方程可求得結(jié)的電流方程可求得由由IEQ算出算出在輸入特性曲線上，在輸入特性曲線上，Q點(diǎn)越高，點(diǎn)越高，rbe越?。≡叫?！華成英 3. 放大電路的動(dòng)態(tài)分析)()(bebbbebiirRIrRIUccoRIUbebcio rRRUUAubebiiirRIURcoRR 放大電路的放大電路的交流等效電路交流等效電路華成英 阻容耦合共射放大電路的動(dòng)態(tài)分析阻容耦合共射放大電路的動(dòng)態(tài)分

17、析beLbebLcio )(rRrIRRIUUAcubebebirrRRuuARRRUUUUUUAisiiosisoscoRR 輸入電輸入電阻中不阻中不應(yīng)含有應(yīng)含有Rs!輸出電輸出電阻中不阻中不應(yīng)含有應(yīng)含有RL!華成英 討論一1. 在什么參數(shù)、如何變化時(shí)在什么參數(shù)、如何變化時(shí)Q1 Q2 Q3 Q4？2. 從輸出電壓上看，哪個(gè)從輸出電壓上看，哪個(gè)Q點(diǎn)下最易產(chǎn)生截止失真？哪點(diǎn)下最易產(chǎn)生截止失真？哪個(gè)個(gè)Q點(diǎn)下最易產(chǎn)生飽和失真？哪個(gè)點(diǎn)下最易產(chǎn)生飽和失真？哪個(gè)Q點(diǎn)下點(diǎn)下Uom最大？最大？3. 設(shè)計(jì)放大電路時(shí)，應(yīng)根據(jù)什么選擇設(shè)計(jì)放大電路時(shí)，應(yīng)根據(jù)什么選擇VCC？華成英 2. 空載和帶載兩種情況下空載和帶載

18、兩種情況下Uom分別為多少？分別為多少？3. 在圖示電路中，有無(wú)可能在空載時(shí)輸出電壓失真，而在圖示電路中，有無(wú)可能在空載時(shí)輸出電壓失真，而帶上負(fù)載后這種失真消除？帶上負(fù)載后這種失真消除？4. 增強(qiáng)電壓放大能力的方法？增強(qiáng)電壓放大能力的方法？討論二beLc )( rRRAu 已知已知ICQ2mA，UCES0.7V。 1. 在空載情況下，當(dāng)輸在空載情況下，當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí)，電路首先出入信號(hào)增大時(shí)，電路首先出現(xiàn)飽和失真還是截止失真？現(xiàn)飽和失真還是截止失真？若帶負(fù)載的情況下呢？若帶負(fù)載的情況下呢？EQTbbbe)1 (IUrr華成英 討論三：基本共射放大電路的靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析：基本共射放大電路的靜態(tài)

19、分析和動(dòng)態(tài)分析11)(bebLcrRRRAuk3coRR20080bbrQIBQ35AUBEQ0.65VV8 . 3mA8 . 2cCQCCCEQBQCQRIVUII 為什么用為什么用圖解法求解圖解法求解IBQ和和UBEQ？k11bebirRR952)1 (EQTbbbeIUrr華成英 60)( 120)(beLcisiiosisosbeLcrRRRRRUUUUUUArRRAuu討論四：阻容耦合共射放大電路的靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析：阻容耦合共射放大電路的靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析k180ber，V2 . 7mA6 . 1A20cCQCCCEQBQCQbCCbBEQCCBQRIVUIIRVRUVI3k 1k

20、cobebebiRRrrRR華成英 討論五：波形分析波形分析 失真了嗎？如何判失真了嗎？如何判斷？原因？斷？原因？飽和飽和失真失真華成英 2.4 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定一、溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響一、溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響二、靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的典型電路二、靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的典型電路三、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的方法三、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的方法華成英 一、溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響 所謂所謂Q點(diǎn)穩(wěn)定，是指點(diǎn)穩(wěn)定，是指ICQ和和UCEQ在溫度變化時(shí)基本不變，在溫度變化時(shí)基本不變，這是靠這是靠IBQ的變化得來(lái)的。的變化得來(lái)的。 若溫度升高時(shí)要若溫度升高時(shí)要Q回到回到Q，則只有減小則只有減小IBQT（ ）ICQQICEO若若UBE

21、Q不變不變IBQQ華成英 二、靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的典型電路 直流通路？直流通路？Ce為旁路電容，在交流為旁路電容，在交流通路中可視為短路通路中可視為短路1. 電路組成華成英 CCb21b1bBQVRRRUeBEQBQEQ RUUI2. 穩(wěn)定原理 為了穩(wěn)定為了穩(wěn)定Q點(diǎn)，通常點(diǎn)，通常I1 IB，即，即I1 I2；因此；因此基本不隨溫度變化。基本不隨溫度變化。設(shè)設(shè)UBEQ UBEUBE，若，若UBQ UBEUBE，則，則IEQ穩(wěn)定。穩(wěn)定。華成英 Re 的的作用作用T()ICUE UBE（UB基本不變）基本不變） IB IC Re起直流負(fù)反饋?zhàn)饔?，其值越大，反饋越?qiáng)，起直流負(fù)反饋?zhàn)饔?，其值越大，反饋越?qiáng)，

22、Q點(diǎn)越穩(wěn)定。點(diǎn)越穩(wěn)定。關(guān)于反饋的一些概念：關(guān)于反饋的一些概念： 將輸出量通過(guò)一定的方式引回輸入回路影響輸入量的措將輸出量通過(guò)一定的方式引回輸入回路影響輸入量的措施稱為反饋。施稱為反饋。 直流通路中的反饋稱為直流反饋。直流通路中的反饋稱為直流反饋。 反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小的稱為負(fù)反饋，反之稱反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小的稱為負(fù)反饋，反之稱為正反饋。為正反饋。Re有上限值嗎？有上限值嗎？IC通過(guò)通過(guò)Re轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為UE影響影響UBE溫度升高溫度升高IC增大，反饋的結(jié)果使之減小增大，反饋的結(jié)果使之減小華成英 3. Q 點(diǎn)分析b21bbCCb21b1bBBRRRVRRRVeBEQBQEQCCb2

23、1b1bBQRUUIVRRRU)( ecEQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU1EQBQII分壓式電流負(fù)反饋工作點(diǎn)穩(wěn)定電路分壓式電流負(fù)反饋工作點(diǎn)穩(wěn)定電路Rb上靜態(tài)電壓是上靜態(tài)電壓是否可忽略不計(jì)？否可忽略不計(jì)？eEQBEQbBQBBRIURIV?)1 (eb2b1RRR判斷方法：判斷方法：華成英 4. 動(dòng)態(tài)分析beLio rRUUAubeb2b1irRRRcoRR ee)1 ( )( beLebebLcbioRrRRIrIRRIUUAu)1 (ebeb2b1iRrRRR利利?弊弊?eLbee)1 (RRArRu，則若無(wú)旁路電容無(wú)旁路電容Ce時(shí)：時(shí)：如何提高電壓如何提高電壓放大能力？放

24、大能力？華成英 三、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的方法 引入直流負(fù)反饋引入直流負(fù)反饋 溫度補(bǔ)償：利用對(duì)溫度敏溫度補(bǔ)償：利用對(duì)溫度敏感的元件，在溫度變化時(shí)感的元件，在溫度變化時(shí)直接影響輸入回路。直接影響輸入回路。 例如，例如，Rb1或或Rb2采用熱敏采用熱敏電阻。電阻。 它們的溫度系數(shù)？它們的溫度系數(shù)？Bb1CBBEEC )(URIIUUIT 華成英 清華大學(xué) 華成英 討論一圖示兩個(gè)電路中是否采用了措施來(lái)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)？圖示兩個(gè)電路中是否采用了措施來(lái)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)？若采用了措施，則是什么措施？若采用了措施，則是什么措施？SI華成英 2.5 2.5 晶體管放大電路的三種接法一、基本共集放大電路一、基本共集放大電

25、路二、基本共基放大電路二、基本共基放大電路三、三種接法放大電路的比較三、三種接法放大電路的比較華成英 一、基本共集放大電路eEQCEQCCeEQBEQbBQBBRIUVRIURIVeEQCCCEQBQEQebBEQBBBQ)1 ()1 (RIVUIIRRUVI1. 靜態(tài)分析華成英 2. 動(dòng)態(tài)分析：電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)ebebeeebebbeeio)1 ()1 ( )(RrRRRIrRIRIUUAu。，即，則）若（ 1 1iobebeUUArRRu故稱之為射故稱之為射極跟隨器極跟隨器Uo Ui華成英 2. 動(dòng)態(tài)分析：輸入電阻的分析：輸入電阻的分析ebebbiiii)1 (RrRIUIURR

26、i與負(fù)載有關(guān)！與負(fù)載有關(guān)！RL)/)(1 (LebebiRRrRR帶負(fù)載電阻后帶負(fù)載電阻后從基極看從基極看Re，被增，被增大到（大到（1+）倍）倍華成英 2. 動(dòng)態(tài)分析：輸出電阻的分析：輸出電阻的分析1 )1 (bebebeboeooeooooerRRrRURUUIIUIURRRo與信號(hào)源內(nèi)阻有關(guān)！與信號(hào)源內(nèi)阻有關(guān)！3. 特點(diǎn)：特點(diǎn)：輸入電阻大，輸出電阻??；只放大電流，不放大電輸入電阻大，輸出電阻??；只放大電流，不放大電壓；在一定條件下有電壓跟隨作用！壓；在一定條件下有電壓跟隨作用！ oU令令Us為零，保留為零，保留Rs，在輸出端加，在輸出端加Uo，產(chǎn)生，產(chǎn)生Io, 。oooIUR 從射極看基

27、極回路電阻，被減從射極看基極回路電阻，被減小到（小到（1+）倍）倍華成英 二、基本共基放大電路eBEQBBEQRUVI1EQBQIIBEQcEQCCCEQURIVUCCBEQCEQeCQBBeEQBEQVUURIVRIU1. 靜態(tài)分析華成英 2. 動(dòng)態(tài)分析3. 特點(diǎn)：輸入電阻小，頻帶寬！只放大電壓，不放大電流！輸入電阻小，頻帶寬！只放大電壓，不放大電流！1beeirRRcoRR ebecbebeeccio)1 ( RrRrIRIRIUUAu華成英 三、三種接法的比較：空載情況下空載情況下 接法接法 共射共射 共集共集 共基共基 Au 大大 小于小于1 大大 Ai 1 Ri 中中 大大 小小 R

28、o 大大 小小 大大 頻帶頻帶 窄窄 中中 寬寬華成英 討論一： 圖示電路為哪種基本接法的放大電路？它們的靜態(tài)工作點(diǎn)圖示電路為哪種基本接法的放大電路？它們的靜態(tài)工作點(diǎn)有可能穩(wěn)定嗎？求解靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和有可能穩(wěn)定嗎？求解靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的表達(dá)式。輸出電阻的表達(dá)式。接法接法共射共射共集共集共基共基輸入輸入bbe輸出輸出cec華成英 電路如圖，所有電容對(duì)交流信號(hào)均可視為短路。電路如圖，所有電容對(duì)交流信號(hào)均可視為短路。1. Q為多少？為多少？2. Re有穩(wěn)定有穩(wěn)定Q點(diǎn)的作用嗎？點(diǎn)的作用嗎？3. 電路的交流等效電路？電路的交流等效電路？4. V 變化時(shí)，電

29、壓放大倍數(shù)如何變化？變化時(shí)，電壓放大倍數(shù)如何變化？討論二華成英 清華大學(xué) 華成英 )(1 ()(DebeLcRrRrRRAuuuArVrrRRArRRDDbeLcDe)1 ()(，時(shí)，當(dāng)討論二改變電壓放大倍數(shù)改變電壓放大倍數(shù)華成英 2.6 場(chǎng)效應(yīng)管及其基本放大電路一、場(chǎng)效應(yīng)管一、場(chǎng)效應(yīng)管二、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法二、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法三、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)分析三、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)分析華成英 一、場(chǎng)效應(yīng)管（以N溝道為例） 場(chǎng)效應(yīng)管有三個(gè)極：源極（場(chǎng)效應(yīng)管有三個(gè)極：源極（s）、柵極（）、柵極（g）、漏極（）、漏極（d），），對(duì)應(yīng)于晶體管的對(duì)應(yīng)于晶體管的e、

30、b、c；有三個(gè)工作區(qū)域：截止區(qū)、恒流區(qū)、；有三個(gè)工作區(qū)域：截止區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)，對(duì)應(yīng)于晶體管的截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)。可變電阻區(qū)，對(duì)應(yīng)于晶體管的截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)。1. 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管符號(hào)符號(hào)結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖柵極柵極漏極漏極源極源極導(dǎo)電導(dǎo)電溝道溝道單極型管噪聲小、抗輻射能力強(qiáng)、低電壓工作噪聲小、抗輻射能力強(qiáng)、低電壓工作華成英 柵-源電壓對(duì)導(dǎo)電溝道寬度的控制作用溝道最寬溝道最寬溝道變窄溝道變窄溝道消失溝道消失稱為夾斷稱為夾斷 uGS可以控制導(dǎo)電溝道的寬度。為什么可以控制導(dǎo)電溝道的寬度。為什么g-s必須加必須加負(fù)電壓？負(fù)電壓？UGS（off）華成英 漏-源電壓對(duì)漏極電流的影響uGSUG

31、S（off）且不變，且不變，VDD增大，增大，iD增大增大。預(yù)夾斷預(yù)夾斷uGDUGS（off） VDD的增大，幾乎全部用來(lái)克服溝道的的增大，幾乎全部用來(lái)克服溝道的電阻，電阻，iD幾乎不變，進(jìn)入恒流區(qū)，幾乎不變，進(jìn)入恒流區(qū)，iD幾乎幾乎僅僅決定于僅僅決定于uGS。場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件是什么？場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件是什么？uGDUGS（off）uGDUGS（off）華成英 常量DS)(GSDUufi夾斷夾斷電壓電壓漏極飽漏極飽和電流和電流轉(zhuǎn)移特性場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，因而場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，因而uGSUGS（off）且且uGDUGS（off）。uDGUGS（off）GS(off)GSD

32、SUuu2GS(off)GSDSSD)1 (UuIi在恒流區(qū)時(shí)華成英 常量GS)(DSDUufig-s電壓控電壓控制制d-s的等的等效電阻效電阻輸出特性常量DSGSDmUuig預(yù)夾斷軌跡，預(yù)夾斷軌跡，uGDUGS（off）可可變變電電阻阻區(qū)區(qū)恒恒流流區(qū)區(qū)iD幾乎僅決幾乎僅決定于定于uGS擊擊穿穿區(qū)區(qū)夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷電壓夾斷電壓IDSSiD 不同型號(hào)的管子不同型號(hào)的管子UGS（off）、IDSS將不同。將不同。低頻跨導(dǎo)：低頻跨導(dǎo)：華成英 2. 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管 uGS增大，反型層（導(dǎo)電溝道）將變厚變長(zhǎng)。當(dāng)增大，反型層（導(dǎo)電溝道）將變厚變長(zhǎng)。當(dāng)反型層將兩個(gè)反型層將兩個(gè)N區(qū)相接時(shí)

33、，形成導(dǎo)電溝道。區(qū)相接時(shí)，形成導(dǎo)電溝道。SiO2絕緣層絕緣層襯底襯底耗盡層耗盡層空穴空穴高摻雜高摻雜反型層反型層增強(qiáng)型管增強(qiáng)型管大到一定大到一定值才開(kāi)啟值才開(kāi)啟華成英 增強(qiáng)型MOS管uDS對(duì)iD的影響 用場(chǎng)效應(yīng)管組成放大電路時(shí)應(yīng)使之工作在恒流區(qū)。用場(chǎng)效應(yīng)管組成放大電路時(shí)應(yīng)使之工作在恒流區(qū)。N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOS管工作在恒流區(qū)的條件是什么？管工作在恒流區(qū)的條件是什么？ iD隨隨uDS的增的增大而增大，可大而增大，可變電阻區(qū)變電阻區(qū) uGDUGS（th）,預(yù)夾斷預(yù)夾斷 iD幾乎僅僅幾乎僅僅受控于受控于uGS，恒，恒流區(qū)流區(qū)剛出現(xiàn)夾斷剛出現(xiàn)夾斷uGS的增大幾乎全部用的增大幾乎全部用來(lái)克服夾斷區(qū)

34、的電阻來(lái)克服夾斷區(qū)的電阻華成英 耗盡型 MOS管 耗盡型耗盡型MOS管在管在 uGS0、 uGS 0、 uGS 0時(shí)均可導(dǎo)時(shí)均可導(dǎo)通，且與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管不同，由于通，且與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管不同，由于SiO2絕緣層的存在，在絕緣層的存在，在uGS0時(shí)仍保持時(shí)仍保持g-s間電阻非常大的特點(diǎn)。間電阻非常大的特點(diǎn)。加正離子加正離子小到一定小到一定值才夾斷值才夾斷uGS=0時(shí)就存在時(shí)就存在導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道華成英 MOS管的特性1)增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOS管管2)耗盡型耗盡型MOS管管開(kāi)啟開(kāi)啟電壓電壓夾斷夾斷電壓電壓DGS(th)GSDO2GS(th)GSDOD2) 1(iUuIUuIi時(shí)的為式中在恒流區(qū)時(shí)，華成英 利

35、用Multisim測(cè)試場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性從輸出特性曲線說(shuō)明場(chǎng)效應(yīng)管的哪些特點(diǎn)？從輸出特性曲線說(shuō)明場(chǎng)效應(yīng)管的哪些特點(diǎn)？華成英 3. 場(chǎng)效應(yīng)管的分類工作在恒流區(qū)時(shí)工作在恒流區(qū)時(shí)g-s、d-s間的電壓極性間的電壓極性)0(P)0(N)00(P)00(N)00(P)00(NDSGSDSGSDSGSDSGSDSGSDSGS極性任意，溝道極性任意，溝道耗盡型，溝道，溝道增強(qiáng)型絕緣柵型，溝道，溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管uuuuuuuuuuuuuGS=0可工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？可工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？ uGS0才可能工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？才可能工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？ uGS0才可能工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？才可能工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？ 華成英 二、場(chǎng)效應(yīng)管靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法 根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件，在根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件