第二章放大電路電路的基本原理

第二章放大電路電路的基本原理1第1頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章基本放大電路§2.1概論§2.2放大電路的組成和工作原理§2.3放大電路的分析方法§2.4靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定§2.5射極輸出器§2.6場(chǎng)效應(yīng)管放大電路§2.7多級(jí)阻容耦合多級(jí)放大電路第2頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月放大電路（亦稱放大器）是一種應(yīng)用極為廣泛的電子電路。在電視、廣播、通信、測(cè)量?jī)x表以及其它各種電子設(shè)備中，是必不可少的重要組成部分。它的主要功能是將微弱的電信號(hào)（電壓、電流、功率）進(jìn)行放大，以滿足人們的實(shí)際需要。例如擴(kuò)音機(jī)就是應(yīng)用放大電路的一個(gè)典型例子。其原理框圖如圖2-1所示。圖2-1擴(kuò)音機(jī)原理框圖§2.1放大的概念和放大電路的指標(biāo)2.1.1放大的概念第3頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)人們對(duì)著話筒講話時(shí)，聲音信號(hào)經(jīng)過話筒（傳感器）被轉(zhuǎn)變成微弱的電信號(hào)，經(jīng)放大電路放大成足夠強(qiáng)的電信號(hào)后，才能驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，使其發(fā)出比原來大得多的聲音。放大電路放大的實(shí)質(zhì)是能量的控制和轉(zhuǎn)換。在輸入信號(hào)作用下，放大電路將直流電源所提供的能量轉(zhuǎn)換成負(fù)載（例如揚(yáng)聲器）所獲得的能量，這個(gè)能量大于信號(hào)源所提供的能量。因此放大電路的基本特征是功率放大，即負(fù)載上總是獲得比輸入信號(hào)大得多的電壓或電流信號(hào)，也可能兼而有之。那么，由誰來控制能量轉(zhuǎn)換呢？答案是有源器件，即三極管和場(chǎng)效應(yīng)管等等。第4頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月電子學(xué)中放大的目的是將微弱的變化信號(hào)放大成較大的信號(hào)。這里所講的主要是電壓放大電路。電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的四端網(wǎng)絡(luò)表示，如圖：uiuoAu第5頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2放大電路的性能指標(biāo)任何一個(gè)放大電路都可以看成一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)。圖2-3為放大電路示意圖，左邊為輸入端口，外接正弦信號(hào)源，Rs為信號(hào)源的內(nèi)阻，在外加信號(hào)的作用下，放大電路得到輸入電壓，同時(shí)產(chǎn)生輸入電流；右邊為輸出端口，外接負(fù)載RL，在輸出端可得到輸出電壓，輸出電流。圖2-3放大電路示意圖第6頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月

1．放大倍數(shù)放大倍數(shù)是衡量放大電路放大能力的重要指標(biāo)。電壓放大倍數(shù)是輸出電壓的變化量和輸入電壓的變化量之比。當(dāng)放大電路的輸入為正弦信號(hào)時(shí)，變化量也可用電壓的正弦量來表示，即(2-1)電流放大倍數(shù)是輸出電流的變化量和輸入電流的變化量之比，用正弦量表示為(2-2)第7頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月互阻放大倍數(shù)是輸出電壓的變化量和輸入電流的變化量之比，用正弦量表示為(2-3)其量綱為電阻?；?dǎo)放大倍數(shù)是輸出電流的變化量和輸入電壓的變化量之比，用正弦量表示為(2-4)其量綱為電導(dǎo)。第8頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月2、輸入電阻ri放大電路一定要有前級(jí)（信號(hào)源）為其提供信號(hào)，那么就要從信號(hào)源取電流。輸入電阻是衡量放大電路從其前級(jí)取電流大小的參數(shù)。輸入電阻越大，從其前級(jí)取得的電流越小，對(duì)前級(jí)的影響越小。Au~US定義：即：ri越大，Ii就越小，ui就越接近uS第9頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月3、輸出電阻roAu~US放大電路對(duì)其負(fù)載而言，相當(dāng)于信號(hào)源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個(gè)戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。~roUS'第10頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月如何確定電路的輸出電阻ro？步驟：1.所有的電源置零(將獨(dú)立源置零，保留受控源)。2.加壓求流法。方法一：計(jì)算。第11頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月方法二：測(cè)量。Uo1.測(cè)量開路電壓。~roUs'2.測(cè)量接入負(fù)載后的輸出電壓。~roUs'RLUo'步驟：3.計(jì)算。第12頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月4、通頻帶fAuAum0.7AumfL下限截止頻率fH上限截止頻率通頻帶：fbw=fH–fL放大倍數(shù)隨頻率變化曲線——幅頻特性曲線第13頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)放大倍數(shù)從下降到（即0.707）時(shí)，在高頻段和低頻段所對(duì)應(yīng)的頻率分別稱為上限截止頻率fH和下限截止頻率fL。fH和fL之間形成的頻帶寬度稱為通頻帶，記為fBW。(2-8)通頻帶越寬表明放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力越強(qiáng)。但是通頻帶寬度也不是越寬越好，超出信號(hào)所需要的寬度，一是增加成本，二是把信號(hào)以外的干擾和噪聲信號(hào)一起放大，顯然是無益的。所以應(yīng)根據(jù)信號(hào)的頻帶寬度來要求放大電路應(yīng)有的通頻帶。第14頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月

5．非線性失真系數(shù)由于放大器件具有非線性特性，因此它們的線性放大范圍有一定的限度，超過這個(gè)限度，將會(huì)產(chǎn)生非線性失真。當(dāng)輸入單一頻率的正弦信號(hào)時(shí)，輸出波形中除基波成分外，還含有一定數(shù)量的諧波，所有的諧波成分總量與基波成分之比，稱為非線性失真系數(shù)D。設(shè)基波幅值為A1、二次諧波幅值為A2、三次諧波幅值為A3、……，則(2-9)第15頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月6．最大不失真輸出電壓

最大不失真輸出電壓是指在輸出波形不失真的情況下，放大電路可提供給負(fù)載的最大輸出電壓。一般用有效值Uom表示。第16頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月

7．最大輸出功率和效率最大輸出功率是指在輸出信號(hào)不失真的情況下，負(fù)載上能獲得的最大功率，記為Pom。在放大電路中，輸入信號(hào)的功率通常較小，經(jīng)放大電路放大器件的控制作用將直流電源的功率轉(zhuǎn)換為交流功率，使負(fù)載上得到較大的輸出功率。通常將最大輸出功率Pom與直流電源消耗的功率PV之比稱為效率η，即(2-10)它反映了直流電源的利用率。第17頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月符號(hào)規(guī)定UA大寫字母、大寫下標(biāo)，表示直流量。uA小寫字母、大寫下標(biāo)，表示全量。ua小寫字母、小寫下標(biāo)，表示交流分量。uAua全量交流分量tUA直流分量第18頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月§2.2基本共發(fā)射極放大電路工作原理三極管放大電路有三種形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器為例講解工作原理第19頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.1共射放大電路的基本組成放大元件iC=iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。uiuo輸入輸出？參考點(diǎn)RB+ECEBRCC1C2T第20頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月作用：使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)?；鶚O電源與基極電阻RB+ECEBRCC1C2T第21頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。RB+ECEBRCC1C2T第22頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。RB+ECEBRCC1C2T第23頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月耦合電容：電解電容，有極性。大小為10

F~50

F作用：隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時(shí)能使信號(hào)順利輸入輸出。RB+ECEBRCC1C2T第24頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月可以省去電路改進(jìn)：采用單電源供電RB+ECEBRCC1C2T第25頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月單電源供電電路+ECRCC1C2TRB第26頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置

當(dāng)外加輸入信號(hào)為零時(shí)，放大電路處于直流工作狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，簡(jiǎn)稱靜態(tài)。此時(shí)，在直流電源UCC的作用下，三極管的各電極都存在直流電流和直流電壓，這些直流電流和直流電壓在三極管的輸入和輸出特性曲線上各自對(duì)應(yīng)一點(diǎn)Q，該點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。靜態(tài)工作點(diǎn)處的基極電流、基極與發(fā)射極之間的電壓分別用IBQ、UBEQ表示，集電極電流、集電極與發(fā)射極之間的電壓分別用ICQ、UCEQ表示。由上圖的直流通路可求得靜態(tài)基極電流為(2-11)第27頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月在近似估算中常認(rèn)為UBEQ為已知量，可近似認(rèn)為硅管的UBEQ=(0.6~0.8)V，鍺管的UBEQ=(0.1~0.3)V。已知三極管的集電極電流與基極電流之間的關(guān)系為 ，則集電極電流為由圖2-5（b）的集電極回路可得(2-13)第28頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月假設(shè)不設(shè)靜態(tài)工作點(diǎn)的放大電路，電阻Rb去掉，當(dāng)在輸入端加入正弦交流電壓信號(hào)時(shí)，由于三極管的發(fā)射結(jié)的單向?qū)щ娮饔?，在輸入信?hào)的負(fù)半周發(fā)射結(jié)反向偏置，三極管截止，基極電流和集電極電流均為零，輸出端沒有輸出。在輸入信號(hào)的正半周，由于輸入特性存在導(dǎo)通電壓且在起始處彎曲，使基極電流不能馬上按比例地隨輸入電壓的大小而變化，導(dǎo)致輸出信號(hào)失真。因此放大電路中必須設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，即在沒有輸入信號(hào)時(shí)，就預(yù)先給三極管一個(gè)基極直流電流，使三極管發(fā)射結(jié)有一個(gè)正向偏置電壓，當(dāng)加入交流信號(hào)后，交流電壓疊加在直流電壓上，共同作用于發(fā)射結(jié)，如果基極電流選擇適當(dāng)，可保證加在發(fā)射結(jié)上的電壓始終為正，三極管一直工作在線性放大狀態(tài)，不會(huì)使輸出波形失真。此外，靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置不僅會(huì)影響放大電路是否會(huì)產(chǎn)生失真，還會(huì)影響放大電路的性能指標(biāo)，如放大倍數(shù)、最大輸出電壓等，這些將在后面加以說明。第29頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3基本放大電路的工作原理ui=0時(shí)由于電源的存在IB0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ一、靜態(tài)工作點(diǎn)RB+ECRCC1C2T第30頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月IBQICQUBEQUCEQ(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2T第31頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月(IBQ,UBEQ)

和(ICQ,UCEQ

)分別對(duì)應(yīng)于輸入輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ第32頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月IBUBEQICUCEuCE怎么變化？假設(shè)uBE有一微小的變化ibtibtictuit第33頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月uCE的變化沿一條直線uce相位如何？uce與ui反相！ICUCEictucet第34頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月各點(diǎn)波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB第35頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.4放大電路組成原則1.晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2.正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，使整個(gè)波形處于放大區(qū)。3.輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。4.輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號(hào)。第36頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月如何判斷一個(gè)電路是否能實(shí)現(xiàn)放大？3.晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。4.正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，使整個(gè)波形處于放大區(qū)。

如果已給定電路的參數(shù)，則計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)來判斷；如果未給定電路的參數(shù)，則假定參數(shù)設(shè)置正確。1.信號(hào)能否輸入到放大電路中。2.信號(hào)能否輸出。與實(shí)現(xiàn)放大的條件相對(duì)應(yīng)，判斷的過程如下：第37頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月兩種常見的共射放大電路直接耦合放大電路阻容耦合放大電路第38頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月§2.3放大電路的基本分析方法放大電路分析靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法計(jì)算機(jī)仿真第39頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.1直流通道和交流通道放大電路中各點(diǎn)的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號(hào)。但是，電容對(duì)交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認(rèn)為它對(duì)交流不起作用，即對(duì)交流短路。而對(duì)直流可以看成開路，這樣，交直流所走的通道是不同的。交流通道：只考慮交流信號(hào)的分電路。直流通道：只考慮直流信號(hào)的分電路。信號(hào)的不同分量可以分別在不同的通道分析。第40頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月例：對(duì)直流信號(hào)（只有+EC）開路開路RB+ECRCC1C2T直流通道RB+ECRC第41頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)交流信號(hào)(輸入信號(hào)ui)短路短路置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路第42頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.2靜態(tài)工作點(diǎn)的近似估算一、估算法（1）根據(jù)直流通道估算IBIBUBERB稱為偏置電阻，IB稱為偏置電流。+EC直流通道RBRC第43頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）根據(jù)直流通道估算UCE、IBICUCE直流通道RBRC第44頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月例：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：EC=12V，RC=4k，RB=300k，

=37.5。解：請(qǐng)注意電路中IB和IC的數(shù)量級(jí)。第45頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月一、直流負(fù)載線ICUCEUCE~IC滿足什么關(guān)系？1.三極管的輸出特性。2.UCE=EC–ICRC。ICUCEECQ直流負(fù)載線與輸出特性的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)IB直流通道RB+ECRC直流負(fù)載線和交流負(fù)載線第46頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月二、圖解法先估算IB，然后在輸出特性曲線上作出直流負(fù)載線，與IB對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線與直流負(fù)載線的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)。ICUCEQEC第47頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月二、交流負(fù)載線ic其中：uceRBRCRLuiuo交流通路第48頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月iC和uCE是全量，與交流量ic和uce有如下關(guān)系所以：即：交流信號(hào)的變化沿著斜率為：的直線。這條直線通過Q點(diǎn)，稱為交流負(fù)載線。第49頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月交流負(fù)載線的作法ICUCEECQIB過Q點(diǎn)作一條直線，斜率為：交流負(fù)載線第50頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3等效電路法一、三極管的微變等效電路1.輸入回路iBuBE當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性。

uBE

iB對(duì)輸入的小交流信號(hào)而言，三極管相當(dāng)于電阻rbe。rbe的量級(jí)從幾百歐到幾千歐。對(duì)于小功率三極管：第51頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月2.輸出回路iCuCE所以：(1)輸出端相當(dāng)于一個(gè)受ib控制的電流源。近似平行(2)考慮uCE對(duì)iC的影響，輸出端還要并聯(lián)一個(gè)大電阻rce。rce的含義iC

uCE第52頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月ubeibuceicubeuceicrce很大，一般忽略。3.三極管的微變等效電路rbeibibrcerbeibibbce等效cbe第53頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月二、放大電路的微變等效電路將交流通道中的三極管用微變等效電路代替:交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRL第54頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電壓放大倍數(shù)的計(jì)算特點(diǎn)：負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。rbeRBRCRL第55頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月四、輸入電阻的計(jì)算對(duì)于為放大電路提供信號(hào)的信號(hào)源來說，放大電路是負(fù)載，這個(gè)負(fù)載的大小可以用輸入電阻來表示。輸入電阻的定義：是動(dòng)態(tài)電阻。rbeRBRCRL電路的輸入電阻越大，從信號(hào)源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。第56頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月五、輸出電阻的計(jì)算對(duì)于負(fù)載而言，放大電路相當(dāng)于信號(hào)源，可以將它進(jìn)行戴維南等效，戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。計(jì)算輸出電阻的方法：(1)所有電源置零，然后計(jì)算電阻（對(duì)有受控源的電路不適用）。(2)所有獨(dú)立電源置零，保留受控源，加壓求流法。第57頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月所以：用加壓求流法求輸出電阻：rbeRBRC00第58頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月【例】在下圖（a）中，已知三極管參數(shù)rbb′=300Ω，β=60，UBEQ=0.7V，UCES=0.4V，電路中的其它參數(shù)UCC=20V，Rb=500kΩ，Rc=6kΩ，Rs=1kΩ，RL=12kΩ，求該放大電路的 和最大輸出電壓有效值。

解（1）靜態(tài)分析，求靜態(tài)工作點(diǎn)Q。由電路圖中的直流通路可得第59頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月共射基本放大電路的動(dòng)態(tài)分析(a)電路圖；(b)小信號(hào)等效電路第60頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）動(dòng)態(tài)分析。根據(jù)2-20（b）放大電路的小信號(hào)等效電路，先求三極管的動(dòng)態(tài)電阻然后計(jì)算電壓放大倍數(shù)，因RL′

=6kΩ∥12kΩ=4kΩ，則第61頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）估算最大輸出電壓有效值。因?yàn)樗宰畲筝敵鲭妷河行е禐榈?2頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4.1工作點(diǎn)穩(wěn)定的必要性在放大電路中，輸出信號(hào)應(yīng)該成比例地放大輸入信號(hào)（即線性放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號(hào)不能反映輸入信號(hào)的情況，放大電路產(chǎn)生非線性失真。為了得到盡量大的輸出信號(hào)，要把Q設(shè)置在交流負(fù)載線的中間部分。如果Q設(shè)置不合適，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，則造成非線性失真。下面將分析失真的原因。為簡(jiǎn)化分析，假設(shè)負(fù)載為空載(RL=)。2.4工作點(diǎn)穩(wěn)定問題第63頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月iCuCEuo可輸出的最大不失真信號(hào)選擇靜態(tài)工作點(diǎn)ib第64頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月iCuCEuo1.Q點(diǎn)過低，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)放大電路產(chǎn)生截止失真輸出波形輸入波形ib第65頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月iCuCE2.Q點(diǎn)過高，信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū)放大電路產(chǎn)生飽和失真ib輸入波形uo輸出波形第66頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)。但是，溫度的變化嚴(yán)重影響靜態(tài)工作點(diǎn)。對(duì)于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點(diǎn)由UBE、

和ICEO決定，這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化，溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響主要體現(xiàn)在這一方面。TUBE

ICEOQ第67頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月一、溫度對(duì)UBE的影響iBuBE25oC50oCTUBEIBIC第68頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月二、溫度對(duì)

值及ICEO的影響T、ICEOICiCuCEQQ′總的效果是：溫度上升時(shí)，輸出特性曲線上移，造成Q點(diǎn)上移。第69頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)：TIC固定偏置電路的Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的。Q點(diǎn)不穩(wěn)定可能會(huì)導(dǎo)致靜態(tài)工作點(diǎn)靠近飽和區(qū)或截止區(qū)，從而導(dǎo)致失真。為此，需要改進(jìn)偏置電路，當(dāng)溫度升高、IC增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少IB，從而抑制Q點(diǎn)的變化。保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。常采用分壓式偏置電路來穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。電路見下頁。第70頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月分壓式偏置電路：RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo一、靜態(tài)分析I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路RE射極直流負(fù)反饋電阻CE交流旁路電容2.4.2工作點(diǎn)穩(wěn)定原理第71頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月TUBEIBICUEIC本電路穩(wěn)壓的過程實(shí)際是由于加了RE形成了負(fù)反饋過程I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE1.靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的原理第72頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路2.求靜態(tài)工作點(diǎn)算法一：上述四個(gè)方程聯(lián)立，可求出IE

，進(jìn)而，可求出UCE

。本算法比較麻煩，通常采用下面介紹的算法二、三。第73頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路+EC方框中部分用戴維南定理等效為：RdESB進(jìn)而，可求出IE

、UCE

。算法二：第74頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路算法三：第75頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月可以認(rèn)為與溫度無關(guān)。似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小，將增加損耗，降低輸入電阻。因此一般取幾十k

。I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路第76頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月例：已知

=50，EC=12V，RB1=7.5k，RB2=2.5k，RC=2k，RE=1k，求該電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo算法一、二的結(jié)果：算法三的結(jié)果：結(jié)論：三種算法的結(jié)果近似相等，但算法三的計(jì)算過程要簡(jiǎn)單得多。第77頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月二、動(dòng)態(tài)分析+ECuoRB1RCC1C2RB2CERERLuirbeRCRLR'B微變等效電路uoRB1RCRLuiRB2交流通路第78頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月CE的作用：交流通路中，CE將RE短路，RE對(duì)交流不起作用，放大倍數(shù)不受影響。問題1：如果去掉CE，放大倍數(shù)怎樣？I1I2IBRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo第79頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月去掉CE后的交流通路和微變等效電路：rbeRCRLRER'BRB1RCRLuiuoRB2RE第80頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月用加壓求流法求輸出電阻。rbeRCRER'BRS可見，去掉CE后，放大倍數(shù)減小、輸出電阻不變，但輸入電阻增大了。第81頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2問題2：如果電路如下圖所示，如何分析？第82頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月I1I2IBRB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE1RE2靜態(tài)分析：直流通路第83頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2動(dòng)態(tài)分析：交流通路RB1RCRLuiuoRB2RE1第84頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微變等效電路：rbeRCRLRE1R'B第85頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月問題：Au和Aus的關(guān)系如何？定義：放大電路RLRS第86頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月§2.5射極輸出器RB+ECC1C2RERLuiuoRB+ECRE直流通道第87頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月一、靜態(tài)分析IBIE折算RB+ECRE直流通道第88頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月二、動(dòng)態(tài)分析RB+ECC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo交流通道第89頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月RBRERLuiuo交流通道rbeRERLRB微變等效電路第90頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月1.電壓放大倍數(shù)rbeRERLRB第91頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月1.所以但是，輸出電流Ie增加了。2.輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。結(jié)論：第92頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月2.輸入電阻輸入電阻較大，作為前一級(jí)的負(fù)載，對(duì)前一級(jí)的放大倍數(shù)影響較小且取得的信號(hào)大。rbeRERLRB第93頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月3.輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS電源置0第94頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月一般：所以：射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。所謂帶負(fù)載能力強(qiáng)，是指當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，放大倍數(shù)基本不變。第95頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月RB+ECC1C2RERLuiuo例：已知射極輸出器的參數(shù)如下：RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，

=100，EC=12V求Au、

ri和ro。設(shè)：RS=1k，求：Aus、ri和ro。3.RL=1k時(shí)，求Au。第96頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月RB+ECC1C2RERLuiuoRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，

=100，EC=12V第97頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，

=100，EC=12V1.求Au、

ri和ro。rbeRERLRB微變等效電路rbe=2.9k，RS=0第98頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月rbeRERLRB微變等效電路2.設(shè)：RS=1k，求：Aus、ri和roRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，

=100，EC=12Vrbe=2.9k，RS=0第99頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月RL=1k時(shí)3.RL=1k和時(shí)，求Au。比較：空載時(shí),Au=0.995

RL=5.6k時(shí),Au=0.990

RL=1k時(shí),Au=0.967RL=時(shí)可見：射極輸出器帶負(fù)載能力強(qiáng)。第100頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月射極輸出器的使用1.將射極輸出器放在電路的首級(jí)，可以提高輸入電阻。2.將射極輸出器放在電路的末級(jí)，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。3.將射極輸出器放在電路的兩級(jí)之間，可以起到電路的匹配作用。第101頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.5.2共基極放大器

圖(a)給出了共基極放大電路。圖中RB1、RB2、RE和RC構(gòu)成分壓式穩(wěn)定偏置電路，為晶體管設(shè)置合適而穩(wěn)定的工作點(diǎn)。信號(hào)從射極輸入，由集電極輸出，而基極通過旁通電容CB交流接地，作為輸入、輸出的公共端。按交流通路畫出該放大器的交流等效電路如圖(b)所示。第102頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月共基極放大器及其交流等效電路(a)共基極放大電路；(b)交流等效電路第103頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月1.電壓放大倍數(shù)Au

由圖(b)可知所以式中：

第104頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月2.電流放大倍數(shù)Ai

在圖(b)中，由于輸入電流Ii≈Ie，而輸出電流,故有

顯然，Ai<1。若RC>>RL，則Ai≈α，即共基極放大器沒有電流放大能力。但因Au>>1，所以仍有功率增益。第105頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月3.輸入電阻Ri

按上述基極支路和射極支路的折合關(guān)系，由射極看進(jìn)去的電阻R′i為所以

4.輸出電阻Ro

由圖(b)可知，若Ui=0，則Ib=0,βIb=0，顯然有第106頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月2.5.3三種組態(tài)電路的比較(1)共射電路既能放大電壓又能放大電流，輸入電阻和輸出電阻在三種組態(tài)中居中，頻帶較窄，常用作低頻電壓放大電路中的單元電路。(2)共集電路只能放大電流不能放大電壓，電壓放大倍數(shù)小于且接近于1，具有電壓跟隨的特點(diǎn)，其輸入電阻大，輸出電阻小，常被用于多級(jí)放大電路的輸入級(jí)和輸出級(jí)，或作為隔離用的中間級(jí)。(3)共基電路只能放大電壓不能放大電流，且具有很低的輸入電阻，這使得三極管的結(jié)電容影響不明顯，所以其頻率特性是三種接法中最好的，常用于寬頻帶放大電路。第107頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月第108頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月§2.7場(chǎng)效應(yīng)管放大電路第109頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月場(chǎng)效應(yīng)管放大電路2.7.1場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)

場(chǎng)效應(yīng)管與晶體三極管一樣具有放大作用，可以用來組成放大電路。與三極管相比，場(chǎng)效應(yīng)管有如下特點(diǎn)：(1)場(chǎng)效應(yīng)管是一種電壓控制型器件，而晶體三極管是一種電流控制型器件。在場(chǎng)效應(yīng)管的放大區(qū)，漏極電流iD的大小受柵源電壓uGS的控制；而在三極管的放大區(qū)，集電極電流iC的大小受基極電流iB的控制。第110頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)場(chǎng)效應(yīng)管的柵極幾乎不取電流，所以其輸入電阻很大。通常結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管在107Ω以上，MOS場(chǎng)效應(yīng)管則為108~1010Ω，高的可達(dá)1015Ω。而晶體三極管的基極與發(fā)射極之間處于正向偏置，因此輸入電阻較小，一般為幾千歐的數(shù)量級(jí)。(3)由于場(chǎng)效應(yīng)管靠多數(shù)載流子導(dǎo)電，是一種單極型器件，所以具有噪聲小、溫度穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。而三極管靠?jī)煞N載流子導(dǎo)電，是一種雙極型器件，易受環(huán)境溫度的影響。(4)場(chǎng)效應(yīng)管的制造工藝簡(jiǎn)單，易于大規(guī)模集成。特別是MOS場(chǎng)效應(yīng)管的集成度更高。(5)由于場(chǎng)效應(yīng)管的跨導(dǎo)較小，所以在組成放大電路時(shí)，在相同的負(fù)載下其電壓放大倍數(shù)一般比三極管的要低。第111頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)靜態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，使場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，場(chǎng)效應(yīng)管的偏置電路相對(duì)簡(jiǎn)單。(2)動(dòng)態(tài)：能為交流信號(hào)提供通路。組成原則：靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動(dòng)態(tài)分析：微變等效電路法。分析方法：第112頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的三種組態(tài)電路場(chǎng)效應(yīng)管的三個(gè)電極(源極、柵極、漏極)和三極管的三個(gè)電極(發(fā)射極、基極、集電極)相對(duì)應(yīng)，因此場(chǎng)效應(yīng)管組成放大電路時(shí)也有三種組態(tài)，即共源放大電路、共漏放大電路和共柵放大電路。以N溝道JFET為例，三種組態(tài)的交流通路如圖2-33所示。由于共柵電路很少使用，本節(jié)只介紹共源和共漏兩種放大電路。第113頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2-33場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的三種組態(tài)(a)共源放大電路；(b)共漏放大電路；(c)共柵放大電路第114頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月2.7.2場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的直流偏置電路及靜態(tài)分析1．自給偏壓電路圖2-34自給偏壓電路第115頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月

由圖可見，由于柵極電流為零，因此電阻Rg上壓降也為零，即Ug=0。耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管（包括JFET和耗盡型MOSFET）在UGS=0時(shí)，導(dǎo)電溝道存在，靜態(tài)漏極電流IDQ流過源極電阻Rs，使源極電位USQ=IDQRs，結(jié)果在柵-源之間形成一個(gè)負(fù)偏置電壓，即UGSQ=UGQ-USQ=-IDQRs(2-61)

由于這個(gè)偏置電壓是場(chǎng)效應(yīng)管本身的電流IDQ產(chǎn)生的，故稱為自給偏壓。根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)管的電流方程可得(2-62)第116頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月聯(lián)立式（2-61）和式（2-62），可求得UGSQ和IDQ。再由所示電路，列出輸出回路方程，可求得UDSQ為UDSQ=UDD-IDQ(Rd+Rs)(2-63)第117頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月2．分壓式自偏壓電路圖2-35分壓式自偏壓電路第118頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月由圖可知，靜態(tài)時(shí)，由于柵極電流為0，因此電阻Rg上的電流為0。由此可得柵極電位為(2-64)由上面的分析可知源極電位為USQ=IDQRs

則柵源電壓(2-65)改變Rg1、Rg2、Rs就能改變電路的偏壓UGSQ，也就是改變靜態(tài)工作點(diǎn)。第119頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管，求解靜態(tài)工作點(diǎn)UDSQ=UDD-IDQ(Rd+Rs) (2-66)聯(lián)立求得。第120頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月2.7.3場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)分析1．場(chǎng)效應(yīng)管的小信號(hào)模型

如果輸入信號(hào)很小，場(chǎng)效應(yīng)管工作在線性放大區(qū)（即輸出特性中的恒流區(qū)）時(shí)，與三極管一樣，可用小信號(hào)模型法進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。將場(chǎng)效應(yīng)管看成一個(gè)兩端口網(wǎng)絡(luò)，柵極與源極之間視為輸入端口，漏極與源極之間視為輸出端口。以N溝道耗盡型MOS管為例，可認(rèn)為柵極電流為零，柵-源之間只有電壓存在。漏極電流iD是柵源電壓uGS和漏源電壓uDS的函數(shù)iD=f(uGS,uDS)第121頁，課件共134頁，創(chuàng)作于2023年2月很大，可忽略。

場(chǎng)效應(yīng)管的微變等效電路為：GSDuGSiDuD