模电-基本放大电路.ppt

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1、1,第二章 基本放大电路,2,第二章 基本放大电路,2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标2.2 基本共射放大电路的工作原理2.3 放大电路的分析方法2.4 放大电路静态工作点的稳定2.5 晶体管单管放大电路的三种基本接法2.6 场效应管放大电路2.7 晶体管基本放大电路的派生电路,3,2.1 放大的概念和放大电路的主要 性能指标,放大的概念,2.1.2 放大电路的性能指标,4,放大器将输入的信号放大,放大的概念,在生产实践中常常需要将微弱的电信号放大，使之变成较大的信号。,例如：扩音机电路。,扩音机的主要组成部分是放大器。,电路工作电源,5,放大的对象：变化量放大的本质：能量的控制放大的

2、特征：功率放大放大的基本要求：不失真,判断电路能否放大的基本出发点,6,2.1.2 放大电路的性能指标,放大电路的主要性能指标：,放大倍数A；输入电阻Ri；输出电阻 Ro；通频带 fbw；非线形失真系数D；最大不失真输出电压；最大输出功率Pom与效率,信号源,信号源内阻,输入电压,输出电压,输入电流,输出电流,7,1.电压放大倍数,2.电流放大倍数,3.电压对电流的放大倍数,4.电流对电压的放大倍数,一、放大倍数,衡量放大电路的放大能力,8,从放大电路输入端看进去的等效电阻,二、输入电阻Ri,9,输入电阻大一些好还是小一些好？,若信号源是电压源（信号源内阻小），输入电阻越大，要求信号源提供的电

3、流越小，信号源内阻对输入电压的影响越小。,所以，输入电阻越大，对信号源要求越小！,若信号源是电流源（信号源内阻大），输入电阻越小，信号源内阻对输入电流的影响越小。,所以，输入电阻越小，信号源内阻上的损失越小！,10,从放大电路输出端看进去的等效电阻,三、输出电阻Ro,输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro大表明放大电路带负载的能力差，反之则强。,11,输出电阻大一些好还是小一些好？,输出电阻越小，在负载变化时，引起输出电压的变化越小，即输出电压越稳定,所以，输出电阻越小，带负载能力越强！,12,输入电阻与输出电阻是描述电子电路在相互连接时所产生的影响而引入的参数。放大电路II的输入电阻Ri2

4、是放大电路I的负载电阻，而放大电路I可看成放大电路II 的信号源，内阻就是放大电路I的输出电阻Ro1。,两个放大电路相连接,后级的输入电阻越大，对前级的放大倍数影响越小；前级的输出电阻越小，对后级的输入电压影响越小。,输入电阻越大，输出电阻越小，前后级相互影响越小。,13,四、通频带fbw,fL-下限截止频率fH-上限截止频率,fbw-通带频率,fL,fH,高频段,衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。,14,输出波形中的谐波成分总量与基波成分之比称为非线性失真系数D。,A2、A3为谐波幅值,A1为基波幅值,五、非线性失真系数D,15,当输入电压再增大就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压有

5、效值。,六、最大不失真输出Uom,16,七、最大输出功率与效率,在输出信号不失真的情况下，负载上能够获得的最大功率，记为Pom。,直流电源能量的利用率称为效率,Pv为电源消耗的功率,17,2.2 基本共射放大电路的工作原理,基本共射放大电路的组成及各元件的作用,2.2.2 设置静态工作点的必要性,基本共射放大电路的工作原理及波形分析,放大电路的组成原则,18,基本共射放大电路的组成及各元件的作用,VBB、Rb：使UBE Uon，且有合适的IB。,VCC：使UCEUon，同时作为负载的能源。,Rc：将iC转换成uCE(uo)。,放大元件T：工作在放大区，要保证发射结正偏集电结反偏。,共射：发射极

6、e为参考点。,各元件作用,19,静态和动态,静态：ui=0的状态。,动态：ui0的状态。,放大电路的两种工作状态,输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压降均为直流，记作IBQ、ICQ（IEQ）、UBEQ、UCEQ。,20,(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点,静态工作点,21,输入电压ui不为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压降随ui的变化而变化。,动态,22,输入：交流小信号 ui,输出：交流大信号 uo,正常工作时，直流电源供电,各极的电压、电流为：,iB，uBE，iC，uCE,均为直流与交流的叠加！,23,1.当ui

7、=0时,IBQ=0，ICQ=IBQ=0，UCEQ=VCC,晶体管处于截止状态。,2.2.2 设置静态工作点的必要性,24,若其峰值小于b-e间的开启电压Uon,则在信号的整个周期内晶体管始终工作在截止状态，输出电压毫无变化。,2.当ui0时,25,若信号幅度足够大，晶体管只可能在信号正半周大于Uon的时间间隔内导通，导致输出电压严重失真。,Uon,VCC,对放大电路的基本要求有两个：1.不失真；2.能够放大。,只有在信号的整个周期内晶体管始终工作在放大状态，输出信号才不会产生失真。这就必须设置合适的静态工作点。,26,输入电压ui不为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压降随ui的变化而

8、变化。,动态,27,2.2.3 基本共射放大电路的工作原理及波形分析,ube,ib,uce,ic,动态信号驮载在静态之上,28,2.2.4 放大电路的组成原则,、晶体管必须工作在放大区。,电源极性要正确，工作点要合适。,2、信号能输入。,输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。,3、信号能输出。,当负载接入时，保证放大管输出回路的动态电流能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号大得多的信号电流或信号电压。,4、信号不失真。,要有合适的静态工作点。（可以调整）适当的信号幅度。,29,-,+,+,-,+,+,VC VB VE,VC VB VE,30,实用的共射放大电路,问题：1.两种电源2.信号源

9、与放大电路不“共地”,将两个电源合二为一,共地，且要使信号驮载在静态之上,静态时，,动态时，b-e间电压是uI与Rb1上的电压之和。,注意：Rb1必不可少！若Rb10，则静态时，由于输入端短路，晶体管截止，电路不可能正常工作。,31,直接耦合共射放大电路,32,阻容耦合共射放大电路,VCC与Rb相配合，得到合适的基极电流IBQ，ICQ，UCEQ。,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？,C1、C2为耦合电容！,33,两种实用共射放大电路,34,讨论,用PNP型晶体管组成一个共射放大电路。,35,2.3 放大电路的分析方法,

10、2.3.1 直流通路与交流通路,2.3.2 图解法,2.3.3 等效电路法,36,2.3 放大电路的分析方法,分析原则：,静态分析：,估算静态工作点,动态分析：,放大倍数；输入输出电阻；通频带；分析失真,估算法,图解法,图解法,微变等效电路法,使用交流通路,使用直流通路,37,通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通路的概念。,2.3.1 直流通路与交流通路,38,1、直流通路：,信号源视为短路，但应保留其内阻。,在直流电源作用下静态（直流）电流流经的通路。,电容视为开路；,电感线圈视为短路（即忽略线圈电阻）,

11、估算静态工作点用直流通路,注意！,39,直流通路,直接耦合共射放大电路的直流通路,40,2、交流通路,容量大的电容（如耦合电容）视为短路；,输入信号作用下交流信号流经的通路,无内阻的直流电源（如+VCC）视为短路。,动态分析用交流通路,注意！,41,交流通路,-,+,42,阻容耦合共射放大电路,直流通路,43,交流通路,44,2.3.2 静态分析,45,1.估算法：,UBEQ已知！,画出放大电路的直流通路由直流通路列方程求解,uI=0,46,47,48,2.图解法：,由直流通路列输入输出回路KVL方程,画出放大电路的直流通路,在晶体管的输入输出特性上做直流负载线,特性曲线与做直流负载线的交点为

12、工作点,在已知放大管的输入、输出特性以及放大电路中其它各元件参数的情况下,利用作图的方法对放大电路进行分析即为图解法,49,输入回路,输出回路,VBB,IBQ,UBEQ,VBB/Rb,输入回路负载线,IB=IBQ,Q,ICQ,直流负载线,UCEQ,50,习题（写在作业本上）,P138:2.2,2.6,思考题：,P79;P85;,自测题：,P136,P138:2.1,51,2.3.3 动态分析,52,一、用图解法进行动态分析,画出放大电路的交流通路,在晶体管的输出特性上做交流负载线,在图中分析：电压放大倍数最大不失真电压幅度失真情况,53,放大电路动态工作时，输出回路的电压uCE、电流iC所遵循

13、的变化规律。,1、画交流负载线,交流信号,54,交流通路,55,交流负载线,RL,RL=RC/RL,动态信号遵循的负载线。,56,交流负载线,交流负载线的两个特征：,放大电路动态工作时，输出回路的电压uCE，电流iC沿交流负载线变化。,57,当 输入ui时,在静态工作点上叠加一个交流信号：,58,直流负载线和交流负载线,空载时，交、直流负载线重合。,59,iC,Q,VCC,VCC/RC,iB1,iB2,iB2,iB1,计算电压放大倍数：,交流负载线,2、图解分析,60,最大不失真电压Uom(有效值）：,Uom=?,t,比较(UCEQ-UCES）与（VCC UCEQ），取其小者，除以。,能输出的

14、不失真电压 Uom最大，Q 点应设在负载线对应于uCE=UCES和IB=0两点间的中点。,Q点在什么位置Uom最大？,61,分析非线形失真,IBQ,Q,0,ICQ,UCEQ,合适的工作点在负载线的中间。正常工作时不会产生失真。,62,Q,Q,0,基本共射放大电路的截止失真,Q点过低，信号进入截止区。,产生截止失真的原因：,63,Q,Q,0,消除截止失真的方法,工作点上移：-减小Rb,64,Q,0,Q,基本共射放大电路的饱和失真,Q点过高，信号进入饱和区。,产生饱和的原因：,65,消除饱和失真的方法,消除方法：增大Rb。,66,归纳：,Q点过低（IBQ小，ICQ小，UCEQ大），产生截止失真；输

15、出波形被削掉正半周；,Q点过高（IBQ大，ICQ大，UCEQ小），产生饱和失真；输出波形被削掉负半周；,调：Rb IBQ ICQ Q点,调：Rb IBQ ICQ Q点,调整工作点通过调整Rb实现！,注意！,67,因信号幅度太大而产生的的饱和截止失真,IBQ,Q,0,Q 点已定（在放大区），能输出的不失真最大幅度：,若Q 点合适（在负载线中间），信号幅度过大，则饱和截止失真同时出现。,68,3、图解法的适用范围,因此，图解法一般多适用于分析输出幅值比较大而工作频率不太高时的情况。在实际应用中，多用于分析Q点位置、最大不失真输出电压和失真情况。,图解法的特点：,必须实测所用管的特性曲线，而且用图解

16、法进行定量分析时误差较大。,直观形象的反映晶体管的工作情况；,晶体管的特性曲线只能反映信号频率较低时的电压、电流关系，而不反映信号频率较高时，极间电容产生的影响。,69,在图示基本共射放大电路中，由于电路参数的改变使静态工作点产生如图所示的变化。试问：,（1）当静态工作点从Q1移到Q2、从Q2移到Q3、从Q3移到Q4 时，分别是因为电路的哪个参数变化造成的？这些参数是如何变化的？,（2）当电路的静态工作点分别为Q1Q4 时，哪种情况下最易产生截止失真？哪种情况下最易产生饱和失真？哪种情况下最大不失真输出电压Uom最大？其值约为多少？,（3）电路的静态工作点Q4为时，集电极电源VCC的值为多少？

17、集电极电阻Rc为多少千欧？,70,（）因为Q2与Q1都在一条输出特性上，所以基极静态电流IBQ相同，说明Rb、VBB均没变；Q2与Q1不在同一条负载线上，说明Rc变化了，由于负载线变陡，所以静态工作点从Q1移到Q2的原因是Rc减小。,因为Q3与Q2都同在一条负载线上，所以Rc没变；而Q3与Q2不在同一条输出特性曲线上，说明Rb、VBB产生变化；从图上可知Q3的IBQ(20A)大于Q2的IBQ(10A)，因此从Q2移到Q3的原因是Rb减小或VBB增大，当然也可能兼而有之。,因为Q与Q都同在一条输出特性曲线上，所以输入回路参数没有变化；而Q所在负载线平行于Q所在负载线，说明Rc没变；从负载线与横轴

18、交点可知，从Q移到Q的原因是集电极电源VCC增大。,解：,71,因为Q4下UCEQ=6V，正居负载线中点，所以其最大不失真电压有效值,（）从点在晶体管的输出特性坐标平面中的位置可知，Q2最靠近截止区，因而最易出现截止失真；Q3最靠近饱和区，因而电路最易出现饱和失真；Q4距饱和区和截止区最远，所以在Q4下电路的最大不失真电压最大。,（）根据Q4所在负载线与横轴的交点可知，集电极电源为12V；根据Q4所在负载线与纵轴的交点可知，集电极电阻,Rc=VCC/IC=(12/4)k=3 k,72,讨论,2.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

19、种失真消除？,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？,73,习题（写在作业本上）,P138:2.4，2.10,思考题：,自测题：,P136,74,二、等效电路法,（一）、晶体管共射h参数等效模型（二）、共射放大电路动态参数的分析,在一定条件下，将晶体管以它的线性电路等效模型来代替，用电路分析的方法来进行分析计算。,75,（一）、晶体管共射h参数等效模型,在共射接法放大电路中,在低频小信号作用下,将晶体管看成一个线性双口网络,利用网络的h参数来表示输入、输出的电压与电流的相互关系，便可得出等效电路，称为共射h

20、参数等效模型。该模型只能用于放大电路动态小信号参数分析。,76,1、h参数等效模型,77,在低频、小信号作用下的关系式,交流等效模型（按式子画模型）,电阻,无量纲,无量纲,电导,78,2、h参数的物理意义,79,h参数的物理意义,b-e间的动态电阻,内反馈系数,电流放大系数,c-e间的电导,分清主次，合理近似！什么情况下h12和h22的作用可忽略不计？,80,3、简化的h参数等效模型,因为：在UCE1V时，h12e0，输入端近似一电阻。,晶体管输入电阻rbe,因为：在UCE1V时，h22e0，输出端近似一受控恒流源。,ib,分清主次，合理近似！,81,4、rbe的近似表达式,基区体电阻,发射结

21、电阻,发射区体电阻数值小可忽略,利用PN结的电流方程可求得,82,rbe与 Q点有关;Q点愈高，即IEQ(ICQ)愈大，rbe愈小!,注意！,查阅手册,83,在静态工作点确定后分析信号的传输情况，考虑的只是电流和电压的交流分量。,在一定条件下，将放大电路中的晶体管以它的h参数等效模型来代替，画出放大电路的微变等效电路（线性电路）。,（二）、用微变等效电路法分析 共射放大电路动态参数,用电路分析的方法来进行电压放大倍数、输入输出电阻的计算。,用交流通路！,静态工作点已知且合适，交流小信号工作,84,微变等效电路,利用交流（微变）等效电路计算：,电压放大倍数：Au,输入电阻：Ri,输出电阻：Ro,

22、85,1、电压放大倍数,2、输入电阻Ri,3、输出电阻Ro,86,在图示电路中，已知VBB=1V,Rb=24k,VCC=12V,Rc=5.1k；晶体管的rbb=100，=100，导通时的UBEQ=0.7V。求解：（1）静态工作点Q；（2）、和。,87,解：(1)利用直流通路估算Q点。,UCEQ大于UBEQ，可见晶体管工作在放大区,88,(2)利用微变等效电路计算电压放大倍数，输入输出电阻。,先求出rbe,89,在图示电路中，求（1）静态工作点Q；（2）、和。,讨论,计算方法同前。,90,画出直流通路计算ICQIEQ,计算rbe,利用微变等效电路计算电压放大倍数，输入输出电阻。,91,解：,画出

23、直流通路计算ICQIEQ，计算rbe,92,代入数据,画出微变等效电路计算电压放大倍数，输入输出电阻。,93,放大电路的输入电阻与信号源内阻无关，输出电阻与负载无关。,94,讨论,若所加信号源内阻RS为2k，求,的数值总是小于 的数值，输入电阻愈大，愈接近，也就愈接近。,95,讨论,增大电压放大倍数的方法：,96,习题（写在作业本上）,P138:2.7，2.9,思考题：,自测题：,P136,P103,P138:2.8,P136:自测题 三,97,2.4 放大电路静态工作点的稳定,2.4.1 静态工作点稳定的必要性2.4.2 典型的静态工作点稳定电路2.4.3 稳定静态工作点的措施,98,为了保

24、证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。,T,IB,ICEO,Q,2.4.1 静态工作点稳定的必要性,IC,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IBQ,99,2.4.2 典型的静态工作点稳定电路,(c)直流通路,Ce为旁路电容，在交流通路中可视为短路,100,因此，I2I1，因而B点电位,B点的电流方程为 I2=I1+IBQ,为了稳定Q点，参数的选取应满足,I1 I2 IBQ,基极电位几乎仅决定于Rb1与Rb1对VCC的分压，而与环境温度无关，即当温度变化时，UB

25、Q基本不变。,UBQ稳定UEQ稳定IEQ稳定。,101,Re 的作用,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？,102,1、Re的直流负反馈作用；2、在I1IBQ的情况下，UBQ在温度变化时基本不变。,分压式电流负反馈Q点稳定电路。,Q点稳定的原因,103,二、静态工作点的估算,已知I1IBQ,发射极电流,由于ICQ IEQ，管压降,基极电流,可

26、以指出，不管电路参数是否满足I1IBQ，Re的反馈作用都存在。,直流通路,104,三、动态参数的估算,阻容耦合Q点稳定电路,105,微变等效电路(Rb=Rb1/Rb2),求放大倍数,106,输入电阻,输出电阻,107,若去掉CE,108,微变等效电路(Rb=Rb1/Rb2),求放大倍数,其中，若(1+)Re rbe，且1，则,虽然Re 使 减小了，但由于仅决定于电阻取值，所以不受环境温度的影响。,109,输入电阻,Ri,Ri,Ro,输出电阻,Ce的存在使得放大倍数下降，输入电阻提高,110,在图示电路中，已知VCC=12V,Rb1=5k,Rb2=15k,Re=2.3k，Rc=5.1k,RL=5

27、.1k；晶体管的rbe=1.5k，=100，UBEQ=0.7V。（1）估算静态工作点Q；（2）分别求出有、无Ce两种情况下的 和。,111,解:(1)求解点,112,(2)求解 和。,当有Ce时：,113,(2)当无Ce时，由于(1+)Re rbe，且1，所以,114,当无Ce时，电路的电压放大能力很差，因此在实用电路中常常将Re分为两部分，只将其中一部分接旁路电容。,115,稳定静态工作点的措施,引入直流负反馈温度补偿：利用对温度敏感的元件，在温度变化时直接影响输入回路。例如，Rb1或Rb2采用热敏电阻。Rb1应具有负温度系数，Rb2应具有正温度系数。,116,同时使用引入直流负反馈和温度补

28、偿两种方法来稳定点。假设温度升高时二极管内电流基本不变。,117,讨论,图示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？,118,节点的电流方程为,二极管的反向电流,119,2.5 晶体管单管放大电路的三种基本接法,2.5.1 基本共集放大电路2.5.2 基本共基放大电路2.5.3 三种接法的比较,基本共射放大电路,120,共射放大电路：,输入、输出以射极为公共点；,电压、电流均能放大，放大倍数高；,常用于低频电压放大。,输入电阻一般，输出电阻较大；,频带窄；,输出电压与输入电压反相；,121,2.5.1 基本共集放大电路,一、电路的组成,基本共集放大电路,共集:c:接

29、地端（公共端）；b：对地（c)输入；e：对地（c)输出。工作点：基极电源 VBB与 Rb、Re 共同 确定合适的基极静态电流IBQ；集电极电源 VCC提供ICQ,确定 UCEQ。,直接耦合：,122,二、静态分析,直流通路,列输入回路KVL方程,123,三、动态分析,交流通路,微变等效电路,124,电压放大倍数,故称之为射极跟随器,125,输入电阻,发射极电阻Re等效到基极回路时，将增大到（1+）倍，因此共集放大电路输入电阻比共射放大电路的输入电阻大得多，可达几十千欧到几百千欧。,Ri与负载有关！,带负载电阻后,126,共集放大电路的输出电阻,输出电阻,基极回路电阻Rb等效到发射极回路时，应减

30、小到原来的1/(1+)。由于通常情况下，Rb取值较小，rbe也多在几百欧到几千欧，而 至少几十倍，所以输出电阻很小。,127,阻容耦合射极输出器：,一、电路的组成,128,二、静态分析：,129,三、动态分析：,1、电压放大倍数,130,2、输入电阻,输入电阻高,131,3、输出电阻,用加压求流法求输出电阻。,132,133,一般,所以,射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强,134,归纳：,输入、输出以集电极为公共点；,电压放大倍数小于1，近似为1；射极跟随器；,一般作放大器的输入级（输入电阻高）；输出级（输出电阻低）；中间级（减少电路间直接相连所带来的影响，起缓冲作用）,输入电阻高，向信号

31、源索取电流小；,输出电阻低，带负载能力强；,电流放大能力强（输出电流Ie）；,135,图示电路中，已知VBB=6V，VCC=12V，Rb=15k，Re=5k；晶体管的rbb=100，=50，UBEQ=0.7V。试估算静态工作点Q、和,由直流通路计算Q点和rbe,利用微变等效电路计算电压放大倍数，输入输出电阻。,136,解：,137,解：,电压放大倍数,输入电阻,输出电阻,138,2.5.2 基本共基放大电路,一、电路的组成,共基:b:接地端（公共端）；e：对地（b)输入；c：对地（b)输出。,工作点：基极电源 VBB与 Re 共同确定 合适的基极静态电流IEQ；集电极电源 VCC提供ICQ,确

32、定 UCEQ。,139,二、静态分析,直流通路,发射极电位：UEQ=-UBE，集电极电位：UCQ=VCC-ICQRc,140,三、动态分析,交流通路,141,142,共基放大电路归纳：,输入、输出以基极为公共点；,无电流放大能力；Re=0时，电压放大倍数与阻容耦合共射放大电路的数值相同，均为Rc/rbe,常用于无线电通讯等方面。,输入电阻小，输出电阻同共射电路；,频带宽；,输出电压与输入电压同相；,143,2.5.3 三种接法的比较,1、共射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。,2、共集电路只能放大电流不能放大电压，

33、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。常用于电压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。,3、共基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,144,习题（写在作业本上）,P138:2.11，2.12,2.13,思考题：,自测题：,P136,P110,145,2.6 场效应管放大电路,2.6.1 场效应管放大电路的三种接法2.6.2 场效应管放大电路静态工作点的设置 方法及其分析估算2.6.3 场效应管放大电路的动态分析2.6.4 场效应管放大电路的

34、特点,146,g-s电压控制d-s的等效电阻,1、结型场效应管的输出特性,预夹断轨迹，uGDUGS（off）,可变电阻区,恒流区,iD几乎仅决定于uGS,夹断区（截止区）,夹断电压,IDSS,一、结型场效应管（N沟道）,147,恒流区条件：-条件：UGS(off)uGS0；uDSuGS-UGS(off)-状态：D-S间相当于一大小由uGS控制的压控电流源；,2.转移特性曲线,夹断电压,漏极饱和电流,（UGS(off)uGS0）,148,二、增强型绝缘栅场效应管(N沟道),1、输出特性,恒流区：uGS UGS(th)；uDS uGS-UGS(th),149,2.转移特性曲线,150,三、耗尽型绝

35、缘栅场效应管(N沟道),1、输出特性,恒流区：UGS(off)uGS；uDS uGS-UGS(off),151,2.转移特性曲线,152,2.6.1 场效应管放大电路的三种接法,153,2.6.2 场效应管放大电路静态工作点的设置方法及其分析估算,一、基本共源放大电路,根据场效应管工作在恒流区的条件，在g-s、d-s间加极性合适的电源，VGG应大于开启电压UGS(th)。,154,估算静态工作点：,直流通路,155,二、自给偏压电路,由正电源获得负偏压称为自给偏压,哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？,156,157,三、分压式偏置电路,为什么加Rg3?其数值应大些小些？,158,2.6

36、.3 场效应管放大电路的动态分析,一、场效应管的低频小信号等效模型,研究动态信号作用时用全微分表示,交流等效模型,159,近似分析时可认为其为无穷大！,根据iD的表达式或转移特性可求得gm。,160,增强型MOS管,在小信号作用时，可用IDQ近似iD，得,Q点愈高 gm愈大。Q点不仅影响电路是否会产生失真，而且影响电路的动态参数。,161,二、基本共源放大电路的动态分析,基本共源放大电路,交流通路,162,微变等效电路,电压放大倍数,输入电阻,输出电阻,有电压放大能力；输出电压与输入电压反相；共源电路比共射电路的输入电阻大得多。,163,已知图2.7.2所示电路中，VGG=6V，VDD=12V

37、，Rd=3k；场效应管的开启电压UGS(th)=4V，IDO=10mA。试估算电路的Q点、和Ro。,解：(1)估算静态工作点：,已知UGS=VGG=6V，,(2)估算 和Ro,164,电压放大倍数,输出电阻,共源电路的电压放大能力远不如共射电路，因此只有在要求输入电阻很高的时候才用共源电路。,165,二、基本共漏放大电路,静态分析：,求解IDQ、UGSQ,166,基本共漏放大电路的动态分析,交流通路,167,电压放大倍数,微变等效电路,168,求解基本共漏放大电路的输出电阻,输入电阻,输出电阻,169,已知图示电路中，已知场效应管的开启电压UGS(th)=4V，IDO=8mA；Rs=3k；静态

38、时IDQ=2.5mA，场效应管工作在恒流区。试估算电路的 和Ro。,170,解：首先求出gm,171,172,2.6.4 场效应管放大电路的特点,场效应管（单极型管）与晶体管（双极型管）比较：,优点：,输入电阻高；（电压控制器件）,噪声低、温度稳定性好、抗辐射能力强,缺点：,便于集成,放大能力比晶体管差，放大倍数低。,由于场效应管栅源之间的等效电容只有几皮法到几十皮法，而栅源电阻又很大，若有感应电荷则不易释放，从而形成高压，以至于将栅源间的绝缘层击穿，造成永久性损坏。使用时应注意保护。,173,习题（写在作业本上）,P142:2.15，2.16,思考题：,自测题：,P136,P123 P144

39、:2.14,2.17,2.18,174,2.7 晶体管基本放大电路的派生电路,2.7.1 复合管放大电路2.7.2 共射共基放大电路2.7.3 共集共基放大电路,175,2.7.1 复合管放大电路,一、复合管的组成及其电流放大系数,176,177,2、为了实现电流放大，应将第一只管子的集电极或发射极电流做为第二只管子的基极电流。,复合管的组成原则：,1、在正确的外加电压下每只管子的各极电流均有合适的通路，且均工作在放大区；,178,讨论:判断下列各图是否能组成复合管,在合适的外加电压下，每只管子的电流都有合适的通路，才能组成复合管。,179,二、复合管共射放大电路,阻容耦合复合管共射放大电路

40、的微变等效电路,电压放大倍数与没用复合管时相当,若(1+)rbe2 rbe1，且11，则,180,输入电阻比没有复合管时明显增大，即当 相同时，从信号源索取的电流将明显减小。,181,分析表明，复合管共射放大电路增强了电流放大能力，从而减小了对信号源驱动电流的要求；从另一角度看，若驱动电流不变，则采用复合管后，输出电流将增大约倍。,182,三、复合管共集放大电路,阻容耦合复合管共集放大电路,交流通路,微变等效电路,183,输入电阻,184,输出电阻,185,186,由于采用复合管，输入电阻Ri中与Rb相并联的部分大大提高，而输出电阻Ro中与Re相并联的的部分大大降低，使共集放大电路Ri大、Ro

41、小的特点得到进一步的发挥。,输入电阻,复合管共集放大电路归纳：,输出电阻,187,2.7.2 共射共基放大电路,设T1的电流放大系数为1，b-e间动态电阻为rbe1，T2的电流放大系数为2，则,因为21,即2/（1+2）1，所以,与单管共射放大电路的 相同。,188,2.7.3 共集共基放大电路,共集共基放大电路 的交流通路,共集共基放大电路的交流通路，以T管组成的共集电路作为输入端，故输入电阻较大；以T2管组成的共基电路作为输出端，故具有一定电压放大能力；由于共集电路和共基电路均有较高的上限截止频率，故电路有较宽的通频带。,189,讨论 图示电路为哪种基本接法的放大电路？它们的静态工作点有可

42、能稳定吗？求解静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的表达式。,190,解：,画直流通路，估算静态工作点。,191,交流通路：,微变等效电路,192,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:,讨论,194,第二章基本要求,1.放大电路的组成原则及工作原理。,2.放大电路的主要性能指标及物理意义。,4.三种接法的晶体管及场效应管基本放大电路的结构、特点、分析。,5.场效应管放大电路与晶体管放大电路的区别。,6.基本放大电路的选用。,3.放大电路的分析方法：,静态：估算、调整静态工作点；Q点对波形失真的影响；,动态：估算放大倍数、输入输出电阻；输出波形。,直流通路估算法Q点；直流通路图解法分析工作点；,交流通路微变(h参数)等效电路计算法Au，Ri，Ro；交流通路图解法分析波形输出情况；,195,课堂 练习,一、,二、,分别求下列三个电路。（1）估算Q点；（2）画出微变等效电路;（3）计算,三、,