《模拟电子技术》第2章4 三组态 频响 场效应例fv30120418周四34

模拟电路与数字电路第2章_半导体器件基础第3章_放大电路基础第6章_正弦波振荡换电路

第4章_放大电路中的反馈第1章_绪论第5章_集成动算放大器第8章_数字逻辑基础第9章_组合逻辑电路

第10章_时序逻辑电路

第7章_直流稳压电源

3.6.3三种基本组态放大电路的比较第3章放大电路基础3.2共发射极放大电路3.3放大电路的分析方法3.6共集电极电路和共基放大电路

3.4共射电路的H参数小信号模型3.1放大电路的基本概念3.5稳定静态工作点的放大电路3.8场效应管放大电路3.9多级放大电路3.10放大电路主要性能指标3.7放大电路的频率响应3.6.3三种基本组态放大电路的比较问题的提出——单管共射放大电路存在的问题实验中出现的现象３.5稳定静态工作点的放大电路当环境温度发生变化时1.温度对晶体管参数的影响T↑→ICBO↑,温度每升高10oC,ICBO↑一倍T↑→UBE↓,温度每升高1oC,UBE↓2.5mvT↑→β↑,温度每升高1oC,Δβ/β↑0.5—1%3.5.1温度对工作点的影响

2.温度对静态工作点的影响ICQ=βIBQ+(1+β)ICBOIBQ=（Vcc-UBE）/RB→T↑→ICQ↑→Q↑→饱和失真3工作点上移时输出波形分析“Q”过高引起饱和失真ICS集电极临界饱和电流NPN管：

底部失真为饱和失真。uCEiCtOOiCO

tuCEQV

CC不接负载时，交、直流负载线重合静态是基础，动态是目的稳定静态工作点的措施特点：RB1—上偏流电阻、RB2—下偏流电阻、RE—发射极电阻共发射极电路

1.电路组成3.5.2分压式偏置电路+UBEQ

IBQI1IEQ2.电路的静态分析和动态分析直流通路ICQ直流通路的画法(1)静态分析

若电路调整适当，可以使ICQ基本不变。稳定过程（原理）T↑→ICQ↑→ICQ×RE↑→UB固定→UBE↓→IBQ↓→ICQ↓

稳定的条件UB固定UB=VCC×RB2/(RB1+RB2)（1）I1>>IB

硅管I1=（5--10）IBQ锗管I1=（10--20）IBQ（2）UB>>UBE

硅管UB=（3--5）V锗管UB=（1--3）V

说明Q是否合适+VCCRCRERB1RB2+UBEQ

IBQI1IEQICQ+UCEQ

求Q点（IBQ、ICQ、UCEQ）(2)动态分析求AU、Ri、RO（一）画出放大电路的微变等效电路

1.画出交流通路2.画出放大电路的微变等效电路（二）计算动态性能指标1.计算Au“-”表示Uo和Ui反相。

Au的值比固定偏流放大电路小了。2.计算输入电阻Ri↑，同时说明公式的记法和折合的概念。

uo在RE两端的电压可以忽略不计，因此Ro≈Rc。3.计算输出电阻RoRo=uo/ioUs=0RL=∞

３.6共集电极电路和共基极电路3.6.1共集电极放大电路

(射极输出器)3.6.2共基极放大电路3.6.3三种基本组态放大电路的比较IBQIEQ+C1RS+ui

–RERB+VCCC2RL+–+uo–+usIBQ=(VCC

–UBEQ)/[RB+(1+)

RE]ICQ=

IBQUCEQ=VCC–

ICQ

RE交流通路RsRB++uoRLibiciiRE一、电路组成与静态工作点3.6.1共集电极放大电路

(射极输出器、射极跟随器)二、性能指标分析交流通路RsRB++uoRLibiciiRE小信号等效电路usRB+uoRLibiciirbeibRERs+RL=RE//RL电压放大倍数：1输入电阻：输出电阻：usRB+uoRLibiciirbeibRERs+RBibrbeibRERsus=0+uiiRERS=Rs//RBi=iRE

–

ib–ib射极输出器特点Au1

输入输出同相Ri

高Ro

低用途：输入级输出级中间隔离级例:

=120，RB=300k，rbb=200，UBEQ=0.7V,RE=RL=Rs=1k，VCC=12V。求：“Q”，Au，Ri，Ro。IBQIEQ+C1RS+ui

–RERB+VCCC2RL+–+uo–+us[解]1)求“Q”IBQ=(VCC–

UBE)/

[RB

+

(1+

)

RE]=(12

–

0.7)/[300+1211]

27(A)IEQ

IBQ

=3.2(mA)UCEQ=VCC–

ICQ

RE

=12–3.21=8.8(V)2)求Au，Ri，RoRbe=200+26/0.027

1.18(k)Ri=300//(1.18121)=51.2(k)RL=

1

//

1

=0.4(k)3.6.2共基极放大电路一、共基极放大电路+VCCRCC2C3RLRE+++RB1RB2RS+us+uoC1一、求“Q”(略)二、性能指标分析RiRiRoRo=RC特点：1.Au大小与共射电路相同。2.输入电阻小，Aus小。RCRERS+usRL+uoRCRERS+usRLrBEioicieiiib

ib+ui2.6.3三种基本组态

放大电路的比较电压增益：输入电阻：输出电阻：共集共基共射输出电阻不含负载RL输入电阻不含信源内阻rbe=300+26/iE=f(β,Ri,Ro）R串并联值,β倍反射2.7

场效应管放大电路三种组态：共源、共漏、共栅特点：输入电阻极高，噪声低，热稳定性好1.直流偏置电路：零偏压VG=0

(1)场效应管：

N沟道 耗尽型 绝缘栅（MOS）+VDDRDC2CS+++uoC1+uiRGRSGSD2.7.1FET放大电路的静态分析栅极电阻RG的作用：(1)为栅偏压USQ提供通路(2)释放栅极积累电荷源极电阻RS的作用：提供负栅偏压UGSQ

（自偏压方式）漏极电阻RD的作用：把iD

的变化变为uDS的变化量，输出到负载UGSQ=–IDQRS(即URS)

UGSQ增强型USQuDSIDQUGQ各个电容：通交流隔直流IDUGSN沟道P沟道0耗尽型：UGS=0,有ID+-(2)分压式自偏压电路：正偏压调整电阻（RE、RG1、RG2、RG3）的大小，可获得：UGSQ>0UGSQ=0UGSQ<0RL+VDDRDC2CS+++uoC1+uiRG2RSGSDRG1RG3耗尽型场效应管（4种）可在正、负偏压和零偏压工作RG3的电压降=0IDQUGQ栅（地电）压UGQ等于RG2的压降：栅源电压UGSQ等于URG2与URS之差：正偏压：零偏压：负偏压：增大输入阻抗，减小对输入交流信号的分流作用，从而提高了放大倍数交流通路输入电阻：三个基极电阻总阻值输出电阻：等于漏极电阻RD电压放大倍数：跨导与负载电阻的乘积场效应管的输出内阻极高，可忽略，即rds>>RD，有：输出电流电压带负载RL时2.7.2小信号模型分析法ID输出电流ID、电压UO:输出电阻：将放大电路对不同频率正弦信号的稳态响应称放大电路的频率响应，简称频响或频率特性。频率特性包括幅频特性与相频特性两部分：幅频特性:描写放大倍数之模与频率的关系曲线相频特性:描写相位与频率的关系曲线2.8放大电路的频率响应2.8.1幅频特性与相频特波特图：不是用逐点描绘曲线，采用折线近似的方法画出的其对数频率特性，称波特图。对数幅频特性曲线：横坐标频率f,取对数为：lg(f)，曲线将大幅度被压缩（例如用1～6可表示10～106）；纵坐标电压增益A,用分贝(dB)即取对数表示为：20lg(A)，(当A从10倍变化到103倍时，分贝值从20变化到60)。该“20lg(A)−lg(f)关系曲线”称为“对数幅频特性”。对数相频特性曲线：相频特性的纵坐标相移Φ采用线性刻度，绘制出的“Φ−lg(f)关系曲线”称为“对数相频特性”。两者合一，称为“对数频率特性”。波特图与对数频率特性2.8.2波特图2.8.2波特图幅频响应相频响应lg(f)lg(f)

做图时不是用逐点描绘曲线，而是采用折线近似的方法画出的对数频率特性，通常称为波特图。就是横坐标频率f采用lgf对数刻度，这样将频率的大幅度的变化范围压缩在一个小范围内(例如用1～6代表10～106)，幅频特性的纵坐标电压增益，用分贝(dB)表示为20lgA，(当A从10倍变化到103倍时，分贝值只从20变化到60)。这样绘出的20lgA−lgf的关系曲线称为对数幅频特性。而相频特性的纵坐标相移Φ采用线性刻度，绘制出的Φ−lgf关系曲线称为对数相频特性。两者合起来，称为对数频率特性。什么是波特图2.8.2波特图幅频响应相频响应幅频特性2.8.3共发射极放大电路的频率特性共射基本放大电路相频特性中心频率增益的0.707倍通频带通频带(相移<45o)第三章多级放大电路为什么要多级放大？前面我们主要研究了由一个晶体管组成基本放大电路（单管放大器），它们的电压放大倍数一般只有几十倍。但是在实际应用中，往往需要放大非常微弱的信号，单管放大器放大倍数是远远不够的。为了获得更高的电压放大倍数，可以把多个基本放大电路连接起来，组成“多级放大电路”。其中每一个基本放大电路叫做一“级”，而级与级之间的连接方式则叫做“耦合方式”。实际上，单级放大电路中也存在电路与信号源以及负载之间的耦合问题。3.9.1多级放大电路概述1.耦合方式直接耦合A1A2电路简单，能放大交、直流信号，“Q”互相影响，零点漂移严重。阻容耦合A1A2各级“Q”独立，只放大交流信号，信号频率低时耦合电容容抗大。变压器耦合A1A2用于选频放大器、功率放大器等。2.直接耦合放大电路存在两个问题：1）静态工作点不合理（近饱和）。2）级数越多，相互影响越大（同类型的管子影响更大）。（1）直接耦合放大器电路0.7Vβ•β改进：（a）RRB1C1uiuoTT12UCE1E2RRC2(a)加入电阻RE2：工作点合理些β•βRRB1C1R

C2uiuoTT12RUz+VDzCC（b）在T2的发射极加入稳压管改进：RRB1C1RE2uiuoTT12RC2VCC+改进问题B：在电路中采用不同类型的管子，即NPN和PNP管配合使用，如下图所示。利用NPN型管和PNP型管级联工作（电平移动）相当于一只大功率NPN管（取决于其第一只管子的类型）RRB1C1RE2uiuoTT12RC2VCC-改进问题B：在电路中采用不同类型的管子，即NPN和PNP管配合使用，如下图所示。利用NPN型管和PNP型管级联工作（电平移动）相当于一只大功率PNP管（取决于其第一只管子的类型）（1）可以放大直流信号（或缓慢变化的信号）（2）便于集成化（电路中只有晶体管和电阻，没有电容器和电感器，便于做成集成电路）缺点：优点：（1）各级的静态工作点不独立，相互影响(会给设计、计算和调试带来不便)（2）存在零点漂移：输入为零而输出不是零（且变动着。零点漂移影响很严重）（2）直接耦合放大电路的优缺点（3）直接耦合放大电路的零点漂移问题1）何谓零点漂移？2）产生零点漂移的原因3）零点漂移的严重性及其抑制方法1、元件参数变化、电源波动2、温度变化的影响如果采用高精度电阻并经经过老化处理和采用高稳定度的电源之后，则晶体管参数随温度的变化将成为产生零点漂移的主要原因。如果零点漂移的大小足以和输出的有用信号相比拟，就无法对两者进行区分。电路将无法工作！因此，为使放大电路正常工作，必须抑制零点漂移。注意：为什么只对直接耦合多级放大电路提出这一问题呢？温度的变化和零点漂移都是随时间缓慢变化的，阻容耦合放大器会阻断这种缓慢变化的信号，不会逐级传递和放大。但是，直接耦合多级放大电路会逐级放大前级的零点漂移信号，在输出端造成严重影响。特别当温度变化较大，放大电路级数较多时，影响尤为严重。抑制零点漂移的方法：1）采用恒温措施：使晶体管工作环境温度稳定。需要恒温室或槽，设备复杂，成本高。2）采用温度补偿：热敏元件：在电路中用热敏元件、二极管（或晶体管的发射结）与工作管的温度特性互相补偿。差动放大电路：（最有效的方法）用特性相同的两个管子使零点漂移相互抵消。即“差动放大电路”的设计思想。3）直流负反馈：采用直流负反馈稳定静态工作点。4）阻容耦合：级间采用阻容耦合阻断直流（或极低频）信号。3.阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路的方框图阻容耦合：通过电容器连接前、后级电路方框图：单级阻容耦合放大电路两级阻容耦合放大电路1）各级的直流工作点相互独立：电容隔直流通交流，所以直流通路相互隔断、相互独立给设计、调试和分析带来很大方便。

2）传输过程中，交流信号损失少： 只要耦合电容足够大，则较低频率的信号也能由前级几乎不衰减地传递到后级。阻容耦合放大电路优点：3）温度漂移小。4）体积小，成本低。缺点：1）难以集成化；2）低频特性差；3）只能进行信号耦合（使信号直接通过），而不能改变其参数。4.三种耦合方式放大电路的应用场合1、阻容耦合放大电路：用于交流信号的放大。3、变压器耦合放大电路：用于功率放大及调谐放大。2、直接耦合放大电路：放大直流信号或缓慢变化的信号。集成电路中的放大电路：均采用直接耦合方式。为了抑制零漂，输入级采用特殊形式：差动放大电路。=Au1·Au2

·

·

·

AunAu1(dB)=Au1(dB)+Au2(dB)+·

·

·+Aun

(dB)注意：考虑级与级之间的相互影响，计算各级电压放大倍数时，应把：后级的输入电阻作为前级的负载！3.9.2多级放大电路的分析1.多级放大电路电压增益的计算总放大倍数=各级放大倍数的乘积总增益=各级增益之和Au1第一级Au2第二级Aun末级uiuo1RLRSuousuo2ui2uinii多级放大电路的输入电阻：

为第一级放大电路的输入电阻。多级放大电路的输出电阻：

为最后一级放大电路的输出电阻。2.输入和输出电阻当两级增益和频带均相同时，则单级的上下限频率处的增益为：两级的增益为：即两级的带宽小于单级带宽3.多级放大电路的频率响应两级放大一级放大多级放大电路的通频带比它的任何一级都窄多级放大电路的通频带比它的任何一级都窄则单级的上下限频率处的增益为：当两级增益和频带均相同时，两级的增益为：即两级的带宽小于单级带宽3.多级放大电路的频率响应（1）电压放大倍数定义为:AU=UO/UI（重点）（2）电流放大倍数定义为:AI=IO/II

（3）互阻增