模电助教版第2章基本放大电路分析

第二章基本放大电路分析P2832.1放大电路基本概念1.管子:①场效应晶体管(“FET”)

②双极型晶体管(“BJT”)2.放大电路构成:

A放大电路+-us

RsRL信号源直流电源负载＋

ui－＋

uo－uo(t)=A·ui(t)Amplifier3.静态与动态:

A放大电路+-us

RsRL信号源直流电源负载＋

ui－＋

uo－uo(t)=A·ui(t)①“先静后动”②“分步调试”大信号模型“分析”与“设计”1.管子:①场效应晶体管(“FET”)

②双极型晶体管(“BJT”)2.放大电路构成:小信号模型“静态分析”(“直流分析”)与“动态分析”“图解法”与

“估算法”(模型分析法)Amplifier例:共源极放大电路.分析iD,uDS.

＋VGG

－4.5VdgsiDiO

＋uO=uDS

－

＋

uI=uGSiI

－

＋VDD

－15VRd

7.5k

输入回路输出回路+-ui

1.3.4NMOS应用(“图解法”分析)1.3场效应晶体三极管(“FET”)1.3.1绝缘栅场效应管(“IGFET”)1.3.3场效应管的主要参数和特点1.3.2结型场效应管(“JFET”)参考P58-60复习举例例:共源极放大电路.分析iD,uDS.

＋VGG

－4.5VdgsiDiO

＋uO=uDS

－

＋

uI=uGSiI

－

＋VDD

－15VRd

7.5k

输入回路令UGS（th）=3V输出回路+-ui

1.静态工作点(ui=0V时)输入静态点:iI=iGS=IGSQ=0mAuI=uGS=UGSQ=4.5V输出静态点:iO=iD=IDQ=？

uO=uDS=UDSQ=？利用:①iD=f(uDS)|uGS=4.5V

②uO=uDS=VDD

－iD·Rd

即iD=－uDS/Rd

＋VDD/Rd

1.3.4NMOS应用(“图解法”分析)1.静态工作点(ui=0V时)输入静态点:iI=iGS=IGSQ=0mAuI=uGS=UGSQ=4.5V输出静态点:iO=iD=IDQ=？

uO=uDS=UDSQ=？利用:①iD=f(uDS)|uGS=4.5V

②uO=uDS=VDD

－iD·Rd

即iD=－uDS/Rd

＋VDD/Rd

iD(mA)12V9.5V

VDD/Rd=2mAB6V5VIDQ=0.9mAQ4.5V=UGSQ

4VUGS(th)=3V0.26.08.210.415VAuDS(V)UDSQVDD

1.静态工作点(ui=0V时)输入静态点:iI=iGS=IGSQ=0mAuI=uGS=UGSQ=4.5V输出静态点:iO=iD=IDQ=？

uO=uDS=UDSQ=？利用:①iD=f(uDS)|uGS=4.5V

②uO=uDS=VDD

－iD·Rd

即iD=－uDS/Rd

＋VDD/Rd

iD(mA)12V9.5V

VDD/Rd=2mAB6V5VIDQ=0.9mAQ4.5V=UGSQ

4VUGS(th)=3V0.26.08.210.415VAuDS(V)UDSQVDD

故IDQ=0.9mAUDSQ=8.2V例:共源极放大电路.分析iD,uDS.

＋VGG

－4.5VdgsiDiO

＋uO=uDS

－

＋

uI=uGSiI

－

＋VDD

－15VRd

7.5k

输入回路令UGS（th）=3V输出回路+-ui

1.静态工作点(ui=0V时)输入静态点:iI=iGS=IGSQ=0mAuI=uGS=UGSQ=4.5V输出静态点:iO=iD=IDQ=？

uO=uDS=UDSQ=？利用:①iD=f(uDS)|uGS=4.5V

②uO=uDS=VDD

－iD·Rd

即iD=－uDS/Rd

＋VDD/Rd

1.3.4NMOS应用(“图解法”分析)故IDQ=0.9mAUDSQ=8.2V例:共源极放大电路.分析iD,uDS.

＋VGG

－4.5VdgsiDiO

＋uO=uDS

－

＋

uI=uGSiI

－

＋VDD

－15VRd

7.5k

输入回路令UGS（th）=3V输出回路+-ui

2.动态分析(令ui=0.5sint(V)

时)输入工作点:iI=iGS=0mAuI=uGS=UGSQ

＋ui

=4.5＋0.5sint(V)输出工作点:iO=iD=IDQ

＋id=0.9＋id=？(mA)uO=uDS=UDSQ

＋uds=8.2＋uds=？(V)利用:①iD=f(uDS)|uGS=uI

②uO=uDS=VDD

－iD·Rd

即iD=－uDS/Rd

＋VDD/Rd

1.3.4NMOS应用(“图解法”分析)故IDQ=0.9mAUDSQ=8.2ViD(mA)12V9.5V

VDD/Rd=2mAB6V5VIDQ=0.9mAQ4.5V=UGSQ

4VUGS(th)=3V0.26.08.210.415VAuDS(V)UDSQVDD

2.动态分析(令ui=0.5sint(V)

时)输入工作点:iI=iGS=0mAuI=uGS=UGSQ

＋ui

=4.5＋0.5sint(V)输出工作点:iO=iD=IDQ

＋id=0.9＋id

=？(mA)uO=uDS=UDSQ

＋uds=8.2＋uds

=？(V)利用:①iD=f(uDS)|uGS=uI

②uO=uDS=VDD

－iD·Rd

即iD=－uDS/Rd

＋VDD/Rd

iD(mA)12V9.5V

VDD/Rd=2mAB6V5VIDQ=0.9mAQ4.5V=UGSQ

4VUGS(th)=3V0.26.08.210.415VAuDS(V)UDSQVDD

2.动态分析(令ui=0.5sint(V)

时)输入工作点:iI=iGS=0mAuI=uGS=UGSQ

＋ui

=4.5＋0.5sint(V)输出工作点:iO=iD=IDQ

＋id=0.9＋id

=？(mA)uO=uDS=UDSQ

＋uds=8.2＋uds

=？(V)利用:①iD=f(uDS)|uGS=uI

②uO=uDS=VDD

－iD·Rd

即iD=－uDS/Rd

＋VDD/Rd

uGS=uI(V)12V

iD(mA)ttt1.2mA0.6mA2.20.30.5iD(mA)12V9.5V

VDD/Rd=2mAB6V5VIDQ=0.9mAQ4.5V=UGSQ

4VUGS(th)=3V0.26.08.210.415VAuDS(V)UDSQVDD

2.动态分析(令ui=0.5sint(V)

时)输入工作点:iI=iGS=0mAuI=uGS=UGSQ

＋ui

=4.5＋0.5sint(V)输出工作点:iO=iD=IDQ

＋id=0.9＋id

=0.9＋0.3sint(mA)uO=uDS=UDSQ

＋uds=8.2＋uds

=8.2－2.2sint(V)利用:①iD=f(uDS)|uGS=uI

②uO=uDS=VDD

－iD·Rd

即iD=－uDS/Rd

＋VDD/Rd

uGS=uI(V)12V

iD(mA)ttt1.2mA0.6mA2.20.30.5iD(mA)12V9.5V

VDD/Rd=2mAB6V5VIDQ=0.9mAQ4.5V=UGSQ

4VUGS(th)=3V0.26.08.210.415VAuDS(V)UDSQVDD

2.动态分析(令ui=0.5sint(V)

时)输入工作点:iI=iGS=0mAuI=uGS=UGSQ

＋ui

=4.5＋0.5sint(V)输出工作点:iO=iD=IDQ

＋id=0.9＋

id

=？(mA)uO=uDS=UDSQ

＋uds=8.2＋

uds

=？(V)利用:①iD=f(uDS)|uGS=uI

②uO=uDS=VDD

－iD·Rd

即iD=－uDS/Rd

＋VDD/Rd

uGS=uI(V)12V

iD(mA)ttt1.2mA0.6mA2.20.3iD(mA)12V9.5V

VDD/Rd=2mAB6V5VIDQ=0.9mAQ4.5V=UGSQ

4VUGS(th)=3V0.26.08.210.415VAuDS(V)UDSQVDD

2.动态分析(令ui=0.5sint(V)

时)输入工作点:iI=iGS=0mAuI=uGS=UGSQ

＋ui

=4.5＋0.5sint(V)利用:①iD=f(uDS)|uGS=uI

②uO=uDS=VDD

－iD·Rd

即iD=－uDS/Rd

＋VDD/Rd

uGS=uI(V)12V

iD(mA)ttt1.2mA0.6mA2.20.3ui=5sint(V)时大信号非线性失真—截止区:缩顶,

可变电阻区:削顶最大不失真输出幅度—Q中点iD(mA)12V9.5V

VDD/Rd=2mAB6V5VIDQ=0.9mAQ4.5V=UGSQ

4VUGS(th)=3V0.26.08.210.415VAuDS(V)UDSQVDD

3.电子开关

iI=iGS=0mA

uI=uGS=方波时利用:①iD=f(uDS)|uGS=uI

②uO=uDS=VDD

－iD·Rd

即iD=－uDS/Rd

＋VDD/Rd

uGS=uI(V)12V

iD(mA)ttt1.2mA0.6mA2.20.3反相器—电子开关dgs

＋VGG

－4.5VdgsiDiO

＋uO=uDS

－

＋

uI=uGSiI

－

＋VDD

－15VRd

7.5k

输入回路输出回路+-ui

12V0V15V0.2Vdgs1.3场效应晶体三极管(“FET”)1.3.1绝缘栅场效应管(“IGFET”)例:共源极放大电路.分析iD,uDS.1.3.4NMOS应用(“图解法”分析)1.3.3场效应管的主要参数和特点1.3.2结型场效应管(“JFET”)参考P58-60反相器—电子开关

＋VGG

－4.5VdgsiDiO

＋uO=uDS

－

＋

uI=uGSiI

－

＋VDD

－15VRd

7.5k

输入回路输出回路+-ui

12V0Vdgs1.3场效应晶体三极管(“FET”)1.3.1绝缘栅场效应管(“IGFET”)例:共源极放大电路.分析iD,uDS.1.3.4NMOS应用(“图解法”分析)1.3.3场效应管的主要参数和特点1.3.2结型场效应管(“JFET”)参考P58-60157.5dsg反相器—电子开关例:共源极放大电路.分析iD,uDS.

＋VGG

－4.5VdgsiDiO

＋uO=uDS

－

＋

uI=uGSiI

－

＋VDD

－15VRd

7.5k

输入回路输出回路+-ui

1.3.4NMOS应用(“图解法”分析)1.3场效应晶体三极管(“FET”)1.3.1绝缘栅场效应管(“IGFET”)1.3.3场效应管的主要参数和特点1.3.2结型场效应管(“JFET”)参考P58-603.静态与动态:

A放大电路+-us

RsRL信号源直流电源负载＋

ui－＋

uo－uo(t)=A·ui(t)①“先静后动”②“分步调试”大信号模型“分析”与“设计”1.管子:①场效应晶体管(“FET”)

②双极型晶体管(“BJT”)2.放大电路构成:小信号模型“静态分析”(“直流分析”)与“动态分析”“图解法”与

“估算法”(模型分析法)Amplifier4.主要性能指标(5个)(动态指标)

A放大电路+-us

RsRL信号源直流电源负载＋

ui－＋

uo－uo(t)=A·ui(t)①增益(放大倍数)UimUom电压增益Au：Au=Uo/Ui=Uom/Uim=uo/ui

Au=Uo/Ui

Au(dB)=20lgUo/Ui

源电压增益Aus:Aus=Uo/Us=uo/us

Amplifier开路电压增益：负载开路(即RL=∞)时的电压增益。4.主要性能指标(5个)(动态指标)

A放大电路+-us

RsRL信号源直流电源负载＋

ui－＋

uo－uo(t)=A·ui(t)①增益(放大倍数)UimUom电压增益Au：Au=Uo/Ui=Uom/Uim=uo/ui

Au=Uo/Ui

Au(dB)=20lgUo/Ui

源电压增益Aus:Aus=Uo/Us=uo/us

Amplifier电流增益互阻增益互导增益功率增益开路电压增益：其它：4.主要性能指标(5个)(动态指标)

A放大电路+-us

RsRL信号源直流电源负载＋

ui－＋

uo－uo(t)=A·ui(t)①增益(放大倍数)②输入电阻RiUomIoIiUim＋－Amplifier低频小信号模型看成一个电压控制电压源(VCVS).4.主要性能指标(5个)(动态指标)

A放大电路+-us

RsRL信号源直流电源负载＋

ui－＋

uo－uo(t)=A·ui(t)①增益(放大倍数)②输入电阻RiUomIoIiUim源电压增益Aus:Aus=Uo/Us

UiUoRi

UsUiRi

＋Rs

=Au=＋－Amplifier1.

一般来说Ri越大越好(高阻入，低阻出的连接方式

).

Ri越大，Ii就越小，从信号源索取的电流越小,信号源电压损失越小，输入电压越接近信号源电压.2.匹配:

Ri=Rs时,称阻抗匹配,可实现最大功率传输.

还有功率匹配,传输线匹配,电平匹配,通信口间电气及物理特性匹配等.低频小信号模型看成一个电压控制电压源(VCVS).4.主要性能指标(5个)(动态指标)①增益(放大倍数)②输入电阻Ri

③输出电阻Ro

IoIiUo=Uoo－IoRo输出电阻Ro的确定：①分析电路时采用在输出端反加等效信号源的方法。②在实验室采用测量的方法。＋－低频小信号模型③开路短路法。（电压源或电流源）①分析电路时采用在输出端反加等效信号源的方法。（电压源或电流源）②在实验室采用测量的方法。4.主要性能指标(5个)(动态指标)①增益(放大倍数)②输入电阻Ri

③输出电阻Ro

IoIiUo=Uoo－IoRo输出电阻Ro的确定：＋－低频小信号模型

Ro越小，则放大电路的输出特性越接近恒压源特性，带负载能力越强。Ro的大小，反映了放大电路带负载的能力。

Ro越大，则放大电路的输出特性越接近恒流源特性。③开路短路法。4.主要性能指标(5个)(动态指标)

A放大电路+-us

RsRL信号源直流电源负载＋

ui－＋

uo－uo(t)=A·ui(t)①增益(放大倍数)②输入电阻Ri

③输出电阻Ro

UimUomus=Usmsin2f·t(V)

ui=Uimsin2f·t(V)

uo=Uomsin2f·t(V)电压增益Au：Au=Uo/Ui=Uom/Uim=uo/ui

Au=Uo/Ui

Au(dB)=20lgUo/Ui

源电压增益Aus:Aus=Uo/Us=uo/us

④通频带Amplifier4.主要性能指标(5个)(动态指标)

A放大电路+-us

RsRL信号源直流电源负载＋

ui－＋

uo－uo(t)=A·ui(t)①增益(放大倍数)②输入电阻Ri

③输出电阻Ro

④通频带Au(f)或Uom(f)UimUomus=Usmsin2f·t(V)

ui=Uimsin2f·t(V)

uo=Uomsin2f·t(V)电压增益Au：Au=Uo/Ui=Uom/Uim=uo/ui

Au=Uo/Ui

Au(dB)=20lgUo/Ui

源电压增益Aus:Aus=Uo/Us=uo/us

Amplifier4.主要性能指标(5个)(动态指标)

A放大电路+-us

RsRL信号源直流电源负载＋

ui－＋

uo－uo(t)=A·ui(t)①增益(放大倍数)②输入电阻Ri

③输出电阻Ro

④通频带Au(f)或Uom(f)UimUomus=Usmsin2f·t(V)

ui=Uimsin2f·t(V)

uo=Uomsin2f·t(V)通频带：上限频率：fH下限频率：fLAmplifier线性失真(频率失真与相位失真）“－3dB带宽”

4.主要性能指标(5个)(动态指标)

A放大电路+-us

RsRL信号源直流电源负载＋

ui－＋

uo－uo(t)=A·ui(t)①增益(放大倍数)②输入电阻Ri

③输出电阻Ro

④通频带Au(f)或Uom(f)⑤最大不失真输出幅度us=Usmsin2f·t(V)

ui=Uimsin2f·t(V)

uo=Uomsin2f·t(V)UomUimui

大信号时非线性失真—截止区:缩顶—截止失真

(对FET)可变电阻区:削顶—饱和失真

(对BJT

)

最大不失真输出幅度—Q中点线性失真Amplifier(频率失真与相位失真）4.主要性能指标(5个)(动态指标)

A放大电路+-us

RsRL信号源直流电源负载＋

ui－＋

uo－uo(t)=A·ui(t)①增益(放大倍数)②输入电阻Ri

③输出电阻Ro

④通频带Au(f)或Uom(f)⑤最大不失真输出幅度us=Usmsin2f·t(V)

ui=Uimsin2f·t(V)

uo=Uomsin2f·t(V)UomUimAmplifier基本功能:能放大、不失真

.

加得进、取得出.2.2基本放大电路(结构认识)P292共漏组态

(CD)共源组态(CS)C1,C2:“通交隔直”,“阻容耦合”自给删偏压:URs=IDQ·Rs

固定删偏压:Rg2Rg1+Rg2

UG=·VDD

UGURsUGSQ=UG－URs<0共栅组态(CG)1.场效应管放大电路(NJFET—三种组态)电压源:IC

＋

VCC

－电流源:等效交流电阻：ri=VCC/

IC=0/IC=0

故:

VCC=ri·IC=0等效直流电阻:RI=