放大电路详解课件

电子技术电子技术第第 9 章章 基本放大电路基本放大电路9.1 9.1 双极型晶体管双极型晶体管双极型晶体管双极型晶体管 9.2 9.2 放大电路的工作原理放大电路的工作原理放大电路的工作原理放大电路的工作原理 9.3 9.3 放大电路的静态分析放大电路的静态分析放大电路的静态分析放大电路的静态分析9.4 9.4 放大电路的动态分析放大电路的动态分析放大电路的动态分析放大电路的动态分析 9.5 9.5 双极型晶体管基本放大电路双极型晶体管基本放大电路双极型晶体管基本放大电路双极型晶体管基本放大电路 9.6 9.6 场效应型晶体管场效应型晶体管场效应型晶体管场效应型晶体管 9.7 9.7 场效应型场效应型场效应型场效应型晶体管基本放大电路晶体管基本放大电路晶体管基本放大电路晶体管基本放大电路 9.8 9.8 多级多级多级多级放大电路放大电路放大电路放大电路 9.9 9.9 差分差分差分差分放大电路放大电路放大电路放大电路 9.10 9.10 功率功率功率功率放大电路放大电路放大电路放大电路 下一章下一章 上一章上一章 返回主页返回主页 1 1第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 BEC9.1 双极型晶体管双极型晶体管 一、一、基本结构基本结构 PNP型：型：NPN型型：N P N基极基极 基区基区 集电极集电极 集电区集电区 集电结集电结 发射极发射极 发射区发射区 发射结发射结 N P N P N P基极基极 基区基区 集电极集电极 集电区集电区 集电结集电结 发射极发射极 发射区发射区 发射结发射结 P N P CBE结构示意图和图形符号结构示意图和图形符号2大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 二、工作状态二、工作状态 条件条件:发射结正偏发射结正偏,集电结反偏。集电结反偏。发射区发射载流子发射区发射载流子 形成电流形成电流IE 少部分在基区被复合少部分在基区被复合 形成形成IB 大部分被集电区收集大部分被集电区收集 形成形成IC 1放大状态放大状态电流的形成电流的形成NPNB E CRCUCC UBB RB晶体管中载流子的运动过程晶体管中载流子的运动过程IEICIB3大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 电流的关系电流的关系 IE=IB+IC 当当 IB=0 时，时，直流直流(静态静态)电流放大系数电流放大系数 交流交流(动态动态)电流放大系数电流放大系数 IC IBICICEO IB =IC IB=UCE=常数常数 IC IB IC=ICEONPNB E CRCUCC UBB RBIEICIB电路图电路图4大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 IB 微小的变化，会产生微小的变化，会产生 IC 很大的变化。很大的变化。IC=IB。0UCEUCC，UCE=UCCRC IC。晶体管相当于通路。晶体管相当于通路。特点特点5大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 特点：特点：IB,IC 基本不变。基本不变。ICUCC/RC。UCE0。晶体管相当于短路。晶体管相当于短路。条件条件:发射结正偏发射结正偏,集电结正偏。集电结正偏。IB,IC UCE=(UCCRC IC)ICM=UCC/RC 2.饱和状态饱和状态电路图电路图NPNB E CRCUCC UBB RBIEICIBCERCUCC 饱和状态时的晶体管饱和状态时的晶体管6大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 特点：特点：IB=0 IC=0 UCE=UCC 晶体管相当于开路。晶体管相当于开路。3.截止状态截止状态条件条件:发射结反偏发射结反偏,集电结反偏。集电结反偏。电路图电路图CERCUCC 截止状态时的晶体管截止状态时的晶体管NPNB E CRCUCC UBB RBIEICIB7大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 晶体管处于放大状态。晶体管处于放大状态。(2)开关开关 S 合向合向 b 时时 例例9.1.1 图示电路，晶体管的图示电路，晶体管的 =100，求开关，求开关 S 合向合向 a、b、c 时的时的 IB、IC 和和 UCE，并指出晶体管的工作，并指出晶体管的工作 状态（忽略状态（忽略 UBE）。）。解解 (1)开关开关 S 合向合向 a 时时 UBB1 RB1 5 500103 IB=A =0.01 mAIC=IB =1000.01 mA=1 mA UCE=UCCRCIC =(1551031103)V=10 VUCC=15 V UBB1=5 V UBB2=1.5 VRB1=500 k RB2=50 k RC=5 k UBB1 S BCERCUCC RB1 UBB2 RB2 a b c 8大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 UCE=0 V 晶体管处于饱和状态。因为若晶体管处于饱和状态。因为若 IC=IB=1000.1mA=10 mA UCE=UCCRCIC=(15510310103)V=35 V UCE0，这是不可能的，即不可能处于放大状态。，这是不可能的，即不可能处于放大状态。(3)开关开关 S 合向合向 c 时时 IB=0，IC=0，UCE=UCC=15 V 晶体管处于截止状态。晶体管处于截止状态。UCC RC =3 mA UCC RC15 5103 IC=A=3 mA UBB1 S BCERCUCC RB1 UBB2 RB2 a b c UBB1 RB2 5 50103 IB=A=0.1 mA 9大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 三、三、特性曲线特性曲线 1.1.输入特性输入特性输入特性输入特性 IB=f(UBE)UCE=常数常数 UCE1V25 UCE1V7580604020UBE/VIB/AO0.4 0.8 硅管：硅管：UBE 0.7 V 锗管：锗管：UBE 0.3 ViC uCE uBE iBBEC输入特性输入特性工作方式工作方式10大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 2.2.输出特性输出特性输出特性输出特性 IC=f(UCE)IB=常数常数 放放 大大 区区IC/mA43213 6 9UCE/VO IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 饱和区饱和区截止区截止区输出特性输出特性iC uCE uBE iBBEC工作方式工作方式11大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 动态电流放大系数动态电流放大系数 2.穿透电流穿透电流 ICEO3.集电极最大允许电流集电极最大允许电流 ICM4.集电极最大耗散功率集电极最大耗散功率 PCM PC=UCE IC5.反向击穿电压反向击穿电压 U(BR)CEO静态电流放大系数静态电流放大系数 四、主要参数四、主要参数1.电流放大系数电流放大系数43213 6 9 ICUCE O 放放 大大 区区截止区截止区饱饱和和区区过过 损损 耗耗 区区 安安 全全 工工 作作 区区 U(BR)CEO ICM PCM功耗曲线功耗曲线12大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 9.2 放大电路的工作原理放大电路的工作原理一、电路组成一、电路组成 BCERBRCUCCUBBUCCBCERBRC两个电源的放大电路两个电源的放大电路一个电源的放大电路一个电源的放大电路13大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 RBRC+UCC uo ui C1C2RBRC-UCC uo ui C1C2NPN 管放大电路管放大电路PNP 管放大电路管放大电路放大电路的简化画法：放大电路的简化画法：14大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 iB uBE 二、信号的放大过程二、信号的放大过程 1.1.静态时静态时静态时静态时 ui=0，直流电源单独作用。，直流电源单独作用。2.2.动态时动态时动态时动态时 输入信号输入信号 ui，Oui t iC uCE 输出信号输出信号 uo=uce=RC ic RBRC+UCC uo ui C1C2O t ui t uo O t UBEOIB tO t UCEO t ICO t uoO信号的放大过程信号的放大过程15大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 9.3 放大电路的静态分析放大电路的静态分析一、静态工作点的确定一、静态工作点的确定 1.图解法图解法图解法图解法 2.在输入特性曲线上在输入特性曲线上IC IBUBE QUCEUCCUCC RC 已知已知 IB,可确定可确定 Q 点点,可知可知 UBE。在输出特性曲线上在输出特性曲线上 已知已知 IB,可确定可确定 Q 点，点，可知可知 IC,UCE。UBE IBOUCEICO输输入入特特性性输输出出特特性性Q16大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 RBRC+UCC uo ui C1C22.2.计算法计算法计算法计算法直流通路的做法：直流通路的做法：(1)信信号源中的电动势短路；号源中的电动势短路；(2)电容开路。电容开路。IBRB+UBE=UCC IC=IBUCE=UCCRCIC UCCUBE RBIB=IB RBRC+UCCUBE直流通路直流通路放大电路放大电路17大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 例例 9.3.1 在如图所示的固定偏置放大电路中，已在如图所示的固定偏置放大电路中，已知知 UCC=6 V，RB=180 k，RC=2 k,=50，晶体，晶体管为硅管。试求放大电路的静态工作点。管为硅管。试求放大电路的静态工作点。RBRC+UCC uo ui C1C2 解解 IC=IBUCE=UCCRC IC UCCUBE RBIB=60.7 180=mA=0.029 4 mA=500.029 4 mA=1.47 mA=(621.47)V=3.06 V 18大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 二二.静态工作点的影响静态工作点的影响 1.当当 IB 太小，太小，Q 点很低，引起后半周截止失真。点很低，引起后半周截止失真。2.当当 IB 太大，太大，Q 点很高，引起前半周饱和失真。点很高，引起前半周饱和失真。截止失真和饱和失真统称为非线形失真。截止失真和饱和失真统称为非线形失真。UCEuCEO t IBiBO t ICiCO t UCEuCEO t ICiCO t IBiBO t uOO t uOO t 截截止止失失真真饱饱和和失失真真19大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 9.4 放大电路的动态分析放大电路的动态分析一、放大电路的主要性能指标一、放大电路的主要性能指标 1.1.电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数 A Au u其分贝值其分贝值:|Au|(dB)=20lg|Au|定义：定义：Uo UiAu=Uo UiAu=Uo Ui 绝对值绝对值:|Au|=Uom Uim=当输入信号为正弦交流信号时当输入信号为正弦交流信号时,20大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 在放大电路中在放大电路中:2.2.输入电阻输入电阻输入电阻输入电阻 r ri i 定义：定义：Ui Ii ri=Ui Ii ri=当输入信号为正弦交流信号时当输入信号为正弦交流信号时 ri RSri Ui=Us Us RSri Ii=Ui+_UsIiRS放放大大电电路路ri放大电路放大电路信号源信号源输入电阻输入电阻21大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 ri 大大 Ui 大大 Uo 大；大；ri 大大 Ii 小小 可减轻信号源的负担；可减轻信号源的负担；ri RSri Ui=Us Us RSri Ii=ri 越大越好，越大越好，ri RS。可见：可见：Ui+_UsIiRS放放大大电电路路ri输入电阻输入电阻22大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 3.3.输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻 r ro o UOC ISC ro=UOC ISC ro=当输入信号为正弦交流信号时：当输入信号为正弦交流信号时：定义：定义：其中其中:Ues=UOC =A0Ui RL RLroUoL=UOC RL RLro|Au|=|A0|Uo+_UesIoro RL放大电路放大电路负载负载 输出电阻输出电阻23大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 若若 ro 小，带载能力强；反之带载能力差。小，带载能力强；反之带载能力差。RL RLroUoL=UOC RL RLro|Au|=|A0|可见：可见：ro 越小越好，越小越好，ro RL。Uo+_UesIoro RL24大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 4.4.放大电路的频率特性放大电路的频率特性 幅频特性幅频特性:|Au|f 270o180o 90oO f 相频特性相频特性:f|Am|f O|Au|f1f2 通频带通频带0.707|Am|25大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 解解 (1)ri RSri Ui=Us 9103(19)103=10 mV =9 mV UOC=|A0|Ui =1009 10-3 V=0.9 V=900 mV 例例 9.4.1 某放大电路的空载电压放大倍数某放大电路的空载电压放大倍数|A0|=100，输入电阻，输入电阻 ri=9 k ，输出电阻，输出电阻 ro=1 k，试问，试问:(1)输入端接到输入端接到 Us=10 mV，RS=1 k 的信号源上，的信号源上，开路电压开路电压 UOC 应等于多少？应等于多少？(2)输出端再接上输出端再接上 RL=9 k 的负载电阻时，负载上的电压的负载电阻时，负载上的电压 UoL 应等于多少？这时电应等于多少？这时电压放大倍数压放大倍数|Au|是多少？是多少？26大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 RL RLro|Au|=|A0|(2)=810 mV=0.81 V RL RLroUoL=UOC 9103 (19)103=900 10-3 V 9103(19)103=100=90 Uo Ui或或|Au|=810 9=9027大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 二、放大电路的微变等效电路二、放大电路的微变等效电路 1.1.晶体管的交流小信号电路模型晶体管的交流小信号电路模型晶体管的交流小信号电路模型晶体管的交流小信号电路模型 输入端电压和电流的关系输入端电压和电流的关系 UBE IB 为一个常数。为一个常数。IB IB UBE 称为晶体管的输入电阻。称为晶体管的输入电阻。rbe=iBuBEOQiC uCE uBE iBBEC电路图电路图输入特性输入特性28大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 晶体管从输入端看，可以用一个等效的动态电晶体管从输入端看，可以用一个等效的动态电 阻阻 rbe代替。代替。rbe 可以估算：可以估算：rbe=200+26 ICiC uCE uBE iBBEC be BErbe Ib 电路图电路图输入端口等效电路输入端口等效电路29大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 ce CIcE Ib(2)(2)输出输出输出输出端电压和电流的关系端电压和电流的关系 在放大区在放大区:IC=IB 从输出端看，可以用一个从输出端看，可以用一个 受控电流源代替。受控电流源代替。iC uCE uBE iBBEC be BErbe Ib ce CIc Ib晶体管的小信号模型晶体管的小信号模型共射接法共射接法共集接法共集接法共基接法共基接法CE IbIcBIbrbeCE IbIcBIbrbe电路图电路图30大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 IiIbIcIoRBRC Uo Ui RBRC+UCC uo ui C1C22.放大电路的交流通路放大电路的交流通路 +_UsRsRL 作法作法:C 短路，短路，UCC 短路。短路。IbIc IiUo Ui BrbeCRBRCEIo Ib放大电路放大电路交流通路交流通路微变等效电路微变等效电路B EC31大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 Au=Uo Ui其中：其中：RL=RCRL Ic(RC RL)Ib rbe=RL rbe =ri Ui Ii =Ii(RBrbe)Ii=RB rbe rbe UOC ISC ro=Ic RC Ic=RC +_UsRsRL IbIc IiUo Ui BrbeCRBRCEIo Ib微变等效电路微变等效电路32大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 例例9.4.2 求求例例9.3.1放大电路的空载电压放大倍放大电路的空载电压放大倍数、输入电阻数、输入电阻 和输出电阻和输出电阻 。(1)空载电压放大倍数空载电压放大倍数解解26 ICrbe=200+=(200+50 )261.47=1 084 Ao=RC rbe=502 1.084=92.25 ri=RB rbe(2)输入电阻输入电阻 =k 1801.0841801.084=1.078 k(3)输出电阻输出电阻 ro=RC =2 k RBRC+UCC uo ui C1C233大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 9.5 双极型晶体管基本放大电路双极型晶体管基本放大电路一、共射放大电路一、共射放大电路 1.1.电路组成电路组成电路组成电路组成(1)增加一个偏流电阻增加一个偏流电阻 RB2，(2)可以固定基极电位。可以固定基极电位。只要满足只要满足:I2 IB RB2 RB1RB2 UB=UCC 选择参数时，一般取选择参数时，一般取 I2(510)IB。RB1RC+UCC uo ui C1C2RB2RECE共射放大电路共射放大电路34大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 (2)增加发射极电阻增加发射极电阻 RE，可以稳定可以稳定 IC。只要满足只要满足 UB UBE UBREUEREIE=IC=1 IE 选择参数时选择参数时,一般取一般取 UB(510)UBE。T ICEO IE URE IC IC UBE (3)增加增加 CE,避免避免 Au下降。下降。RB1RC+UCC uo ui C1C2RB2RECE共射放大电路共射放大电路35大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 RB1RC+UCC uo ui C1C2RB2RECE2.2.静态分析静态分析静态分析静态分析 画直流通路画直流通路 RB1RC+UCCRB2RE UBUBE REIE=IB=1 1 IE IC=IB UCE=UCCRC ICRE IE UCC(RCRE)IC RB2 RB1RB2 UB=UCC 共射放大电路的直流通路共射放大电路的直流通路共射放大电路共射放大电路36大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 3.3.动态分析动态分析动态分析动态分析RB1RC+UCC uo ui C1C2RB2RECE+_USRSRL IiIbIcIoRB2RC Uo Ui IeRB1BEC Ib IiIcIoBrbeC IbRB1RCEUo Ui RB2共射放大电路的交流通路共射放大电路的交流通路 共射放大电路共射放大电路共射放大电路的微变等效电路共射放大电路的微变等效电路 37大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 Au=Uo Ui其中：其中：RL=RCRL Ic(RCRL)Ib rbe=RL rbe=ri Ui Ii =Ii(RB1RB2rbe)Ii=RB1RB2rbe rbe UOC ISC ro=IcRC Ic=RC +_USRSRL Ib IiIcIoBrbeC IbRB1RCEUo Ui RB2共射放大电路的微变等效电路共射放大电路的微变等效电路 38大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 RB+UCC uO ui C1C2RE1.1.电路组成电路组成电路组成电路组成 二、二、共集放大电路共集放大电路 2.2.静态分析静态分析静态分析静态分析 RB+UCCRERBIBUBERE(1)IB=UCCIC=IB UCE=UCCREIE =UCCRE(1 )IB UCCUBERB+(1 )RE IB=共集放大电路共集放大电路共集放大电路的直流通路共集放大电路的直流通路 39大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 3.3.动态分析动态分析动态分析动态分析 uo RB+UCC ui C1C2RERE Uo Ui RB BEC+_USRS Ib Io Ii Ib Ui BrbeE RE Uo RB C RL 共集放大电路的交流通路共集放大电路的交流通路 共集放大电路共集放大电路共集放大电路的微变等效电路共集放大电路的微变等效电路 40大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 Au=Uo Ui其中：其中：RL=RERL ri Ui Ii =UOC ISC ro=(1 )RL rbe(1 )RL =1 RBrbe(1 )RL =(RS RB)rbe 1 =RE+_USRS Ib Io Ii Ib Ui BrbeE RE Uo RB C RL 共集放大电路的微变等效电路共集放大电路的微变等效电路 41大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 RB1RC+UCC uo ui CBC2RB2REC1三、共基放大电路三、共基放大电路1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构2.2.静态分析静态分析静态分析静态分析 IC=IB UCE=UCCRC ICRE IE UCC(RCRE)IC RB2 RB1RB2 UB=UCC RB1RC+UCCRB2REIB=1 1 IE 共基放大电路共基放大电路共基放大电路的直流通路共基放大电路的直流通路 42大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 3.3.动态分析动态分析动态分析动态分析 IiRERC Uo Ui IoBEC+_USRSRB1RC+UCC uo ui CBC2RB2REC1RL IbIiRERC Uo Ui IoBECrbe Ib共基放大电路的交流通路共基放大电路的交流通路 共基放大电路共基放大电路共基放大电路的微变等效电路共基放大电路的微变等效电路 43大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 Au=Uo Ui RL rbe =ro UOC ISC =RC ri Ui Ii =rbe 1 =RE 其中：其中：RL=RCRL +_USRSRL IbIiRERC Uo Ui IoBECrbe Ib共基放大电路的微变等效电路共基放大电路的微变等效电路 44大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 9.6 场场效应型效应型晶体管晶体管一、基本结构一、基本结构 SiO2NMOS 管管PMOS 管管源极源极 漏极漏极S D 铝片铝片栅极栅极 GBP 型硅衬底型硅衬底 N+N+BN 型硅衬底型硅衬底 P+P+源极源极 栅极栅极 漏极漏极S G D 45大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 P 型硅衬底型硅衬底 N+N+BSGD二、基本类型二、基本类型 按导电沟道的不同分为：按导电沟道的不同分为：N型沟道型沟道MOS管管NMOS管管 P型沟道型沟道MOS管管PMOS管管N 型硅衬底型硅衬底 P+P+BSGDNMOS 管管PMOS 管管导电沟道导电沟道+46大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 按导电沟道形成的不同分为：按导电沟道形成的不同分为：增强型增强型简称简称E型型 耗尽型耗尽型简称简称D型型场效应管的图形符号场效应管的图形符号:G E型型 NMOS SDBG E型型 PMOS SDB D型型 NMOS SDGB D型型 PMOS SDGB47大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 三、工作原理三、工作原理 形成反型层导电沟道的条件是：形成反型层导电沟道的条件是：E型型NMOS管管 UGS UGS(th)0 E型型PMOS管管 UGS UGS(th)UGS(0ff)0 D型型PMOS管管 UGS 0 总之总之,改变改变UGS,可以改变导通沟道的厚度可以改变导通沟道的厚度和形状和形状,从而实现控制从而实现控制 ID。48大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 四、特性曲线四、特性曲线 耗尽型耗尽型NMOS 管管 UGSIDUGS(off)O增强型增强型NMOS 管管 UGSIDUGS(th)O转移特性转移特性漏极特性漏极特性UDSIDUGS=+UGS=+UGS=+OUDSIDUGS=0 UGS=+UGS=-O49大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 耗尽型耗尽型PMOS 管管 增强型增强型PMOS 管管 转移特性转移特性漏极特性漏极特性UGS(th)OIDUGSUGS(off)OIDUGSIDOUDSUGS=-UGS=-UGS =-OUDSUGS=+UGS=0UGS =-ID50大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 9.7 场场效应型效应型晶体管基本放大电路晶体管基本放大电路一、增强型一、增强型MOS管共源放大电路管共源放大电路 DRG1RD+UDD uo ui C1C2RG2RSRGGS1.1.静态时静态时静态时静态时 RG2 RG1RG2 UG=UDD 当当UGS UGS(th)时时,才能建立起反型层导电沟道。才能建立起反型层导电沟道。ID=IS UGS=UGRSIS UD=UDDRDID分压偏置共源放大电路分压偏置共源放大电路51大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 2.2.动态时动态时动态时动态时 uo=idRD uG=UG ui uD=UDDiDRD uGS=UGS ugs iD=IDid uGS uG Oui t iD uD t uo O t UGOUGS tO t UDO t IDO电压电流波形电压电流波形52大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 只要只要 UGS UGS(off),导电沟道就不会消失。导电沟道就不会消失。IG=01.1.静态时静态时静态时静态时 uGS=RS IS2.2.动态时动态时动态时动态时 与增强型一样。与增强型一样。二、耗尽型二、耗尽型MOS管共源放大电路管共源放大电路 RD+UDD uO ui C1C2RGRSGDS自给偏置共源放大电路自给偏置共源放大电路53大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 9.8 多级放大电路多级放大电路 级间级间耦合方式耦合方式 阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。一、阻容一、阻容耦合耦合 1.1.静态分析静态分析静态分析静态分析 前、后两级静态工作点彼此独立，互不影响。前、后两级静态工作点彼此独立，互不影响。RB1RC ui C1C2RB2RE1CERB3+UCC uO C3RE2阻容耦合阻容耦合54大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 2.2.动态分析动态分析动态分析动态分析 US+_RSRL UO Io IbIoIc IbUi rbe IbRE2RB Ii Ib IirbeRB1RCRB2RB1RC ui C1C2RB2RE1CERB3+UCC uO C3RE2微变等效电路微变等效电路阻容耦合阻容耦合55大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 Au=Au1Au2 其中其中：RL1=ri2,ri=ri1 ro=ro2 RL1=RC1ri2。US+_RSRL UO Io IbIoIc IbUi rbe IbRE2RB Ii Ib IirbeRB1RCRB2 阻容耦合放大电路，只能放大交流信号，阻容耦合放大电路，只能放大交流信号，无法传递直流信号。无法传递直流信号。微变等效电路微变等效电路56大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 1.1.静态分析静态分析静态分析静态分析 前后级静态工作点相互影响，相互制约；不能前后级静态工作点相互影响，相互制约；不能独立设置。独立设置。2.2.动态分析动态分析动态分析动态分析 分析方法同直接耦合放大电路。分析方法同直接耦合放大电路。可以放大直流信号。可以放大直流信号。3.3.零点漂移零点漂移零点漂移零点漂移 二、直接耦合直接耦合 RB1RC ui C1RB2RE1RB3+UCC uo RE2直接耦合直接耦合57大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 例例 9.6.1 如图所示放大电路如图所示放大电路,已知已知 RB1=33 k，RB2=RB3=10 k,RC=2 k,RE1=RE2=1.5 k,两晶体两晶体管的管的 1=2=60,rbe1=rbe2=0.6 k。求总电压放大倍数。求总电压放大倍数。RL1=ri2 解解第一级为共射放大电路第一级为共射放大电路,它的负载电阻即它的负载电阻即第二级的输入电阻。第二级的输入电阻。=RB3rbe2(1 2)RE2 RB1RC ui C1C2RB2RE1CERB3+UCC uO C3RE258大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 =k 100.6(160)1.5100.6(160)1.5=8.46 k=k 21038.4610321038.46103=1.62 k Au1=1RL1 rbe1.620.6=60 =162 第二级为共集放大电路第二级为共集放大电路,可取可取 Au=1，Au=Au1Au2=1621 =162 RL1=RCRL1 RL1=RB3rbe2(1 2)RE2 解解59大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 9.9 差分放大电路差分放大电路 IC1IC2 UC1=UC2 Uo=UC1UC2 =0 一、一、工作原理工作原理 1.静态时静态时 ui1=ui2=0 RC+UCC uo ui1 RERC ui2 UEE T1T2基本差分放大电路基本差分放大电路60大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 (1)(1)共模输入信号共模输入信号共模输入信号共模输入信号 ui1=ui2 uc1=uc2 uo=uc1uc2=0 对共模信号无放大作用；对共模信号无放大作用；即即Ac=0。2.动态时动态时 RE抑制零点漂移的过程抑制零点漂移的过程T i RE uRE iB1 iB2 iC1 iC2uBE uBERC+UCC uo ui1 RERC ui2 UEE T1T2基本差分放大电路基本差分放大电路61大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 (2)(2)差模输入信号差模输入信号差模输入信号差模输入信号 ui1=ui2 uc1=uc2 uo=uc1 uc2 =2uc1对差模信号有放大作用对差模信号有放大作用,即即Ad0。Ad Ac KCMR=共模抑制比：共模抑制比：RC+UCC uo ui1 RERC ui2 UEE T1T2基本差分放大电路基本差分放大电路62大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 RC+UCC uo ui RERCUEE 双端输入双端输入 单端输入单端输入双端输出双端输出 单端输出单端输出 二、输入和输出方式二、输入和输出方式 双端输入双端输出双端输入双端输出双端输入单端输出双端输入单端输出单端输入双端输出单端输入双端输出 单端输入单端输出单端输入单端输出1.1.反相输入反相输入反相输入反相输入ui1=ui/2+_ube1ui2=ui/2+_ 设设 ui 增加，增加，ui 0 uBE1 0 ic1 0 uo 0可见可见:输入和输出电压输入和输出电压的相位相反，故的相位相反，故称反相称反相输入。输入。反相输入反相输入63大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 2.2.同相输入同相输入同相输入同相输入ui1=ui/2+_ube1ui2=ui/2+_ ui 0 ube1 0 ic1 0 uo 0设设 ui 增加增加 ui RC+UCC uo RERCUEE 双端输出时，双端输出时，uo=2uc1；单端输出时，单端输出时，uo=uc1。可见可见:输入和输出电压输入和输出电压的相位相同，故的相位相同，故称同相输入。称同相输入。同相输入同相输入64大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 9.10 功率放大电路功率放大电路一、功率放大电路概述一、功率放大电路概述 特点是输出功率大；效率高。特点是输出功率大；效率高。PO PE=100%，但波形严重失真。，但波形严重失真。3.3.甲乙类放大甲乙类放大甲乙类放大甲乙类放大 界于以上二者之间。界于以上二者之间。1.1.甲类放大甲类放大甲类放大甲类放大 波形不失真波形不失真,但但低。低。2.2.乙类放大乙类放大乙类放大乙类放大 甲类放大甲类放大 乙类放大乙类放大 uCE iC t Iav=IC t UCE OOUCE=UCCIC=0iC t tIavOOuCE65大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 二、乙类放大互补对称放大电路二、乙类放大互补对称放大电路+UCCRL ui UCCRL ui 两个独立的共集放大电路两个独立的共集放大电路 乙类放大互补对称电路乙类放大互补对称电路 +UCC ui UCCRL1.1.电路组成电路组成电路组成电路组成 2.静态时静态时静态时静态时 ui=0 IB=0，IC=0；iL=0，uo=0。故为乙类放大。故为乙类放大。66大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 3 3.动态时动态时动态时动态时 负半周负半周 ui 0，NPN管截止管截止,PNP管放大管放大。正半周正半周 ui 0,NPN管放大管放大,PNP管截止管截止；iL1iL2交越失真交越失真 IB 和和 IC 不宜为不宜为 0，应将静态，应将静态 工作点提高一点，以避开输工作点提高一点，以避开输 入特性的死区。入特性的死区。ui tOuo tO+UCC ui UCCRL乙类放大互补对称电路乙类放大互补对称电路 乙类放大互补对称电路的波形乙类放大互补对称电路的波形 67大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 三、甲乙类放大互补对称放大电路三、甲乙类放大互补对称放大电路1.1.静态时静态时静态时静态时 有一个合适的有一个合适的 IB；IB 0，IC0；故为甲乙类放大故为甲乙类放大。当当 ui0，T1管截止，管截止，T2管放大。管放大。2.2.动态时动态时动态时动态时 当当 ui0，T1管放大，管放大，T2管截止管截止；T2T1+UCC ui UCCRLRB2RB1D1D2 uo iL1iL2乙类放大互补对称电路乙类放大互补对称电路 68大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 第第 9 章章 结结 束束 下一章下一章 上一章上一章 返回主页返回主页