共集、共基放大电路和场效应管放大电路

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,思考与归纳：,1、什么叫微变等效电路？怎么画？微变等效电路法适用于 什么场合？,3、归纳“微变等效电路法”的分析步骤。,2、用“微变等效电路法”对放大电路进行动态分析，实际上是将非线性的BJT用其线性的小信号模型代替，将非线性电路近似为线性电路之后，用线性电路的理论进行分析，求取电路的动态参数,R,i,、,R,o,、,A,u,、,A,i,等。,4、放大电路的分析应遵循“先静态，后动态”的原则，只有静态工作点设置合适，动态分析才有意义；,Q,点不仅影响电路输出是否失真，而且与动态参数密切相关，稳定,Q,点非常重要。,根据放大电路的输入、输出信号所接电极的不同，放大电路可分为三种基本组态：,共射,组态、,共集,组态和,共基,组态。,C1,R,b1,R,e,R,L,R,S,u,S,E,C,+,-,C2,u,o,+,-,C1,C2,R,b1,R,C,R,L,R,S,u,S,E,C,+,R,b2,R,e,C,b,-,+,u,o,-,C1,C2,Ce,R,b1,R,b2,R,e,R,L,R,C,R,S,u,S,E,C,+,-,+,-,u,o,共发射极组态,共集电极组态,共基极组态,可以根据放大电路的输入、输出端所接电极来判断电路组态。,2.3 共集和共基放大电路,三种组态放大电路的组成原则和分析方法完全相同，但动态参数具有不同的特点，使用时要根据需求合理选用。,一、共集电极放大电路,1、电路结构,（1）发射极接负载，也称射极输出器；,C1,C2,R,b,R,e,R,L,R,S,u,S,E,C,+,（2）在射极输出器中，集电极总是直 接接直流电源或者直接接地。,2、静态分析,（1）画出直流通路，标注电量参考方向；,（2）估算静态工作点,Q,（,I,BQ，,I,CQ，,U,CEQ,）；,R,b,R,e,E,C,+,-,U,CE,Q,I,B,Q,I,E,Q,I,C,Q,U,BE,Q,+,-,C1,C2,R,b,R,e,R,L,R,S,u,S,E,C,+,3、动态分析：,（1）画微变等效电路；,（2）估算动态指标,：输入电阻,R,b,r,be,i,b,c,e,b,微变等效电路,r,ce,R,e,R,L,i,b,R,S,u,S,+,R,i,R,i,u,i,+,-,i,e,交流通路,（输入电阻大）,用小信号模型代替,R,b,r,be,i,b,c,e,b,微变等效电路,R,e,R,L,i,b,R,S,u,S,+,R,O,R,O,i,o,i,o,u,O,+,-,：输出电阻,（,R,O,很小，几十到几百,欧,）,：输入电阻,（输入电阻大）,3、动态分析：,（1）画微变等效电路；,（2）估算动态指标,：电压增益,R,b,r,be,i,b,c,e,b,微变等效电路,R,e,R,L,i,b,R,S,u,S,+,（近似为1）,u,O,+,-,u,i,+,-,(1+,),i,b,一般：,因射极输出器的,u,O,与,u,i,“同相”且近似相等，,具有电压跟随作用,，所以射极输出器也称为射极跟随器，简称“,射随器,”。,（没有电压放大作用）,：电流增益,由于输入电阻大，虽然,A,u,1,，具有电流放大作用，,功率增益,A,P,1,，具有功率放大作用。,4、共集电极放大电路的特点及应用,从,结构上看，射极接负载，故又称,射极输出器,。,具有电压跟随作用,，又称,射随器,。,输入电阻很大,：当信号源为内阻较小的电压源时，可以用射随器作为输入级，提高对信号源的电压利用率；射随器接在电子设备和负载之间，起隔离、缓冲和阻抗变换的作用，以提高电子设备的性能。,输出电阻很小,：可以提供稳定的输出电压，带负载能力很强，适合作输出级。,C1,C2,R,b,R,e,R,L,R,S,u,S,E,C,+,二、共基极（CB）放大电路,1、电路结构,C1,C2,R,b1,R,C,R,L,R,S,u,S,E,C,+,R,b2,R,e,C,b,2、静态分析,R,b1,R,e,E,C,+,-,U,CE,Q,I,B,Q,I,E,Q,I,C,Q,U,BEQ,+,-,R,b2,R,C,射极输入，集电极输出。,3、动态分析,（1）画出微变等效电路：,C1,C2,R,b1,R,C,R,L,R,S,u,S,E,C,+,R,b2,R,e,C,b,R,e,R,L,R,C,R,S,u,S,+,i,b,r,be,i,b,b,c,e,r,ce,R,C,R,L,R,e,R,S,u,S,（2）估算动态指标：,：输入电阻,i,b,r,be,i,b,b,c,e,R,C,R,L,R,e,R,S,u,S,R,i,u,i,+,-,R,i,i,e,共基极放大电路的输入电阻很小，一般只有几欧到几十欧。,3、动态分析,（1）画出微变等效电路：,b,c,e,R,C,R,L,R,e,R,S,u,S,+,r,be,i,b,i,b,：输出电阻,R,O,R,O,i,o,u,O,+,-,由于,u,o,不能经过受控源加到,r,be,上，,i,b,=0，,受控源电流为0，,R,o,=。,r,ce,管端输出电阻很大，可以向负载提供稳定的输出电电流。,如果考虑,r,ce,，则：P(78),：电压增益,CB电路电压增益较大，输入、输出电压相位相同。,iV：电流增益,r,be,i,b,b,c,e,R,C,R,L,R,e,R,S,u,S,+,i,b,i,o,i,e,u,O,+,-,u,i,+,-,i,i,R,i,结论：共基放大电路没有电流放大作用。,i,c,4、共基放大电路的特点及应用,输出电压与输入电压相位相同。,输入电阻很小：当信号源为内阻较大的电流源时，可以用共基放大电路作为输入级，提高对信号源的电流利用率。,管端输出电阻,R,O,很大，可以作为恒流源。,由于输入电阻很小，使晶体管结电容的影响不显著，因而频率响应得到很大的改善，通频带宽，所以共基接法常用在高频或宽频带放大电路中。,C1,C2,R,b1,R,C,R,L,R,S,u,S,E,C,+,R,b2,R,e,C,b,-,+,u,o,-,三、三种基本组态放大电路的比较,共射CE,共集CC,共基CB,u,o,与,u,i,相位关系,输入电阻,管端输出电阻,电压增益,电流增益,频率响应,反相,同相,同相,适中,最大,最小,中等,最小,最大,较大,（）,1,较大,较大,较大,1,差,较好,好,CE,电路同时具有较大的,A,u,和,A,i,，,R,i,和,R,O,适中，只要对,R,i,和,R,O,和频率响应无特殊要求的地方，一般均常采用。,CC,电路的特点是,电压跟随,，,R,i,很,高、,R,O,很低，带负载能力强，常用作输入级、输出级或作为隔离用的中间级。,CB,电路的特点是,R,i,很,低，频率特性好；,R,O,很高，可以用作恒流源；常用在高频放大电路和宽频带放大电路中。,4-3 场效应管放大电路,一、场效应放大电路的三种基本组态,二、场效应管放大电路的静态偏置及静态分析,三、共源场效应管放大电路的动态分析,四、共漏场效应管放大电路的动态分析,六、各种基本放大电路的性能比较,场效应管通过栅源电压控制漏极电流，因此和BJT一样可以实现能量的控制，构成放大电路。由于栅源之间的电阻可达到10,7,10,12,，所以常作为,高输入阻抗放大器,的输入级。,一、场效应放大电路的三种基本组态,FET的源极、漏极、栅极分别对应BJT的发射极、集电极和基极，因此FET在组成放大电路时也有三种接法，即共源放大电路、共漏放大电路和共栅放大电路。,R,d,R,L,u,o,+,-,g,d,s,u,gs,+,-,R,S,R,L,u,o,+,-,g,s,d,u,gs,+,-,R,d,R,L,u,o,+,-,g,s,d,u,gs,+,-,共源放大电路,共漏放大电路,共栅放大电路,因为共栅放大电路很少适用，因此重点介绍共源放大电路和共漏放大电路。,二、场效应管放大电路的静态偏置及静态分析,自偏压电路,C,1,C,2,R,D,R,L,C,S,R,G,R,S,E,D,+,u,i,-,+,u,O,-,场效应管放大电路的组成原则：,要求FET必须要有合适的静态偏置（,Q,点），保证在信号的整个周期内FET始终工作在恒流区（饱和区、线性区）；输入信号要能作用于放大管的输入回路，输出信号能顺利输出。,常用的偏置电路形式有：自偏压电路和分压式自偏压电路：,u,i,E,D,u,O,R,S,R,D,2M,分压式自偏压电路,C,1,C,2,R,D,R,L,C,S,R,G,R,S,E,D,（1）自偏压电路及分析,I,G,：,栅极不取电流。,I,G,=0；,U,G,=0；,直流通道,+,U,GS,-,I,G,I,S,I,D,+,U,DS,-,+,u,i,-,+,u,O,-,Q,（,U,GS,I,D,U,DS,）,电路靠源极电阻上的电压为栅源两极间提供一个负偏压，故称为自给偏压电路。,*,可以不要,R,G,吗？,*,R,G,的取值是任意的吗？,R,G,:,提供栅源间的直流通路，泄放栅极感生电荷。,不行,不是,电路的输入电阻,R,G,，因此,R,G,取值应该比较大，否则就失去场效应放大电路输入阻抗高的优点。,I,G,：,栅极不取电流。,I,G,=0；,U,G,=0；,此电路的,U,GS,与,U,DS,极性必然相反，,所以只适用于JFET,解方程组可求出,U,GS,和,I,D,。,及耗尽型MOSFET，不能用于增强型MOSFET。,注意：方程有两个解，但只有一个是合理的，另一个要剔除。,C,1,C,2,R,D,R,L,C,S,R,G,R,S,E,D,（1）自偏压电路及分析,直流通道,+,U,GS,-,I,G,I,S,I,D,+,U,DS,-,+,u,i,-,+,u,O,-,Q,（,U,GS,I,D,U,DS,）,u,i,E,D,u,O,R,S,R,D,2M,（2）分压式自偏压电路及其分析,栅源电压由栅极偏置电阻分压以及源极电阻的自偏压共同确定，称为分压式自偏压电路。,栅源电压可根据需要取正值、取负值或为零，适合于所有的FET放大电路。,减小分压电阻对输入电阻的影响，保证“输入电阻高”的特性。,u,i,E,D,u,O,R,S,R,D,2M,设：,(舍去),两者中使沟道全夹断的,I,D,是不合理的,（3）小结FET放大电路静态分析的一般步骤：,利用栅极不取电流（,I,G,=0）,的特点，先求栅极的电位,U,G。,利用,I,D,=,I,S,，求源极的电位,U,S,.,将,U,GS,代入FET的转移特性曲线方程，解方程求,I,D,、,U,GS,。,计算,U,DS,。,注意要去掉增根，方法如下：,JFET,增强型MOSFET,将得出的两个,I,D,值分别代入,U,GS,表达式中求,U,GS,，其中使沟道全夹断的,U,GS,是不合理的，应该剔除。,求出栅源电压的表达式：,三、FET放大电路的动态分析,（-微变等效电路法）,若研究的对象是,交流量,，且信号的,变化范围较小,，则可以将放大电路中的FET用其小信号等效模型代替，将电路线性化，然后用线性电路理论解题。,（一）FET的交流小信号模型,（二）共源放大电路的动态分析,（三）共漏放大电路的动态分析,（一）FET的交流小信号模型,-,u,ds,+,u,gs,g,m,u,gs,-,+,r,ds,G,D,i,d,S,漏极输出电阻，很大，常可忽略,低频跨导,u,S,E,D,u,O,R,S,R,D,+,-,R,L,R,S,2M,G,D,S,交流通道,R,g1,R,g2,R,g3,R,S,u,S,R,L,R,D,微变等效电路,g,m,u,gs,r,ds,+,-,u,gs,（二）共源放大电路的动态分析,