电路与电子学5放大电路基础

第五章 放大电路基础5-1第五章 放大电路基础5-2 一、放大电路的功能及性能指标 放大器是在输入信号的控制下把直流电源的能量放大器是在输入信号的控制下把直流电源的能量转换成输出信号能量的装置。转换成输出信号能量的装置。RSuSRLV直流电源信号源负载放放大大器器uiuoiioi第五章 放大电路基础5-3 这里这里Ui 、Uo 、 Ii 、I o和分别是输入和输和分别是输入和输出端出端正弦正弦电压、电流的有效值。电压、电流的有效值。放放大大器器RSuSRLuiuoiioi、放大倍数、放大倍数i io ou uU UU UA Ai io oi iI II IA A第五章 放大电路基础5-4输入电阻：输入电阻：(2) 、输入电阻、输入电阻放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。号，那么就要从信号源取电流。输入电阻输入电阻是衡量放大是衡量放大电路从前级取电流多少的参数。电路从前级取电流多少的参数。放放大大器器RSuSRLuiuoiioiiiIURiiR第五章 放大电路基础5-5(3) 、输出电阻输出电阻Ro放大电路对其放大电路对其负载负载而言，相当于信号源。我们可以将放而言，相当于信号源。我们可以将放大器在输出端等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路大器在输出端等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。的内阻就是输出电阻。放放大大器器RSuSuiuoiioi分析输出电阻时分析输出电阻时不计负载不计负载RL 。ROuOuo第五章 放大电路基础5-6(4)通频带通频带fAuAum0.7AumfL下限截止下限截止频率频率fH上限截上限截止频率止频率通频带：通频带：fbw= fH fL放大倍数随放大倍数随频率变化曲频率变化曲线线(5).最大不失真输出电压幅值(6).非线形失真系数(7).最大输出功率和效率第五章 放大电路基础5-7二、共发射极放大电路的组成放大电路的组成原则：放大电路的组成原则：RLiCRSVSRbVBBRCuiuoTVCCiBiE第五章 放大电路基础5-8三、放大电路的工作原理Vui0Vui0RbVBBRCui=0uoTVCCIBICIERLRBVBBRCuiuoTVCCiBICiERLuSRS第五章 放大电路基础5-9Vui0iBtIBQuit0uot0uCtUCEQiCtICQRBVBBRCui=0VuoTVCCiBiCiERL第五章 放大电路基础5-10RBVBBRCui0uoTVCCiBiCiERLiBtIBQuit0uCtUCEQiCtICQVui0uot0第五章 放大电路基础5-11 放大电路放大电路分析方法分析方法静态分析静态分析动态分析动态分析估算法估算法 利用静态等效电路利用静态等效电路图解法图解法 利用晶体管特性曲线利用晶体管特性曲线微变等效电路法微变等效电路法图解法图解法计算机仿真计算机仿真RBVBBRCuiuoTVCCRSuSiBiCiERLVui0Vui0IBQ ,UBEQ ,ICQ ,UCEQ Au, Ri, Ro第五章 放大电路基础5-12一、用图解法分析静态工作情况假设假设 ： Vui0LRRBVBBRCuoTVCCRSuSiBiCiEui=0V(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ)分别对应输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点“Q”。iB A uBE VIBQUBEQiC mAuCE VICQUCEQQ第五章 放大电路基础5-13iC mAuCE VCCCRVCCVIBQiB A uBE VIBQUBEQBBBRVBBVQQICQUCEQ(2)、输出特性曲线、输出特性曲线UBE=VBBRBIBIBQ , UBEQICQ , UCEQ静态工作点的做法(1)、输入特性曲线、输入特性曲线UCE=VCCICRC RBVBBRCVCCIBQICQUBEQUCEQ第五章 放大电路基础5-14二、用图解法分析 动态工作情况i B A uBE ViC mAuCE VuiibibicuCE怎么变化怎么变化uCE沿负载线变化沿负载线变化信号的相位如何信号的相位如何 uo 与与 ui 反相！反相！假设假设 ： Vui0 且且Uo Uiuouo = uceuiRBVBBRCTVCCiBiCiEuiuouSRS第五章 放大电路基础5-15三、电路参数对于静态工作点的影响QIBQiBuBEBBBRVBBVIBQUBEQQCCCRVCCVQIBQICQUCEQiCuCEQIBQ（1）、基极偏置电阻）、基极偏置电阻RB提高的情况：提高的情况：RBVBBRCuiuoTVCCIBIEIC第五章 放大电路基础5-16讨论：电阻讨论：电阻 RC 减小的情况减小的情况 ?iBuBEIBQUBEQQbBBRVBBV（2）、集电极电阻）、集电极电阻RC提高的情况：提高的情况：iCuCEQCCCRVCCVIBQICQUCEQQICRBVBBRCuiuoTVCCIBIE第五章 放大电路基础5-17iCuCEuo可输出的最大不可输出的最大不失真信号失真信号ib 为了得到尽量大的无为了得到尽量大的无失真的输出信号，要把静失真的输出信号，要把静态工作点态工作点Q设置在交流负设置在交流负载线的中间部分。如果载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成止区或饱和区，造成非线非线性失真性失真。四、非线性失真第五章 放大电路基础5-18uCE VQCCCRVCCVIBQICQUCEQi bic uc0BItttiC mA 无失真，晶体无失真，晶体管得到了充分的利管得到了充分的利用。用。第五章 放大电路基础5-19iC mAQCCCRVCCVIBQICQi b ic uc0BItttUCEQuCE 由于输入信号由于输入信号过大，放大电路出过大，放大电路出现了双向失真。现了双向失真。 由输入特性引由输入特性引起的截止失真，起的截止失真，请同学自行分析。请同学自行分析。第五章 放大电路基础5-20iCuCEuoQ点过低，信号进入截止区点过低，信号进入截止区称为截止失真称为截止失真信号波形信号波形Q第五章 放大电路基础5-21iCuCEuoQ点过高，信号进入饱和区点过高，信号进入饱和区称为饱和失真称为饱和失真信号波形信号波形Q”第五章 放大电路基础5-22五、最大输出电压幅值iC mAuCE VCCCRVCCVICQ0BIIBQUCEQictibttuCEQ 无失真，但晶无失真，但晶体管没有得到充分体管没有得到充分的利用。的利用。第五章 放大电路基础5-23RBVBBRCTVCCiBiCiERLVCCRCUiRSuSuiuCESFURUCRIUCQFCESCEQRUUUCCCRVCCV0BIQIBQICQiC mAuCE VCR1FRmax.omU,UminUUCEQuo第五章 放大电路基础5-241LRRLuCESFURULCCRVCCV0BIQIBQICQiC mAuCE VUCEQ考虑电路增加负载以后的情况LCLRRR/)/(LCLCCCCVVRRRRBVBBRCTVCCiBiCiERSuSuiuoRLRLVCC第五章 放大电路基础5-25RbVBBRCuiuoTVCCIBQICQUBEQUCEQUSRSRLRbVBBRCuiuo+VCCIBQICQUBEQUCEQRSRLSU第五章 放大电路基础5-26一、静态工作点的计算RbVBBRCui=0uo+VCCIBQICQUBEQUCEQRLRbVBBRCuiuo+VCCIBQICQUBEQUCEQRLRSSU直流通路直流通路第五章 放大电路基础5-27（1）根据直流通路估算根据直流通路估算IBQbBEQBBBQRUVIRb称为称为偏置电阻偏置电阻，IBQ称为称为偏置电流偏置电流。（2）估算估算UCEQ、ICQBQCQIICRCCCEQRIVUCbBBR0.7VRbVBBRCui=0uo+VCCIBQICQUBEQUCEQRLIRCLRCRCCR)I(IRIVCQCCLLCCRRRRIVICQCC第五章 放大电路基础5-28hiehrehoehfe),(CEBinBEuifu),(CEBoutCuifi CECECBBCCduuidiiidiCECEBEBBBEBEduuudiiudu二.晶体管的h参数微变等效电路第五章 放大电路基础5-29 uBE iBQiBuBEIBQUBEQbeuBBEieriuhce00biCEBEreuuhCEreBieBEuhihuCEoeBfeCuhihi第五章 放大电路基础5-30CEoeBfeCuhihi0ceuBCfeiihceiCECoeruihb10iCuCEQUCEQICQ iC uCECCEceiurCEreBieBEuhihu第五章 放大电路基础5-31考察晶体管输入回路考察晶体管输入回路“b-e” 当信号很小时，将输入特当信号很小时，将输入特性在小范围内近似为线性性在小范围内近似为线性。 uBE iBbbeBBEbeiuiur 对输入微小动态信号而言，对输入微小动态信号而言，晶体管相当于电阻晶体管相当于电阻rbe。对于小功率晶体管：对于小功率晶体管：)()(26)1 (bbberrmAImVErbe的数量级从几百欧到几千欧。的数量级从几百欧到几千欧。QiBuBEIBQUBEQ300200bbr第五章 放大电路基础5-32考察晶体管输出回路考察晶体管输出回路“c-e”iCuCE)(bBQcCQCiIiIibBQiI所以对动态所以对动态分量来说：分量来说：bcii 意义：集电极电流ic相当于一个受 ib控制的电流源。近似平行近似平行 考虑到实际的输出特性曲线有一定的斜率，输出端还要并联一个大电阻rce。QUCEQICQ全量全量动态动态分量分量静态静态分量分量第五章 放大电路基础5-33ubeibuceicicuberbe ibib rceucerce很大，一般忽略。很大，一般忽略。第五章 放大电路基础5-34等效等效ebcbecic ibibicibubeuceubeuce三.用计算分析法计算主要性能指标第五章 放大电路基础5-35放大电路的放大电路的微变等效电路微变等效电路(2)、将交流通道中的晶体管用、将交流通道中的晶体管用微变等效电路代替。微变等效电路代替。(1)、取消直流电源、取消直流电源VBB，和和VCC的作用，画出信号的交流通道。的作用，画出信号的交流通道。rbeRbRCRLRSSUiUiIbIcIbIoUuoRbVBBRCui+VCCiBQiCQuBEQuCEQRLRSSU第五章 放大电路基础5-36、放大倍数的计算：、放大倍数的计算：)R(rIUbbebiLboRIU)R(rR)R(rRubbeLbbebLbioIIUUALCL/RRR 负载电阻越负载电阻越小，电压放小，电压放大倍数越小。大倍数越小。电压放大倍数电压放大倍数ioUUAurbeRbRCRLRSSUiU iI bI cI bI oU 第五章 放大电路基础5-37)R(rUIbbeiiLbbeuibbeLoioRRrRrRAUUIIAi负载电阻越负载电阻越小，电流放小，电流放大倍数越大。大倍数越大。电流放大倍数电流放大倍数ioIIAiLOORUIrbeRbRCRLRSSUiU iI bI cI bI oU oI LCCLCCCbRRRRRR)I(I1IIiAio第五章 放大电路基础5-38放大器、输入电阻和输出电阻、输入电阻和输出电阻RLRiRORSSUiUiIOIoUOUuoRbVBBRCui+VCCiBQiCQuBEQuCEQRLRSSU第五章 放大电路基础5-39对于为放大器提供信号的对于为放大器提供信号的信号源来说，放大电路是负载，信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电这个负载的大小可以用输入电阻来表示。阻来表示。输入电阻的定义：输入电阻的定义：iiiIUR(输入电阻是动态电阻。输入电阻是动态电阻。)bebirRR电路的输入电路的输入电阻越大，从信号电阻越大，从信号源取得的电流越小，源取得的电流越小，因此一般电压放大因此一般电压放大器总是希望得到较器总是希望得到较大的的输入电阻。大的的输入电阻。rbeRbRCRLRSSUiUiIbIcIbIoU（1）、输入电阻）、输入电阻 Ri 的计算的计算第五章 放大电路基础5-40（2）、输出电阻）、输出电阻RO的计算：的计算：对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。出电阻。ROOOUOUOIRLrbeRbRCRLiUiIbIcIRSSUbIoUOI第五章 放大电路基础5-41FRmax.omU,UminU(三三)、计算最大输出电压、计算最大输出电压Uom.maxuoRbVBBRCui+VCCiBQiCQuBEQuCEQRLRSSURbVBBRLTVCCiBiCiEUiRSuSuiuoRIULCFCESCEQRUUUV1UCES/R)U(VILCEQCCCuCESFURULCCRVCCV0BIQIBQICQiC mAuCE VUCEQ第五章 放大电路基础5-42Rb1+VCCReRLuiuoRb2Rb1+VCCReRLuoRb2一、共集电极放大电路第五章 放大电路基础5-43CC2b1b2bBSVRRRU2b1bb/RRR Rb1+VCCReRLuoRb2uoRb1+VCCReRLRb2+VCCRb+VCCReRLuoUBS第五章 放大电路基础5-44)/R)(R)(1RUUILebBEBSBQBQEQI)(1I)/R(RIVULeEQCCCEQ折算！折算！Rb+VCCReRLuoUBSBQCQII)/R(RIVLeCQCC根据直流通道分析静态参数根据直流通道分析静态参数第五章 放大电路基础5-45uoRb1+VCCReRLuiRb2RsuSVCC=0Rb1ReRLuiRb2RsuSuo第五章 放大电路基础5-46微变等效电路：微变等效电路：rbeReRLiUEIoUBICIBIiIRb1Rb2RsuSVCC=0Rb1ReRLRb2RsuSoUiU第五章 放大电路基础5-47LEoRIU)/(LeLRRRLBRI）（1LEbeBiRIrIULBbeBRIrI)1 (1、电压放大倍数计算、电压放大倍数计算rbeReRLiUEIoUBICIBIiIRb1Rb2RsuSiU iOuUUALbeLRrR)1(1）（iOUUibiiiRRRUU2)()(iiiOUUUUiiiOUUUU第五章 放大电路基础5-48 输入输出同相输入输出同相，输出电压跟随输入，故称，输出电压跟随输入，故称电压跟随器电压跟随器。 如果：如果：,R)1(rLbe 则有则有rbeReRLiUEIoUBICIBIiIRb1Rb2RsuSLbeLRrR)1 (1）（iOuUUA* 实际的电压放大倍数实际的电压放大倍数Au 还要再小一些还要再小一些ibiRRR21)1(1LbeLRrR）（第五章 放大电路基础5-492、电流放大倍数计算、电流放大倍数计算IOiIIA)R)(RR(R)(1RR1biLe1beB1b1biiRRRIIBLeeELeeOIRR)(1RIRRRIrbeReRLiUEIoUBICIBIRb1Rb2RsuSLbeiRrR)1 (第五章 放大电路基础5-503、输入电阻、输入电阻/RR1b2b由此可知：共集电极电路的输入电阻要比共发射集电路的输入电阻高许多，对前级电压信号有利。同时我们还发现共集电极电路的输入电阻与负载电阻的大小有关系。RirbeReRLiUEIoUBICIBIRb1Rb2RsuS2biRR i1bR/RR)(1rLbe第五章 放大电路基础5-514、输出电阻、输出电阻用加压求流法求输出电阻。用加压求流法求输出电阻。置置0rbeReRLiUEIoUBICIBIRb1Rb2RsuSro第五章 放大电路基础5-52ReBBIIII eRUsRberU)1 (IUor Re1sRber111/sbeeRrR一般一般）（ 1sRbereR所以所以 1Rrrsbeo射极输出器的输出电阻很小，射极输出器的输出电阻很小，输出电压比较稳定，带动要求衡输出电压比较稳定，带动要求衡压的负载能力强。压的负载能力强。roRb2RsrbeReReI BI BI Rb1IUReBII)1( Rs第五章 放大电路基础5-53共集电极放大电路的特点：)1 (/LbebiRrRR 1RrrsbeoiUOUuA LR)1(berLR1 ）（iR2bRiR iIIAOi)R)(RR(R(1RR1biLe1be)第五章 放大电路基础5-54二、共基极放大电路VCCRCReRLVEEIEQICQIBQIUOOUUVCCRCReRLVEEIEQICQIBQOU第五章 放大电路基础5-55eRUVIBEEEEQ)1 (EQBQII)()(BECQLCCECCEQUIRVUUUBQCQIIVCCRCReRLVEEIEQICQIBQVCCReRLVEEIEQICQIBQ第五章 放大电路基础5-56RCReRL IE IC IBIU微变等效电路微变等效电路VCCRCReRLVEEIEQICQIBQIUOOUU第五章 放大电路基础5-57LBLCoRIRIUeEbeBIRIrIUeBbeBLBRIrIRIuA)1 (ebeLuRrRA)1(RCReRL IE IC IBIU rbeUOIOUUuALCLRRR/令：令：第五章 放大电路基础5-58RCReRL IE IC IBIUrbeUOIOiIIALccBORRRIIEIIIELccBiIRRRIA/)1 (/BLccBIRRRI)(LccRRRLccRRR)1 (第五章 放大电路基础5-59RCReRL IE IC IBIUrbeUOrori1beIIireRIURCoRR 第五章 放大电路基础5-60三、三种基本放大电路的比较RbVBBRCui+VCCiBQiCQuBEQuCEQRLRSSUuiRb1+VCCReRLuoRb2VCCRCReRLVEEIEQICQIBQIUuiuo第五章 放大电路基础5-61一、阻容耦合的基本共发射极放大电路Rb+VCCRCC1C2TRSiURLoUSURb+VCCRCT第五章 放大电路基础5-62根据直流通道估算根据直流通道估算IBQbBEQCCBQRUVIbCCR0.7V根据直流通道估算根据直流通道估算UCEQ、ICQBQCQIICCQCCCEQRIVU、静态工作点的计算Rb+VCCRCT第五章 放大电路基础5-63、性能指标的计算微变等效电路微变等效电路短路短路短路短路+VCCRbRCC1C2TRSiU RLo oU US SU URSrberceRbRCRLS SU UiU i iI Ib bI IC CI Ib bI IO OU U第五章 放大电路基础5-64、电压放大倍数的计算：、电压放大倍数的计算：bebirIU LboRIU beLurRALCLR/RR 负载电阻越小，放大倍数越小。负载电阻越小，放大倍数越小。rberceRbRCRLRSS SU UiU i iI Ib bI IC CI Ib bI IO OU U第五章 放大电路基础5-65、电流放大倍数的计算：、电流放大倍数的计算：)R/(rbbeiiUILoRoUIrberceRbRCRLRSS SU UiU i iI Ib bI IC CI Ib bI IO OU UO OI IbebL0/rR/RiioiUUIIALbebR/rRioUULbebR/rRuA第五章 放大电路基础5-66、输入电阻和输出电阻的计算：、输入电阻和输出电阻的计算：iiIUiRbeb/rRberrbeRbRCRLRSS SU UiU i iI Ib bI IC CI Ib bI IO OU UcoooRIUR第五章 放大电路基础5-67* 用图解法分析阻容耦合放大器的动态工作状态用图解法分析阻容耦合放大器的动态工作状态uSRBRCuiuoTRSibiCieRL iC 和 uCE 是全量，与交流量ic和uce有如下关系Ccii CEceuu RBVBBRCuiuoTVCCRSiBiCiERLuS第五章 放大电路基础5-68LcecR1ui 其中：其中：CLLR/RR 这就是说，交流信号的变化这就是说，交流信号的变化沿着斜率为：沿着斜率为： 的直线。的直线。LR1 这条直线通过这条直线通过Q点，称为交点，称为交流流负载线负载线。交流负载线的作法交流负载线的作法VCCICUCECCCRVQIB交流负载线交流负载线过过Q点作一条点作一条直线直线,斜率为斜率为:LR1 uSRBRCuiuoTRSibiCieRL第五章 放大电路基础5-69二、稳定工作点的放大电路二、稳定工作点的放大电路为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的为了保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。静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。对于前面的电路（固定偏置电路）而言，当放大器的参对于前面的电路（固定偏置电路）而言，当放大器的参数决定以后数决定以后,静态工作点由晶体管参数静态工作点由晶体管参数UBE、 和和ICEO决定，决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。体现在这一方面。TUBE ICEOQ第五章 放大电路基础5-70温度对温度对UBE的影响的影响TUBEIBICb bB BE EC CC CB BQ QR RU UV VI IRb+VCCRCTiBuBE25 C50CVCC RbVCC第五章 放大电路基础5-71温度对温度对 值及值及ICEO的影响的影响T 、 ICEOICiCuCEQQ 总的效果是：总的效果是：温度上升时，温度上升时，输出特性曲输出特性曲线上移，造线上移，造成成Q点上移。点上移。第五章 放大电路基础5-72总之：总之：TIC固定偏置电路的固定偏置电路的Q点是不稳定的。为此，需点是不稳定的。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、要改进偏置电路，当温度升高、 IC增加时，增加时，能够自动减少能够自动减少IB，从而抑制，从而抑制Q点的变化。保持点的变化。保持Q点基本稳定。（即：利用点基本稳定。（即：利用负反馈负反馈的方法保的方法保持工作点稳定）持工作点稳定）常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。电路见下页。电路见下页。第五章 放大电路基础5-73偏置电路偏置电路Ib1Ib2IBQRb1+VCCRCRb2Re负反馈电阻负反馈电阻BQ2bIIBEQBQUUBQ2bI )105(IVV53UBQBQ2bI )2010(IVV31UBQ第五章 放大电路基础5-742b1bCC2b1bRRVIIBQUCC2b1b2bVRRReBQCQRUI可以认为可以认为 ICQ基本与温度无关。基本与温度无关。似乎似乎Ib2越大越好，但是越大越好，但是Rb1、Rb2太小，将增加损耗，降低输太小，将增加损耗，降低输入电阻。因此一般取几十入电阻。因此一般取几十K。Ib1Ib2IBQRb1+VCCRCRb2ReBQ2bIIeBEQBQEQCQRUUII第五章 放大电路基础5-75TUBEIBICUEIC 本电路稳流的本电路稳流的过程实际是由于加过程实际是由于加了了Re形成了形成了负反馈负反馈过程过程. 该过程是个有该过程是个有差调节的过程！差调节的过程！ReUB稳定稳定输入特性输入特性Ib1Ib2IBQRb1+VCCRCRb2Re第五章 放大电路基础5-76Rb1+VCCRCC1C2Rb2CeReRLi iU UO OU U分析分析: :. . 静态：静态：见前述的静态偏值电路分析。见前述的静态偏值电路分析。讨论：讨论： CeCe的影响的影响( (增加增加CeCe呢？呢？) ) 。. . 动态：动态：为分析方便，我们先去掉电容为分析方便，我们先去掉电容CeCe。第五章 放大电路基础5-77Rb1+VCCRCC1C2Rb2ReRLi iU UO OU UrbeRCRLiU iI bI cI oU bI b b1 1R RReb b2 2R Re eI I第五章 放大电路基础5-78e eb be ei iR RI Ir rI IU Ub bb b)1 (LRIUbo ebeLuRrRA)1 ()1 (/21ebebbiRrRRRCoRR rbeRCRLiU iI bI cI oU bI b b1 1R RReb b2 2R Re eI IC CL LL L/ / /R RR RR R第五章 放大电路基础5-79 对于动态信号来说，对于动态信号来说，Ce将将Re短路，短路，Re对信号不起作用，电压放大倍数对信号不起作用，电压放大倍数如何变化？如何变化？ 如果再如果再增加上增加上CE，放，放大倍数怎样？大倍数怎样？Rb1+VCCRCC1C2Rb2CeReRLi iU UO OU U第五章 放大电路基础5-80Rb1+VCCRCC1C2Rb2CeReRLi iU UO OU UrbeRCRLiU iI bI cI oU bI b b1 1R Rb b2 2R R第五章 放大电路基础5-81e eb be ei iR RI Ir rI IU Ub bb b)1 (LRIUbo EbeLuR)1(rRA )1 (/EbeBiRrRRrbeRCRLiU iI bI cI oU bI b b1 1R RReb b2 2R Re eI IC CL LL L/ / /R RR RR RCoRR 第五章 放大电路基础5-82Ib1Ib2IBQRb1+VCCRCRb2ReIb1Ib2IBQRb1+VCCRCRb2Re第五章 放大电路基础5-83Ib1Ib2IBQRb1+VCCRCRb2Re2RbDBIUUeEQBEQIURBEQDUU2RRbeEQIIebbbDCCebEQUVIIRRRRRR2212ebbbCCEQVIRRRR221DCCUV一般：第五章 放大电路基础5-84(1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。流区，场效应管的偏置电路相对简单。 (2) 动态：能为交流信号提供通路。动态：能为交流信号提供通路。组成原则：组成原则：静态分析：静态分析： 估算法、图解法。估算法、图解法。动态分析：动态分析： 微变等效电路法。微变等效电路法。分析方法：分析方法：第五章 放大电路基础5-851、自给偏压电路应用于结型和耗尽型场效应管gsd+VDDRdC1C2RgCsRsRLi iU UO OU U)(SdDDDDSRRiVuSDSGGSRiuuuN沟道结型场效应的特性曲线UGSQIDQUDSQSR1dsRR 1UGS=0V-1V-3V-4V-2ViD mA0VDD-5VuDS0iD mA-3-2-1-4-5-6uGSUPQQ第五章 放大电路基础5-862、分压式自偏压电路适用于各种场效应管SDDDgggSGGSRIVRRRUUU212 与晶体管射极偏置电路相似，具有稳定工作点的作用。 由于栅极电流为零，则有： 其它参数利用转移特性及等效的直流电路方程即可求解。2)(TGSDQUUKISDQDDgggGSQRIVRRRU212)(SdDQDDDSQRRIVU第五章 放大电路基础5-87很大，很大，可忽略。可忽略。 场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsudsDSDSGSmDurugi1第五章 放大电路基础5-88uAiRoR 微变等效电路微变等效电路第五章 放大电路基础5-89电压电压放大倍数放大倍数:)/(LddsgsmoRRrVgV输入电阻输入电阻: RVIRRiiig1g2/ /.LmgsLddsgsmio)/(RgVRRrVgVVAuLddsL/RRrR 输出电阻输出电阻:ddsooo/=RrIVR第五章 放大电路基础5-90一、静态分析一、静态分析求：求：UDS和和 ID。设：设：UGUGS则：则：UG US而：而：IG=0UDD=20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10kV5212DDGURRRUmA5 . 0SGSSDRURUIV10)(DSDDDDSRRIUU第五章 放大电路基础5-91uoUDD=20VRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10k二、动态分析二、动态分析sgR2R1RGRLdRLRD微变等效电路微变等效电路gsmUggsU第五章 放大电路基础5-92sgR2R1RGRLdRLRDgsUgsmUgiUoUgsiUU)/(LDgsmoRRUgULmuRgA21/RRRrGiM0375. 1ro=RD=10k 第五章 放大电路基础5-93uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2G一、静态分析一、静态分析US UGmA50.RURUISGSSDUDS=UDD- US =20-5=15VV5211DDGURRRU第五章 放大电路基础5-94uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2GLgsmgsLgsmiouRUgURUgUUA11LmLmRgRgiUoUgsUgsmUgdIriro ro gR2R1RGsdRLRS微变等效电路微变等效电路二、动态分析二、动态分析第五章 放大电路基础5-95riro ro gR2R1RGsdRLRS微变等效电路微变等效电路21/RRRrGiM0375. 1输入电阻输入电阻 ri第五章 放大电路基础5-96输出电阻输出电阻 ro加压求流法加压求流法mgsmgsdogUgUIUr1SooRrr/UIdIgd微变等效电路微变等效电路ro ro R2R1RGsRSgsUgsmUg第五章 放大电路基础5-97场效应管放大电路小结场效应管放大电路小结(1) 场效应管放大器输入电阻很大。场效应管放大器输入电阻很大。(2) 场效应管共源极放大器场效应管共源极放大器(漏极输出漏极输出)输入输入输出反相，电压放大倍数大于输出反相，电压放大倍数大于1；输出电；输出电阻阻=RD。(3) 场效应管源极跟随器输入输出同相，电场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大倍数小于压放大倍数小于1且约等于且约等于1；输出电阻；输出电阻小。小。第五章 放大电路基础5-98一、多级放大电路的组成第一级第一级第二级第二级第第n-1级级第第n级级输输入入输输出出耦合耦合耦合方式：耦合方式：功放级功放级、阻容耦合。、阻容耦合。、变压器耦合。、变压器耦合。、直接耦合。、直接耦合。 第五章 放大电路基础5-99+VCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2RE2、直接耦合放大电路的分析、直接耦合放大电路的分析R R2 2、R RE2E2: :为设置合适的为设置合适的Q Q点而增加。点而增加。第五章 放大电路基础5-100直接耦合放大电路的特殊问题直接耦合放大电路的特殊问题1.1.前后级前后级Q Q点相互影响点相互影响: :+VCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2RE2第五章 放大电路基础5-1012.2.零点漂移零点漂移: :uot0 当当 u ui i= 0= 0 时：时：有时会将有时会将信号淹没信号淹没通常采用差动放大器。典型电路在第七章介绍。+VCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2RE2第五章 放大电路基础5-1021、要求：、要求：动态动态: 传送信号传送信号静态静态：保证各级保证各级Q点点设置合理设置合理减少信号损失减少信号损失 波形不失真波形不失真+VCCRS1MR120KUi27KC2C3R2RLRE282KR343K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET2US2、实例：、实例：第五章 放大电路基础5-103二、多级放大电路的分析计算+VCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET2US假设: 1=2=50 rbe1 = 2.9Krbe2 = 1.7K1. 静态静态: Q点同单级点同单级动态动态:Ri2 = RL1Ri2Uo1Ui22i1oUU考虑级间影响考虑级间影响 性能分析的关键性能分析的关键:uAiRoR第五章 放大电路基础5-104考虑级间影响2Ri , Ro :概念同单级1RiRosousUUARi2Uo1Ui2+VCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET2USsoioUUUU1221usuAA第五章 放大电路基础5-105微变等效电路微变等效电路:iR2iRoR+VCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET2USRE1R2R3RC2RLRSR1sU iU 1ber2ber1bi1bi 2bi1bi 2bi oU 第五章 放大电路基础5-106动态参数：动态参数：1Ri = R1 / rbe1 +（ +1)RL1 其中 RL1= RE1/ Ri2 = RE1/ R2 / R3 / rbe2= 27 / 1.7 1.7K Ri =1000K/(2.9+511.7)K 82K2Ro = RC2= 10KRE1R2R3RC2RLRSR1sU1ber2ber1bI2bIoUiR2iRoR2bI1bIiU1=2=50 rbe1 = 2.9Krbe2 = 1.7K第五章 放大电路基础5-1073 中频电压放大倍数:其中： RE1R2R3RC2RLRSR1sUiU 1ber2ber1bI2bI1bI2bIoUiR2iRoR11usiiusARRRA968. 07 . 1519 . 27 . 151) 1() 1(111111LbeLuRrRA778. 0968. 02082821usA第五章 放大电路基础5-1081477 . 1)10/10(501222beLurRA4 .114778.014721usususAAARE1R2R3RC2RLRSR1sUiU 1ber2ber1bI2bI1bI2bIoUiR2iRoR第五章 放大电路基础5-109 放大电路中由于有电抗元件存在（主要是电容元件），则放大器的电压放大倍数是频率的函数。iouUUfA/)(iof)()()()(ffAfAuuiUoU网网 络络第五章 放大电路基础5-110一、 RC电路的频率响应（1） RC低通电路ioUUAu电压放大倍数的频率特性为：RC10令：RCCRCj111j1j-)()(11j1101200tgAuOUiURCRC1021uA0 90 450绘制幅频特性和相频特性如图所示10即：第五章 放大电路基础5-111将上式改写为：0j11uAOUiURCRC1021uA0 90 450)( j11HuffAfRCAu2j11（2） 用对数坐标表示的频率特性曲线RC10且：这里：21RCfH第五章 放大电路基础5-112 2H)(11ffAu arctg(Hff)RC低通电路的频率特性曲线)( j11HuffA 放大器的频率特性的横轴经常采用对数坐标。 放大器的幅值也采用对数坐标单位为“分贝”，定义为：uuAdBAlg20)(第五章 放大电路基础5-113 这种折线化画出的频率特性曲线称为波特图波特图，是分析放大电路频率响应的重要手段。 称为上限截止频率上限截止频率。当 时，幅频特性将以十倍频20dB的斜率下降，或写成-20dB/dec。在 处的误差最大，有3dB。 ffH f =fH fHRC低通电路的频率特性曲线 fH fH f =fH 当 时，相频特性将滞后45，并具有-45/dec的斜率。在0.1 和10 处与实际的相频特性有最大的误差，其值分别+5.7和 5.7。 第五章 放大电路基础5-114)arctg(90LoffRCf21L2LL)(1/ffffAuioUUAuL11RC下限截止频率 其电压放大倍数 为：uA RC高通电路如图所示。（2） RC高通电路LL/j1/jLL/j1/jffff模和相角分别为第五章 放大电路基础5-115 由此可做出如图所示的RC高通电路的近似频率特性曲线。2LL)(1/ffffAu)arctg(90Loff RC高通电路的近似频率特性曲线LL/j1/jffffAu第五章 放大电路基础5-116Rb+VCCRCC1C2RSiURLoUS SU U实验测得共发射极放大电路的幅频特性和相频特性曲线如图所示901802700)(ZHfLfHf100080604020010110210310410510610uAumAumA707. 0LfHf)(ZHfbwfLHbwfff通频带：二、 单级放大器的频率响应Hf上限截止频率Lf下限截止频率umA中频电压放大倍数。1、单级放大器的实验曲线第五章 放大电路基础5-1173dB901800)(ZHfLfHfHf1 . 0Hf1027004020dBAuLfHf)(ZHf901802700)(ZHfLfHf100080604020010110210310410510610uAumAumA707. 0LfHf)(ZHfbwf第五章 放大电路基础5-118 高频小信号模型是通过三极管的物理模型而建立的，晶体管的结构如所示。-发射结电容Cbe-集电结电阻rbc- 集电结电容 Cbcb是假想的基区内的一个点。晶体管的高频等效电路 （1）晶体管物理模型 - 发射结电阻 re rbb -基区的体电阻， 分析可得晶体管高频等效电路如图所示。2、单极阻容耦合放大电路的频率特性分析 推导过程参考教材 P197第五章 放大电路基础5-119 对于图所示的共发射极接法的基本放大电路，分析其频率响应，需画出放大电路从低频到高频的全频段小信号模型，然后分低、中、高三个频段加以研究。 CE接法基本放大电路全频段微变等效电路（2）分压偏置电路全频段小信号模型第五章 放大电路基础5-120低频段微变等效电路全频段微变等效电路高频段微变等效电路第五章 放大电路基础5-121 单级基本放大电路的波特图 基本放大电路全频段微变等效电路第五章 放大电路基础5-122一个两级放大器的波特图见教材P202三、多级放大器的频率响应第一级第一级第二级第二级第第n-1级级第第n级级多级放大器的频率特性可以在单级的基础上获得：n 21uknKuuuAAAAlg20.lg20lg20lg20121unuuuAAAA 21第五章 放大电路基础5-123第五章 放大电路基础5-124 放大器是在输入信号的控制下把直流电源的能量放大器是在输入信号的控制下把直流电源的能量转换成输出信号能量的装置。转换成输出信号能量的装置。RSuSRLV直流电源信号源负载放放大大器器uiuoiioi第五章 放大电路基础5-125 放大电路放大电路分析方法分析方法估算法估算法 利用静态等效电路利用静态等效电路图解法图解法 利用晶体管特性曲线利用晶体管特性曲线微变等效电路法微变等效电路法图解法图解法RBVBBRCuiuoTVCCRSuSiBiCiERL静态分析静态分析Vui0IBQ ,UBEQ ,ICQ ,UCEQ 动态分析动态分析Vui0Au, Ri, Ro第五章 放大电路基础5-1261、图解法分析i B A uBE Vuiib假设假设 ： Vui0iC mAuCE VibicuouiRBVBBRCTVCCiBiCiEuiuouSRS第五章 放大电路基础5-127（1）根据直流通路估算根据直流通路估算“Q”bBEQBBBQRUVIIBQ称为称为偏置电流偏置电流。估算估算UCEQ、ICQBQCQIICRCCCEQRIVUCRbVBBRCui=0uo+VCCIBQICQUBEQUCEQRLIRC2、估算法分析第五章 放大电路基础5-128(2)、微变等效电路微变等效电路然后：将交流通道中的晶体管用微变等效电路代替。首先：取消直流电源VBB，和VCC的作用，画出信号的交流通道。rbeRbRCRLRSSUiUiIbIcIbIoUuoRbVBBRCui+VCCiBQiCQuBEQuCEQRLRSSU第五章 放大电路基础5-129三、三种基本放大电路的比较RbVBBRCui+VCCiBQiCQuBEQuCEQRLRSSUuiRb1+VCCReRLuoRb2VCCRCReRLVEEIEQICQIBQIUuiuo第五章 放大电路基础5-130四、阻容耦合放大电路Rb+VCCRCC1C2TRSiURLoUSURb+VCCRCTRSrberceRbRCRLS SU UiU i iI Ib bI IC CI Ib bI IO OU U第五章 放大电路基础5-131Rb1+VCCRCC1C2Rb2CeReRLi iU UO OU U分析分析: :. . 静态：由直流通道计算工作点静态：由直流通道计算工作点“Q”.Q”. . 动态：动态：注意注意CeCe的影响。的影响。五、分压偏置放大电路第五章 放大电路基础5-1321、自给偏压电路应用于结型和耗尽型场效应管gsd+VDDRdC1C2RgCsRsRLi iU UO OU U)(SdDDDDSRRiVuSDSGGSRiuuuUGSQIDQUDSQSR1dsRR 1UGS=0V-1V-3V-4V-2ViD mA0VDD-5VuDS0iD mA-3-2-1-4-5-6uGSUPQQ第五章 放大电路基础5-133求：求：UDS和和 ID。UDD=20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10kV5212DDGURRRUmA5 . 0SGSSDRURUIV10)(DSDDDDSRRIUU设：设：UGUGS分压偏压电路 应用于各种类型场效应管第五章 放大电路基础5-134uoUDD=20VRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10k二、动态分析二、动态分析sgR2R1RGRLdRLRD微变等效电路微变等效电路gsmUggsU第五章 放大电路基础5-135