集成电子技术基础教程(第二版)-课件-第2篇-第1章-放大电路分析入门.ppt

1、第二篇 模拟电子电路本篇基本知识点 半导体三极管如何组成放大电路，分析放大电路的基本方法，为什么放大电路中必须要有工作点，如何计算静态工作点，三种放大电路组态。本篇是模拟电路的核心篇典型共射放大电路2.1.1 怎样分析交直流共存的放大电路 第一章 放大电路分析入门 一、为什么说一个放大电路中是交直流共存的？信号源负载因为当输入信号为零时,即:0iv仅存在供电电源VCC，电路为电路中只有直流量：BICIBEVCEVBECVV1CECVV2加入输入信号tvisin20mV后 则各支路电流和电压为一个直流量叠加了一个交变量tVvVvBEiCBEsin02.01bBBiIicCbBbBBCiIiIiI

2、ii)()(CCCCCCCCCCEiIRViRVvceCEcCCCCCvViRIRVVcecCoviRv二、如何分析计算交直流共存的放大电路?可以用两种方法图解法等效电路估算法线性化等效处理1.图解法交直流分别单独作用下进行计算，然后将结果叠加方法：已知输入和输出特性曲线，通过作图方法求取电流和电压。(1)0iv静态,求:BICIBEVCEV此时等效电路直流通路直流通路bBCCBERIVV),0(bCCRV)0,(CCV?BEQV?BQI输入回路直流负载线Q从输入特性求IBQ、VBEQCCCRV,00,CCVCQICEQV输出直流负载线B QIQ从输出特性求ICQ、VCEQCCCCCEQRIV

3、V(2)tvisin02.0动态,求:bicicevQBit0BEvt0BIBEVtCEv0tCi0CEVCIbi2.等效电路-用电路模型计算法条件:已知管子导电时VBE、值动态时，输入信号很小，管子仅工作在Q点附近的一小段，故把特性看成线性，用线性电路的方法求解电路中相关的电流和电压。(1)0iv静态,求:BICIBEVCEV此时用直流通路（直流等效电路）bBECCBRVVIBCIICCCCCERIVV(2)0iv动态,求:bicicev采用交流通路：电容短路（为什么？），电源短路（为什么？）晶体管用低频小信号模型代入，求各指标。这些指标在放大电路的动态分析中解决。2.1.3 基本放大电路的

4、组成及其静态分析 一、放大电路的基本组成典型共射放大电路信号源负载右图是一个最基本的共射极放大电路（CE）放大电路必须具备以下环节：（1）以放大器件（BJT、FET）为核心，配以工作电源和电阻，以保证器件始终工作在放大区。（2）信号能畅通地加到放大器的输入端，尽量不影响电路的直流工作状态。（信号耦合）（3）经放大后的信号能尽量大的传到负载上，并从负载上取出。请注意：负载上得到的信号，将比输入信号大的多，这是电源提供的能量，经放大电路控制（变换）后以输入信号的变化规律形式输出，这是放大电路所谓“放大”的真实物理内涵。二、直流偏置电路的组成和类型 为保证以放大器件为核心的电路能正常放大信号,必须加

5、上合适的供电电源,和偏置电阻，以保证放大器件(晶体管或场效应管)工作在放大区，有合适的发射结、集电结偏置，合适的IB和IC电流。1.BJT放大电路的直流偏置电路此时输入为零，即静态，只考虑直流电源作用下的通路固定偏置稳定偏置射极偏置(a)固定偏置BICI由图可得：发射结正偏，集电结可以保证反偏（VCVB)，6207.0VRVVIbBEBbBEBCRVVIIcCCERIVV确保了器件工作在放大状态(b)工作点稳定的偏置电路电路同样能保证JE正偏，JC反向偏置。其中：CCbbbbVRRRV21221/bbbRRR 1)1(ebBEbBRRVVI1)1(ebBEbBCRRVVII)(1111ecCC

6、CeEcCCCCERRIVRIRIVV戴维南等效 该电路能稳定静态工作点的说明：BICIBICI 当温度上升，最终表现为集电极电流IC增大。自动调整过程如下：TCIEIEVEBBEVVVBI(c)射极偏置电路 由于发射极接负电源，所以两个发射极都正向偏置了，集电极电阻较小，可以满足（VCVB)的反偏要求。AVVIIBEEEBB1.240512.87.05202)1(2.821mAIIIBCC105.021VVIVVVECCCCECE16.6)7.0(1.5105.061.5121VIVVBBEE7.02.81.27.02.82.FET放大电路的直流偏置电路 FET晶体管栅极不取电流，而且漏极电

7、流ID受栅源电压vGS控制，所以栅极电位用分压器组成。另外各种型号的FET，其栅源电压vGS和漏源电压vDS极性如表所示。增强型耗尽型种类电压NMOSPMOSN 结型P 结型NMOSPMOSvGS正负负正负(或正)正(或负)vDS正负正负正负固定偏压偏置电路自偏压偏置电路混合偏置电路FET偏置电路类型：(a)固定偏压偏置电路DDgggGSVRRRV212只要Rg1和Rg2及Rd取的合理，能满足VGSVT的导电要求，同时保证VDSVGS-VT，使管子工作在恒流区（放大区）2)1(TGSDODVVIIdDDDDSRIVV(b)自给偏压偏置电路由于是耗尽型NMOS管，栅源电压可以是正（增强型工作模式

8、），也可以是负（耗尽型工作模式）SDSGGSRIVVV2)1(PGSDSSDVVII)(sdDDDDSRRIVVVGS电压靠ID流过源极电阻产生压降自已建立起来的称自偏压(c)混合偏置电路Rg1和Rg2组成固定偏压电路，Rs为自给偏压，所以整个偏置电路为混合式偏置。sDgggDDsDGGSRIRRRVRIVV2122)1(TGSDODVVII)(sdDDDDSRRIVV三、信号输入和信号输出电路 输入信号能顺畅、无损失地加到放大器的输入端，并不影响电路的直流偏置。信号源阻容耦合方式 电路简单,又不影响静态工作状态。但要放大一定频率的信号时，耦合电容器容量应取的较大。信号输出信号源变压器耦合方式

9、 优点是各级静态工作点互不影响，能实现阻抗变换。缺点是频率特性不好，且非常笨重。信号输出直接耦合方式 优点是低频特性好，可以放大变化缓慢或直流信号，易于集成化。缺点是信号源影响静态工作点，分析、设计和调试较困难；在多级中还存在零点漂移问题。信号源信号输出四、放大电路的组态 根据输入信号的注入点和输出信号的取出点，放大电路可以构成三种组态。交变信号从基极和发射极间输入，从集电极和发射极间输出。（共射放大电路）CE放大电路CB放大电路CC放大电路 可见三个电极只能将基极b和发射极e作为输入，集电极c不能作输入。而输出只能是集电极c 和发射极e作为输出，基极b不能作输出。可以从管子的结构上加以理解!

10、2.1.4 2.1.12五、直流通路和交流通路 一个放大电路通常是交直流共存的，它为分析电路带来困难。电路中除器件以外都是线性元件，而器件是非线性的。如果BJT和FET器件的电流、电压在放大区的某一较小范围变化时，这一小范围的特性就可以看成是线性（直线）。因此，放大电路就是线性电路了，从而可以用叠加理论加以分析，把直流和交流分开单独作用来进行处理，使分析大大简化。（1）分析静态工作状况用直流通路此时0iv称静态,求静态工作点:BQICQIBEQVCEQV直流通路的画法：输入端短路。由于电路中只有直流电源，所以电容开路、电感线圈等短路处理。如以下电路的直流通路（2）分析动态指标用交流通路 由vi单独作用下的电流、电压通路，用来求放大电路的技术指标。iv加入后，vA.iRoRLfHf交流通路的画法：因耦合电容和旁路电容容量较大，容抗很小，所以这些电容作短路处理；因各供电电源内阻很小，vi单独作用时不产生交流压降，所以电源+VCC、VEE也作短路处理；如以下各电路的交流通路CE放大电路CE放大电路交流通路CC放大电路CC放大电路交流通路CE放大电路CE放大电路交流通路CB放大电路CB放大电路交流通路 可见，CE、CB和CC应该是在交流通路下的接法。同理有CS、CG和CD三种组态放大电路。习 题 P1302.1.5 2.1.7 2.1.9