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1、基本放大电路基本放大电路第1页，本讲稿共74页 理解共发射极单管放大电路的基本结构和工作原理，掌理解共发射极单管放大电路的基本结构和工作原理，掌握静态工作点的估算，掌握微变等效电路的分析方法，了解握静态工作点的估算，掌握微变等效电路的分析方法，了解放大电路输入电阻和输出电阻的概念；理解射极输出器的基放大电路输入电阻和输出电阻的概念；理解射极输出器的基本特点和用途；了解放大电路的频率特性；了解多级放大的本特点和用途；了解放大电路的频率特性；了解多级放大的概念；理解差分放大电路的工作原理及差模信号和共模信号概念；理解差分放大电路的工作原理及差模信号和共模信号的概念；理解基本的互补对称功率放大电路的
2、工作原理；理的概念；理解基本的互补对称功率放大电路的工作原理；理解解MOS场效晶体管的基本结构、工作原理、主要特性和主要场效晶体管的基本结构、工作原理、主要特性和主要参数的意义，了解共源极放大电路的工作原理。参数的意义，了解共源极放大电路的工作原理。第2页，本讲稿共74页 共射极单管放大电路的基本结构和工作原理，静态共射极单管放大电路的基本结构和工作原理，静态工作点的估算，微变等效电路的分析法。输入电阻、输工作点的估算，微变等效电路的分析法。输入电阻、输出电阻的概念，射极输出器的基本特点，多级放大电路出电阻的概念，射极输出器的基本特点，多级放大电路的概念。差模信号和共模信号的概念，基本的互补对
3、称的概念。差模信号和共模信号的概念，基本的互补对称功率放大电路的工作原理。功率放大电路的工作原理。放大电路的频率特性。放大电路的频率特性。讲课讲课7 7学时，习题学时，习题1 1学时。学时。第3页，本讲稿共74页15.1 共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成晶体管晶体管T：放大元件（控制元件），即能量较小的输入信放大元件（控制元件），即能量较小的输入信号通过晶体管的控制作用，去控制电源号通过晶体管的控制作用，去控制电源EC 所供给的能量，所供给的能量，以在输出端获得一个能量较大的信号。以在输出端获得一个能量较大的信号。集电极电源集电极电源EC：为输出信号提供能量，为输出信号提供能量，并
4、保证集电结反向偏置。并保证集电结反向偏置。集电极电阻集电极电阻RC：将集电极将集电极电流的变化变换为电压电流的变化变换为电压的变化，以实现电压放的变化，以实现电压放大。大。共发射极基本交流放大电路共发射极基本交流放大电路ECRSesRBEBRCC1C2TRLuiuouBEuCEiCiBiE+-+-+-+-+-+第4页，本讲稿共74页耦合电容耦合电容C1、C2：是极性电容器，起是极性电容器，起隔直通交作用。隔直通交作用。15.1 15.1 共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成基极电源基极电源EB和基极电阻和基极电阻RB：使发射结处于正向偏置，并提使发射结处于正向偏置，并提供大小适当的基极
5、电流，以使放大电路获得合适的工作点。供大小适当的基极电流，以使放大电路获得合适的工作点。共发射极基本交流放大电路共发射极基本交流放大电路ECRSesRBEBRCC1C2TRLuiuouBEuCEiCiBiE+-+-+-+-+-+共发射极基本交流放大电路共发射极基本交流放大电路+UCCRSesRBRCC1C2TRLuiuouBEuCEiCiBiE+-+-+-+-+-+第5页，本讲稿共74页15.1 15.1 共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成+-+-+-+-放大电路示意图放大电路示意图 放大电路的输入放大电路的输入端可用一个等效电阻端可用一个等效电阻ri 表示，称为表示，称为放大电路的
6、放大电路的输入电阻输入电阻，是信号源的，是信号源的负载，即负载，即 放大电路的输出端可用一电压源放大电路的输出端可用一电压源(，ro)表示，表示，它是负载电阻它是负载电阻RL的电源，其内阻的电源，其内阻ro称为称为放大电路的输放大电路的输出电阻出电阻。放大电路的电压放大倍数放大电路的电压放大倍数第6页，本讲稿共74页15.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析静态：静态：放大电路无输入信号放大电路无输入信号(ui=0)时的工作状态。时的工作状态。分析方法：分析方法：估算法、图解法。估算法、图解法。静态分析：静态分析：确定放大电路的静态值确定放大电路的静态值(直流值直流值)，即，即 IB、IC
7、、UBE、UCE，设置合适的静态工作点，使放大电路的输出信号，设置合适的静态工作点，使放大电路的输出信号不失真。不失真。放大电路中电压和电流的符号放大电路中电压和电流的符号直流分量：直流分量：IB、IC、IE、UCE、UBE交流分量：交流分量：ib、ic、ie、uce、ube总量：总量：iB、iC、iE、uCE、uBE第7页，本讲稿共74页15.2.1 用估算法确定静态值用估算法确定静态值15.2 15.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析直流通路直流通路+UCCRBRCTUBEUCEICIBIE+-+-15.2.2 用图解法确定静态值用图解法确定静态值 绘出晶体管的输出特性曲线组。绘出晶
8、体管的输出特性曲线组。作出直流负载线：作出直流负载线：UCE=UCC ICRC。由直流通路求出由直流通路求出偏流偏流IB，确定某条输出特性曲线。，确定某条输出特性曲线。负载线与确定的那条输出特性曲线的交点即为负载线与确定的那条输出特性曲线的交点即为静态工作点静态工作点Q，进而确定，进而确定UCE、IC。第8页，本讲稿共74页由由IB确定的某条输出特性确定的某条输出特性曲线与直流负载线的交点曲线与直流负载线的交点就是就是Q点点15.2 15.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析用图解法确定放大电路的静态工作点用图解法确定放大电路的静态工作点负载线负载线斜率斜率直流负载线直流负载线20 A36
9、IC/mA123UCE/V912O1.5IB=0 040 A60 A80 AQQ2Q1第9页，本讲稿共74页15.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析动态：动态：放大电路有输入信号放大电路有输入信号(ui 0)时的工作状态。时的工作状态。分析方法：分析方法：微变等效电路法、图解法。微变等效电路法、图解法。动态分析：动态分析：在静态值确定的基础上分析在静态值确定的基础上分析各极电压和电流的各极电压和电流的交流分量，交流分量，计算电压放大倍数计算电压放大倍数Au、输入电阻、输入电阻ri、输出电阻、输出电阻ro等。等。15.3.1 微变等效电路法微变等效电路法微变等效电路：微变等效电路：把非线性
10、元件晶体管所组成的放大电路等把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路，即把晶体管线性化，等效为一个线性元效为一个线性电路，即把晶体管线性化，等效为一个线性元件。件。第10页，本讲稿共74页线性化的条件：线性化的条件：晶体管在小信号（微变量）情况下工作，晶体管在小信号（微变量）情况下工作，则在静态工作点附近的小范围内可用直线段近似地代替晶体则在静态工作点附近的小范围内可用直线段近似地代替晶体管的特性曲线。管的特性曲线。15.3 15.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析 晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路输入特性曲线输入特性曲线晶体管的输入电阻晶体管的输入电阻低频小功率晶体
11、管的输入电阻估算式：低频小功率晶体管的输入电阻估算式：晶体管的输入电路可用晶体管的输入电路可用rbe等效代替。等效代替。UBEQIBUBEOIBUCE IB第11页，本讲稿共74页输出特性曲线输出特性曲线rce的阻值很高，一般忽略不计。的阻值很高，一般忽略不计。晶体管的输出电阻：晶体管的输出电阻：晶体管的电流放大系数：晶体管的电流放大系数：晶体管的输出电路可晶体管的输出电路可用一受控电流源用一受控电流源 ic=ib代代替，表示其电流控制作用替，表示其电流控制作用15.3 15.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析ICUCEICUCEOQICUCEICIBIB第12页，本讲稿共74页15.3
12、 15.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析晶体管微变等效电路晶体管微变等效电路icib ibubeuce+-+-E BCrbe晶体管晶体管icibubeuce+-+-E BC 放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路电容对交流视作短路。电容对交流视作短路。一般直流电源的内阻很小，可忽略不计，对交流也视一般直流电源的内阻很小，可忽略不计，对交流也视作短路。作短路。晶体管用其微变等效电路代替。晶体管用其微变等效电路代替。第13页，本讲稿共74页15.3 15.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析共发射极基本交流放大电路共发射极基本交流放大电路+UCCRSesRBRCC1C2TRLui
13、uouBEuCEiCiBiE+-+-+-+-+-+微变等效电路微变等效电路icibuiuo+-+-ibE BCrbeRLRCRBRSes+-ii微变等效电路微变等效电路+-+-E BCrbeRLRCRBRS+-交流通路交流通路RSesRBRCTRLuiuoubeuceicib+-+-+-+-+-iiBCE第14页，本讲稿共74页 电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算负载电阻负载电阻RL愈小，则放大倍数愈低；愈小，则放大倍数愈低；负号表示输出电压与输入电压的相位相反。负号表示输出电压与输入电压的相位相反。Au与与和和rbe均有关。均有关。15.3 15.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析微
14、变等效电路微变等效电路+-+-E BCrbeRLRCRBRS+-设输入为正弦信号设输入为正弦信号第15页，本讲稿共74页 放大电路输入电阻的计算放大电路输入电阻的计算它是对交流信号而言的一个动态电阻。它是对交流信号而言的一个动态电阻。放大电路对信号源（或对前级放大电路）来说，是一个负放大电路对信号源（或对前级放大电路）来说，是一个负载，可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻，载，可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻，也就是放大电路的输入电阻也就是放大电路的输入电阻 ri。15.3 15.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析 为什么希望放大电路的输入电阻高一些？为什
15、么希望放大电路的输入电阻高一些？如果放大电路的输入电阻较小，则：如果放大电路的输入电阻较小，则：将从信号源取用较大的电流，增加信号源的负担；将从信号源取用较大的电流，增加信号源的负担；减小实际输入电压，从而减小输出电压；减小实际输入电压，从而减小输出电压；降低前级放大电路的电压放大倍数。降低前级放大电路的电压放大倍数。第16页，本讲稿共74页ri15.3 15.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析微变等效电路微变等效电路+-+-E BCrbeRLRCRBRS+-放大电路输出电阻的计算放大电路输出电阻的计算 放大电路对负载放大电路对负载(或对后级放大电路或对后级放大电路)来说，是一个信来说，
16、是一个信号源，其内阻即为放大电路的输出电阻号源，其内阻即为放大电路的输出电阻ro，它也是一个，它也是一个动态电阻。动态电阻。通常通常 通常用加压求流的方法求通常用加压求流的方法求ro，即，即ro+-第17页，本讲稿共74页为什么希望放大电路的输出电阻低一些？为什么希望放大电路的输出电阻低一些？15.3 15.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析 若放大若放大电路的输出电阻较大，则当电路的输出电阻较大，则当负载变化时，输出电压的变化也较大，负载变化时，输出电压的变化也较大，说明放大电路带负载的能力较差。说明放大电路带负载的能力较差。+-+-放大电路对负载来说是一信号源，可用戴维宁等放大电路对
17、负载来说是一信号源，可用戴维宁等效电路效电路(等效电动势等效电动势 和内阻和内阻ro)表示，表示，其内阻即为放其内阻即为放大电路的输出电阻大电路的输出电阻ro，等效电动势，等效电动势 即为放大电路的即为放大电路的开路输出电压开路输出电压(未接负载电阻未接负载电阻)。输出端接负载电阻时输出端接负载电阻时第18页，本讲稿共74页15.3.2 图解法图解法 交流负载线交流负载线直流负载线其斜率直流负载线其斜率交流负载线其斜率交流负载线其斜率交流负载线交流负载线交流负载线比直流负载线要陡些。交流负载线比直流负载线要陡些。15.3 15.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析直流负载线直流负载线20
18、A36iC/mA123uCE/V912OIB=0 040 A60 A80 AQ第19页，本讲稿共74页 图解分析图解分析15.3 15.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析uBE/VO0.40.820iB/A4060Q2uBE/VOttO20iB/A4060QQ1tO1iC/mA231.536uCE/V920 AiC/mA123OIB=0 040 A60 A80 A1.5uCE/VOtIBUBE(uo)(ui)IBQ1QQ2ICUCE(ic)(ib)uBE=ube+UBEuCE=uce+UCEiB=ib+IBiC=ic+IC电压放大倍数等于输出正弦电压的幅值与输入正弦电压的幅值之比。电压放
19、大倍数等于输出正弦电压的幅值与输入正弦电压的幅值之比。交流信号传输情况：交流信号传输情况：ui(ube)ibicuo(uce)输出信号输出信号uo与输入信号与输入信号ui相位相反。相位相反。第20页，本讲稿共74页15.3 15.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析uBE/VO0.40.820iB/A4060Q2uBE/VOttO20iB/A4060QQ1tO1iC/mA231.536uCE/V920 AiC/mA123OIB=0 040 A60 A80 A1.5uCE/VOtIBUBE(uo)(ui)IBQ1QQ2ICUCE(ic)(ib)非线性失真非线性失真 由于由于Q设置不合适或信号
20、太大，使放大电路的工作范围超出了晶体管特设置不合适或信号太大，使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上的线性范围，造成非线性失真。性曲线上的线性范围，造成非线性失真。若若Q设置太低，则设置太低，则造成截止失真。造成截止失真。若若Q 设设置太高，则置太高，则造成饱和失真。造成饱和失真。第21页，本讲稿共74页15.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 放大电路应有合适的静态工作点，以保证有较好的放大放大电路应有合适的静态工作点，以保证有较好的放大效果，并且不引起非线性失真。效果，并且不引起非线性失真。但由于某些原因，如温度的变化、三极管老化、电源电但由于某些原因，如温度的变化、三极管老化、电源
21、电压波动等因素的影响，将使集电极电流的静态值发生变化，压波动等因素的影响，将使集电极电流的静态值发生变化，从而影响静态工作点的稳定性。从而影响静态工作点的稳定性。严重时将使放大电路不能正常工作，其中严重时将使放大电路不能正常工作，其中影响最大的是影响最大的是温度的变化温度的变化。第22页，本讲稿共74页15.4.1 固定偏置放大电路固定偏置放大电路15.4 15.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 RB一经选定，一经选定，IB也就固定不变。当也就固定不变。当温度变化时，温度变化时，Q也发也发生变化。生变化。共发射极基本交流放大电路共发射极基本交流放大电路+UCCRSesRBRCC1C2TRL
22、uiuouBEuCEiCiBiE+-+-+-+-+-+固定偏置放大电路简单、容易调整，但不能稳定静固定偏置放大电路简单、容易调整，但不能稳定静态工作点态工作点Q。直流通路直流通路+UCCRBRCTUBEUCEICIBIE+-+-第23页，本讲稿共74页 电路特点电路特点15.4 15.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定15.4.2 分压式偏置放大电路分压式偏置放大电路+UCCRB1RCTUBEUCEICIB+-+-RB2REI1IEI2B直流通路直流通路若若 ，则，则IC不受温度影响，基本固定。不受温度影响，基本固定。VB不受温度影响，基本固定。不受温度影响，基本固定。+UCCRSesRB1
23、RCC1C2TRLuiuouBEuCEiCiBCE+-+-+-+-+-+RB2RE分压式偏置放大电路分压式偏置放大电路第24页，本讲稿共74页 I2 不能太大不能太大，否则，否则RB1和和RB2 就要取得较小，这将增加功就要取得较小，这将增加功率损耗及从信号源取用较大的电流，使信号源内阻压降增加，率损耗及从信号源取用较大的电流，使信号源内阻压降增加，加在放大电路输入端的电压减小。加在放大电路输入端的电压减小。VB不能太高不能太高，否则使，否则使VE增高，增高，UCE相对减小，从而减相对减小，从而减小了放大电路输出电压的变化范围。小了放大电路输出电压的变化范围。则则VB和和IC与晶体管的参数几乎
24、无关，不受温度变化的与晶体管的参数几乎无关，不受温度变化的影响，从而静态工作点能得以基本稳定。影响，从而静态工作点能得以基本稳定。只要满足只要满足15.4 15.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定对硅管而言对硅管而言估算可选取估算可选取注意第25页，本讲稿共74页 稳定过程稳定过程TUBEIBICVEIC 对直流而言，对直流而言，RE越大，稳定性能越好，但越大，稳定性能越好，但RE不能太大，不能太大，否则将减小输出电压的幅值。否则将减小输出电压的幅值。对交流而言，对交流而言，RE增大，其交流压降使增大，其交流压降使ube减小，从而降低减小，从而降低电压放大倍数。电压放大倍数。因此，可在因此，
25、可在RE 两端并联一个电容值较大的旁路电容两端并联一个电容值较大的旁路电容CE。15.4 15.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定第26页，本讲稿共74页 静态分析静态分析15.4 15.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定+UCCRB1RCTUBEUCEICIB+-+-RB2REI1IEI2B直流通路直流通路+UCCRSesRB1RCC1C2TRLuiuouBEuCEiCiBCE+-+-+-+-+-+RB2RE分压式偏置放大电路分压式偏置放大电路第27页，本讲稿共74页 动态分析动态分析15.4 15.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定微变等效电路微变等效电路+-+-E BCrbeRLR
26、CRB2RS+-RB1+UCCRSesRB1RCC1C2TRLuiuouBEuCEiCiBCE+-+-+-+-+-+RB2RE分压式偏置放大电路分压式偏置放大电路第28页，本讲稿共74页例例1：如图，已知如图，已知UCC=12V，RC=2k，RE1=1.8k，RE2=0.2k，RB1=20k，RB2=10k，RL=6k，晶体管的，晶体管的=37.5，UBE=0.6V。试求静态值；试求静态值；画出微变等效电路；画出微变等效电路；计算该电路的计算该电路的Au，ri和和ro。15.4 15.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定+UCCRSesRB1RCC1C2TRLuiuoCE+-+-+-+RB2R
27、E2RE1+UCCRB1RCTUBEUCEICIB+-+-RB2RE2IE直流通路直流通路RE1解：解：第29页，本讲稿共74页微变等效电路微变等效电路15.4 15.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定+UCCRSesRB1RCC1C2TRLuiuoCE+-+-+-+RB2RE2RE1+-+-rbeRLRCRB2RS+-RB1RE2BCE第30页，本讲稿共74页15.4 15.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定+-+-rbeRLRCRB2RS+-RB1RE2BCE讨论：为什么留有一段发射极电阻而未被讨论：为什么留有一段发射极电阻而未被CE旁路？旁路？第31页，本讲稿共74页15.5 放大电
28、路的频率特性放大电路的频率特性 由于在放大电路中一般都有电容元件，如耦合电容、由于在放大电路中一般都有电容元件，如耦合电容、发射极电阻交流旁路电容及晶体管的极间电容和联线分发射极电阻交流旁路电容及晶体管的极间电容和联线分布电容等。布电容等。实际中，放大电路的输入信号往往是非正弦量，它实际中，放大电路的输入信号往往是非正弦量，它可分解可分解为基波及各种频率的谐波分量。为基波及各种频率的谐波分量。这些电容对不同频率的信号所呈现的容抗值是不相这些电容对不同频率的信号所呈现的容抗值是不相同的，故放大电路对不同频率的信号在幅度上和相位上同的，故放大电路对不同频率的信号在幅度上和相位上放大的效果不完全一样
29、，从而产生放大的效果不完全一样，从而产生频率失真（含幅度失真频率失真（含幅度失真和相位失真）和相位失真）。第32页，本讲稿共74页带宽：带宽：BW=f2 -f115.5 15.5 放大电路的频率特性放大电路的频率特性频率特性频率特性幅频特性：幅频特性：电压放大倍数的电压放大倍数的模模|Au|与与频率频率 f 的关系。的关系。相频特性：相频特性：输出电压相对于输入电压的输出电压相对于输入电压的相位移相位移 与与频率频率 f 的关系。的关系。O 270 180 90相频特性相频特性 ff1f20.707|Auo|通频带通频带f|Au|Auo|幅频特性幅频特性Of1：下限频率：下限频率f2：上限频率
30、：上限频率 对放大电路而言，希望通对放大电路而言，希望通频带宽一些，容纳更多频率的信频带宽一些，容纳更多频率的信号，以减小频率失真。号，以减小频率失真。第33页，本讲稿共74页在中频段：在中频段：由于耦合电容和发射极旁路电容的容量较大，故对中由于耦合电容和发射极旁路电容的容量较大，故对中频段信号来讲容抗很小，可视作短路。频段信号来讲容抗很小，可视作短路。晶体管的极间电容和联线分布电容很小，可认为它们的等效晶体管的极间电容和联线分布电容很小，可认为它们的等效电容电容C0并联在输出端上。由于并联在输出端上。由于C0的容量很小，它对中频段信的容量很小，它对中频段信号的容抗很大，可视作开路。号的容抗很
31、大，可视作开路。所以，在中频段可以认为电容不影响交流信号的传送，放所以，在中频段可以认为电容不影响交流信号的传送，放大电路的放大倍数与信号频率无关。大电路的放大倍数与信号频率无关。前面所讨论的电压放大倍数都是指放大电路工作在中频前面所讨论的电压放大倍数都是指放大电路工作在中频段的情况。段的情况。15.5 15.5 放大电路的频率特性放大电路的频率特性第34页，本讲稿共74页在高频段：在高频段：由于信号频率较高，耦合电容和发射极电阻旁路电容的由于信号频率较高，耦合电容和发射极电阻旁路电容的容抗比中频段更小，故可视作短路。容抗比中频段更小，故可视作短路。但但C0的容抗将减小，它与输出端的电阻并联后
32、，使总的容抗将减小，它与输出端的电阻并联后，使总阻抗减小，又电流放大系数阻抗减小，又电流放大系数 下降，因而使输出电压减小，下降，因而使输出电压减小，电压放大倍数降低。电压放大倍数降低。在低频段：在低频段：由于信号频率较低，耦合电容和发射极电阻旁路电容的容由于信号频率较低，耦合电容和发射极电阻旁路电容的容抗较大，其分压作用不能忽略，以至实际送到晶体管输入端的抗较大，其分压作用不能忽略，以至实际送到晶体管输入端的电压电压ube比输入信号比输入信号ui要小，故放大倍数要降低。要小，故放大倍数要降低。C0的容抗比中的容抗比中频段更大，仍可视作开路。频段更大，仍可视作开路。15.5 15.5 放大电路
33、的频率特性放大电路的频率特性第35页，本讲稿共74页15.6 射极输出器射极输出器 因为电源因为电源UCC对交流信对交流信号相当于短路，故集电极号相当于短路，故集电极成为输入与输出电路的公成为输入与输出电路的公共端，所以是共端，所以是共集电极电共集电极电路路。射极输出器射极输出器：输出端从发射极输出。：输出端从发射极输出。+UCCRSesRBC1C2TRLuiuouBEuCEiCiB+-+-+-+-+-+REiE第36页，本讲稿共74页15.6.1 静态分析静态分析15.6 15.6 射极输出器射极输出器+UCCRSesRBC1C2TRLuiuouBEuCEiCiB+-+-+-+-+-+REi
34、E+UCCRBTUBEUCEICIB+-+-REIE直流通路直流通路第37页，本讲稿共74页15.6.2 动态分析动态分析15.6 15.6 射极输出器射极输出器+UCCRSesRBC1C2TRLuiuouBEuCEiCiB+-+-+-+-+-+REiE+-+-rbeRLRBRS+-REBCE微变等效电路微变等效电路 电压放大倍数电压放大倍数第38页，本讲稿共74页由于由于 ，电压放大倍数接近且恒小于，电压放大倍数接近且恒小于1 1。虽无电压放大作用，但有一定的电流放大和功率放大作虽无电压放大作用，但有一定的电流放大和功率放大作用。用。15.6 15.6 射极输出器射极输出器输出电压与输入电压
35、同相，具有跟随作用。输出电压与输入电压同相，具有跟随作用。由于由于 ，因而输出端电位跟随输入端电位的变，因而输出端电位跟随输入端电位的变化而变化，具有跟随作用，故称化而变化，具有跟随作用，故称射极跟随器射极跟随器。第39页，本讲稿共74页 输入电阻输入电阻 射极输出器的射极输出器的输输入电阻很高，通常作入电阻很高，通常作为放大电路的输入级。为放大电路的输入级。15.6 15.6 射极输出器射极输出器+-+-rbeRLRBRS+-REBCE第40页，本讲稿共74页 输出电阻输出电阻用加压求流法，即用加压求流法，即15.6 15.6 射极输出器射极输出器+-+-rbeRLRBRS+-REBCE+-
36、rbeRBRSREBCE 射极输出器的输出电阻很射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强，可作为放小，带负载能力强，可作为放大电路的输出级。大电路的输出级。第41页，本讲稿共74页射极输出器的应用射极输出器的应用因为输入电阻高，它常被用作多级放大电路的输入级，以因为输入电阻高，它常被用作多级放大电路的输入级，以减轻信号源负担。减轻信号源负担。因为输出电阻低，它常被用作多级放大电路的输出级，因为输出电阻低，它常被用作多级放大电路的输出级，以提高带负载能力。以提高带负载能力。可将射极输出器接在两级共发射极放大电路之间，起阻可将射极输出器接在两级共发射极放大电路之间，起阻抗变换作用。这一级射极输出器称
37、为缓冲级或中间隔离级。抗变换作用。这一级射极输出器称为缓冲级或中间隔离级。射极输出器的主要特点：射极输出器的主要特点：电压放大倍数接近电压放大倍数接近 1；输；输入电阻高；输出电阻低。入电阻高；输出电阻低。15.6 15.6 射极输出器射极输出器第42页，本讲稿共74页 多级放大电路的多级放大电路的总电压放大倍数总电压放大倍数为各级电压放大倍数为各级电压放大倍数的乘积；的乘积；多级放大电路的多级放大电路的总输入电阻总输入电阻为第一级放大电路的输入为第一级放大电路的输入电阻；电阻；多级放大电路的多级放大电路的总输出电阻总输出电阻为最后一级放大电路的输为最后一级放大电路的输出电阻；出电阻；前级放大
38、电路的输出信号为后级放大电路的输入信号；前级放大电路的输出信号为后级放大电路的输入信号；后级放大电路的输入电阻为前级放大电路的负载。后级放大电路的输入电阻为前级放大电路的负载。耦合方式：耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。多级放大电路及其级间耦合方式多级放大电路及其级间耦合方式15.6 15.6 射极输出器射极输出器第43页，本讲稿共74页直接耦合：直接耦合：将前级的输出端直接接到后级的输入端，将前级的输出端直接接到后级的输入端，可用来放大缓慢变化或直流变化的信号。可用来放大缓慢变化或直流变化的信号。直接耦合放大电路直接耦合放大电路15.7 差分放大电路差
39、分放大电路+UCCRB2T1uiuo+-+-RE2RB1RC1T2RC2IE2两级直接耦合放大电路两级直接耦合放大电路 发射极电阻发射极电阻 RE2用用来确定两级合适的工来确定两级合适的工作点，即作点，即例：例：第44页，本讲稿共74页零点漂移零点漂移 零点漂移：零点漂移：当输入信号为零时，输出信号出现缓慢当输入信号为零时，输出信号出现缓慢地、无规则地变化的现象。地、无规则地变化的现象。产生零漂的原因：产生零漂的原因：晶体管参数随温度的变化、电源电晶体管参数随温度的变化、电源电压的波动、电路元件参数的变化等。其中压的波动、电路元件参数的变化等。其中温度的影响最严温度的影响最严重重，因而零漂也称
40、为温漂。，因而零漂也称为温漂。直接耦合存在的两个问题：直接耦合存在的两个问题：前后级静态工作点相互影响前后级静态工作点相互影响抑制零漂关键在第一级抑制零漂关键在第一级15.7 15.7 差分放大电路差分放大电路uotO抑制零漂最有效的电路结构是差分放大电路抑制零漂最有效的电路结构是差分放大电路第45页，本讲稿共74页15.7.1 差分放大电路的工作原理差分放大电路的工作原理 电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相等，因而它们的静态工作点必然相同。阻元件的参数值都相等，因而它们的静态工作点必然相同。15.7 15.7 差
41、分放大电路差分放大电路差分放大原理电路差分放大原理电路 +UCCRB2T1ui1+-RB1RCRCT2ui2+-RB1RB2+-uo第46页，本讲稿共74页uo=VC1-VC2=0uo=(VC1+VC1)-()-(VC2+VC2)=0静态时，静态时，ui1=ui2=0当当T 对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移（不管何种（不管何种原因引起的）原因引起的）具有抑制作用。具有抑制作用。零点漂移的抑制零点漂移的抑制15.7 15.7 差分放大电路差分放大电路+UCCRB2T1ui1+-RB1RCRCT2ui2+-RB1RB2+-uoIC1=IC2，VC1=VC
42、2ICVCIC1=IC2，VC1=VC2第47页，本讲稿共74页 对于完全对称的差分放大电路来说，两管的集电极电位对于完全对称的差分放大电路来说，两管的集电极电位变化相同，因而输出电压为零，即对共模信号没有放大能力。变化相同，因而输出电压为零，即对共模信号没有放大能力。共模输入共模输入 两个输入信号两个输入信号大小相等，极性相大小相等，极性相同，即同，即 ui1=ui2 差分电路抑制共模信号能力的大小，反映了它对零点差分电路抑制共模信号能力的大小，反映了它对零点漂移的抑制水平。漂移的抑制水平。信号输入信号输入15.7 15.7 差分放大电路差分放大电路+-+-+UCCRB2T1ui1RB1RC
43、RCT2ui2RB1RB2+-uo第48页，本讲稿共74页 若若ui1 0，ui2 0，则产生强电场，则产生强电场，吸引吸引P型衬底中的电子到达表层填补型衬底中的电子到达表层填补空穴形成负离子空穴形成负离子耗尽层耗尽层。当当UGS大于一定值时，形成沟通漏区大于一定值时，形成沟通漏区和源区的和源区的N型导电沟道型导电沟道(与与P型衬底间型衬底间被耗尽层绝缘被耗尽层绝缘)。第68页，本讲稿共74页15.9 15.9 场效晶体管及其放大电路场效晶体管及其放大电路P型硅衬底型硅衬底N+N+SGDUGS+-N沟道沟道UDS+-ID 形成导电沟道后，在漏形成导电沟道后，在漏-源电源电压压UDS的作用下，将
44、产生漏极电流的作用下，将产生漏极电流ID，管子导通。，管子导通。开启电压开启电压UGS(th)：在一定的漏在一定的漏-源电压源电压UDS下，使管子由不导通变下，使管子由不导通变为导通的临界栅为导通的临界栅-源电压。源电压。特性曲线特性曲线ID/mAUGS/VO无沟道无沟道有沟道有沟道UDS=常数常数N沟道增强型管的转移特性曲线沟道增强型管的转移特性曲线ID/mAUDS/VOUGS=1VN沟道增强型管的输出特性曲线沟道增强型管的输出特性曲线2V3V4V第69页，本讲稿共74页15.9 15.9 场效晶体管及其放大电路场效晶体管及其放大电路 耗尽型绝缘栅场效晶体管耗尽型绝缘栅场效晶体管 P 沟道增
45、强型绝缘栅场效晶体管的工作原理与沟道增强型绝缘栅场效晶体管的工作原理与N 沟道增沟道增强型绝缘栅场效晶体管相似，只是要调换电源的极性，电流的强型绝缘栅场效晶体管相似，只是要调换电源的极性，电流的方向也相反。方向也相反。制造时，在制造时，在SiO2绝缘层中绝缘层中掺入的大量正离子在两个掺入的大量正离子在两个N+型区型区之间感应出较多的电子，从而形之间感应出较多的电子，从而形成原始导电沟道。成原始导电沟道。结构及符号结构及符号表示符号表示符号GDS表示符号表示符号N沟道耗尽型绝缘栅场效晶体管的结构沟道耗尽型绝缘栅场效晶体管的结构P型硅衬底型硅衬底N+N+SGDN沟道沟道+GDS第70页，本讲稿共7
46、4页15.9 15.9 场效晶体管及其放大电路场效晶体管及其放大电路N沟道耗尽型绝缘栅场效晶体管的结构沟道耗尽型绝缘栅场效晶体管的结构P型硅衬底型硅衬底N+N+SGDN沟道沟道+工作原理工作原理 在在UDS 为常数的条件下，当为常数的条件下，当UGS=0时，漏、源极间已导通，时，漏、源极间已导通，有原始导电沟道的漏极电流有原始导电沟道的漏极电流IDSS。当当UGS 0时，时，ID 随随UGS 的增大而增大。的增大而增大。当当UGS 0时，在沟道内感应出一些正电荷与电子复合，时，在沟道内感应出一些正电荷与电子复合，使沟道变窄，使沟道变窄，ID 减小。减小。夹断电压夹断电压UGS(off)：当当U
47、GS达达到一定负值时，导电沟道内的电子到一定负值时，导电沟道内的电子因复合而耗尽，沟道被夹断，因复合而耗尽，沟道被夹断，ID0，这时的，这时的UGS称为夹断电压。称为夹断电压。第71页，本讲稿共74页15.9 15.9 场效晶体管及其放大电路场效晶体管及其放大电路特性曲线特性曲线ID/mAUGS/VOUDS=常数常数N沟道耗尽型管的转移特性曲线沟道耗尽型管的转移特性曲线IDSSUGS(off)ID/mAUDS/VO-2VN沟道耗尽型管的输出特性曲线沟道耗尽型管的输出特性曲线1V-1VUGS=0V 在在UGS(off)UGS0范围内，耗尽型场效晶体管的转移特范围内，耗尽型场效晶体管的转移特性可近
48、似用下式表示：性可近似用下式表示：第72页，本讲稿共74页电流控制电流控制控制方式控制方式电子和空穴两种载电子和空穴两种载流子同时参与导电流子同时参与导电载载 流流 子子电子或空穴中的一种电子或空穴中的一种载流子参与导电载流子参与导电类类 型型放大参数放大参数rce很高很高 rds很高很高 输出电阻输出电阻输入电阻输入电阻热稳定性热稳定性差差好好制造工艺制造工艺较复杂较复杂简单，成本低简单，成本低对对 应应 极极 基极基极B-栅极栅极G，发射极，发射极E-源极源极S，集电极，集电极C-漏极漏极D场效晶体管与双极型晶体管的比较场效晶体管与双极型晶体管的比较NPN型和型和PNP型型N沟道和沟道和P沟道沟道电压控制电压控制 15.9 15.9 场效晶体管及其放大电路场效晶体管及其放大电路 双极型晶体管双极型晶体管 场效晶体管场效晶体管器件名称器件名称项项 目目第73页，本讲稿共74页本章作业本章作业P88 15.4.2P88 15.4.2（共发射极放大电路）（共发射极放大电路）15.4.3 15.4.3（共发射极放大电路）（共发射极放大电路）15.4.4 15.4.4（共发射极放大电路）（共发射极放大电路）15.6.1 15.6.1（射极输出器）（射极输出器）第74页，本讲稿共74页