跟我学设计-基本放大器2.ppt

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,*,*,*,2011,年,7,月,19,跟 我 学 设 计,创新实验室,张福安,1.5,共基极放大电路,1.,电路组成,+,_,T,+,_,+,+,+,2.,静态分析,画出放大电路的直流通路,直流通路,T,+,_,+,_,_,+,_,T,+,_,+,+,+,3.,动态分析,交流通路,+,_,T,_,+,+,_,T,+,_,+,+,+,微变等效电路,(1),电压放大倍数,U,i,=,I,b,r,be,由于,故,+,_,T,_,+,b,e,c,+,_,T,_,+,(2),输入电阻,R,i,共基极放大电路的输入电阻较小,故,R,i,+,_,T,_,+,b,e,c,由于,由求,R,o,的电路图可知,(3),输出电阻,R,o,当,U,i,=0,时，,I,b,=0,故,求,R,o,的电路图,+,_,T,_,+,b,e,c,共基极放大电路的特点,(1),电压放大倍数与共射极放大电路相同,(2),u,o,与,u,i,同相,(3),没有电流放大能力,(4),输入电阻小，输出电阻大,(5),在低频放大电路很少应用,1.6,场效应管放大电路,1.6.1,场效应管的偏置及其电路的静态分析,1,自给偏压,场效应管常用的偏置方式,自给偏压,分压式偏置,I,DQ,U,SQ,=,I,DQ,R,S,U,GSQ,=,I,DQ,R,S,(1),电路,(2),自给偏压原理,+,_,+,_,(3),静态分析,a.,方法一：图解法,(a),列写输出回路方程,(c),作图,(b),列写输入回路方程,+,_,+,_,a,b,c,d,e,a,b,c,d,e,I,DQ,M,N,Q,o,U,DSQ,Q,i,U,GSQ,作输出回路直流负载线,作,控制特性,作输入回路直流负载线,O,O,b.,方法二：估算法,输入回路方程,当管子工作于放大区时,两式联立可求得,I,DQ,由此可得,+,_,+,_,例,在图示电路中，,V,DD,=18V,，,R,D,=3k,，,R,S,=1k,、,R,G,=1M,，,FET,的,I,DSS,=7mA,、,U,GS(off),=,8V,。,试求,U,GSQ,、,I,DQ,和,U,DSQ,。,+,_,+,_,解,当管子工作于放大区时,将有关数据代入上式，得,U,GSQ,=2.9 V,I,DQ,=2.9,mA,联立求解，得,2,分压式偏置,图中,(1),电路,(2),静态分析,+,_,+,_,+,_,_,+,故,分压式偏置,:,增强型、耗尽型,两种偏置电路适用的,FET,自给偏压：耗尽型,+,_,+,_,+,_,_,+,3,信号的输入和输出,常用的耦合方式,阻容耦合,变压器耦合,直接耦合,一种典型的阻容耦合共源极放大电路,+,_,+,+,+,_,+,1.6.2,场效应管的微变等效电路,由场效应管工作原理知,i,D,=,f,(,u,GS,，,u,DS,),i,G,=,0,对,i,D,全微分,FET,g,d,s,FET,的高频模型,1.6.3,场效应管组成的三种基本放大电路,1,共源极放大电路,微变等效电路,+,_,+,+,+,_,+,由图可知,b.,求输入电阻,R,i,根据输出电阻的定义,由图可知,画出求输出电阻的等效电路,c.,求输出电阻,R,o,2.,共漏极放大电路,微变等效电路,_,+,+,+,+,_,由图可知,故,式中,a.,求电压放大倍数,输入电阻,b.,求输入电阻,R,i,c.,求输出电阻,R,o,求,R,o,的等效电路,由图可知,故电路的输出电阻,3.,共栅极放大电路,+,_,T,+,_,+,+,+,微变等效电路,+,_,_,+,g,s,d,_,+,+,_,T,+,_,+,+,+,由图可知,a.,求电压放大倍数,+,_,_,+,g,s,d,_,+,故,由于,+,_,_,+,g,s,d,_,+,b.,求输入电阻,R,i,故,c.,求输出电阻,R,o,画出求,R,o,的等效电路,+,_,_,+,g,s,d,_,+,+,_,_,+,g,s,d,_,+,由于,u,gs,=,u,i,=0,1.,比较共源极场效应管放大电路和共发射极晶体管,放大电路，在电路结构上有何相似之处？在性能,上各有何特点？,2.,增强型绝缘栅场效应管放大电路的直流偏置能否,采用自给偏压方式？为什么？,思 考 题,1.7,多级放大电路,1.7.1,多级放大电路的组成,R,S,R,o1,R,i1,R,o2,R,i,n,+,_,u,o1,+,_,+,_,+,_,u,i,+,_,+,_,u,o,R,L,+,_,+,_,第,1,级,信,号,源,输,入,级,中,间,放,大,级,输,出,级,第,2,级,第,n-,1,级,第,n,级,+,_,u,S,u,i2,R,i2,u,o2,u,i,n,-1,R,i,n,-1,R,o,n,-1,u,o,n,-1,u,i,n,R,o,n,输入级,输入电阻高，噪声和漂移小。,对各级电路的要求,输出级,动态范围大，输出功率大，带载能力强。,中间级,具有足够大的放大能力。,多级放大电路的组成,输入级,中间级,输出级,多级放大电路的耦合,放大电路与信号源、放大电路与信号源、负载以及电路内部各级之间的连接。,常用的耦合方式,直接耦合,阻容耦合,变压器耦合,1.7.2,多级放大电路的耦合方式,能对交流和直流信号进行放大,R,C1,R,C2,T,2,R,B,_,u,i,+V,CC,R,L,+,_,u,o,+,V,BB,T,1,1,直接耦合,特点,又称之为直流放大电路,直接耦合放大电路存在两个特殊的问题,(1),各级静态工作点不独立，不便于设计和调试。,R,C1,R,C2,T,2,R,B,_,u,i,+V,CC,R,L,+,_,u,o,+,V,BB,T,1,常用的解决方法,提高后级射极电位,电平移位,+V,CC,T,2,R,E,R,C2,R,C1,R,B,T,1,+V,CC,T,2,R,E,R,C2,R,C1,R,B,T,1,R,D,Z,两种管子互补,+V,CC,T,2,R,C2,R,E2,R,C1,R,B1,T,1,R,E1,V,CC,(2),零点漂移问题,当输入,u,i,=0,时，输出电压,u,O,并不恒定，而是出现缓慢的、无规则的漂动。这种现象称为零点漂移，简称零漂。,零漂实质上就是放大电路静态工作点的变化,R,C1,R,C2,T,2,R,B,_,u,i,+V,CC,R,L,+,_,u,o,+,V,BB,T,1,引起零漂的主要原因,(a),元器件参数，特别是晶体管的参数会随温度的,变化而变化,。,(b),元器件会出现老化，参数发生了变化。,由温度引起的零漂称为,温漂,由元器件老化引起的零漂称为,时漂,引起直接耦合放大电路零漂的主要因素是,温漂,零漂,抑制零点漂移的常用的方法,(a),引入直流负反馈,(b),采用差动放大电路,2.,阻容耦合多级放大电路,主要特点,a.,各级电路的静态工作点相互独立,便于设计和调试。,R,C1,R,C2,T,2,R,B1,u,i,+V,CC,R,L,+,_,u,o,T,1,R,B2,+,+,+,+,_,C,1,C,2,C,3,b.,可以抑制零点漂移。,c.,无法放大低频信号和直流信号。,d.,在集成电路中，无法制造大电容。,R,C1,R,C2,T,2,R,B1,u,i,+V,CC,R,L,+,_,u,o,T,1,R,B2,+,+,+,+,_,C,1,C,2,C,3,3.,变压器耦合,C,E1,R,E1,T,1,Tr,1,Tr,2,C,B1,u,i,+,_,C,E2,R,E2,T,2,R,L,+,_,u,o,Tr,3,+,V,CC,R,B11,+,+,R,B12,+,+,R,B21,R,B22,C,B2,主要特点,e.,具有阻抗变换作用，可以实现阻抗匹配。,b.,对直流信号起到隔离作用，可以消除零点漂移。,a.,对直流信号没有放大能力，只能放大交流信号。,d.,体积大、重量重、费用高、不宜集成化。,c.,各级电路的静态工作点相互独立，便于设计和,调试。,1.7.3,多级放大电路的计算,1.,直接耦合电路的,静态分析,阻容耦合、变压器耦合的各级静态工作点独立，分析方法与前述的单级放大电路的方法相同。,这里只对直接耦合电路进行,静态分析,由,得,在输入回路,令输入电压,u,i,=,0,R,C1,R,C2,T,2,R,B,_,u,i,+V,CC,R,L,+,_,u,O,+,V,BB,T,1,+,_,+,_,+,_,+,_,联立求解可得 、,在一、二级之间,R,C1,R,C2,T,2,R,B,_,u,i,+V,CC,R,L,+,_,u,O,+,V,BB,T,1,+,_,+,_,+,_,+,_,联立求解可得 、,在输出回路,R,C1,R,C2,T,2,R,B,_,u,i,+V,CC,R,L,+,_,u,O,+,V,BB,T,1,+,_,+,_,+,_,+,_,2.,多级放大电路的动态分析,(1),多级放大电路的电压放大倍数,R,S,R,o1,R,i1,R,o2,R,i,n,+,_,u,o1,+,_,+,_,+,_,u,i,+,_,+,_,u,o,R,L,+,_,+,_,第,1,级,信,号,源,输,入,级,中,间,放,大,级,输,出,级,第,2,级,第,n-,1,级,第,n,级,+,_,u,S,u,i2,R,i2,u,o2,u,i,n,-1,R,i,n,-1,R,o,n,-1,u,o,n,-1,u,i,n,R,o,n,R,S,R,o1,R,i1,R,o2,R,i,n,+,_,u,o1,+,_,+,_,+,_,u,i,+,_,+,_,u,o,R,L,+,_,+,_,第,1,级,信,号,源,输,入,级,中,间,放,大,级,输,出,级,第,2,级,第,n-,1,级,第,n,级,+,_,u,S,u,i2,R,i2,u,o2,u,i,n,-1,R,i,n,-1,R,o,n,-1,u,o,n,-1,u,i,n,R,o,n,因为,u,i2,=,u,o1,，,u,i3,=,u,o2,，,，,u,i,n,=,u,o,n,-1,故,R,S,R,o1,R,i1,R,o2,R,i,n,+,_,u,o1,+,_,+,_,+,_,u,i,+,_,+,_,u,o,R,L,+,_,+,_,第,1,级,信,号,源,输,入,级,中,间,放,大,级,输,出,级,第,2,级,第,n-,1,级,第,n,级,+,_,u,S,u,i2,R,i2,u,o2,u,i,n,-1,R,i,n,-1,R,o,n,-1,u,o,n,-1,u,i,n,R,o,n,放大倍数的另一种表示方法,即,A,u,(dB)=20lg|,A,u,1,|+20lg|,A,u,2,|+20lg|,A,u,3,|+20lg|,A,un,|,(2),输入电阻,(3),输出电阻,R,i,R,o,R,S,R,o1,R,i1,R,o2,R,i,n,+,_,u,o1,+,_,+,_,+,_,u,i,+,_,+,_,u,o,R,L,+,_,+,_,第,1,级,信,号,源,输,入,级,中,间,放,大,级,输,出,级,第,2,级,第,n-,1,级,第,n,级,+,_,u,S,u,i2,R,i2,u,o2,u,i,n,-1,R,i,n,-1,R,o,n,-1,u,o,n,-1,u,i,n,R,o,n,多级放大电路动态分析时应注意的两个问题,a.,第,i,级放大电路的输入电阻应视为第,i,-1,级放大电路的负载电阻,b.,第,i,-1,级,放大电路的输出电阻应视为,第,i,级放大电路的信号源内阻,例,试写出图示放大电路的电压放大倍数,A,u,、,输入电阻,R,i,和输出电阻,R,o,的表达式,。,T,2,_,u,i,+V,CC,+,_,u,O,+,V,BB,T,1,解,由图可知，放大电路是由两级放大电路组成。,第一级共射极放大电路，第二级共集电极放大电路。,R,i,R,i2,R,o,R,o1,T,2,_,u,i,+V,CC,+,_,u,O,+,V,BB,T,1,(1),求电压放大倍数,由于,+V,CC,T,2,_,u,i,+,_,u,O,+,V,BB,T,1,R,i,R,i2,R,o,R,o1,u,O1,+,_,u,i2,+,_,式中,故,+V,CC,T,2,_,u,i,+,_,u,O,+,V,BB,T,1,R,i,R,i2,R,o,R,o1,u,O1,+,_,u,i2,+,_,式中,(2),求输入电阻,R,i,+V,CC,T,2,_,u,i,+,_,u,O,+,V,BB,T,1,R,i,R,i2,R,o,R,o1,u,O1,+,_,u,i2,+,_,(3),求输出电阻,R,o,式中,+V,CC,T,2,_,u,i,+,_,u,O,+,V,BB,T,1,R,i,R,i2,R,o,R,o1,u,O1,+,_,u,i2,+,_,