晶体管放大电路要点
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2、晶体管放大电路原理
2.1 晶体管和FET 的工作原理
2.1.1晶体管和FET 的放大工作的理解
晶体管和FET 的放大作用:晶体管或FET 的输入信号通过器件而出来,晶体管或FET 吸收此时输入信号的振幅信息,由电源重新产生输出信号,由于该输出信号比输入信号大,可以看成将输入信号放大而成为输出信号。
这就是放大的原理。
2.1.2晶体管和FET 的工作原理
1、双极型晶体管的工作原理
晶体管内部工作原理:对流过基极与发射极之间的电流进行不断地监视,并控制集电极-发射极间电流源使基极-发射极间电流的β倍的电流流在集电极与发射极之间。
就是说,晶体管是用基极电流来控制集电极-发射极电流的器件。
电源
电源
输出
输出
(a )双极型晶体管(以NPN 型为例) (b )FET (以N 型JFET 为例)
集电极(输出端)
双极型晶体管的内部原理
2、FET 的工作原理
FET 内部工作原理:对加在栅极与源极之间的电压进行不断地监视,并控制漏极-源极间电流源使栅极-源极间电压的g m 倍的电流流在漏极与源极之间。
就是说,FET 是用栅极电压来控制漏极-源极电流的器件。
2.1.3分立元件放大电路的组成原理
放大电路的组成原理(应具备的条件)
1放大器件工作在放大区(三极管的发射结正向偏置,集电结反向偏置;结型FET 与耗尽型MOSFET 可采用自偏压方式或分压式偏置或混合偏置方式,增强型MOSFET 则一定要采用分压式偏置或混合偏置 方式)即要保证合适的直流偏置; (2):输入信号能输送至放大器件的输入端; (3):有信号电压输出。
判断放大电路是否具有放大作用,就是根据这几点,它们必须同时具备。
2.1.4晶体管放大电路的直流工作状态分析(以晶体管电路为例)
直流通路:在没有信号输入时,估算晶体管的各极直流电流和极间直流电压,将放大电路中的电容视为开路,电感视为短路即得。
它又被称为静态分析。
直流工作点:又称为静态工作点,简称Q 点。
在进行静态分析时,晶体管放大电路主要是求基极直流 电流I B 、集电极直流电流I C 、集电极与发射极间的直流电压U CE 。
FET 放大电路主要是求栅源电压U GS , 漏极直流电流I D ,漏极与原极间的直流电压U DS 。
1、公式法计算Q 点 1)共e 接法
I B =(U CC -U BE )/R B I C =βI B U CE =U CC -I C R C
漏极(输出端)
FET 的内部原理
自偏压式共射极接法
在I 1》I B 时,可认为I 1≈I 2,于是
CC
U B R
B R B R B
U
2
1
2+≈
E
BE
B
E C R U U I I -=≈
)(E C C CC CE R R I U U +-=
I B =I C /β
2)共b 接法
U CC =I B R B +U BE +I E R E = I B R B +U BE + (1+β)I B R E
I C = I B β
)(E C C CC CE R R I U U +-=
CC U
B R
B R B R B
U
2
12+≈
E
BE
B E
C R U U I I -=
≈
)(E C C CC CE R R I U U +-=
I B =I C /β
3)共c 接法
U CC =I B R B +U BE +I E R E = I B R B +U BE + (1+β)I B R E
E C CC CE R I U U -= I C = I B β
CC
U B R
B R B R B U 2
12+≈
U
s
分压式共基接法
自偏压式共基接法
自偏压式共集接法
分压式共集接法
E
BE
B E
C R U U I I -=
≈ E C CC CE R I U U -=
I B =I C /β
2、图解法计算Q 点
三极管的电流、电压关系可用输入特性曲线和输出特性曲线表示,可以在特性曲线上,直接用作图的方法来确定静态工作点。
用图解法的关键是正确的作出直流负载线,通过直流负载线与i B =I BQ 的特性曲线的交点,即为Q 点。
读出它的坐标即得I C 和U CE 图解法求Q 点的步骤为:
1):通过直流负载方程画出直流负载线, 2):由基极回路求出I B
3):找出i B =I B 这一条输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q 点。
读出Q 点的坐标即为所求。
共射极放大电路 为例
2.1.5 FET 放大电路的直流工作状态分析 1、解析法
已知电流方式及栅源直流负载线方程,联立求解即可求得工作点。
如:
S
D GS GSoff GS DSS D R i u U U I i -=-=2
)1(
将下式代入上式,解一个i D 的二次方程,有两个根,舍去不合理的一个根,留下合理的一个根便是I DQ 。
2、图解法
画出N 沟道场效应管的转移特性如图所示。
对于自偏压方式,栅源回路直流负载线方程为
S D GS R i u -=
在转移特性坐标上画出该负载线方程如图(a)所示。
分别求出JFET 的工作点为Q 1点,耗尽型MOSFET 的工作点为Q 2点,而与增强型MOSFET 转移特性则无交点。
对于混合偏置方式,栅源回路直流负载线方程为
BEQ C
输入回路直流偏流线,求I BQ
CEQ CE
C 输出回路直流负载线 ,求I CQ 、U CEQ
GS
(a )
GS
(b )
R G 1+R G 2
G 2U D D
(a)自偏压方式;(b)混合偏置方式
t u i t
u BE U BE
i B t I B i C t I C u CE t U CE u S D DD G G G GS R i U R R R u -+=
2
12
画出该负载线如图(b)所示,对于三种不同类型的场效应管的工作点分别为Q ′1、Q ′2及Q 3。
这里要特别注意的是,对JFET ,R G2过大,或R S 太小,都会导致工作点不合适,如图(b)虚线所示。
2.1.6晶体管放大电路的交流工作状态分析(以共射极晶体管电路为例)
1、图解法
交流图解分析是在输入信号作用下,通过作图来确定放大管各级电流和极间电压的变化量。
此时,放大器的交流通路如图所示。
由图可知,由于输入电压连同U BEQ 一起直接加在发射结上,因此,瞬时工作点将围绕Q 点沿输入特性曲线上下移动,从而产生i B 的变化,如图所示。
瞬时工作点移动的斜率为 :
L
CE C k u i k '-=∆∆
=
1
画出交流负载线之后,根据电流i B 的变化规律,可画出对应的i C 和u CE 的波形。
在图中,当输入正弦电压使i B 按图示的正弦规律变化时,在一个周期内Q 点沿交流负载线在Q 1到Q 2之间上下移动,从而引起i C 和u CE 分别围绕I CQ 和U CEQ 作相应的正弦变化。
由图可以看出,两者的变化正好相反,即i C 增大,u CE 减小;反之, i C 减小,则u CE 增大。
交流负载线的特点:(1)必须通过静态工作点(2)交流负载线的斜率由R"L 表示(R"L =R c //R L )
交流负载线的画法(有两种):
1)先作出直流负载线,找出Q 点;
作出一条斜率为R"L 的辅助线,然后过Q 点作它的平行线即得。
(此法为点斜式)
2)先求出U CE 坐标的截距(通过方程U"CC =U CE +I C R"L ) 连接Q 点和U"CC 点即为交流负载线。
(此法为两点式)
根据上述交流图解分析,可以画出在输入正弦电压下,放大管各极电流和极间电压的波形,如图所示。
观察这些波形,可以得出以下几点结论: 1)放大器输入交变电压时,晶体管各极电流的方向和极间电压的极性始终不变,只是围绕各自的静态值,按输入信号规律近似呈线性变化。
交流通路
I B Q i Bmax i Bmin
放大器的交流图解分析-----
输入回路的工作波形
I C Q
u CE u CE
输出回路的工作波形
2)晶体管各极电流、电压的瞬时波形中,只有交流分量才能反映输入信号的变化,因此,需要放大器输出的是交流量。
3)将输出与输入的波形对照,可知两者的变化规律正好相反,通常称这种波形关系为反相或倒相。
2、微变等效电路法
采用微变等效电路法的思想是:当信号变化的范围很小(微变)时,可以认为三极管电压、电流变化量之间的关系是线性的。
根据导出的方法不同,晶体管交流小信号电路模型可分为两类:一类是物理型电路模型,它是模拟晶体管结构及放大过程导出的电路模型,它有多种形式,其中较为通用的是混合π型电路模型;另一类是网络参数模型,它是将晶体管看成一个双端口网络,根据端口的电压、电流关系导出的电路模型,其中应用最广的是H
参数电路模型。
不论按哪种方法导出的电路模型,它们都应当是等价的,
2.1.6晶体管放大电路的非线性失真分析(以共射极晶体管电路为例)
在使用放大电路时,一般是要求输出信号尽可能的大,但是它要受到三极管非线性的限制。
有时输入信号过大或者工作点选择不恰当,输出电压波形就会产生失真。
这种失真是由于三极管的非线性引起的,所以它被称为非线性失真。
1、输入信号过大引起的非线性失真
它主要表现在输入特性的起始弯曲部分,输出特性的间距不匀,当输入又比较大时,就会使I b 、U ce 和I c 的正负半周不对称,即产生非线性失真。
如图所示 2、工作点不合适引起的失真
当工作点设置过低,在输入信号的负半周,工作状态进入截止区,从而引起I b 、U ce 和I c 的波形失真,称为截止失真如图所示
当工作点设置过高,在输入信号的正半周,工作状态进入饱和区,此时I b 继续增大而I c 不再随之增大,因此引起I c 和U ce 的波形失真,称为饱和失真。
如图所示
由于放大电路有失真问题,因此它存在最大不失真输出电压幅值U om 。
最大不失真输出电压是指:当工作状态一定的前提下,逐渐增大输入信号,三极管还没有进入截止或饱和时,输出所能获得的最大电压
输出。
当电压受饱和区限制时CES CEQ om U U U -= ,当电压受截止区限制时L
CQ om R I U '= 2.1.7晶体管偏置电路
晶体管在放大应用时,要求外电路将晶体管偏置在放大区,而且在信号的变化范围内,管子始终工作在放大状态。
此时,对偏置电路的要求是:①电路形式要简单。
例如采用一路电源,尽可能少用电阻等;②偏置下的工作点在环境温度变化或更换管子时应力求保持稳定;③对信号的传输损耗应尽可能小。
1、固定偏流偏置电路
由图可知,U CC 通过R B 使e 结正偏,则基极偏流为
输入信号过大引起的非线性失真
i C
载线
i
(a)截止失真;(b)饱和失真
R
B
on BE CC BQ R U U I )
(-=
只要合理选择R B ,R
C
C
CQ CC CEQ BQ
CQ R I U U I I -==β
这种偏置电路虽然简单,但主要缺点是工作点的稳定性差。
由上式可知,当温度变化或更换管子引起β,I CBO 改变时,由于外电路将I BQ 固定,所以管子参数的改变都将集中反映到I CQ ,U CEQ 的变化上。
结果会造成工作点较大的漂移,甚至使管子进入饱和或截止状态。
电流负反馈型偏置电路
使工作点稳定的基本原理,是在电路中引入自动调节机制,用I B 的相反变化去自动抑制I C 的变化,从而使I CQ 稳定。
这种机制通常称为负反馈。
实现方法是在管子的发射极串接电阻R E 。
由图可知,不管何种原因,如果使I CQ 有增大趋向时,电路会产生如下自我调节过程:
I CQ ↑→I EQ ↑→ U EQ (=I EQ R E )
I CQ ↓← I EQ ↓←U BEQ (= U EQ -U EQ )↓
结果,因I BQ 的减小而阻止了I CQ 的增大;反之亦然。
可见,通过R E 对I CQ 的取样和调节,实现了工作点的稳定。
显然, R E 的阻值越大,调节作用越强,则 工作点越稳定。
但R E 过大时,因U CEQ 过小会使Q 点靠近饱和区。
因此,要二者兼顾,合理选择R
E
2、分压式偏置电路
分压式偏置电路如图所示,它是电流负反馈型偏置电路的改进电路。
由图可知,通过增加一个电阻R B2,可将基极电位U B 固定。
这样由I CQ 引起的U E 变化就是U BE 的变化,因而增强了U BE 对I CQ 的调节作用,有利于Q 点的近一步稳定。
从分析的角度看,在该电路的基极端用戴文宁定理等效,可得如图的等效电路。
图中,R B =R B1‖R B2,U BB =U CC R B2/(R B1+R B2)。
此时,
)
()1()(E C CQ CC CEQ BQ
CQ E
B on BE C
C BQ R R I U U I I R R U U I +-==++-=
ββ
如果R B1 、R B2取值不大,在估算工作点时,则I CQ 可按下式直接求出:
CC
B B B B BB E
on BE BB EQ CQ U R R R U U R U U I I 2
12
)
(+=
=-=≈
3、电流源偏置电路
在电子电路中,特别是模拟集成电路中,广泛使用不同类型的电流源,为各种基本放大电路提供稳定的偏置电流或作有源负载。
R
CC
电流负反馈型偏置电路
(a )
(b )
I
(a)电路;(b)用戴文宁定理等效后的电路
(1)三极管电流源
当I B 一定时,只要晶体管不饱和也不击穿,I C 就基本恒定。
因此,固定偏流的晶体管,从集电极看进去相当于一个恒流源。
由交流等效电路知,它的动态内阻为r ce I C 更加稳定,可以采用分压式偏置电路(即引入电流负反馈),便得到图(b)所示的单管电流源电路。
图(c)为该电路等效的电流源表示法,图中R o 为等效电流源的动态内阻。
利用图(b)电路的交流等效电路可以证明,R o 近似为
)1(33
B
be ce o R R r R r R +++≈β
式中,R B =R 1‖R 2
需要指出,晶体管实现恒流特性是有条件的,即要保证恒流管始终工作在放大状态,否则将失去恒流作用。
这一点对所有晶体管电流源都适用。
带补偿的三极管电流源
利用二极管来补偿三极管V BE 随温度变化的影响。
集成电路中,常用三极管接成二极管来实现。
(2)基本电流源
在单管电流源中,要用三个电阻,所以不便集成。
为此,用一个完全相同的晶体管V 1,将集电极和基极短接在一起来代替电阻R B2和R E ,便得到图所示的镜像电流源电路。
由图可知,参考电流I r 为
r
CC
r BE CC r R U R U U I ≈
-=
由于两管的e 结连在一起,所以I B 相同,I C 也相同。
由图可知 β
2
122
2C r B r C C I I I I I I -=-==
因此可得 2
112+=
ββr
C I I
如果β1》1,则I C2≈I r 。
可见,只要I r 一定,I C2就恒定;改变I r ,I C2也跟着改变。
两者的关系好比物与镜中的物像一样,故称为镜像电流源。
将上述原理推广,可得多路镜像电流源,如图所示。
图中为三路电流源,V 5管是为了提高各路电流的精度而设置的。
因为在没有V 5管时,I C1=I r -4I B1,加了V 5管后, I C1 = I r - 4I B1 /(1+β5),故此可得
r
C C C I I I I 4)1()
1(5151432+++=
==ββββ
因β1(1+β5)4容易满足,所以各路电流更接近I r ,并且受β的温度影响也小。
在集成电路中,多路镜像电流源是由多集电极晶体管实现的,图(a)电路就是一个例子。
它利用一个三集电极横向PNP 管组成双路电流源(横向PNP 管是采用标准工艺,在制作NPN 管过程中同时制作出来的一种PNP 管,其等价电路如图(b)所示。
R I C1C2
镜像电流源
R r
V I C4
4
多路镜像电流源
R
CC
C3
R (a )(b )
(3)比例电流源
如果希望电流源的电流与参考电流成某一比例关系,可采用图所示的比例电流源电路。
由图可知
222111R I U R I U E BE E BE +=+
因为 2
2122
2
1
1
1ln ln S E S S E T BE S E T BE I I I I I
U U I I
U U ===
所以 1
2212
1ln ln E E T E E T BE BE I I
U I I U U U -==-
当两管的射极电流相差10倍以内时:
mV U I I U U U T E E T BE BE 6010ln ln
2
121≈==-
即室温下,两管的U BE 相差不到60mV ,仅为此时两管U BE 电压(>600mV)的10%。
因此,可近似认为U BE1≈U BE2。
这样,式222111R I U R I U E BE E BE +=+ 简化为2211R
I R I E E = 若β》1,则I E1≈I r , I E2≈I C2,由此得出r C I R R I 2
1
2≈
可见,I C2与I r 成比例关系,其比值由R 1和R 2确定。
参考电流I r 现在应按下式计算:
1
11R R U R R U U I r CC
r BE CC r +≈
+-=
(4)微电流电流源
在集成电路中,有时需要微安级的小电流。
如果采用镜像电流源,R r 势必过大。
这时可令比例电流源电路图中的R 1=0,
便得到图所示的微电流电流源电路。
因2221R I U U E BE BE += 1
22121ln ln
E E T E E T BE BE I I
U I I U U U -==- 所以 2
122122ln )(1E E T BE BE E I I
R U U U R I =-=
当β1>>1时,I E1≈I r ,I E2≈I C2,由此可得 2
22ln C r C T I I
I U R =
此式表明,当I r 和所需要的小电流一定时,可计算出所需的电阻R 2。
2.1.8 FET 偏置电路
I r
C2
2
I r
E2I E1
1、固定偏压电路
U GSQ =-E G 要确定I DQ 和U DSQ ,可以在输出特性曲线上根据输出回路的直流负载线方程 u DS =E D -I D r D
2、自偏压电路
自偏压电路利用漏极直流电流I D 在源极电阻R S 上产生的压降形成自偏压。
由图可知,输入回路的直流偏置电压方程为
u GS =-i D R s 如果场效应管的转移特性曲线可表示为
则静态工作点Q 也可以通过计算来确定。
3、混合偏置电路
4、恒流源电路
2.2晶体管放大器三种基本组态 2.2.1共射(CE)放大电路
+E
(a )(
b )
G SQ G S
2
(1)GS D DSS p
u i I U ≈-[1D S DSS P
GS P I U U =
=-
(a )
(b )
T G SQ
R 1+R 2
2E D
212
GS D D S R u E i R R R =-+(a )
V V 2
R V 1
(b )R V 1(c )R 场效应管电流源 (a) 基本电流源;(b)多路输出电流源;(c)威尔逊电流源
共射晶体放大器的输入端为基极和发射极,输出端为集电极和发射极,发射极是公共端,故称为共射放大器。
1、分压式共射极接法
有C E 时:
电压放大倍数A
u
由图可知
L C L
CQ b b e b b be be
L be L C i o u L C b L C c o be
b i R R R m V I m V r r r r r R r R R U U A R R I R R I U r I U ='Ω+=++='-=-==
-=-=='')
()
()
(26)1()()
()(βββββ
电流放大倍数A
i
β
ββ≈<<>>+⋅+==
=+=+=+=i C L be B L
C C be B B
i o i B B B B
be B b
i L C C
b
L C C c o A R R r R R R R r R R I I A R R R R r R I I R R R I R R R I I 则若满足其中,,,//21
输入电阻R
i
o U s
(b )
有C E 的等效电路
U s
无C E 的等效电路
be B B i r R R R 21=
输出电阻R o
C U o
o o R I U R s ==
=0
无C E 时:
此时,对交流信号而言,发射极将通过电阻R E 接地,因此必须考虑它的影响
E
m L m E be L i o u R g R g R r R U U A +'
-≈++'-==
1)1(ββ 可见放大倍数减小了。
这是因为R E 的自动调节(负反馈)作用,使得输出随输入的变化受到抑制,从而导致A u 减小。
当(1+β)R E >>r be 时,则有 E
L
u R R A '-
≈ 与此同时,从b 极看进去的输入电阻R ′i 变为 E be b
i
i R r I U R )1(β++==
' 即射极电阻R E 折合到基极支路应扩大(1+β)倍。
因此,放大器的输入电阻为
R i =R B1‖R B2‖R ′i 显然,此时,输入电阻明显增大了。
对于输出电阻,尽管I c 更加稳定,但从输出端看进去的电阻仍为R C ,即R o =R C 。
2、自偏压式共射极接法
电流放大倍数A i
fe b b
fe i o i h I I h I I A ===
i 输入电阻R i
ie B i
i
i h R I U R //==
中频电压放大倍数A um 和A ums : ie
L fe ie b L
b fe i o um
h R h h I R I h U U A '-
='-== 式中“-”号,说明输出电压U o 与输入电压U i 反相。
um S
i i
i o s i s o ums A R R R U U U U U U A +=⨯==
输出电阻R o
C R R =0
顺便指出,如果晶体管h oe 不可忽略,则
C oe
R h R //1
0=
2.2.2共集(CC)放大电路 1、分压式共集接法
电压放大倍数A u
L E L
L be L
i o u L
b be b o be b i L
b L E e o R R R R r R U U A R I r I U r I U R I R R I U =''++'+=
='++=+='+==)1()1()1()1()(ββββ A u 恒小于1,一般情况下,满足(1+β)R ′L >>r be ,因而又接近于1,且输出电压与输入电压同相。
换
句话说,输出电压几乎跟随输入电压变化。
因此,共集电极放大器又称为射极跟随器。
电流放大倍数A
i
图中,当忽略R B1、R B2的分流作用时,则I b =I i ,而流过R L 的输出电流I o 为
L
E E
i o i L
E E
b
L E E e
o R R R I I A R R R I R R R I I ++==++=+=)
1()1(ββ
输入电阻R i
从基极看进去的电阻R ′i 为
i B B i L be L
R R R R R r R '
='++='21)1(β
与共射电路相比,由于R ′i 显著增大,因而共集电路的输入电阻大大提高了。
输出电阻R o
当输出端外加电压U o ,而将U s 短路并保留内阻R s 时,可得图所示电路。
U (a )
U s
(b )
I I I
由图可得
b e o
B B s s
s be b o I I I R R R R R r I U )1()(21β+-=-='=''+-=
则由e 极看进去的电阻R ′o 为
β
+'+=
'='1s
be o o o
R r I U R 所以,输出电阻
β
+'+='==
=10
s
be E o
E U b
o o R r R R R I U R s
2、自偏式共集接法
电流放大倍数A i :
b
b
fe i o i I I h I I A )1(+-==
输入电阻R i :
b L fe ie b b
L b fe b ie i i i R R h h R I R I h I h I U R //))1((//)1('++='++==
中频电压放大倍数A um 和A ums :
'++'+='++'+==L fe ie L fe b
L fe ie L b fe i o um
R h h R h I R h h R I h U U A )1()1())1(()1(
输出电阻R o : 由图(c)可知
U o R s
I (1)(1)fe L i
ums um s i s ie fe L h R R A A R R R h h R '+==
'++++222(1)1fe b E
b s ie U I h I R U I R h h U =++=++
2.2.3共基(CB)放大电路 1、分压式共基接法
电压放大倍数A u
L C L
be
L
i o u L C b o be b i R R R r R U U A R R I U r I U =''==
==ββ)(,
电流放大倍数A
i
由于输入电流I i ≈I e ,而输出电流L
C C
c
o R R R I I +=
L
C C
L C C e c i o i R R R R R R I I I I A +=+==
α
显然,A i <1。
若R C >>R L ,则A i ≈α,即共基极放大器没有电流放大能力。
但因A u >>1,所以仍有功 率增益。
输入电阻R i
β
β
+='=+=='11be E
i E i be e i L
r R R R R r
I U R
输出电阻R o
若U i =0,则I b =0,βI b =0,显然有C o R R = 2、自偏式共基接法
(a )
I
I I (b )
自偏压式共基接法
)o i o i
ums um
s s i s i
fe s
U U U R A A U U U R R h R =
=⨯=+电流放大倍数A i :
输入电阻R i :
B ie b
fe b B ie i i i R h I h I R h I U R +=++==
)1()(
中频电压放大倍数A um 和A ums :
B
ie L fe b B ie L b fe i o
um R h R h I R h R I h U U A +'=
+'==)( 输出电阻R o :
R o =R C 如果晶体管h oe 不可忽略,不难得到
C B
ie
s s
fe oe B ie s U
o R R h R R h h R h R U U R s //)]1(1
)//([|012+++++==
=
2.3 FET 放大器三种基本组态 2.
3.1共源(CS)放大电路
1、分压式共源接法
电压放大倍数A um
)////(L D ds i m o R R r U g U -=
)////(L D ds m i
o
um R R r g U U A -==
输入电阻R i :
21//R R R I U R G i
i
i +==
输入电阻R 0:
通常有R G >>R 1∥R 2,于是
(1)fe b o
i i fe b
h I I A I h I α=
=-=-+(a )
g (b )
(a)电路; (b)等效电路
G i R R ≈ D ds R r R //0=
2、固定偏压共源接法
3、自偏压式共源接法
2.3.2共漏(CD)放大电路 1、分压式共漏接法
+E (a )
o R L )]
||(1)(1)(1)m ds i
d ds L
m ds S m ds L
i o d L
ds L m ds S o m ds L
um i ds L m ds S g r U I r R g r R g r R U U I R r R g r R U g r R A U r R g r R =
'
++''=
-=-
'
+++'=
=-'++
+U i (a )U g d
(b )U i (c )r (d )r 2
(a)电路; (b)等效电路; (c)变换电路; (d)求R o 电路
o .
计算共漏电路输出电阻R o 的等效电路
电压放大倍数A u
i
L
m m
d S d i m gs m d i
L S d i
o u U R g g I R I U g U g I U R R I U U A ⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
'+=-===
=
1([)(L
m L
m u R g R g A '+'=
1 输出电阻R o
输入电阻R i :
213G G G G i R R R R R +==
2、自偏压式共漏接法
R i =R G
由求输出电阻R o 的等效电路图可知 式中r ,
ds =R S ∥r ds ,而U gs =-U 2,因此,有
m
S o m S o o o o o o m o m gs m S S o R o R o g R U g R U U I U R U g U g U g I R U I I I I S S 1
111)(+=+===--=-='='+=⋅⋅
⋅
⋅⋅⋅⋅⋅⋅
⋅⋅⋅⋅
m
S g R 1=(b )
U i (a )
g
(c )
共漏电
(a)电路; (b)交流等效电路; (c)求R o 电路
(////)(////)1(////)gs i o
o m gs ds S L o m ds S L um i m ds S L U U U U g U r R R U g r R R A U g r R R =-===+22m gs ds
U
I g U r =-'
2.3.3共栅(CG)放大电路 1、分压式共栅接法 放大倍数A u
''L m gs
L gs m i o v R g V R V g V V A =--== 输出电阻R o
d R V o
o
o R I V
R L s ==∞
==0''
输入电阻R i :
m
m gs
m gs gs i
i i g R g R
V g R V V I V R 1//
1
1=+=
---=
=
2、自偏压式共栅接法
2.4 晶体管三种基本组态的比较
2.5多级放大电路的性能指标
多级放大电路可以充分利用各个单级放大电路的优点,满足各种不同的要求。
2.5.1级间耦合
连接原则:1)静态时各级应设置合适的静态工作点;2)动态时信号能实现畅通有效的传递。
1)阻容耦合
优点是电路简单,在分立元件电路中应用广泛。
缺点是不能放大频率较低的信号和直流信号,低频响应较差,且不便于集成化。
2)直接耦合
优点是低频特性好,可以放大变化缓慢的信号,易于集成化。
缺点是各级静态工作点相互影响,分析、设计和调试较困难;并且还存在零点漂移问题。
3)变压器耦合
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。
4)光电耦合
抗干扰能力强,数字电路中应用广泛。
2.5.2.多级放大电路的性能指标
∏=--=⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅==n k vk vn v v n n i i v A A A A V V V V V V V V A 1212
11210 应考虑负载效应:后一级放大电路的输入电阻作为前一级放大电路的负载对它的影响。
i
i i i I V R R ==1 当第一级为CC 电路时,应考虑第二级输入电阻的影响。
on o R R =
当末级电路为CC 电路时,应考虑末前级输出电阻的影响。
2.6晶体管电路的频率响应
2.6.1三极管的高频小信号模型
1.物理模型
发射结正偏,结电容由扩散电容决定(达一百皮法左右);集电结反
偏,结电容由势垒电容决定(几个皮法)。
经密勒定理处理后得
c b c b h C C K C ''1)1(>>-= c b c b h C C K K C ''21≈-=
gd
gs gs C K C C )1(' -+=2.混合π模型
'b
I 对集电极电流没有贡献; "b
I 才能影响集电极电流的大 e b e b b e b m r V I V g '''0'0 β=β= e b m r g '0β=
简化的混合π模型
高频小信号模型
2.6.2场效应管的高频小信号模型。