模拟电子电路第2章基本放大电路.ppt

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1、2023/11/15,第四章,1,2.6基本放大电路的派生电路,在实际应用中，为了进一步改善放大电路的性能可用多只晶体管构成复合管来取代基本电路中的一只晶体管；也可根据需要将两种基本接法组合起来，以得到多方面性能具佳的放大电路。,2023/11/15,第四章,2,2.6.1复合管及其用途(P111)一、复合管的构成及的计算(1)构成与计算a.同类型管的复合如P112图2.6.1(a)、(b)所示，以图(a)为例，复合管的值和rbe计算如下：,转4,2023/11/15,第四章,3,图2.6.1(a)两只NPN型管构成的NPN复合管,2023/11/15,第四章,4,(2.6.1),所以,202

2、3/11/15,第四章,5,rberbe1(1+1)rbe2 rbe11rbe2,PNP型复合晶体管如图2.6.1(b)所示。,图2.6.1(b)两只PNP型管构成的PNP复合管,2023/11/15,第四章,6,b.不同类型管的复合(互补型复合管)如图2.6.1(c)、(d)所示，以图(d)为例，复合管的值和rbe计算如下：,转8,2023/11/15,第四章,7,2023/11/15,第四章,8,rbe=rbe1,所以,2023/11/15,第四章,9,(2)复合管的构成原则a.把两只管子构成一只复合管，必须保证每一只管子的电流都能顺着各管的正常电流方向流动，否则，构成的复合管是错误的。,

3、2023/11/15,第四章,10,b.向内流的复合管为NPN型复合管，向外流的复合管为PNP型复合管；的流向由T1的 决定，即复合管的导电极性取决于第一只管子。c.复合管的12d.同类型复合管，rberbe11rbe2 互补型复合管，rberbe1,2023/11/15,第四章,11,(3)复合管的用途a.可以提高单管的输入电阻(同类型复合管)。b.解决大功率管的配对难的问题。c.解决大功率管值小的问题。一般大功率晶体管的值都比较小，在要求工作电流较大的场合(电源调整管)，必须使 Ib较大，但Ib只有A数量级，这时必须采用复合管。,2023/11/15,第四章,12,复合管因其等效电流放大系

4、数很高，等效输入电阻亦很高，特别是当它制成集成器件时，使用方便而受到拥护的欢迎。复合管又称为达林顿管。,2023/11/15,第四章,13,二、复合管共射放大电路,将图2.2.5(a)所示电路中的晶体管用图2.6.1(a)所示复合管取代，便可得到如图2.6.2(a)所示的复合管共射放大电路。,图2.6.2阻容耦合复合共射放大电路(a)电路,2023/11/15,第四章,14,图2.6.2(b)交流等效电路,交流等效电路如图(b)所示，从图(b)可知,2023/11/15,第四章,15,图2.6.2(b)交流等效电路,2023/11/15,第四章,16,电压放大倍数,输入电阻,(2.6.3),若

5、(1+1)rbe2rbe1，且11，则,(2.6.2),2023/11/15,第四章,17,分析表明，复合管共射放大电路增强了电流放大能力，从而减小了对信号源驱动电流的要求，从另一角度看，若驱动电流不变，则采用复合管后，输出电流将增大约倍。,2023/11/15,第四章,18,三、复合管共集放大电路,图2.6.3(a)阻容耦合复合管 共集放大电路,2023/11/15,第四章,19,图2.6.3(b)交流通路,2023/11/15,第四章,20,由图(c)可知,图2.6.3(c)交流等效电路,2023/11/15,第四章,21,输入电阻,(2.6.4),(2.6.5),输出电阻,2023/11

6、/15,第四章,22,显然，由于采用复合管，输入电阻Ri中与Rb相并联的部分大大提高，而输出电阻Ro中与Re相并联的部分大大降低，使共集放大电路Ri大、Ro小的特点得到进一步的发挥。,2023/11/15,第四章,23,从式(2.6.4)可知，共集放大电路的输入电阻与负载电阻有关；从式(2.6.5)可知，共集放大电路的输出电阻与信号源内阻有关.但是必须特别指出，根据输入、输出电阻的定义，无论什么样的放大电路，Ri均与Rs无关，而Ro均与RL无关。,2023/11/15,第四章,24,2.6.2 共射共基放大电路,将共射电路与共基电路组合在一起,既保持共射放大电路电压放大能力较强的优点,又获得共

7、基放大电路较好的高频特性.图2.6.4所示为共射共基放大电路的交流通路。,图2.6.4 共射共基放大电路的交流通路,2023/11/15,第四章,25,T1组成共射电路，T2组成共基电路，由于T1管以输入电阻小的共基电路为负载，使T1管集电结电容对输入回路的影响减小，从而使共射电路高频特性得到改善。,图2.6.4 共射共基放大电路的交流通路,2023/11/15,第四章,26,由图2.6.4可以推导出电压放大倍数Au的表达式。设T1的电流放大系数1，b-e间动态电阻为rbe1，T2的电流放大系数为2，则,2023/11/15,第四章,27,因21，即2/(1+2)1，所以,(2.6.6),与单

8、管共射放大电路的Au相同。,2023/11/15,第四章,28,2.6.3共集共基放大电路,图2.6.5所示为共集共基放大电路的交流通路，,2023/11/15,第四章,29,它以T1管组成的共集电路作为输入端，故输入电阻较大；以T2管组成的共基电路作为输出端，故具有一定电压放大能力；由于共集电路和共基电路均有较高的上限截止频率，故电路有较宽的通频带。,2023/11/15,第四章,30,根据具体需要，还可以组成其它电路，如共漏共射放大电路，既保持高输入电阻，又具有高的电压放大倍数。可见，利用两种基本接法组合，可以同时获得两种接法的优点。,2023/11/15,第四章,31,2.7FET放大电

9、路,2.7.1 场效应管放大电路的三种接法以场效应管的源极、栅极和漏极为公共端组成放大电路时也有三种接法，即共源放大电路、共漏放大电路和共栅放大电路。以N沟道结型场效应管为例，三种接法的交流通路如图2.7.1所示。,2023/11/15,第四章,32,图2.7.1(a)共源放大电路,2023/11/15,第四章,33,图2.7.1(b)共漏放大电路,2023/11/15,第四章,34,图2.7.1(c)共栅放大电路,2023/11/15,第四章,35,由于共栅电路很少使用，本节只对共源和共漏两种电路进行分析。,2.7.2 FET放大电路静态工作点的设置方法及其分析估算,1直流偏置电路FET与B

10、JT放大电路比较（1）相同点：都要建立合适的Q点。（2）不同点：FET是电压控制器件，BJT是流控器件。因此FET电路需要有合适的栅极电压。,2023/11/15,第四章,36,通常FET放大电路的偏置形式有两种，现以N沟道耗尽型JFET为例说明如下：(1)自偏压电路(P118),图2.7.4a所示,和BJT的射极偏置电路相似，通常在源极接入源极电阻R，就可组成自偏压电路。,图2.7.4(a)结型场效应管放大电路,2023/11/15,第四章,37,考虑到耗尽型FET即使在uGS0时，也有漏源电流流过R，而栅极是经电阻Rg接地的，所以在静态时栅源之间将有负栅压uGS IDR。图中电容C对R起旁

11、路作用，称为源极旁路电容。增强型FET只有栅源电压先达到某个开启电压Uon时才有漏极电流ID，因此这类管子不能用于图2.7.4a所示自偏压电路。,2023/11/15,第四章,38,图2.7.4(b)由N沟道耗尽型管 组成的自偏压电路,图2.7.4(b)所示电路是自给偏压的一种特例，其UGSQ=0。,2023/11/15,第四章,39,图2.7.4(b)由N沟道耗尽型管 组成的自偏压电路,图中采用耗尽型N沟道MOS管，因此其栅源之间电压在小于零、等于零和大于零的一定范围内均能正常工作。,2023/11/15,第四章,40,求解Q点时，可先在转移特性上求得UGS=0时的iD，即IDQ；然后利用式

12、(2.7.2)求出管压降UDSQ。,图2.7.4(b)由N沟道耗尽型管 组成的自偏压电路,2023/11/15,第四章,41,2.分压器式偏置电路P119虽然自偏压电路比较简单，但当静态工作点决定后，UGS和ID就确定了，因而R选择的范围很小。分压器式自偏压电路是在图2.7.4a的基础上加接分压电阻后组成的，如图2.7.5所示。,2023/11/15,第四章,42,图2.7.5 FET分压式偏置电路,2023/11/15,第四章,43,漏极电源VDD经分压电阻Rg1和Rg2分压后，通过Rg3供给栅极电位UGRg2VDD/(Rgl+Rg2)，同时漏极电流在源极电阻R上也产生压降UsIDR，因此，

13、静态时加在FET上的栅源电压为:,2023/11/15,第四章,44,这种偏压电路的另一特点是适用于增强型管电路。2静态工作点的确定对FET放大电路的静态分析可以采用图解法或用公式计算，图解的原理和BJT相似。下面讨论用公式进行计算以确定Q点。由式：,2023/11/15,第四章,45,分析图2.7.4a和图2.7.5有：,转48,2023/11/15,第四章,46,2023/11/15,第四章,47,2023/11/15,第四章,48,故确定Q点时：对图2.7.4a，可联立求解式(*)和上页1式；对图2.6.5，可联立求解式(*)和上页2式。,2023/11/15,第四章,49,Rg1=2M

14、，Rg2=47k，Rdd30k，R=2k，VDD=18V，FET的Vp=一1V，IDSS0.5mA，试确定Q点。解：根据(*)式和2式有,例4.4.1 电路参数如图2.75所示，,2023/11/15,第四章,50,或,2023/11/15,第四章,51,将上式中uGS的表达式代人iD的表达式，得 iD 0.5mA(1+0.42 iD)2解出iD=(0.950.64)mA，而IDSS=0.5mA，iD 不应大于IDSS，所以 iD IDQ0.31mA，uGS UGSQ0.42iD0.22V,uDSUDSQ=VDD ID(Rd+R)8.1V。,2023/11/15,第四章,52,如果管子的输出特

15、性和电路参数已知，则可用图解法进行分析。2.7.3 FET放大电路的小信号模型 分析法当输入信号很小，FET工作在线性放大区(即输出特性中的恒流区)时，可用小信号模型来分析。,2023/11/15,第四章,53,图2.7.6(a)MOS管的低频 小信号等效模型,一、FET的小信号模型以N沟道增强型MOS管为例，如图2.7.6(a)所示。,iD=f(uGS,uDS),对上式求全微分得：,(2.7.7),2023/11/15,第四章,54,令式中,图2.7.6(a)MOS管的低频 小信号等效模型,当输入信号较小，电压、电流只在Q点附近变化，用有效值取代变化量，则式(2.7.7)可写成：,(2.7.

16、8),(2.7.9),2023/11/15,第四章,55,MOS管的低频小信号作用下的等效模型，如图2.7.6(b)所示。输入回路栅源之间由于PNJ反偏相当于开路；输出回路与晶体管的h参数等效模型相似，是一个电压Ugs控制的电流源和一个电阻rgs并联。,(2.7.10),转57,2023/11/15,第四章,56,可以从场效应管的转移特性和输出特性曲线上求出gm和rds。(参阅P120121),图2.7.6(b)MOS管的低频小信号等效模型,2023/11/15,第四章,57,二、基本共源放大电路的动态分析画出图2.7.2所示基本共源放大电路的交流等效电路如图2.7.8所示，图中采用了MOS管

17、的简化模型，即认为rds。根据电路可得：,(2.7.12a),转59,2023/11/15,第四章,58,图 2.7.8 基本共源放大电路的交流等效电路,2023/11/15,第四章,59,Ri=Ro=Rd例【2.7.1】(自学),2023/11/15,第四章,60,三、基本共漏放大电路的动态分析,图2.7.9(a)基本共漏放大电路,基本共漏放大电路如图2.7.9(a)所示，图(b)是它的交流等效电路。,2023/11/15,第四章,61,利用输入回路方程和场效应管的电流方程联立,图2.7.9(b)交流等效电路,VGG=UGSQ+IDQRs,2023/11/15,第四章,62,求出漏极静态电流IDQ和栅源静态电压UGSQ，再根据输出回路方程求出管压降,UDSQ=VDDIDQRs,Ri=,从图(b)可得动态参数,2023/11/15,第四章,63,分析输出电阻时，将输入端短路，在输出端加交流电压Uo，然后求出Io,则Ro=Uo/Io，如图2.7.10所示。,图2.7.10 求解基本共漏放大 电路的输出电阻,所以,2023/11/15,第四章,64,作业：复习本章小结本章自测题2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.9、2.10、2.112.12、2.13共12个题，书面10个题。,