共集、共基放大电路和场效应管放大电路.ppt

1 什么叫微变等效电路 怎么画 微变等效电路法适用于什么场合 3 归纳 微变等效电路法 的分析步骤 2 用 微变等效电路法 对放大电路进行动态分析 实际上是将非线性的BJT用其线性的小信号模型代替 将非线性电路近似为线性电路之后 用线性电路的理论进行分析 求取电路的动态参数Ri Ro Au Ai等 4 放大电路的分析应遵循 先静态 后动态 的原则 只有静态工作点设置合适 动态分析才有意义 Q点不仅影响电路输出是否失真 而且与动态参数密切相关 稳定Q点非常重要 根据放大电路的输入 输出信号所接电极的不同 放大电路可分为三种基本组态 共射组态 共集组态和共基组态 共发射极组态 共集电极组态 共基极组态 可以根据放大电路的输入 输出端所接电极来判断电路组态 2 3共集和共基放大电路 三种组态放大电路的组成原则和分析方法完全相同 但动态参数具有不同的特点 使用时要根据需求合理选用 一 共集电极放大电路 1 电路结构 1 发射极接负载 也称射极输出器 2 在射极输出器中 集电极总是直接接直流电源或者直接接地 2 静态分析 1 画出直流通路 标注电量参考方向 2 估算静态工作点Q IBQ ICQ UCEQ 3 动态分析 1 画微变等效电路 2 估算动态指标 输入电阻 微变等效电路 交流通路 输入电阻大 用小信号模型代替 输出电阻 RO很小 几十到几百欧 输入电阻 输入电阻大 3 动态分析 1 画微变等效电路 2 估算动态指标 电压增益 近似为1 一般 因射极输出器的uO与ui 同相 且近似相等 具有电压跟随作用 所以射极输出器也称为射极跟随器 简称 射随器 没有电压放大作用 电流增益 由于输入电阻大 虽然Au 1没有电压放大作用 但是电流增益Ai 1 具有电流放大作用 功率增益AP 1 具有功率放大作用 4 共集电极放大电路的特点及应用 从结构上看 射极接负载 故又称射极输出器 具有电压跟随作用 又称射随器 输入电阻很大 当信号源为内阻较小的电压源时 可以用射随器作为输入级 提高对信号源的电压利用率 射随器接在电子设备和负载之间 起隔离 缓冲和阻抗变换的作用 以提高电子设备的性能 输出电阻很小 可以提供稳定的输出电压 带负载能力很强 适合作输出级 二 共基极 CB 放大电路 1 电路结构 2 静态分析 射极输入 集电极输出 3 动态分析 1 画出微变等效电路 2 估算动态指标 输入电阻 共基极放大电路的输入电阻很小 一般只有几欧到几十欧 3 动态分析 1 画出微变等效电路 输出电阻 由于uo不能经过受控源加到rbe上 ib 0 受控源电流为0 R o 管端输出电阻很大 可以向负载提供稳定的输出电电流 如果考虑rce 则 P 78 电压增益 CB电路电压增益较大 输入 输出电压相位相同 iV 电流增益 结论 共基放大电路没有电流放大作用 4 共基放大电路的特点及应用 输出电压与输入电压相位相同 输入电阻很小 当信号源为内阻较大的电流源时 可以用共基放大电路作为输入级 提高对信号源的电流利用率 管端输出电阻R O很大 可以作为恒流源 由于输入电阻很小 使晶体管结电容的影响不显著 因而频率响应得到很大的改善 通频带宽 所以共基接法常用在高频或宽频带放大电路中 三 三种基本组态放大电路的比较 反相 同相 同相 适中 最大 最小 中等 最小 最大 较大 1 较大 较大 较大 1 差 较好 好 CE电路同时具有较大的Au和Ai Ri和RO适中 只要对Ri和RO和频率响应无特殊要求的地方 一般均常采用 CC电路的特点是电压跟随 Ri很高 RO很低 带负载能力强 常用作输入级 输出级或作为隔离用的中间级 CB电路的特点是Ri很低 频率特性好 R O很高 可以用作恒流源 常用在高频放大电路和宽频带放大电路中 4 3场效应管放大电路 一 场效应放大电路的三种基本组态 二 场效应管放大电路的静态偏置及静态分析 三 共源场效应管放大电路的动态分析 四 共漏场效应管放大电路的动态分析 六 各种基本放大电路的性能比较 场效应管通过栅 源电压控制漏极电流 因此和BJT一样可以实现能量的控制 构成放大电路 由于栅 源之间的电阻可达到107 1012 所以常作为高输入阻抗放大器的输入级 一 场效应放大电路的三种基本组态 FET的源极 漏极 栅极分别对应BJT的发射极 集电极和基极 因此FET在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 因为共栅放大电路很少适用 因此重点介绍共源放大电路和共漏放大电路 二 场效应管放大电路的静态偏置及静态分析 场效应管放大电路的组成原则 要求FET必须要有合适的静态偏置 Q点 保证在信号的整个周期内FET始终工作在恒流区 饱和区 线性区 输入信号要能作用于放大管的输入回路 输出信号能顺利输出 常用的偏置电路形式有 自偏压电路和分压式自偏压电路 1 自偏压电路及分析 IG 栅极不取电流 IG 0 UG 0 直流通道 Q UGS ID UDS 电路靠源极电阻上的电压为栅 源两极间提供一个负偏压 故称为自给偏压电路 可以不要RG吗 RG的取值是任意的吗 不行 不是 电路的输入电阻 RG 因此RG取值应该比较大 否则就失去场效应放大电路输入阻抗高的优点 IG 栅极不取电流 IG 0 UG 0 此电路的UGS与UDS极性必然相反 所以只适用于JFET 解方程组可求出UGS和ID 及耗尽型MOSFET 不能用于增强型MOSFET 注意 方程有两个解 但只有一个是合理的 另一个要剔除 2 分压式自偏压电路及其分析 栅 源电压由栅极偏置电阻分压以及源极电阻的自偏压共同确定 称为分压式自偏压电路 栅 源电压可根据需要取正值 取负值或为零 适合于所有的FET放大电路 减小分压电阻对输入电阻的影响 保证 输入电阻高 的特性 设 舍去 3 小结FET放大电路静态分析的一般步骤 利用栅极不取电流 IG 0 的特点 先求栅极的电位UG 利用ID IS 求源极的电位US 将UGS代入FET的转移特性曲线方程 解方程求ID UGS 计算UDS 注意要去掉增根 方法如下 JFET 增强型MOSFET 将得出的两个ID值分别代入UGS表达式中求UGS 其中使沟道全夹断的UGS是不合理的 应该剔除 求出栅源电压的表达式 三 FET放大电路的动态分析 微变等效电路法 若研究的对象是交流量 且信号的变化范围较小 则可以将放大电路中的FET用其小信号等效模型代替 将电路线性化 然后用线性电路理论解题 一 FET的交流小信号模型 二 共源放大电路的动态分析 三 共漏放大电路的动态分析 一 FET的交流小信号模型 漏极输出电阻 很大 常可忽略 低频跨导 交流通道 微变等效电路 二 共源放大电路的动态分析 1 电路结构和微变等效电路 2 估算动态指标 1 输入电阻 2 输出电阻 取值较大 3 电压增益 2 估算动态指标 4 电流增益 提高电压增益最有效的方法是增大漏极静态电流以增大gm 与共射放大电路相似 共源放大电路同时具有电压放大和电流放大作用 输出电压与输入电压相位相反 三 共漏放大电路 源极输出器 的动态分析 1 电路结构和微变等效电路 交流通道 2 输出电阻 输出电阻较小 输出电压稳定 0 1 输入电阻 2 估算动态指标 2 估算动态指标 3 电压增益 当忽略rds时 无电压放大作用 4 电流增益 有电流放大作用 小结FET放大电路的一般分析步骤 1 画直流通路 估算静态工作点 UGSQ IDQ UDSQ 2 若gm未知 则需计算FET在Q点的gm 3 将交流通路中的FET以小信号模型代替 画出放大电路的微变等效电路 4 估算放大电路的动态指标 Au Ri Ro等 例题 求电压增益 输入电阻和输出电阻 rds可忽略 解 求Q点计算gm 舍去 解方程得 G S 例题 求电压增益 输入电阻和输出电阻 rds可忽略 画微变等效电路 例题 求电压增益 输入电阻和输出电阻 设rds可以忽略 求动态指标 五 各种基本放大电路的性能比较 反相电压放大 电压跟随 电流跟随 功率增益大 输入 输出电阻都较大 常用在多级放大电路的中间级 承担电压放大任务 电压跟随 输入电阻高 输出电阻低 可作阻抗变换 常用在多级放大电路的输入级 输出级和缓冲级 电流跟随 输入电阻低 管端输出电阻高 频率响应好 适于高频 宽频电路 小结 放大电路的基本分析方法及六种基本放大电路 这是本门课程的核心内容 也是学好本门课程的关键 重点掌握放大器的基本概念 基本放大电路和基本分析方法 1 基本概念包括 放大的概念 直流通路 交流通路 微变等效电路 的概念和画法 静态工作点的概念 设置原则以及饱和失真 截止失真 放大电路的动态 交流 指标的定义 基本概念的含义是不变的 但应用是灵活的 2 基本放大电路 基本放大电路不是特指某一个电路 而是指具有同样功能和结构特征的一类电路 包括CE CC CB CS CD CG基本放大电路的构成原则是不变的 但电路是千变万化的 如 阻容耦合共射放大器 2 基本放大电路 基本放大电路不是特指某一个电路 而是指具有同样功能和结构特征的一类电路 包括CE CC CB CS CD CG基本放大电路的构成原则是不变的 但电路是千变万化的 如 阻容耦合射极输出器 3 基本分析方法 基本分析包括电路的识别 Q点的估算以及动态指标的估算 基本放大电路的分析方法是相同的 做到举一反三 静态分析 基础知识 放大器件的特点和控制关系 3 基本分析方法 基本分析包括电路的识别 Q点的估算以及动态指标的估算 基本放大电路的分析方法是相同的 做到举一反三 动态分析 基础知识 放大器件的小信号模型和各项指标的定义 由于场效应管的输入阻抗非常高 当带电荷物体一旦靠近栅极时 在栅极感应出来的电荷就很难通过这个电阻泄放掉 电荷的累积造成电压的升高 而极间电容很小 少量的电荷就会产生较高的电压 以至管子还