共集电极放大电路和共基电极放大电路实用教案

1、1小信号小信号(xnho)(xnho)等等效电路效电路4.5.1 共集电极放大共集电极放大(fngd)电路电路2.2.动态分析动态分析交流通路交流通路 小信号小信号(xnho)(xnho)等效等效电路电路第1页/共66页第一页，共67页。24.5.1 共集电极放大共集电极放大(fngd)电路电路2.2.动态分析动态分析电压电压(diny)(diny)增益增益输出输出(shch)(shch)回路：回路：输入回路：输入回路：电压增益：电压增益：1)1()1()1()1(LbeLLbeLLbebLbio RrRRrRRriRiAvvv其中LeL/ RRR 一般beLrR ，则电压增益接近于1 1，电

2、压跟随器1 vA即。 &1第2页/共66页第二页，共67页。34.5.1 共集电极放大共集电极放大(fngd)电路电路2.2.动态分析动态分析输入电阻输入电阻当当1 ，beLrR ，此时此时(c sh)(c sh)输入电阻输入电阻对比对比(dub)：共射极基本放大电路输入电共射极基本放大电路输入电阻阻:：输入电阻大，且与负载有关第3页/共66页第三页，共67页。4共集电极电路(dinl) 直流通路 交流通路共射极电路(dinl)第4页/共66页第四页，共67页。5输出电阻输出电阻由电路由电路(dinl)(dinl)列列出方程出方程ebbtRiiii )/(sbetbRriveteRiR

3、 v其中其中bss/RRR 则则输出电阻输出电阻rRRiR 1/besettov当当 1beserRR，1 时，时，输出电阻小输出电阻小4.5.1 共集电极放大共集电极放大(fngd)电路电路2.2.动态分析动态分析第5页/共66页第五页，共67页。6rRRR 1/beseo共集电极电路特点：共集电极电路特点：同相同相与与iovv 电压增益小于1 1但接近于1 1， 输入电阻大，对电压信号源衰减小 输出电阻小，带负载能力强)1(/LbebiRrRR 1 vA。4.5.1 共集电极放大共集电极放大(fngd)电路电路应用: 1）作多极放大电路的输入(shr)级; 2）作多级大电路的输出级; 3）

4、作多级放大电路的缓冲级.第6页/共66页第六页，共67页。7第7页/共66页第七页，共67页。8第8页/共66页第八页，共67页。9第9页/共66页第九页，共67页。10第10页/共66页第十页，共67页。11第11页/共66页第十一页，共67页。12第12页/共66页第十二页，共67页。13第13页/共66页第十三页，共67页。144.5.2 共基极放大共基极放大(fngd)电路电路1.1.静态静态(jngti)(jngti)工作点工作点 直流通路与射极偏置直流通路与射极偏置(pin zh)(pin zh)电路相同电路相同直流通路第14页/共66页第十四页，共67页。152.2.动态动态(d

5、ngti)(dngti)指标指标电压电压(diny)(diny)增益增益输出输出(shch)(shch)回路：回路：输入回路：输入回路：交流通路交流通路 小信号等效电路小信号等效电路 电压增益：电压增益：第15页/共66页第十五页，共67页。16 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻2.2.动态动态(dngti)(dngti)指标指标小信号等效电路小信号等效电路 beeeiiiiiRR)1(i eeRiR/iv bibe)&1/(ir v第16页/共66页第十六页，共67页。17第17页/共66页第十七页，共67页。184.5.3 放大电路三种放大电路三种(sn zhn)组态的比较组态的

6、比较1.1.三种三种(sn zhn)(sn zhn)组组态的判别态的判别以输入、输出以输入、输出(shch)(shch)信号的位置为判断依据：信号的位置为判断依据： 信号由基极输入，集电极输出信号由基极输入，集电极输出(shch)(shch)共射极放大电路共射极放大电路 信号由基极输入，发射极输出信号由基极输入，发射极输出(shch)(shch)共集电极放大电共集电极放大电路路 信号由发射极输入，集电极输出信号由发射极输入，集电极输出(shch)(shch)共基极电路共基极电路 第18页/共66页第十八页，共67页。19第19页/共66页第十九页，共67页。20第20页/共66页第二十页，共6

7、7页。21第21页/共66页第二十一页，共67页。22第22页/共66页第二十二页，共67页。23第23页/共66页第二十三页，共67页。242.2.三种三种(sn zhn)(sn zhn)组态的比较组态的比较第24页/共66页第二十四页，共67页。253.3.三种三种(sn zhn)(sn zhn)组态的特点及组态的特点及用途用途共射极放大共射极放大(fngd)(fngd)电路：电路： 电压和电流增益都大于电压和电流增益都大于1 1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电极电阻有很大关系。适用于低频情况

8、下，作多级放大(fngd)(fngd)电路的中间电路的中间级。级。共集电极放大共集电极放大(fngd)(fngd)电路：电路： 只有电流放大只有电流放大(fngd)(fngd)作用，没有电压放大作用，没有电压放大(fngd)(fngd)，有电压跟随作用。，有电压跟随作用。在三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、在三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。输出级或缓冲级。共基极放大共基极放大(fngd)(fngd)电路：电路： 只有电压放大只有电压放大(fngd)(fngd)作用，没有电流放大作用，没有电流放大(fngd)(fn

9、gd)，有电流跟随作用，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。 4.5.3 放大电路放大电路(dinl)三种组态的三种组态的比较比较end第25页/共66页第二十五页，共67页。264.6 组合组合(zh)放大电放大电路路4.6.1 共射共射共基放大共基放大(fngd)电电路路4.6.2 共集共集共集放大共集放大(fngd)电路电路第26页/共66页第二十六页，共67页。

10、274.6.1 共射共射共基放大共基放大(fngd)电电路路第27页/共66页第二十七页，共67页。28电压(diny)(diny)增益：obcLcLibbeebe(/ /)(/ /)(*)(1) i RRRRAi r Rr vvv基极分压式射极偏置基极分压式射极偏置(pin zh)电电路路第28页/共66页第二十八页，共67页。29交流通路交流通路 共基极放大共基极放大(fngd)电路电路第29页/共66页第二十九页，共67页。304.6.1 共射共射共基放大共基放大(fngd)电电路路)1 (2be1be21be1L11rrrRA vbe2Lc22be2L222)|(rRRrRA v其中其

11、中 be2Lc22be12be21)|()1(rRRrrA v所以所以 12 因为因为)1 . 6 . 4()|(be1Lc21brRRAv因此因此l 组合放大电路总的电压增益等组合放大电路总的电压增益等于组成它的各级单管放大电路电于组成它的各级单管放大电路电压增益的乘积。压增益的乘积。l前一级的输出前一级的输出(shch)电压是电压是后一级的输入电压，后一级的输后一级的输入电压，后一级的输入电阻是前一级的负载电阻入电阻是前一级的负载电阻RL。电压电压(diny)增增益益2be2L1rR &2第30页/共66页第三十页，共67页。314.6.1 共射共射共基放大共基放大(fngd)电路

12、电路输入电阻输入电阻RiiiivRb|rbe1Rb1|Rb2|rbe1 输出电阻输出电阻Ro Rc2 第31页/共66页第三十一页，共67页。32T1T1、T2T2构成复合管，可等效构成复合管，可等效(dn xio)(dn xio)为一个为一个NPNNPN管管(a) (a) 原理图原理图 (b) (b)交流交流(jioli)(jioli)通通路路4.6.2 共集共集共集放大共集放大(fngd)电路电路第32页/共66页第三十二页，共67页。334.6.2 共集共集共集放大共集放大(fngd)电电路路1. 复合管的主要复合管的主要(zhyo)特性特性两只两只NPN型型BJT组成的复合管组成的复合

13、管 两只两只PNP型型BJT组成的复合管组成的复合管 rberbe1(1 1)rbe2 NPN与与PNP型型BJT组成的复合管组成的复合管 rberbe1PNP与与NPN型型BJT组成的复合管组成的复合管 第33页/共66页第三十三页，共67页。34第34页/共66页第三十四页，共67页。354.6.2 共集共集共集放大共集放大(fngd)电路电路2. 共集共集共集放大共集放大(fngd)电路的电路的Av、 Ri 、Ro iovvvA LbeL11RrR 式中式中 1 2 rberbe1(1 1)rbe2 R LRe|RL RiRb|rbe(1 )R L 第35页/共66页第三十五页，共67页

14、。364.7 放大电路放大电路(dinl)的频率响应的频率响应 p1544.7.1 单时间常数单时间常数(sh jin chn sh)RC电路的频电路的频率响应率响应4.7.2 BJT的高频小信号的高频小信号(xnho)模型及频率参数模型及频率参数4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应4.7.4 单级共集电极和共基极放大电路的高频响应单级共集电极和共基极放大电路的高频响应4.7.5 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 研究放大电路的动态指标（主要是增益）随信号频研究放大电路的动态指标（主要是增益）随信号频率变化时的响应。率变化时的响应。第36页/共66页

15、第三十六页，共67页。374.7.1 单时间常数单时间常数RC电路电路(dinl)的频率响应的频率响应1. RC低通电路低通电路(dinl)的频的频率响应率响应（电路理论（电路理论(lln)中的稳态分中的稳态分析）析）RC电路的电压增益（传递函数）：电路的电压增益（传递函数）：则则令：令：其中其中电压增益的幅值（模）电压增益的幅值（模）（幅频响应）（幅频响应）电压增益的相角电压增益的相角（相频响应）（相频响应）增益频率函数增益频率函数RC低通电路低通电路 &1第37页/共66页第三十七页，共67页。38最大误差最大误差(wch) -3dB频率响应曲线频率响应曲线(qxin)(qxin)

16、描述描述1. RC低通电路低通电路(dinl)的频率的频率响应响应相频响应相频响应)/(arctanHHff &1&2&3&4幅频响应幅频响应)4 .7 .4()/(112HHffAV第38页/共66页第三十八页，共67页。39RC高通电路高通电路 2. RC高通电路高通电路(dinl)的频率响的频率响应应RC电路的电压电路的电压(diny)增增益：益：幅频响应幅频响应2LL)/(11ffAV相频响应相频响应)/(arctanLLff 输出输出(shch)超前输入超前输入(L0)第39页/共66页第三十九页，共67页。40BJT的高频小信号模型的高频小信号模型

17、4.7.2 BJT的高频小信号的高频小信号(xnho)模型及频率参数模型及频率参数 p1591. BJT的高频小信号的高频小信号(xnho)模型模型物理物理(wl)模型的引出模型的引出 rbe-发射结电阻re折算到基极回路的电阻 发射结电容(几十几百pF)集电结电阻(100k10M )rbc集电结电容(210pF) Cbc rbb -基区的体电阻(几十几百) ， b是假想的基区内的一个点&1第40页/共66页第四十页，共67页。41简化简化(jinhu)(jinhu)模型模型混合混合型高频型高频(o pn)(o pn)小小信号模型信号模型1. BJT的高频小信号的高频小信号(xnho)

18、模型模型互导互导CECEEBCEBCmVViigvv&1&2&3图4. 7. 6b图4. 7. 6a第41页/共66页第四十一页，共67页。422. BJT高频小信号模型中元件高频小信号模型中元件(yunjin)参数值的参数值的获得获得低频时，混合低频时，混合模型与模型与H H参数参数(cnsh)(cnsh)模型等模型等价价所以EQeb)1(IVrT ebbebb rrr第42页/共66页第四十二页，共67页。43又因为ebbeb rIVTmeb2 fgC 从手册中查出 TcbfC和和 所以(suy)(suy)2. BJT高频高频(o pn)小信号模型中元件参数值小信号

19、模型中元件参数值的获得的获得低频时，混合低频时，混合(hnh)(hnh)模型与模型与H H参数模型等价参数模型等价P161(4.7.14)第43页/共66页第四十三页，共67页。443. BJT的频率的频率(pnl)参数参数 p161 &1由由H参数参数(cnsh)可知可知即即0bcce VII 根据(gnj)(gnj)混合模型得: :低频时所以当cbm Cg 时，ebcbeb0)(j1 rCC &2vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce&3第44页/共66页第四十四页，共67页。45ebcbeb0)(j1 rCC 令令 的幅频响应的幅频

20、响应(*)/(120ff共发射极截止频率共发射极截止频率f特征频率特征频率Tf共基极截止频率共基极截止频率 f3. BJT的频率的频率(pnl)参数参数arctgff 的相频响应的相频响应&1&2&3第45页/共66页第四十五页，共67页。464.7.3 单级共射极放大单级共射极放大(fngd)电路的频率响电路的频率响应应1. 高频高频(o pn)响应响应型高频型高频(o pn)等等效电路效电路第46页/共66页第四十六页，共67页。474.7.3 单级共射极放大单级共射极放大(fngd)电路的频率响应电路的频率响应1. 高频高频(o pn)响应响应型高频型高频(o p

21、n)等等效电路效电路对节点对节点 c 列列KCL得得由于输出回路电流比较大，所由于输出回路电流比较大，所以可以以可以cb C忽略忽略 的分流，得的分流，得称为称为密勒电容密勒电容M1C而输入回路电流比较小，所以而输入回路电流比较小，所以不能不能cb C忽略忽略 的电流。的电流。目标：简化；断开输入输出间连接目标：简化；断开输入输出间连接第47页/共66页第四十七页，共67页。484.7.3 单级共射极放大电路单级共射极放大电路(dinl)的频率响应的频率响应cbLmM1)1( CRgC同理，在同理，在c、e之间也可以求得之间也可以求得一个等效电容一个等效电容CM2，且，且等效等效(dn xio

22、)后断开了输入输出之间的后断开了输入输出之间的联系联系1. 高频高频(o pn)响应响应 型高频等效电路型高频等效电路第48页/共66页第四十八页，共67页。494.7.3 单级共射极放大电路单级共射极放大电路(dinl)的频率响应的频率响应1. 高频高频(o pn)响应响应型高频型高频(o pn)等等效电路效电路目标：简化和变换目标：简化和变换cbLmM1)1( CRgC 输出回路的时间常数输出回路的时间常数远小于输入回路时间常数，远小于输入回路时间常数，考虑高频响应时可以忽略考虑高频响应时可以忽略CM2的影响。的影响。第49页/共66页第四十九页，共67页。504.7.3 单级共射极放大单

23、级共射极放大(fngd)电路的频率响应电路的频率响应1. 高频高频(o pn)响应响应型高频型高频(o pn)等效等效电路电路目标：简化和变换目标：简化和变换cbLmM1)1( CRgC第50页/共66页第五十页，共67页。514.7.3 单级共射极放大电路单级共射极放大电路(dinl)的频率响应的频率响应 p1671. 高频高频(o pn)响应响应高频高频(o pn)响应和上限响应和上限频率频率高频源电压增益频响电压增益频响其中其中上限频率上限频率omb eLVg V R ssebj11)j/1 (j/1VRCVCRCV中频增益或通中频增益或通带源电压增益带源电压增益第51页/共66页第五十

24、一页，共67页。521. 高频高频(o pn)响应响应高频响应和上限高频响应和上限(shngxin)频率频率对对RC低通电路有：低通电路有：)/HHj(11ffAV )/HMHVj(11ffAAVSS 共射放大电路共射放大电路两者频率响应两者频率响应(pn l xin yn)曲曲线变化趋势相同线变化趋势相同 180 arctg(f/fH) &1相频响应相频响应幅频响应幅频响应2HMHV(1120 2020)/lg|lg|lgffAAVSS 第52页/共66页第五十二页，共67页。53增益增益(zngy)-带宽带宽积积BJT 一旦(ydn)确定，带宽增益(zngy)的乘积基本为常数。1.

25、 高频响应高频响应当当RbRs及及 Rbrbe时，经化简有时，经化简有 cbLmebsbbLm12CRgCRrRg 第53页/共66页第五十三页，共67页。54例题例题(lt) 解：解：模型(mxng)参数为例4.7.1 设共射放大电路在室温下运行，其参数为：， 1ksR，pF5 . 000MHz41001mA100cbT0Cbb CfIr 。 k5cR负载开路，Rb足够大忽略不计。试计算它的低频电压增益和上限频率。 mgTVIEmV26mA1 S 038. 0 ebrm0g S 038. 0001 k 6 . 2 ebCcbTm2 CfgpF 8 .14 M1Ccbcm)1( CRgpF 7

26、 .96 VSMAcmRg ebbbseb rrRr Ceb CM1C pF 5111. 低频(dpn)电压增益为 R)(bbs rReb/ r k 77. 0又因为所以上限频率为 HfRC21MHz 85. 1 VSM20Alg51.133lg20 dB 5 .42 dB/lg20SVA第54页/共66页第五十四页，共67页。552. 低频低频(dpn)响应响应低频低频(dpn)等效电等效电路路第55页/共66页第五十五页，共67页。562. 低频低频(dpn)响应响应低频低频(dpn)等效电路等效电路Rb=（Rb1/Rb2）远大于）远大于Ri ，CeCb2 ceII Ri&1&am

27、p;2&3图4. 7. 13（c）第56页/共66页第五十六页，共67页。57中频中频(即通带即通带(tn di)源电压增益源电压增益式中式中则则下限频率取决于下限频率取决于L1f2. 低频低频(dpn)响应响应 p171低频低频(dpn)响应响应L2L14 ff 当当&1第57页/共66页第五十七页，共67页。582. 低频低频(dpn)响应响应低频低频(dpn)响应响应 下限频率取决于下限频率取决于L1f当当 时，时，L2L14 ff 相频响应相频响应(xingyng) 180 arctg( fL1 / f) 180arctg(fL1/f) 幅频响应幅频响应第58页/共66页第五十八页，共67页。592. 低频低频(dpn)响应响应低频低频(dpn)响应响应包含包含(bohn)fL2的的幅频响应幅频响应第59页/共66页第五十九页，共67页。604.7.4 单级共集电极和共基极放大电路单级共集电极和共基极放大电路(dinl)的高频响的高频响应应 &1高频高频(o pn)等效电路等效电路&2高频(o pn)小信号等效电路1. 共基极放大电路的高频响应共基极放大电路的高频响应第60页/共66页第六十页，共67页。61第61页/共66页第六十一页，共67页。62高频高频(o pn)响应响应特征频率特征频率1. 共基极放大共基极