天津大学测控电路基础-第二章

1、傅星傅星5楼楼211测控电路基础测控电路基础A A第二章、基本放大电路第二章、基本放大电路1 1、基本概念、基本概念2 2、三极管放大电路的三种组态、三极管放大电路的三种组态3 3、多级放大电路、多级放大电路4 4、放大电路的频率响应、放大电路的频率响应5 5、场效应管放大电路、场效应管放大电路测控技术基础A第二章、基本放大电路1 1、基本概念、基本概念（1 1）放大的概念）放大的概念（2 2）放大电路的主要性能）放大电路的主要性能（3 3）放大电路的主要类型）放大电路的主要类型放大的概念放大的概念放大的对象：变化量放大的对象：变化量放大的本质：能量的控制放大的本质：能量的控制放大的特征：功率

2、放大放大的特征：功率放大放大的基本要求：不失真放大的基本要求：不失真放大的前提放大的前提判断电路能否放判断电路能否放大的基本出发点大的基本出发点VCC至少一路直流至少一路直流电源供电电源供电（1）放大电路的主要性能1、基本概念（2 2）放大电路的主要性能）放大电路的主要性能dBAlg20增益（2）放大电路的主要性能对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。放大倍数（增益）放大倍数（增益）：输出量与输入量之比：输出量与输入量之比 输入电阻的大输入电阻的大小决定了放大电路小决定了放大电路从信号源吸取信号从信号源吸取信号幅度的大小。幅度的大小。 输入为电

3、压信号的放大电路，输入为电压信号的放大电路，Ri 越大，输入端的越大，输入端的 越大。越大。iV 输入为电流信号的放大电路，输入为电流信号的放大电路，Ri 越小，输入端的越小，输入端的 越大。越大。iITTiIVR（2）放大电路的主要性能 输出电阻的大小决定了放输出电阻的大小决定了放大电路带负载能力的大小。大电路带负载能力的大小。 输出为电压信号的放大电路，R0 越小，负载电阻RL变化对 的影响越小。0V 输出为电流信号的放大电路，R0 越大，负载电阻RL变化对 的影响越小。0I00SVTTIVRLRVP200LRIP200000RRRVAVLLiV000RRRIAILiIS（2）放大电路的主

4、要性能jVjVAiV0 VVAA幅频响应相频响应（2）放大电路的主要性能下限频率下限频率上限频率上限频率LHbwfff非线性失真是由放大器件引起的失真。非线性失真是由放大器件引起的失真。(a). 分立元件（三极管），设计时要使其工作在线性区。分立元件（三极管），设计时要使其工作在线性区。(b). 集成运放，当输出信号的幅值接近双电源值时，将集成运放，当输出信号的幅值接近双电源值时，将引起非线性失真（饱和失真）。引起非线性失真（饱和失真）。（2）放大电路的主要性能非线性失真包括：截止失真和饱和失真非线性失真包括：截止失真和饱和失真（2）放大电路的主要性能 在输出波形没有在输出波形没有明显失真明显

5、失真情况下放大电路能够情况下放大电路能够提供给负载的最大输出电压提供给负载的最大输出电压( (或最大输出电流或最大输出电流) )可可用峰用峰-峰值峰值( (UOPP、IOPP) )表示，或有效值表示表示，或有效值表示( (Uom 、Iom) )。 输出不产生输出不产生明显失真明显失真的最大输出功率。用符号的最大输出功率。用符号 Pom表示。表示。VomPP ：效率：效率PV：直流电源消耗的功率直流电源消耗的功率1、基本概念（3 3）放大电路的主要类型）放大电路的主要类型iVVAV0iIIAI0iGVAI0iRIAV0电压放大电流放大互阻放大互导放大电压增益电流增益互阻增益互导增益输出开路（RL

6、= ）时的电压增益000RRRVAVLLiV000RRRAVVALLViVR0 应尽量RS时，才能减小信号的衰减。电压放大电压放大 适用适用于信号源于信号源内阻内阻RS较较小，负载小，负载电阻电阻RL较较大的场合。大的场合。（3）放大电路的主要类型输出短路（RL= 0）时的电流增益000RRRIAILiIS000RRRAIIALISiIR0 应尽量 RL，以减小信号的衰减。R0 = iSSSiRRRIIRi = 0当RiRS时，才能减小信号的衰减。电流放大电流放大 适用于适用于信号源内阻信号源内阻RS较大，负较大，负载电阻载电阻RL较较小的场合。小的场合。（3）放大电路的主要类型输出开路（RL

7、= ）时的互阻增益000RRRIAVLLiR000RRRAIVALLRiRR0 应尽量 RL，以减小信号的衰减。R0 = 0 iSSSiRRRIIRi = 0当Ri RL，以减小信号的衰减。R0 = iSiSiRRRVVRi = 当Ri RS时，才能减小信号的衰减。互导放大互导放大 适用于适用于信号源内阻信号源内阻RS较小，负较小，负载电阻载电阻RL较较小的场合。小的场合。根据信号源根据信号源的性质和负的性质和负载的要求选载的要求选择电路模型。择电路模型。（3）放大电路的主要类型RbRcUiUoRbReUiUoRbRcUiUo2、三极管放大电路的三种组态、三极管放大电路的三种组态第二章、基本放

8、大电路共发射极（共射）共发射极（共射）共集电极（共集）共集电极（共集）共基极（共基）共基极（共基）放大电路的分析方法放大电路的分析方法（1）直接分析法）直接分析法（2）图解分析法）图解分析法（3）小信号模型分析法）小信号模型分析法2、三极管放大电路的三种组态组态一：共射电路组态一：共射电路RCRbVccBBV+_VoiBiCiE+_vBE+_vCEbce 以发射极作为输以发射极作为输入回路与输出回路的入回路与输出回路的共同端，称为共发射共同端，称为共发射极放大电路。极放大电路。RbRcUiUo（1）直接分析法）直接分析法RCRbVccBBV+_VoiBiCiE+_vBE+_vCEbce静态（直

9、流工作状态）静态（直流工作状态）vi=0时，时，IBQ、ICQ、VBEQ、VCEQ分析步骤：分析步骤：（a）画出直流通路）画出直流通路（b）计算电流、电压值）计算电流、电压值RCRbVccBBV+_VoIBQICQIEQ+_VBEQ+_VCEQbcecCQCCCEQBQCEOBQCQbBEQBBBQRIVVIIIIRVVI组态一：共射电路组态一：共射电路2、三极管放大电路的三种组态组态一：共射电路RCRbVccBBV+_VoiBiCiE+_vBE+_vCEbce动态（交流工作状态）动态（交流工作状态）vi0分析步骤：分析步骤：（a）画出交流通路）画出交流通路（b）计算电流、电压值）计算电流、电

10、压值vBE=VBEQ+vbeiB=IBQ+ibiC=ICQ+ic，ic=ibvCE=VCC-iCRc=VCEQ+vce（1）直接分析法）直接分析法静态（直流工作状态）静态（直流工作状态）vi=0时，时，IBQ、ICQ、VBEQ、VCEQ分析步骤：分析步骤：（a）画出直流通路）画出直流通路（b）作图（输入、输出）作图（输入、输出）RCRbVccBBV+_VoIBQICQIEQ+_VBEQ+_VCEQbcecCCCCEbBBBBERIVVRiVv组态一：共射电路（2）图解分析法）图解分析法iBIBQ0vBEVBEQvCEic0cCCRVbBBRVBBVCCVICQVCEQQQ组态一：共射电路RCR

11、bVccBBV+_VoiBiCiE+_vBE+_vCEbce动态（交流工作状态）动态（交流工作状态）vi=vs分析步骤：分析步骤：（a）作输入信号图）作输入信号图（b）做输出信号图）做输出信号图（2）图解分析法）图解分析法失真分析失真分析截止失真截止失真消除方法：增大消除方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。即向上平移输入回路负载线。t截止失真是在输入回路首先产生失真！截止失真是在输入回路首先产生失真！减小减小Rb能减小或消除截止失真吗？能减小或消除截止失真吗？组态一：共射电路饱和失真饱和失真n消除方法：消除方法：增大增大Rb，减小减小Rc，减小减小，减小减小VBB，增大增大VCC。Rb

12、或或或或VBB Rc或或VCC饱和失真是输出回路产生失真。饱和失真是输出回路产生失真。2n最大不失真输出电压最大不失真输出电压Uom ：比较比较UCEQ与（与（ VCC UCEQ ），），取取其小者，除以其小者，除以 。这可不是这可不是好办法！好办法！组态一：共射电路例题例题组态一：共射电路直流通路：直流通路：直流参数计算直流参数计算vCEic0cCCRVCCVICQVCEQQ例题例题组态一：共射电路交流通路：交流通路：交流参数计算：交流参数计算：vCEic0cCCRVCCVICQVCEQQ 半导体器件的非线性特性使放大电路的分半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。利用线性元件建立模型

13、，来描述非析复杂化。利用线性元件建立模型，来描述非线性器件的特性。线性器件的特性。直流模型直流模型：适于适于Q Q点的分析点的分析理想二极管理想二极管利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVICC输入回路等效为输入回路等效为恒压源恒压源输出回路等效为电流控制的电流源输出回路等效为电流控制的电流源组态一：共射电路（3）小信号模型分析法）小信号模型分析法h参数等效模型（交流等效模型）（交流等效模型） 在交流通路中可将晶体管看成为一在交流通路中可将晶体管看成为一个二端口网络，输入回路、输出

14、回路各个二端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。为一个端口。)()(CEBCCEBBEvifivifv，低频小信号模型低频小信号模型组态一：共射电路（3）小信号模型分析法）小信号模型分析法vBEvCEiBiC+-ce22b21cce12b11be vhihivhihv在低频、小信号作用下的关系式在低频、小信号作用下的关系式CECECBBCCCECEBEBBBEBEddddddBCEBCEvviiiiivvviivvIVIV交流等效模型（按式子画模型）交流等效模型（按式子画模型）电阻电阻无量纲无量纲无量纲无量纲电导电导组态一：共射电路（3）小信号模型分析法）小信号模型分析法+-bev11hb

15、ice12vhcevcib21ih221hh参数的物理意义参数的物理意义beBBE11CErivhvBCEBE12ivvhCEBC21viihceCEC221Brvihib-e间间的的动态电阻动态电阻内反馈内反馈系数系数电流放大系数电流放大系数c-e间的电导间的电导组态一：共射电路（3）小信号模型分析法）小信号模型分析法简化的简化的h h参数等效电路交流等效模型参数等效电路交流等效模型EQTbbebbbbbebe)1 ( IVrrrIUr查阅手册查阅手册基区体电阻基区体电阻发射结电阻发射结电阻发射区体电阻发射区体电阻数值小可忽略数值小可忽略利用利用PN结的电流方程可求得结的电流方程可求得由由I

16、EQ算出算出在在输入特性曲线上，输入特性曲线上，Q点越高，点越高，rbe越小！越小！组态一：共射电路（3）小信号模型分析法）小信号模型分析法+-bevbibercevcibI)()(bebbbebiirRirRivLRRiv/ccobebcio/ rRRRvvALv组态一：共射电路（3）小信号模型分析法）小信号模型分析法+-ivbRbiberovcibicRLR电压增益电压增益ccoRivbebcio rRRvvAvRL=RbRcvivCERLvsVBBVCC+-iBiC+-bebirRRcoRR 组态一：共射电路（3）小信号模型分析法）小信号模型分析法输入、输出电阻输入、输出电阻输入电阻输入

17、电阻输出电阻输出电阻+-ivbRbiberovcibicRLRRbRcvivCERLvsVBBVCC+-iBiC+-阻容耦合共射放大电路的动态分析阻容耦合共射放大电路的动态分析beLbeiLcio )/()/(rRrRiRRivvAbcvbebebirrRRvvARRRvvvvvvAisiiosisoscoRR 输入电输入电阻中不阻中不应含有应含有Rs!输出电输出电阻中不阻中不应含有应含有RL!组态一：共射电路（3）小信号模型分析法）小信号模型分析法+-ivbRiiberovcibicRLRbisRsv阻容耦合共射放大电路阻容耦合共射放大电路分析实例分析实例组态一：共射电路（3）小信号模型分析

18、法）小信号模型分析法+-ivbRiiberovcibicRLRbisRsvRb300k Rc4k vivoRLvsVCC12V+-+-RsCB1CB220F20F+-已知：已知： =40，rbb=200 ，VBEQ=0.7V, RL=4k 求：求：Av，Ri，Ro，若，若RL开路，开路，Av=？解：解：8666 . 126)401 (200)1 (6 . 13001240mAmVIVrrmAkVRVRVVIIEQTbbbebccbBEQccBQEQ阻容耦合共射放大电路阻容耦合共射放大电路分析实例分析实例组态一：共射电路（3）小信号模型分析法）小信号模型分析法+-ivbRiiberovcibic

19、RLRbisRsvRb300k Rc4k vivoRLvsVCC12V+-+-RsCB1CB220F20F+-解：解：kRRrRRrRvvAcobebibeLiov4866/4 .92若若RL开路：开路：8 .184beciovrRvvA放大电路的组成条件放大电路的组成条件 (1) 晶体管必须工作在放大区，故发射结正偏，集电结反偏。晶体管必须工作在放大区，故发射结正偏，集电结反偏。(2) 正确设置合适的静态工作点，避免信号出现非线性失真。正确设置合适的静态工作点，避免信号出现非线性失真。(3) 输入回路能将变化的电压转化成变化的基极电流。输入回路能将变化的电压转化成变化的基极电流。(4) 输出

20、回路可将变化的输出电流转化成相应的输出电压输出回路可将变化的输出电流转化成相应的输出电压, 传输给负载。传输给负载。组态一：共射电路几个值得注意的问题一几个值得注意的问题一（1） 那些参数、如何变化，使得那些参数、如何变化，使得Q1 Q2 Q3 Q4？（2） 从输出电压上看，哪个从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪个点下最易产生截止失真？哪个Q点下最易产生饱和失真？哪个点下最易产生饱和失真？哪个Q点下点下Uom最大？最大？（3） 设计放大电路时，应根据什么选择设计放大电路时，应根据什么选择VCC？组态一：共射电路beLc )( rRRAv（1）在空载情况下，当输入信号）在空载情况下，

21、当输入信号增大时，电路首先出现饱和失真增大时，电路首先出现饱和失真还是截止失真？若带负载的情况还是截止失真？若带负载的情况下呢？下呢？（2）空载和带载两种情况下）空载和带载两种情况下Uom分别为多少？分别为多少？（3）在图示电路中，有无可能在）在图示电路中，有无可能在空载时输出电压失真，而带上负空载时输出电压失真，而带上负载后这种失真消除？载后这种失真消除？（4）增强电压放大能力的方法？）增强电压放大能力的方法？EQTbbbe)1 (IVrr几个值得注意的问题二几个值得注意的问题二组态一：共射电路 已知：已知：ICQ2mA， UCES0.7V。组态二：组态二：共集电极电路共集电极电路共集电极组

22、态基本放大电路如图所示。2、三极管放大电路的三种组态RbReUiUo（1）静态分析）静态分析IB=( VCCVBE)/ Rb+(1+)ReIC= IBVCE= VCCIERe= VCCICRe直流通路组态二：共集电极电路交流通路：（2）交流分析）交流分析组态二：共集电极电路小信号模型小信号模型交流通路：组态二：共集电极电路（3）放大倍数和输入电阻）放大倍数和输入电阻中频电压放大倍数中频电压放大倍数1)1 ()1 (LbeLioRrRVVAv 比较CE和CC组态放大电路的电压放大倍数公式，它们的分子都是乘以输出电极对地的交流等效负载电阻，分母都是三极管基极对地的交流输入电阻。输入电阻输入电阻 R

23、i=Rb /rbe +(1+)RL ) RL = RL / Re组态二：共集电极电路（4）输出电阻）输出电阻1+/=)/()+/()1(/,)+/()/()1 (sbeeoooeosbeoobsssbeobeobbboeRrRIVRRVRrVIRRRRrVIRVIIIIIR 将输入信号短路，负载开路，加 ，信号源短路，内阻保留。oV组态二：共集电极电路组态三：共基极放大电路组态三：共基极放大电路直流通路2、三极管放大电路的三种组态交流通路：（1）交流分析）交流分析组态三：共基极放大电路（2）小信号模型）小信号模型 Ie组态三：共基极放大电路交流通路（3）性能指标）性能指标输出电阻 Ro RCb

24、eLvrRVVA/io电压放大倍数rRrIVR+1/+1=/=beebeiii输入电阻组态三：共基极放大电路三种组态电路比较三种组态电路比较2、三极管放大电路的三种组态组态组态放大特性放大特性阻抗特性阻抗特性应用场合应用场合共射电路共射电路电压和电流电压和电流放大倍数放大倍数均大，输入输出电压均大，输入输出电压相位相反相位相反输出电阻输出电阻适中适中常用于常用于电压放大电压放大共集电路共集电路电压放大倍数是小于电压放大倍数是小于且接近于且接近于1 1的正数，的正数，具有具有电压跟随电压跟随特点，特点，输入电阻输入电阻大大，输出电阻输出电阻小小。电路的电路的输入和输输入和输出级出级。共基电路共基

25、电路放大倍数同共射电路放大倍数同共射电路输入电阻输入电阻小小频率特性好。常频率特性好。常用作用作宽带宽带放大器放大器放大电路静态工作点的稳定问题放大电路静态工作点的稳定问题2、三极管放大电路的三种组态QvCE/ViC/mAiB =0IBQ1（1）温度变化对）温度变化对ICBO的影响的影响（2）温度变化对输入特性曲线的影响）温度变化对输入特性曲线的影响温度温度T 输出特性曲线上移输出特性曲线上移)()C25CBO(CBO00TTkTeII V102 . 2)(30)C25BE(BE0 TTVVT温度温度T 输入特性曲线左移输入特性曲线左移（3）温度变化对）温度变化对 的影响的影响温度每升高温度每

26、升高1 ， 要增加要增加0.5% 1.0%温度温度T 输出特性曲线族间距增大输出特性曲线族间距增大QvCE/ViC/mAiB =0IBQ1总之：总之： ICBO ICEO T VBE IB IC 射极偏置电路射极偏置电路（1）稳定工作点原理）稳定工作点原理目标：温度变化时，使目标：温度变化时，使I IC C维持恒定。维持恒定。 如果温度变化时，如果温度变化时，b b点电位能基点电位能基本不变本不变，则可实现静态工作点的稳，则可实现静态工作点的稳定。定。T 稳定原理：稳定原理： IC IE IC VE 、VB不变不变 VBE IB （反馈控制）（反馈控制）b点电位基本不变的条件：点电位基本不变的

27、条件：I1 IB ，CCb2b1b2BVRRRV 此时，此时，不随温度变化而变化。不随温度变化而变化。VB VBE 且且Re可取可取大些，反馈控制作用更强。大些，反馈控制作用更强。 一般取一般取 I1 =(510)IB ， VB =3V5V 射极偏置电路射极偏置电路 2、三极管放大电路的三种组态CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV CBII （2）放大电路指标分析放大电路指标分析静态工作点静态工作点射极偏置电路输出回路：输出回路：)/(LcboRRIV 输入回路：输入回路：ebbebeebebi)1(RIrIRIrIV 电压增

28、益：电压增益：ebeLcebebLcbioV)1()/()1()/(RrRRRrIRRIVVA 画小信号等效电路画小信号等效电路确定模型参数确定模型参数 已知，求已知，求r rbebe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 计算计算电压增益电压增益（2）放大电路指标分析)1 (/ ebeiiRrRRIVR 根据定义根据定义则输入电阻则输入电阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻RS iiIVR输入电阻输入电阻.iI（2）放大电路指标分析输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻oco/ RRR求输出电阻的等效电路求输出电阻的等效电路网络内独立源置零网络内独立源置

29、零负载开路负载开路输出端口加测试电压输出端口加测试电压对回路对回路1和和2列方程列方程r rcece对分析过程影响很大，此处不能忽略对分析过程影响很大，此处不能忽略0)(eesbebRIRrI0)(eecebcoRIrIIV其中其中b2b1ss/RRRR 则则)1 (esbeececooRRrRrIVR当当coRR 时，时，coRR 一般一般cceoRrR（）（2）放大电路指标分析oV静态：静态：bBECCBRVVIBCIIcCCCCERIVVCCb2b1b2BVRRRVeBEBECRVVII)(eeCCCCERRIVVCBII （3）固定偏流电路与射极偏置电路的比较）固定偏流电路与射极偏置电

30、路的比较射极偏置电路RbviRcRLiVbIcIOVbI固定偏流共射极放大电路固定偏流共射极放大电路（3）固定偏流电路与射极偏置电路的比较）固定偏流电路与射极偏置电路的比较射极偏置电路射极偏置放大电路射极偏置放大电路电压增益：电压增益：beLc)/(rRRAVebeLcV)1 ()/(RrRRA输入电阻：输入电阻：bebiii/rRIVRebeb2b1i)1 (/RrRRR输出电阻：输出电阻：Ro = Rc coRR （3）固定偏流电路与射极偏置电路的比较）固定偏流电路与射极偏置电路的比较射极偏置电路固定偏流共射极放大电路固定偏流共射极放大电路射极偏置放大电路射极偏置放大电路有旁路电容的射极偏

31、置电路有旁路电容的射极偏置电路无旁路电容的射极偏置电路无旁路电容的射极偏置电路射极偏置电路有旁路电容的射极偏置电路有旁路电容的射极偏置电路无旁路电容的射极偏置电路无旁路电容的射极偏置电路beLcVebecrRRARrRRA)/()1 ()/(2L1VbeibeirRRRRrRRR/)1 (/b2b12eb2b11射极偏置电路（1）基本概念）基本概念（2）直接耦合多级放大电路）直接耦合多级放大电路（3）阻容耦合多级放大电路）阻容耦合多级放大电路（4）变压器耦合多级放大电路）变压器耦合多级放大电路3 3、多级放大电路、多级放大电路第二章、基本放大电路单级电路:iovVVA=IoRiRo+Vi-Ii

32、+Vo-AVoVi3、多级放大电路（1）基本概念）基本概念（1）基本概念Io1Ri1Ro1+Vi-Ii+Vo1-AVo1Vi1IoRi2Ro2+Vo-AVo2Vi2212211=vvioioiovAAVVVVVVA多级电路:多级电路多级电路RVVVC CC 1oT2T1RB BViRC 2Rb1b2vivo（2）直接耦合多级放大电路）直接耦合多级放大电路优点：低频性能好，优点：低频性能好， 易于集成易于集成缺点：静态点相互影响缺点：静态点相互影响 （温度漂移问题）（温度漂移问题）静态分析：静态分析：VBB=IB1Rb1 +VBE1VCE1=IB2Rb2 +VBE2VCE1= VCC -（ IC

33、1 + IB2）RC1VCE2= VCC - IC2RC2IC1= IB1IC2= IB2IB1、VC1 、 IB2 VC2 、 IC2 、 IC1 3、多级放大电路112111)/(-bebiCiovrRRRVVA22212+-=bebCoovrRRVVA22211211+/=2bebCbebiCviovrRRrRRRAAVVAv1111111222222Ri1=Rb1+rbe1Ri2=Rb2+rbe2（2）直接耦合多级放大电路（3）阻容耦合多级放大电路阻容耦合多级放大电路T1RRVb1b2b1CCC1i+T2RRVVb3b2CCCC2o+Ri1 = Rb1 / rbe1 Ri2 = Rb2

34、 / rbe2 缺点：低频性能差， 不利于集成优点：静态点互不影响1211/beiCvrRRA 2212121/beCbeiCvvvrRrRRAAA 222beCvrRA 3、多级放大电路（4）变压器耦合多级放大电路）变压器耦合多级放大电路LRnIVnIVnNNIInNNVV222211122121211 优点：优点：静态点互不影响，变压器起阻抗变换作用缺点：缺点：不利于集成N2N1RLTrn2RLN1N23、多级放大电路RV1b11Ci+Re1Re1C+b12N12N11Rb21Re2ReC+b22N22N21e2C+VCCRLTr1Tr2T1T2n12Ri2n22RL（4）变压器耦合多级放

35、大电路 相频特性是描绘输出信号与输相频特性是描绘输出信号与输入信号之间相位差随频率变化而变入信号之间相位差随频率变化而变化的规律。即化的规律。即4 4、放大电路的频率响应、放大电路的频率响应第二章、基本放大电路频率失真：频率失真：幅度失真和相位失真幅度失真和相位失真相位频率特性相位频率特性: :幅度频率特性幅度频率特性: : 幅频特性是描绘输入信号幅度幅频特性是描绘输入信号幅度固定，输出信号的幅度随频率变化固定，输出信号的幅度随频率变化而变化的规律。即而变化的规律。即 = =Aio/VVf ()(iofVVA4、放大电路的频率响应 放大电路的增益A( f ) 是频率的函数。在低频段和高频段放大

36、倍数都要下降。当A( f )下降到中频电压放大倍数A0的 1/ 时，即:200HL7.02)()(AAfAfA相应的频率:fL称为下限频率fH称为上限频率基本概念基本概念EQTbbebbbbbebe)1 ( IVrrrIVrc共射电路增益：共射电路增益：cbeioRrfVVA,4、放大电路的频率响应输入阻抗：输入阻抗：ebbeiRRrfR,输出阻抗：输出阻抗：ecbeoRRrfR,阻抗阻抗频率关系：频率关系：fLZfCZRZLCR221+-bevbiberovcibICbcCbebbrebrCbeCbc（1）BJT的高频小信号模型的高频小信号模型4、放大电路的频率响应+-bevbiovcibI

37、bbrebrCbeCbc混合混合 形高频小信号模型形高频小信号模型：混合混合 形高频小信号模型形高频小信号模型ebmb0VgIe b0boe b0m/rIVgg gm m称为互导或跨导称为互导或跨导TEET00eb0m)1 (VIIVrg令：令：得到：得到：+-bevbiovciebVgmbbrebrCbeCbcebVebcbebmcVCjVgIebcbebebebcbebebebebbVCjCjrVCjVCjrVI1（1）BJT的高频小信号模型ebcbebebcbebebcbebmcbebebcbmbcrCCjrCCjrCjrgCCjrCjgII0111+-bevbiovciebVgmbbr

38、ebrCbeCbcebV密勒定理：密勒定理：（1）BJT的高频小信号模型AVV12如果存在：如果存在：ARRARR11,121则：则：RARRAR111,1121或：或：（1）BJT的高频小信号模型+-bevbiLRvociebVgmbbrebrCbeebVCM1CM2vcbMACC11vcbMACC112LmvLmLvcbebLebmebvcbebLebmCebovRgARgRACjVRVgVACjVRVgIVVAcb11单向化处理单向化处理+-bevbiLRvociebVgmbbrebrCbeCbcebVCbcebovVVA设：设：（1）BJT的高频小信号模型+-bevbiLRvocieb

39、VgmbbrebrCbeebVCM1CM2单向化处理单向化处理cbLmcbvcbMLmcbvcbMLmvCRgCACCRgCACCRgA21111111考虑：考虑：值较大LmRg得到新的等效电路，得到新的等效电路，其中：其中：cbLmebMebCRgCCCC1)1 ( Cbc：210pFmbe2TgCf几十/几百pF，f fT为特征频率。+-svLRvoebVgmCbbrebr+-ivLRvoebVgmCbbrebrbRcR1C2C（1）BJT的高频小信号模型等效实例：等效实例：4、放大电路的频率响应 1111RCsCsRCsZZZsVsVsAcRcioVH频率特性分析方法频率特性分析方法)/

40、()/(11)/(112HHHVHHioVHffarctgffAffjVVA )/lg(2000)/(1lg202HVHVHHVHffAAfffA令：令：低通低通RCffjjsH21,24、放大电路的频率响应 RCssCsRRZZZsVsVsAcRRioVL/11频率特性分析方法频率特性分析方法)/()/(11)/(112ffarctgffAffjVVALLLVLLioVL )/lg(2000)/(1lg202ffAAfffALVLVLLVL令：令：高通高通RCffjjsH21,2（1）BJT的高频小信号模型ffffffjrCCfebcbebarctan1121200令：fffffT020,1

41、1时当：ebcbebrCCj01（2）单级放大电路的频率响应）单级放大电路的频率响应共射电路：共射电路： 分析其频率响应，需分析其频率响应，需画出放大电路从画出放大电路从低频到高低频到高频频的全频段小信号模型。的全频段小信号模型。 然后分然后分低、中、高三低、中、高三个个频段加以研究。频段加以研究。4、放大电路的频率响应中频段中频段C1、C2 、Ce容容抗较小，可视为短路；抗较小，可视为短路； C容抗较大，可视为开容抗较大，可视为开路。等效电路如图。路。等效电路如图。beLrRVVAiovM -0210/ /-bbbbeLbebsbebRRRrRrRRrRVVAsovsM（2）单级放大电路的频

42、率响应高频段高频段显然这是一个显然这是一个RC低通环节低通环节 将全频段小信将全频段小信号模型中的号模型中的C1、C2和和Ce短路，即可获得高短路，即可获得高频段小信号模型微变频段小信号模型微变等效电路，如图所示等效电路，如图所示。（2）单级放大电路的频率响应高频段高频段RsVs/=+=bsssbsbsRRRVRRRV图中：VRebbbsssebbbebrrRRVRrrrV/) + (=+=图中：（2）单级放大电路的频率响应b esbbb esrVVrrRbsssbRVVRRVR1111VCRjVRVCjCjeb1-VCRjRgRVgVLmLebmovsMebbbbssovsHACrrRRjV

43、VA/) + /(+11=beLbebsbebrRrRRrRAvsM /-0高频段高频段（2）单级放大电路的频率响应vsMffvsHAjAH+11=vsMebbbbssovsHACrrRRjVVA/) /(11/)/(21 :CrrRRfebbbbsH令上限截止频率高频段高频段（2）单级放大电路的频率响应高频段频响波特图高频段频响波特图|lg20|lg20:vsMvsHHAAff当dB3|lg20|lg20:vsMvsHHAAff当HvsMvsHHffAAfflg20|lg20|lg20:当幅频响应幅频响应（2）单级放大电路的频率响应高频段相频波特图高频段相频波特图相频响应相频响应o0:VSM

44、HAff当o45:VSMHAff当o90:VSMHAff当（2）单级放大电路的频率响应 其频率特性曲线与其频率特性曲线与RC低通电路相似。只不过其幅频特性在低通电路相似。只不过其幅频特性在Y轴方向上上移了轴方向上上移了20lg AvsM(dB)。 相频特性则在相频特性则在Y轴方向上向下移轴方向上向下移180 ，以反映单级放大电路，以反映单级放大电路倒相的关系。倒相的关系。（2）单级放大电路的频率响应低频段低频段 低频段的微变等效电路如图所示，低频段的微变等效电路如图所示，C1、C2和和Ce被被保留，保留，C 被忽略。显然，该电路有被忽略。显然，该电路有 三个三个RC电路环节。电路环节。当当Re

45、1/ Ce时，在射极电路中，可忽略时，在射极电路中，可忽略Re，只剩下只剩下Ce；当当Rb较大，可忽略。较大，可忽略。（2）单级放大电路的频率响应低频段低频段（2）单级放大电路的频率响应bbesbesbbesebbbebsbsIrRCjrRICjrRCjICjIrIRIV/1/11111/1111eCCCLcLbbLcLcLcLbLccLRobLccRRRCjRIIRRCjRRRRRICjRRRRIVICjRRRILL2222/1/11/11低频段低频段（2）单级放大电路的频率响应的影响忽略了其中/11/11/11/112121bvsMLLvsMLcbesbesLsovsLRAffjffjAR

46、RCjrRCjrRRVVALcLbesLRRCfrRCf221121211/1111eCCCLcLRRR/全频段电压放大倍数全频段电压放大倍数beLbebsbebvsMrRrRRrRA /-0如果两个下限频率如果两个下限频率fL1 、 fL2相差相差4倍倍以上，可取以上，可取大者作为电路的下限截止频率大者作为电路的下限截止频率fL1，否则只能按否则只能按定义求定义求fL（2）单级放大电路的频率响应ffjffjAALLvsMvsL/11/1121HvsMvsHfjfAA/11放大电路的增益放大电路的增益带宽积带宽积HLHBWffff-= :带宽beLbbsbeLbebsbebebbbbsHvsM

47、rRCrRrRrRRrRCrrRRfA )(21 /)/(21 00所以，三极管一旦选定，所以，三极管一旦选定，增益带宽积增益带宽积就确定下来，就确定下来，放大倍数增大多少倍，带宽就减少多少倍放大倍数增大多少倍，带宽就减少多少倍（2）单级放大电路的频率响应cbLmebCRgCC)1 (共基极电路的高频响应共基极电路的高频响应（2）单级放大电路的频率响应+-beveicRvociebVgmbbrebrCbeCbceRbiRcRevivo+-beveicRvociebVgmebrCbeCbceRcLLebeeeseeLmsovsMebeeeessLebmoRRRrrrRRrRRgVVAVrRrRR

48、VRVgV /,1/共基极电路的高频响应共基极电路的高频响应（2）单级放大电路的频率响应+-beveicRvociebVgmebrCbeCbceRcbebCRfCrRRffjffjfAVVAVCjrRCjrRRVCRjRVgV LHeesHHHvsMsovsHebebeeebeesscbLLebmo21)/(21/1/11/1/12121+-beveicRvociebVgmbbrebrCbeCbceRbi/)/(21 CrrRRfebbbbsHcbLmebCRgCC)1 (共集电极电路的高频响应共集电极电路的高频响应（2）单级放大电路的频率响应+-ivbioveiebVgmebrCbeCbcR

49、bRevivoRebbrRb密勒效应密勒效应（3）多级放大电路的频率响应）多级放大电路的频率响应vnvvvvAAAAA 321vnvvvAAAAlg20lg20lg20lg2021 n 21设电路总增益为Av，每一级的增益分别为Av1、Av2、.、Avn，则：LiLffHiHff 4、放大电路的频率响应通频带比任何一级都窄通频带比任何一级都窄增益提高增益提高（1）MOSFET放大电路放大电路直流偏置及静态工作点的计算直流偏置及静态工作点的计算图解分析图解分析小信号模型分析小信号模型分析（2）带）带PMOS负载的负载的NMOS放大电路放大电路5 5、场效应管放大电路、场效应管放大电路第二章、基本

50、放大电路 vDS /V iD截止区（夹断区）截止区（夹断区）v vGSGS V VT ，否则工作在截止区，否则工作在截止区*再假设工作在可变电阻区再假设工作在可变电阻区)(TGSDSVVV 即即dDDDDSRiVv DSTGSnD vV)V(K2i 简单的共源极放大电路假设工作在饱和区假设工作在饱和区满足满足)(TGSDSVVV 假设成立，结果即为所求。假设成立，结果即为所求。解：解：V2V5406040 DDg2g1g2GSQ VRRRVmA2 . 0mA)12()2 . 0()(22TGSnDQ VVKIV2V)152 . 05(dDDDDSQ RIVV例：例：设设Rg1=60k ，Rg2=40k ，Rd=15k ，220V/mA.n K试计算电路的静态漏极电流试计算电路的静态漏极电流IDQ和漏源和漏源电压电压VDSQ 。VDD=5V， VT=1V，简单的共源极放大电路带源极电阻的带源极电阻的NMOS共源极放大电路共源极放大电路2)(TGSnDVVKI 饱和区饱和区需要验证是否满足需要验证是否满足)VV(VTGSDS SGGSVVV )()(dDSSDDDSRRIVVV )(SSSSDDg2g1g2VVVRRR )(SSDVRI 联立求解（1）MOSFET放大电路静态时，静态时，vI0 0，VG 0 0，ID I电流源偏置电流源偏置 VS VG