共发射极放大电路各元件作用PPT课件

共发射极放大电路各元件作用PPT课件2.1.1　共发射极放大电路各元件作用2.1.2　用小信号模型法(微变等效)分析动态2.1基本共射放大电路第2章放大电路基础+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoAA’BB’VCC(直流电源)：•使发射结正偏，集电结反偏•向负载和各元件提供功率C1、C2(耦合电容)：•隔直流、通交流RB(基极偏置电阻)：•提供合适的基极电流RC(集电极负载电阻)：•将ICUC，使电流放大电压放大信号ui从AA’输入信号uo从BB’输出2.1.1共发射极放大电路各元件作用基本共发射极电路的波形：IBuiOtiBOtu...

2.1.1　共发射极放大电路各元件作用2.1.2　用小信号模型法(微变等效)分析动态2.1基本共射放大电路第2章放大电路基础+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoAA’BB’VCC(直流电源)：•使发射结正偏，集电结反偏•向负载和各元件提供功率C1、C2(耦合电容)：•隔直流、通交流RB(基极偏置电阻)：•提供合适的基极电流RC(集电极负载电阻)：•将ICUC，使电流放大电压放大信号ui从AA’输入信号uo从BB’输出2.1.1共发射极放大电路各元件作用基本共发射极电路的波形：IBuiOtiBOtuCEOtuoOtiCOtICUCEibicuceuoIB+ib+UBE+ui+UCE+uce+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoIC+ic二、放大电路的非线性失真　　因工作点不合适或者信号太大使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上的线性范围，从而引起非线性失真。1.“Q”过低引起截止失真NPN管：顶部失真为截止失真。PNP管：底部失真为截止失真。不发生截止失真的条件：IB>Ibm。OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBuiuCEiCictOOiCOtuCEQuce交流负载线2.“Q”过高引起饱和失真ICS集电极临界饱和电流NPN管：　　底部失真为饱和失真。PNP管：　　顶部失真为饱和失真。IBS—基极临界饱和电流。不接负载时，交、直流负载线重合，VCC=VCC不发生饱和失真的条件：IB+IbmIBSuCEiCtOOiCOtuCEQVCC饱和失真的本质：负载开路时：接负载时：受Rc的限制，iB增大，iC不可能超过VCC/RC。受RL的限制，iB增大，iC不可能超过VCC/RL。C1+RcRb+VCCC2RL+uo++iBiCTui(RL=Rc//RL)2.1.2用小信号模型法(微变等效)分析动态微变等效的依据：1.非线性电路经适当近似后可按线性电路对待。2.利用叠加定理，分别分析电路中交、直流成分。3.动态是输入信号电压在直流静态工作点的基础上，各极电流、电压的变化。二、用小信号模型分析共射放大电路+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoAA’BB’1.画简化小信号模型电路2.求电压放大倍数R’L=Rc//RL3.求输入电阻4.求输出电阻Ro=RC+Uo+–RbRLrbeeIcbcRCIbIcUiIi+–输入输出相位相反2.2.1　温度对静态工作点的影响2.2.2　射极偏置电路2.2稳定静态工作点的放大电路—射极偏置电路温度，输入特性曲线温度，输出特性曲线OT1T2>iCuCET1iB=0T2>iB=0iB=0O2.2.1温度对静态工作点的影响温度对ICEO的影响温度每升高10C，ICBO约增大1倍。2.温度对的影响温度每升高1C，UBE(22.5)mV。3.温度对UBE的影响温度每升高1C，(0.51)%。输出特性曲线间距增大。+VCCRcC1C2RLRe++Rb1Rb2RSI1I2IBUBICIE+ui+uo2.2.2射极偏置电路一、稳定静态工作点的原理1.Rb1、Rb2的分压作用固定UB：选用Rb1、Rb2时使：I1(或I2)>>IB不受BJT和温度变化的影响2.Re产生反映IC变化的UE，引起UBE变化，使IC基本不变。稳定“Q”的原理：TICUEUB固定UBEIBIC二、静态工作点的估算+VCCRcC1C2RLRe++Rb1Rb2RSI1I2IBUBICIE三、动态分析+VCCRcC1C2RLRe++Rb1Rb2RS+ui+uo小信号等效电路RcRb1Rb2+Ui+UoRLIbIcIirbeIbReIc1.电压放大倍数Rc//RLAu受和温度变化的影响小2.输入电阻RiRiRb1//Rb23.输出电阻Ro=Rc2.3.1　共集电极放大电路2.3.2　共基极放大电路2.3共集电极放大电路和共基极放大电路2.3.1共集电极放大电路(射极输出器、射极跟随器)一、静态分析IBIE+C1RS+ui–ReRb+VCCC2RL+–+uo–+usVCC=IBRb+UBE+IERe=IBRb+UBE+(1+)IBReIB=(VCC–UBE)/[Rb+(1+)Re]IC=IBUCE=VCC–ICRe二、动态分析+C1RSReRb+VCCC2RL+–+us交流通路+–RsRb+UoRLIbIcIiReUs小信号等效电路+UsRb+UoRLIbIcIirbeIbReRs电压放大倍数：1输入电阻：+–RsRb+UoRLIbIcIiReUs输出电阻：RbrbeReRSUs=0I+UIcIbIbIReRS=RS//RBI=IRe+Ib+Ib特点：Au1输入输出同相，Ri高，Ro低用途：输入级，输出级，中间缓冲级2.3.2共基极放大电路电路图+VCCRcCbC2RLRe+++Rb1Rb2RS+us+uoC1+ui习惯画法+VCCRcCbC2RLRe++Rb1Rb2RS+us+uoC1++ui一、静态分析（略）交流通路RcReRS+usRL+ui+uo小信号模型+UoRcReRS+UsRLrbeIoIcIeIiIbIb+Ui二、动态分析+UoRcReRS+UsRLrbeIoIcIeIiIbIb+UiRiRiRoRo=RC特点：1.Au大小与共射电路相同。2.输入电阻小，Aus小。用途：高频特性好，常用于高频电路中。三、BJT共基极电流放大系数2.4.1绝缘栅场效应管2.4.2结型场效应管2.4场效应管及其基本放大电路2.4.3场效应管的参数、特点及使用注意2.4.4其它类型场效应管2.4.5FET的偏置电路及静态分析2.4.6FET放大电路的小信号模型分析法引言场效应管FET(FieldEffectTransistor)类型：结型JFET(JunctionFieldEffectTransistor)绝缘栅型IGFET(InsulatedGateFET)特点：1.单极性器件(一种载流子导电)3.工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低2.输入电阻高(1071015，IGFET可高达1015)2.4.1绝缘栅场效应管一、N沟道增强型MOSFET(MentalOxideSemi—FET)1.结构与符号P型衬底(掺杂浓度低)N+N+用扩散的方法制作两个N区在硅片表面生一层薄SiO2绝缘层sd用金属铝引出源极s和漏极dg在绝缘层上喷金属铝引出栅极gB耗尽层s—源极sourceg—栅极gated—漏极drainsgdB2.工作原理1)uGS对导电沟道的影响(uDS=0)a.当UGS=0，ds间为两个背对背的PN结；b.当0UGS(th))　　ds间的电位差使沟道呈楔形，uDS，靠近漏极端的沟道厚度变薄。预夹断(UGD=UGS(th))：漏极附近反型层消失。预夹断发生之前：uDSiD。预夹断发生之后：uDSiD不变。MOS工作原理3.转移特性曲线2464321uGS/ViD/mAUDS=10VUGS(th)当uGS>UGS(th)时：uGS=2UGS(th)时的iD值4.输出特性曲线可变电阻区uDS0此时uGD=UGS(off)；沟道楔型耗尽层刚相碰时称预夹断。预夹断当uDS，预夹断点下移。3.转移特性和输出特性UGS(off)当UGS(off)uGS0时,uGSiDIDSSuDSiDuGS=–3V–2V–1V0V–3VJFET工作原理OON沟道增强型sgdBiDP沟道增强型sgdBiD2–2OuGS/ViD/mAUGS(th)OuDS/ViD/mA–2V–4V–6V–8VuGS=8V6V4V2VsgdBiDN沟道耗尽型iDsgdBP沟道耗尽型UGS(off)IDSSuGS/ViD/mA–5O5OuDS/ViD/mA5V2V0V–2VuGS=2V0V–2V–5VN沟道结型sgdiDsgdiDP沟道结型uGS/ViD/mA5–5OIDSSUGS(off)OuDS/ViD/mA5V2V0VuGS=0V–2V–5V各种FET符号、特性的比较2.4.3场效应管的主要参数、特点及注意事项1.开启电压UGS(th)(增强型)夹断电压UGS(off)(耗尽型)指uDS=某值，使漏极电流iD为某一小电流时的uGS值。UGS(th)UGS(off)2.饱和漏极电流IDSS耗尽型场效应管，当uGS=0时所对应的漏极电流。3.直流输入电阻RGS指漏源间短路时，栅、源间加反向电压呈现的直流电阻。JFET：RGS>107MOSFET：RGS=1091015IDSSuGS/ViD/mAO一、场效应管的主要参数4.低频跨导gm反映了uGS对iD的控制能力，单位S(西门子)。常用毫西(mS，mA/V)。uGS/ViD/mAQPDM=uDSiD，受管子最高工作温度限制。5.最大漏极电流IDM6.最大漏极功耗PDMO为管子工作时允许的最大漏极电流。7.漏源击穿电压U（BR）DS：漏源间能承受的最大电压。8.栅源击穿电压U（BR）GS：栅源间能承受的最大电压。二、场效应管的主要特点及使用注意事项特点：FET为电压控制型器件，栅极基本无电流，输入电阻高，常用做高输入阻抗输入级。多子导电，受温度、辐射等外界因素影响小。噪声比BJT小（尤其是JFET）。MOS管制造工艺简单，体积小，功耗小，易集成。使用注意事项：MOS管衬底与源极通常接在一起。若需分开，衬源间电压须反偏（NMOSuGS<0，PMOSuGS>0）。MOS管输入电阻极高，使栅极感应电荷产生高压造成管子击穿。为避免栅极悬空及减少感应，储存时应将三个极短路；焊接时，用镊子短路三个极，并将电烙铁断电后焊接；不能用万用表检测，只能接入测试仪后再去掉短路线测试，取下前也应先短路。JFET可在栅源极开路情况下储存和用万用表检测。MOS管栅极过压保护电路2.4.4其它类型场效应管*一、砷化镓金属–半导体场效应管MESFET(MentalSemiconductorFET)材料:GaAs符号:dgs特点:为耗尽型器件，一般只制成N沟道，特性与JFET相似。开关时间特别短，导通电压很小。用途:微波电路，高频放大电路，和高速数字逻辑电路。二、VMOS场效应管因工艺上利用光刻沿垂直方向刻出一个V型槽而得名。特点:为大功率管，耐压可达1000V以上，最大连续电流高达200A。非线性失真小、噪声较低、温度稳定性较高、输入电阻高、驱动功率小。极间电容小，工作频率高，用于高频电路或开关式稳压电源。2.4.5FET的偏置电路及静态分析+VDDRdC2CS+++uoC1+uiRgRsgsd1.工作原理一、自偏压电路栅极电阻Rg的作用：(1)为栅偏压提供通路(2)泻放栅极积累电荷源极电阻Rs的作用：提供负栅偏压漏极电阻Rd的作用：把iD的变化变为uDS的变化uGS=uG–uS=–iDRs2.静态工作点的估算UGS=–IDRsUDS=VDD–ID（Rs+Rd）二、分压式自偏压电路调整电阻的大小，可获得：UGS>0UGS=0UGS<0RL+VDDRdC2Cs+++uoC1+uiRg2RsgsdRg1Rg32.4.6FET放大电路的小信号模型分析法一、FET的简化小信号模型从输入回路看，iG0，故认为g、s极间开路；从输出回路看，漏极电流受栅、源电压控制，有：对于正弦量：小信号模型sIdgmUgs+Ugs+Udsgd二、用小信号模型分析FET共源极放大电路RL+VDDRdC2Cs+++uoC1+uiRg2RsgsdRg1Rg3RLRD+Uo+UiRg2gsdRg3Rg1+UgsgmUgsIdIiRS有CS时：无CS时：Ri、Ro不变例已知gm=0.7mS，求电压放大倍数、输入和输出电阻。47kRLRdC2Cs+++uoC1+uiRg2gsdRg1Rg32k30k2M10M10k+18VRs解：耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。2.5多级阻容耦合放大电路耦合：即信号的传送。多级放大电路对耦合电路要求：1.静态：保证各级Q点设置2.动态:传送信号。第一级放大电路输入输出第二级放大电路第n级放大电路……第n-1级放大电路功放级要求：波形不失真，减少压降损失。设:1=2=50,rbe1=2.9k,rbe2=1.7k2.5.1典型电路前级后级+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2关键:考虑级间影响。1.静态:Q点同单级。2.动态性能:方法:ri2=RL1ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET22.5.2性能分析考虑级间影响2ri,ro:概念同单级1rirori2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2微变等效电路:ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2RE1R2R3RC2RLRSR11.ri=R1//[rbe1+（+1)RL1']其中:RL1=RE1//ri2=RE1//R2//R3//rbe1=RE1//RL1=RE1//ri2=27//1.71.7kri=1000//(2.9+51×1.7)82k2.ro=RC2=10kRE1R2R3RC2RLRSR13.中频电压放大倍数:其中：RE1R2R3RC2RLRSR1RE1R2R3RC2RLRSR1多级阻容耦合放大器的特点：(1)由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。(2)前一级的输出电压是后一级的输入电压。(3)后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。(4)总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。(5)总输入电阻ri即为第一级的输入电阻ri1。(6)总输出电阻即为最后一级的输出电阻。由上述特点可知，射极输出器接在多级放大电路的首级可提高输入电阻；接在末级可减小输出电阻；接在中间级可起匹配作用，从而改善放大电路的性能。例1：放大电路由下面两个放大电路组成。已知EC=15V，R1=100k，R2=33k，RE1=2.5k，RC=5k，1=60，；RB=570k，RE2=5.6k，2=100，RS=20k，RL=5k+ECR1RCC11C12R2CERE1uiriuoT1放大电路一RB+ECC21C22RE2uiuoT2放大电路二求直接采用放大电路一的放大倍数Au和Aus。若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出，求放大倍数Au、ri和ro。若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一输出，求放大倍数Au和Aus。+ECR1RCC11C12R2CERE1uiriuoT1RB+ECC21C22RE2uiuoT2ri=R1//R2//rbe=1.52k(1)由于RS大，而ri小，致使放大倍数降低；(2)放大倍数与负载的大小有关。例：RL=5k时,Au=-93；RL=1k时,Au=-31。求直接采用放大电路一的放大倍数Au和Aus。+ECR1RCC1C2R2CERERLuiuousRSriT12.若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出，求放大倍数Au、ri和ro。usRSRB+ECC22RE2uoT2RLR1RCC11R2CERE1uiriT1rbe2=2.36krbe1=1.62kro1=RC=5k讨论：带负载能力。2.输出不接射极输出器时的带负载能力：RL=5k时：Au=-93RL=1k时：Au=-31即：当负载电阻由5k变为1k时，放大倍数降低到原来的92.3%放大倍数降低到原来的30%RL=5k时：Au1=-185，Au2=0.99，ri2=173kAu=Au1Au2=-183RL=1k时：Au1=-174，Au2=0.97，ri2=76kAu=Au1Au2=-1691.输出接射极输出器时的带负载能力：3.若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一输出，求放大倍数Aus。Au2=-93ri2=1.52kAu1=0.98ri=101k+ECR1RCC12R2CERE1riuoT1uiRBC21RE2T2usRS输入不接射极输出器时：可见，输入接射极输出器可提高整个放大电路的放大倍数Aus。例题：设gm=3mA/V，=50，rbe=1.7k前级:场效应管共源极放大器后级:晶体管共射极放大器求：总电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。+UCCRS3M(+24V)R120k10kC2C3R4R3RLRE282k43k10k8k10kC1RCT1RE1CE2T2CE1RD10kR21M（1）估算各级静态工作点:（略）（2）动态分析:微变等效电路首先计算第二级的输入电阻：ri2=R3//R4//rbe=82//43//1.7=1.7kR3R4RCRLRSR2R1RDrbegds第二步：计算各级电压放大倍数R3R4RCRLRSR2R1RDrbegds第三步：计算输入电阻、输出电阻ri=R1//R2=3//1=0.75Mro=RC=10kR3R4RCRLRSR2R1RDrbegds第四步：计算总电压放大倍数Au=Au1Au2=(-4.4)(-147)=647R3R4RCRLRSR2R1RDrbegds阻容耦合电路的频率特性：fA耦合电容造成三极管结电容造成采用直接耦合的方式可降低放大电路的下限截止频率，扩大通频带。下面将要介绍的差动放大器即采用直接耦合方式。

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