南理工模电课件4-2
模拟电子技术基础课件：第四章第二部分
其中 RL Re // RL
输出回路： vo (ib β ib )RL ib (1 β)RL
电压增益：
Av
vo vi
ib (1 β)RL ib[rbe (1 β)RL ]
(1 )RL rbe (1 )RL
β RL rbe β RL
1
一般 RL rbe ，则电压增益接近于1， 即 Av 1 。vo与vi同相
end
4.5 共集电极放大电路和 共基极放大电路
4.5.1 共集电极放大电路 4.5.2 共基极放大电路 4.5.3 放大电路三种组态的比较
4.5.1 共集电极放大电路
共集电极电路结构如图示 该电路也称为射极输出器 1.静态分析 VCC IBQRb VBEQ IEQ Re
IEQ (1 β )IBQ
由电路列出方程
it ib βib iRe
vt ib (rbe Rs)
vt iRe Re 其中 Rs Rs // Rb
则输出电阻
Ro
vt it
Re //
Rs rbe 1 β
当
Re
Rs rbe
1
，
1
时，
Ro
Rs rbe
输出电阻小
4.5.1 共集电极放大电路
Av 1 。 Ri Rb //[rbe (1 β)RL ]
电压跟随器(射极跟随器)
4.5.1 共集电极放大电路
2.动态分析 ③输入电阻
Ri
vi ii
vi
vi vi
Rb rbe (1 β)R'L
Rb || [rbe (1 β)R'L ]
当 1 ， RL rbe 时， Ri Rb // RL
输入电阻大
4.5.1 共集电极放大电路
模电4-2
′ RL = Re // RL
′ ′ 输出回路: 输出回路: vo = ( ib + β ib ) RL = ib (1 + β ) RL
电压增益: 电压增益:
′ ′ ′ vo ib (1 + β ) RL (1 + β ) RL β RL Av = = = ≈ <1 ′ ′ ′ vi ib [rbe + (1 + β ) RL ] rbe + (1 + β ) RL rbe + β RL
4.6.1 共射 共基放大电路 共射—共基放大电路
输入电阻
vi Ri= =Rb||rbe1=Rb1||Rb2||rbe1 ii
输出电阻 Ro ≈Rc2
4.6.2 共集 共集放大电路 共集—共集放大电路
(a) 原理图
(b)交流通路 (b)交流通路
构成复合管,可等效为一个NPN NPN管 T1,T2构成复合管,可等效为一个NPN管
end
4.6 组合放大电路
4.6.1 共射—共基放大电路 共射 共基放大电路 4.6.2 共集—共集放大电路 共集 共集放大电路
4.6.1 共射 共基放大电路 共射—共基放大电路
共射-共基放大电路 共射-
4.6.1 共射 共基放大电路 共射—共基放大电路
电压增益
Av =
其中
Av1 = Av 2 =
4.5.1 共集电极放大电路
共集电极电路结构如图示 该电路也称为射极输出器 该电路也称为射极输出器 1.静态分析 1.静态分析 由
VCC = I BQ Rb + VBEQ + I EQ Re I EQ = (1 + β ) I BQ
得 I BQ
南京理工大学本科电路笔记dxja4_2
§4-2 替代定理一 定理在任意的线性或非线性网络中，若已知第K 条支路的电压和电流为U K 和I K ，则不论该支路是什么元件组成的，总可以用下列的任何一个元件去替代： 即：1）电压值为U K 的理想电压源；2）电流值为I K 的理想电流源； 3）电阻值为U K /I K 的线性电阻元件R K 。
替代后电路中全部电压和电流都将保持原值不变。
替代定理如图4-2-1(a)所示电路说明。
图4-7(a) 图4-7(b)图4-7(c) 图4-7(d)证明：对图4-7(c)根据网孔分析法有第k 个网孔电流方程为：k11k22kk k k R I R I R I U ++++=-k11k22kk k k k k k ()R I R I R R I R I U ++++-+=- k11k22kk k k k k k ()0R I R I R R I U R I +++++=-+=可见该方程与图4-7(d)对应。
例：如图4-8(a)所示电路中1310,44, 2.8s s U V I A I A I A ====时，，130,20.5,0.4s s U V I A I A I A ===-=时，；若将图（a ）换以8Ω电阻，在图（b ）中求10s I A =时，13??I I ==KU K + _KK KU R I =图4-8解：图（a ）中，根据叠加定理得12334,s s s s I kU k I I k U k I =+=+1234244104 2.81040.5020.402K K K K K K =+=+⎧⎧⎨⎨-=+=+⎩⎩13240.50.20.250.2K K K K ==⎧⎧⎨⎨=-=⎩⎩ 130.50.250.20.2s s s s I U I I U I ∴=-=+图（b ）中将8Ω电阻用电压源（-8I 1）替代如图（c ）则1113130.5(8)0.25100.50.2(8)0.210 2.8I I I AI I I A =⨯--⨯=-⎧⎧⇒⎨⎨=⨯-+⨯=⎩⎩U + _I 3I 38ΩI 3-8I + _。
模拟电路4
即：IE0Re0 IE1Re1 IE2Re2 IE3Re3
P179 例4.2.1
精品教学课件PPT
(4-19)
4.2.4 以电流源为有源负载的放大电路
模拟电子技术基础
第四章
集成运算放大 电路
精品教学课件PPT
(4-1)
第四章 集成运算放大器
§4.1 概述
§4.2 集成运放中的电流源电路
§4.3 集成运放电路简介
§4.4 集成运放的性能指标及低频等 效电路
§4.5 集成运放的种类及选择
§4.6 集成运放的使用
精品教学课件PPT
(4-2)
§4.1 概述
+VCC
IR R
IB
IC0
T0
2
T2
IE2 IB1
IB0
Re2
特点：利用T2管的电流放大 作用，减小了基极电流IB0和 IC1 IB1对基准电流IR的分流。
IC1 IC0 IR IB2
T1
IR
IE2 1
IR
2IC1 ( 1 )
整理得：IC1 1
IR 2
IR
精品教学课件PPT
( 1 )
(4-18)
4.2.3 多路电流源电路
+VCC
IR R
IC1
IC2
IC3
IC0
T0
T1
T2
T3
Re0 IE0
Re1 IE1 Re2 IE2 Re3 IE3
特点：利用一个 基准电源可以获 得多个不同的输 出电流。
UBE0 IE0Re0 UBE1 IE1Re1 UBE2 IE2Re2 UBE3 IE3Re3
IC1
T1
U U BE 0
模拟电子技术课程4修2模电教辅
第4章场效应管及其放大电路4.1 教学要求本章介绍了各场效应管(FET)的结构、工作原理及场效应管基本放大电路。
教学要求如下：了解场效应管的分类和各种类型场效应管的结构；掌握场效应管的符号；理解场效应管的工作原理；掌握场效应管的伏安特性及主要参数；理解场效应管放大电路的组成、静态分析和动态分析。
4.2 基本概念1．场效应管分类及符号场效应管是利用半导体表面或内部电场效应来控制输出电流大小的一种半导体器件，输入端基本上不取电流。
根据结构的不同，场效应管分为结型场效应管(JFET)和金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)两大类。
各种FET的符号见图4.1所示。
N沟道P沟道gN沟道g BP沟道N沟道g BP沟道(a)结型场效应管(b)增强型MOSFET (c)耗尽型MOSFET图4.1 场效应管符号2． FET 的主要参数1．直流参数：①耗尽型的夹断电压P V 。
D 0i =所对应的GS v 值。
②耗尽型的漏极饱和电流DSS I 。
当管子工作在饱和区时，GS 0v =时的漏极电流D i 。
③增强型开启电压T V 。
导电沟道形成时的最小GS v 。
④增强型的D0I 。
GS T 2v V =时的D i 值。
2．交流参数：①低频跨导m g 。
D m Q GS g iv ∂=∂，跨导等于转移特性曲线上静态工作点Q处切线的斜率，它反映FET 放大能力。
②输出电阻d r 。
反映了DS v 对D i 的影响， d r 的数值很大，一般在几十千欧到几百千欧之间。
3．极限参数：①最大漏源电压(BR)DS V ②最大栅源电压(BR)GS V ③最大允许耗散功率DM P 。
3．电流表达式场效应管在恒流区（放大区）的电流表达式如下。
JFET 、耗尽型MOSFET ： 2GS D DSS P(1)vi I V =-增强型MOSFET ： 2GSD D0T(1)v i I V =- 4．FET 小信号模型FET 的静态工作点设置在放大区后，如果输入小信号，则FET 对信号进行线性放大,此时，可以将FET 等效为一个两端口的线性网络。
模电课件第4章
V2
＋
Re
－
－Ee
＋
Rs －
3 sin t ＋
－ (b)
图 4-4 (a) 原电路； (b) 分解为差模和共模信号电路
第4章 模拟集成电路基础 由图4-4(b)不难求出输出电压uo。假设V1管单端输出(即V1 集电极至地)电压为uo1，它为
uo1 Ad1uid Ac1uic
uo2 Ad 2uid Ac2uic
上述利用了对称性，即有Rc1=Rc2=Rc。
综上可得，差模电压放大倍数为
Ad
uo uid
Rc
Rs hie
第4章 模拟集成电路基础
当集电极之间接入负载电阻RL时，在差模信号作用下，RL 两端的电位向相反的方向变化，一端增量为正，另一端增量为
负， 并且绝对值相等，因而RL的中点电位是交流地电位。这样， 差模电压放大倍数为
第4章 模拟集成电路基础
第4章 模拟集成电路基础
4.1 模拟集成电路概述 4.2 差动放大器 4.3 典型模拟集成电路
第4章 模拟集成电路基础
4.1 模拟集成电路概述
4.1.1 集成电路分类
(a)
(b)
(c)
(d)
图 4-1 单个晶体管与完整的集成电路的比较 (a) 单个晶体三极管； (b) 集成块； (c) 双列直插型； (d) 扁平型
I E1
IE2
Ee UBE
Rs
1
2Re
通常Rs/(1+β)<<2Re, UBE=0.7V (硅管)，所以
I E1
IE2
Ee 0.7 2Re
可见，静态工作电流取决于Ee和Re。同时，由于Uc1=Uc2，故 Uo=0，通常称作零输入零输出。信号电压由两管基极输入， 放 大后的输出电压可以从两个集电极之间取出(双端输出)，也可以
模电CH04-2
VBB VBE IB Rb
IC β IB
动态工作情况的图解分析：
vs Vsm sinωt
vBE VBB vs iB Rb
vCE VCC iC Rc
•回路方程的截距在变，直线上下移动 •工作在BJT发射结曲线上
•回路方程电流电压在变 •工作在输出回路方程上
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缺点： 不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来 分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。
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4.3.2 小信号模型分析法
1. BJT的H参数及小信号模型
建立小信号模型的意义
由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的 分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做 线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。
VBE=0.7V时，BJT放大 VBE=0.8V时，BJT饱和 VCE<0.3V时，BJT饱和
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•电路有非线性器件时的分析方法：
非线性器件用伏安特性曲线表示
列出回路方程（非线性器件用电 压或电流带入） 将回路方程直线与非线性器件用伏安 特性曲线做在一个图上 求出交点-该电路的工作点！！！ 也是该电路的解
动态工作情况的图解分析：
vs Vsm sinωt
vBE VBB vs iB Rb
vCE VCC iC Rc
•回路方程的截距在变，直线上下移动 •工作在BJT发射结曲线上
•回路方程电流电压在变 •工作在输出回路方程上
11
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2
带通滤波电路的带宽：BW 0 f0 2Q Q
(4) 带阻滤波器
将低通和高通滤波器并联可以构成带组滤波器， 条件是低通滤波器的截止角频率H小于高通滤波 器的截止角频率L。
低通
H
vi
vo
高通
L
例题
要求二阶压控型LPF的fo=400Hz，Q值为0.7，试求 电路中的电阻、电容值。
根据f 0 ，选取C再求R。
C 1μ F
1kΩ R 1MΩ
取C 0.1μ F
f0
1 2πRC
1 2πR 0.1 106
400Hz
计算出R 3979Ω，取R 3.9kΩ
例题
要求二阶压控型LPF的fo=400Hz，Q值为0.7，试求 电路中的电阻、电容值。
根据Q ，确定R1和Rf 。
0
0Q
0时： A( j) A0，最大
1
A0
jQ(
0 )
0
0也是带通滤波器的中心角频率
20lg A( j) dB A0
0
0.5
1
-20
2
5
-40 0.1
Q =10 1
0
Q值越高，通带越窄
A( j)
1
A0
jQ(
0 )
0
若Q( 0 ) 1， 则 ： 0
A( s )
s2
A0
2 n
n
Q
s
2 n
A( j)
2
A0
n2 j nQ 1
A( j )
20 lg
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能
N沟道增强型MOSJFET VDS>0 VGS>0
N沟道耗尽型MOSJFET VDS>0
不能，因为VGS=0， 没有导电沟道
不能，因为 VDS<0
例题 2
在如图所示的放大电路中已知
VDD＝20V， VGSQ＝－2V，管
子参数IDSS＝4mA， VP＝－4V
。设C1、C2在交流通路中可视
为短路。(1)求电阻R1和静态电
2 I DSS gm
( 1 v GSQ VP
VP
)
2
4 mA
(1
2V －4 V
)
4V
＝1 mS
V gsIgRggmV gR s 1 Ig 3106Vgs
IgV gsR gm gV gR s 1V gs111 031V 60gs2130
I g 3 1 6 V 0 gs g m V g s1 1 3 V 0 gs
为V 短D路＝ SQ V 。D(2D )I求D正(Q R 常d 放R 大1 条R 2 件) 下R2可2 能 的01最(1 大值 02R 2)8 － R 2 为使FET正常工作，其静态工作
点必须落在放大区满，足即：
VDSQVGSQVP VDSQ 2－(4)＝2V
(3) 设rd可忽略，在上述条件下计算AV和Ro
R i R g3(R g1//R g2)
IT IRgmVgs
IR
VT R
VgsVT 0
IT
VT R
gmVT
R0
VT IT
1 1 R gm
即： Ro
R
//
1 gm
，很小
V g sV R0 V RV gs
电流源等效电阻：
Vgs g mVgs
1 gm
共 ，
漏电 Rg3
其输
路 出
电又Vg压称s
源 和
R i R g3(R g1//R g2)
共源电路属于反相(倒相)电
压放大器，其增益较大，输
入电阻较高，输出电阻由Rd 决定
Vgs gmVgsR 0 Vgs 0
Ro Rd
(b) 共漏放大电路(源极输出器)
A V V V o i V g V o sV o V gg s m V g m g V ( R g s( /R sR / /L R ) /L ) 1 g m g ( m R (R //R /L R /) L )
VGS＝ Q VG VS
Rg2 Rg1 Rg2
VDD－IDQR
(1)
IDQIDS(S1VVGPSQ )2 (2) V DS V Q D DID(Q R dR )
耗尽型、增强型FET均适用；而且静态工作 点可通过调节Rg1、 Rg2和R确定，比较方便
2. FET放大电路的动态分析
(1) FET的交流小信号模型
10 36
1.1 V g s g m V g ( R s1 R 2 /R /g ) V g s 0
RoRd1k 0
作业 192页：4.4.5，4.4.6
rgs：栅极和源极间的电阻，极大，常作开路处理 gm：低频互导(跨导) rd：交流输出电阻，比较大，常作开路处理
小信号模型的简化
(2) 用小信号模型分析FET放大电路
(a) 共源放大电路
计A 算 V、 Ri、 Ro
AV
Vo Vi
gmVgs Rd Vgs gmVgs R
gm Rd 1 gmR
(2) 分压器式自偏压电路
VGS＝ Q VG VS
Rg2 Rg1 Rg2
VDD－IDQR
(1)
IDQIDS(S1VVGPSQ )2 (2)
设VP 1V，IDSS0.5mA，
则： IIDDQQ12
(0.950.64)mA (0.950.64)mA
IDQIDSS
VGSQ 0.2V 2
IDQIDQ2 0.31mA
(行1)静自态偏分压电路 析时，将来自栅极g和 沟道之间视为断路
处理
静态分析
VGS＝ QVGVS 0－IDQR
－IDQR
(1)
IDQIDS(S1VVGPSQ )2 (2)
由 (1)、 (2)联立求 ID、 Q出 VGSQ
V DS V Q D DID(Q R dR )
直流偏压VGS不是靠电压源提供，而是由源极电阻 R上的直流压降提供，称为自偏压电路。 该电路只适用于耗尽型FET，而且静态工作点调节 不方便。
流IDQ(191页，4.4.3)
IDQ
IDSS(1
VGSQ )2 VP
VGSQIDQR1
4mA(1
2V)2 4V
1mA
R1
VGS Q 2V 2k IDQ 1mA
在如图所示的放大电路中已知
VDD＝20V， VGSQ＝－2V，管
子。8 参设 C数R 1I、2 D SCS＝22 在 4交mAR 流，2 通 V路6 Pk ＝中 －可4视V
主要内容链接
4.4 场效应管放大电路
1. FET的直流偏置电路及静态分析 2. FET放大电路的动态分析
4.4 场效应管放大电路
FET和BJT一样，工作时要有合适的静态工作点。
根据FET的输出特性，电路应给FET提供合适的VGS
和VDS才会有合适的静态工作点。 1对. FFEETT进的直流偏置电路及静态分析
A V1gm g(m R R 1dR2)11 1 (12 06)1.1 R0Rd1k 0
I g 3 1 6 V 0 gs g m V g s1 1 3 V 0 gs
A V
V o V i
g m V gs R d I g R g ( I g g m V gs ) R 2
g m V gs R d I g R g g m V gs R 2
极 输
输 入
电出IT
器 压
Rs
同
相Rg1，
电
压Rg2
增V益R
接 R
近
1gm，Vgs输
VT
入电阻高，输出电阻小。
1 R o R // g m 较小
共栅极和共源极连接示意图
例题 1
判断下列电路能否正常工作。
N沟道JFET VDS>0 VGS≤0
P沟道耗尽型 MOSFET
VDS<0
不能，因为VGS>0