模拟电子技术第三章 基本放大电路.ppt
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基本放大电路-课件
EXIT
模拟电子技术
一、特点及主要技术指标
特点
功率放大电路是一种能够向负载提供足够大的功
率的放大电路。因此，要求同时输出较大的电压和电
无
流。 管子工作在接近极限状态。一般直接驱动负载，
锡 职
带载能力要强。
业
技
术 学
主要技术指标
院
（1）最大输出功率Pom ：在电路参数确定的情况下负载
可能获得的最大交流功率。
T2 +
uo
–
优点：具有良好的低 频特性，可以放大缓慢 变化的信号；无大电容 和电感，容易集成。
缺点：静态工作点相 互影响，分析、计算、 设计较复杂；存在零 点漂移。
EXIT
模拟电子技术
2.阻容耦合
优点：直流通路是相互独
+Vcc 立的，电路的分析、计算
无 锡 职 业 技 术 学 院
Rb11 C1
Rs
EXIT
模拟电子技术
由于放大电路的工作点达到了三极管 的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管， 输出电压表现为顶部失真。
截止失真
无 锡 职 业 技 术 学 院
注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的 表现形式，与NPN管正好相反。
EXIT
模拟电子技术
四、放大电路的动态参数
1.交流通路
交流电流流经的通路，用于动态分析。对于交流通路：
（2）转换效率 ：最大输出功率与电源提供的功率之比，
即
= Pom / PV
EXIT
模拟电子技术
思考题1：功率放大电路与前面介绍的电
压放大电路有本质上的区别吗？
无本质的区别，都是能量的控制与转换。不同
之处在于，各自追求的指标不同：电压放大电路
模拟电子技术(江晓安)(第三版)第3章
根据同样的道理,从c、e向左看,流入Cμ的电流为
U ce U b'e I 1 j C
''
1 U c e (1 ) U ce K 1 1 1 K jC j ( )C K
(3-17)
此即表明,从c、e两端看进去,Cμ的作用和一个并联在c、e
1 K 两端,而电容值为 C 的电容等效。 K 这样，图3－7(b)即可用图3－7(c)等效。
Aus1
Ausm f1 1 f
2
（3-22）
f1 180 arctan f
（3-23）
根据公式(3 - 22)画对数幅频特性, 将其取对数, 得
Gu 20Ig Aus1 201g Ausm
f1 201g 1 f
第三章 放大电路的频率特性
图3 – 7 Cμ的等效过程
第三章 放大电路的频率特性
图3－7(b)中,从b′、e两端向右看,流入Cμ的电流为
U b'e U ce I 1 jC K,则
'
'
U b'e (1
U ce U b' e
)
令
U ce Ube
'
1 jC
(3－9)
(1 0 ) f
比较式(3－8)和(3－9),可得
f a (1 0 ) f
一般β0>>1,所以
(3－10)
f a 0 f fT
(3－11)
第三章 放大电路的频率特性
3.2.4 三极管混合参数π型等效电路
模拟电子技术基础A 第3章习题的答案-PPT课件
U GS 2 ID ID S( 1 ) S U GS (o f) f
2. 两种基本接法电路的分析：CS、CD
2）动态性能指标的计算：微变等效电路
2 gm ID ID O Q U G S (th )
2 g ID ID m S S Q U G S (o ff)
3-3已知某N沟道结型场效应管的UGS(off)=- 5V。下表给出 四种状态下的UGS和UDS 的值，判断各状态下的管子工作在什 么区。（ a.恒流区 b.可变电阻区 c.截止区 ）
2. 两种基本接法电路的分析：CS、CD 1）静态工作点的分析计算。 • 利用场效应管栅极电流为0，得到栅源电压与 漏极电流之间关系式。 • 列出场效应管在恒流区的电流方程。 联立上述两方程，求解UGSQ和IDQ，并推算 UDSQ。 • 注意解算后应使得管子工作在恒流区。
5
U 2 GS ID IDO ( 1 ) U GS (th )
－
3-7：如图所表示的电路图。已知 UGS=-2V,场 效应管子的IDSS=2mA,UGS(off)=-4V。
• 1.计算ID和Rs1的值。
解：
I I ( 1 ) 0 . 5 m A D Q D S S U G S ( o f f)
2
U G S Q
U GSQ U GQ U SQ 2V RS1 U GSQ ID 2V 4 k 0 . 5 mA
3-4: 判断图所示的电路能否正常放大 ，并说明原因。
• 绝缘栅型N沟道耗尽型ห้องสมุดไป่ตู้场效应管。 • 因为没有漏极电阻， 使交流输出信号到地 短路uo无法取出。 • 不能。
3-4: 判断图所示的电路能否正常放大 ，并说明原因。
• 满足正常放大条件。 如在输入端增加大电 阻RG,可有效提高输入 电阻。 • 能。
《模拟电子技术基础》第3章 双极型晶体管及其基本放大电路
3.2 双极型晶体管
3.2.4 晶体管的共射特性曲线
2.输出特性曲线—— iC=f(uCE) IB=const
以IB为参变量的一族特性曲线
(1)当UCE=0V时，因集电极无收集
作用，IC=0；
(2)随着uCE 的增大，集电区收集电
子的能力逐渐增强，iC 随着uCE 增加而
增加；
(3)当uCE 增加到使集电结反偏电压
电压，集电结应加反向偏置电压。
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
1. 晶体管内部载流子的传输
如何保证注入的载流
子尽可能地到达集电区？
P
N
IE=IEN + IEP
IEN >> IEP
IC= ICN +ICBO
ICN= IEN – IBN
IEN>> IBN
ICN>>IBN
N
IEP
IE
3. 晶体管的电流放大系数
(1) 共基极直流电流放大系数
通常把被集电区收集的电子所形成的电流ICN 与发射极电流
IE之比称为共基电极直流电流放大系数。
ത
I CN
IE
由于IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN，且ICN>> IBN，ICN>>IEP。通常ത
的值小于1，但≈1，一般
ത
为0.9-0.99。
ത
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
3. 晶体管的电流放大系数
(2) 共射极直流电流放大系数
I C I CN I CBO I E I CBO ( I C I B ) I CBO
模拟电子技术基础--第3章--多级放大电路
rbe R VO c
Ib _
例题
+
RS + VS _
V i V
gs
ßb I gmVgS
Vi Rg
+ VgS _
R2
+
rbe Ib Rc VO
_
Ri
g m V gs
_
Ro I b I b Ib
g m V gs R 2
Vo I b Rc
由最大功耗得出
必要性？
rz＝Δu /Δi，小功率管多为几欧至二十几欧。 UCEQ1太小→加Re（Au2数值↓）→改用D→若要UCEQ1大 ，则改用DZ。
NPN型管和PNP型管混合使用
问题的提出： 在用NPN型管组成N级 共射放大电路，由于 UCQi＞ UBQi（集电结反 偏） ，所以 UCQi＞ UCQ(i-1）（i=1～N），以 致于后级集电极电位接 近电源电压，Q点不合适。
AV M 128 . 6
分析举例
( R 3 ∥ R i2 ) Au 1 rbe 1
Au 2 (1＋ 2 ) ( R 6 ∥ R L ) rbe2 (1＋ 2 ) ( R 6 ∥ R L )
R i2 R 5 ∥ [ rbe 2 (1 2 )( R 6 ∥ R L )]
在以前画交流通路时，线性电阻在交流通路中保留，阻值 为线性电阻的交流电阻，因为是线性的，所以交流电阻与 直流电阻相等。
2.1差模输入双端输出
某瞬间的真实方向
uid = uid1-uid2
uid1= -uid2
Ree上交流压降为0。 因此，画差模交流信号交流通路时，Ree可视为短路， 即两管的发射极直接接地。 由uc1= -uc2可知RL两端电位一端为正，一端为负，RL的中点应 是地电位，即每管对地的负载电阻为RL/2.
模拟电子技术基础 第三章 二极管及其基本电路(共63张PPT)
电路如图，R = 1kΩ，VREF = 3V，二极管为硅二极管。 分别用理想模型和恒压降模型求解，当vI = 6sint V时， 绘出相应的输出电压vO的波形。
双向 限幅电路
例： 电路如图，二极管为硅二极管，VD=0.7V，
vs = Vm sint V，且Vm >>VD ，绘出相应的输出电压
-
VC +
因浓度差
多子的扩散运动 由杂质离子形成空间电荷区
空间电荷区形成内电场
内电场促使少子漂移
内电场阻止多子扩散
最后,多子的扩散和少子的漂移到达动态平衡。
对于P型半导体和N型半导体结合面，离子 薄层形成的空间电荷区称为PN结。
在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称 耗尽层。
3.2.3 PN结的单向导电性
kT VT q 0.026V26mV
3.2.4 PN结的反向击穿
当PN结的反向电压 增加到一定数值时， 反向电流突然快速增 加，此现象称为PN结 的反向击穿。
热击穿——不可逆
雪崩击穿 齐纳击穿
电击穿——可逆
3.2.5 PN结的电容效应
(1) 扩散电容CD
外加电压变化
扩散到对方区域 在靠近PN结附近Fra bibliotek累积的载流子浓
3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法 二极管电路的简化模型分析方法
3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法
二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用非线 性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解分析法那 么较简单，但前提条件是二极管的V -I 特性曲线。
例3.4.1 电路如下图，二极管的V-I特性曲线、电源VDD和电阻R， 求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD 。
双向 限幅电路
例： 电路如图，二极管为硅二极管，VD=0.7V，
vs = Vm sint V，且Vm >>VD ，绘出相应的输出电压
-
VC +
因浓度差
多子的扩散运动 由杂质离子形成空间电荷区
空间电荷区形成内电场
内电场促使少子漂移
内电场阻止多子扩散
最后,多子的扩散和少子的漂移到达动态平衡。
对于P型半导体和N型半导体结合面，离子 薄层形成的空间电荷区称为PN结。
在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称 耗尽层。
3.2.3 PN结的单向导电性
kT VT q 0.026V26mV
3.2.4 PN结的反向击穿
当PN结的反向电压 增加到一定数值时， 反向电流突然快速增 加，此现象称为PN结 的反向击穿。
热击穿——不可逆
雪崩击穿 齐纳击穿
电击穿——可逆
3.2.5 PN结的电容效应
(1) 扩散电容CD
外加电压变化
扩散到对方区域 在靠近PN结附近Fra bibliotek累积的载流子浓
3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法 二极管电路的简化模型分析方法
3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法
二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用非线 性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解分析法那 么较简单，但前提条件是二极管的V -I 特性曲线。
例3.4.1 电路如下图，二极管的V-I特性曲线、电源VDD和电阻R， 求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD 。
模拟电子技术基础 3.3差分放大电路PPT课件
uod = 2ic1RL
ic2 = ic1
而（对镜像源）：
二、双端变单端的转换电路
对共模信号：
ic4 = ic3 ≈ ic1
iL = ic4 – ic2 = 0
uoc = 0
ic2 = ic1
而
具有双端输出的效果！
3.3.4 差分放大电路的差模传输特性
O
ui
iC
iC1
iC2
I0
UT
-UT
4UT
采用 V3 管代替 R
4 FET管电流源
I0 = IREF
2、有源负载
以电流源取代电阻作放大电路的负载。
优点：既提高了电压放大倍数，又设置了合适的工作点。
一、电流源与有源负载
二、具有电流源的差分放大电路
二、具有电流源的差分放大电路
CMOS差分放大电路
V1、V2构成差放， V3、V4构成电流源作有源负载， V5、V6 、V7构成电流源提供偏置。
第3章 放大电路基础
3.1 放大电路的基础知识 3.2 基本组态放大电路 3.3 差分放大电路 3.4 互补对称功率放大电路 3.5 多级放大器
3.3 差分放大电路
3.3.1 基本差分放大电路
3.3.2 电流源与具有电流源的差分放大电路
3.3.3 差分放大电路的输入、输出方式
差分放大电路又称差动放大电路，简称差放，具有输出电压近似与两个输入电压之差成正比的特性，是集成运放中重要的基本单元电路。
3.3.3 差分放大电路的差模传输特性及应用
一、电路组成及静态分析
一般
3.3.1 基本差分放大电路
结构特点： 1 两个输入端，两个输出端； 2 电路结构和元件参数对称； 3 双电源供电； 4 RE是公共发射极电阻。
ic2 = ic1
而（对镜像源）：
二、双端变单端的转换电路
对共模信号：
ic4 = ic3 ≈ ic1
iL = ic4 – ic2 = 0
uoc = 0
ic2 = ic1
而
具有双端输出的效果！
3.3.4 差分放大电路的差模传输特性
O
ui
iC
iC1
iC2
I0
UT
-UT
4UT
采用 V3 管代替 R
4 FET管电流源
I0 = IREF
2、有源负载
以电流源取代电阻作放大电路的负载。
优点：既提高了电压放大倍数，又设置了合适的工作点。
一、电流源与有源负载
二、具有电流源的差分放大电路
二、具有电流源的差分放大电路
CMOS差分放大电路
V1、V2构成差放， V3、V4构成电流源作有源负载， V5、V6 、V7构成电流源提供偏置。
第3章 放大电路基础
3.1 放大电路的基础知识 3.2 基本组态放大电路 3.3 差分放大电路 3.4 互补对称功率放大电路 3.5 多级放大器
3.3 差分放大电路
3.3.1 基本差分放大电路
3.3.2 电流源与具有电流源的差分放大电路
3.3.3 差分放大电路的输入、输出方式
差分放大电路又称差动放大电路，简称差放，具有输出电压近似与两个输入电压之差成正比的特性，是集成运放中重要的基本单元电路。
3.3.3 差分放大电路的差模传输特性及应用
一、电路组成及静态分析
一般
3.3.1 基本差分放大电路
结构特点： 1 两个输入端，两个输出端； 2 电路结构和元件参数对称； 3 双电源供电； 4 RE是公共发射极电阻。
电子技术基础第三章场效应管及其放大电路幻灯片PPT
场效应管的学习方法
• 学习中不要把场效应管与双极型三极管割裂 开来，应注意比较它们的相同点和不同点。
• 场效应管的栅极、漏极、源极分别与双极型 三极管的基极、集电极、发射极对应。
• 场效应管与双极型三极管的工作原理不同,但 作用基本相同。
• 场效应管还可以当作非线性电阻来使用,而双 极型三极管不能。
• JFET是利用PN结反向电压对耗尽层厚度的控制， 来改变导电沟道的宽窄，从而控制漏极电流的大小。
• 预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后， iD趋于
饱和。
2021/5/24
思考：为什么JFET的输入电阻比BJT高得多？
场效应管的应用小结
• 一是当作压控可变电阻，即非线性电阻来使用， VGS的绝对值 越大，导电沟道就越窄，对应的导电沟道电阻越大，即电压VGS
2021/5/24
场效应管的分类
场效应管 FET
结型
JFET
IGFET ( MOSFET ) 绝缘栅型
N沟道 P沟道 增强型
耗尽型
2021/5/24
N沟道 P沟道 N沟道 P沟道
第二节 结型场效应管(JFET)的 结构和工作原理
一、结型场效应管的结构
二、结型场效应管的工作原理
三、结型场效应管的特性曲线 及参数
2021/5/24
(4.3) UGS = -1伏、UDS的值继续增加
当 UDS 继 续 增 加 时 ， 两 边
PN 结 相 接 的 区 域 继 续 向 源极方向扩展，此时导电 沟道在靠近源极的区域依 然存在，导电沟道对应的 电阻比较小。漏极电流不
随UDS的增加而增加。
2021/5/24
(4.4）UGS = -1伏、UDS继续增加至出现PN结击穿
电子技术基础课件第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路
图中VT3组成分压式工作点稳定电路，该电路当温度发生变 化时，Ie3基本不变，且
从而阻止了Ic1、Ic2随温度升高而增大，起到抑制零漂的作用。
*3.1.4 差动放大电路的4种接法
1．单端输入、双端输出式 单端输入、双端输出式差动放大电路如图3.3所示。
2．双端输入、单端输出式 双端输入、单端输出式差动放大电路如图3.4所示。
② 中间级。其作用是提供较高的电压放大倍数，一般由共发射 极放大电路组成。
③ 输出级。输出级的作用是提供一定的电压变化，通常采用互 补对称放大电路。
④ 辅助环节。使各级放大电路有稳定的直流偏置。
2．集成运放符号
集成运放是高电压放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直 接耦合放大电路，由于直接耦合放大电路存在零点漂移问题，所 以对零漂影响最大的第一级电路往往采用差动放大器。
（a）新符号
（b）旧符号
图3.9 集成运放的图形符号
3．主要参数 集成运放的性能可以用各种参数来反映，为了合理正确地
选择和使用集成运放，下面介绍集成运放的主要性能指标。 ① 开环电压放大倍数Auo：指无反馈时集成运放的差模电压放大 倍数。 ② 差模输入电阻rid：指差模输入时运放无外加反馈回路时的输 入电阻。
集成电路按电路功能可分为模拟集成电路和数字集成电路， 模拟集成电路主要有集成功率放大器、集成运算放大器、集成 稳压器等。由于集成电路体积小、稳定性好，因而在各种电子 设备及仪器中得到了广泛的应用。
3.2.1 集成电路的特点
与分立元件电路相比，集成电路具有以下突出特点。 1．可靠性高、寿命长 2．体积小、重量轻 3．速度高、功耗低 4．成本低
3．抑制零点漂移的措施 ① 选用稳定性能好的高质量的硅管。
② 采用高稳定度的稳压电源可以抑制电源电压波动引起的零漂。
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(1-3)
§3.1放大电路的组成与技术指标
静态工作点Q的分析：
将上图中的电容认为开路，可得放大电路的直流通路。
+VC
RB
RC ICQ
C
IBQ +
+
UCE
VT - Q
UBEQ
UBEQ=0.7V(VT为硅管)
IBQ
VCC
UBEQ RB
ICQ IBQ
-
直流通路
UCEQ VCC ICQRC
(1-4)
Ro Rc 4k
A VS
Ri Ri Rs
A V
863 (115.87) 863 500
Ri Rb // rbe rbe 863
73.36
(1-15)
§3.1放大电路的组成与技术指标
Vi=0
Vi=Vsint
(1-16)
§3.2放大电路的稳定偏置
一、温度对半导体器件及静态工作点的影响
rs
+
+ us
ui RB
--
VT
+
RC
RL uo
-
交流通路
(1-12)
§3.1放大电路的组成与技术指标
②再画出微变等效电路
将三极管VT用微变等效电路代替即得：
rs
+ ib rbe βib
+
+
ui RB
RC RL uo
us
--
-
根据
Ri
Vi Ib rbe
VO
Ro
Ic
R’L
(Rc //
RL )
第三章 基本放大电路
§ 3.1 放大电路的组成与技术指标 § 3.2 放大电路的稳定偏置 § 3.3 各种基本放大电路的分析与比较
§ 3.4 放大电路的通频带
§3.1放大电路的组成与技术指标
信电号子源学经中输放入大耦的合目有电的源路是器把将件信微是号弱放加的大到变电放化路大信的电号路（，电经压输
和出电耦流合等电）路不把失放真大地核后放心的大，信成通号较常加大为到的三负信极载号管上。、。场耦合电路可
§3.1放大电路的组成与技术指标
二、放大电路的技术指标
放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络
表示，如图：
RS
Ii
Io
US ~
U i
A
RL U o
1. 放大倍数 (1)电压放大倍数Au
(2)源电压放大倍数Aus
A A
u us
UUUUoios
(1-5)
§3.1放大电路的组成与技术指标
(3)电流放大倍数Ai
作用下，输出信号的谐波成分总量和基波分量之比，用Ｄ表
示。
D
U
2 2
U
2 3
U12
... 100%
6. 最大输出幅度
指放大电路输出信号非线性失真系数不超过额定值
时的输出信号最大值，用ＵＯＭ（或ＩＯＭ）来表示。
(1-10)
§3.1放大电路的组成与技术指标
7. 放大电路的分析
+VCC
(1) 利用直流通路求Q点
RB RC
C2
IB
VCC VBE Rb
IC β IB
C1
+
rs
+
ui
us
-
-
+
VT RL uo
-
VCE VCC IC Rc
共发射极放大电路
一般硅管VBE=0.7V，锗管VBE=0.2V， 已知。
(1-11)
§3.1放大电路的组成与技术指标
(2) 画出小信号等效电路 ①先画交流通路
Ａ. 将C1和C2视为交流短路； B. 直流电源VCC内阻为零，视为交流短路；
是一电、容放和大变电压路器的等效，组应也成管可或直集接成是运导放线等，。既直接耦合。
为不失真地放大
信器态（源号件（和Q点，提直偏）必供流置输 入 信 号 源。须 适 ） 电直给 当 工 路流有 的 作 就电源 静 点 是输入耦合电路
有 源 器 件
输 出 耦 合 电 路
输 出 负 载
入量提使交在的给信供有线流把电放号合源性信放气大，适器区号大电模常的 件 域时电拟路为在 。，Q路点变提某放工中，换供物大作的。输理公是一共直应接电级点流的受阻放，电偏放、大称源置大电电为和电电容路“相路路或的地输电等”出感效。的等 输常元； 入为件也 阻。可 抗可是 。以下
* 加压求流法。
I
U
Ro
U I
(1-7)
§3.1放大电路的组成与技术指标
(2)实验法 1. 测量开路电压。 2. 测量接入负载后的输出电压。
ro Us' ~
ro Uo Us' ~
RL Uo'
3. 计算。
Ro
( Uo Uo
1)R L
(1-8)
§3.1放大电路的组成与技术指标
4. 通频带
Au
Aum 0.7Aum
12V 300k
40uA
IC β IB 50 40uA 2mA
VCE VCC ICRc 12 2mA 4k 4V
（2）
rbe
200
(1
)
26(mV) IE (mA)
200 (1 ) 26(mV)
IC (mA)
863
A V
VVoi
( Rc // RL ) rbe
115.87
则电压增益为 AV VVOi Ic I(bR crb/e/ RL )
Ib ( Rc Ib rbe
//
RL )
( Rc // rbe
RL )
(1-13)
§3.1放大电路的组成与技术指标
源电压增益为
As
VO Vs
VO Vi
Vi Vs
Ai为
Ri
Vi Ii
Rb // rbe
(4)源电流放大倍数Ais
2. 输入阻抗Ri
Ai Ais
Io IIio Iis
RS Ii
US ~
U i
A
Ri
U i Ii
(1-6)
§3.1放大电路的组成与技术指标
3. 输出阻抗Ro
RO是负载开路时，从输出端向放大器看进去的 等效交流阻抗。
(1)计算法 * 输入信号源置零 (将独立源置零，保留受控源)， 内阻保留。
放大倍数随频率变化 曲线——幅频特性曲 线
fL 下限截 止频率
上限截 fH 止频率
通频带： fbw=fH–fL
f
(1-9)
§3.1放大电路的组成与技术指标
5. 非线性失真系数
有源器件都具有非线性特性，输出信号不可避免地产生
非线性失真。因而常用非线性失真系数来表示失真度。
非线性失真系数：放大电路在某一频率的正弦输入信号
输出阻抗Ro为 根据定义，用“计算法”
令 Vs 0
则 Ib 0
Ib 0
所以 Ro = Rc
(1-14)
§3.1放大电路的组成与技术指标
【例题】如图放大电路。求：（1）Q点；（2）A V
Ri 、Ro 。 已知=50。
Vo Vi
、
A VS
Vo Vs
、
解：（1）
IB
VCC VBE Rb
VCC Rb
输入电压、输出电压和直流电源的公共参考点。
§3.1放大电路的组成与技术指标
[例] 下图所示的共发射极放大电路。
信号源电 压和内阻
RB
RC
C2
C1
+VC
C 耦合电容，其 作给用三是极隔管断提直供
+ 流直、流耦工合作交点流Q
+
VT
rs
+
ui
有源元件
R
L
us -
-
uo
- 负载电阻
三极管构成的共发射极放大电路