模擬電子技術(shù)電子教案：第二章 基本放大電路

第二章基本放大電路〖本章主要內(nèi)容〗本章重點(diǎn)講述基本放大電路的組成原理和分析方法，分別由BJT和FET組成的三種組態(tài)基本放大電路的特點(diǎn)和應(yīng)用場合。多級放大電路的耦合方式和分析方法。首先介紹基本放大電路的組成原則。三極管的低頻小信號(hào)模型。固定偏置共射放大電路的圖解法和等效電路法靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析，最大不失真輸出電壓和波形失真分析。分壓式偏置共射放大電路的分析以及穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的方法。共集和共基放大電路的分析，由BJT構(gòu)成的三種組態(tài)放大電路的特點(diǎn)和應(yīng)用場合。然后介紹由FET構(gòu)成的共源、共漏和共柵放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析、特點(diǎn)和應(yīng)用場合。最后介紹多級放大電路的兩種耦合方式、直接耦合多級放大電路的靜態(tài)偏置以及多級放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析。通過習(xí)題課掌握放大電路的靜態(tài)偏置方法和性能指標(biāo)的分析計(jì)算方法。〖學(xué)時(shí)分配〗本章有七講，每講兩個(gè)學(xué)時(shí)。第五講放大電路的主要性能指標(biāo)及基本共射放大電路組成原理一、主要內(nèi)容1、放大的概念在電子電路中，放大的對象是變化量，常用的測試信號(hào)是正弦波。放大電路放大的本質(zhì)是在輸入信號(hào)的作用下，通過有源元件（BJT或FET）對直流電源的能量進(jìn)行控制和轉(zhuǎn)換，使負(fù)載從電源中獲得輸出信號(hào)的能量，比信號(hào)源向放大電路提供的能量大的多。因此，電子電路放大的基本特征是功率放大，表現(xiàn)為輸出電壓大于輸入電壓，輸出電流大于輸入電流，或者二者兼而有之。在放大電路中必須存在能夠控制能量的元件，即有源元件，如BJT和FET等。放大的前提是不失真，只有在不失真的情況下放大才有意義。2、電路的主要性能指標(biāo)輸入電阻：從輸入端看進(jìn)去的等效電阻，反映放大電路從信號(hào)源索取電流的大小。輸出電阻：從輸出端看進(jìn)去的等效輸出信號(hào)源的內(nèi)阻，說明放大電路帶負(fù)載的能力。放大倍數(shù)（或增益）：輸出變化量幅值與輸入變化量幅值之比?；蚨叩恼医涣髦抵龋靡院饬侩娐返姆糯竽芰?。根據(jù)放大電路輸入量和輸出量為電壓或電流的不同，有四種不同的放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)、互阻放大倍數(shù)和互導(dǎo)放大倍數(shù)。電壓放大倍數(shù)定義為：電流放大倍數(shù)定義為：互阻放大倍數(shù)定義為：互導(dǎo)放大倍數(shù)定義為：注意：放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻通常都是在正弦信號(hào)下的交流參數(shù)，只有在放大電路處于放大狀態(tài)且輸出不失真的條件下才有意義。4）最大不失真輸出電壓：未產(chǎn)生截止失真和飽和失真時(shí)，最大輸出信號(hào)的正弦有效值或峰值。一般用有效值UOM表示；也可以用峰—峰值UOPP表示。5）上限頻率、下限頻率和通頻帶：由于放大電路中存在電感、電容及半導(dǎo)體器件結(jié)電容，在輸入信號(hào)頻率較低或較高時(shí)，放大倍數(shù)的幅值會(huì)下降并產(chǎn)生相移。一般，放大電路只適合于放大某一特定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)。如P75圖2.1.4所示。上限頻率fH（或稱為上限截止頻率）：在信號(hào)頻率下降到一定程度時(shí)，放大倍數(shù)的數(shù)值等于中頻段的0.707倍時(shí)的頻率值即為上限頻率。下限頻率fL（或稱為下限截止頻率）：在信號(hào)頻率上升到一定程度時(shí)，放大倍數(shù)的數(shù)值等于中頻段的0.707倍時(shí)的頻率值即為上限頻率。通頻帶fBW：fBW=fH-fL通頻帶越寬，表明放大電路對不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力越強(qiáng)。6）最大輸出功率POM與效率：POM是在輸出信號(hào)基本不失真的情況下，負(fù)載能夠從放大電路獲得的最大功率，是負(fù)載從直流電源獲得的信號(hào)功率。此時(shí)，輸出電壓達(dá)到最大不失真輸出電壓。為直流電源能量的利用率。式中為電源消耗的功率7）非線性失真系數(shù)D：在某一正弦信號(hào)輸入下，輸出波形因放大器件的非線性特性而產(chǎn)生失真，其諧波分量的總有效值與基波分量之比。即，式中：為基波幅值，、…為各次諧波幅值；3、兩種常見的共射放大電路組成及各部分作用1）直接耦合共射放大電路：信號(hào)源與放大電路、放大電路與負(fù)載之間均直接相連。適合于放大直流信號(hào)和變化緩慢的交流信號(hào)。2）阻容耦合共射放大電路：信號(hào)源與放大電路、放大電路與負(fù)載之間均通過耦合電容相連。不能放大直流信號(hào)和變化緩慢的交流信號(hào)；只能放大某一頻段范圍的信號(hào)。如P72圖2.7所示。3）放大電路中元件及作用（1）三極管T——起放大作用。（2）集電極負(fù)載電阻RC——將變化的集電極電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。（3）偏置電路VCC，Rb——使三極管工作在放大區(qū)，VCC還為輸出提供能量。（4）耦合電容C1，C2——輸入電容C1保證信號(hào)加到發(fā)射結(jié)，不影響發(fā)射結(jié)偏置。輸出電容C2保證信號(hào)輸送到負(fù)載，不影響集電結(jié)偏置。4、靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置的必要性對放大電路的基本要求一是不失真，二是能放大。只有保證在交流信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)三極管均處于放大狀態(tài)，輸出信號(hào)才不會(huì)產(chǎn)生失真。故需要設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。Q點(diǎn)不僅電路是否會(huì)產(chǎn)生失真，而且影響放大電路幾乎所有的動(dòng)態(tài)參數(shù)。5、基本共射放大電路的工作原理及波形分析對于基本放大電路，只有設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，使交流信號(hào)馱載在直流分量之上，以保證晶體管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)始終工作在放大狀態(tài)，輸出電壓波形才不會(huì)產(chǎn)生非線性失真。波形分析見P74圖2.8所示?；竟采浞糯箅娐返碾妷悍糯笞饔檬抢镁w管的電流放大作用，并依靠將電流的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化來實(shí)現(xiàn)的。6、放大電路的組成原則1）為了使BJT工作于放大區(qū)、FET工作于恒流區(qū),必須給放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，以保證放大電路不失真。2）在輸入回路加入ui應(yīng)能引起uBE的變化,從而引起iB和iC的變化。3）輸出回路的接法應(yīng)當(dāng)使iC盡可能多地流到負(fù)載RL中去,或者說應(yīng)將集電極電流的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化送到輸出端。二、本講重點(diǎn)1、放大的本質(zhì)；2、放大電路工作原理及靜態(tài)工作點(diǎn)的作用；3、利用放大電路的組成原則判斷放大電路能否正常工作；三、本講難點(diǎn)1、放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法；2、利用放大電路的組成原則判斷放大電路能否正常工作；四、教學(xué)組織過程本講以教師講授為主。用多媒體演示放大電路的組成原理、信號(hào)傳輸過程和設(shè)置合適Q點(diǎn)的必要性等，便于學(xué)生理解和掌握。判斷放大電路能否正常工作舉例可以啟發(fā)討論。五、課后習(xí)題見相應(yīng)章節(jié)的“習(xí)題指導(dǎo)”。

第六講放大電路的基本分析方法一、主要內(nèi)容1、直流通路、交流通路及其畫法（1）直流通路：在直流電源的作用下，直流電流流經(jīng)的通路，用于求解靜態(tài)工作點(diǎn)Q的值。（2）直流通路的畫法：電容視為開路、電感視為短路；信號(hào)源視為短路，但應(yīng)保留內(nèi)阻。（3）交流通路：在輸入信號(hào)作用下，交流信號(hào)流經(jīng)的通路，用于研究和求解動(dòng)態(tài)參數(shù)。（4）交流通路的畫法：耦合電容視為短路；無內(nèi)阻直流電源視為短路；2、放大電路的靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析（1）靜態(tài)分析：就是求解靜態(tài)工作點(diǎn)Q，在輸入信號(hào)為零時(shí)，BJT或FET各電極間的電流和電壓就是Q點(diǎn)?？捎霉浪惴ɑ驁D解法求解。（2）動(dòng)態(tài)分析就是求解各動(dòng)態(tài)參數(shù)和分析輸出波形。通常，利用三極管h參數(shù)等效模型畫出放大電路在小信號(hào)作用下的微變等效電路，并進(jìn)而計(jì)算輸入電阻、輸出電阻與電壓放大倍數(shù)?；蚶脠D解法確定最大不失真輸出電壓的幅值、分析非線性失真等情況。放大電路的分析應(yīng)遵循“先靜態(tài)，后動(dòng)態(tài)”。的原則，只有靜態(tài)工作點(diǎn)合適，動(dòng)態(tài)分析才有意義；Q點(diǎn)不但影響電路輸出信號(hào)是否失真，而且與動(dòng)態(tài)參數(shù)密切相關(guān)。3、圖解法確定Q點(diǎn)和最大不失真輸出電壓（1）用圖解法確定Q點(diǎn)的步驟：已知晶體管的輸出特性曲線族→由直流通路求得IBQ→列直流通路的輸出回路電壓方程得直流負(fù)載線→在輸出特性曲線平面上作出直流負(fù)載線→由IBQ所確定的輸出特性曲線與直流負(fù)載線的交點(diǎn)即為Q點(diǎn)。（2）輸出波形的非線性失真非線性失真包括飽和失真和截止失真。飽和失真是由于放大電路中三極管工作在飽和區(qū)而引起的非線性失真。截止失真是由于放大電路中三極管工作在截止區(qū)而引起的非線性失真。放大電路要想獲得大的不失真輸出，需要滿足兩個(gè)條件：一是Q點(diǎn)要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；二是要有合適的交流負(fù)載線。（3）直流負(fù)載線和交流負(fù)載線由放大電路輸出回路電壓方程所確定的直線稱為負(fù)載線。由直流通路確定的負(fù)載線為直流負(fù)載線；由交流通路確定的負(fù)載線為交流負(fù)載線，可通過Q、B兩點(diǎn)作出。對于放大電路與負(fù)載直接耦合的情況，直流負(fù)載線與交流負(fù)載線是同一條直線；而對于阻容耦合放大電路，只有在空載情況下，兩條直線才合二為一。（4）最大不失真輸出電壓有效值 式中：說明：當(dāng)放大電路帶上負(fù)載后，在輸入信號(hào)不變的情況下，輸出信號(hào)的幅度變小。舉例：如P83例2.2圖2.17所示，放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)范圍的確定。4、等效電路法求解靜態(tài)工作點(diǎn)即利用直流通路估算靜態(tài)工作點(diǎn)、、和。其中硅管的；鍺管的，無須求解；其余三個(gè)參數(shù)的求解方法為：（1）列放大電路輸入回路電壓方程可求得；（2）根據(jù)放大區(qū)三極管電流方程可求得；（3）列放大電路輸出回路電壓方程可求得；5、BJT的h參數(shù)等效模型（1）BJT等效模型的建立：三極管可以用一個(gè)二端口模型來代替；對于低頻模型可以不考慮結(jié)電容的影響；小信號(hào)意味著三極管近似在線性條件下工作，微變也具有線性同樣的含義。（2）BJT的h參數(shù)方程及等效模型BJT的h參數(shù)等效模型如P31圖1.31所示。（3）h參數(shù)的物理意義1即rbe：三極管的交流輸入電阻，對于小功率三極管可用近似公式計(jì)算如下：2電壓反饋系數(shù)：反映三極管內(nèi)部的電壓反饋，因數(shù)值很小，一般可以忽略。3：在小信號(hào)作用時(shí)，表示晶體管在Q點(diǎn)附近的的電流放大系數(shù)b。4：三極管輸出電導(dǎo)，反映輸出特性上翹的程度。常稱1/為c-e間動(dòng)態(tài)電阻。通常的值小于10-5S，當(dāng)其與電流源并聯(lián)時(shí)，因分流極小，可作開路處理。注意：h參數(shù)都是小信號(hào)參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。h參數(shù)與工作點(diǎn)有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。h參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對交流小信號(hào)的分析6、等效電路法求解放大電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)將BJT的h參數(shù)等效模型代入放大電路的交流通路，即為放大電路的微變等效電路。放大電路的動(dòng)態(tài)分析就是利用放大電路的微變等效電路計(jì)算輸入電阻、輸出電阻與電壓放大倍數(shù)。舉例：如P86例2.3圖2.20所示放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的求解和性能指標(biāo)計(jì)算。二、本講重點(diǎn)1、基本放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的估算；2、BJT的h參數(shù)等效模型及放大電路輸入電阻、輸出電阻與電壓放大倍數(shù)的計(jì)算；三、本講難點(diǎn)放大電路的微變等效電路的畫法；2、放大電路輸入電阻、輸出電阻與電壓放大倍數(shù)的計(jì)算；四、教學(xué)組織過程本講以教師講授為主。用多媒體演示圖解法求Q點(diǎn)、及分析非線形失真；用直流通路估算Q點(diǎn)；BJT的h參數(shù)模型建立、微變等效電路的畫法及動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算等，便于學(xué)生理解和掌握。五、課后習(xí)題見相應(yīng)章節(jié)的“習(xí)題指導(dǎo)”。

第七講放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定一、主要內(nèi)容1、靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的必要性靜態(tài)工作點(diǎn)不但決定了電路是否產(chǎn)生失真，而且還影響著電壓放大倍數(shù)和輸入電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。實(shí)際上，電源電壓的波動(dòng)、元件老化以及因溫度變化所引起的晶體管參數(shù)變化，都會(huì)造成靜態(tài)工作點(diǎn)的不穩(wěn)定，從而使動(dòng)態(tài)參數(shù)不穩(wěn)定，有時(shí)甚至造成電路無法正常工作。在引起Q點(diǎn)不穩(wěn)定的諸多因素中，溫度對晶體管的影響是最主要的。2、溫度變化對靜態(tài)工作點(diǎn)產(chǎn)生的影響溫度變化對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響主要表現(xiàn)為，溫度變化影響晶體管的三個(gè)主要參數(shù)：、β和。這三者隨溫度升高產(chǎn)生變化，其結(jié)果都使值增大。硅管的小，受溫度影響小，故其β和受溫度影響是主要的；鍺管的大，受溫度影響是主要的。3、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原則和措施為了保證輸出信號(hào)不失真，對放大電路必須設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，并保證工作點(diǎn)的穩(wěn)定。（1）采用不同偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原則是：當(dāng)溫度升高使增大時(shí)，要自動(dòng)減小以牽制的增大。（2）穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)可以歸納為三種方法：P89圖2.21所示。（1）溫度補(bǔ)償；（2）直流負(fù)反饋；（3）集成電路中采用恒流源偏置技術(shù)；4、典型靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路——分壓式偏置電路的分析1）Q點(diǎn)穩(wěn)定原理分壓偏置電路如P90圖2.22所示。穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的條件為：I1＞＞IB和VB＞＞UBE；此時(shí)，，即當(dāng)溫度變化時(shí)，基本不變。T（℃）↑→T（℃）↑→↑（↑）→↑（因?yàn)榛静蛔儯?dāng)溫度降低時(shí)，各物理量向相反方向變化。這種將輸出量（）通過一定的方式（利用將的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化）引回到輸入回路來影響輸入量的措施稱為反饋?？梢?，在Q點(diǎn)穩(wěn)定過程中，作為負(fù)反饋電阻起著重要的作用。典型靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路利用直流負(fù)反饋來穩(wěn)定Q點(diǎn)。2）分壓式偏置電路的靜態(tài)分析分壓式偏置電路的靜態(tài)分析有兩種方法：一是戴維南等效電路法；二是估算法，這種方法的使用條件為I1＞＞IBE，或者。3）分壓式偏置電路的動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析時(shí)，射極旁路電容應(yīng)看成短路。畫放大電路的微變等效電路時(shí)，要特別注意射極電阻有無被射極旁路電容旁路，正確畫出“交流地”的位置，根據(jù)實(shí)際電路進(jìn)行計(jì)算即可。二、本講重點(diǎn)1、放大電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理和常用方法；分壓式偏置電路Q的估算；分壓式偏置電路動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的計(jì)算；三、本講難點(diǎn)1、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理和措施；2、分壓式偏置電路微變等效電路畫法及動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的計(jì)算；四、教學(xué)組織過程本講以教師講授為主。用多媒體演示穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理和常用方法、分壓式偏置電路Q的估算、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的計(jì)算等，便于學(xué)生理解和掌握。五、課后習(xí)題見相應(yīng)章節(jié)的“習(xí)題指導(dǎo)”。

第八講共集放大電路和共基放大電路一、主要內(nèi)容1、三極管放大電路的基本接法三極管放大電路的基本接法亦稱為基本組態(tài)，有共射（包括工作點(diǎn)穩(wěn)定電路）、共基和共集三種。共射放大電路以發(fā)射極為公共端，通過iB對ic的控制作用實(shí)現(xiàn)功率放大。共集放大電路以集電極為公共端，通過iB對iE的控制作用實(shí)現(xiàn)功率放大。共基放大電路以基極為公共端，通過iE對iB的控制作用實(shí)現(xiàn)功率放大。2、共集放大電路的組成及靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析共集放大電路的組成共集放大電路亦稱為射極輸出器如P92圖2.23（a）所示，為了保證晶體管工作在放大區(qū)，在晶體管的輸入回路，、與VCC共同確定合適的靜態(tài)基極電流；晶體管輸出回路中，電源VCC，提供集電極電流和輸出電流，并與配合提供合適的管壓降UCE。2）共集放大電路的靜態(tài)分析與共射電路靜態(tài)分析方法基本相同。（1）列放大電路輸入方程可求得；（2）根據(jù)放大區(qū)三極管電流方程可求得；（3）列放大電路輸出方程可求得；3）共集放大電路的動(dòng)態(tài)分析共集放大電路的動(dòng)態(tài)分析方法與共射電路基本相同，只是由于共集放大電路的“交流地”是集電極，一般習(xí)慣將“地”畫在下方，所以微變等效電路的畫法略有不同，如P92圖2.23（d）所示。3、共基放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析1）共基放大電路的靜態(tài)分析與共射電路靜態(tài)分析方法基本相同。（1）列放大電路輸入回路電壓方程可求得；（2）根據(jù)放大區(qū)三極管電流方程可求得；（3）列放大電路輸出回路電壓方程可求得；2）共基放大電路的動(dòng)態(tài)分析共基放大電路的動(dòng)態(tài)分析方法與共射電路基本相同，只是由于共基放大電路的“交流地”是基極，一般習(xí)慣將“地”畫在下方，所以微變等效電路的畫法略有不同。如P94圖2.24所示。4、三種接法的比較共射放大電路既有電壓放大作用又有電流放大作用，輸入電阻居三種電路之中，輸出電阻較大，適用于一般放大。共集放大電路只有電流放大作用而沒有電壓放大作用，因其輸入電阻高而常做為多級放大電路的輸入級，因其輸出電阻低而常做為多級放大電路的輸出級，因其放大倍數(shù)接近于1而用于信號(hào)的跟隨。共基放大電路只有電壓放大作用而沒有電流放大作用，輸入電阻小，高頻特性好，適用于寬頻帶放大電路。二、本講重點(diǎn)1、共集和共基放大電路的性能指標(biāo)計(jì)算；2、三種接法放大電路的特點(diǎn)及應(yīng)用場合；三、本講難點(diǎn)1、共集和共基放大電路微變等效電路的畫法；2、共集和共基放大電路微變等效電路的輸入、輸出電阻計(jì)算；；四、教學(xué)組織過程本講以教師講授為主。用多媒體演示三種接法電路的構(gòu)成方法，便于學(xué)生理解和掌握。啟發(fā)討論三種不同接法電路各自特點(diǎn)及應(yīng)用場合。五、課后習(xí)題見相應(yīng)章節(jié)的“習(xí)題指導(dǎo)”。

第九講場效應(yīng)管放大電路一、主要內(nèi)容1、場效應(yīng)管放大電路的三種接法場效應(yīng)管的三個(gè)電極源極、柵極和漏極與晶體管的三個(gè)電極發(fā)射極、基極和集電極相對應(yīng)，因此在組成電路時(shí)也有三種接法：共源放大電路、共柵放大電路和共漏放大電路。2、FET放大電路的直流偏置FET是電壓控制器件，因此放大電路要求建立合適的偏置電壓，而不要求偏置電流。FET有JFET、MOSFET，N溝、P溝，增強(qiáng)型、耗盡型之分。它們各自的結(jié)構(gòu)不同，伏安特性有差異，因此在放大電路中對偏置電路有不同要求。JFET必須反極性偏置，即UGS與UDS極性相反；增強(qiáng)型MOSFET的UGS與UDS必須同極性偏置；耗盡型MOSFET的UGS可正偏、零偏或反偏。因此，JFET和耗盡型MOSFET通常采用自給偏壓和分壓式偏置電路，而增強(qiáng)型MOSFET通常采用分壓式偏置電路。3、FET放大電路的靜態(tài)分析考慮FET管子的輸入電阻很高，F(xiàn)ET的柵極幾乎不取用電流，可以認(rèn)為IGQ=0。對FET放大電路進(jìn)行靜態(tài)分析有兩種方法：圖解法和估算法。靜態(tài)分析時(shí)只須計(jì)算三個(gè)參數(shù)：UGSQ、IDQ和UDSQ即可，下面分別舉例說明。1）自給偏壓放大電路共源自給偏置放大電路及其直流通路如圖2.25所示UGS=VG－VS≈－ISRs<0可見依靠JFET自身的源極電流IS所產(chǎn)生的電壓降ISRs，使得柵-源極間獲得了負(fù)偏置電壓。（1）估算法靜態(tài)分析列輸入回路電壓方程：JFET（或耗盡型FET）的電流方程：聯(lián)解上述兩式并舍去不合理的一組解，可求得和。列輸出回路電壓方程求得（2）圖解法靜態(tài)分析①列輸出直流負(fù)載線方程：UDS=VDD－ID(Rd+Rs)在JFET的輸出特性曲線上作出直流負(fù)載線，與晶體管類似，直流負(fù)載線與橫軸交點(diǎn)為VDD，縱軸交點(diǎn)為，斜率為。②根據(jù)負(fù)載線與UGS為不同值的各條輸出特性曲線的交點(diǎn)為坐標(biāo)，可在iD~uGS坐標(biāo)平面上作出iD=f(uGS)曲線，（動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移特性曲線）③列輸入直流負(fù)載線方程：UGS=－IDRs在轉(zhuǎn)移特性曲線平面上，作出輸入回路的直流負(fù)載線，它通過原點(diǎn)，斜率為。顯然，靜態(tài)的UGS與IS既要滿足動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移特性曲線所確定的約束關(guān)系，又要滿足輸入回路直流負(fù)載線所確定的約束關(guān)系，因此靜態(tài)工作點(diǎn)位于兩條線的交點(diǎn)Q。在圖2.26（a）和（b）圖上讀出Q點(diǎn)的值（UGSQ、IDQ和UDSQ）。2）增強(qiáng)型FET分壓式偏置電路增強(qiáng)型FET分壓式偏置電路如圖2.27所示。該電路利用電阻對電源VDD進(jìn)行分壓，從而給柵極提供固定的偏置電壓：源極對地的電壓和自偏置時(shí)一樣：VS=ISRs因此柵源極間偏置電壓由上述兩部分所構(gòu)成（1）估算法由直流通路輸入回路電壓方程：和得：增強(qiáng)型FET的電流方程：聯(lián)解上述兩式并舍去不合理的一組解，可求得和。列輸出回路電壓方程求得（2）圖解法作出動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移特性曲線；作出輸入回路的直流負(fù)載線，它與橫越軸交于，縱軸交于，斜率為。顯然，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移特性曲線與負(fù)載線的交點(diǎn)Q即為該電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。4、FET低頻小信號(hào)等效模型將FET看成一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，柵極與源極之間為輸入端口，漏極與源極之間為輸出端口。與雙極型三極管相比，輸入電阻無窮大，相當(dāng)于開路。VCCS的電流源s還并聯(lián)了一個(gè)輸出電阻rds，在雙極型三極管的簡化模型中，因輸出電阻很大可視為開路，在此可暫時(shí)保留。其它部分與雙極型三極管放大電路情況一樣。MOS管小信號(hào)工作時(shí)的電壓方程為：式中，為那條轉(zhuǎn)移特性曲線上Q點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)，即以Q點(diǎn)為切點(diǎn)的切線的斜率。是輸出回路電流與輸入回路電壓之比，故稱為跨導(dǎo)，其量綱為電導(dǎo)?？赏ㄟ^對MOS管電流方程求導(dǎo)，得出的表達(dá)式。MOS管低頻小信號(hào)模型如P48圖1.51所示。5、共源、共漏和共柵放大電路的動(dòng)態(tài)分析將FET的小信號(hào)等效模型代入放大電路的交流通路中畫出微變等效電路，與BJT相比，F(xiàn)ET輸入電阻無窮大，相當(dāng)開路。VCCS的電流源s還并聯(lián)了一個(gè)輸出電阻rds，在BJT的簡化模型中，因輸出電阻很大視為開路，在此可暫時(shí)保留。其它部分與雙極型三極管放大電路情況基本一致。6、場效應(yīng)管放大電路的特點(diǎn)FET放大電路與BJT放大電路相比，最突出的優(yōu)點(diǎn)是可以組成高輸入電阻的放大電路，此外，由于它還有噪聲低、溫度穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)、便于集成等特點(diǎn)，廣泛用于各種電子電路中。場效應(yīng)管放大電路的共源接法、共漏接法與晶體管放大電路的共射、共集接法相對應(yīng)，但比晶體管電路輸入電阻高、噪聲系數(shù)低、電壓放大倍數(shù)小，適用于做電壓放大電路的輸入級。二、本講重點(diǎn)1、場效應(yīng)管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法；2、場效應(yīng)管放大電路小信號(hào)模型分析法；3、場效應(yīng)管放大電路的特點(diǎn)三、本講難點(diǎn)1、場效應(yīng)管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法；2、場效應(yīng)管放大電路小信號(hào)模型分析法；四、教學(xué)組織過程本講以教師講授為主。用多媒體演示FET放大電路Q點(diǎn)設(shè)置方法、小信號(hào)模型及其分析方法等，便于學(xué)生理解和掌握。啟發(fā)討論FET與BJT三種不同接法電路特性及應(yīng)用對比。五、課后習(xí)題見相應(yīng)章節(jié)的“習(xí)題指導(dǎo)”。

第十講多級放大電路一、主要內(nèi)容1、單管放大電路的局限性和多級放大電路的提出在實(shí)際應(yīng)用中，一般對放大電路的性能有多方面的要求：如輸入電阻大于2MΩ、電壓放大倍數(shù)大于2000、輸出電阻小于100Ω等，依靠單管放大電路的任何一種，都不可能同時(shí)滿足要求。這時(shí)，就可以選擇多個(gè)基本放大電路，并將它們合理連接，從而構(gòu)成多級放大電路。組成多級放大電路的每一個(gè)基本單管放大電路稱為一級，級與級之間的連接稱為級間耦合。2、多級放大電路的基本耦合方式及其特點(diǎn)1）直接耦合：耦合電路采用直接連接或電阻連接，不采用電抗性元件。直接耦合放大電路存在溫度漂移問題，但因其低頻特性好，能夠放大變化緩慢的信號(hào)且便于集成，而得到越來越廣泛的應(yīng)用。但直接耦合電路各級靜態(tài)工作點(diǎn)之間會(huì)相互影響，應(yīng)注意靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問題。2）阻容耦合：將放大電路前一級的輸出端通過電容接到后一級的輸入端。阻容耦合放大電路利用耦合電容隔離直流，較好地解決了溫漂問題，但其低頻特性差，不便于集成，因此僅在分立元件電路中采用。3）變壓器耦合：將放大電路前一級的輸出端通過變壓器接到后一級的輸入端或負(fù)載電阻上。采用變壓器耦合也可以隔除直流，傳遞一定頻率的交流信號(hào)，各放大級的Q互相獨(dú)立。但低頻特性差，不便于集成。變壓器耦合的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)輸出級與負(fù)載的阻抗匹配，以獲得有效的功率傳輸。常用作調(diào)諧放大電路或輸出功率很大的功率放大電路。4）光電耦合：以光信號(hào)為媒介來實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的耦合與傳遞。光電耦合放大電路利用光電耦合器將信號(hào)源與輸出回路隔離，兩部分可采用獨(dú)立電源且分別接不同的“地”，因而，即使是遠(yuǎn)距離傳輸，也可以避免各種電干擾。3、直接耦合多級放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置直接耦合或電阻耦合使各放大級的工作點(diǎn)互相影響，這是構(gòu)成直接耦合多級放大電路時(shí)首先要加以解決的問題。(1)電位移動(dòng)直接耦合放大電路如果將基本放大電路去掉耦合電容，前后級直接連接，則VC1=VB2，VC2=VB2+VCB2＞VB2（VC1）這樣，集電極電位就要逐級提高，為此后面的放大級要加入較大的發(fā)射極電阻或在后級的發(fā)射極加穩(wěn)壓管，如P108圖2.32所示。由于集電極電位逐級升高，以至于接近電源電壓，從而使后級無法設(shè)置正確的工作點(diǎn)。這種方式只適用于級數(shù)較少的電路。(2)NPN+PNP組合電平移動(dòng)直接耦合放大電路級間采用NPN管和PNP管搭配的方式，由于NPN管集電極電位高于基極電位，PNP管集電極電位低于基極電位，它們的組合使用可避免集電極電位的逐級升高，如P109圖2.33所示。(3)電流源電平移動(dòng)放大電路在模擬集成電路中常采用一種電流源電平移動(dòng)電路，電流源在電路中的作用實(shí)際上是個(gè)有源負(fù)載，其上的直流壓降小，通過R1上的壓降可實(shí)現(xiàn)直流電平移動(dòng)。但電流源交流電阻大，在R1上的信號(hào)損失相對較小，從而保證信號(hào)的有效傳遞。同時(shí)，輸出端的直流電平并不高，實(shí)現(xiàn)了直流電平的合理移動(dòng)。如圖2.34所示。4、直接耦合多級放大電路的零點(diǎn)漂移問題1）零點(diǎn)漂移：當(dāng)放大器的輸入信號(hào)時(shí)，其輸出電壓往往不為常數(shù)，或者三極管的工作點(diǎn)隨時(shí)間而逐漸偏離原有靜態(tài)值的現(xiàn)象。2）產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的原因：電路中參數(shù)變化，如電源電壓波動(dòng)、元件老化、半導(dǎo)體元件參數(shù)隨溫度而變化。其中主要原因是溫度的影響，所以有時(shí)也用溫度漂移或時(shí)間漂移來表示。工作點(diǎn)參數(shù)的變化往往由相應(yīng)的指標(biāo)來衡量。一般將在一定時(shí)間內(nèi)，或一定溫度變化范圍內(nèi)的輸出級工作點(diǎn)的變化值除以放大倍數(shù)，即將輸出級的漂移值歸算到輸入級來表示的。例如mV/°C或mV/min。5、多級放大電路的靜態(tài)分析1）直接耦合放大電路的靜態(tài)分析直接耦合放大電路各級之間的直流通路相連，靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，因而在求解Q點(diǎn)時(shí)，應(yīng)寫出直流通路中各個(gè)回路的方程，然后求解。使用各種計(jì)算機(jī)輔助分析軟件可使電路設(shè)計(jì)和Q點(diǎn)的求解過程大大簡化。2）阻容耦合多級放大電路的靜態(tài)分析阻容耦合多級放大電路中，由于級間耦合電容的隔直作用，所以，每一級Q點(diǎn)都可以按單管放大電路求解。6、多級放大電路的動(dòng)態(tài)分析多級放大電路的總電壓放大倍數(shù)等于組成它的各級放大電路電壓放大倍數(shù)的乘積，即，其輸入電阻是第一級的輸入電阻，輸出電阻是末級的輸出電阻。在求解某一級電壓放大倍數(shù)時(shí)，有兩種處理方法：一是將后一級的輸入電阻作為前一級的負(fù)載考慮（后級的Ri就是前級的），簡稱輸入電阻法；二是將后一級與前一級之間開路，計(jì)算前一級的開路電壓和輸出電阻，作為后一級的信號(hào)源和內(nèi)阻，簡稱開路電壓法。舉例：兩級放大電路的分析，如P110圖2.35所示。二、本講重點(diǎn)1、多級放大電路的耦合方式及其特點(diǎn)、直接耦合放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置；2、兩級阻容耦合電路的動(dòng)態(tài)分析；三、本講難點(diǎn)直接耦合放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置；多級放大電路的動(dòng)態(tài)分析方法；四、教學(xué)組織過程本講以教師講授為主。用多媒體演示直接耦合放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置、兩級阻容耦合電路的動(dòng)態(tài)分析方法等，便于學(xué)生理解和掌握。啟發(fā)討論多級放大電路的耦合方式及其特點(diǎn)。五、課后習(xí)題見相應(yīng)章節(jié)的“習(xí)題指導(dǎo)”。

第十一講習(xí)題課一、本講的教學(xué)目的為了使同學(xué)們在學(xué)完第一～二章常用半導(dǎo)體器件，以及由其組成的基本放大電路和多級放大電路后,能熟練掌握二極管、三極管和放大電路的基本概念；半導(dǎo)體器件的特性、主要參數(shù)的物理意義及其選用原則；放大電路組成原則和工作原理、分析方法；穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性和穩(wěn)定Q點(diǎn)的措施；以及輸出波形產(chǎn)生失真的原因和改善方法。同時(shí)提高同學(xué)們實(shí)際選用半導(dǎo)體器件、設(shè)計(jì)與使用放大電路的能力，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，我們特地安排這次習(xí)題課。二、本講教學(xué)內(nèi)容1、電路中的二極管工作狀態(tài)（導(dǎo)通與截止）判斷，二極管的箝位與限幅作用；2、在放大電路中，三極管管腳電位與管型、材料、電極名稱之間的關(guān)系；3、三極管在電路中所處狀態(tài)（放大、飽和、截止）的判斷；4、單管放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析；5、多級放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析。三、本講教學(xué)方法課前布置學(xué)生思考上述相關(guān)習(xí)題；根據(jù)學(xué)生做題情況，選擇優(yōu)秀學(xué)生上講臺(tái)講授自己的解題思路和解題方法；.教師根據(jù)學(xué)生講解情況，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)