基本放大电路和多级放大电路课件.ppt

第第2章章基本放大电路和多级放大电路基本放大电路和多级放大电路2.1 2.1 基本共射极放大电路基本共射极放大电路基本共射极放大电路基本共射极放大电路2.2 2.2 基本放大电路的分析方法基本放大电路的分析方法基本放大电路的分析方法基本放大电路的分析方法 2.3 2.3 工作点稳定电路工作点稳定电路工作点稳定电路工作点稳定电路2.4 2.4 共集和共基放大电路共集和共基放大电路共集和共基放大电路共集和共基放大电路2.5 2.5 场效应管放大电路场效应管放大电路场效应管放大电路场效应管放大电路2.6 2.6 多级放大电路及复合管多级放大电路及复合管多级放大电路及复合管多级放大电路及复合管2.7 2.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应放大电路的频率响应放大电路的频率响应2.8 2.8 放大电路中的噪声与干扰放大电路中的噪声与干扰放大电路中的噪声与干扰放大电路中的噪声与干扰 2.9 2.9 实际应用电路举例实际应用电路举例实际应用电路举例实际应用电路举例2.1基本共射极放大基本共射极放大电电路路2.1.1 2.1.1 三极管在放大三极管在放大三极管在放大三极管在放大电电电电路中的三种路中的三种路中的三种路中的三种连连连连接方式接方式接方式接方式三三极极管管有有三三个个电电极极，它它在在组组成成放放大大电电路路时时便便有有三三种种连连接接方方式式，即即放放大大电电路路的的三三种种组组态态：共共发发射射极极、共共集集电电极极和和共共基基极极组组态态放大放大电电路。路。图图2.1所所示示为为三三极极管管在在放放大大电电路路中中的的三三种种连连接接方方式式：图图（a）从从基基极极输输入入信信号号，从从集集电电极极输输出出信信号号，发发射射极极作作为为输输入入信信号号和和输输出出信信号号的的公公共共端端，此此即即共共发发射射极极（简简称称共共射射极极）放放大大电电路路；图图（b）从从基基极极输输入入信信号号，从从发发射射极极输输出出信信号号，集集电电极极作作为为输输入入信信号号和和输输出出信信号号的的公公共共端端，此此即即共共集集电电极极放放大大电电路路；图图（c）从从发发射射极极输输入入信信号号，从从集集电电极极输输出出信信号号，基基极极作作为为输输入入信信号号和和输输出信号的公共端，此即共基极放大出信号的公共端，此即共基极放大电电路。路。图图2.1三极管的三种连接方式三极管的三种连接方式2.1.2基本放大基本放大电电路的路的组组成和工作原理成和工作原理1.共射极放大共射极放大电电路路在在三三种种组组态态放放大大电电路路中中，共共发发射射极极电电路路用用得得比比较较普普遍遍。这这里里就就以以NPN共共射射极极放放大大电电路路为为例例，讨讨论论放放大大电电路路的的组组成成、工工作作原理以及分析方法。原理以及分析方法。图图2.2所示为所示为NPN型共射极放大电路的型共射极放大电路的原理性电路。原理性电路。图2.2 基本共射极原理性电路 电电路中各元件的作用如下。路中各元件的作用如下。（1）三极管）三极管（2）隔直耦合）隔直耦合电电容容C1和和C2（3）基极回路）基极回路电电源源UBB和基极偏置和基极偏置电电阻阻Rb（4）集）集电电极极电电源源UCC（5）集）集电电极极负载电负载电阻阻Rc电电流的方向：流的方向：对对NPN型型三三极极管管基基极极电电流流iB、集集电电极极电电流流iC流流入入电电极极为为正正，发发射射极极电电流流iE流流出出电电极极为为正正，这这和和NPN型型三三极极管管的的实实际际电电流流方方向相一致。向相一致。2.电压电压、电电流等符号的流等符号的规规定定放大电路中（如图放大电路中（如图2.3所示）既有直流电所示）既有直流电源源UCC，又有交流电压，又有交流电压ui，电路中三极管各电，电路中三极管各电极的电压和电流包含直流量和交流量两部分。极的电压和电流包含直流量和交流量两部分。图2.3 单电源共射极电路 为为了分析的方便，各量的符号了分析的方便，各量的符号规规定如下。定如下。（1）直流分量）直流分量（2）交流分量）交流分量（3）瞬）瞬时值时值。（4）交流有效）交流有效值值（5）交流峰值）交流峰值 3.放大放大电电路路实现实现信号放大的信号放大的实质实质图2.4 放大电路实现信号放大的工作过程 放放大大器器放放大大的的实实质质是是实实现现小小能能量量对对大大能能量量的的控控制制和和转转换换作作用用。根根据据能能量量守守恒恒定定律律，在在这这种种能能量量的的控控制制和和转转换换中中，电电源源UCC为输为输出信号提供能量。出信号提供能量。需需要要特特别别注注意意的的是是，信信号号的的放放大大仅仅对对交流量而言。交流量而言。4.基本放大基本放大电电路的路的组组成原成原则则三三极极管管具具有有三三个个工工作作状状态态，截截止止、放放大大和和饱饱和和。在在放放大大电电路路中中为为实实现现其其放放大大作作用用，三三极极管管必必须须工工作作在在放放大大状状态态。从从上上面面放放大大电电路的工作路的工作过过程可概括放大程可概括放大电电路的路的组组成原成原则为则为：（1）外外加加电电源源的的极极性性必必须须保保证证三三极极管管的的发发射射结结正偏，集正偏，集电结电结反偏。反偏。（2）输输入入电电压压ui要要能能引引起起三三极极管管的的基基极极电电流流iB作相作相应应的的变变化。化。（3）三三极极管管集集电电极极电电流流iC的的变变化化要要尽尽可能的可能的转为电压转为电压的的变变化化输输出。出。（4）放大电路工作时，直流电源）放大电路工作时，直流电源UCC要为三极管提供合适的静态工作电流要为三极管提供合适的静态工作电流IBQ、ICQ和电压和电压UCEQ，即电路要有一个合适的静，即电路要有一个合适的静态工作点态工作点Q。2.1.3 放大放大电电路的主要性能指路的主要性能指标标1.放大倍数放大倍数Au、Ai放放大大倍倍数数是是衡衡量量放放大大电电路路对对信信号号放放大大能力的主要技能力的主要技术术参数。参数。（1）电压电压放大倍数放大倍数Au放大电路输出电压与输入电压的比值。放大电路输出电压与输入电压的比值。常常用用分分贝贝（dB）来来表表示示电电压压放放大大倍倍数数，这时这时称称为为增益。增益。电压增益电压增益=20lg|Au|（dB）（2）电电流放大倍数流放大倍数Ai它是指放大电路输出电流与输入电流的比值。它是指放大电路输出电流与输入电流的比值。2.输输入入电电阻阻Ri对对于于一一定定的的信信号号源源电电路路，输输入入电电阻阻Ri越越大大，放放大大电电路路从从信信号号源源得得到到的的输输入入电电压压ui就就越越大大，放放大大电电路路向向信信号号源源索索取取电电流流的的能能力也就越小。力也就越小。图图2.6放大电路的输入电阻放大电路的输入电阻3.输输出出电电阻阻Ro图图2.7为为放大放大电电路路输输出出电电阻的示意阻的示意图图。图2.7 放大电路的输出电阻 图图2.8所所示示为为求求解解放放大大电电路路输输出出电电阻阻的的等效等效电电路。路。当当放放大大电电路路作作为为一一个个电电压压放放大大器器来来使使用用时时，其其输输出出电电阻阻Ro的的大大小小决决定定了了放放大大电电路路的的带带负负载载能能力力。Ro越越小小，放放大大电电路路的的带带负负载载能能力力越越强强，即即放放大大电电路路的的输输出出电电压压uo受负载的影响越小。受负载的影响越小。图2.8 输出电阻的求解电路 2.2基本放大电路的分析方法基本放大电路的分析方法2.2.1 放大放大电电路的路的图图解分析法解分析法图图解解分分析析方方法法是是指指根根据据输输入入信信号号，在在三极管的特性曲三极管的特性曲线线上直接作上直接作图图求解的方法。求解的方法。1.静静态态工作情况分析工作情况分析（1）静）静态态、动态动态和静和静态态工作点的概念工作点的概念静静态态动态动态静态工作点静态工作点Q图2.9 静态工作点Q（2）直流通路）直流通路直直流流通通路路：是是指指静静态态（ui=0）时时，电电路中只有直流量流路中只有直流量流过过的通路。的通路。画直流通路有两个要点：画直流通路有两个要点：电电容容视为视为开路开路电电感感视为视为短路短路图图2.10和和2.11所所示示分分别别为为共共射射极极放放大大电电路及其直流通路。路及其直流通路。估估算算电电路路的的静静态态工工作作点点Q时时必必须须依依据据直流通路。直流通路。图2.10 共射极放大电路 图2.11 共射电路的直流通路（3）Q点的估算点的估算根据直流通路，估算根据直流通路，估算Q点有两种方法。点有两种方法。公式估算法确定公式估算法确定Q点点图图解法确定解法确定Q点点如图如图2.12所示，此直线由直流通路获所示，此直线由直流通路获得，称为直流负载线。得，称为直流负载线。图2.12 图解法确定Q点 2.动态动态工作情况分析工作情况分析（1）交流通路）交流通路它它是是指指动动态态（ui0）时时，电电路路中中交交流流分量流分量流过过的通路。的通路。画画交交流流通通路路时时有有两两个个要要点点：耦耦合合电电容容视视为为短短路路。直直流流电电压压源源（内内阻阻很很小小，忽略不忽略不计计）视为视为短路。短路。图图2.15所所示示为为图图2.10共共射射极极放放大大电电路路的的交流通路。交流通路。图2.15 共射极电路的交流通路 计计算算动态动态参数参数Au、Ri、Ro时时必必须须依据交流通路。依据交流通路。（2）交流）交流负载线负载线在在图图2.15中有关系式：中有关系式：uo=uCE=-iC（RcRL)=-ic/RL其其中中，RL=RcRL称称为为交交流流负负载载电电阻阻，负负号表示号表示电电流流ic和和电压电压uo的方向相反。的方向相反。交交流流变变化化量量在在变变化化过过程程中中一一定定要要经经过过零零点点，此此时时ui=0，与与静静点点Q相相符符合合。所所以以Q点点也也是是动动态态过过程程中中的的一一个个点点。交交流流负负载载线线和直流和直流负载线负载线在在Q点相交，如点相交，如图图2.16所示。所示。交流负载线由交流通路获得，且过交流负载线由交流通路获得，且过Q点，点，因此交流负载线是动态工作点移动的轨迹。因此交流负载线是动态工作点移动的轨迹。图2.16 交流负载线（3）放大）放大电电路的路的动态动态工作范工作范围围图图2.17所示所示为电为电路的路的动态动态工作情况。工作情况。图图2.17动态工作情况动态工作情况注注意意：三三极极管管各各电电极极的的电电压压和和电电流流瞬瞬时时值值是是在在静静态态值值的的基基础础上上叠叠加加了了交交流流分分量量，但瞬但瞬时值时值的极性和方向始的极性和方向始终终固定不固定不变变。（4）非）非线线性失真性失真所所谓谓失失真真，是是指指输输出出信信号号的的波波形形与与输输入入信信号号的的波波形形不不一一致致。三三极极管管是是一一个个非非线线性性器器件件，有有截截止止区区、放放大大区区、饱饱和和区区三三个个工工作作区区，如如果果信信号号在在放放大大的的过过程程中中，放放大大器器的的工工作作范范围围超超出出了了特特性性曲曲线线的的线线性性放放大大区区域域，进进入入了了截截止止区区或或饱饱和和区区，集集电电极极电电流流ic与与基基极极电电流流ib不不再再成成线线性性比比例例的的关关系系，则则会会导导致致输输出信号出出信号出现现非非线线性失真。性失真。非非线线性失真分性失真分为为截止失真和截止失真和饱饱和失真两种。和失真两种。截止失真截止失真当放大电路的静态工作点当放大电路的静态工作点Q选取比较选取比较低时，低时，IBQ较小，输入信号的负半周进入截较小，输入信号的负半周进入截止区而造成的失真称为截止失真。图止区而造成的失真称为截止失真。图2.18所示为放大电路的截止失真。所示为放大电路的截止失真。图2.18 截止失真 饱饱和失真和失真当当放放大大电电路路的的静静态态工工作作点点Q选选取取比比较较高高时时，IBQ较较大大，UCEQ较较小小，输输入入信信号号的的正正半半周周进进入入饱饱和和区区而而造造成成的的失失真真称称为为饱饱和和失失真真。图图2.19所所示示为为放放大大电电路路的的饱饱和和失失真真。ui正正半半周周进进入入饱饱和区造成和区造成ic失真，从而使失真，从而使uo失真。失真。图图2.19饱饱和失真和失真2.2.2 放大放大电电路的微路的微变变等效等效电电路分析法路分析法微微变变等等效效电电路路分分析析法法指指的的是是在在三三极极管管特特性性曲曲线线上上Q点点附附近近，当当输输入入为为微微变变信信号号（小小信信号号）时时，可可以以把把三三极极管管的的非非线线性性特特性性近近似似看看为为是是线线性性的的，即即把把非非线线性性器器件件三三极管极管转为线转为线性器件性器件进进行求解的方法。行求解的方法。1.三极管的微三极管的微变变等效等效电电路分析法路分析法（1）三极管的微）三极管的微变变等效等效电电路路图2.20 三极管的交流输入电阻rbe 图2.21 三极管的电流放大系数 结结论论：当当输输入入为为微微变变信信号号时时，对对于于交交流流微微变变信信号号，三三极极管管可可用用如如图图2.22（b）所所示示的的微微变变等等效效电电路路来来代代替替。图图2.22（a）所所示示的的三三极极管管是是一一个个非非线线性性器器件件，但但图图2.22（b）所所示示的的是是一一个个线线性性电电路路。这这样样就就把三极管的非把三极管的非线线性性问题转问题转化化为线为线性性问题问题。图图2.22三极管的微三极管的微变变等效等效电电路模型路模型（2）交流）交流输输入入电电阻阻rbe（3）有关微）有关微变变等效等效电电路的几点路的几点说说明明2.用用微微变变等等效效电电路路分分析析法法分分析析共共射射放大放大电电路路（1）用用微微变变等等效效电电路路分分析析法法分分析析放大放大电电路的求解步路的求解步骤骤用用公公式式估估算算法法估估算算Q点点值值，并并计计算算Q点点处处的参数的参数rbe值值。由由放放大大电电路路的的交交流流通通路路，画画出出放放大大电电路的微路的微变变等效等效电电路。路。根据等效根据等效电电路直接列方程求解路直接列方程求解Au、Ri、Ro。注意：注意：NPN和和PNP型三极管的微型三极管的微变变等效等效电电路一路一样样。（2）用用微微变变等等效效电电路路分分析析法法分分析析共射放大共射放大电电路路放大放大电电路的微路的微变变等效等效电电路路对对于于图图2.10所所示示共共射射极极放放大大电电路路，从从其其交交流流通通路路图图2.15可可得得电电路路的的微微变变等等效效电电路路，如如图图2.23所所示示。uS为为外外接接的的信信号号源源，RS是信号源内阻。是信号源内阻。图2.23 图2.10所示共射放大电路的微变等效电路 求解求解电压电压放大倍数放大倍数Au负号表示输出电压负号表示输出电压uo与输入电压与输入电压ui反相位。反相位。求解求解电电路的路的输输入入电电阻阻RiRi=Rbrbe一般基极偏置电阻一般基极偏置电阻Rbrbe，Rirbe。求解求解电电路的路的输输出出电电阻阻Ro图图2.24所示所示为为求解求解输输出出电电阻的等效阻的等效电电路。路。RoRc输输出出电电阻阻Ro越越小小，放放大大电电路路的的带带负负载载能能力力越越强强。输输出出电电阻阻Ro中不中不应应包含包含负载电负载电阻阻RL。图2.24 求解输出电阻的等效电路 求求解解输输出出电电压压uo对对信信号号源源电电压压uS的的放大倍数放大倍数AuS由由于于信信号号源源内内阻阻的的存存在在，AuSAu，电电路的路的输输入入电电阻越大，阻越大，输输入入电压电压ui越接近越接近uS。2.2.3 两种分析方法特点比两种分析方法特点比较较放放大大电电路路的的图图解解分分析析法法：其其优优点点是是形形象象直直观观，适适用用于于Q点点分分析析、非非线线性性失失真真分分析析、最最大大不不失失真真输输出出幅幅度度的的分分析析，能能够够用用于于大大、小小信信号号；其其缺缺点点是是作作图图麻麻烦烦，只只能能分分析析简简单单电电路路，求求解解误误差差大大，不不易易求求解解输输入入电电阻、阻、输输出出电电阻等阻等动态动态参数。参数。微微变变等等效效电电路路分分析析法法：其其优优点点是是适适用用于于任任何何复复杂杂的的电电路路，可可方方便便求求解解动动态态参参数数如如放放大大倍倍数数、输输入入电电阻阻、输输出出电电阻阻等等；其其缺缺点点是是只只能能用用于于分分析析小小信信号号，不不能能用用来来求求解静解静态态工作点工作点Q。实实际际应应用用中中，常常把把两两种种分分析析方方法法结结合合起来使用。起来使用。2.3工作点工作点稳稳定定电电路路2.3.1 温度温度变变化化对对Q点的影响点的影响 Q点点的的影影响响因因素素有有很很多多，如如电电源源波波动动、偏偏置置电电阻阻的的变变化化、管管子子的的更更换换、元元件件的的老老化化等等等等，不不过过最最主主要要的的影影响响则则是是环环境境温温度度的的变变化化。三三极极管管是是一一个个对对温温度度非非常常敏敏感感的的器器件件，随随温温度度的的变变化化，三三极极管管参参数数会会受受到到影响，具体表影响，具体表现现在以下几个方面。在以下几个方面。1.温度升高，三极管的反向温度升高，三极管的反向电电流增大流增大2.温度升高，三极管的温度升高，三极管的电电流放大系数流放大系数增大增大3.温温度度升升高高，相相同同基基极极电电流流IB下下，UBE减减小小，三三极极管管的的输输入入特特性性具具有有负负的的温温度度特特性性。温温度每升高度每升高1，UBE大大约约减小减小2.2mV。2.3.2 工工作作点点稳稳定定电电路路的的组组成成及及稳稳定定Q点的原理点的原理1.工作点工作点稳稳定定电电路的路的组组成成如图如图2.27所示工作点稳定电路所示工作点稳定电路图2.27 分压偏置式的工作点稳定电路 2.稳稳定定Q点的原理点的原理分分压压偏置式放大偏置式放大电电路具有路具有稳稳定定Q点的点的作用，在作用，在实际电实际电路中路中应应用广泛。用广泛。实际应实际应用用中，中，为为保保证证Q点的点的稳稳定，要求定，要求电电路：路：I1IBQ一般一般对对于硅材料的三极管：于硅材料的三极管：I1=（510）IBQ2.3.3 工作点工作点稳稳定定电电路的分析路的分析1.静静态态工作点工作点Q的估算的估算图图2.28所示为分压偏置式工作点稳定所示为分压偏置式工作点稳定电路的直流通路电路的直流通路。图图2.28稳稳定定电电路的直流通路路的直流通路2.微微变变等效等效电电路路图图2.29（a）所所示示为为工工作作点点稳稳定定电电路路的的交交流流通通路路，图图2.29（b）所所示示为为其其微微变变等等效效电电路路。因因为为旁旁路路电电容容Ce的的交交流流短短路路作作用用，电电阻阻Re被短路掉。被短路掉。图图图图2.292.29稳稳稳稳定定定定电电电电路的交流通路及其微路的交流通路及其微路的交流通路及其微路的交流通路及其微变变变变等效等效等效等效电电电电路路路路2.4共集和共基放大共集和共基放大电电路路基基本本放放大大电电路路共共有有三三种种组组态态，前前面面讨讨论论的的放放大大电电路路均均是是共共射射极极组组态态放放大大电电路路。另另两两种种组组态态电电路路分分别别为为共共集集电电极极和和共基极共基极组态电组态电路。路。2.4.1 共集共集电电极放大极放大电电路路1.电电路路组组成成共共集集电电极极放放大大电电路路应应用用非非常常广广泛泛，其其电电路路构构成成如如图图2.32所所示示。其其组组成成原原则则同同共共射射极极电电路路一一样样，外外加加电电源源的的极极性性要要保保证证放放大大管管发发射射结结正正偏偏，集集电电结结反反偏偏，同同时时保保证证放大管有一个合适的放大管有一个合适的Q点。点。图图2.32共集电极电路及其交流通路共集电极电路及其交流通路交交流流信信号号ui从从基基极极b输输入入，uo从从发发射射极极e输输出出，集集电电极极c作作为为输输入入、输输出出的的公公共共端端，故故称称为为共集共集电电极极组态组态，此，此电电路也叫射极路也叫射极输输出器。出器。2.静静电电工作点工作点Q的估算的估算图2.33 直流通路及其微变等效电路 3.动态动态参数参数Au、Ri、Ro（1）电压电压放大倍数放大倍数Au（2）输输入入电电阻阻Ri（3）输输出出电电阻阻Ro图2.33 直流通路及其微变等效电路 共共集集电电极极电电路路的的输输出出电电阻阻很很小小，其其带带负负载载的的能能力力比比较较强强。实实际际应应用用中中，射射极极跟跟随随器器常常常常用用在在多多级级放放大大电电路路的的输输出出级级，以以提高整个提高整个电电路的路的带负载带负载能力。能力。共共集集电电极极电电路路的的输输入入电电阻阻很很大大，输输出出电电阻阻很很小小。实实际际应应用用中中，常常常常用用作作缓缓冲冲级级，以减小放大以减小放大电电路前后路前后级级之之间间的相互影响。的相互影响。2.4.2 共基极放大共基极放大电电路路1.电电路路组组成成图图2.34所所示示为为共共基基极极放放大大电电路路，图图中中Cb为为基极旁路基极旁路电电容，其他元件同共射极放大容，其他元件同共射极放大电电路。路。图2.34 共基极电路及其交流通路 交交流流信信号号ui从从发发射射极极e输输入入，uo从从集集电电极极c输输出出，基基极极b作作为为输输入入、输输出出的的公公共共端端，因此称因此称为为共基极共基极组态组态。2.静态工作点静态工作点Q的估算的估算3.动态动态参数参数Au、Ri、Ro（1）电压电压放大倍数放大倍数Au（2）输输入入电电阻阻Ri（3）输输出出电电阻阻Ro共共基基极极电电路路具具有有电电压压放放大大作作用用，uo与与ui同同相相位位。放放大大管管输输入入电电流流为为ie，输输出出电电流流为为ic，没没有有电电流流放放大大作作用用，icie，因因此此电电路路又又称称为为电电流流跟跟随随器器。其其输输入入电电阻阻很很小小，输输出出电电阻阻很很大大。共共基基极极电电路路的的频频率率特特性性比比较较好好，一般多用于高一般多用于高频频放大放大电电路。路。2.4.3 三种三种组态组态放大放大电电路的性能比路的性能比较较2.5场场效效应应管放大管放大电电路路场场效效应应管管同同三三极极管管一一样样，具具有有放放大大作作用用。它它也也可可以以构构成成各各种种组组态态的的放放大大电电路路，共共源源极极、共共漏漏极极、共共栅栅极极放放大大电电路路。场场效效应应管管由由于于具具有有输输入入阻阻抗抗高高、温温度度稳稳定定性性能能好好、低低噪噪声声、低低功功耗耗等等特特点点，其其所所构构成成的的放放大大电电路路有着独特的有着独特的优优点，点，应应用越来越广泛。用越来越广泛。2.5.1 场场效效应应管放大管放大电电路的构成路的构成场场效效应应管管是是一一个个电电压压控控制制器器件件，在在构构成成放放大大电电路路时时，为为了了实实现现信信号号不不失失真真的的放放大大，同同三三极极管管放放大大电电路路一一样样也也要要有有一一个个合合适适的的静静态态工工作作点点Q，但但它它不不需需要要偏偏置置电电流流，而而是是需需要要一一个个合合适适的的栅栅源源极极偏偏置置电电压压UGS。场场效效应应管管放放大大电电路路常常用用的的偏偏置置电电路路主主要要有有两种：自偏两种：自偏压电压电路和分路和分压压式自偏式自偏压电压电路。路。1.自偏自偏压电压电路路图图2.36所所示示为为N沟沟道道结结型型场场效效应应管管自自偏偏压压放大放大电电路。路。栅源偏置电压栅源偏置电压UGS=UGUS=IDRS。图2.36 自偏压电路 2.分分压压式自偏式自偏压电压电路路图图2.37所示为所示为N沟道结型场效应管分压沟道结型场效应管分压式自偏压放大电路。式自偏压放大电路。图2.37 分压式自偏压电路 2.5.2 场场效效应应管放大管放大电电路的分析路的分析场场效效应应管管放放大大电电路路同同三三极极管管电电路路的的分分析析方法方法类类似。似。1.场场效效应应管微管微变变等效等效电电路路场场效效应应管管的的栅栅极极和和源源极极之之间间电电阻阻很很大大，电电压压为为ugs，电电流流近近似似为为0，可可视视为为开开路路。漏漏极极和和源源极极之之间间等等效效为为一一个个受受电电压压ugs控控制制的的电电流流源。源。图图2.38所示所示为场为场效效应应管的微管的微变变等效等效电电路。路。图图2.38场场效效应应管及其微管及其微变变等效等效电电路路2.自偏自偏压电压电路的路的动态动态分析分析图图2.39所所示示为为图图2.36自自偏偏压压电电路路的的微微变变等等效效电电路路，由由此此可可求求电电路路的的电电压压放放大大倍倍数数、输输入入电电阻和阻和输输出出电电阻。阻。图2.39 自偏压电路的微变等效电路 3.分分压压式自偏式自偏压电压电路的路的动态动态分析分析图图2.40所示为图所示为图2.37分压式自偏压电路的微分压式自偏压电路的微变等效电路，图变等效电路，图2.37也为共源极放大电路。也为共源极放大电路。图2.40 分压式自偏压电路的微变等效电路 4.共漏极放大共漏极放大电电路的路的动态动态分析分析共共漏漏极极放放大大电电路路与与三三极极管管共共集集电电极极放放大大电电路路的的性性能能特特点点相相一一致致。图图2.41和和图图2.42分分别别为为共共漏漏极极电电路路及及其其微微变变等等效效电电路路。根根据据定定义义可可分分别别求求得得电电路路的的电电压压放放大大倍倍数数、输输入入电电阻及阻及输输出出电电阻。阻。图图2.41共漏极共漏极电电路路图图2.42共漏极共漏极电电路的微路的微变变等效等效电电路路同同三三极极管管共共集集电电极极放放大大电电路路一一样样，共共漏漏极极电电路路没没有有电电压压放放大大作作用用，Au1，且且uo与与ui同同相相位位；电电路路的的输输入入电电阻阻比比较较大大，输输出出电电阻比阻比较较小。小。另外，场效应管放大电路还有共栅极另外，场效应管放大电路还有共栅极电路，其性能特点同共基极放大电路相一电路，其性能特点同共基极放大电路相一致，具有电压放大作用，致，具有电压放大作用，uo与与ui同相位，电同相位，电路的输入电阻小，输出电阻较大等。路的输入电阻小，输出电阻较大等。2.6多多级级放大放大电电路及复合管路及复合管实实际际应应用用中中，放放大大电电路路的的输输入入信信号号通通常常很很微微弱弱（毫毫伏伏或或微微伏伏数数量量级级），为为了了使使放放大大后后的的信信号号能能够够驱驱动动负负载载，仅仅仅仅通通过过单单级级放放大大电电路路进进行行信信号号放放大大，很很难难达达到到实实际际要要求求，常常常常需需要要采采用用多多级级放放大大电电路路。采采用用多多级级放放大大电电路路可可有有效效地地提提高高放放大大电电路路的的各各种种性性能能，如如提提高高电电路路的的电电压压增增益益、电电流流增增益、益、输输入入电电阻、阻、带负载带负载能力等。能力等。多多级级放放大大电电路路是是指指两两个个或或两两个个以以上上的的单单级级放放大大电电路路所所组组成成的的电电路路。图图2.43所所示示为为多多级级放放大大电电路路的的组组成成框框图图。通通常常称称多多级级放放大大电电路路的的第第一一级级为为输输入入级级。对对于于输输入入级级，一一般般采采用用输输入入阻阻抗抗较较高高的的放放大大电电路路，以以便便从从信信号号源源获获得得较较大大的的电电压压输输入入信信号号并并对对信信号号进进行行放放大大。中中间间级级主主要要实实现现电电压压信信号号的的放放大大，一一般般要要用用几几级级放放大大电电路路才才能能完完成成信信号号的的放放大大。通通常常把把多多级级放放大大电电路路的的最最后后一一级级称称为为输输出出级级，主主要要用用于于功功率率放放大大，以以驱驱动负载动负载工作。工作。图图2.43多级放大电路的组成框图多级放大电路的组成框图2.6.1 多多级级放大放大电电路的耦合方式路的耦合方式在在多多级级放放大大电电路路中中，各各级级放放大大电电路路输输入入和和输输出出之之间间的的连连接接方方式式称称为为耦耦合合方方式式。常常见见的的连连接接方方式式有有三三种种：阻阻容容耦耦合合、直直接接耦合和耦合和变压变压器耦合。器耦合。1.阻容耦合阻容耦合它是指各单级放大电路之间通过隔直它是指各单级放大电路之间通过隔直耦合电容连接。图耦合电容连接。图2.44所示为阻容耦合两所示为阻容耦合两级放大电路。级放大电路。图2.44 阻容耦合两级放大电路 阻容耦合多阻容耦合多级级放大放大电电路具有以下特点：路具有以下特点：（1）各各级级放放大大电电路路的的静静态态工工作作点点相相互互独独立立，互互不不影影响响，利利于于放放大大器器的的设设计计、调调试试和和维维修。修。（2）低低频频特特性性差差，不不适适合合放放大大直直流流及及缓缓慢慢变变化化的的信信号号,只只能能传传递递具具有有一一定定频频率率的的交流信号。交流信号。（3）输输出温度漂移比出温度漂移比较较小。小。（4）阻阻容容耦耦合合电电路路具具有有体体积积小小、重重量量轻轻的的优优点点，分分立立元元件件电电路路中中应应用用较较多多。但但在在集集成成电电路路中中，不不易易制制作作大大容容量量的的电电容容，因因此此阻容耦合放大阻容耦合放大电电路不便于做成集成路不便于做成集成电电路。路。2.直接耦合直接耦合它它是是指指各各级级放放大大电电路路之之间间通通过过导导线线直直接接相相连连接接。图图2.45所所示示为为直直接接耦耦合合两两级级放放大大电电路路。前前级级的的输输出出信信号号uo1，直直接接作作为为后后一一级级的的输输入信号入信号ui2。图2.45 直接耦合两级放大电路 直接耦合直接耦合电电路的特点：路的特点：（1）各各级级放放大大电电路路的的静静态态工工作作点点相相互互影影响响，不利于不利于电电路的路的设计设计、调试调试和和维维修。修。（2）频频率率特特性性好好，可可以以放放大大直直流流、交交流流以以及及缓缓慢慢变变化的信号。化的信号。（3）输输出存在温度漂移。出存在温度漂移。（4）电电路中无大的耦合路中无大的耦合电电容，便于集成化。容，便于集成化。3.变压变压器耦合器耦合它它是是指指各各级级放放大大电电路路之之间间通通过过变变压压器器耦耦合合传传递递信信号号。图图2.46所所示示为为变变压压器器耦耦合合放放大大电电路路。通通过过变变压压器器T1把把前前级级的的输输出出信信号号uo1，耦耦合合传传送送到到后后级级，作作为为后后一一级级的的输输入入信信号号ui2。变变压压器器T2将将第第二二级级的的输输出出信信号号耦合耦合传递给负载传递给负载RL。图图2.46变压器耦合放大电路变压器耦合放大电路变变压压器器具具有有隔隔离离直直流流、通通交交流流的的特特性性，因此因此变压变压器耦合放大器耦合放大电电路具有如下特点：路具有如下特点：（1）各各级级的的静静态态工工作作点点相相互互独独立立，互互不影响，利于放大器的不影响，利于放大器的设计设计、调试调试和和维维修。修。（2）同同阻阻容容耦耦合合一一样样，变变压压器器耦耦合合低低频频特特性性差差，不不适适合合放放大大直直流流及及缓缓慢慢变变化化的的信号信号,只能只能传递传递具有一定具有一定频频率的交流信号。率的交流信号。（3）可可以以实实现现电电压压、电电流流和和阻阻抗抗的的变变换换，容易，容易获获得得较较大的大的输输出功率。出功率。（4）输输出温度漂移比出温度漂移比较较小。小。（5）变变压压器器耦耦合合电电路路体体积积和和重重量量较较大大，不便于做成集成不便于做成集成电电路。路。2.6.2 多多级级放大放大电电路的分析路的分析1.多多级级放大放大电电路的路的电压电压放大倍数放大倍数Au图图2.47所示为多级放大电路的框图所示为多级放大电路的框图图2.47 多级放大电路动态参数框图 2.多多级级放大放大电电路的路的输输入入电电阻阻Ri多多级级放放大大电电路路的的输输入入电电阻阻Ri等等于于从从第第一一级级放放大大电电路路的的输输入入端端所所看看到到的的等等效效输输入入电电阻阻Ri1。即：即：Ri=Ri13.多多级级放大放大电电路的路的输输出出电电阻阻Ro多多级级放放大大电电路路的的输输出出电电阻阻Ro等等于于从从最最后后一一级级（末末级级）放放大大电电路路的的输输出出端端所所看看到到的等效的等效电电阻阻Ro末末。即：即：Ro=Ro末末注注意意：求求解解多多级级放放大大电电路路的的动动态态参参数数Au、Ri、Ro时时，一一定定要要考考虑虑前前后后级级之之间间的相互影响。的相互影响。（1）要要把把后后级级的的输输入入阻阻抗抗作作为为前前级级的的负载电负载电阻；阻；（2）前前级级的的开开路路电电压压作作为为后后级级的的信信号号源源电电压压，前前级级的的输输出出阻阻抗抗作作为为后后级级的信号源阻抗。的信号源阻抗。2.6.3 复合管复合管复复合合管管是是由由两两个个或或两两个个以以上上的的三三极极管管按按照照一一定定的的连连接接方方式式组组成成的的等等效效三三极极管管,又又称称为为达林达林顿顿管。管。1.复合管的复合管的结结构构复复合合管管可可以以由由相相同同类类型型的的管管子子复复合合而而成成，也也可可以以由由不不同同类类型型的的管管子子复复合合连连接接，其其连连接接的的方方法法有有多多种种。连连接接的的基基本本规规律律为为小小功功率率管管放放在在前前面面，大大功功率率管管放放在在后后面面；连连接接时时要要保保证证每每管管都都工工作作在在放放大大区区域域，保保证证每每管管的的电电流流通通路路。图图2.48所所示示为为四四种种常常见见的复合管的复合管结结构。构。图2.48 四种常见的复合管结构 2.复合管的特点复合管的特点（1）复复合合管管的的类类型型与与组组成成复复合合管管的第一只三极管的的第一只三极管的类类型相同。型相同。（2）复复合合管管的的电电流流放放大大系系数数近近似似为为组组成成该该复复合合管管的的各各三三极极管管电电流流放放大大系系数的乘数的乘积积。即：即：1232.7放大放大电电路的路的频频率响率响应应2.7.1 频频率响率响应应的基本概念的基本概念1.频频率响率响应应放放大大倍倍数数随随信信号号频频率率变变化化的的关关系系称称为为放放大大电电路路的的频频率率特特性性，也也叫叫频频率率响响应应。频频率响率响应应包含幅包含幅频频响响应应和相和相频频响响应应两部分。两部分。用用关关系系式式Au=Au(f)(f)来来描描述述放放大大电电路路的的电电压压放放大大倍倍数数与与信信号号频频率率的的关关系系。其其中中Au(f)表表示示电电压压放放大大倍倍数数的的模模与与信信号号频频率率的的关关系系，叫叫幅幅频频响响应应；(f)表表示示放放大大电电路路的的输输出出电电压压uo与与输输入入电电压压ui的的相相位位差差与与信信号号频频率的关系，叫相率的关系，叫相频频响响应应。.2.上、下限上、下限频频率和通率和通频带频带图图2.49所示所示为为阻容耦合放大阻容耦合放大电电路的幅路的幅频频响响应应。从。从图图中可以看出，在某一段中可以看出，在某一段频频率范率范围围内，放大内，放大电电路的路的电压电压增益增益|Au|与与频频率率f无无关，是一个常数，关，是一个常数，这时对应这时对应的增益称的增益称为为中中频频增益增益Aum；但随着信号；但随着信号频频率的减小或增加，率的减小或增加，电压电压放大倍数放大倍数|Au|明明显显减小。减小。.图2.49 阻容耦合放大电路的幅频响应（1）下限）下限频频率率fL和上限和上限频频率率fH定定义义：当当放放大大电电路路的的放放大大倍倍数数Au下下降降到到0.707Aum时时，所所对对应应的的两两个个频频率率分分别别叫叫做放大做放大电电路的下限路的下限频频率率fL和上限和上限频频率率fH。（2）通）通频带频带BW fL和和fH之之间间的的频频率率范范围围称称为为放放大大电电路路的通的通频带频带，用，用BW表示。表示。即：即：BW=fH-fL3.影响放大影响放大电电路路频频率特性的主要因素率特性的主要因素放大电路中除有电容量较大的、串接放大电路