【模电笔记(4)】基本放大电路（构成原理、性能指标、三种组态、两种分析方法） |
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【模电笔记(4)】基本放大电路（构成原理、性能指标、三种组态、两种分析方法）
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【模电笔记(1)】PN结、二极管、错题整理 【模电笔记(2)】半导体基础（三极管） MOS JFET期中不考，就不写了:） 补充：温度影响的三个指标 β \beta β：温度系数为正 c = 1 β d β d T ≈ ( 0.5 ∼ 1.0 ) % / ∘ C c=\frac{1}{\beta}\frac{d\beta}{dT}\approx(0.5\sim1.0) \%/^\circ C c=β1dTdβ≈(0.5∼1.0)%/∘C V B E V_{BE} VBE：温度系数为负，接近常数 Δ V B E Δ T ≈ − 2.1 m T / ∘ C \frac{\Delta V_{BE}}{\Delta T}\approx-2.1mT/^\circ C ΔTΔVBE≈−2.1mT/∘C I C B O I_{CBO} ICBO：指数规律变化 I C B O ( T ) = I C B O ( T 0 ) ∗ 2 T − T 0 10 I_{CBO}(T)=I_{CBO}(T_0)*2^{\frac{T-T_0}{10}} ICBO(T)=ICBO(T0)∗210T−T0 目录 第二章 基本放大电路2.1 放大电路的构成2.1.1 放大的概念2.1.2 基本放大电路 2.2 放大电路的性能和指标2.2.1 大信号特性2.2.2 小信号（微变）等效分析2.2.3 放大电路组态2.2.4 放大电路主要性能指标 2.3 放大电路的分析方法2.3.1 图解法2.3.2 等效法 错题整理 第二章 基本放大电路 2.1 放大电路的构成 2.1.1 放大的概念 特征：功率放大本质：能量的控制必须条件：有源元件：小信号输入控制大信号（能量是外接电源给的）放大的前提：保真测试的信号：正弦波（任意波形可以分解为多个频率正弦波的叠加） 2.1.2 基本放大电路一、目标：小功率信号——大功率 二、条件 （1）有源器件 （2）电源 三、共射放大电路 四、放大电路 直接耦合 上面”技术路线“中，有
V
B
B
V_{BB}
VBB、
V
C
C
V_{CC}
VCC两套电源系统，现修改成一套：假设
V
B
B
=
V
C
C
V_{BB}=V_{CC}
VBB=VCC，此时可以通过调节
R
B
R
C
R_B\ R_C
RB RC阻值使满足三极管处于正向放大区。从而电路变成： 阻容耦合 前提：交流小信号频率较高，电容容抗很小，对交流相当于短路。 下图(
b
b
b)中带正负的电容为电解电容。 五、工作原理（以阻容耦合为例）
 交流不为0时——直流+交流 注意：
v
C
E
=
V
C
C
−
i
C
∗
R
C
v_{CE}=V_{CC}-i_C*R_C
vCE=VCC−iC∗RC，故
v
C
E
v_{CE}
vCE与
i
C
i_C
iC反相。
2.2 放大电路的性能和指标
三个基本指标：输入电阻（评价对信号源汲取能力）、输出电阻（评价对负载带载能力）、放大倍数（功率、电压、电流增益） （以共射为例） 直流通路：去除交流。求出静态工作点，即其
I
C
I
D
I_C\ I_D
IC ID。 截至区+饱和区：制作数字开关。 2.2.2 小信号（微变）等效分析 小信号分析条件： （1）直流偏置电路使管子处于放大区 （2）加交流小信号（加交流大信号时，使用图解法）交流通路构造： （1）直流电源相当于交流地， R b R c R_b\ R_c Rb Rc翻下来 （2）电容相当于通路（中频下，大电容短路，小电容开路）微变等效电路构造： 将 B J T BJT BJT小信号 π \pi π型等效模型换进交流通路三极管位置，获得微变等效电路。 替换前：三极管
⟶
对应
\stackrel{对应}{\longrightarrow}
⟶对应 微变等效模型 替换：将三极管微变等效模型放入交流通路的三极管处 替换后：交流通路
⟶
对应
\stackrel{对应}{\longrightarrow}
⟶对应 微变等效电路 （从非线性变为线性，可以进行戴维南等效）
对微变等效电路做戴维南等效 前提：戴维南等效只能应用于线性网络，非线性电路用线性器件替代，得到戴维南等效示意图
一、输入电阻 R i R_i Ri 1.从输入端口 A A A、 D D D两点看进去的等效电阻（交流电阻）。 R i = v i i i = i i ( r b b ′ + r π ) / / R b i i = r b e / / R b = R i ′ / / R b R_i=\frac{v_i}{i_i}=\frac{i_i(r_{bb'}+r_{\pi})//R_b}{i_i}=r_{be}//R_b=R'_i//R_b Ri=iivi=iiii(rbb′+rπ)//Rb=rbe//Rb=Ri′//Rb 2.当前端信号源是电压型时，输入电阻越大越好。（两点原因） （1） v i = R i ∗ V s R S + R i v_i=\displaystyle\frac{R_i*V_s}{R_S+R_i} vi=RS+RiRi∗Vs，串联分压多，提高对前端信号源的汲取能力。 （2）通过减小电流，减小信号源功率输出。解释： V s V_s Vs为一理想电压源（功率无穷大），实际做不到，应减小电源功率输出，防止信号失真。 二、输出电阻 R o R_o Ro 1.从输出端口 F F F、 D D D两点看进去的等效交流（动态）电阻。 R o = v o i o ∣ R L = ∞ , V S = 0 R_o=\frac{v_o}{i_o}|_{R_L=\infin,\ V_S=0} Ro=iovo∣RL=∞, VS=0注意：输出电阻有边界条件，相当于负载开路，二端口网络内部电流源置零，此时 v i = 0 v_i=0 vi=0，受控电流源电流为0，故下式 K C L KCL KCL中无受控电源项。 R o = v o i o = v o v o R c + v o r c e = r c e / / R c = R o ′ / / R c R_o=\frac{v_o}{i_o}=\frac{v_o}{\frac{v_o}{R_c}+\frac{v_o}{r_{ce}}}=r_{ce}//R_c=R'_o//R_c Ro=iovo=Rcvo+rcevovo=rce//Rc=Ro′//Rc 2.输出电阻越小越好， R o R_o Ro越小， v o v_o vo变化越小，稳定。 输入电阻很大——只需要电流很小的信号即可得到很高电压——降低信号源负担 输出电阻很小——输出电压不变情况下，得到很大的电流——大电流容易推动负载工作 三、放大倍数 功率增益 A p = P o P i A_p=\frac{P_o}{P_i} Ap=PiPo A p > 1 A_p>1 Ap>1时——放大器电压增益 （1）电压增益 A v = v o v i A_v=\frac{v_o}{v_i} Av=vivo （2）源电压增益（分压） A v s = v o v s = R i R i + R s A v A_{vs}=\frac{v_o}{v_s}=\frac{R_i}{R_i+R_s}A_v Avs=vsvo=Ri+RsRiAv电流增益 （1）电流增益 A i = i o i i A_i=\frac{i_o}{i_i} Ai=iiio （2）源电流增益（分流） A i s = i o i s = R s R i + R s A i A_{is}=\frac{i_o}{i_s}=\frac{R_s}{R_i+R_s}A_i Ais=isio=Ri+RsRsAi 说明：增益常用分贝表示。 A p ( d B ) = 10 l g A p , A v ( d B ) = 20 l g A v , A i ( d B ) = 20 l g A i A_p(dB)=10lgA_p,\ A_v(dB)=20lgA_v,\ A_i(dB)=20lgA_i Ap(dB)=10lgAp, Av(dB)=20lgAv, Ai(dB)=20lgAi 2.2.3 放大电路组态 B J T BJT BJT M O S MOS MOS 或 J F E T JFET JFET共射 C E CE CE共源 C S CS CS共基 C B CB CB共栅 C G CG CG共集 C C CC CC共漏 C D CD CD共射组态：B进C出 共基组态：E进C出 共集组态（随射器）：B进E出 |
但是输入端口两端电压仍为
u
i
u_i
ui，未实现直流交流共同作用。再添加电阻如下：
此时，
a
a
a点电位由（1）
u
i
u_i
ui（2）
V
C
C
V_{CC}
VCC 两者叠加。将上图中
E
C
E_C
EC画成
V
C
C
V_{CC}
VCC的形式。 得到直接耦合共射放大电路： 
耦合：信号在电路间的传递 直接耦合：输入信号和输出信号在放大电路中的传递不经过其他结构。只有直接耦合能放大直流信号或者处理缓慢变化（低频）的信号，阻容会隔直。 或连成串联分压式（先假装没有电容）： 
直接耦合电路中，输出给
R
L
R_L
RL的电压为 “直流+交流” ，想实现输入输出都为纯交流：
R
b
1
R_{b1}
Rb1换成电容
C
1
C_1
C1： （1）使得直流只能通过
b
e
be
be间，使发射结正向导通；阻碍直流往交流输入上拐弯，减小损耗。 （2）交流可以越过电容正常输入。 输出通过电容
C
2
C_2
C2： （1）滤去直流 （2）对前端进行戴维南等效：可以等效为 “直流电源+交流小信号+
R
0
R_0
R0+电容+
R
L
R_L
RL” 串联，从
R
L
R_L
RL两端获取输出电压
u
o
u_o
uo，为交流。（高通滤波器）
说明：
R
S
R_S
RS为电源内阻
计算不同电阻时有不同近似。这里，计算输入电阻
R
i
′
R_i^{'}
Ri′时，忽略
r
c
e
r_{ce}
rce；计算输出电阻
R
o
′
R_o^{'}
Ro′时，不能忽略
r
c
e
r_{ce}
rce。 我觉得是因为计算
R
i
′
R_i^{'}
Ri′时，
r
c
e
r_{ce}
rce作为
r
b
e
r_{be}
rbe的并联电阻，而计算
R
o
′
R_o^{'}
Ro′时，
r
c
e
r_{ce}
rce串联。
放大倍数
α
=
β
β
+
1
<
1
\alpha=\frac{\beta}{\beta+1}【本文地址】
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