【正文】 章 基本放大電路 圖 237 擴(kuò)音機(jī)的輸入級 第 2章 基本放大電路 2. 共集電極電路作輸出級 共集電極電路的輸出電阻較小 ， 一般只有幾十歐姆 ， 用共集電極電路作為輸出級可以有效地提高放大器的帶負(fù)載能力 。 圖 238為多級放大器的輸出級框圖 ， 按照圖中所示的數(shù)據(jù) ， 若直接用共射極電路去帶負(fù)載 ， 負(fù)載上只能得到開路輸出電壓 U′T的一半 ， 僅有 V。 如果在負(fù)載和共射極放大電路之間接入一級共集電極電路 ， 為了分析方便 ， 認(rèn)為共集電極電路和共射極電路的輸出電壓均為 1 V， 那么 ， 負(fù)載上將獲得大約 V的輸出 。 第 2章 基本放大電路 圖 238 共集電極電路作多級放大器的輸出級 （ a） 共射極電路作輸出級； （ b） 共集電極電路作輸出級 第 2章 基本放大電路 3. 共集電極電路作緩沖級 在多級放大器中 ， 共集電極電路也經(jīng)常作為中間級用來隔離前 、 后級電路之間的影響 ， 這就叫緩沖級 。 在圖 239中 ， 如果把 Ⅰ 級和 Ⅲ 級電路直接相連 ， 由于第 Ⅰ 級的輸出電阻和第 Ⅲ 級的輸入電阻均為 1 kΩ， 在信號的傳遞過程中 ， 將有 50％ 的信號白白損耗在 Ⅰ 級的輸出電阻上； 若在 Ⅰ 級和 Ⅲ 級之間接入共集電極電路 Ⅱ ， 按圖中給出的數(shù)據(jù) ， 第 Ⅱ 級得到約 490 mV、 第 Ⅲ 級得到約 467 mV的電壓信號 ， 就會大大減少信號在傳遞中的損耗 。 第 2章 基本放大電路 圖 239 共集電極電路作緩沖級 第 2章 基本放大電路 共基極放大電路 * 共基極放大電路的組成與分析 共基極放大電路如圖 240（ a） 所示 。 輸入電壓 Ui加于發(fā)射極和基極之間 ， 輸出電壓從集電極和基極之間取出 ， 基極為輸入和輸出回路的公共端 ， 所以叫共基極放大電路 。 這一點從圖 240（ c） 的交流通路中看得更明顯 。 第 2章 基本放大電路 圖 240 共基極放大電路 （ a） 共基極放大電路電路圖 。 （ b） 直流通路 。 （ c） 交流通路 第 2章 基本放大電路 1. 靜態(tài)工作點 圖 240(b)的直流通路和分壓式射極偏置電路的直流通路相同 ， 因此計算方法也相同 ， 可以直接得出共基極放大電路的靜態(tài)數(shù)值為 )(1212ecCCCCEEBCCbbbBeBEBECRRIUUIIURRRURUUII???????????式中， 第 2章 基本放大電路 2. 動態(tài)分析 由圖 241所示的微變等效電路可以計算出共基極放大電路的性能指標(biāo)如下： beLbebLcciou rRrIRRIUUA ?????? ?????? )//(1 （ 236） 式中， R′L為集電極電阻 Rc和負(fù)載電阻 RL的并聯(lián)。 cobeeieiRrrRrRr??????1//// （ 237） （ 238） 第 2章 基本放大電路 由式（ 236）、 （ 237）、 （ 238）可知， 共基極放大電路的電壓放大倍數(shù)較大， 輸出和輸入電壓相位相同； 輸入電阻較小， 輸出電阻較大。 由于共基極電路的輸入電流為發(fā)射極電流， 輸出電流為集電極電流， 電流放大倍數(shù)為 β/(1+β)， 小于 1且近似為 1， 因此共基極電流又叫電流跟隨器。 所以共基極放大電路主要應(yīng)用于高頻電子技術(shù)中。 第 2章 基本放大電路 圖 241 共基極放大電路的微變等效電路 第 2章 基本放大電路 三種三極管基本放大電路的比較 綜合上面的分析 ， 三種三極管基本放大電路各有特點 ， 分別適用于不同的工作場合 。 從電壓放大倍數(shù)看 ， 共射極和共基極電路的電壓放大倍數(shù)均很大 ， 只不過共射極電路的輸入輸出電壓反相 ， 共基極電路的輸入輸出電壓同相 。 共集電極電路的電壓放大倍數(shù)最小 ， 小于 1且約等于 1。 第 2章 基本放大電路 從電流放大倍數(shù)看 ， 共射極電路同時具有較高的電流放大倍數(shù) ， 共集電極電路的電流放大倍數(shù)最大 ， 為 1＋ β倍 ， 共基極電流的電流放大倍數(shù)最小 ， 小于 1且約等于 1。 從輸入電阻看 ， 三種電路的輸入電阻按照從大到小的順序為： 共集電極放大電路 、 共發(fā)射極放大電路和共基極放大電路 。 第 2章 基本放大電路 最后 ， 從輸出電阻看 ， 共集電極電路的帶負(fù)載能力最強(qiáng) ， 其余兩種較差 。 根據(jù)這些性能指標(biāo)的特點 ， 共射極放大電路的電壓 、 電流和功率的增益都較大 ， 在低頻電子技術(shù)中應(yīng)用較廣 ， 多用于多級放大器的中間級 ， 起到提高電壓放大倍數(shù)的作用 。 共集電極電路利用它的輸入電阻大 ， 輸出電阻小的特點 ， 可以應(yīng)用于多級放大器的輸入級 、 輸出級和緩沖級 。 而在寬頻帶或高頻情況下 ， 要求穩(wěn)定性較好時 ， 共基極電路就比較合適 。 第 2章 基本放大電路 下面列出三種基本放大電路主要性能的比較 ， 如表 21所示 ， 表中的數(shù)據(jù)只是在標(biāo)準(zhǔn)的基本電路的形式中得出的 ， 如果電路的參數(shù)和電路形式發(fā)生變化 ， 表中的數(shù)據(jù)也要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整 。 第 2章 基本放大電路 表 21 三極管三種基本放大電路的性能比較 第 2章 基本放大電路 場效應(yīng)管放大電路 由于場效應(yīng)管具有高輸入阻抗 、 低噪聲等特點 ， 當(dāng)將場效應(yīng)管放大電路作為多級放大器的輸入級時 ， 尤其在信號源內(nèi)阻較大時 ， 會具有一般晶體管放大電路很難達(dá)到的獨特優(yōu)點 。 第 2章 基本放大電路 單極型場效應(yīng)管構(gòu)成的放大電路和雙極型三極管放大電路類似 。 在電路中 ， 場效應(yīng)管的源極 、 漏極和柵極分別相當(dāng)于三極管的發(fā)射極 、 集電極和基極 。 場效應(yīng)管放大電路也有三種組態(tài)： 共源極放大電路 （ CS， Common Source） 、 共漏極放大電路 (CD， Common Drain)和共柵極放大電路 (CG， Common Gate)， 其特點分別和三極管放大電路中的共射極 、 共集電極 、 共基極放大電路類似 。 第 2章 基本放大電路 與三極管放大電路一樣 ， 場效應(yīng)管放大電路的分析過程也是先進(jìn)行靜態(tài)分析 ， 確定合適的靜態(tài)工作點 ， 再進(jìn)行動態(tài)分析 ， 分析放大電路的電壓放大倍數(shù) 、 輸入和輸出電阻等性能指標(biāo) 。 分析的方法有圖解法和估算法 ， 本節(jié)主要介紹場效應(yīng)管放大電路的估算法 。 第 2章 基本放大電路 場效應(yīng)管的直流偏置電路與靜態(tài)分析 場效應(yīng)管放大電路和三極管放大電路一樣 ， 必須先確定一個合適的靜態(tài)工作點 ， 使場效應(yīng)管工作在合適的放大區(qū)域 ， 然后才有可能對交流輸入信號進(jìn)行有效地不失真放大 。 在三極管放大電路的靜態(tài)分析中 ， 由于三極管是電流控制器件 ， 需要合適的偏置電流 ， 因此其靜態(tài)工作點是由基極偏置電流 IB控制集電極電流 IC來確定的 。 場效應(yīng)管是電壓控制器件 ， 需要合適的偏置電壓 ， 它的靜態(tài)工作點是由柵源偏置電壓 uGS控制漏極電流 ID來確定的 。 第 2章 基本放大電路 1. 直流偏置電路 場效應(yīng)管放大電路常用的直流偏置電路有兩種 。 1） 自給偏壓電路 圖 242所示的自給偏壓電路和三極管的射極偏置電路相似 ， 一般是在源極接入電阻 Rs而構(gòu)成的 。 由于圖中的場效應(yīng)管為耗盡型管子 ， 即使在柵源電壓 uGS為 0時 ， 也有漏極電流 ID(IS)流過 Rs， 在 Rs上產(chǎn)生壓降 。 第 2章 基本放大電路 圖 242 自給偏壓電路 第 2章 基本放大電路 因為場效應(yīng)管的直流輸入電阻非常大 ， 所以場效應(yīng)管柵源之間的電阻可以看成是無窮大 ， 因此 ， Rs上的壓降就加在管子的源極和柵極之間 ， 即 UGS=ISRs=IDRs （ 239） 由于這個偏置電壓是靠管子自己的電流 ID產(chǎn)生的 ， 因此叫做自給偏壓電路 。 第 2章 基本放大電路 電路中各元件的作用如下： Rs為源極電阻 ， 它決定靜態(tài)工作點的位置 ， 大約為幾十千歐姆 。 和三極管的射極電阻類似 ， 源極電阻Rs的存在也使電路具有一定的穩(wěn)定靜態(tài)工作點的能力 。 Cs為交流旁路電容 ， 約為幾十微法 。 Rg為柵極電阻 ， 構(gòu)成柵源之間的直流通路 ， 為了不使放大電路的輸入電阻變小 ， Rg不能太小 ， 一般為幾百千歐姆到 10 MΩ。 第 2章 基本放大電路 Rd為漏極電阻 ， 它使場效應(yīng)管放大電路的電流控制作用轉(zhuǎn)換為電壓放大輸出 。 C C2為耦合電容 ， 容值約為 μF之間 。 應(yīng)該注意的是 ， 自給偏壓電路并不適用于增強(qiáng)型場效應(yīng)管 。 因為增強(qiáng)型管子在零柵源偏壓時是沒有漏極電流的 ， 所以無法采用這種偏置形式 ， 只能采用下面的分壓式偏置電路 。 第 2章 基本放大電路 2）分壓式偏置電路 自給偏置電路雖然簡單， 但并不適用于所有的管型， 而且當(dāng)靜態(tài)工作點決定后， UGS和 ID就確定了， 所以 Rs的選擇范圍很小， 不利于靜態(tài)工作點的選擇和穩(wěn)定， 而分壓式偏置電路就靈活得多。 在圖 243所示的分壓式偏置電路中， Rg1和 Rg2為分壓電阻， 由于柵極電阻 Rg上沒有電流（ IG＝ 0）， 因此場效應(yīng)管柵極的電位 DDgggG URRRU212??第 2章 基本放大電路 場效應(yīng)管的源極電位 Us為 Us=IDRs 所以 ， 柵源電壓為 sDDDgggsGGSRIURRRUUU???????212 （ 240） 第 2章 基本放大電路 圖 243 分壓式偏置電路 第 2章 基本放大電路 2. 靜態(tài)工作點的計算 對于耗盡型管子， ID=IDSS(1UGS/UGS(off))2 , 且只能采用分壓式偏置。， 只要將此式與柵源偏置電壓表達(dá)式（ 239）或（ 240）聯(lián)立求解， 即可得到靜態(tài)工作點的電流和電壓值。 例 27 圖 243電路的參數(shù)如下： Rg1＝ 2 MΩ， Rg2＝ 47 kΩ， Rg3＝ 10 MΩ， Rd＝ 30 kΩ， Rs＝ 2 kΩ， Cs＝ 10 μF， C1＝ C2＝ μF， UDD＝ 18 V， 場效應(yīng)管3D01的參數(shù)為 UGS(off)=1 V， IDSS＝ mA。 試確定該電路的靜態(tài)工作點。 第 2章 基本放大電路 交流分析 如果輸入信號較小 ， 場效應(yīng)管工作在線性放大區(qū) ， 也就是場效應(yīng)管的飽和區(qū) ， 那么和分析三極管放大電路一樣 ， 也可以采用微變等效電路分析法 ， 此時 ， 我們首先要知道的就是場效應(yīng)管的微變等效模型 。 1． 場效應(yīng)管的微變等效模型 場效應(yīng)管是一個三端的電壓控制器件 ， 將其輸入和輸出端口看成一個雙口網(wǎng)絡(luò)后 ， 可以得到圖 244所示的共源極接法的低頻微變等效模型 。