【正文】 多級放大電路的耦合方式 直接耦合。 共基電路只放大電壓不放大電流，輸入電阻小，高頻特性好，適用于寬頻帶放大電路。共射放大電路即有電流放大作用又有電壓放大作用，輸入電阻居三種電路之中，輸出電阻較大，適用于一般放大。放大電路的分析應(yīng)遵循“先靜態(tài)、后動態(tài)”的原則， Q 點不但影響電路輸出是否失真，而且與動態(tài)參數(shù)密切相關(guān)。通常，利用 h 參數(shù)等效電路計算小信號作用時的 uA? 、 iR 和 oR ?？捎霉浪惴ɑ驁D解法求解。 放大電路的主要性能指標(biāo) 放大倍數(shù) A? 、輸入電阻 iR 、輸出電阻 oR 、最大不失輸出電壓 omU 、下限、上限截止頻率 Lf 和 Hf 、通頻帶 Wf 、最大輸出功率 omP 、效率 ? 。放大的前提是不失真，換言之，如果電路輸出波形產(chǎn)生失真便談不上放大。主要內(nèi)容如 下： 放大的概念 在電子電路中，放大的對象是變化量，常用的測試信號是正弦波。 本講教學(xué)內(nèi)容 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； 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； 三極管在電路中所處狀態(tài)（放大、飽和、截止）的判斷； 單管放大電路的靜態(tài)和動態(tài)分析； 多級放大電路的靜態(tài)和動態(tài)分析。 第十一講 習(xí)題課 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)工作點的必要性和穩(wěn)定 Q 點的措施；以及輸出波形產(chǎn)生失真的原因和改善方法。在求解某一級電壓放大倍數(shù)時， 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 LR ）， 簡稱輸入電阻法； 二是將后一級與前一級之間開路，計算前一級的開路電壓和輸出電阻，作為后一級的信號源和內(nèi)阻， 簡稱開路電壓法。 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 點都可以按單管放大電路求解。 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)工作點相互影響，因而在求解 Q 點時，應(yīng)寫出直流通路中各個回路的方程，然后求解。 一般將 在一定時間內(nèi)，或一定溫度變化范圍內(nèi)的輸出級工作點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。其中 主要原因是溫度的影響，所以有時也用溫度漂移或時間漂移來表示。 直接耦合多級放大電路的 零點漂移問題 1）零點漂移： 當(dāng)放大器的輸入信號 0?iu 時，其輸出電壓 ou 往往不為常數(shù)，或者 三極管的工作點隨時間而逐漸偏離原有靜態(tài)值的現(xiàn)象。同時，輸出端的直流電平并不高，實現(xiàn)了直流電平的合理移動 。 (3)電流源電平移動放大電路 在模擬集成電路中常采用一種電流源電平移動電路，電流源在電路中的作用實際上是個有源負(fù)載，其上的直流壓降小，通過 R1 上的壓降可實現(xiàn)直流電平移動。這種方式只適用于級數(shù)較少的電路 。 (1)電位移動直接耦合放大電路 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 所示。 光 電 耦合放大電路利用光電耦合器將信號 源與輸出回路隔離，兩部分可采用獨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。 常用作調(diào)諧放大電路或輸出功率很大的功率放大電路。但 低頻特性差，不便于集成。 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。 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。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且便于集成，而得到越來越廣泛的應(yīng)用。 組成多級放大電路的每一個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。 主要內(nèi)容 單管放大電路的局限性和多級放大電路的提出 在實際應(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 20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 滿足要求。用多媒體演示 直接耦合放大電路靜態(tài)工作點的設(shè)置、兩級阻容耦合電路的動態(tài)分析方法 等，便于學(xué)生理解和掌握。 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。其它部分與雙極 型三極管放大電路情況 基本一致。 共源、共漏和共柵放大電路的動態(tài)分析 將 FET 的小信號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?？赏ㄟ^對MOS 管電流方程求導(dǎo)，得出 mg 的表達(dá)式。 MOS 管小信號工作時的電壓方程為： dsdsgsmd UrUgI ???1 式中， mg 為 DSQDS UU ? 那條轉(zhuǎn)移特性曲線上 Q 點處的導(dǎo)數(shù)，即以 Q 點為切點的切線的斜率。 VCCS 的電流源 gsmVg ? s還并聯(lián)了一個輸出電阻 rds，在雙極型三極管的簡化模型中，因輸出電阻 cer 很大可視為開路，在此可暫時保留。 FET 低頻小信號等效模型 將 FET 看成一個二端口網(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。 列輸出回路電壓方程求得 )( sdDQDDDS Q RRIVU ??? （ 2）圖解法 ① 作出動態(tài)轉(zhuǎn) 移特性曲線； ② 作出輸入回路的直流負(fù)載線，它與橫越軸交于 DDggg VRR R ??211，縱軸交于 sggDDg RRR VR )(211??， 斜率為 1sR? 。 2）增強型 FET 分壓式偏置電路 增強型 FET 分壓式偏置電路如圖 所示。 顯然，靜態(tài)的 UGS 與 IS 既要滿足動態(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)工作點位于兩條線的交點 Q。 列輸出回路電壓方程求得 )( sdDQDDDS Q RRIVU ??? （ 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)載線與橫軸交點為VDD，縱軸交點為 DDdsVRR? ，斜率為 sd RR ?? 1 。 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 所示 UGS=VG－ VS≈－ ISRs0 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。 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。 因此， JFET 和耗盡型 MOSFET 通常采用自給偏壓和分壓式偏置電路，而增強型MOSFET 通常采用分壓式偏置電路。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 。 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。啟發(fā)討論 FET 與 BJT 三種不同接法電路特性及應(yīng)用對比。 第九講 場效應(yīng)管放大電路 本講重點 場效應(yīng)管放大電路靜態(tài)工作點的設(shè)置方法； 場效應(yīng)管放大電路小信號模型分析法； 場效應(yīng)管放大電路的特點 本講難 點 場效應(yīng)管放大電路靜態(tài)工作點的設(shè)置方法； 場效應(yīng)管放大電路小信號模型分析法； 教學(xué)組織過程 本講以教師講授為主。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 而用于信號的跟隨。 如 P94 圖 所示。 共基放大電路的靜態(tài)和動態(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。 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。共基放大電路以基極為公共端，通過 iE 對 iB的控制作用實現(xiàn)功率放大。 共射放大電路以發(fā)射極為公共端，通過 iB 對 ic的控制作用實現(xiàn)功率放大。啟發(fā)討論三種不同接法電路 各自特點及應(yīng)用場合。 第八講 共集放大電路和共基放大電路 本講重點 共集和共基放大電路的性能指標(biāo)計算； 三種接法放大電路的特點及應(yīng)用場合； 本講難點 共集和共基放大電路微變等效電路的畫法； 共集和共基放大電路微變等效電路的輸入、輸出電阻計算； ； 教學(xué)組織過程 本講以教師講授為主。 3） 分壓式偏置電路的動態(tài)分析 動態(tài)分析 時，射極旁路電容應(yīng)看成短路。典型靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路利用直流負(fù)反饋來穩(wěn)定 Q 點。這種將輸出量（ CI ）通過一定的方式（利用 eRT（℃）↑→ CI ↑（ EI ↑）→ ReEE IU ? ↑（因為 BQU 基本不變 ）→ BEU ↓→ BI ↓ CI ↓ 將 CI 的變化轉(zhuǎn)化為電壓 EU 的變化）引回到輸入回路來影響輸入量 BEU 的措施稱為反饋。 穩(wěn)定靜態(tài)工作點的條件為： I1＞＞ IB和 VB＞＞ UBE；此時， CCbb bBQ VRR RU ??? 21 1 ，即當(dāng)溫度變化時， BQU 基本不變。 （ 2）穩(wěn)定靜態(tài)工作點可以歸納為三種方法： P89 圖 所示。 穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原則和措施 為了保證輸出信號不失真，對放大電路 必須設(shè)置合適的靜態(tài)工 作點，并保證工作點的穩(wěn)定。這三者隨溫度升高產(chǎn)生變化，其結(jié)果都使 CQI 值增大。在引起 Q 點不穩(wěn)定的諸多因素中，溫度對晶體管的影響是最主要的。 主要內(nèi)容 靜態(tài)工作點穩(wěn)定的必要性 靜態(tài)工作點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)和輸入電阻等動態(tài)參數(shù)。 第七講 放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定 本講重點 放大電路 穩(wěn)定靜態(tài)工作點的 原理和常用方法 ； 分壓式偏置電路 Q 的估算； 分壓式偏置電路動態(tài)性能指標(biāo) 的 計算； 本講難點 穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理和措施； 分壓式偏置電路微變等效電路畫法及動態(tài)性能指標(biāo) 的 計算； 教學(xué)組織過程 本講以教師講授為主。放大電路的動態(tài)分析就是利用放大電路的微變等效電路計算輸入電阻、輸出電阻與電壓放大倍數(shù)。 h 參數(shù)與工作點有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。通常 eh22 的值小于 105S，當(dāng)其與電流源并聯(lián)時，因分流 極小，可作開路處理 。 4 eh22 ： 三極管輸出電導(dǎo)，反映輸出特性上翹的程度。 （ 3） h 參數(shù)的物理意義 1 eh11 即 rbe：三極管的交流輸入電阻， 對于小功率三極管 可用近似公式計算如下： ? ? mAI mvIUrr EQEQTbbbe 26)1(3001 ?? ???????? 2 eh12 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。其中硅管的 vUBEQ ? ； 鍺管的 vUBEQ ? ，無須求解；其余三個參數(shù)的求解方法為： （ 1）列放大電路輸入回路電壓方程可求得 BQI ； （ 2）根據(jù)放大區(qū)三極管電流方程 BQCQ II ?? 可求得 CQI ； （ 3）列放大電路輸出回路電壓方程可求得 CEQU ； 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。 舉例：如 P83 例 圖 所示，放大電路靜態(tài)工作點和動態(tài)范圍的確定。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。 （ 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。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。 （ 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。的原則，只有靜態(tài)工作點合適，動態(tài)分析才有意義； Q 點不但影響電路輸出信號是否失真，而且與動態(tài)參數(shù)密切相關(guān)?；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。 （ 2）動態(tài)分析就是求解各動態(tài)參數(shù)和分析輸出波形。 （ 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； 放大電路的靜態(tài)分析和動態(tài)分析 （ 1）靜態(tài)分析：就是求解靜態(tài)工作點 Q，在輸入信號為零時， BJT 或 FET 各電極間的電流和電壓就是 Q 點。 （ 2）直流通路的畫法：電容視為開路、電感視為短路；信號源視為短路，但應(yīng)保留內(nèi)阻。用多媒體演示圖解法求 Q 點、 OMU