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时分%2f波分复用光纤Bragg光栅传感系统论文.pdf53页
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传感技术是当今世界高新技术研究热点之一，更是当今科学技术发展的重要标志。
传感技术与计算机技术、通信技术组成了信息产业的三大支柱。
当光纤光栅用作传感单元时，它的主要优势是检测信息为波长编码的具有10～～10。2
四个数量级线性响应的绝对测量和良好的重复性。另外，光纤光栅不仅易于制作成阵列
传感器，是实现多点、准分布式传感测量网络的重要器件，还具有插入损耗低、较窄的
反射带宽、耐高温、化学稳定、抗电磁干扰等特性。因此，光纤光栅己被视为一种比较
理想的传感材料，世界各国都已经在这些方面做了许多研究。
与传统传感技术相比，基于光纤的传感器主要有如下几大优势： 1 耐高温、抗电
磁干扰、抗化学腐蚀； 2 质量轻、结构紧凑、易于多路复用； 3 可低成本、大规模生
产； 4 在传感点无需用电、可用于长距离分布式传感。
因此，研究光纤光栅传感技术具有非常重要的意义。
本文提出了一种基于时分／波分复用的光纤光栅传感系统，该系统由驱动电路、LED
光源、环形器、传感光栅、迈克尔逊干涉仪等构成。该传感系统通过驱动电路实现高频
率调制；并由光栅部分构成分布式传感头，可实现在很大的空间范围内连续地进行传感，
具有很实用的价值。
首先，本文介绍了光纤光栅传感器的背景和发展，以及其在医学、电力工业、土木
工程、石化工业等各个领域上的一些应用。
其次，本文叙述了光纤光栅传感的基本理论，接着介绍了两种常用的光纤Bragg光
栅传感器类型，即应变传感器和温度传感器；然后讲述了光纤Bragg光栅传感信号的一
些检测方法；紧接着
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6-1已知差动放大器两个输入端的输入信号分别为和
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模拟电路线性 第4章4.3放大器基础
4.3 基本组态放大器根据三极管（场效应管）在放大器中的不同接法， 根据三极管（场效应管）在放大器中的不同接法，放大器 分为三种基本组态。 分为三种基本组态。 VCC RC + vi + T vo + vi VCC T RE + vo + vi T + vo VCC RC共集） 共基） （共发） 共发） （共集） （共基） 注意：无论何种组态放大器，分析方
法均相同。 注意：无论何种组态放大器，分析方法均相同。 1)由直流通路确定电路静态工作点。 由直流通路确定电路静态工作点 1)由直流通路确定电路静态工作点。 2)由交流通路画出小信号等效电路，并进行分析。 由交流通路画出小信号等效电路 2)由交流通路画出小信号等效电路，并进行分析。动态参数分析（ A i 、 V 、 R i、 R o） A三种基本组态：P50、P154、P155比较。 三种基本组态：P50、P154、P155比较。 比较P155： P155： 实际（ 直流+ （1）图4-3-2实际（A）、=直流+交流 直流（ 图4-3-2直流（B）、 交流（ 图4-3-2交流（C）。（2）如何画（B）、（C）? 如何画（ ）、（C （3）图4-3-2(B)是直流、且都一样。 2(B)是直流、且都一样。4.3.1 三种组态放大器的实际电路共发射极放大器 共发射极放大器:图4-3-2（a）VCC RB1 C1 RS + vs + RB2 RE RL +C E RC + C2 + VCC RB1 RCvo-直 流 通 路RB2RE交 流 通 路+ RSvs+ -RB1RB2RCRLvo-共发射极放大器, 共发射极放大器,图4-3-2（a）C2：耦合电容，将集电 耦合电容，极的信号耦合到负载电 阻 R L上 。 直流通道：有Rb1、Rb2、 直流通道：Rb1 、 Rb2 ： 偏置电 阻 。 C1是耦合电容，将输入信号 是耦合电容，R c和 R e。交流通道的输出回路： 交流通道的输出回路 ：vi耦合到三极管基极。 耦合到三极管基极。 Rc是集电极负载电阻是发射极电阻， 。 Re 是发射极电阻 ， Ce 是Rc 、RL并联。 并联。Re的旁路电容。 的旁路电容。共基极放大器,图4-3-2（b） 共基极放大器, 放大器C1 RS + vs RC RE RB2 CB RB1 C2 + RL VCC RB1 RC VCCvo-直 流 通 路+RB2RE交 流 通 路RS + vs -RERCRLvo-共集电极放大器,图4-3-2（C） 共集电极放大器, 放大器VCC RB1 C1 + RS + vs + RB2 RE C2 RL + VCC RB1vo-直 流 通 路RB2RE交 流 通 路RS + vs RB1 RB2 RE RL+vo-4.3.2 共发、共基和共集放大器的性能 共发、ii ib RB rb′′e gmvb′′e rce R R C L io +一、共发电路性能分析+ RS + vs + + RS + vs -vi RB1-RB2 RC RLvo-vi-vo-画出交流通路 Ri 参数微变等效电路。 画混∏参数微变等效电路。 其中 RB = RB1 // RB2 分析电路输入、输出电阻 分析电路输入、vi Ri = = RB // rb′e ≈ rb′e (4-3-1) (4ii越大，放大器从信号源 Ri越大，放大器从信号源 取得的电流就越小。 取得的电流就越小。令 vs = 0 则 g m v b′e = 0负载开路， 负载开路，外加vv 故 RO = = RC // rce ≈ RC (4-3-2) (4i共发电路电流增益ii + ib RB rb′′e gmvb′′e rce R R C L io +vb′e = ib rb′eio是g m vb′e在RL的分流值RS + vs -vi-vo-Ro RB io io g m vb′e ib = ?β ? Ai = = ? ? Ro + RL RB + rb′e ii g m vb′e ib ii通常R 通常 B && rb′′e 则 Ai ≈Ro ? β (4-3-3) (4Ro + R L思考：源电流增益A (4思考：源电流增益AiS =(4-2-12) 短路电流增益 Ain = Ai R =0 = βL共发电路电压增益vi = ib rb'e = vb' e+ RS + vs RB rb′′e +vo = ? βib (rce // Rc // RL )vi-vogmvb′′e rce R R C Lvo g m v b′e ( Ro // RL ) Av = ′ (4= ? g m RL (4-3-4) =? vi vb′e其中′ RL = rce // RC // RL ≈ RC // RLRs + Ri ′ Av = ? g m RL ?输出与输入电压相位相反。负载电阻越大，放大倍数越大。 输出与输入电压相位相反。负载电阻越大，放大倍数越大。 Ri Ri //RB (4(4-2-11)源电压增益 Avs =Rs + Ri //RBL开路电压增益 Avt = Av R →∞ = ? g m Ro共发电路能提供的最大电压增益 共发电路能提供的最大电压增益 题4-15、16 15、 Avt = ?gm Ro = ?gm (rce // RC ) 已知 若采用有源负载作为R 若采用有源负载作为 C, 可使 RC && rce 因此Avtmax ≈ ? g m rce ≈ ?I CQ VA VA ? =? (4(4-3-5) VT I CQ VT由于厄尔利电压| 由于厄尔利电压|VA|&&VT ，因此共发电路 提供的A 很大，且其值与静态电流I 无关。 提供的 v很大，且其值与静态电流 CQ无关。 共发电路特点： 共发电路特点：Avs、Ais = 25.56既有电压放大作用、又有电流放大作用。 1）既有电压放大作用、又有电流放大作用。 输出电压与输入电压反相。 2）输出电压与输入电压反相。 例：P157，自习。 P157，自习。共发电路性能分析典型例题例 1：图示电路，已知 VCC = 12V ， R B = 300 k Ω ， R C = 3 k Ω ， R L = 3 k Ω ， Rs = 3 k Ω ， β = 50 ，试求： 试求： R （ 1） RL 接入和断开两种情 s ） & 况下电路的电压放大倍数 Au ； vus （ 2） 输入电阻 Ri 和输出电 ） 阻 Ro； （3）输出端开路时的源电压 ）& 放大倍数 Avs = vo 。 vsRB C1 + vi － +RC+VCC C2 + T + RL vo －Ri′共发电路性能分析解：先求静态工作点VCC ?VBEQ VCC 12 IBQ = ≈ = A = 40μA RB RB 300I CQ = βI BQ = 50× 0.04= 2mAR BR C IBQ +V EQ B+V C C ICQ + V V EQ C －VCEQ =VCC ? ICQRC =12? 2×3 = 6V－再求三极管的动态输入电阻26(mV) 26(mV) rbe = 300+ (1+ β) = 300+ (1+ 50) = 963Ω IEQ(mA ) 2(mA )共发电路性能分析& （1）RL 接入时的电压放大倍数 Au 为： ） &3× 3 ′ 3 + 3 = ?78 & = ? βRL = ? Au rbe 0.963 50×& AV = ?Ii B +& Ib& IcC +Rs +& Us& Ui－RB rbe& βI bRCRL& Uo－& RL 断开时的电压放大倍数 Au 为：βRCrbe50× 50× 3 =? = ?156 0.963－ERi（2）输入电阻 Ri 为： ）Ri = RB // rbe = 300// 0.963≈ 0.96 kΩ输出电阻 Ro 为：（ 3） AVs = ） &Ro = RC = 3kΩVo Vi Vo Ri & 1 = × = AV = × (?156) = ?39 Vs Vs Vi Rs + Ri 3 +1(4(4-2-11)共发电路性能分析思考： 两端并联Ce， 有影响吗？ 思考：如Re两端并联 ，对Av、Ri、Ro有影响吗？ 两端并联 、 、 有影响吗Rb1 Cb1+Rc T+VCC Cb2++ui +Rb2ReRL Ceuo - 无4-27二、共基电路性能分析ii RS + vs + + RE RC RL ii ′gmveb′′e cio +P67+ RS + vs -vi-vo-vi-RE b′ ′rb′′eRC RLvo-Ri′ 画出交流通路 参数微变等效电路( 画混∏参数微变等效电路(忽略rce影响) 影响) 共基电路输入电阻(直接分析) 共基电路输入电阻(直接分析)rb′e rb′e veb′ vi = = = re (4-3-6) 方法一：Ri′ = = (4veb′ 1 + g m rb′e 1 + β ii′ + g m veb′ rb′e Ri = Ri′ // RE ≈ Ri′ （小） 因此输入电阻小，一般用于高频和宽频放大电路。 输入电阻小，一般用于高频和宽频放大电路。二、共基电路性能分析方法二： 方法二：图（ b ）到（ C ） : v i = i i + g m v b ′e） rb ′e （ v b ′e = ? v i rb ′e rb ′e vi = ii = ii = re i i , 1 + g m rb ′e 1+ βP159： (b)、(C)、 P159：图(b)、(C)、(d)又Ri′ = re g m vb′e = ? g m vi = ? g m reii = ?αii 得图（c）iiii ′gmveb′′e cio +共基电路输出电阻令 vs = 0 则 g m v b′e = 0 因此Ro ≈ RC (4-3-7) (4+ RS + vs -vi-RE ′ Ri′ b′rb′′eRC RLvo-共基电路电流增益(直接分析) 共基电路电流增益(直接分析)io io g m veb′ ii′ RC RE Ai = ′? = ? ? = (? ) ? g m Ri ii g m veb′ ii′ ii RC + RL RE + Ri′RC (4因此 Ai ≈ ? ? α (4-3-8) RC + RL g m Ri′ = g m re = α由于 R i′ && R E书 io 是 ? α ii 在 R L的分流。短路电流增益 A in = A i RL =0= ?α共基电路电压增益图（b） (法2)书vi = ?ib rbe ′ ′ (法2)书vo = ?ic RL = ? β ib RLRS + vs e +gmveb′′RE b′ ′ rb′′ec + RC RLvi-vo-vo g m veb′ ( RC // RL ) ′ (法1) Av = = = g m RL vi v eb ′′ RL = Rc // RLRL Av = ? Ai Ri法3=书（4-2-6） 书 ）(4(4-3-9)共基电路特点： 共基电路特点：①有电压放大、但无电流放大，仍有功率放大。 有电压放大、但无电流放大，仍有功率放大。 输出电压与输入电压同相， 同相放大电路。 ②输出电压与输入电压同相，称同相放大电路。 频率特性好。 ④频率特性好。 ③Ri小，Ro大； 思考：源电压增益A 思考：源电压增益 VS、AiS题4-17、19 17、 P160，考虑r 时共基电路输出电阻(习题4 18） P160，考虑 ce时共基电路输出电阻(习题4-18）gmveb′′ e + RS + vs c + RE b′ ′ rb′′e gmv eb′′ e rb′′e rcei′i+vi-rceRC RLvo-RSRERCv-b′ ′ RS′=RS//RERo′令vs=0、RL开路，画出求 o的等效电路 、 开路，画出求Rv = (i′ + gmveb′ )rce + veb′则veb′ = i ′( RS // RE // rb′e )(4(4-3-10) ′ βRS v ′ 得 Ro = i′ ≈ (1 + R′ + r )rce S b′e因此′ Ro = RC // RoP160，自习。 例：P160，自习。 Avs、Ais = ?0.33三、共集电路性能分析ii ib rb′′e RB RE RLβ ibrce io +P67RS + vs +vi-RB1 RB2RE RL+RS + vs -+vo-vivo画出交流通路 画混∏参数微变等效电路 共集电路输入电阻(忽略r 共集电路输入电阻(忽略 ce)Ri′vi ib rb′e + (1 + β )ib ( RE // RL ) Ri′ = ≈ ib ib (4= rb′e + (1 + β )( RE // RL ) (4-3-12)发射极电阻等效到基极回路时将增大为原来的（ 发射极电阻等效到基极回路时将增大为原来的（1＋β）倍。因此Ri = Ri′ // RB（大）共集电路输出电阻β ibRS + vs + rb′′e RB RE RS′=RS//RB RL rce io + ib rb′′e i′ i + rce REviβ ibRS RBvov-Ro′令vs=0、RL开路，画出求Ro的等效电路。(有RB) =0、 开路，画出求R 的等效电路。′ v = (i′ + β ib )( rb′e + RS )则得′ ib = ? v /( rb′e + RS )′ v R S + rb ′e ′ Ro = ≈ (4-3-14) (4i′ 1+ β1 基极回路电阻等效到发射极回路时， 基极回路电阻等效到发射极回路时，将减小为原来的 1 + β因此(4(4 ′ ′ R o = R o // rce // R E ≈ R o （小） -3-13)共集电路电流增益(忽略 共集电路电流增益(忽略rce)io io i2 ib = ? Ai = ii i 2 i b ii RE RB (1 + β ) ? ≈? RE + RL RB + Ri′RS + vs -ii +ib rb′′e RB REβ ibrce io + RLvi-vo-若 Ri′ && RB 得(4-3-15) (4短路电流增益Ain = AiRL =0= ?(1 + β )共集电路电压增益(忽略 共集电路电压增益(忽略rce)vo ′ (4(1 + β ) RL (4-3-16) (1 + β )ib ( RE // RL ) &1 Av = = ≈ ′ vi rb′e + (1 + β ) RL ≈ ib Ri′ = iiRi vo ≈ vi ′ 其中 RL = RE // RL 射极跟随器同相放大电路 仍有功率放大作用。 同相放大电路；仍有功率放大作用。§4.3 共集电极电路 思考：源电压增益 、 思考：源电压增益AVS、AiS射极跟随器的特点： 跟随器的特点 射极跟随器的特点：题4-20、21 20、①电压放大倍数小于1，但≈1，即电压射极跟随器。 电压放大倍数小于1 即电压射极跟随器 射极跟随器。 输入电阻较高。 ②输入电阻较高。 输出电阻Ro较低 较低。 ③输出电阻 较低。 P162，自习。 例：P162，自习。AVS=0.964、AiS= ―0.93 P245： 21的 讲P245：题4-21的VBE（on） （ ）四、小结：三种组态电路性能比较 小结：+ RS + vs + RS + + RE RC RL RS + vs +vi-RB RC RLvo+ vs -vi-vo-vi RB-+RE RL vo -共发Ri Ro Ain Av?共基rb′e RE // 小 1+ βRC //[(1 + ′ RS + rb′e ′ βRS ) rce ] 大共集′ RB //[rb′e + (1 + β )RL ] 大′ rb′e + RS RE // 小 1+ βRB // rb′e 中RC 中β 大′ βR L rb ′e? α ≈ ?1 小′ βR L rb′e? (1 + β ) 大′ (1 + β ) RL ≈1 ′ rb′e + (1 + β ) RL大大小结1、对放大电路重点做静态分析。 对放大电路重点做静态分析。 分析放大电路的动态范围和失真情况（ 2、分析放大电路的动态范围和失真情况（饱和失真 和截止失真）。 和截止失真）。 3、放大器的动态指标（参数）：输入、输出电阻、电 放大器的动态指标（参数） 输入、输出电阻、 流、电压放大倍数。 分析放大电路的基本方法是微变等效电路法， 4、分析放大电路的基本方法是微变等效电路法，它 是将非线性电路等效为线性电路的重要方法。 是将非线性电路等效为线性电路的重要方法。 5、三种组态电路性能比较与特点。 三种组态电路性能比较与特点。 特点4.3.3 改进型放大器不大， 也不大； （1）共射电路既有AV又有Ai，其Ri不大，RO也不大； 共射电路既有A 又有A Vi和Vo相位相反。 相位相反。 广泛用于各种低频放大器的输入级 中间级或输出级。 低频放大器的输入级、 广泛用于各种低频放大器的输入级、中间级或输出级。（2）共基极电路有AV，没有Ai，Vi和Vo同相位；其Ri较 同相位； 共基极电路有A 没有A 更接近理想的电流放大器（P149表 理想的电流放大器 小，RO大；更接近理想的电流放大器（P149表），→→→到高 低内阻RS→→→Ri小、RO大；→→→到高 阻 RL？共基极电路， 在很宽的频率范围内变化时， 共基极电路，当Vi在很宽的频率范围内变化时，其放大性 能基本保持不变。广泛应用于高频、宽频带放大器中。 能基本保持不变。广泛应用于高频、宽频带放大器中。4.3.3 改进型放大器共集电极电路有A 没有A =1， （3）共集电极电路有Ai，没有AV=1，Ri大，RO小， 更接近理想的电压放大器 P149表 放大器（ 更接近理想的电压放大器（P149表），高内阻RS→→→Ri大、RO小；→→→到低阻 →→→到低阻 高内阻 RL？带负载能力强， 同相位， 带负载能力强，Vi和Vo同相位，常用作功率 放大电路。 放大电路。4.3.3 改进型放大器共发放大器： 共发放大器：常用于多级放大器提供增益的增益级中（电压放大电路）。 用于多级放大器提供增益的增益级中（电压放大电路）共基放大器： 共基放大器：由于频率特性好，故常与共发电路配合，组成宽带放大器。 由于频率特性好，故常与共发电路配合，组成宽带放大器。 宽带放大器共集放大器： 共集放大器：射极输出器常作多级放大器输入级 输入级， 1.特点Ri大，常作多级放大器输入级，提高整个放大器的Ri2.Ro低，常作多级放大器输出级，减小总Ro，提高带载能力。 常作多级放大器输出级 输出级， 提高带载能力。低特点，常作两级放大器间的缓冲级 隔离级) 缓冲级( 3.Ri高、 Ro低特点，常作两级放大器间的缓冲级(隔离级)，可 起匹配作用，提高前级增益，从而改善放大电路的性能。 起匹配作用，提高前级增益，从而改善放大电路的性能。4.3.3 改进型放大器 一、组合放大器三种基本组态放大器的性能特点各不相同，若将它 三种基本组态放大器的性能特点各不相同， 们适当组合，可使放大器的性能更接近理想化。 们适当组合，可使放大器的性能更接近理想化。 1、共发-共基组合放大器CE-CB 共发-共基组合放大器CECERi = Ri1 = rb′e1Ro = Ro2 = rce2 (1 +ii+ T1 RL T2io+题4-26βrce1rce1 + rb′e2 )RS + vs -vi-vo-Ai = β ? ( ?1)(?α ) ≈ β β 1 I&b1 ? β 2 I&b2 R L ? 或 Av = & rb′e2 ? β1 ? I b1 rbe1 (1 + β 2 ) I&b2 1 + β 2 β 2 RL βR Av = Av 1 ? Av 2 = ? ≈? 1 L rb′e1 rb′e2 rb′e1 与单管的相同特点：输入电阻较大，有一定的电压放大，有较宽的通频带。 特点：输入电阻较大，有一定的电压放大，有较宽的通频带。优点电压放大能力强，高频特性好。 电压放大能力强，高频特性好。利用共发电路增益高、 高的特性， 利用共发电路增益高、共基电路Ri低、Ro高的特性，使 CE-CB组合电路更接近理想的电流放大器 组合电路更接近理想的电流放大器(P149)。 CE-CB组合电路更接近理想的电流放大器 。2、共集-共发组合放大器CC-CE―――达林顿 共集-共发组合放大器CC-CE CC 达林顿 题4-23 Ri = Ri1 = rb′e1 + (1 + β1 )rb′e2Ro = Ro2 = rce2Ai = ?(1 + β )( ?1) ? β ≈ β2ioT2 + RL vo -iiRS + T1Av = Av 1 ? Av 2 ≈ Av= 2?βR2+ vs L -vi-rb′e2CE电路增益高、共集电路Ri高、Ro低的特性，使CC-CE CE电路增益高、 的特性， CC电路增益高 组合电路更接近理想的电压放大器(P149) (P149 组合电路更接近理想的电压放大器(P149)。3、共集-共基组合放大器CC-CB 共集-共基组合放大器CCCCrb′e2 = re2 由于 Ri2 = 1 + β2 假设两管参数相同） （假设两管参数相同）Ri = Ri1 = rb′e1 + (1 + β1 ) Ri2RS + vs -ii+ T1T2io+ RLvi-vo-则Ri ≈ 2rb′e) 其中 R ′ = R = RS + rb′e1 S o1 ′ RS + rb′e2 1 + β1 (4-3-14) Ai = ?(1 + β )(?1)( ?α ) ≈ ?(1 + β ) Ro = Ro2 = rce2 (1 +(1 + β1 ) Ri2 β 2 RL ? 假设两管参数相同） （假设两管参数相同） rb′e1 + (1 + β1 ) Ri2 rb′e2 1 βRL (4-3-17) (4= ? 22、 题4-22、24 优点 2 rb′e Ri较大 有一定电压放大能力，通频带较宽，高频特性好。 较大， Ri较大，有一定电压放大能力，通频带较宽，高频特性好。′ βRSAv = Av 1 ? Av 2 =P165:三种组态电路的应用分析 165:1、组合放大器: CB-CB-CB，图（a） 组合放大器: CB-CB-CB，Ai ≤ 1, R i2 = R L 1, 小 ? 4 ? 3 ? 9） Av 小； （ ,2、组合放大器: CC-CC-CC，图（b） 组合放大器: CC-CC-CC，Av ≤ 1, Ri2 = R L1, 大 ? 4 ? 3 ? 15）Ai小； （ ,实用的组合: CE-CC-CE， 3、实用的组合: CE-CC-CE，图（C）R i 大 ?（ 4 ? 3 ? 4） A v 1 大 , A V 大 , A i 也大。 ,27、 二、接RE的共发放大器 题4-27、28ii + RS vs+ + ibβ ibrb′′e rcei′io +vi-RBRERC RLvo-RS vs+ -+vi-RB REi′voRC RL -（交流通路） 交流通路）微变等效电路忽略r 忽略 cevi Ri = = RB //[rb′e + (1 + β ) RE ] (4(4-3-18) ii v Ro = = & // RC = RC (4-3-19) (4i vo vo i' ib ib ′ βRL ′ = (? RL ) β = ? Av = = (4vi i' ib vi vi rb′e + (1 + β ) RE (4-3-22) io RC Ai = = β ( 4 ? 3 ? 21 ) ii RC + RL计及rce，书RB=∞ 计及令 R C // R L && ( 1 + β ) rce R E && rce 时，RS vs+ -ii +ibβ ibrb′′e rcei′io +vi-RB REvoRC RL -(1) v i = i i ? rb ′e+ i i + i ′） R E （ ?RC 微变等效电路 ( 2 )i 0 = i′ RC + RL ( 3 ) ? i 0 ? R L = ( i ′ ? g m v b ′e ) rce + i i + i ′） R E （ ( 4 ) v b ′e = i i ? rb ′e 式 4 ? 式 3 , i 0 ? 式 2 , i ′ ? 式 1, 得 vi rce Ri = = RB //[ rb′e + (1 + β ) RE ] (4-3-20) (4ii rce + RC // RL计及rce，书RB=∞ 计及v 求：Ro = i 4 → 3, v 1, vE → 3, v ? 2代入上式Ro ≈ RC //[rce (1+ = RC //[rce (1+ ′ RE + rb′e + RSv E = i ′ （ R S + rb ′ e）// R E i = v / R C + i′ v = v E + ( i ′ ? g m v b ′ e ) rce v b ′e = i′ R E ( ? rb ′ e ) ′ R E + rb ′ e + R SβRE′ ) + RE //(rb′e + RS )]′ 其中 RS = RS // RB′ RE + rb′e + RSβRE) + 0](4(4-3-20)共发电路射极接R 共发电路射极接 E后：RE的负反馈作用，使Ri增大、Ro增大，放大器更接近理想 的负反馈作用， 增大、 增大，的互导放大器(P149) 的互导放大器(P149)。RE的负反馈作用，使增益稳定性提高，且便于集成化。 的负反馈作用，使增益稳定性提高，且便于集成化。′ RL ≈? 因为(1 + β ) R E && rb′e ， 因此 Av = ? rb′e + (1 + β ) RE RE R (4(4-3-23) Avt = ? C →∞时 当RL →∞时 RE 稳定性 无关。 此时， 近似等于两电阻的比值， 此时，Avt近似等于两电阻的比值，与三极管参数β无关。 与温度无关） （与温度无关） 存在问题： 存在问题： 交流工作时： 交流工作时： RC↑→ Av ↑ → 但集成困难； 但集成困难； 直流工作时： 直流工作时： RC↑→ VCEQ ↓ →易饱和失真； 易饱和失真；实用中常将R 一分为二。 题4--27 实用中常将 E一分为二。′ βRL解决方法：用恒流源（有源负载） 解决方法：用恒流源（有源负载）取代电阻RC 。 恒流源特点：直流电阻小，交流电阻大。 恒流源特点：直流电阻小，交流电阻大。三、采用有源负载的共发放大器VCC R1 R2 RE T2 VCCrce2 等效为vo viT1ICQvoRLviT1RL图 （ b）Av = ?β1 ( Ro2 // RL )rb′e1书：图(c)rce2其中Ro2 ≈ rce2 (1 +β 2 RERE + rb′e2 + R1 // R2 接RE的共发放大器) (4-3-20) (4-例题4 图示放大电路中， 例题4-27 在图示放大电路中，已知VCC=12V, RC= 6kΩ, RE1= 300Ω， RE2= 2.7KΩ， RB1= 60kΩ， RB2= 20kΩ 300Ω， 2.7KΩ， 60kΩ， RL= 6kΩ ，晶体管β=50， VBE =0.6V, 试求: 晶体管β=50 β=50， BEQ 试求: (1) 静态工作点IBQ、ICQ及VCE ； CEQ (2) 画出微变等效电路； 画出微变等效电路； 输入电阻R (3) 输入电阻Ri,R0及ＡvRB1 C1 + vi RB2 ? RE1 RE2 RC C2+UCC+ RL CE vo ?直流通路如图所示。 直流通路如图所示 【解】(1)直流通路如图所示。 解 P140 RB2 20VBQ ≈ RB1 + RB2 VCC = 60 + 20 ×12 = 3VICQ ≈ I EQ = VBQ ?VBEQ RE 3 ? 0.6 = 3RB1= 0.8 m A0.8 I BQ ≈ = = 16 ?A β 50 ICQ+UCC RCVCEQ = VCC ? ICQ RC ? I EQ (RE1 + RE2) = 12 ? 0.8× 6 ? 0.8×3 = 4.8VRB2RE1 RE2（2）微变等效电路如图。 ）微变等效电路如图。′ 其中 RB = RB 1 // RB 2 = 15 KΩ26 26 rbe = 300 + (1+ β ) = 300 + 51× = 1.96 K? IEQ 0.8′ Ri = RB //{rbe + (1+ β )RE1} = 15 //(1.96 + 51× 0.3)=15//17.26 ≈ 8.03K?& Ii& Ib& Ic& I βbRC RL ++rbevi R′ B?Ro = RC ≈ 6K?& Ievo?RE1′ βRL 50× 6 // 6 A =? =? = ?8.69 V rbe + (1+ β )RE1 1.96 + 51× 0.34.3.4 共源、共栅和共漏放大器的性能 共源、场效应管电路的性能特点、 场效应管电路的性能特点、分析方法与三极管 放大器相似。不同之处仅在于，FET管的 =0。 放大器相似。不同之处仅在于，FET管的ig=0。 一、共源放大器g + RS + vs + RS + vs + + RG gmvgx s rdsvi RG-voRD RL -vi-voRD RL -RiRoRi = RGRO = RD // rds(4(4-3-24)vo Av = =? vig m vgs ( Ro // RL ) vgs≈ ? g m ( Ro // RL )反相放大电路接R′S的共源放大器 ′+ RS + vs + RS + vs +ggmvgx+ rds RD RL R′o Ro ′vi-RGvoR′S RD RL ′vi-RG s R′S ′vo-RiRi = RG 不变经推导 则′ ′ ′ Ro = RS + (1 + g m RS )rds ′ Ro = Ro // RD增大 减小′ g m RL g m v gs ( RD // RL ) vo ≈? ≈? Av = ′ 1 + g m RS ′ vi vgs + g m vgs RS共栅放大器RS + vs + + R′S ′ RD RL RS + vs -ii +si′i ′gmvgs io+vi-vo-vigR′S ′RD RLvo-? v gs vi 1 因为 Ri′ = = = ii′ ? g m vgs g mRi′ (4(4-3-25)所以1 ′ Ri = RS // gm而 Ro ≈ RD (4-3-26) (4-vo ? g m vgs ( RD // RL ) (4≈ g m ( RD // RL ) (4-3-28) Av = = vi ? vgs共漏放大器， 三、共漏放大器，又称为源极输出器g RS RG R′S RL ′ + + s RG R′S ′ RLgmvgsrds +RS + vs -+vi-vo-+ vs -vivoUo Uo Ri = RG Io = + Id = + gmU o Rs Rs 输出电阻低 1 ′ // RO ≈ RS 经推导 (4g m (4-3-32) 同相放大电路′ g m vgs ( RS // RL ) vo ′ g m ( RS // RL ) Av = ≈ = ′ ′ vi v gs + g m vgs ( RS // RL ) 1 + g m ( RS // RL )电压放大倍数小于1 但接近于1 电压放大倍数小于1，但接近于1； (4(4-3-31)4.3.4场效应放大电路的特点优点：输入电阻高、噪声低、温度稳定性好。 优点：输入电阻高、噪声低、温度稳定性好。 缺点：放大能力差（ 较小） 易损坏。 缺点：放大能力差（gm较小），易损坏。 应用：多级电压放大电路的输入级。 应用：多级电压放大电路的输入级。四、小结：FET三种组态电路性能比较 小结：FET三种组态电路性能比较+ RS + RD RL + RS + vs +v vo RS + R G + i R′S ′ vs vi R′ RD RL + ′S - vs 共源 Ri Ro AvRG 大vo-vi-RG+R′S R vo ′ L -共栅′ RS // 1 gm共漏 小RG 大′ RS // 1 小 gmRD 大RD大′ g m RL 大 ? ′ 1 + g m RS′ g m RL 大′ g m ( RS // RL ) ≈1 ′ 1 + g m ( RS // RL )四、三种基本放大电路的性能比较BJT 组态对应关系： 组态对应关系： CE CC CB FET CS CD CG FET CS： ? gm ( Rd // RL ) ：gm ( R // RL ) CD： 1 g ( R // R ) ： + m L电压增益： 电压增益：BJT CE： ：?β ? ( Rc // RL )rbe(1 + β ) ? ( Re // RL ) CC： r + (1 + β )( R // R ) ： be e LCB： ：β ? ( Rc // RL )rbeCG： gm ( Rd // RL ) ：四、三种基本放大电路的性能比较输入电阻： 输入电阻：CE： ： BJT Rb // rbe FET CS： Rg3 + ( Rg1 // Rg2 ) ： CD： Rg3 + ( Rg1 // Rg2 ) ： CG： R // ：1 gmCC： Rb // [rbe + (1 + β )( Re // RL )] ： rbe Re // CB： ： 1+ β输出电阻： 输出电阻：CE： ： Rc CS： ： CD： ： CG： ：Rd R //Rd( Rs // Rb ) + rbe CC：Re // ： 1+ β Rc CB： ：1 gm4.3.5 集成MOS放大器 集成MOS放大器集成MOS放大器与分立 放大器与分立MOS放大器电路结构相 集成 放大器与分立 放大器电路结构相 只是为了提高集成度，集成MOS放大器中的 同，只是为了提高集成度，集成 放大器中的 负载电阻采用了以不同方法实现的有源电阻。 负载电阻采用了以不同方法实现的有源电阻。 集成MOS放大器类型： 集成MOS放大器类型： 放大器类型 NMOS放大器 放大器 放大管NEMOS 放大管NEMOS E/EMOS放大器 放大器 负载管NEMOS 负载管 放大管NEMOS 放大管 E/DMOS放大器 放大器 负载管NDMOS 负载管 CMOS放大器 放大器 放大管、负载管均为 型 放大管、负载管均为E型 但沟道互补1、E/EMOS放大器 放大器VDD T2 g1 + -i交流通路s2 T2 g2 +微变等效电路gm1vgs1 + g1 gm2vgs2 + rds1 rds2T1 +T1 s1vi+ -vo-vo-vi- s1vogmu2vus2v要求两管工作在饱和区， 要求两管工作在饱和区， 即 vi & VGS(th)1 ， v o & vi ? VGS(th)1v DS2 = VDD ? v o = vGS2 & vGS(th)2由于g 等效为电阻： 由于 m2vgs2= -gm2vo ， 则受控源 gm2vgs2等效为电阻：1/gm2 等效为电阻： 因 gmu2vus2= -gmu2vo ， 则受控源 gmu2vus2等效为电阻：1/gmu2简化等效电路电压增益： 电压增益：gm1vgs1 (4g m1 (4-3-33) vo =? Av = 1 1 vi + g1 + + g m2 + g mu2 rds1 rds2 vi + 1 1 gm2 gmu2g m1 g m1 - s1 ≈? =? g mu2 g m2 (1 + η 2 ) g m2 (1 + ) g m2 (4(4-3-34)rds1 rds2vo-其中 η2= 0.1 ~ 0.3由于MOS管跨导 管跨导 由于 所以gm ≈2 ? n COXW I DQ l(W / l )1 1 Av = ? ? (W / l ) 2 1 + η 2（小于10倍） 小于 倍 (4(4-3-35)1、E/DMOS放大器 放大器要求两管工作在饱和区： 要求两管工作在饱和区：即 vi & VGS(th)1 ， v o & vi ? VGS(th)1VDD T2v DS2 = VDD ? vo & 0 ? vGS(th)2开路。 由于 vgs2= 0 ，因此受控源 gm2vgs2开路。T1 +vi+ -vo-等效为电阻： 因 gmu2vus2= -gmu2vo ， 则受控源 gmu2vus2等效为电阻：1/gmu2g m1 vo = ? Av = 1 1 vi + + g mu2 rds1 rds2简化等效电路gm1vgs1 + g1 + rds1 rds2 1g m1 g m1 ≈? =? 几十倍） （几十倍） g mu2 η 2 g m2vi- s1vogmu2 -2、CMOS放大器 放大器N+N+P+P+P N结构特点： 结构特点： 两增强型MOS管沟道互补，衬底彼此电隔离。 管沟道互补，衬底彼此电隔离。 两增强型 管沟道互补 若NMOS管S极接最低电位 管 极接最低电位 若PMOS管S极接最高电位 管 极接最高电位 极可与U极直接相连 则S极可与 极直接相连 极可与因此， 放大器不存在衬底效应。 因此，CMOS放大器不存在衬底效应。 放大器不存在衬底效应CMOS共源放大器 共源放大器 共源要求两管工作在饱和区： 要求两管工作在饱和区： 即 vi & VGS(th)1 ， v o & vi ? VGS(th)1VGGVDD T2vGS2 = VGG ? VDD & vGS(th)2 v DS2 = vo ? VDD & vGS2 ? vGS(th)2由 vgs2= vus1 = vus2 = 0 ，画出简化等效电路。 画出简化等效电路。T1 +vi+ gm1vgs1vo-vo = ? g m1 ( rds1 // rds2 ) (4-3-36) + g1 (4则 Av = vi vi 1 2 ? n C OXW1 - s1 I DQ ， rds1 ≈ λ I 由于 g m1 ≈ 1 DQ l1+ rds1 rds2vo-rds 21 ≈ λ2 I DQ2 ? n COXW1 1 1 因此 Av = ? （500~2000倍） 倍 ? ? I DQ λ1 + λ2 l1 (4(4-3-37)分析集成MOS放大器时，需注意以下问题： 放大器时，需注意以下问题： 分析集成 放大器时 分析电路性能时， 分析电路性能时，必须考虑负载管衬底效应的影 用背栅跨导表示）。 响（用背栅跨导表示）。 分析过程中， 分析过程中，压控电流源的控制电压与电流源两端 电压相等时，压控电流源可用等效电阻置换。 电压相等时，压控电流源可用等效电阻置换。 无论是CMOS放大器还是 放大器还是NMOS放大器，只要采用 放大器， 无论是 放大器还是 放大器 场效应管作有源电阻， 场效应管作有源电阻 ， 则其电流流向必须与放大管 电流流向一致。 电流流向一致。 分析得知：共源 放大器的A 分析得知：共源CMOS放大器的 v &E/DMOS的Av 放大器的 的 &E/EMOS的Av。 的复合管：也称为达林顿管 １、复合管：也称为达林顿管作用：构成高 管或高跨导管 管或高跨导管； 作用：构成高β管或高跨导管； 提高输入电阻rbe 集成功放电路、共集电极电路等。 集成功放电路、共集电极电路等。
复合管的构成条件和特点： (2) 复合管的构成条件和特点：A：两管的电流方向必须相统一 两管的电流方向必须相统一B：第二只管的发射极必须单独接出 第二只管的发射极必须单独接出C：复合管的导电类型由第一只管的导电类型决定D：复合管β＝β1β2（1）前后两管连接应保证前级输出电流与后级输入 电流实际方向一致。 T1管的 管的c 极接T2管的b T2管的 电流实际方向一致。 T1管的c或e极接T2管的b极。 （2）外加电压的极性应保证前后两个管子均为发 射结正偏，集电结反偏，都在放大区（电流走的通）。 射结正偏，集电结反偏，都在放大区（电流走的通）。复合管的错误连接方式结 论两个同类型的三极管组成复合管， 其类型与原来相同。 1. 两个同类型的三极管组成复合管 ， 其类型与原来相同 。 复 合管的 β ≈ β1 β2，复合管的rbe = rbe1 +（1+β1 ） rbe2 。 be1 be2 两个不同类型的三极管组成复合管， 2. 两个不同类型的三极管组成复合管 ， 其类型与前级三极管 相同。 相同 。 复合管的 β ≈ β 1 β2 ， 复合管的 rbe = rbe1 + （ 1+β1 ） be1 rbe2 。 be2 在集成运放中， 复合管不仅用于中间级， 3. 在集成运放中 ， 复合管不仅用于中间级 ， 也常用于输入级 和输出级。 和输出级。优点可以获得很高的电流放大系数 β ； 提高中间级的输入电阻； 提高中间级的输入电阻； 提高了集成运放总的电压放大倍数。 提高了集成运放总的电压放大倍数。?复合三极管? 复合三极管是把两个三极管的管脚适当的连接起 来使之等效为一个三极管， 典型结构如图所示。 来使之等效为一个三极管， 典型结构如图所示。 ?? ic=ic1+ic2=β1ib1+β2ib2 =β1ib1+β2(1+β1) ib1??? ≈ β1ib1 + β2β1 ib1 = β1ib1 （1+ β2 ）? ≈ β1β2 i b1 ??? ?
即 β=ic ib1说明复合管的电流放大系数β近似等于两个管子 说明复合管的电流放大系数 近似等于两个管子 电流放大系数的乘积。同时有?? 电流放大系数的乘积。同时有? ICEO=ICEO2+ β2ICEO1?? ??表明复合管具有穿透电流大的缺点。 ? 表明复合管具有穿透电流大的缺点。复合管的构成方式： 复合管的构成方式：c ic ic b ib方式一： 方式一： c ibbT1 T2 eic1 = β1ib , ib 2 = ie1 = (1 + β1 )ib , ic 2 = β 2ib 2 , ic = ic1 + ic 2 = [β1 + β 2 (1 + β1 )]ibe
I C1R1 51k? ? IB1R3 5.1k? ? A 10?F ? T1 R4 51? ?R6 150k? ? T2 C3 ++VCC +15V例题4.3.1++ 10?F ?R2 vs 11k? ?10?F ? R7 3.3k? ? RL 5.1k? ?CR5 1k? ?+C2 47?F ?为提高放大电 路的带负载能力， 路的带负载能力， 多级放大器的末级 常采用共集电路。 + 常采用共集电路。 共射共射-共集两级阻 vo 容耦合放大电路如 图所示。 图所示。已知电路 C 中β1=β2=50， ， 。 VBEQ=0.7V。(1) 求各级的静态工作点； 求各级的静态工作点； (2) 求电路的输入电阻 i和输出电阻 o； 求电路的输入电阻R 和输出电阻R (3) 试分别计算 L接在第一级输出端和第二级输出端时， 试分别计算R 接在第一级输出端和第二级输出端时， 电路的电压放大倍数。 电路的电压放大倍数。求各级的静态工作点； 解： (1) 求各级的静态工作点；电容开路，所以… 电容开路，所以I C1 R1 51k? ? IB1 R3 5.1k? ? A 10?F ? T1 R4 51? ? R5 1k? ? + C2 47?F ? R6 150k? ? T2 C3 + 10?F ? R7 3.3k? ? RL 5.1k? ? +VCC +15V各级静态工作点彼此独立， 各级静态工作点彼此独立， 可分级计算。 可分级计算。 阻容耦合的特点 变压器耦合 第一级： 第一级： 分压式射极偏置VB1 VCC R2 = ≈ 2V R1 + R2++ 10?F ?R2 vs 11k? ?+voCC第二级： 第二级：射极偏置I BQ 2 =I CQ1 ≈ I EQ1VCC ? VBEQ = 0.035mA V CEQ 1 ≈ VCC ? I CQ (R3 + R4 + R5 ) = 4.37 V R6 + (1 + β 2 )R7VB1 ? VBEQ = = 1.24mA R4 + R5I CQ 2 ≈ I EQ 2 ≈ β I BQ 2 = 1.75mAI BQ1 = I CQ / β = 24.8?AVCEQ 2 = VCC ? I EQ 2 R7 = 6.23VI C1R1 51k? ? IB1R3 5.1k? ? A 10?F ? T1 R4 51? ?R6 150k? ? T2 C3 ++VCC +15V(2) 求Ri和Ro；rbe1 = 200? + (1 + β 1 )rbe 2++ 10?F ?R2 vs 11k? ?10?F ? R7 3.3k? ? RL 5.1k? ?+vo26(mV ) ≈ 1.27k? I E1 (mA ) 26(mV ) = 200? + (1 + β 2 ) ≈ 0.96k? I E 2 (mA )CR5 1k? ?+C2 47?F ?C? r + ( R6 // R3 ) ? Ro = Ro2 = R7 // ? be 2 ? 1+ β2 ? ? ? 0.96 + (150 // 5.1) ? = 3.3k? // ? ? k? = 0.11k? 51 ? ?Ib2 Ic2Ri= Ri1= R1//R2//[rbe1+ (1+β 1)R4]≈2.66k? ?b1 + rbe1 Vi R1 C R2 e1 R4 Ib1 Ic1 c1 ++ rbe2 e2 R6 R7 + Vo C RL b2 c2βIb2βIb1R3Vo1 = Vi2 CCRiRo1Ro(3) 分别计算 L接在第一级输出端和第二级输出端时, 电压增益 分别计算R 接在第一级输出端和第二级输出端时,b1 + rbe1 Vi R1 C R2 e1 R4 Ib1 Ic1 c1 +b2 +Ib2Ic2c2rbe2βIb2e2 + Vo C RLβIb1R3Vo1 C=RLVi2 CR6 R7Ri2& & AV = AV 1 V ? β ( R3 // RL ) = o1 = Vi rbe 1 + (1 + β 1 ) R4V V V & & & AV = o = o1 ? o = AV 1 × AV 2 Vi Vi Vi 2V ? β ( R3 // Ri 2 ) ? 50 × ( 5.1 // 5.1)k? & AV 1 = o1 = = = ?32.95 Vi rbe1 + (1 + β )R4 (1.27 + 51 × 0.051)k?= ?60.82Ri2=R6//[rbe2+ (1+β)(R7//RL)] =150//104=61.11k? ?(1 + β )( R7 // RL ) & = Vo = AV 2 = 0.99 Vi 2 rbe 2 + (1 + β )( R7 // RL )& & & AV = AV 1 × AV 2 = ?60.82 × 0.99 = ?60.21思考题1.既然三极管含有两个PN结 1.既然三极管含有两个PN结，那么三极管可不可 既然三极管含有两个PN 以用两个二极管代替？ 以用两个二极管代替？ 2.试说明图解法和估算法求静态工作点相同和不 2.试说明图解法和估算法求静态工作点相同和不 同之处。 同之处。 3.怎样理解共集电极电路的“射极跟随”作用？ 3.怎样理解共集电极电路的“射极跟随”作用？4-21 怎样理解共集电极电路的 4.试通过特性曲线和交流负载线说明怎样设置工作 4.试通过特性曲线和交流负载线说明怎样设置工作 才能减小非线性失真。 点，才能减小非线性失真。 5.“发射结正偏，集电结反偏” 5.“发射结正偏，集电结反偏”在设置共集和共 基电路偏置电压时，是否还成立？ 基电路偏置电压时，是否还成立？电路哪些具有放大作用？ 下列 a ~ f 电路哪些具有放大作用？ (a)CbT(b)RcRc(c)Cb2T-VCC Rb Rc Cb2Cb1Rb VBBVCCCb1T(d)Rb Cb1T+VCC Rc Cb2(e)-VCC Rc(f)Rc Cb1TCb2 VCCCb1TCb2Rb VBB【例4.3.2】已知 BB=1V，Rb=24k?， 】已知V ， ， VCC=12V，Rc=5.1k ? ，rbb′=100k ? ，β ， ＝100，UBEQ=0.7V。求（1）Q； ， 。 ） ； & A （2） 、Ri和Ro。u ） 【解】（1）直流通路和各极电流 和各极电压间电压的方向如图所示。 和各极电压间电压的方向如图所示。 则 VBB ? U BEQ I BQ = = 12.5 ?A Rb I CQ = βI BQ = 1.25mA U CEQ = VCC ? I CQ Rc = 5.63VU rbe = rbb′ + β T （2） ） I CQ = (100 + 100ICQ＋IBQ U UCEQ BEQ＋ －－26 )? = 2.2k? 1.25 & 计算过程从略） 根据公式可求出 Au 、Ri和Ro。（计算过程从略）【例4.3.3】已知 b=510k?，VCC=12V，Rc=3k ? ，rbb′=150k 】已知R ， ， & ? ，β＝80，UBEQ=0.7V，RL= 3k ? 。求：（ ） 、 ：（1） ＝ ， ， Au& & = Uo = ? Ri和Ro。（ ）若所加信号源内阻 s=2 k ?，求 Aus & 。（2）若所加信号源内阻R ， Us& ′ & = Uo = ? βRL ( R = R // R ) Au L c L & Ui rbeRi = Rb // rbe ≈ rbe Ro = Rc注意放大电路的R 与信号源内阻无关； 与负载无关。 放大电路的Ri与信号源内阻无关；Ro与负载无关。 & & & （2） ） & = Uo = Ui ? Uo = Ri ? A & Aus u & & & U U U R +Rs s i s i电路如图题4.3.4所示。设两管的特性一致，β1 = β2 =50， 电路如图题 所示。设两管的特性一致， ， 所示 VBEQ1 = VBEQ2 = 0.7V。 。 各为什么组态； (1) 试画出该电路的交流通路，说明 1、T2各为什么组态； ) 试画出该电路的交流通路，说明T (2) 估算 CQ1、VCEQ1、ICQ2、VCEQ2 ) 估算I 提示： 故有I （提示：因VBEQ1 = VBEQ2，故有 BQ1 = IBQ2）； (3) 求Av、Ri和Ro。 )习题 4.3.4题4.3.4图 图电路如图题4.3.5所示。设两管的β =100，VBEQ = 0.7V， 所示。 电路如图题 所示 ， ， 试求： ) 试求：(1)ICQ1、VCEQ1、ICQ2、VCEQ2；(2)Av1、Av2、Av、Ri和Ro。 )习题 4.3.5题4.3.5C1 + vi CRb1 100k? + C3 + Re 10k? T C2 ++VCC +15V例4.3.6已知图示放大电路中三极管的 β =60，rbe=3k?。 ， ? (1) 若电容 3断开，求Ri 若电容C 断开， (2) 接上 3后，求Ri 。 接上CRb 20k? Rb2 100k?RL 10k?+ vo CIiIb b c rbe eIcIi + Rb Vi a Rb1 C RiIb b IRb3 rbe e H Rb2 Re cIc+ Rb IRb3βIbH + RLβIbVi a Rb1 C Ri R′i Rb2+ Vo CRLReVo CR′i放大电路如图所示。各三极管都有β 放大电路如图所示。各三极管都有β = 49，VBE=0.7V。 ， 。 (1) 试简要说明各三极管的作用； 试简要说明各三极管的作用； (2) 计算电路的电压放大倍数（电容的容抗可忽略不计）。 计算电路的电压放大倍数（电容的容抗可忽略不计）。+VC (+12V ) T2 C3例4.3.7R1 10k C1 ?R3 3.3k ? R6 T1 8.2k R4 ? 43? R5 1.5k ? C2 R7 1.8k ?ViR2 3.3k ?T3 R8 1k?RL Vo 1k?UGS(th)=4V，IDO=10mA。试估算 点，& u 和Ro 。 ， 。试估算Q点 A 【解】（1）估算Q点 估算Q UGSQ=VGG＝6V? VGG ? ? IDQ = IDO ? 1? = 2.5m A ? ? ? uGS(th) ? UDSQ=VDD-IDQRd＝（12－2.5×3）V＝4.5V ＝（12－2.5×2【例4.3.8】如图所示电路，VGG=6V，VDD=12V，Rd=3k?； 4.3.8】如图所示电路， ， ， ；& （2）估算 Au和Rogm = 2 UGS(th) IDO IDQ?2 ? S S = ? 10× 2.5 ?m = 2.5m ?4 ?& gmUgs Rd & Au = ? = ?gmRd = 7.5 ，Ro=Rd=3k? & Ugs结论共源电路的放大能力远不如共射电路例题4.3.9 例题共漏极放大电路如图示。 共漏极放大电路如图示。试 求中频电压增益、 求中频电压增益、输入电阻和输出 电阻。 电阻。 解： 1）中频小信号模型 （ （2）中频电压增益 ）& & & 由 V = Vgs + gmVgs ( R // RL ) = Vgs [1 + gm ( R // RL )] & i & & Vo = gmVgs ( R // RL )得& & = Vo = gm ( R // RL ) ≈ 1 AVm & Vi 1 + gm ( R // RL )Ri ≈ Rg3 + ( Rg1 // Rg2 )（3）输入电阻 ）例题4.3.9 例题（4）输出电阻 由图有& & & & = I ? gmVgs = VT ? gmVgs & IT R R & & V = ?Vgs T所以& VT 1 1 Ro = & = = R // 1 IT gm + gm R放大电路如图所示。 例4.3.10放大电路如图所示。已知 gm = 18 ms，β = 100， 试求电路的中频增益、输入电阻和输出电阻。 rbe = 1 k?，试求电路的中频增益、输入电阻和输出电阻。 解： 画中频小信号等效电路 根据电路有& & & Vi = Vgs + gmVgs R2 & & & & gmVgs = I b + βI b ≈ βI b & & V = ? βI Ro b c则电压增益为& & = V o = ? gm Rc = ?128.6 AVM & 1 + gm R2 ViRi ≈ Rg = 5 M?Ro ≈ Rc = 20 k?由于 Rg && Rs则& & & Ri Vo Vi Vo & & = & ? AVM ≈ AVM = ?128.6 = & ? & = AVsM & Rs + Ri Vs Vs Vi& Vo & 例题1 例题 1. 放大电路如图所示。试求 AV = & 放大电路如图所示。 Vi 解： 3.4节例题中已求得 rbe1 = 863 ?I B2 = VCC ? VBE ≈ 33.9uA Rb + (1 + β ) Re。已知β=50。 。I C2 = β ? I B2 = 1.69mArbe2 26( mV ) ≈ 200? + (1 + β ) I E ( mA ) = 984.6?Ri2 = 150 k//[ rbe2 + (1 + β )( 4k//4k)] = 61kRi = 300k // rbe1 ≈ rbe1 = 863?& ( R // Rb ) + rbe Vo1 β ? ( Rc1 // Ri2 ) & = Ro = Re // s AV1 = ?217.5 & =? 1+ β Vi rbe1 ( R // Rb2 ) + rbe2 & & 3.4节例题中求得单级放大 倍数 AV = ?115.87 Vo = Re2 // o1 & AV2 = ≈1 1+ β & Vo1 两者比较可看出增益明显提高 ( 4k // 150k ) + 0.9846k = 4k // & & & 1 + 50 & = Vo = Vo1 ? Vo = A ? A = ?217.5 & & AV V1 V2 & & & Vi Vi Vo1 ≈ 95?题2RL1 = 7.5 //1.8 // rbe2 + (1 + β2 ) ×15 ×10?3 = 0.75kRO1 = 3.3k[]AV1 =β1(3.3 // RL1) Vo1 =? Vi rbe1 + (1 + β1 ) ×15 ×10?3′ β2 RL Vo =? Vo1 rbe2 + (1 + β2 ) ×15 ×10?3= ?15.27AV2 == ?56.4AV = Vo Vo1 Vo = ? = AV1 ? AV2 = 861.2 Vi Vi Vo1+15V例3 ：静态分析： 静态分析：I B R s + V BE + (1 + β ) I B R E = 15 VV CE = 30V ? I C ( R c + R e )+共射 直接 耦合RsRc c+vobRLe Revs Cvi+动态分析： 动态分析： & & Vo β I b ? ( Rc // RL ) & AVS = & = ? & Vs I b ( RS + rbe )Ri = rbeRo = Rc负电 交流通路 源b Rs + rbe Vi e Ib-15VIc c + Vo RLβIbRc+ Vs CC(1+β)IbC放大电路如图所示， 放大电路如图所示，已知β=50。试求 。试求: & 例4（1）Q点; V& ：） 点 V （2） ）& & AV = &o 、AVS = &o Vs Vi Ri、Ro解： 1）求Q点 （ ） 点IB = V CC ? V BE V CC 12 V ≈ = = 40 uA Rb Rb 300 k ?+ Vs CI C = β I B = 50 × 40 uA = 2 mAV CE = V CC ? I C R c = 12 ? 2 mA × 4 k ? = 4VRs +i放大电路RiV Q点合适吗？ 点合适吗？ 点合适吗 C（2）rbe ≈ 200? + (1 + β ) ）& & & & = Vo = Vi ? Vo = Ri ? A & & AVS Vo β ? ( Rc // RL ) V & & & & = Vs Vs Vi Ri + Rs AV = ?115.87 & =? Vi rbe 863 = × ( ?115.87 ) Ri = Rb // rbe ≈ rbe = 863? 863 + 500 = ?73.36 Ro = Rc = 4k?26(mV ) = 863? I C (mA )耦合电容和旁路电容的选择 耦合电容和旁路电容的选择1.耦合电容 耦合电容1 C1 = C 2 = (3 ~ 10) 2πf L R C1 → R = (R S + R i ) C 2 → R = (R O + R L ) (几?f ~ 几十?f )1 C E = (1 ~ 3 ) 2 π f L R ′E (R' S + rbe ) R ′E = Re // 1+ β ( 几十 ? f ~ 几百 ? f )2.旁路电容 旁路电容
模拟电路线性 第4章4.3放大器基础―汇集和整理大量word文档,专业文献,应用文书,考试资料,教学教材,办公文档,教程攻略,文档搜索下载下载,拥有海量中文文档库,关注高价值的实用信息,我们一直在努力,争取提供更多下载资源。}