模电助教版第2章 基本放大电路分析

第二章基本放大电路分析P2832.1放大电路基本概念1.管子:①场效应晶体管(“FET”)②双极型晶体管(“BJT”)2.放大电路构成:A放大电路+-usRsRL信号源直流电源负载＋ui－＋uo－uo(t)=A·ui(t)Amplifier3.静态与动态:A放大电路+-usRsRL信号源直流电源负载＋ui－＋uo－uo(t)=A·ui(t)①“先静后动”②“分步调试”大信号模型“分析”与“设计”1.管子:①场效应晶体管(“FET”)②双极型晶体管(“BJT”)2.放大电路构成:小信号模型“静态分析”(“直流分析”)与“动态分析”“图解法”与“估算法”(模型分析法)Amplifier例:共源极放大电路.分析iD,uDS.＋VGG－4.5VdgsiDiO＋uO=uDS－＋uI=uGSiI－＋VDD－15VRd7.5k输入回路输出回路+-ui1.3.4NMOS应用(“图解法”分析)1.3场效应晶体三极管(“FET”)1.3.1绝缘栅场效应管(“IGFET”)1.3.3场效应管的主要参数和特点1.3.2结型场效应管(“JFET”)参考P58-60复习举例例:共源极放大电路.分析iD,uDS.＋VGG－4.5VdgsiDiO＋uO=uDS－＋uI=uGSiI－＋VDD－15VRd7.5k输入回路令UGS（th）=3V输出回路+-ui1.静态工作点(ui=0V时)输入静态点:iI=iGS=IGSQ=0mAuI=uGS=UGSQ=4.5V输出静态点:iO=iD=IDQ=？uO=uDS=UDSQ=？利用:①iD=f(uDS)|uGS=4.5V②uO=uDS=VDD－iD·Rd即iD=－uDS/Rd＋VDD/Rd1.3.4NMOS应用(“图解法”分析)1.静态工作点(ui=0V时)输入静态点:iI=iGS=IGSQ=0mAuI=uGS=UGSQ=4.5V输出静态点:iO=iD=IDQ=？uO=uDS=UDSQ=？利用:①iD=f(uDS)|uGS=4.5V②uO=uDS=VDD－iD·Rd即iD=－uDS/Rd＋VDD/RdiD(mA)12V9.5VVDD/Rd=2mAB6V5VIDQ=0.9mAQ4.5V=UGSQ4VUGS(th)=3V0.26.08.210.415VAuDS(V)UDSQVDD1.静态工作点(ui=0V时)输入静态点:iI=iGS=IGSQ=0mAuI=uGS=UGSQ=4.5V输出静态点:iO=iD=IDQ=？uO=uDS=UDSQ=？利用:①iD=f(uDS)|uGS=4.5V②uO=uDS=VDD－iD·Rd即iD=－uDS/Rd＋VDD/RdiD(mA)12V9.5VVDD/Rd=2mAB6V5VIDQ=0.9mAQ4.5V=UGSQ4VUGS(th)=3V0.26.08.210.415VAuDS(V)UDSQVDD故IDQ=0.9mAUDSQ=8.2V例:共源极放大电路.分析iD,uDS.＋VGG－4.5VdgsiDiO＋uO=uDS－＋uI=uGSiI－＋VDD－15VRd7.5k输入回路令UGS（th）=3V输出回路+-ui1.静态工作点(ui=0V时)输入静态点:iI=iGS=IGSQ=0mAuI=uGS=UGSQ=4.5V输出静态点:iO=iD=IDQ=？uO=uDS=UDSQ=？利用:①iD=f(uDS)|uGS=4.5V②uO=uDS=VDD－iD·Rd即iD=－uDS/Rd＋VDD/Rd1.3.4NMOS应用(“图解法”分析)故IDQ=0.9mAUDSQ=8.2V例:共源极放大电路.分析iD,uDS.＋VGG－4.5VdgsiDiO＋uO=uDS－＋uI=uGSiI－＋VDD－15VRd7.5k输入回路令UGS（th）=3V输出回路+-ui2.动态分析(令ui=0.5sint(V)时)输入工作点:iI=iGS=0mAuI=uGS=UGSQ＋ui=4.5＋0.5sint(V)输出工作点:iO=iD=IDQ＋id=0.9＋id=？(mA)uO=uDS=UDSQ＋uds=8.2＋uds=？(V)利用:①iD=f(uDS)|uGS=uI②uO=uDS=VDD－iD·Rd即iD=－uDS/Rd＋VDD/Rd1.3.4NMOS应用(“图解法”分析)故IDQ=0.9mAUDSQ=8.2ViD(mA)12V9.5VVDD/Rd=2mAB6V5VIDQ=0.9mAQ4.5V=UGSQ4VUGS(th)=3V0.26.08.210.415VAuDS(V)UDSQVDD2.动态分析(令ui=0.5sint(V)时)输入工作点:iI=iGS=0mAuI=uGS=UGSQ＋ui=4.5＋0.5sint(V)输出工作点:iO=iD=IDQ＋id=0.9＋id=？(mA)uO=uDS=UDSQ＋uds=8.2＋uds=？(V)利用:①iD=f(uDS)|uGS=uI②uO=uDS=VDD－iD·Rd即iD=－uDS/Rd＋VDD/RdiD(mA)12V9.5VVDD/Rd=2mAB6V5VIDQ=0.9mAQ4.5V=UGSQ4VUGS(th)=3V0.26.08.210.415VAuDS(V)UDSQVDD2.动态分析(令ui=0.5sint(V)时)输入工作点:iI=iGS=0mAuI=uGS=UGSQ＋ui=4.5＋0.5sint(V)输出工作点:iO=iD=IDQ＋id=0.9＋id=？(mA)uO=uDS=UDSQ＋uds=8.2＋uds=？(V)利用:①iD=f(uDS)|uGS=uI②uO=uDS=VDD－iD·Rd即iD=－uDS/Rd＋VDD/RduGS=uI(V)12ViD(mA)ttt1.2mA0.6mA2.20.30.5iD(mA)12V9.5VVDD/Rd=2mAB6V5VIDQ=0.9mAQ4.5V=UGSQ4VUGS(th)=3V0.26.08.210.415VAuDS(V)UDSQVDD2.动态分析(令ui=0.5sint(V)时)输入工作点:iI=iGS=0mAuI=uGS=UGSQ＋ui=4.5＋0.5sint(V)输出工作点:iO=iD=IDQ＋id=0.9＋id=0.9＋0.3sint(mA)uO=uDS=UDSQ＋uds=8.2＋uds=8.2－2.2sint(V)利用:①iD=f(uDS)|uGS=uI②uO=uDS=VDD－iD·Rd即iD=－uDS/Rd＋VDD/RduGS=uI(V)12ViD(mA)ttt1.2mA0.6mA2.20.30.54.45.02.22/2/imomiouUUUUAiD(mA)12V9.5VVDD/Rd=2mAB6V5VIDQ=0.9mAQ4.5V=UGSQ4VUGS(th)=3V0.26.08.210.415VAuDS(V)UDSQVDD2.动态分析(令ui=0.5sint(V)时)输入工作点:iI=iGS=0mAuI=uGS=UGSQ＋ui=4.5＋0.5sint(V)输出工作点:iO=iD=IDQ＋id=0.9＋id=？(mA)uO=uDS=UDSQ＋uds=8.2＋uds=？(V)利用:①iD=f(uDS)|uGS=uI②uO=uDS=VDD－iD·Rd即iD=－uDS/Rd＋VDD/RduGS=uI(V)12ViD(mA)ttt1.2mA0.6mA2.20.3iD(mA)12V9.5VVDD/Rd=2mAB6V5VIDQ=0.9mAQ4.5V=UGSQ4VUGS(th)=3V0.26.08.210.415VAuDS(V)UDSQVDD2.动态分析(令ui=0.5sint(V)时)输入工作点:iI=iGS=0mAuI=uGS=UGSQ＋ui=4.5＋0.5sint(V)利用:①iD=f(uDS)|uGS=uI②uO=uDS=VDD－iD·Rd即iD=－uDS/Rd＋VDD/RduGS=uI(V)12ViD(mA)ttt1.2mA0.6mA2.20.3ui=5sint(V)时大信号非线性失真—截止区:缩顶,可变电阻区:削顶最大不失真输出幅度—Q中点iD(mA)12V9.5VVDD/Rd=2mAB6V5VIDQ=0.9mAQ4.5V=UGSQ4VUGS(th)=3V0.26.08.210.415VAuDS(V)UDSQVDD3.电子开关iI=iGS=0mAuI=uGS=方波时利用:①iD=f(uDS)|uGS=uI②uO=uDS=VDD－iD·Rd即iD=－uDS/Rd＋VDD/RduGS=uI(V)12ViD(mA)ttt1.2mA0.6mA2.20.3反相器—电子开关dgs＋VGG－4.5VdgsiDiO＋uO=uDS－＋uI=uGSiI－＋VDD－15VRd7.5k输入回路输出回路+-ui12V0V15V0.2Vdgs1.3场效应晶体三极管(“FET”)1.3.1绝缘栅场效应管(“IGFET”)例:共源极放大电路.分析iD,uDS.1.3.4NMOS应用(“图解法”分析)1.3.3场效应管的主要参数和特点1.3.2结型场效应管(“JFET”)参考P58-60反相器—电子开关＋VGG－4.5VdgsiDiO＋uO=uDS－＋uI=uGSiI－＋VDD－15VRd7.5k输入回路输出回路+-ui12V0Vdgs1.3场效应晶体三极管(“FET”)1.3.1绝缘栅场效应管(“IGFET”)例:共源极放大电路.分析iD,uDS.1.3.4NMOS应用(“图解法”分析)1.3.3场效应管的主要参数和特点1.3.2结型场效应管(“JFET”)参考P58-60157.5dsg反相器—电子开关例:共源极放大电路.分析iD,uDS.＋VGG－4.5VdgsiDiO＋uO=uDS－＋uI=uGSiI－＋VDD－15VRd7.5k输入回路输出回路+-ui1.3.4NMOS应用(“图解法”分析)1.3场效应晶体三极管(“FET”)1.3.1绝缘栅场效应管(“IGFET”)1.3.3场效应管的主要参数和特点1.3.2结型场效应管(“JFET”)参考P58-603.静态与动态:A放大电路+-usRsRL信号源直流电源负载＋ui－＋uo－uo(t)=A·ui(t)①“先静后动”②“分步调试”大信号模型“分析”与“设计”1.管子:①场效应晶体管(“FET”)②双极型晶体管(“BJT”)2.放大电路构成:小信号模型“静态分析”(“直流分析”)与“动态分析”“图解法”与“估算法”(模型分析法)Amplifier4.主要性能指标(5个)(动态指标)A放大电路+-usRsRL信号源直流电源负载＋ui－＋uo－uo(t)=A·ui(t)①增益(放大倍数)UimUom电压增益Au：Au=Uo/Ui=Uom/Uim=uo/uiAu=Uo/UiAu(dB)=20lgUo/Ui源电压增益Aus:Aus=Uo/Us=uo/usAmplifierioouoUUA开路电压增益：负载开路(即RL=∞)时的电压增益。4.主要性能指标(5个)(动态指标)A放大电路+-usRsRL信号源直流电源负载＋ui－＋uo－uo(t)=A·ui(t)①增益(放大倍数)UimUom电压增益Au：Au=Uo/Ui=Uom/Uim=uo/uiAu=Uo/UiAu(dB)=20lgUo/Ui源电压增益Aus:Aus=Uo/Us=uo/usAmplifier电流增益互阻增益互导增益功率增益ioouoUUA开路电压增益：其它：4.主要性能指标(5个)(动态指标)A放大电路+-usRsRL信号源直流电源负载＋ui－＋uo－uo(t)=A·ui(t)①增益(放大倍数)②输入电阻RiUomiiiIVRIoIiUim＋－Amplifier低频小信号模型看成一个电压控制电压源(VCVS).4.主要性能指标(5个)(动态指标)A放大电路+-usRsRL信号源直流电源负载＋ui－＋uo－uo(t)=A·ui(t)①增益(放大倍数)②输入电阻RiUomiiiIVRIoIiUim源电压增益Aus:Au