第 9 章. 半导体放大器电路
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1. 偏置电路
2. 大信号、小信号分析
1.偏置电路
⑴问题：放大电路的输入信号为交流信号，幅度较小。
⑵ 向晶体管施加适当的直流电压，以实现其预期功能。
① BJT晶体管的功能一般设计在有源区。
② 一般情况下，FET 晶体管的功能设计在饱和区。
⑶ BJT晶体管的偏置电路
① 基极偏置电路
○ 用一个电源和2个电阻调节VC和VB的电路。
○ 由于低温稳定性不常用。
图 1. 基极偏置电路
② 发射极偏置电路
○ 用2个电压源调节VC和VB。
○ 需要两个电压源的缺点。
图 2. 发射极偏置电路
③分压偏置电路
○ 对Vsource 进行分压，为VB 提供合适的电压。
图 3. 分压偏置电路
○ Tevenin 等效电路
图 4. 分压偏置电路等效电路
RTH 以下的功率为 Tevenin 等效功率。
④ 实用建议
○ 一般情况下，将VCE 设置为0.5VCC。
○ 一般将VE设置为0.1VCC。
⑷ FET晶体管的偏置电路
①分压偏置电路
图 5. FET 晶体管的分压偏置电路
2.大信号、小信号分析
⑴ 总体电路设计
① 偏置需要直流电压。
② 使用电容来阻断直流电压引起的输出信号失真：对直流有阻断作用。
③ 使用容量足够的电容，让交流信号顺利通过：对交流有旁路作用。
⑵ 信号分析
①小信号分析：通过分离直流和交流电源，用叠加原理解读电路。
○ 一般来说，大写表示直流量，小写表示交流量。
② 大信号分析 ： 通过考虑直流和交流电源在时域中解释电路。
③ 大信号分析数学复杂，所以优先选择小信号分析。
3.使用 BJT 晶体管的放大器
⑴ 交流等效电路
① 模型1. 混合π模型
图 6. 混合 π 模型
○ 使用直流分析导出的控制量（电流、电压）计算 gm、ri。
○ 原因：交流小信号不会显着改变电路控制量。
○ 即使发射极（标记为发射极）与地之间有电阻，gm vbe 也保持恒定。
② 模型 2. 共发射极重新模型
图 7. 重新模型
○ 使用直流分析导出的控制量（电流、电压）计算 β × re。
○ 原因：交流小信号不会显着改变电路控制量。
⑵ 共射极电路
图 8. 共发射极电路示例
① 定义： 输入在基极端子、输出在集电极极端的电路。
② 工作区域由 DC Vcc 决定。
③ 放大交流输入Vin 至输出Vout ： 相位反转。
⑶ 共基极电路
① 定义： 输入在发射极端子、输出在集电极极端的电路。
⑷ 共集电极电路
① 定义： 输入在基极端子、输出在发射极端子的电路。
4.使用 FET 晶体管的放大器
⑴ 交流等效电路
图 9. FET 晶体管交流等效电路
① λ 是组件固有的，为方便起见通常假设为 0 → ro = ∞
② 使用直流分析导出的控制量（电流、电压）计算 gm。
③ 原因：交流小信号不会显着改变电路控制量。
⑵ 共源电路
图 10. 共源电路
① 定义： 输入在栅极端子、输出在漏极端子的电路。
② DC 分析 ： 电容器部分被视为切割线。工作区域由 DC Vcc 决定。
③ 交流分析： Vo 随交流输入信号 Vs 的变化而变化。
图 11. 共源电路交流等效电路
⑶ 共门电路
① 定义： 输入在源极端子、输出在漏极端子的电路。
⑷ 共漏极电路
图 12. 共漏极电路
① 定义： 输入在栅极端子、输出在源极端子的电路。
② 直流分析
③交流分析
图 13. 共漏极电路交流等效电路
④ 结论
○ 效果类似于在保持输入信号的同时降低负载电阻。
○ 适用于交流电压源内阻较高的情况。
○ 参见源极跟随器。
输入: 2019.12.04 00:01