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第24章 基本放大电路(5)

场效应管放大电路的分析,与普通三极管放大电路一样,也采用图解分析法和等效电路分析法,下面只介绍等效电路分析法。图7-48是图7-47的交流通路。从图中可见上式表明,场效应管的电压放大倍数是与其跨导成正比例的,等式右边的负号,表示单管共源极放大电路的输出、输入电压相位相反。

3.输入电阻

其输入电阻

通常RG选用兆欧级,而RG1、RG2阻值取得比较小,因此可见,场效应管放大电路的输入电阻比普通三极管放大电路高得多,这是它的突出优点。

由于场效应管具有高输入内阻和低噪声的特点,通常作为高输入内阻,低噪声放大电路的输入级。尤其对高内阻的信号源,必须采用场效应管放大电路,才能有效的放大。

小结

(1)在低频放大电路中,共发射极电路是一种常用的电路。其他的放大电路是在它的基础上建立起来的,因此它是分析其他放大电路的基础。它的输出信号电压与输入信号电压相位相反,即具有倒相作用。

(2)放大电路的工作既有静态又有动态。通过放大电路的直流通路可确定静态工作点Q(IB、IC、UCE);要合理设置静态工作点,Q点太高,可能工作到特性曲线的饱和区,产生饱和失真;Q点太低,可能工作到特性曲线的截止区,产生截止失真。

(3)放大电路的静态工作点,由于受温度、电源电压波动及晶体管老化等因素的影响而发生漂移,其中温度影响最大。常用分压式电流负反馈来稳定放大电路的静态工作点。

(4)动态时放大电路的一个重要特点是电路中同时存在直流量和交流量两种成分。动态分析常用的方法是微变等效电路法,即用一个线性微变等效电路来代替三极管的作用,它的应用条件是建立在低频小信号和线性工作区。微变等效电路只能分析放大电路的动态工作情况,计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。

(5)在多级放大电路中,级与级之间的耦合方式有三种:阻容耦合、变压器耦合和直接耦合。多级放大电路将微弱的电压信号逐级放大,输出较大的功率,去推动负载正常工作,总的电压放大倍数为各级电压放大倍数的乘积,即Au=Au1·Au2AuN。

(6)放大电路中引入负反馈,虽然电压放大倍数下降,但改善了放大电路的性能,交流负反馈改善了放大器的动态性能,提高了电压放大倍数的稳定性,减小了波形失真,改变了输入、输出电阻等;直流负反馈用于稳定放大器的静态工作点。

(7)射极输出器是一种电压负反馈很强的共集电极放大电路,它的电压放大倍数小于且接近于1,但具有电流和功率放大作用,并具有输入电阻高,输出电阻低的特点。常用做多级放大器的输入级、输出级或中间隔离级。

(8)对电压放大电路,主要着眼于获得不失真的放大电压;对功率放大电路,则主要着眼于获得不失真的输出功率和具有较高的效率。换言之,即不但要求有一定的电压放大,也要有一定的电流放大。为了满足功放管工作的要求,常采用甲乙类或乙类放大。实践中常用的功放电路是互补对称电路。

(9)差动放大电路放大差模信号,抑制共模信号,有效地解决了直接耦合电路中的零点漂移问题,因而被广泛地应用于集成电路中。差动放大电路是从两个方面来抑制零漂的:①电路对称,双端输出时两边的漂移互相抵消;②利用共模负反馈电阻对两管总电流的负反馈作用抑制每管的漂移。而两边管子的特性和元件参数对称,是差动放大电路性能的根本保证。

(10)场效应管是一种电压控制元件,具有输入电阻高、噪声低、功耗低、热稳定性好等优点。按其结构不同,可分为结型和绝缘栅型两大类。由于后者制造工艺简单,目前已大量集成化,应用于集成电路中。场效应管按其导电沟道分为N型和P型两种,它们所加的电源电压极性相反。绝缘栅场效应管按其导电沟道的形成,有耗尽型和增强型两种,后者只有当UGSUGS(th)时才形成导电沟道。

习题

7-1基本电压放大电路的组成原则是什么?

7-2共射极放大电路中,各个元件的作用是什么?

7-3若放大电路中的三极管是PNP型,试画出它的基本放大电路。

7-4改变RC和UCC对放大电路的直流负载线有什么影响?

7-5晶体管放大电路的偏置电流和工作状态有什么关系?

7-6区别交流放大电路的:(1)静态工作及动态工作;(2)直流通路和交流通路;(3)电压和电流的直流分量和交流分量。

7-7晶体管用微变等效电路来代替,条件是什么?

7-8ri和ro是交流电阻,还是直流电阻?它们各是怎么定义的?ro中是否包括负载电阻RL?

7-9放大电路的输入电阻高一些好,还是低一些好?对输出电阻呢?放大电路的带负载能力是指什么?

7-10为什么要设置静态工作点?什么是饱和失真?什么是截止失真?

7-11在放大电路中,若静态工作点不稳定对放大电路的工作有何影响?

7-12对分压式偏置电路而言,为什么要满足I2IB和VBUBE两个条件,静态工作点能得以基本稳定?当更换管子时,对放大电路的静态值有无影响?试说明之。

7-13在实际中调整分压式偏置电路的静态工作点时,应调节哪个元件的参数比较方便?接上发射极旁路电容CE后是否影响静态工作点?

7-14射极输出器的主要特点是什么?

7-15为什么射极输出器能够作为输入级、输出级和缓冲级?

7-16在低频小信号放大电路中,为什么采用阻容耦合方式?

7-17放大电路级与级之间的耦合应满足哪些条件?

7-18什么是反馈、正反馈、负反馈?

7-19试举例说明直流负反馈和交流负反馈的电路特点?直流电流负反馈有什么作用?

7-20负反馈可以改善电路的哪些性能?

7-21差动放大电路在结构上有何特点?

7-22什么是共模信号和差模信号?差动放大电路对这两种输入信号是如何区别对待的?

7-23双端输入-双端输出差动放大电路为什么能抑制零点漂移?为什么共模负反馈电阻能提高抑制零点漂移的效果?是不是RE越大越好?为什么RE不影响差模信号的放大效果?

7-24对功率放大电路的基本要求是什么?

7-25功率放大电路主要存在哪些问题?应如何解决?

7-26什么是交越失真?如何改善?

7-27场效应管和双极型晶体管比较有何特点?

7-28绝缘栅场效应管的栅极为什么不能开路?

7-29比较共源极场效应管放大电路和共发射极晶体管放大电路,在电路结构上有何相似之处?为什么前者的输入电阻较高?

7-30在习题7-30图的放大电路中。已知UCC=12V,RC=2-7k,RB=500k,晶体管β=50,试计算放大电路的静态工作点(IB、IC、UCE)。

习题7-30图

7-31在习题7-31图放大电路中,UCC=12V,RB=300k,RC=5k,晶体管β=40,求:

(1)画出放大电路的微变等效电路;(2)放大电路空载时的电压放大倍数;(3)负载电阻RL=2k后的电压放大倍数。

7-32在习题7-32图分压式偏置的共射极放大电路中。已知UCC=12V,RB1=20k,RB2=10k,RC=RE=2k,硅管的β=50,求静态工作点。

习题7-31图习题7-32图

7-33在分压式偏置放大电路如习题7-32图所示,已知UCC=12V,RB1=22k,RB2=4-7k,RE=1k,RC=2-5k,硅管的β=50,rbe=1-3k,求:

(1)静态工作点;(2)空载时的电压放大倍数;(3)带4k负载时的电压放大倍数。

7-34在习题7-32图中分压式偏置的共发射极放大电路中,设RB1=47k,RB2=15k,RC=3k,RE=1-5k,RL=2k,硅管的β=50,rbe=1-2k,UCC=12V,求:

(1)画出放大电路的微变等效电路;(2)求放大电路的输入电阻和输出电阻;(3)求电压放大倍数。

7-35在习题7-35图两级阻容耦合放大电路,已知晶体管VT1和VT2的β1=80,β2=100。

(1)画出电路的微变等效电路;(2)求各级的输入电阻和输出电阻;(3)求各级的电压放大倍数和两级总的电压放大倍数(设信号源内阻Rs=0);(4)如果信号源内阻Rs=100,试问当信号电压Us=1mV(有效值)时,放大电路的输出电压Uo2为多大?

习题7-35图

7-36在习题7-36图中,判断哪些是交流负反馈电路?哪些是交流正反馈电路?如果是负反馈,属于哪种类型?图中还有哪些是直流负反馈电路,它们起何作用?

习题7-36图

7-37有一负反馈放大电路,已知A=300,F=0-01。试求:

(1)闭环电压放大倍数Af为多少?

(2)如果A发生±10%和的变化,则Af的相对变化为多少?

7-38在习题7-38图所示的电流串联负反馈放大电路中,若晶体管的β=50,rbe=1-5k,UBE=0-7V,求:

(1)输入电阻和输出电阻;(2)当Rs=0时,反馈放大电路的电压放大倍数;(3)当Rs=600时,反馈放大电路的电压放大倍数。

7-39有一射极输出器如习题7-39图所示。若已知晶体管的β=50,rbe=0-45k。试求:

(1)静态工作点(IB、IC、UCE);(2)输入电阻ri;(3)电压放大倍数Au。

习题7-38图

习题7-39图

7-40为了增大放大电路的带负载能力,用射极输出器作为输出级,如习题7-40图所示。试求放大电路的输入电阻、输出电阻和输出端不接负载和接有负载RL时两种情况下的电压放大倍数。

习题7-40图

7-41两级放大电路如习题7-41图所示。已知晶体管VT1、VT2的β均为40。求:

(1)画出电路的微变等效电路;(2)输入电阻ri和输出电阻ro;(3)求电压放大倍数Au。

习题7-41图

7-42电路如图7-32所示,该电路在输入信号作用下,一个周期内VT1、VT2轮流导通各180°,设UCC=20V,RL=8,求:

(1)输入信号为10V时,电路的输出功率,电源供给的功率及电路的效率;(2)输入信号为20V时,电路的输出功率,电源供给的功率及电路的效率。

7-43已知理想乙类单管功放电路的IC=10mA,UCC=6V。求最大输出功率Pom和电源供给的功率PE。

7-44在习题7-44图所示中,已知UDD=24V,RD=10k,Rs=10k,RG1=200k,RG2=64k,试确定静态工作点。

7-45在习题7-44图所示放大电路给的数据,计算电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。设gm=1-5mA/V。

习题7-44图

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