中频带小信号放大器的分析
引言
在其他课文中,已建立了单个小信号等效电路,它既适用于双极性晶体管也适用于场效应管。这是一跨导模型,现用更一般的形式重画如图5.1所示。其终端分别用1、2、3符号表示,这些数字与表5.1所示各电极相对应。
如前所述,对场效应管(FET)来说,输入电阻实际上是开路的。而对晶体管(BJT)来说,它等同于r be 。跨导模型是通称为混合π型电路的等效电路的简化,其考虑了可影响晶体管高频性能的各种等效电路元件。在本课中,高频和低频的频效均不予讨论,但这一在中频段的简化分析是有用的,该频带是一般应用所感兴趣的频率范围。
定义
不管晶体管的连接方式如何,放大器性能都能用一通用形式来定义。正确规定这些定义中电压和电流的极性是很有必要的,这些极性如图5.2所示,从图5.2中我们得出:
终端电压增益: A v =V L V 电源电压增益: A vs =L V i V s
V I L 输入电阻: R i =i I i I i 电流增益: A i =
输出电阻:输出电阻是从负载端看的放大器的内电阻。将V S 短路,移开负载R L 后,在输出端施加一电压(原理上) .则可求得输出电阻,参看图5.2(b),则输出电阻为:
R 0=V 0 I 0
R i R i 及 A vs =A v ⋅ R L R s +R i 由定义还可看出: A i =A v ⋅
放大器组态
从图5.1所示的晶体管等效电路可看出:晶体管有三个端头,而在如图5.2所示的更加通用的方框图中,放大器有四个端头,两个输入和两个输出。这就意味着晶体管必须有一个端头是为输入和输出所共用的。晶体管的三个终端中任何一个都可作为共用终端,这就产生了三个截然不同的放大器组态。当使用晶体管时,组态可分为共射极、共集电极和共基极。当使用场效应管时,基本组态是共源极、共漏极和共栅极。
每种组态都有其特定的特征及最佳应用,本课的目的就是要详细地分析这些特征。因而,下面对每个放大器组态的主要特征做一概述,这将是很有用的。 CE 和CS 放大器:这种组态以端点3为公共端,是通用放大器中使用最为广泛的线路。电压增益范围中至高,CE 电路的电流增益也是中至高。对于CS
放大器来说电流增益无多大意义,因而无此提法。这是因为场效应管(FET)的栅极输入呈现一个极高的电阻,因此,输入电流可以忽略不计。相比之下,CE 放大器的输入电阻值由低至中。CS 和CE 放大器均有中至高的输出电阻。
CC 和CD 放大器:其为共用端2组态,主要用作信号源与低阻抗负载之间的缓冲放大器。作为缓冲放大器,该线路可允许信号传输给负载,又可防止负荷直接影响信号。该放大器组态的主要特征是,高至极高的输入电阻,低至极低的输出电阻,以及具有一个接近但总是小于1的电压增益。输出电压“跟随”输入电压,因此,该电路也称为射极跟随器和信号源跟随电路。
CB 和CS 放大器;其为共用终端1组态,一般在输入和输出线路之间需要很好隔离时使用。在高频状态尤其需要该线路来防止放大器线路中发生振荡。该线路的主要特征是中至高的电压增益,低的输入电阻和高的输出电阻。 CE 和CS 放大器
基本的共射放大器(CE)电路和共源放大器(CS)电路如图(略) 所示。“公共”的意思是发射极或源极的端头为输入和输出信号电路所共用。如图所示,每个电路中均有自偏置电阻,R E 和R st ,但其信号电流被电容C E 或C S 有效地短路了。直流隔离电容C 被认为将信号电流短路了。直流供电电源V CC 或V DD ,也被认为对信号电流是短路的,在实际中,只将一大电容与电源并联便可实现。因此,在等效电路中,R 2与R L 并联,R A 与R B 并联,后一并联电阻在等效电路图(略) 中表示为R 1。
由等效电路图(略) 可以得出所有重要的电路特征。
输入电阻:
由图可知,输出电阻R i 为:R i =R 1∥r 1
注意信号源电阻R S ,未包括在输入电阻中。
电压增益:
由图可以看出.令 R P =r 0∥R 2∥R L 是方便的。
对于输出回路,可以得出:V L =-g m V 13R P
经观察,V i =V 13,所以电压增益为:A v =
电流增益:
如前所定义,电流增益为:A i =A v V L =-g m R P V i R i R L
R i R L 因此,电压增益公式(5.11) 代人上式中,则得到:A i =-g m R P
对本场效应器(FET)来说,输入电阻是R i =R 1,由于R 1中的信号电流可以忽略不计,这样共源放大器的电流增益定量计算没有意义了。对于晶体管(BJT)来说,R i ≈r be ,由于g m r be =β
因此,A i =-β⋅R P /R L .
输出电阻:
由图可以看出,输出电阻R o 为:R 0 r 0∥R 2 注意R L 未包括在输出电阻内。
中频带小信号放大器的分析
引言
在其他课文中,已建立了单个小信号等效电路,它既适用于双极性晶体管也适用于场效应管。这是一跨导模型,现用更一般的形式重画如图5.1所示。其终端分别用1、2、3符号表示,这些数字与表5.1所示各电极相对应。
如前所述,对场效应管(FET)来说,输入电阻实际上是开路的。而对晶体管(BJT)来说,它等同于r be 。跨导模型是通称为混合π型电路的等效电路的简化,其考虑了可影响晶体管高频性能的各种等效电路元件。在本课中,高频和低频的频效均不予讨论,但这一在中频段的简化分析是有用的,该频带是一般应用所感兴趣的频率范围。
定义
不管晶体管的连接方式如何,放大器性能都能用一通用形式来定义。正确规定这些定义中电压和电流的极性是很有必要的,这些极性如图5.2所示,从图5.2中我们得出:
终端电压增益: A v =V L V 电源电压增益: A vs =L V i V s
V I L 输入电阻: R i =i I i I i 电流增益: A i =
输出电阻:输出电阻是从负载端看的放大器的内电阻。将V S 短路,移开负载R L 后,在输出端施加一电压(原理上) .则可求得输出电阻,参看图5.2(b),则输出电阻为:
R 0=V 0 I 0
R i R i 及 A vs =A v ⋅ R L R s +R i 由定义还可看出: A i =A v ⋅
放大器组态
从图5.1所示的晶体管等效电路可看出:晶体管有三个端头,而在如图5.2所示的更加通用的方框图中,放大器有四个端头,两个输入和两个输出。这就意味着晶体管必须有一个端头是为输入和输出所共用的。晶体管的三个终端中任何一个都可作为共用终端,这就产生了三个截然不同的放大器组态。当使用晶体管时,组态可分为共射极、共集电极和共基极。当使用场效应管时,基本组态是共源极、共漏极和共栅极。
每种组态都有其特定的特征及最佳应用,本课的目的就是要详细地分析这些特征。因而,下面对每个放大器组态的主要特征做一概述,这将是很有用的。 CE 和CS 放大器:这种组态以端点3为公共端,是通用放大器中使用最为广泛的线路。电压增益范围中至高,CE 电路的电流增益也是中至高。对于CS
放大器来说电流增益无多大意义,因而无此提法。这是因为场效应管(FET)的栅极输入呈现一个极高的电阻,因此,输入电流可以忽略不计。相比之下,CE 放大器的输入电阻值由低至中。CS 和CE 放大器均有中至高的输出电阻。
CC 和CD 放大器:其为共用端2组态,主要用作信号源与低阻抗负载之间的缓冲放大器。作为缓冲放大器,该线路可允许信号传输给负载,又可防止负荷直接影响信号。该放大器组态的主要特征是,高至极高的输入电阻,低至极低的输出电阻,以及具有一个接近但总是小于1的电压增益。输出电压“跟随”输入电压,因此,该电路也称为射极跟随器和信号源跟随电路。
CB 和CS 放大器;其为共用终端1组态,一般在输入和输出线路之间需要很好隔离时使用。在高频状态尤其需要该线路来防止放大器线路中发生振荡。该线路的主要特征是中至高的电压增益,低的输入电阻和高的输出电阻。 CE 和CS 放大器
基本的共射放大器(CE)电路和共源放大器(CS)电路如图(略) 所示。“公共”的意思是发射极或源极的端头为输入和输出信号电路所共用。如图所示,每个电路中均有自偏置电阻,R E 和R st ,但其信号电流被电容C E 或C S 有效地短路了。直流隔离电容C 被认为将信号电流短路了。直流供电电源V CC 或V DD ,也被认为对信号电流是短路的,在实际中,只将一大电容与电源并联便可实现。因此,在等效电路中,R 2与R L 并联,R A 与R B 并联,后一并联电阻在等效电路图(略) 中表示为R 1。
由等效电路图(略) 可以得出所有重要的电路特征。
输入电阻:
由图可知,输出电阻R i 为:R i =R 1∥r 1
注意信号源电阻R S ,未包括在输入电阻中。
电压增益:
由图可以看出.令 R P =r 0∥R 2∥R L 是方便的。
对于输出回路,可以得出:V L =-g m V 13R P
经观察,V i =V 13,所以电压增益为:A v =
电流增益:
如前所定义,电流增益为:A i =A v V L =-g m R P V i R i R L
R i R L 因此,电压增益公式(5.11) 代人上式中,则得到:A i =-g m R P
对本场效应器(FET)来说,输入电阻是R i =R 1,由于R 1中的信号电流可以忽略不计,这样共源放大器的电流增益定量计算没有意义了。对于晶体管(BJT)来说,R i ≈r be ,由于g m r be =β
因此,A i =-β⋅R P /R L .
输出电阻:
由图可以看出,输出电阻R o 为:R 0 r 0∥R 2 注意R L 未包括在输出电阻内。