模电学习总结

$\begin{array}{rl}{\dot{U}}_{\mathrm{i}}& ={\dot{I}}_{\mathrm{b}}{r}_{\mathrm{b}\mathrm{e}}+{\dot{I}}_{\mathrm{e}}\left(R_{\mathrm{e}}//R_{\mathrm{L}}\right)={\dot{I}}_{\mathrm{b}}\left[r_{{\mathrm{b}}_{\mathrm{e}}}+(1+\beta )R_{\mathrm{L}}^{\prime }\right]\end{array}$,这个计算方法可以不用考虑受控电流源直接得出Ui。
$\begin{array}{rl}{\dot{U}}_{\circ }& ={\dot{I}}_{\mathrm{e}}\left(R_{\mathrm{e}}//R_{\mathrm{L}}\right)=(1+\beta ){\dot{I}}_{\mathrm{b}}{R}_{{\mathrm{L}}^{\prime }}\end{array}$

${\dot{A}}_{\mathrm{u}}=\frac{{\dot{U}}_{\mathrm{c}}}{{\dot{U}}_{\mathrm{i}}}=\frac{(1+\beta )R_{\mathrm{L}}^{\prime }}{r_{\mathrm{b}\mathrm{e}}+(1+\beta )R_{\mathrm{L}}^{\prime }}$
${\dot{A}}_{\mathrm{u}}$为+，略小于1，表明${\dot{U}}_{\mathrm{o}}$与${\dot{U}}_{\mathrm{i}}$不仅同相，而且幅值基本相同。所以还放大电路又叫做射极跟随器。

$$\begin{array}{c}{\dot{I}}_{\mathrm{i}}=\frac{{\dot{U}}_1}{R_{\mathrm{b}}}+{\dot{I}}_{\mathrm{b}}=\frac{{\dot{U}}_1}{R_{\mathrm{b}}}+\frac{{\dot{U}}_1}{r_{\mathrm{b}\mathrm{e}}+(1+\beta )\left(R_{\mathrm{e}}//R_{\mathrm{L}}\right)}\\ R_{\mathrm{i}}=\frac{{\dot{U}}_1}{{\dot{I}}_{\mathrm{i}}}=R_{\mathrm{b}}/I\left[r_{\mathrm{b}\mathrm{e}}+(1+\beta )R_{\mathrm{L}}^{\prime }\right]\end{array}$$

$$\begin{array}{c}{\dot{I}}_{\mathrm{T}}=\frac{{\dot{U}}_{\mathrm{T}}}{R_{\mathrm{e}}}+\left(-{\dot{I}}_{\mathrm{e}}\right)=\frac{{\dot{U}}_{\mathrm{T}}}{R_{\mathrm{e}}}-(1+\beta ){\dot{I}}_{\mathrm{b}}\\ =\frac{{\dot{U}}_{\mathrm{T}}}{R_{\mathrm{e}}}-(1+\beta )\frac{-{\dot{U}}_{\mathrm{T}}}{R_{\mathrm{s}}//R_{\mathrm{b}}+r_{\mathrm{b}e}}={\dot{U}}_{\mathrm{T}}\left(\frac{1}{R_{\mathrm{e}}}+\frac{1+\beta }{r_{\mathrm{b}e}+R_{{\mathrm{s}}_{\mathrm{b}}}}\right)\\ R_{\mathrm{o}}=\frac{{\dot{U}}_{\mathrm{T}}}{{\dot{I}}_{\mathrm{T}}}=R_{\mathrm{e}}//\frac{r_{\mathrm{b}\mathrm{e}}+R_{\mathrm{s}\mathrm{b}}}{1+\beta }\end{array}$$

判断晶体管的组态问题就是看信号从晶体管的哪端输八和输出。
例如共集基本放大电路中基极是输入，发射极是输出，集电极是公共端。
所以即使在共集基本放大电路的集电极加上集电极电阻Rc还是同一个组态，并没有改变电路形式。
Re还将发射极交流电流的变化转换成发射极交流电压的变化。
Uo与Ui同相

4、共基基本放大电路

组态： 发射极输入信号，集电极输出信号，对于交流信号电容Cb相当于短路，则基极作为输入输出回路的公共端。

电路：

直流电源Vcc，基极偏置电阻Rb1和Rb2，发射极电阻Re和集电极负载电阻RC，为晶体管提供静态偏置，使晶体管处于放大状态。由于基极旁路电容Cb将基极交流接地，这样就使得输入信号通过耦合电容C1将信号加在发射结上。放大的信号通过耦合电容C2输出给负载。

静态分析
直流通路和分压式共射放大电路完全相同。
①采用近似法计算静态工作点
在满足$R_{\mathrm{e}}\gg \frac{R_{\mathrm{b}}}{1+\beta }$的条件下采用近似法;否则采用戴维南定理进行计算。

静态工作点合适后进行动态分析。
动态分析

1. 在交流通路中，由于耦合电容和旁路电容短路电源VCC接地，使得Rb和Rb2皆被短接掉。将Rc上端经翻转后接地得到交流通路。
2. 然后用晶体管简化的H参数等效模型取代图中的晶体管,并正确标出电流和电压的有效值相量，这样便得到了H参数等效电路。

参数计算
$\dot{U_{\mathrm{i}}}=-{\dot{I}}_{\mathrm{b}}{r}_{\mathrm{b}\mathrm{e}}$
${\dot{\mathbf{U}}}_{\mathrm{o}}=-\beta {\mathbf{I}}_{\mathrm{b}}\left({\mathbf{R}}_{\mathrm{c}}//{\mathbf{R}}_{\mathrm{L}}\right)=-\beta {\mathbf{i}}_{\mathrm{b}}{\mathbf{R}}_{\mathrm{L}}^{\prime }$
$\dot{A_{\mathrm{u}}}=\frac{{\dot{U}}_{\mathrm{o}}}{{\dot{U}}_{\mathrm{i}}}=\frac{\beta R_{\mathrm{L}}^{\prime }}{r_{\mathrm{b}\mathrm{e}}}$同相。
上式表明共基极放大电路的电压放大倍数在数值上与固定偏置共射电路一致。所不同的是输出电压与输入电压同相。

$$\begin{array}{c}{\dot{I}}_{\mathrm{i}}=\frac{{\dot{U}}_{\mathrm{i}}}{R_{\mathrm{e}}}+\left(-{\dot{I}}_{\mathrm{e}}\right)=\frac{{\dot{U}}_{\mathrm{i}}}{R_{\mathrm{e}}}-(1+\beta ){\dot{I}}_{\mathrm{b}}\\ =\frac{{\dot{U}}_{\mathrm{i}}}{R_{\mathrm{e}}}-(1+\beta )\left(-\frac{{\dot{U}}_{\mathrm{i}}}{r_{\mathrm{b}\mathrm{e}}}\right)={\dot{U}}_{\mathrm{i}}\left(\frac{1}{R_{\mathrm{e}}}+\frac{1+\beta }{r_{\mathrm{b}\mathrm{e}}}\right)\\ R_{\mathrm{i}}=\frac{{\dot{U}}_{\mathrm{i}}}{{\dot{I}}_{\mathrm{i}}}=R_{\mathrm{e}}//\frac{r_{\mathrm{b}\mathrm{e}}}{1+\beta }\end{array}$$

$$\left(R_o\approx R_c\right)$$

Uo与Ui同相

场效应管特性方程及其微变等效模型

场效应管的非线性特性方程可表示为$i_{\mathbf{D}}=f\left(u_{\mathbf{G}\mathbf{S}},u_{\mathbf{D}\mathbf{S}}\right)$

$r_{ds}$的数量级通常为几百KΩ，可以近似认为开路。

工作点处跨导gm的估算额

$结型及耗尽型MOS管:i_{\mathrm{D}}=I_{\mathrm{D}\mathrm{S}\mathrm{S}}{\left(1-\frac{u_{\mathrm{G}\mathrm{S}}}{U_{\mathrm{P}}}\right)}^2$

$增强型MOS:i_{\mathrm{D}}=I_{\mathrm{D}\mathrm{O}}{\left(\frac{u_{\mathrm{G}\mathrm{S}}}{U_{\mathrm{T}}}-1\right)}^2$

共栅电路很少使用

5、N-自偏压式共源放大电路(只适用于结型和耗尽型场效应管)

在分析场效应管放大电路时，可采用解析法，微变等效电路法和图解法。

静态分析

解析法和图解法：

静态分析的基础是直流通路，直流通路的画法就是将图中的C1、C2断开，其结果是分别将信源和负载去掉，所剩下中间部分的电路就是直流通路。

在输入回路中，由于场效应管栅极电流IGQ几乎为零，因而栅极电阻Rg上的压降远似为零,此时栅极电位UGQ几乎为零。

$U_{\mathrm{G}\mathrm{S}\mathrm{Q}}=U_{\mathrm{G}\mathrm{Q}}-U_{\mathrm{S}\mathrm{Q}}=-I_{\mathrm{D}\mathrm{Q}}R$ 只适用于N-结型和耗尽型场效应管。

动态分析微变等效电路法

1. 画微变等效电路：理想直流电源和耦合电容皆短路，也就是理想直流电源接地，Rd先右移然后上端翻转接地，所对应的电路便是交流通路。
2. 然后再用场效应管微变等效电路模型，代替交流通路中的场效应管，并将漏极和源极间近以为恒流源，正确标出电流和电压有效值的相量得到微变等效电路。
   
   
   Rs上并联Cs会使得模型上的Rs被短接，Au提高，实际电路中一般接有旁路电容Cs.
   

Uo与Ui反相

输出电阻求法：外加电压法，信号源短路保留内阻

6、N-分压式共源放大电路(所有FET均适用)

电路组成
通过Rg1和Rg2对直流电源分压使管子获得偏置，故称为分压式共源放大电路。

静态分析
直流通路

由于是二次方程会求出两组接，所以要更具实际的情况确定合理的值。

动态分析

1. 交流通路
2. 微变等效电路

$g_m$由FET管子的类型决定。

Rs上并联Cs会使得模型上的Rs被短接，Au提高，实际电路中一般接有旁路电容Cs.

$R_{\mathrm{g}}>>R_{\mathrm{g}\mathrm{l}}//R_{\mathrm{g}2}$，一般在10MΩ以上。$R_g$的存在可以保证场效应管本身输入电阻很大的优势。

7、N-共漏基本放大电路（适用于所有NFET）

为了增大动态范围，将漏极电阻Rd去掉，直流电源对交流信相当于对地短路，漏极作为输入输出回路的公共端，故称为共漏基本放大电路。


为了保持输入电阻很大的特性，通常Rg在10MΩ以上。

3.1多级放大电路的耦合方式

多级放大电路各级之间的连接方式叫做耦合方式。
耦合方式有阻容耦合、变压器耦合、直接耦合和光电耦合

耦合方式	优点	缺点	EG
直接耦合	可放大直流、及低频信号，便于集成	直流相互干扰；设计、调试有难度；零点漂移问题
阻容耦合	各级静态工作点彼此独立；能有效地传输交流信号；体积小，成本低。	不便于集成；低频特性差。
变压器耦合	各级静态工作点彼此独立；可以实现阻抗变换。	体积大，成本高，无法采用集成工艺；不利于传输低频和直流信号
光电耦合	输入与输出光电隔离，输入回路不会干扰输出回路

耦合方式
阻容耦合	C2一般级间的耦合电容为uF数量级，对中高频信号可视为短路
变压器耦合	改变初级次级变压器匝数可以实现阻抗变换，使负载获得最大的功率
直接耦合	实际的集成运算放大电路，一般都是采用直接耦合方式；第一级放大电路对零点漂移的影响最大

输入电阻：
场效应管放大电路>共集放大电路…>共基极放大电路

输出电阻：
共集放大电路输出阻抗较小

共射放大电路电压放大倍数较大。

全栈程序员-用户IM

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