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三极管应用电路和基本放大电路



三极管应用电路和基本放大电路

三极管应用电路和基本放大电路
2G 郭标 2005-11-29

三极管应用电路和基本放大电路................................................................................ 1 一、三极管三种基本组态..................................................................................... 2 二、应用电路......................................................................................................... 3 A、偏置使用 ................................................................................................... 3 B、放大电路应用 ........................................................................................... 5 三、射频 FET 小信号放大器设计 ....................................................................... 7 1、基本概念:................................................................................................ 7 2、基于 S-参数和圆图的分析方法 ............................................................ 8 四、集成中小功率放大器..................................................................................... 9 附 1:容易发生自激的电路形式........................................................................ 10 附 2 电路分析实例.............................................................................................. 11

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三极管应用电路和基本放大电路

一、三极管三种基本组态

Vcc

Vcc Vcc

共发

共集

共基

特点:共发-对电压电流都有放大,适合制做放大器 共集-电压跟随器 共基-电流继随器 直流工作点选取

交流小信号混和 PI 型等效模型

rbb’

b’

rb’e

Cb’c Cb’e
e

rce

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三极管应用电路和基本放大电路

二、应用电路
A、偏置使用 1、有源滤波电路:
Vcc

R1 L Vs R2 R3 C

特点:直流全通,交流对地呈高容性。 使用时可在 b 和 e 对地接大电容,增强滤波。

2、有源负载电路:
Vcc Vcc

特点:直流负载很小,交流负载大,提高放大器的 Rc

3、恒流源电路

i

R

V=Vce

RL

独立电流源

镜像电流源

特点:较大的偏置电压变化,有较小的电流变化
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三极管应用电路和基本放大电路

4、电平控制与告警电路

特点:利用导通截至特性,控制电平可调整

5、电流补偿偏置电路

特点:补偿偏置三极管能够补偿放大管因长期工作时,gm 变低导致的 Ic 变低 而改变工作点。

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B、放大电路应用 特点:适用于设计低噪声、高增益、高稳定性、较低频的放大电路。选择特定的 材料可以做到高频。 1、共发放大的形式: ☆ 发射级接电阻的: 电压放大倍数接近为 Rc/Re ☆ 接有源负载的: 共发有源负载的作用:直流负载很小,交流负载大 以此提高 Rc,增大电压放大倍数 电压和电流同时放大的形式只有共发。

2、cb 和 cc 的放大器一般只作为辅助。电流接续和电压接续或隔离作用。

3、级联考虑: 差分放大一般在组合放大的第一级,目的不在提供增益,而是良好的输入性 能,如共模抑制比,温度漂移等; (互补型)共集电路(前置隔离级)做为最后 一级,可兼容不同负载。而中间级一般是为了取得较高的增益,所以采用(有源 偏置的)共发放大器。 放大电路中采用恒流偏置电路提高稳定性。
VCC

VEE

互补型共集电路
互补型共集电路特点:作为隔离级,提高动态范围

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4、差分放大电路:
Vcc

Vcc

R V0

R

R

R

RL
i i

V1

i

i

特点:差模放大,共模抑制 共模抑制比:差模电压增益/共模电压增益 该电路常用辅助电路:恒流源偏置,有源负载 为集成运放中常用的中间级设计

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三、射频 FET 小信号放大器设计
1、基本概念:

驻波: ?VSWR ?in ?

1 ? ?a 1 ? ?a

噪声系数:
NF ?

N f 2 ?1 N f 3 ?1 Sin / N in , N f ? N f1 ? ? ? ... S out / N out G1 G1G2

功率增益:最大稳定增益、实际增益(反射系数修正) 、增益平坦度

稳定性:

1+ | ? | 2 ? | S11 | 2 ? | S 22 | 2 K= ?1 2 | S11 S 22 |
? ? S11 S 22 ? S12 S 21 ? 1

(1 ) (2)

动态范围:

Pmin ? N f (kT0 ?f m )M

其中: ?f m -系统的通频带;M-系统允许的信号噪声比,或信号 识别系数;T0- 环境温度。

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2、基于 S-参数和圆图的分析方法 A、

输入稳定圆 点P

可用增益 圆

等噪声圆

同一平面下的三种圆 B、
点P

匹配路径 点 P1

点Q

输出匹配设计

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四、集成中小功率放大器
应用形式:

指标举例:

滤波电容和偏置电感、电阻的选取:

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使用注意事项: 1、级联使用中充分考虑指标对系统的影响; 2、选用适当的供电方式(预留 2V,电流源供电或者电压源供电) ,注意工作电 流的选取; 3、防止自激-附:容易发生自激的电路形式; 4、电路保护措施:散热、隔离、防电击、防功率冲击等; 5、长期可靠性和稳定性。等等

附 1:容易发生自激的电路形式

使用时请注意保护和隔离

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附 2 电路分析实例
1、

2、

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