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2单级放大器由于模拟或数字信号太小而不能驱动负载等，在模拟电路中就必须采用放大器对信号进 行放大。
在本章中重点描述五种放大器结构：共源、共栅、源极跟随器和级联结构以及 CMOS放大器。
对于每一种结构，先进行直流分析，然后进行低频交流小信号分析。
分析方法一般 都先采用一个简单模型进行分析，然后逐步增加一些诸如沟道调制效应、衬底效应等二阶效 应的分析。
放大器的性能指标有：增益、速度、功耗、工作电压、线性、噪声、最大电压摆幅以及 输入、输出阻抗等。
其中的大部分性能指标之间是相互影响的，因而进行设计时必须实现多 维的优化。
3.1 共源放大器所谓共源放大器是指输入输出回路中都包含 MOS 管的源极，即输入信号从 MOS 管的 栅极输入，而输出信号从 MOS 管的漏极取出。
根据放大器的负载不同，共源放大器可以分 为三种形式：无源负载共源放大器及有源负载共源放大器。
3.1.1 无源负载共源放大器无源负载主要有电阻、电感与电容等，这里主要讨论电阻负载与电感电容谐振负载时共 源放大器的特性。
1 电阻负载共源放大器电阻负载共源（CS ）放大器结构如图 3.1(a)所示。
对此进行直流分析（确定工作点）与 低频交流小信号分析。
对于共源放大器，根据第二章的分析，对于低频交流信号从栅极输入 时，其输入阻抗很大，所以在分析时可不考虑输入阻抗的影响。
V RDDV RDDVoVoV i M1ViM1Ron（a ） (b) 图 3.1 (a)电阻负载的共源级 (b) 深三极管区的等效电路（1） 直流分析先忽略沟道调制效应，根据 KCL 定理，由图 3.1(a)可列出其直流工作的方程：V DD = V o + I D R（3.1）而当 V GS ＞V th 时，MOS 管导通，根据萨氏方程有：I D = K N [2(V GS - V th )V DS - V DS ]（3.2）把式（3.2）代入式（3.1）中，可得到其直流工作方程为（注：V GS ＝V i ，V DS ＝V o ）：V = V oDD - K N [2(V i - V th )V o - V o 2 ]R （3.3）o[]DD-RK2(V - V)V- V 2）R + R对方程（3.3）进行进一步的讨论： 截止区：V i ＜V th ，则 V o ＝V DD ；饱和区：V i ＞V th ，且 V i -V th ≤V 时，有：V = VoDD- RK (V - V ) 2 （3.4） N i th三极管区： V o ＜V i －V th ，有：V = V oN i th oo（3.5）深三极管区：V o ＜＜2（V i －V th ，根据第二章可知，此时 M 1 可等效为一压控电阻，因此可得到如图 3.1（b ）所示的等效电路，则有：R V = Von o DD onV=DD 1 + 2K R(V - V )N i th(3.6)根据以上分析，可以得到共源放大器的直流转换特性曲线，即 V o 与 V i 的关系曲线如图 3.2（a ）所示。
实验三单级放大器的安装与测试一．实验目的1．安装单级阻容耦合放大器。
2．学会检查、调整和测量电路的工作状态。
3．掌握放大器的电压放大倍数、频率响应曲线和动态范围的测量方法。
4．了解工作点对输出波形的影响。
二．预习要求1．复习单级放大器的有关内容以及单级放大器静态工作点的选择原则。
2．了解放大器主要指标的定义及测量方法。
三．实验原理共发射极放大器是晶体管放大电路中常用的一种基本电路，它能把频率为几十赫兹到几百千赫兹的信号进行不失真放大。
静态工作点稳定的阻容耦合放大器如图1所示。
1．共发射极放大器的组成及电路中各元件的作用共发射极放大器的组成如图1所示。
图中3DG6是NPN型晶体管，起放大作用，是整个电路的核心。
E c是直流稳压电源，它为发射极提供正向偏置电压，为集电极提供反向偏置电压，图 1 共发射极放大器也是信号放大的能源。
R b1、R b2及R e组成直流偏置电路，它们和电源E c一起为晶体三极管提供稳定的静态工作点，以保证晶体三极管能够不失真的放大信号。
R c为集电极负载电阻，它的作用是将放大的集电极电流转化为信号电压输出，使放大电路具有电压放大的功能。
R L 为外接负载电阻。
电容C1、C2的作用是“隔离直流，传送交流”，对直流来说，由于容抗无限大，此时电容相当于开路，因此，直流电源提供的电压不会加到信号源和负载上；对于交流信号，由于容抗很小，可近似看作短路，因此电容能够使输入与输出的交流信号顺利通过。
旁路电容C e用来消除R e对放大倍数的影响。
1．共发射极放大器的工作状态共发射极放大器有两种工作状态，一种是静态，另一种是动态。
前者主要是用来确定静态工作点，后者主要用来放大交流信号。
1）静态工作情况放大器接通电源后，若无交流输入信号输入，则放大电路中只有直流电源作用，电路中的电压和电流都是直流量，此时的工作状态称为直流工作状态或静态。
晶体管各极电流与各极之间的电压分别用I BQ、I CQ和U BEQ、U CEQ四个直流参数表示。
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在本章中重点描述五种放大器结构：共源、共栅、源极跟随器和级联结构以及CMOS放大器。
对于每一种结构，先进行直流分析，然后进行低频交流小信号分析。
分析方法一般都先采用一个简单模型进行分析，然后逐步增加一些诸如沟道调制效应、衬底效应等二阶效应的分析。
放大器的性能指标有：增益、速度、功耗、工作电压、线性、噪声、最大电压摆幅以及输入、输出阻抗等。
其中的大部分性能指标之间是相互影响的，因而进行设计时必须实现多维的优化。
3.1 共源放大器所谓共源放大器是指输入输出回路中都包含MOS管的源极，即输入信号从MOS管的栅极输入，而输出信号从MOS管的漏极取出。
根据放大器的负载不同，共源放大器可以分为三种形式：无源负载共源放大器及有源负载共源放大器。
3.1.1 无源负载共源放大器无源负载主要有电阻、电感与电容等，这里主要讨论电阻负载与电感电容谐振负载时共源放大器的特性。
1 电阻负载共源放大器电阻负载共源（CS）放大器结构如图3.1(a)所示。
对此进行直流分析（确定工作点）与低频交流小信号分析。
对于共源放大器，根据第二章的分析，对于低频交流信号从栅极输入时，其输入阻抗很大，所以在分析时可不考虑输入阻抗的影响。
（a） (b)图3.1 (a)电阻负载的共源级(b) 深三极管区的等效电路（1）直流分析先忽略沟道调制效应，根据KCL定理，由图3.1(a)可列出其直流工作的方程：（3.1）而当VGS＞Vth时，MOS管导通，根据萨氏方程有：（3.2）把式（3.2）代入式（3.1）中，可得到其直流工作方程为（注：VGS＝Vi，VDS＝Vo）：（3.3）对方程（3.3）进行进一步的讨论：截止区：Vi＜Vth，则Vo＝VDD；饱和区：Vi＞Vth，且Vi-Vth≤Vo时，有：（3.4）三极管区： Vo＜Vi－Vth，有：（3.5）深三极管区：Vo＜＜2（Vi－Vth），根据第二章可知，此时M1可等效为一压控电阻，因此可得到如图3.1（b）所示的等效电路，则有：(3.6)根据以上分析，可以得到共源放大器的直流转换特性曲线，即Vo与Vi的关系曲线如图3.2（a）所示。
单级放大器由于模拟或数字信号太小而不能驱动负载等，在模拟电路中就必须采用放大器对信号进行放大。
在本章中重点描述五种放大器结构：共源、共栅、源极跟随器和级联结构以及CMOS 放大器。
对于每一种结构，先进行直流分析，然后进行低频交流小信号分析。
分析方法一般都先采用一个简单模型进行分析，然后逐步增加一些诸如沟道调制效应、衬底效应等二阶效应的分析。
放大器的性能指标有：增益、速度、功耗、工作电压、线性、噪声、最大电压摆幅以及输入、输出阻抗等。
其中的大部分性能指标之间是相互影响的，因而进行设计时必须实现多维的优化。
3.1共源放大器所谓共源放大器是指输入输出回路中都包含MOS管的源极，即输入信号从MOS管的栅极输入，而输出信号从MOS管的漏极取出。
根据放大器的负载不同，共源放大器可以分为三种形式：无源负载共源放大器及有源负载共源放大器。
3.1.1无源负载共源放大器无源负载主要有电阻、电感与电容等，这里主要讨论电阻负载与电感电容谐振负载时共源放大器的特性。
1电阻负载共源放大器电阻负载共源（CS）放大器结构如图3.1(a)所示。
对此进行直流分析（确定工作点）与低频交流小信号分析。
对于共源放大器，根据第二章的分析，对于低频交流信号从栅极输入时，其输入阻抗很大，所以在分析时可不考虑输入阻抗的影响。
VoViVoVi（a）(b)图3.1(a)电阻负载的共源级(b) 深三极管区的等效电路（1）直流分析先忽略沟道调制效应，根据KCL定理，由图3.1(a)可列出其直流工作的方程：RIVV DoDD+=（3.1）而当V GS＞V th时，MOS管导通，根据萨氏方程有：])(2[2DSDSthGSND VVVVKI--=（3.2）把式（3.2）代入式（3.1）中，可得到其直流工作方程为（注：V GS＝V i，V DS＝V o）：RVVVVKVV oothiNDDo])(2[2---=（3.3）对方程（3.3）进行进一步的讨论： 截止区：V i ＜V th ，则V o ＝V DD ；饱和区：V i ＞V th ，且V i -V th ≤V o 时，有：2)(th i N DD o V V RK V V --= （3.4）三极管区： V o ＜V i －V th ，有：[])(22o o th i N DD o V V V V RK V V ---= （3.5）深三极管区：V o ＜＜2（V i －V th ），根据第二章可知，此时M 1可等效为一压控电阻，因此可得到如图3.1（b ）所示的等效电路，则有：)(21th i N DDon onDDo V V R K V RR R V V -+=+= (3.6)根据以上分析，可以得到共源放大器的直流转换特性曲线，即V o 与V i 的关系曲线如图3.2（a ）所示。
