第四章基本放大電路

1、第第 10 章章 基本基本放大電路放大電路10.1 共發(fā)射極放大電路的組成共發(fā)射極放大電路的組成10.2 共發(fā)射極放大電路的分析共發(fā)射極放大電路的分析10.3 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定10.4 射極輸出器射極輸出器10.5 差分放大電路差分放大電路10.6 互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路10.7 場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路退出退出第第 10 章章 基本基本放大電路放大電路10.1 共發(fā)射極放大電路的組成共發(fā)射極放大電路的組成電路中各元件的作用如下：電路中各元件的作用如下：C1RS+ui RCRB+UCCC2RL+es +uo +iB+ uBE iC+uCE T晶

2、體管晶體管 T 晶體管是放大元件，利用它的電流放大作用，晶體管是放大元件，利用它的電流放大作用，在集電極電路獲得放大了的電流在集電極電路獲得放大了的電流 iC，該電流受輸入信號(hào)的控制。，該電流受輸入信號(hào)的控制。集電極電源電壓集電極電源電壓 UCC電源電壓電源電壓 UCC 除為輸除為輸出信號(hào)提供能量外，出信號(hào)提供能量外，它還保證集電結(jié)處于它還保證集電結(jié)處于反向偏置，以使晶體反向偏置，以使晶體管具有放大作用。管具有放大作用。集集電極負(fù)載電阻電極負(fù)載電阻 RC集電極負(fù)載電阻簡(jiǎn)稱集電極電阻，它集電極負(fù)載電阻簡(jiǎn)稱集電極電阻，它主要是將電流的變化變換為電壓的變化，以實(shí)現(xiàn)電壓放大。主要是將電流的變化變換為電

3、壓的變化，以實(shí)現(xiàn)電壓放大。 偏置電阻偏置電阻 RB它的作用是提供大小適當(dāng)?shù)幕鶚O電流，以使它的作用是提供大小適當(dāng)?shù)幕鶚O電流，以使放大電路獲得合適的工作點(diǎn)，并使發(fā)射結(jié)處于正向偏置。放大電路獲得合適的工作點(diǎn)，并使發(fā)射結(jié)處于正向偏置。耦合電容耦合電容 C1 和和 C2它們一方面起到隔直作用，它們一方面起到隔直作用，C1 用來隔用來隔斷放大電路與信號(hào)源之間的直流通路，而斷放大電路與信號(hào)源之間的直流通路，而 C2 用來隔斷放大電路用來隔斷放大電路與負(fù)載之間的直流通路，使三者之間無直流聯(lián)系互不影響。另與負(fù)載之間的直流通路，使三者之間無直流聯(lián)系互不影響。另一方面又起到交流耦合的作用，其電容值應(yīng)足夠大，以保證在

4、一方面又起到交流耦合的作用，其電容值應(yīng)足夠大，以保證在一定的頻率范圍內(nèi)，耦合電容上的交流壓降小到可以忽略不計(jì)，一定的頻率范圍內(nèi)，耦合電容上的交流壓降小到可以忽略不計(jì)，即對(duì)交流信號(hào)可視為短路。即對(duì)交流信號(hào)可視為短路。返回返回10.2 共發(fā)射極放大電路的分析共發(fā)射極放大電路的分析10.2.1 靜態(tài)分析靜態(tài)分析 放大電路沒有輸入信號(hào)時(shí)的工作狀態(tài)稱為放大電路沒有輸入信號(hào)時(shí)的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)靜態(tài)。靜態(tài)分析。靜態(tài)分析是要確定放大電路的靜態(tài)值是要確定放大電路的靜態(tài)值( (直流值直流值) ) IB ， IC ， UBE 和和 UCE。返回返回1. 用放大電路的直流通路確定靜態(tài)值用放大電路的直流通路確定靜態(tài)值

5、可用右圖所示的直流通路來計(jì)可用右圖所示的直流通路來計(jì)算靜態(tài)值算靜態(tài)值RCRB+UCCIB+ UBE IC+UCE TBCCBBECCBRURUUI BCII CCCCCEIRUU 硅管的硅管的 UBE 約為約為 0.6 V，比，比UCC 小得多，可以忽略不計(jì)。小得多，可以忽略不計(jì)。 例例 1 在在共發(fā)射極基本交流放大電路中，已知共發(fā)射極基本交流放大電路中，已知 UCC = 12V，RC = 4 k ，RB = 300 k ， ，試求，試求放大電路的靜態(tài)值。放大電路的靜態(tài)值。5 .37 解解 mA5 . 1mA04. 05 .37BC II A40A10300123BCCB RUIV6V)105

6、 . 110412(33CCCCCE IRUU2. 用圖解法確定靜態(tài)值用圖解法確定靜態(tài)值根據(jù)根據(jù)CCCCCEIRUU 可得出：可得出：時(shí)時(shí)0C ICCCEUU 時(shí)時(shí)0CE UCCCCRUI 在晶體管的輸出特性曲線組上作出一直線，它稱為直在晶體管的輸出特性曲線組上作出一直線，它稱為直流負(fù)載線，與晶體管的某條流負(fù)載線，與晶體管的某條( (由由 IB 確定確定) )輸出特性曲線的交輸出特性曲線的交點(diǎn)點(diǎn) Q 稱為稱為放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，由它確定放大電路的電放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，由它確定放大電路的電壓和電流的靜態(tài)值。壓和電流的靜態(tài)值。 基極電流基極電流 IB 的大小不同，靜態(tài)工作點(diǎn)在負(fù)載線上的位的大小

7、不同，靜態(tài)工作點(diǎn)在負(fù)載線上的位置也就不同，改變置也就不同，改變 IB 的大小，可以得到合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，的大小，可以得到合適的靜態(tài)工作點(diǎn)， IB 稱為偏置電流，簡(jiǎn)稱偏流。通常是改變稱為偏置電流，簡(jiǎn)稱偏流。通常是改變 RB 的阻值來調(diào)整的阻值來調(diào)整 IB 的大小。的大小。OIB = 0 A20 A40 A60 A80 A123UCCRCN24681012UCCMQ直流負(fù)載線直流負(fù)載線圖解過程圖解過程:第第 2 章章 2.2IC / mAUCE /VQ1Q2 例例 2 在在共發(fā)射極基本交流放大電路中，已知共發(fā)射極基本交流放大電路中，已知 UCC = 12V，RC = 4 k ， RB = 300

8、k ，晶體管的輸出特性曲線如晶體管的輸出特性曲線如上圖。上圖。( (1) )作出直流負(fù)載線，作出直流負(fù)載線，( (2) )求求靜態(tài)值。靜態(tài)值。 解解 ( (1) ) 由由 IC = 0 時(shí)，時(shí)， UCE = UCC = 12 V，和，和 UCE = 0 時(shí)，時(shí)，mA3A104123CCCC RUI可作出直流負(fù)載線可作出直流負(fù)載線( (2) ) 由由得出靜態(tài)工作點(diǎn)得出靜態(tài)工作點(diǎn) Q，靜態(tài)值為靜態(tài)值為A40B ImA1.5C IV6CE UA40A10300123BCCB RUIOIB = 0 A20 A40 A60 A80 A1231.524681012MQ靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)求得靜態(tài)值為求得靜

9、態(tài)值為 : IB = 40 A ，IC = 1.5 mA , UCE = 6V第第2章章 2.2IC / mAUCE /V10.2.2 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 放大電路有輸入信號(hào)時(shí)的工作狀態(tài)稱為動(dòng)態(tài)，動(dòng)態(tài)分析放大電路有輸入信號(hào)時(shí)的工作狀態(tài)稱為動(dòng)態(tài)，動(dòng)態(tài)分析是在靜態(tài)值確定后，分析信號(hào)的傳輸情況，確定放大電路的是在靜態(tài)值確定后，分析信號(hào)的傳輸情況，確定放大電路的電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) Au ，輸入電阻，輸入電阻 ri 和輸入電阻和輸入電阻 ro1. 微變等效電路法微變等效電路法 晶體管在小信號(hào)晶體管在小信號(hào)( (微變量微變量) )情況下工作時(shí)，可以在靜態(tài)工作情況下工作時(shí)，可以在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)

10、用直線段近似地代替三極管的特性曲線，三點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)用直線段近似地代替三極管的特性曲線，三極管就可以等效為一個(gè)線性元件。這樣就可以將非線性元件晶極管就可以等效為一個(gè)線性元件。這樣就可以將非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個(gè)線性電路。體管所組成的放大電路等效為一個(gè)線性電路。( (1) ) 晶體管的微變等效電路晶體管的微變等效電路OIB UBE UCEIB Q IB UBE 在晶體管的輸入特性曲線上，將工在晶體管的輸入特性曲線上，將工作點(diǎn)作點(diǎn) Q 附近的工作段近似地看成直線，附近的工作段近似地看成直線，當(dāng)當(dāng) UCE 為常數(shù)時(shí)，為常數(shù)時(shí)， UBE 與與 IB 之比之比CECEbbeBBEbe

11、UUiuIUr 稱為晶體管的輸入電阻，在小信號(hào)的稱為晶體管的輸入電阻，在小信號(hào)的條件下，條件下，rbe是一常數(shù)，由它確定是一常數(shù)，由它確定 ube和和 ib 之間的關(guān)系。因此，晶體管的輸之間的關(guān)系。因此，晶體管的輸入電路可用入電路可用 rbe 等效代替。等效代替。低頻小功率晶體管輸入電阻的常用下式估算低頻小功率晶體管輸入電阻的常用下式估算)mA()mV(26)1()(200EbeIr Rbe 是對(duì)交流而言的一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻。是對(duì)交流而言的一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻。QIC UCE IB ICICUCE 晶體管輸出特性曲線的線性工作區(qū)是一組近似等距離的晶體管輸出特性曲線的線性工作區(qū)是一組近似等距離的平行直線，當(dāng)平

12、行直線，當(dāng) UCE 為常數(shù)時(shí)，為常數(shù)時(shí)， IC 與與 IB 之比之比CECEbcBCUUiiII 即為晶體管的電流放大系即為晶體管的電流放大系數(shù)，在小信號(hào)的條件下，數(shù)，在小信號(hào)的條件下， 是一常數(shù)，由它確定是一常數(shù)，由它確定 ic受受 ib 的控制關(guān)系。因此，的控制關(guān)系。因此，晶體管的輸出電路可用一晶體管的輸出電路可用一受控電流源受控電流源 ic = = ib 等效等效代替。代替。QIC UCE IBICICUCEUCE 晶體管的輸出特性曲線不完全與橫軸平行，當(dāng)晶體管的輸出特性曲線不完全與橫軸平行，當(dāng) IB 為常數(shù)為常數(shù)時(shí)，時(shí)， UCE 與與 IC 之比之比BBcceCCEceIIiuIUr

13、稱為晶體管的輸出稱為晶體管的輸出電阻，在小信號(hào)的條件下，電阻，在小信號(hào)的條件下，rce 也是一常數(shù)，在等效也是一常數(shù)，在等效電路中與電路中與 ib 并聯(lián)，由于并聯(lián)，由于rce 的阻值很高，可以將的阻值很高，可以將其看成開路。其看成開路。由以上分析可得出晶體管的微變等效電路由以上分析可得出晶體管的微變等效電路EBCrceicrbe ib ib+uce +ube CBE+ube +uce icibT( (2) ) 放大電路放大電路的微變等效電路的微變等效電路 先畫出下圖所示放大電路的交流通路，對(duì)交流分量而言，先畫出下圖所示放大電路的交流通路，對(duì)交流分量而言，電容可視作短路；一般直流電源的內(nèi)阻很小，

14、可忽略不計(jì)，電容可視作短路；一般直流電源的內(nèi)阻很小，可忽略不計(jì)，對(duì)交流講直流電源也可以認(rèn)為是短路的。對(duì)交流講直流電源也可以認(rèn)為是短路的。將將交流通路中的三交流通路中的三極管用其極管用其微變等效電路來代替，即得到放大電路微變等效電路來代替，即得到放大電路的微變等效的微變等效電路。電路。 C1RS+ui RCRB+UCCC2RL+es +uo +iBiCT基本放大電路基本放大電路+ube TRCiiibicRLRSRBEBC+ui +es +uo +uce 交流通路交流通路基本放大基本放大電路的電路的微變等效電路微變等效電路rbe EBCRCRLRBRSiiib+ui +es +uo ui = u

15、beuo = uceic ib當(dāng)輸入的是當(dāng)輸入的是正弦信號(hào)時(shí)，正弦信號(hào)時(shí)，各電壓和電各電壓和電流都可用相流都可用相量表示。量表示。( (3) ) 電壓放大倍數(shù)的計(jì)算電壓放大倍數(shù)的計(jì)算rbe EBCRCRLRBRSoUbIcIbIiI+ + SE+ LR iUbbeiIrU bLcLoIRIRU 由上圖可列出由上圖可列出故放大故放大電路的電路的電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)當(dāng)放大當(dāng)放大電路電路輸出端開路輸出端開路( (未接未接 RL ) )時(shí)時(shí)比接比接 RL 時(shí)高，可見時(shí)高，可見 RL 越小，電壓放大倍數(shù)越低。越小，電壓放大倍數(shù)越低。beLiorRUUAu 式中式中LCL/ RRR beCrRAu 例

16、例 3 在在共發(fā)射極基本交流放大電路中，已知共發(fā)射極基本交流放大電路中，已知 UCC = 12 V，RC = 4 k ， RB = 300 k ， ，試求電壓放大，試求電壓放大倍數(shù)倍數(shù) Au。5 .37 解解 在例在例 1 中已求出中已求出ECmA1.5II k867. 0)mA(5 . 1)mV(26)15 .37()(200ber5 .86867. 025 .37beL rRAu k2/LCLRRR( (4) ) 放大電路輸入電阻的計(jì)算放大電路輸入電阻的計(jì)算IUr i如果放大電路的輸入電阻較?。旱谝?，將從信號(hào)源取用較大如果放大電路的輸入電阻較?。旱谝?，將從信號(hào)源取用較大的電流，從而增加信號(hào)

17、源的負(fù)擔(dān)；第二，經(jīng)過內(nèi)阻的電流，從而增加信號(hào)源的負(fù)擔(dān)；第二，經(jīng)過內(nèi)阻 Rs 和和 ri 的的分壓，使實(shí)際加到放大電路的輸入電壓分壓，使實(shí)際加到放大電路的輸入電壓 Ui 減小，從而減小輸減小，從而減小輸出電壓；第三，后級(jí)放大電路的輸入電阻，就是前級(jí)放大電出電壓；第三，后級(jí)放大電路的輸入電阻，就是前級(jí)放大電路的負(fù)載電阻，從而將會(huì)降低前級(jí)放大電路電壓放大倍數(shù)。路的負(fù)載電阻，從而將會(huì)降低前級(jí)放大電路電壓放大倍數(shù)。因此，因此，通常希望放大電路的輸入電阻能高一些通常希望放大電路的輸入電阻能高一些。 放大電路對(duì)信號(hào)源放大電路對(duì)信號(hào)源( (或?qū)η凹?jí)放大電路或?qū)η凹?jí)放大電路) )來說，是一個(gè)負(fù)來說，是一個(gè)負(fù)載，

18、可用一個(gè)電阻來等效代替。這個(gè)電阻是信號(hào)源的負(fù)載電載，可用一個(gè)電阻來等效代替。這個(gè)電阻是信號(hào)源的負(fù)載電阻，也就是放大電路的輸入電阻阻，也就是放大電路的輸入電阻 ri ，即，即它是對(duì)交流信號(hào)而言的一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻。它是對(duì)交流信號(hào)而言的一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻。以共發(fā)射極基本放大電路為例，其輸入電阻為以共發(fā)射極基本放大電路為例，其輸入電阻為bebeBi/rrRr 共發(fā)射極基本放大電路的輸入電阻基本上等于晶體管的輸入電共發(fā)射極基本放大電路的輸入電阻基本上等于晶體管的輸入電阻，是不高的。阻，是不高的。注意：注意： ri 與與 rbe 意義不同不能混淆。意義不同不能混淆。( (5) ) 放大電路輸出電阻的計(jì)算放大電路輸出

19、電阻的計(jì)算 如果放大電路的輸出電阻較大如果放大電路的輸出電阻較大( (相當(dāng)于信號(hào)源的內(nèi)阻較相當(dāng)于信號(hào)源的內(nèi)阻較大大) )，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，輸出電壓的變化較大，也就是放大電，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，輸出電壓的變化較大，也就是放大電路帶負(fù)載的能力較差。因此，路帶負(fù)載的能力較差。因此，通常通常希望放大電路輸出級(jí)的輸希望放大電路輸出級(jí)的輸出電阻低一些。出電阻低一些。 放大電路對(duì)負(fù)載放大電路對(duì)負(fù)載( (或?qū)蠹?jí)放大電路或?qū)蠹?jí)放大電路) )來說，是一個(gè)信號(hào)來說，是一個(gè)信號(hào)源，其內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻源，其內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻 ro ，它也是一個(gè)動(dòng)態(tài)電，它也是一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻。阻。 放大電路的輸出電阻可在信號(hào)源

20、短路放大電路的輸出電阻可在信號(hào)源短路( )( )，和輸出，和輸出端開路的條件下求得。從基本放大電路的微變等效電路看，端開路的條件下求得。從基本放大電路的微變等效電路看，當(dāng)當(dāng) ，電流源相當(dāng)于開路，故，電流源相當(dāng)于開路，故0i U000bcbi IIIU 時(shí)時(shí)，CoRr 2. .圖解法圖解法RC一般為幾千歐，因此，共發(fā)射極放大電路的輸出電阻較高。一般為幾千歐，因此，共發(fā)射極放大電路的輸出電阻較高。 首先在輸入特性上作圖，由輸入信號(hào)首先在輸入特性上作圖，由輸入信號(hào) ui 確定基極電流的變確定基極電流的變化量化量 ib ，再在輸出特性上作圖，得到交流分量，再在輸出特性上作圖，得到交流分量 ic 和和

21、uce 即即( (uo) )。由圖解分析可得出由圖解分析可得出:( (1) )交流信號(hào)的傳輸情況：交流信號(hào)的傳輸情況：) )即即( () )即即( (ceocbbeiuuiiuuOuBE/VQ1QQ2604020OO6040200.580.60.62UBEttiB / A在輸入特性上作圖在輸入特性上作圖(ui )第第 2 章章 2.3uBE/ViB / AIB(ib)OIB = 40 A2060803Q1. 5612N0MtOOQ22.250.752.251.50.75IC39369交流負(fù)載線交流負(fù)載線Q1接負(fù)載后，接負(fù)載后，Uom減小減小, Au下降。下降。 tQ1Q2空載輸出電壓空載輸出電

22、壓iC / mAuCE/VuCE/ViC / mA(ic)UCEuo = uce( (2) )電壓和電流都含有直流分量和交流分量，即電壓和電流都含有直流分量和交流分量，即beBEBEuUu bBBiIi ceCECEuUu cCCiIi ( (3) )輸入信號(hào)電壓輸入信號(hào)電壓 ui 和輸出電壓和輸出電壓 uo 相位相反。相位相反。 此外，還要求放大電此外，還要求放大電路輸出信號(hào)盡可能不失真，路輸出信號(hào)盡可能不失真，所謂失真所謂失真,是指輸出信號(hào)的是指輸出信號(hào)的波形不像輸入信號(hào)的波形。波形不像輸入信號(hào)的波形。引起失真最常見的原因是引起失真最常見的原因是由于靜態(tài)工作點(diǎn)不合適或由于靜態(tài)工作點(diǎn)不合適或

23、者信號(hào)太大，使放大電路者信號(hào)太大，使放大電路的工作范圍超出了晶體管的工作范圍超出了晶體管特性曲線上的線性范圍。特性曲線上的線性范圍。這種通常稱為非線性失真。這種通常稱為非線性失真。OQ15ibOttOuBE/ViB / AuBE/ViB / A( (a) ) 工作點(diǎn)工作點(diǎn)偏低引起偏低引起 ib 失真失真 工作點(diǎn)偏低引起截止失真工作點(diǎn)偏低引起截止失真(ui )OIB = 5 A20608031. 5612tOOQ 2.250.752.251.50.7539400( (b) )工作點(diǎn)偏低引起工作點(diǎn)偏低引起 ic、uce ( (uo) )失真失真0.250.25正半周正半周變平變平t截止截止失真失真

24、uo 波形波形iC / mAuCE/VuCE/ViC / mA(iC)uo = uceO20 A40 A80 A123IB = 0QtOO 靜態(tài)工作點(diǎn)偏高引起飽和失真靜態(tài)工作點(diǎn)偏高引起飽和失真iC正正半周被削平半周被削平 IB = 60 A uo波形波形tuce負(fù)負(fù)半周被削平半周被削平飽和失真飽和失真第第 2 章章 2.3iC / mAuCE/VuCE/ViC / mAuo = uceib(不失真）不失真）返回返回10.3 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定 放大電路不僅要有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，而且要保持靜態(tài)放大電路不僅要有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，而且要保持靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。由于某種原因，例如溫度的變化

25、，將使集電工作點(diǎn)的穩(wěn)定。由于某種原因，例如溫度的變化，將使集電極電流的靜態(tài)值極電流的靜態(tài)值 IC 發(fā)生變化，從而影響靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。發(fā)生變化，從而影響靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。上一節(jié)所討論的基本放大電路偏置電流上一節(jié)所討論的基本放大電路偏置電流BCCBBECCBRURUUI 當(dāng)當(dāng) RB 一經(jīng)選一經(jīng)選定后，定后，IB 也就固定也就固定不變，這種稱為固不變，這種稱為固定偏置放大電路，定偏置放大電路，它不能穩(wěn)定靜態(tài)工它不能穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。為此，常采作點(diǎn)。為此，常采用分壓式偏置放大用分壓式偏置放大電路。電路。+UCCRCC1C2TRLRE+CE+RB1RB2RS+ui +es +uo iBiC+uCE +

26、uBE 分壓式偏置放大電路分壓式偏置放大電路+UCCRCTRERB1RB2IBIC+UCE + UBE I1I2IE直流通路直流通路由直流通路可列出由直流通路可列出B21III 若使若使B2II 則則B2B1CC21RRUII 基極電位基極電位CCB2B1B22B2BURRRIRV 可認(rèn)為可認(rèn)為VB 與晶體管的參數(shù)無關(guān)，不受溫度影響，而僅為與晶體管的參數(shù)無關(guān)，不受溫度影響，而僅為RB1和和RB2 的分壓電路所固定。的分壓電路所固定。EEBEBBEIRVVVU 若使若使BEBUV EBEBEBECRVRUVII 則則 因此，只要滿足因此，只要滿足 和和 兩個(gè)條件，兩個(gè)條件，VB 和和 IE 或或

27、 IC 就與晶體管的參數(shù)幾乎無關(guān)，不受溫度變化的影響，使靜就與晶體管的參數(shù)幾乎無關(guān)，不受溫度變化的影響，使靜態(tài)工作點(diǎn)能得以基本穩(wěn)定。對(duì)硅管而言，在估算時(shí)一般可取態(tài)工作點(diǎn)能得以基本穩(wěn)定。對(duì)硅管而言，在估算時(shí)一般可取 I2 =( (5 10) ) IB 和和 VB = ( (5 10) )UBE 。B2II BEBUV 這種電路穩(wěn)定工作點(diǎn)的實(shí)質(zhì)是：當(dāng)溫度升高引起這種電路穩(wěn)定工作點(diǎn)的實(shí)質(zhì)是：當(dāng)溫度升高引起 IC 增大時(shí)，增大時(shí)，發(fā)射極電阻發(fā)射極電阻 RE 上的壓降增大，使上的壓降增大，使 UBE 減小，從而使減小，從而使 IB 減小，減小，以限制以限制 IC 的增大，工作點(diǎn)得以穩(wěn)定。的增大，工作點(diǎn)得

28、以穩(wěn)定。 電容電容 CE 的作用是使交流旁路，防止的作用是使交流旁路，防止 RE 上產(chǎn)生交流壓降降上產(chǎn)生交流壓降降低電壓放大倍數(shù)，低電壓放大倍數(shù)， CE 稱為交流旁路電容。稱為交流旁路電容。 例例 1 在在分壓式偏置放大電路中，已知分壓式偏置放大電路中，已知 UCC = 12 V，RC = 2 k ， RE = 2 k ，RB1 = 20 k ， RB2 = 10 k ， RL = 6 k ，晶體管的晶體管的 。( (1) )試求靜態(tài)值；試求靜態(tài)值；( (2) )畫出微變等效電路；畫出微變等效電路；( (3) )計(jì)算該電路的計(jì)算該電路的 Au， ri 和和 ro 。37.5 解解 ( (1)

29、)V412102010CCB2B1B2B URRRVmA7 . 1A1026 . 043EBEBEC RUVIImA045. 0mA5 .377 . 1CB II V2 . 5107 . 110)22(12)(33CECCCCE IRRUU( (2) )rbe EBCRCRLRB2RSoUbIcIbIiI+ + SE+ RB1iU( (3) ) k79. 0mA7 . 1mV26)5 .371(200 mAmV26)1(200EbeIr 2717906262537beL.rRAu k0.79bebeB2B1ir/r/RRr k2CoRr返回返回10.4 射極輸出器射極輸出器射極輸出器是從發(fā)射極

30、輸出。在接法上是一個(gè)共集電極電路。射極輸出器是從發(fā)射極輸出。在接法上是一個(gè)共集電極電路。10.4.1 靜態(tài)分析靜態(tài)分析RERB+UCCIB+ UBE +UCE TICIE直流通路直流通路C1RS+ui RERB+UCCC2RL+es +uo +iB+ uBE iE+uCE T射極輸出器射極輸出器用直流通路確定靜態(tài)值：用直流通路確定靜態(tài)值：BBBCBE)(1IIIIII EBBECCB)(1RRUUI EECCCEIRUU 10.4.2 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析由射極輸出器的微變等效電路可得出由射極輸出器的微變等效電路可得出1. 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)bLbbeeLbbei)1(IRIrIRIrU b

31、LeLo)(IR1IRU LEL/ RRR 式中式中rbe EBRERLRBRSoUbIcIbIiI+ + SE+ CeIiULbeLbLbbebLio)1()1()1()1(RrRIRIrIRUUAu 2. 輸入電阻輸入電阻 LbeBi)1(/RrRr 射極輸出器的輸入電阻很高。射極輸出器的輸入電阻很高。3. 輸出電阻輸出電阻rbe EBRERBRSoUbIoIbI+ eI計(jì)算計(jì)算ro的等效電路的等效電路C 可用右圖計(jì)算輸出電阻，可用右圖計(jì)算輸出電阻，將信號(hào)源短路，保留其內(nèi)阻將信號(hào)源短路，保留其內(nèi)阻RS ，RS 與與 RB并聯(lián)后的等效并聯(lián)后的等效電阻為電阻為 。在輸出端將。在輸出端將 RL

32、取去，外加一交流電壓取去，外加一交流電壓 ，產(chǎn)生電流產(chǎn)生電流 。oUoISR 因因 rbe 0 ，ui2 0 ， IC2 0 ， VC1 0 。故。故uO = VC1 VC2可見，在差模輸入時(shí)，輸出電壓為兩管各自輸出電壓變化可見，在差模輸入時(shí)，輸出電壓為兩管各自輸出電壓變化量的量的兩倍兩倍。T1RCibic+ui1 +uo1 RB單管差模信號(hào)通路單管差模信號(hào)通路 由于差模信號(hào)使兩管的集電極電流一增一減，其變化量由于差模信號(hào)使兩管的集電極電流一增一減，其變化量相等，通過相等，通過 RE 的電流近于不變，的電流近于不變，RE 上沒有差模信號(hào)壓降，上沒有差模信號(hào)壓降，故故 RE 對(duì)差模信號(hào)不起作用，

33、可得出下圖所示的單管差模信對(duì)差模信號(hào)不起作用，可得出下圖所示的單管差模信號(hào)通路。號(hào)通路。單管差模電壓放大倍數(shù)單管差模電壓放大倍數(shù)beBCbeBbCbi1o1d1)(rRRrRiRiuuA 同理可得同理可得d1beBCi2o2d2ArRRuuA 雙端輸出電壓為雙端輸出電壓為)(i2i1d1i2d2i1d1o2o1ouuAuAuAuuu 雙端輸入雙端輸入雙端輸出差分電路的差模電壓放大倍數(shù)為雙端輸出差分電路的差模電壓放大倍數(shù)為beBCd1i2i1odrRRAuuuA 當(dāng)在兩管的集電極之間接入負(fù)載電阻時(shí)當(dāng)在兩管的集電極之間接入負(fù)載電阻時(shí)beBLdrRRA 式中式中LCL21/RRR 兩輸入端之間的差模

34、輸入電阻為兩輸入端之間的差模輸入電阻為)(2beBirRr 兩集電極之間的差模輸出電阻為兩集電極之間的差模輸出電阻為Co2Rr 例例 1 在在前圖所示的差分放大電路中，已知前圖所示的差分放大電路中，已知UCC = 12V， EE = 12V， = 50， RC = 10 k ， RE =10 k ， RB = 20 k ， RP = 100 ，并在輸出端接負(fù)載電阻，并在輸出端接負(fù)載電阻 RL = 20 k ，試求電路的靜態(tài)，試求電路的靜態(tài)值和差模電壓放大倍數(shù)值和差模電壓放大倍數(shù)。 解解 mA0.6A101021223EEC REImA0.012mA500.6CB IIV6V)100.61010

35、12(33CCCCCE IRUU112.4120550beBLd rRRA 式中式中 k521/LCLRRR k 2.41)0.626(20026)1()(200EbeIr 3. 比較輸入比較輸入 兩個(gè)輸入信號(hào)電壓既非共模，又非兩個(gè)輸入信號(hào)電壓既非共模，又非差模，它們的大小和差模，它們的大小和相對(duì)極性是任意的，相對(duì)極性是任意的，這種輸入常作為比較放大來運(yùn)用。差值這種輸入常作為比較放大來運(yùn)用。差值電壓電壓( (ui1 ui2 ) )經(jīng)放大后，輸出電壓為經(jīng)放大后，輸出電壓為)(i2i1ouuAuu 為了便于分析，可將這種信號(hào)分解為共模分量和差模分為了便于分析，可將這種信號(hào)分解為共模分量和差模分量，

36、例如量，例如ui1 = 10 mV = 2 mV + 8 mVui2 = 6 mV = 2 mV 8 mV其中，其中， 2 mV 是共模分量，是共模分量，8 mV 和和( ( 8 mV) )是差模分量。是差模分量。為了全面衡量為了全面衡量差分放大電路差分放大電路放大放大差模信號(hào)和抑制共模信差模信號(hào)和抑制共模信號(hào)號(hào)的能力，通常引用的能力，通常引用共模抑制比共模抑制比 KCMRR 來表征來表征cdCMRRAAK 其值越大越好。其值越大越好。返回返回10.6 互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路10.6.1 對(duì)功率放大電路的基本要求對(duì)功率放大電路的基本要求在多級(jí)放大電路的末級(jí)或末前級(jí)是功率放大級(jí)

37、，對(duì)功率在多級(jí)放大電路的末級(jí)或末前級(jí)是功率放大級(jí)，對(duì)功率放大電路的基本要求是：放大電路的基本要求是： ( (1) ) 在不失真的情況下能輸出盡可能大的功率。晶體管往在不失真的情況下能輸出盡可能大的功率。晶體管往往工作在極限狀態(tài)。往工作在極限狀態(tài)。( (2) ) 效率要高。所謂效率，效率要高。所謂效率，就是負(fù)載得到的交流信號(hào)功率與就是負(fù)載得到的交流信號(hào)功率與電源供給的直流功率之比值。電源供給的直流功率之比值。放大電路放大電路有三種工作狀態(tài)有三種工作狀態(tài)( (1) ) 甲類工作狀態(tài)甲類工作狀態(tài)靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) Q 大致在負(fù)載大致在負(fù)載線的中點(diǎn)。這種工作狀態(tài)下，線的中點(diǎn)。這種工作狀態(tài)下，放大電路

38、的最高效率為放大電路的最高效率為 50%。tiCQOOiCuCE( (1) ) 甲類工作狀態(tài)甲類工作狀態(tài)( (2) ) 甲乙類工作狀態(tài)甲乙類工作狀態(tài)( (3) ) 乙類工作狀態(tài)乙類工作狀態(tài)tiCQOOiCuCE( (2) ) 甲乙類工作狀態(tài)甲乙類工作狀態(tài)tiCQOOiCuCE( (3) ) 乙類工作狀態(tài)乙類工作狀態(tài) 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) Q 沿負(fù)載沿負(fù)載線下移，靜態(tài)管耗減小，線下移，靜態(tài)管耗減小，但產(chǎn)生了失真。但產(chǎn)生了失真。 靜態(tài)工作點(diǎn)下移到靜態(tài)工作點(diǎn)下移到 IC 0 處處 ，管耗更小，管耗更小，但輸出波形只剩半波了。但輸出波形只剩半波了。10.6.2 互補(bǔ)對(duì)稱放大電路互補(bǔ)對(duì)稱放大電路1. 無

39、輸出變壓器無輸出變壓器( (OTL) )的互補(bǔ)對(duì)稱放大電路的互補(bǔ)對(duì)稱放大電路 圖中兩個(gè)晶體管圖中兩個(gè)晶體管T1 ( (NPN型型) )和和T2( (PNP型型) )的的特性基本相同。特性基本相同。靜態(tài)時(shí)，調(diào)靜態(tài)時(shí)，調(diào)節(jié)節(jié) R3 ，使，使 A 點(diǎn)的點(diǎn)的電位為電位為 ；CC21U輸出耦合電容輸出耦合電容 CL上的上的電壓也等于電壓也等于 ；CC21U R1 和和 D1、D2 上上的壓降使兩管獲得合的壓降使兩管獲得合適的偏壓，工作在甲適的偏壓，工作在甲乙類狀態(tài)。乙類狀態(tài)。R1iC2RLR3R2D1D2B1B2T1T2+UCCCLAC+ui +uo OtuiOtuoiC1OTL 電路電路在在 ui 的

40、正半周，的正半周， T1導(dǎo)通，導(dǎo)通， T2截止，電流截止，電流 iC1自上而下流過負(fù)載自上而下流過負(fù)載RL ；在在 ui 的負(fù)半周，的負(fù)半周， T1截止，截止， T2導(dǎo)通，電流導(dǎo)通，電流 iC2自下而上流過負(fù)載自下而上流過負(fù)載 RL 。 在在 ui 的一個(gè)周期內(nèi)，電流的一個(gè)周期內(nèi)，電流 iC1 和和 iC2 以正反方向交替流過負(fù)以正反方向交替流過負(fù)載載 RL ，在，在 RL 上合成而得出一個(gè)上合成而得出一個(gè)交流輸出信號(hào)電壓交流輸出信號(hào)電壓 uo。 電流是靠電容電流是靠電容 CL 放電形放電形成的，為了使輸出波形對(duì)稱，成的，為了使輸出波形對(duì)稱，CL 的容量必須足夠大。的容量必須足夠大。 這種功率

41、放大電路在理想這種功率放大電路在理想情況下的效率為情況下的效率為 78.5%。 2. 無輸出電容無輸出電容( (OCL) )的互的互補(bǔ)對(duì)稱放大電路補(bǔ)對(duì)稱放大電路R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+ui +uo UCCOCL 電路電路 OCL 電路需用正負(fù)兩路電電路需用正負(fù)兩路電源。其工作原理與源。其工作原理與 OTL 電路電路基本相同?；鞠嗤?。返回返回10.7 場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路10.7.1 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管SiO2 絕緣層絕緣層結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖P 型硅襯底型硅襯底源極源極 S柵極柵極 G漏極漏極 D N+N+N 溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管溝道增

42、強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管DSG符號(hào)符號(hào) 構(gòu)成：用一塊雜質(zhì)濃構(gòu)成：用一塊雜質(zhì)濃度較低的度較低的 P 型薄硅片作為型薄硅片作為襯底，其上擴(kuò)散兩個(gè)相距襯底，其上擴(kuò)散兩個(gè)相距很近的高摻雜很近的高摻雜 N+型區(qū)，并型區(qū)，并在表面生成一層薄薄的二在表面生成一層薄薄的二氧化硅絕緣層。再在兩個(gè)氧化硅絕緣層。再在兩個(gè) N+ 型區(qū)之間的二氧化硅絕型區(qū)之間的二氧化硅絕緣層的表面及兩個(gè)緣層的表面及兩個(gè)N+型區(qū)型區(qū)的表面分別安置三個(gè)電極：的表面分別安置三個(gè)電極：柵極柵極 G、源極、源極 S 和漏極和漏極 D。 當(dāng)在柵極和源極當(dāng)在柵極和源極之間加正向電壓但數(shù)之間加正向電壓但數(shù)值較小時(shí)值較小時(shí)( (0 UGS UGS(th) )

43、，在柵，在柵極下極下 P 型半導(dǎo)體表面形型半導(dǎo)體表面形成成 N 型層，通常稱它型層，通常稱它為反型層。這就是溝通為反型層。這就是溝通源區(qū)和漏區(qū)的源區(qū)和漏區(qū)的 N 型導(dǎo)型導(dǎo)電溝道電溝道( (與與P型襯底間型襯底間被耗盡層絕緣被耗盡層絕緣) )。UGS 正值越高，導(dǎo)電溝道越正值越高，導(dǎo)電溝道越寬。寬。P型硅襯底型硅襯底N+BSGD。耗盡層耗盡層N 型導(dǎo)電溝道N+N+ UGS +EG 形成導(dǎo)電溝道后，在漏形成導(dǎo)電溝道后，在漏源電壓源電壓 UDS 的作用下，將產(chǎn)生的作用下，將產(chǎn)生漏極電流漏極電流 ID ，管子導(dǎo)通。，管子導(dǎo)通。P 型硅襯底型硅襯底N+BSGD。UDSIDN+UGSN+N 溝道溝道 在一

44、定的漏在一定的漏源電壓源電壓UDS 下，使管子由不導(dǎo)通下，使管子由不導(dǎo)通變?yōu)閷?dǎo)通的臨界柵變?yōu)閷?dǎo)通的臨界柵源電源電壓 稱 為壓 稱 為 開 啟 電 壓開 啟 電 壓 ， 用， 用 UGS(th)表示。表示。 只有當(dāng)只有當(dāng) UGS UGS(th) 后，后， ID 才隨柵才隨柵源電壓的源電壓的變化而變化，這就是變化而變化，這就是 N 溝溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的柵極控制作用。的柵極控制作用。N 溝道增強(qiáng)型絕緣柵溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通N 溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線的特性曲線( (1) ) 轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性柵柵源電壓對(duì)漏極源電壓對(duì)漏極電流的控制特性電流的控制特性( (2) ) 輸出特性輸出特性ID /