擴(kuò)音機(jī)電路的安裝與調(diào)試

1、項(xiàng)目2擴(kuò)音機(jī)電路的安裝與調(diào)試學(xué)習(xí)目標(biāo)了解半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)，理解半導(dǎo)體三極管的電流放大作用；熟悉放大電路的組成和基本原理，掌握基本放大電路的分析方法。了解多級(jí)放大電路的組成和頻率響應(yīng)，理解常用功率放大電路的工作原理，掌握集成功放的應(yīng)用。了解場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及正確使用。工作任務(wù)（1）小組制定工作計(jì)劃。（2）讀懂?dāng)U音機(jī)電路原理圖，明確元件連接和電路連線(xiàn)。（3）畫(huà)出布線(xiàn)圖。（4）完成電路所需元件的購(gòu)買(mǎi)與檢測(cè)。（5）根據(jù)布線(xiàn)圖制作擴(kuò)音器電路。（6）完成擴(kuò)音機(jī)電路功能檢測(cè)和故障排除。（7）根據(jù)老師講解電路原理，通過(guò)小組討論完成電路詳細(xì)分析及編寫(xiě)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)報(bào)告。擴(kuò)音機(jī)的電路圖如圖2.1所示。項(xiàng)目技能實(shí)訓(xùn)擴(kuò)音機(jī)

2、電路的安裝與調(diào)試一、實(shí)訓(xùn)目的（1）增強(qiáng)專(zhuān)業(yè)意識(shí)，培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和職業(yè)習(xí)慣。（2）進(jìn)一步熟悉擴(kuò)音機(jī)各功能電路的組成與工作原理。（3）熟練使用電子焊接工具，完成電路裝接。（4）熟練使用電子儀器儀表。（5）能完成電路的靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)整與動(dòng)態(tài)調(diào)試。（6）能分析電路故障及排除。二、實(shí)訓(xùn)設(shè)備與器件實(shí)訓(xùn)設(shè)備：模擬電路實(shí)驗(yàn)裝置1臺(tái)，萬(wàn)用表1臺(tái)，示波器1臺(tái)。實(shí)訓(xùn)器件：電路所需元件名稱(chēng)、規(guī)格型號(hào)和數(shù)量見(jiàn)表2.1。表2.1擴(kuò)音拭電路的元件清單與招關(guān)調(diào)試設(shè)備4窖檸、用逹或代號(hào)、窖檸.、數(shù)呈、用途或代號(hào)、英H療.1WH116H-1A1.,RA.、10On1,R1.弘縛折葢.i1卒FU.,100011,R1.11N41

3、4S也二尿習(xí)1個(gè)g470011,R三撥曾“共4卒.1630011,R：.、9013.,2.、V.Vi.,1.5kQ11,Ri.1ED439.,1.,V、2.2kG、1,R-：.iED440.,1.,Vl.H4.7PQ、1,Ri.、1個(gè)“.16.0kOi2,RjiRiii1駙固足FU.i10kQ,3,R,RR-.i電慷插題、1訓(xùn)、接皀亂鞫圧電液、20kGi1,R音蜒蟠座、1訓(xùn)、音蜂搭號(hào)的輸人與輸股、47kG,2,R-：i.i話(huà)越駁附件、1釦試機(jī)1H容蠱、共11-t-n.i1卒試機(jī)1103.2,C.C皺接工貝、1務(wù)電將玻接、104.1,Cll.n宜亂鞫圧電理、1臺(tái).、調(diào)試，lOnF/iev.-,5

4、,C.C.C.C.C萬(wàn)用孫、1打100pF/16V,2,C.C璋將示鼓咼、1臺(tái)t調(diào)試，470pF/16Vi1,CKi.i函數(shù)倍號(hào)發(fā)主諡、1臺(tái).、調(diào)試，電程靈、共4個(gè).、焊接乳2米電將焊接、WHD141-1.-.4,Rp-i.Elp-21Rh.i導(dǎo)懐、若干.、.1三、實(shí)訓(xùn)電路與說(shuō)明如圖2.1所示為擴(kuò)音機(jī)的電路原理圖，該電路由三大部分組成。（1）前置放大電路；（2）有源帶通濾波器；（3）功率放大電路。四、擴(kuò)音機(jī)電路的安裝與調(diào)試（1）識(shí)別與檢測(cè)元件。（2）元件插裝與電路焊接。（3）前置放大級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整。4）有源帶通濾波級(jí)的檢測(cè)。5）功率放大級(jí)的調(diào)試。6）試機(jī)。五、實(shí)訓(xùn)注意事項(xiàng)（1）電路的插裝，

5、焊接要嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)范。（2）電容器、二極管的極性不能接錯(cuò)。（3）電源插座的裝連要細(xì)心，以免電源極性接錯(cuò)造成電路不能工作。（4）調(diào)節(jié)時(shí)的步驟要正確，尤其調(diào)試條件要滿(mǎn)足要求。知識(shí)鏈接一半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管有兩大類(lèi)型：雙極型半導(dǎo)體三極管、場(chǎng)效應(yīng)型半導(dǎo)體三極管。雙極型半導(dǎo)體三極管是由兩種載流子參與導(dǎo)電的半導(dǎo)體器件，它由兩個(gè)PN結(jié)組合而成，是一種電流控制電流型器件。場(chǎng)效應(yīng)型半導(dǎo)體三極管僅由一種載流子參與導(dǎo)電，是一種電壓控制電流型器件。一、結(jié)構(gòu)和類(lèi)型1結(jié)構(gòu)雙極型半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.2所示。它有兩種類(lèi)型：NPN型和PNP型。2分類(lèi)按管芯所用的半導(dǎo)體材料不同，分為硅管和鍺管。硅管受溫度影響小

6、，工作較穩(wěn)定。按三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為NPN型和PNP型兩類(lèi)，我國(guó)生產(chǎn)的硅管多為NPN型，鍺管多為PNP型。按使用功率分，有大功率管(PclW),中功率(Pc在0.51W),小功率(PcV0.5W)。按照工作頻率分，有高頻管(fr3MHz)和低頻管(frW3MHz)。按用途不同，分為普通放大三極管和開(kāi)關(guān)三極管。(6)按封裝形式不同，分為金屬殼封裝管和塑料封裝管、陶瓷環(huán)氧樹(shù)脂封裝管。二、三極管的電流放大原理1三極管放大的條件三極管具有電流放大作用的外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。三極管具有電流放大作用的內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)的摻雜濃度大，集電區(qū)摻雜濃度低，且集電結(jié)面積大，基區(qū)要制造得很薄。如圖2

7、.4Cnv5圖2三極管的電源接法A2.三極管的電流放大原理下面以NPN型三極管為例討論三極管的電流放大原理。下面結(jié)合如圖2.5所示說(shuō)明其放大原理，電流在三極管內(nèi)部的形成分成以下幾個(gè)過(guò)程。發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子。2）電子在基區(qū)的復(fù)合與擴(kuò)散。3）集電區(qū)收集擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子NPNIJ“才4心*圖2d三極管內(nèi)部載疣子運(yùn)動(dòng)示意圖P小問(wèn)答想一想：能不能把兩只二極管當(dāng)作一只晶體管用？三、三極管的特性曲線(xiàn)三極管的特性曲線(xiàn)是指三極管各極電壓與電流之間的關(guān)系，通過(guò)坐標(biāo)圖描繪這種關(guān)系的曲線(xiàn)。1三極管放大電路的三種組態(tài)根據(jù)輸入回路與輸出回路共用的電極，三極管放大電路有三種組態(tài)，它們是共發(fā)射極、共集電極以及共基極，如圖2.

8、6所示。輸JIISFrl曲發(fā)朝輩拡英電眾拡堆孫02.6三極管電路的三種組態(tài)卩2測(cè)量伏安特性曲線(xiàn)的電路圖如圖2.7所示為共發(fā)射極放大電路的伏安特性曲線(xiàn)測(cè)試電路圖。圖2/7共發(fā)射極放大電路卩輸入特性曲線(xiàn)、輸出特性曲線(xiàn)見(jiàn)圖2.8II圖2息三極管特性曲線(xiàn)3扎爵性曲itU(BR)CEOU(BR)EBO4三極管的溫度特性輸入特性與溫度的關(guān)系：Tf-UBE!輸出特性與溫度的關(guān)系：溫度每升高10C,ICBO近似增大一倍，溫度每升高1C，卩要增加0.5%1%溫度對(duì)U(BR)CEO和PCM的影響：Tf-U(BR)CEO、PCM!六、特殊三極管光電三極管、達(dá)林頓三極管、帶阻尼管的行輸出三極管，見(jiàn)圖2.9PCPrK比

9、電行圖29光電三極管-達(dá)林頓三極管s帶阻尼管的行輸出三極管dWMff=.三極管的簡(jiǎn)易判別小技能：三極管的簡(jiǎn)易判別1三極管基極及類(lèi)型的判別將萬(wàn)用表?yè)艿絉X100或RX1k擋上。紅筆表任意接觸三極管的一個(gè)電極,黑筆表依次接觸另外兩個(gè)電極，分別測(cè)量它們之間的電阻值。若紅表筆接觸某個(gè)電極時(shí),其余兩個(gè)電極與該電極之間均為低電阻時(shí),則該管為PNP型,而且紅表筆接觸的電極為B極。與此相反,若同時(shí)出現(xiàn)幾十至上百千歐大電阻時(shí),則該管為NPN型,這時(shí)紅表筆所接觸的電極為B極。當(dāng)然也可以黑筆表為基準(zhǔn),重復(fù)上述測(cè)量過(guò)程。若同時(shí)出現(xiàn)低電阻的情況，則管子為NPN型；若同時(shí)出現(xiàn)高阻的情況，則該管為PNP型。2.電極C、E的

10、判別在判斷出管型和基極的基礎(chǔ)上，任意假定一個(gè)電極為C極，另一個(gè)為E極。對(duì)于PNP型管，令紅表筆接C極，黑表筆接E極，再用手碰一下B、C極，觀察一下萬(wàn)用表指針擺動(dòng)的幅度。然后將假設(shè)的C、E極對(duì)調(diào)，重復(fù)上述的測(cè)試步驟，比較兩次測(cè)量中指針的擺動(dòng)幅度，測(cè)量時(shí)擺動(dòng)幅度大，則說(shuō)明假定的C、E極是對(duì)的。對(duì)于NPN型管，則令黑表筆接C極，紅表筆接E極，重復(fù)上述過(guò)程。技能實(shí)訓(xùn)一三極管的識(shí)別與檢測(cè)一、實(shí)訓(xùn)目的（1）熟悉三極管的封裝外形和型號(hào)。（2）會(huì)識(shí)讀三極管的型號(hào)。（3）會(huì)借助資料查閱三極管的主要參數(shù)。（4）能用萬(wàn)用表檢測(cè)三極管。二、實(shí)訓(xùn)設(shè)備（1）萬(wàn)用表1塊。（2）3DG6A、9018H、3AX31型三極管各1

11、個(gè)，型號(hào)未知的三極管1個(gè)。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟1識(shí)讀三極管的型號(hào)（1）根據(jù)封裝外形，確定引腳名稱(chēng)。（2）借助資料，查找3DG6A、9018H、3AX31型三極管的主要參數(shù)，并記錄（3）明確各三極管的管型與材料，填寫(xiě)表2.2。2.2三根管的識(shí)別與檢測(cè)dE問(wèn)阻值1C問(wèn)阻值1c.E啊阻但1判斷三撥皆的.智眇榊料駁奸你】反向1正旬“反旬1正向反旬.13D&5A,1111T901SH.,11.1.1.113A3G1.-.111.1T12三極管的檢測(cè)（1）已知型號(hào)。分別測(cè)試3DG6A、9018H、3AX31的兩極間正、反向電阻，并將測(cè)試結(jié)果填入表2.2。（2）型號(hào)未知。用萬(wàn)用表的歐姆擋判別基極；確定管型；判

12、別集電極和發(fā)射極。四、實(shí)訓(xùn)注意事項(xiàng)（1）在測(cè)試三極管的正、反向電阻（尤其反向電阻）時(shí)，一定要避免人體電阻的介入，以免誤差過(guò)大。（2）如果彎折引腳，一定要注意彎折點(diǎn)與引腳根部的距離不少于1.5mm，以免引腳根部斷掉。（3）在測(cè)三極管兩極間的電阻時(shí)，引腳要刮除氧化層，防止表筆跟引腳接觸不良且刮引腳時(shí)應(yīng)在引腳根部留出一定距離（一般為3mm左右）。知識(shí)鏈接二小信號(hào)放大電路一、小信號(hào)放大電路的結(jié)構(gòu)圖2.10所示為放大電路結(jié)構(gòu)示意圖放大電路功能主要用于放大微弱信號(hào)，輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，輸出信號(hào)的能量得到了加強(qiáng)。放大電路的實(shí)質(zhì)：輸出信號(hào)的能量實(shí)際上是由直流電源提供的，只是經(jīng)過(guò)三極管的控制，使之

13、轉(zhuǎn)換成信號(hào)能量，提供給負(fù)載。二、小信號(hào)放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)1放大倍數(shù)放大倍數(shù)定義式中各有關(guān)量如圖2.11所示。；R卜近:估強(qiáng)i:zL一I.圖2.11放大倍數(shù)的定爻P電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)及功率放大倍數(shù)定義分別為2輸入電阻Ri輸入電阻Ri越大，信號(hào)源的衰減越小，反之衰減越大，故Ri越大越好。輸入電阻定義如圖2.12所示，其計(jì)算公式如下：3輸出電阻Ro輸出電阻用于表明放大電路帶負(fù)載的能力，Ro越大，表明放大電路帶負(fù)載的能力越差，反之則越強(qiáng)。Ro的計(jì)算公式如下：圖2.13所示為：從輸出端加假想電源求Ro。0(估簾溝|L匚一一一一一一團(tuán)2.12輸入電阻的定爻OAi遲估號(hào)理I2.13輸出電阻的定女

14、4通頻帶如圖2.14所示為共射放大電路的頻率特性，當(dāng)放大倍數(shù)下降到中頻時(shí)放大倍數(shù)的0.707倍時(shí)，所對(duì)應(yīng)的頻率分別稱(chēng)為下限頻率fL和上限頻率fH。上限頻率與下限頻率之差稱(chēng)為放大器的通頻帶fBW：通頻帶fBW：圖214通頻帶的定艮S2.15共射極基本放大電路卩三、共射極基本放大電路的組成及工作原理如圖2.15所示為共射極基本放大電路。1組成晶體管T。放大元件，用基極電流iB控制集電極電流iC。電源UCC。使晶體管的發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，晶體管處在放大狀態(tài)，同時(shí)也是放大電路的能量來(lái)源，提供電流IB和IC。UCC一般在幾伏到十幾伏之間。偏置電阻RB。用來(lái)調(diào)節(jié)基極偏置電流IB,使晶體管有一個(gè)合適的工

15、作點(diǎn)，阻值一般為幾十千歐到幾百千歐。集電極負(fù)載電阻RC。為集電極負(fù)載電阻，將集電極電流iC的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，以獲得電壓放大，阻值一般為幾千歐。耦合電容Cl、C2。隔直流通交流的作用。為了減小傳遞信號(hào)的電壓損失，Cl、C2應(yīng)選得足夠大，一般為幾微法至幾十微法，通常采用電解電容器。2工作原理(1)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)。靜態(tài)和動(dòng)態(tài)定義如下：靜態(tài)rr指ui=o時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱(chēng)直流工作狀態(tài)，主要的指標(biāo)參數(shù)有IB、IC和UCE，稱(chēng)為靜態(tài)工作點(diǎn)，用Q表示。動(dòng)態(tài)rr指ui0時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱(chēng)交流工作狀態(tài)，主要指標(biāo)參數(shù)有Ri、Ro、AU。2)直流通路和交流通路。如圖2.16所示。El2.16基

16、本放犬器直流通路及苴交疣通路3）放大原理。在放大電路中，交、直流一起疊加輸入進(jìn)行放大，合適的直流輸入是為了保證交流輸入放大不失真，放大信號(hào)波形如圖2.17所示。四、共射極基本放大電路的分析1靜態(tài)分析（求靜態(tài)工作點(diǎn)）放大電路的靜態(tài)分析有計(jì)算法和圖解分析法兩種。（1）計(jì)算分析法。根據(jù)直流通路可對(duì)放大電路的靜態(tài)進(jìn)行計(jì)算（2）圖解分析法。放大電路靜態(tài)時(shí)的圖解分析如圖2.18所示。直流負(fù)載線(xiàn)的確定方法：由直流負(fù)載列出方程式UCE二UCC-ICRC；在輸出特性曲線(xiàn)UCE軸及iC軸上確定兩個(gè)特殊點(diǎn)rrUCC和UCC/RC,即可畫(huà)出直流負(fù)載線(xiàn)；在輸入回路列方程式UBE=UCC-IBRB；在輸入特性曲線(xiàn)上，作出

17、輸入負(fù)載線(xiàn)，兩線(xiàn)的交點(diǎn)即是Q；得到Q點(diǎn)的參數(shù)IBQ、ICQ和UCEQ。E2.1S放大電路圖解分析法A2動(dòng)態(tài)分析（求動(dòng)態(tài)工作指標(biāo)）放大電路輸入信號(hào)后，電路中的電壓、電流均將在靜態(tài)值的基礎(chǔ)上，發(fā)生相應(yīng)于輸入信號(hào)的變化。（1）圖解分析法。根據(jù)ui在輸入特性上求iB、uBE的波形，如圖2.21所示。根據(jù)iB在輸出特性曲線(xiàn)上求iC、uCE的波形。不接RL時(shí)的情況，如圖2.22所示。接RL時(shí)的情況，如圖2.23所示。靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形失真的影響。飽和失真；截止失真。Rce(V)“CEQtcc12.23交.直疣負(fù)我線(xiàn)Jr(fhA)圖2.24放大電路的非線(xiàn)性失真4（2）計(jì)算分析法（放大器性能指標(biāo)的估算）微變

18、等效電路分析法。等效電路如圖2.25所示E2.25共射極放大電路及苴微變等效電路放大器的輸入電阻。臥=凡放大器的輸出電阻。尺=坨uo輸出電阻Ro越小，帶負(fù)載后的電壓uo越接近于等效電壓源的電壓，故用Ro來(lái)衡量放大器的帶負(fù)載能力。Ro越小則放大器的帶負(fù)載能力越強(qiáng)。五、靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路1溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響溫度Tf-lCf,從而使輸出特性曲線(xiàn)上移，造成Q點(diǎn)上移。對(duì)于前面的電路(固定偏置信號(hào)放大電路)而言，靜態(tài)工作點(diǎn)由IBQ、ICQ和UCEQ決定，這三個(gè)參數(shù)中IBQ幾乎不隨溫度而變化，但I(xiàn)CQ與UCEQ卻受溫度影響。當(dāng)Tf時(shí)會(huì)使ICf,從而使輸出特性曲線(xiàn)上移，造成Q點(diǎn)上移。嚴(yán)重時(shí)將可能使三極管進(jìn)

19、入飽和區(qū)而失去放大能力。為此，需要改進(jìn)偏置電路，當(dāng)溫度升高時(shí)，能夠自動(dòng)減少I(mǎi)B，從而又使IC!，IC返回原值，保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。2改進(jìn)措施：采取分壓式偏置穩(wěn)定電路電路如圖2.26所示。盹IQS2.26分壓式偏置穩(wěn)定電路S2.27分壓偏置微變等效電路A利用電阻RB1和RB2分壓來(lái)穩(wěn)定基極電位。利用發(fā)射極電阻來(lái)獲得反映電流IE變化的信號(hào)反饋到輸入端，從而實(shí)現(xiàn)工作點(diǎn)穩(wěn)定。分壓式偏置穩(wěn)定電路的微變等效電路如圖2.27所示。(1)電壓放大倍數(shù)。2)輸入電阻。不考慮Rb時(shí)，毘=%+(1+尸)鬧口考慮Rb時(shí)，尺=抵/氐阿=堆1如+(1+聞?shì)敵鲭娮?尺=陽(yáng)結(jié)論：分壓式偏置穩(wěn)定電路可使工作點(diǎn)得到穩(wěn)定，但卻使電壓

20、放大倍數(shù)下降了電路的改進(jìn)措施為：加旁路電容CE，如圖2.28所示。CE將RE短路，RE對(duì)交流不起作用，電路的電壓放大倍數(shù)增加了。六、共集基本放大電路基本放大電路如圖2.29所示OCi卄P1(ij宜斎w料時(shí)必型話(huà)凰取犬丘止梏閣2.29共集電極放犬電路及苴直疣通路P1靜態(tài)分析圖2.29所示為共集組態(tài)基本放大電路的直流通路，根據(jù)電路得Jb弍氐廠(chǎng)玨訓(xùn)璐+(1+腫E?%=懇氐時(shí)氐廠(chǎng)丘用E=Uql托Re2動(dòng)態(tài)分析微變等效電路如圖2.30，則中頻電壓放大倍數(shù)k令皿FRTET1豈I輸入電阻為：尺訐尺E1尺曲+(1+溝崔其中環(huán)=尺傀由圖2.31所示可知其輸出電阻為：3共集電極放大電路的特點(diǎn)電壓放大倍數(shù)小于1，近

21、似等于1，輸出電壓與輸入電壓同相位，即電壓跟隨輸入電阻較高；輸出電阻較低。4共集電極放大電路的作用共集電極放大電路(也稱(chēng)射極跟隨器)，具有較高的輸入電阻和較低的輸出電阻，這是射極跟隨器最突出的優(yōu)點(diǎn)。射極跟隨器常用做多放大器的第一級(jí)或最末級(jí)，也可用于中間隔離級(jí)。用做輸入級(jí)時(shí)，其高的輸入電阻可以減輕信號(hào)源的負(fù)擔(dān)，提高放大器的輸入電壓。用做輸出級(jí)時(shí)，其低的輸出電阻可以減小負(fù)載變化對(duì)輸出電壓的影響，并易于與低阻負(fù)載相匹配，向負(fù)載傳送盡可能大的功率。知識(shí)鏈接三多級(jí)信號(hào)放大電路一、多級(jí)放大器的組成多級(jí)放大電路方框如圖2.33所示，其由輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)組成。二、級(jí)間的耦合方式兩個(gè)單級(jí)放大電路之間的連接

22、方式，稱(chēng)為耦合方式1阻容耦合方式(1)電路圖。如圖2.34(a)所示(2)特點(diǎn)。通過(guò)電容C耦合，體積小、重量輕，各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)互不相關(guān)，各自獨(dú)立。2直接耦合方式電路圖，如圖2.34(b)所示。特點(diǎn)。用導(dǎo)線(xiàn)耦合，交流、直流都可放大，適用于集成化產(chǎn)品，但各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)不是獨(dú)立的，這將給Q點(diǎn)的調(diào)試帶來(lái)不方便。變壓器耦合方式通過(guò)變壓器耦合，能實(shí)現(xiàn)阻抗、電壓和電流的變換，此變換是針對(duì)交流信號(hào)而言的。缺點(diǎn)是體積大、重量重、價(jià)格高，且不能傳送變化緩慢或直流信號(hào)。其電路可閱讀有關(guān)資料。三、多級(jí)放大電路的分析在圖2.34所示的兩級(jí)阻容耦合放大電路中，在分析第一級(jí)時(shí)，要考慮到后級(jí)的輸入電阻是前級(jí)的負(fù)載電阻；在

23、分析第二級(jí)時(shí)，要考慮到前級(jí)的輸出電阻是后級(jí)的信號(hào)源內(nèi)阻。1放大器的輸入電阻和輸出電阻以?xún)杉?jí)阻容耦合放大電路為例，講解多級(jí)放大電路輸入電阻和輸出電阻的計(jì)算。輸入電阻。為第一級(jí)的輸入電阻，即：毘=町=竝坨輸出電阻。為最后一級(jí)的輸出電阻，即：尺=弘=尺喙2放大倍數(shù)及其表示方法（1）放大倍數(shù)（增益）的倍數(shù)值表示法在兩級(jí)放大電路中，前一級(jí)的輸出電壓是后一級(jí)的輸入電壓，則兩級(jí)放大器的電壓放大倍數(shù)為:UA=02=o2o1=AAuUUUu1u2io1i則n級(jí)放大器的電壓放大倍數(shù)為:（2）增益的分貝表示法（放大倍數(shù)用分貝來(lái)表示時(shí)常稱(chēng)為增益）。功率增益為：堆（dB）=lDl諳dB該方法的優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算和使用方便，可將

24、多級(jí)放大器的乘、除關(guān)系轉(zhuǎn)化為對(duì)數(shù)的加減關(guān)系。知識(shí)鏈接四功率放大器一個(gè)完整的放大電路一般由多級(jí)單管放大電路組成。比如音頻放大器，在完成放大工作時(shí)，先由小信號(hào)放大電路對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行電壓放大，然后再由功率放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率放大，以推動(dòng)揚(yáng)聲器工作。這種以功率放大為目的的放大電路，叫做功率放大器。本書(shū)重點(diǎn)介紹OCL功率放大器、OTL功率放大器和BTL功率放大器的工作原理。一、功率放大器的要求對(duì)功率放大器的要求有以下幾點(diǎn)。要求足夠大的輸出功率效率要高非線(xiàn)性失真要小功放管要采取散熱保護(hù)二、低頻功放的種類(lèi)按照功率放大器與負(fù)載之間的耦合方式不同，可分為：變壓器耦合功率放大器；電容耦合功率放大器，也稱(chēng)為無(wú)輸出變

25、壓器功率放大器，即OTL功率放大器；直接耦合功率放大器，也稱(chēng)為無(wú)輸出電容功率放大器，即OCL功率放大器；橋接式功率放大器，即BTL功率放大器。根據(jù)功放電路是否集成，可分為:分立元件式功率放大器和集成功率放大器。按照三極管靜態(tài)工作點(diǎn)選擇的不同可分為：甲類(lèi)功率放大器、乙類(lèi)功率放大器、甲乙類(lèi)功率放大器。三、集成功率放大電路集成功率放大電路由輸入級(jí)、中間級(jí)、推動(dòng)級(jí)、輸出級(jí)、保護(hù)電路及偏置電路等組成。集成功率放大器常采用的電路有：OTL電路、OCL電路和BTL電路三種。下面以音頻功率放大器為例進(jìn)行分析。OTL功率放大器圖2.35所示為OTL功率放大器基本原理圖。（1）特點(diǎn)。兩只輸出管是串聯(lián)供電的，在電源

26、電壓較高時(shí)，可有較大的輸出功率。因?yàn)檩敵龆擞须娙莞糁保圆槐卦O(shè)置揚(yáng)聲器保護(hù)電路，但由于輸出端有隔直電容的存在，使放大器的低頻難以進(jìn)一步展寬。（2）基本工作原理。信號(hào)正半周。輸入信號(hào)為正半周時(shí)，VT1導(dǎo)通，VT2截止，VT1由電源供電。輸出信號(hào)電流iCl的路徑是：電源正極一VT1的集電極一VT1的發(fā)射極一電容器C-揚(yáng)聲器f電源負(fù)極。揚(yáng)聲器放出信號(hào)正半周的聲音，如圖中實(shí)線(xiàn)所示。信號(hào)負(fù)半周。輸入信號(hào)為負(fù)半周時(shí)，VT2導(dǎo)通，VT1截止，VT2由電容器C供電。輸出信號(hào)電流iC2的路徑是：電容器C的正極fVT2的發(fā)射極fVT2的集電極f揚(yáng)聲器f電容器C的負(fù)極。揚(yáng)聲器放出信號(hào)負(fù)半周的聲音，如圖中虛線(xiàn)所示。

27、由于兩只功放管的電路完全對(duì)稱(chēng)，所以輸入信號(hào)的正、負(fù)半周得到了均等的放大。E2.35OTL功率放大電路R.隔RE12.36典型OTL功率放犬電路Ihv)s?3）典型OTL功放電路。如圖2.36所示為典型的OTL功率放大電路。其放大原理介紹如下：輸入信號(hào)ui為負(fù)半周時(shí)。信號(hào)ui經(jīng)Cl耦合加在VT1的基極，經(jīng)VT1放大后由集電極輸出。由于三極管的倒相作用，集電極輸出的是正極性信號(hào)，使C、D點(diǎn)電位升高，根據(jù)三極管的放大原理可知，此時(shí)VT2導(dǎo)通，VT3截止。信號(hào)經(jīng)VT2放大后，從VT2的發(fā)射極輸出。從VT2輸出的信號(hào)電流iC2由電源+UCC提供能源。iC2從VT2的發(fā)射極出發(fā)，經(jīng)輸出耦合電容C4、自上而

28、下通過(guò)揚(yáng)聲器SP形成回路,同時(shí)對(duì)C3充電。輸入信號(hào)ui為正半周時(shí)。ui經(jīng)Cl耦合加在VT1的基極，經(jīng)VT1放大后由集電極輸出。由于三極管的倒相作用，集電極輸出的是負(fù)極性信號(hào)，使C、D點(diǎn)電位下降。根據(jù)三極管的放大原理可知，此時(shí)VT2截止，VT3導(dǎo)通，從VT3輸出的信號(hào)電流iC3由耦合電容C4提供能源。iC3從VT3的發(fā)射極出發(fā)，經(jīng)VT3的集電極自下而上通過(guò)揚(yáng)聲器形成回路。復(fù)合管的功率放大器（1）復(fù)合管。按一定原則將兩只或兩只以上的放大管連接在一起，組成的一個(gè)等效放大管稱(chēng)為復(fù)合管。如圖2.37所示。Cf內(nèi)民赳I=*E2.37復(fù)合管連接方法d復(fù)合管的主要特點(diǎn)：復(fù)合管的電流放大系數(shù)大大提高，總的電流放

29、大系數(shù)是兩單管電流放大系數(shù)的乘積，即卩二卩1卩2；由復(fù)合管組成的放大器的輸入電阻提高很大。復(fù)合管的缺點(diǎn)是穿透電流較大，因而其溫度穩(wěn)定性變差。復(fù)合管連接規(guī)律：在復(fù)合時(shí)，第一個(gè)管子為小功率管，第二個(gè)管子為大功率管。復(fù)合管的導(dǎo)電極性是由第一個(gè)管子的極性來(lái)決定的。復(fù)合管內(nèi)部各晶體管的各極電流方向都符合原來(lái)的極性，并符合基爾霍夫電流定律。2）復(fù)合管的功率放大器。如圖2.38所示，是采用復(fù)合管的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大器。準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大器如圖2.39所示。02.38采用復(fù)合管的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功放器E2.39采用復(fù)合管的淮互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功放器OCL功率放大器OCL的含義是沒(méi)有輸出電容。（1）特點(diǎn)。與OTL功率放大器相比，具

30、有以下特點(diǎn)：省去了輸出電容，使放大器的低頻特性范圍增大；由于沒(méi)有隔直流的輸出電容，所以必須設(shè)置揚(yáng)聲器保護(hù)電路；采用正、負(fù)兩組電源供電，使電路的結(jié)構(gòu)復(fù)雜了一些；輸出端的靜態(tài)工作電壓為零。（2）基本工作原理。OCL功放電路的兩只輸出管是參數(shù)相同的異極性管，上管是NPN型，下管是PNP型。該電路有兩組電源：正電源和負(fù)電源。其基本工作原理為：當(dāng)信號(hào)正半周輸入時(shí)，VT1導(dǎo)通、VT2截止，VT1由正電源供電。輸出信號(hào)電流iC1的路徑是：VT1的集電極一VT1的發(fā)射極一自左而右通過(guò)揚(yáng)聲器一地。揚(yáng)聲器放出信號(hào)正半周的聲音，如圖2.40中實(shí)線(xiàn)所示。當(dāng)信號(hào)負(fù)半周輸入時(shí)，VT2導(dǎo)通、VT1截止，VT2由負(fù)電源供電。

31、輸出信號(hào)電流iC2的路徑是：VT2的集電極一地一自右向左通過(guò)揚(yáng)聲器一VT2的發(fā)射極。揚(yáng)聲器放出信號(hào)負(fù)半周的聲音。如圖2.40中虛線(xiàn)所示。S2.40OCL功放電路基本原理BTL功率放大器（1）電路。如圖2.41所示，是BTL電路的原理圖。BTL電路的結(jié)構(gòu)，如圖2.42所示。HC9C丄E2.41BTL電路的原理團(tuán)占%E2.42BTL結(jié)構(gòu)團(tuán)心UTI業(yè)曲I刖制耳（2）工作原理。從電路結(jié)構(gòu)上來(lái)看，兩個(gè)OCL電路的輸出端分別接在負(fù)載的兩端。電路在靜態(tài)時(shí)，兩個(gè)輸出端保持等電位，這時(shí)負(fù)載兩端電位相等，無(wú)直流電流流過(guò)負(fù)載。在有信號(hào)輸入時(shí)，兩輸入端分別加上了幅度相等、相位相反的信號(hào)。在輸入正半周時(shí)，VT1、VT4

32、導(dǎo)通，VT2、VT3截止。導(dǎo)通電流由電源一VT1負(fù)載RL-VT4一地，電流流向如圖中實(shí)線(xiàn)所示，負(fù)載得到了正半周波形。在輸入負(fù)半周時(shí)，VT2、VT3導(dǎo)通，VT1、VT4截止。導(dǎo)通電流由電源一VT3一負(fù)載RL-VT2一地，電流流向如圖中虛線(xiàn)所示，負(fù)載得到負(fù)半周波形。4只功率放大管以推挽方式輪流工作，共同完成了對(duì)一個(gè)周期信號(hào)的放大。VT1導(dǎo)通時(shí)，VT4也導(dǎo)通,在這半個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載兩端的電位差為2Auol。在理想情況下，VT1導(dǎo)通時(shí)uo1從i0i土上升到UCC即Auol二UCC；而VT4導(dǎo)通時(shí)uo2從i0i土下降到-UCC,即Auo2=-UCC。這樣，負(fù)載上的電位差為AUL=2UCC。在另半個(gè)周期內(nèi)，

33、VT2和VT3導(dǎo)通，負(fù)載上的電位為AUL=2UCC，即BTL電路負(fù)在上的正弦波最大峰值電壓為電源電壓的兩倍。由于輸出功率與輸出電壓的平方成正比，因此在同樣條件下，BTL的輸出功率為OTL或OCL電路的4倍。BTL功率放大器可以由兩個(gè)完全相同的OTL或OCL電路按圖2.41所示的方式組成一個(gè)BTL電路。由圖可見(jiàn)，BTL電路需要的元件比OTL或OCL電路多一倍，因此用分離元件來(lái)構(gòu)成BTL電路就顯得復(fù)雜成本也比較高。根據(jù)電橋平衡原理，BTL電路左右兩臂的三極管分別配對(duì)即可實(shí)現(xiàn)橋路的對(duì)稱(chēng)。這種同極性、同型號(hào)間三極管的配對(duì)顯然比互補(bǔ)對(duì)管的配對(duì)更加容易也更加經(jīng)濟(jì)，特別適宜制作輸出級(jí)為分立元件的功放。知識(shí)鏈

34、接五場(chǎng)效應(yīng)管簡(jiǎn)介場(chǎng)效應(yīng)管是利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制半導(dǎo)體多數(shù)載流子導(dǎo)電的單極型半導(dǎo)體器件。它不僅具有一般半導(dǎo)體三極管體積小、重量輕、耗電省、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，而且還具有輸入阻抗高，噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)和制造工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，因此在大規(guī)模集成電路中得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)參與導(dǎo)電的載流子來(lái)劃分，它有電子作為載流子的N溝道器件和空穴作為載流子的P溝道器件。從結(jié)構(gòu)來(lái)劃分，它有結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管JFET和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)三極管IGFET之分。一、絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）分為：增強(qiáng)型（N溝道、P溝道）、耗盡型（N溝道、P溝道）。N溝道增強(qiáng)型MOSFET的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)如

35、圖2.43所示。工作原理(1)柵源電壓UGS的控制作用。轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)，如圖2.44所示。GDg2.43N溝道増強(qiáng)型MOSFET的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)圖244轉(zhuǎn)移特性當(dāng)UGS=OV時(shí)，漏源之間相當(dāng)于兩個(gè)背靠背的二極管，在D、S之間加上電壓不會(huì)在D、S間形成電流。當(dāng)柵極加有電壓時(shí)，若OVUGSVUGS(th)(UGS(th)稱(chēng)為開(kāi)啟電壓)時(shí)，通過(guò)柵極和襯底間的電容作用，將靠近柵極下方的P型半導(dǎo)體中的空穴向下方排斥，出現(xiàn)了一薄層負(fù)離子的耗盡層。耗盡層中的少子將向表層運(yùn)動(dòng)，但數(shù)量有限，不足以形成溝道，將漏極和源極溝通，所以仍然不足以形成漏極電流ID。進(jìn)一步增加UGS，當(dāng)UGSUGS(th)時(shí)，由于此時(shí)的柵

36、極電壓已經(jīng)比較強(qiáng)，在靠近柵極下方的P型半導(dǎo)體表層中聚集較多的電子，可以形成溝道，將漏極和源極溝通。如果此時(shí)加有漏源電壓，就可以形成漏極電流ID。在柵極下方形成的導(dǎo)電溝道中的電子，因與P型半導(dǎo)體的載流子空穴極性相反，故稱(chēng)為反型層。隨著UGS的繼續(xù)增加,ID將不斷增加。在UGS=0時(shí)ID=0，只有當(dāng)UGSUGS(th)后才會(huì)出現(xiàn)漏極電流,這種MOS管稱(chēng)為增強(qiáng)型MOS管。UGS對(duì)漏極電流的控制關(guān)系可用“iD=f(UGS)=常數(shù)”這一曲線(xiàn)描述，稱(chēng)為轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)，如圖2.44所示?？鐚?dǎo)的定義式如下：h=A7d血閃sI7=反映了柵源電壓對(duì)漏極電流的控制作用。漏源電壓UDS對(duì)漏極電流ID的控制作用。當(dāng)UGS

37、UGS(th),且固定為某一值時(shí),分析漏源電壓UDS對(duì)漏極電流ID的影響UDS的不同變化對(duì)溝道的影響如圖2.45所示。根據(jù)此圖可以有如下關(guān)系：旺=旺&+口関=閃d+卜CrD=GSDS當(dāng)UDS為0或較小時(shí)，相當(dāng)UGDUGS(th),溝道分布如圖2.45(a)所示，此時(shí)UDS基本均勻降落在溝道中,溝道呈斜線(xiàn)分布。在緊靠漏極處,溝道達(dá)到開(kāi)啟的程度以上,漏源之間有電流通過(guò)。當(dāng)UDS增加到使UGD=UGS(th)時(shí)，溝道如圖2.45(b)(b)所示。這相當(dāng)于UDS增加使漏極處溝道縮減到剛剛開(kāi)啟的情況，稱(chēng)為預(yù)夾斷，此時(shí)的漏極電流ID基本飽和。當(dāng)UDS增加到UGDVUGS(th)時(shí)，溝道如圖2.45(c)(c)所示。此時(shí)預(yù)夾斷區(qū)域加長(zhǎng)，伸向S極。UDS增加的部分基本降落在隨之加長(zhǎng)的夾斷溝道上，ID基本趨于不變。當(dāng)UGSUGS(th),且固定為某一值時(shí)，UDS對(duì)ID的影響，即這一關(guān)系曲線(xiàn)如圖2.46所示。這一曲線(xiàn)稱(chēng)為漏極輸出