三極管基本放大電路

1、三極管基本放大電路第1頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日第7章 基本放大電路半導(dǎo)體器件工作原理共射放大電路組成、工作原理、性能特點(diǎn)及分析方法射極輸出器基本特點(diǎn)，差動放大電路及功率放大電路工作原理多級放大電路概念場效應(yīng)管放大電路組成及分析方法學(xué)習(xí)要點(diǎn)第2頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日7.1 半導(dǎo)體二極管7.2 半導(dǎo)體三極管7.3 三極管單管放大電路7.4 場效應(yīng)晶體管及其放大電路7.5 多級放大電路7.6 差動放大電路7.7 互補(bǔ)對稱功率放大電路第7章 基本放大電路第3頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日7.1 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體器件

2、是用半導(dǎo)體材料制成的電子器件。常用的半導(dǎo)體器件有二極管、三極管、場效應(yīng)晶體管等。半導(dǎo)體器件是構(gòu)成各種電子電路最基本的元件。7.1.1 PN結(jié)半導(dǎo)體：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)，如硅(Si)、鍺(Ge)。硅和鍺是4價元素，原子的最外層軌道上有4個價電子。第4頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日熱激發(fā)產(chǎn)生自由電子和空穴室溫下，由于熱運(yùn)動少數(shù)價電子掙脫共價鍵的束縛成為自由電子，同時在共價鍵中留下一個空位這個空位稱為空穴。失去價電子的原子成為正離子，就好象空穴帶正電荷一樣。在電子技術(shù)中，將空穴看成帶正電荷的載流子。每個原子周圍有四個相鄰的原子，原子之間通過共價鍵緊密結(jié)合在一起

3、。兩個相鄰原子共用一對電子。1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特征第5頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日空穴運(yùn)動（與自由電子的運(yùn)動不同）有了空穴，鄰近共價鍵中的價電子很容易過來填補(bǔ)這個空穴，這樣空穴便轉(zhuǎn)移到鄰近共價鍵中。新的空穴又會被鄰近的價電子填補(bǔ)。帶負(fù)電荷的價電子依次填補(bǔ)空穴的運(yùn)動，從效果上看，相當(dāng)于帶正電荷的空穴作相反方向的運(yùn)動。本征半導(dǎo)體中有兩種載流子：帶負(fù)電荷的自由電子和帶正電荷的空穴熱激發(fā)產(chǎn)生的自由電子和空穴是成對出現(xiàn)的，電子和空穴又可能重新結(jié)合而成對消失，稱為復(fù)合。在一定溫度下自由電子和空穴維持一定的濃度。第6頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日在純凈半導(dǎo)體中摻

4、入某些微量雜質(zhì)，其導(dǎo)電能力將大大增強(qiáng)。在純凈半導(dǎo)體硅或鍺中摻入磷、砷等5價元素，由于這類元素的原子最外層有5個價電子，故在構(gòu)成的共價鍵結(jié)構(gòu)中，由于存在多余的價電子而產(chǎn)生大量自由電子，這種半導(dǎo)體主要靠自由電子導(dǎo)電，稱為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體，其中自由電子為多數(shù)載流子，熱激發(fā)形成的空穴為少數(shù)載流子。N型半導(dǎo)體自由電子 多數(shù)載流子（簡稱多子）空 穴少數(shù)載流子（簡稱少子）第7頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日P型半導(dǎo)體在純凈半導(dǎo)體硅或鍺中摻入硼、鋁等3價元素，由于這類元素的原子最外層只有3個價電子，故在構(gòu)成的共價鍵結(jié)構(gòu)中，由于缺少價電子而形成大量空穴，這類摻雜后的半導(dǎo)體其導(dǎo)電作用主

5、要靠空穴運(yùn)動，稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體，其中空穴為多數(shù)載流子，熱激發(fā)形成的自由電子是少數(shù)載流子。自由電子 多數(shù)載流子（簡稱多子）空 穴少數(shù)載流子（簡稱少子）第8頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日無論是P型半導(dǎo)體還是N型半導(dǎo)體都是中性的，對外不顯電性。摻入的雜質(zhì)元素的濃度越高，多數(shù)載流子的數(shù)量越多。少數(shù)載流子是熱激發(fā)而產(chǎn)生的，其數(shù)量的多少決定于溫度。第9頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日2PN結(jié)及其單向?qū)щ娦訮N結(jié)的形成半導(dǎo)體中載流子有擴(kuò)散運(yùn)動和漂移運(yùn)動兩種運(yùn)動方式。載流子在電場作用下的定向運(yùn)動稱為漂移運(yùn)動。在半導(dǎo)體中，如果載流子濃度分布不均勻，因為濃度

6、差，載流子將會從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域運(yùn)動，這種運(yùn)動稱為擴(kuò)散運(yùn)動。將一塊半導(dǎo)體的一側(cè)摻雜成P型半導(dǎo)體，另一側(cè)摻雜成N型半導(dǎo)體，在兩種半導(dǎo)體的交界面處將形成一個特殊的薄層 PN結(jié)。第10頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日 多子擴(kuò)散 形成空間電荷區(qū)產(chǎn)生內(nèi)電場 少子漂移促使阻止 擴(kuò)散與漂移達(dá)到動態(tài)平衡形成一定寬度的PN結(jié)第11頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日外加正向電壓（也叫正向偏置）外加電場與內(nèi)電場方向相反，內(nèi)電場削弱，擴(kuò)散運(yùn)動大大超過漂移運(yùn)動，N區(qū)電子不斷擴(kuò)散到P區(qū)，P區(qū)空穴不斷擴(kuò)散到N區(qū)，形成較大的正向電流，這時稱PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。PN結(jié)的單向?qū)?/p>

7、電性第12頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日外加反向電壓（也叫反向偏置）外加電場與內(nèi)電場方向相同，增強(qiáng)了內(nèi)電場，多子擴(kuò)散難以進(jìn)行，少子在電場作用下形成反向電流 IR，因為是少子漂移運(yùn)動產(chǎn)生的， IR很小，這時稱PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。第13頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日7.1.2 半導(dǎo)體二極管一個PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線并用管殼封裝起來，就構(gòu)成了半導(dǎo)體二極管，簡稱二極管。 半導(dǎo)體二極管按其結(jié)構(gòu)不同可分為點(diǎn)接觸型和面接觸型兩類。 點(diǎn)接觸型二極管PN結(jié)面積很小，結(jié)電容很小，多用于高頻檢波及脈沖數(shù)字電路中的開關(guān)元件。 面接觸型二極管PN結(jié)面積大，結(jié)電容也小，多

8、用在低頻整流電路中。1半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)與符號第14頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日2半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線（1）正向特性外加正向電壓較小時，外電場不足以克服內(nèi)電場對多子擴(kuò)散的阻力，PN結(jié)仍處于截止?fàn)顟B(tài) 。正向電壓大于死區(qū)電壓后，正向電流 隨著正向電壓增大迅速上升。通常死區(qū)電壓硅管約為0.5V，鍺管約為0.2V。外加反向電壓時， PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)，反向電流 很小。 反向電壓大于擊穿電壓時，反向電流急劇增加。（2）反向特性第15頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日3半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)1）最大整流電流IF：指管子長期運(yùn)行時，允許通過的最大正向平均電

9、流。2）反向擊穿電壓UB：指管子反向擊穿時的電壓值。3）最大反向工作電壓UDRM：二極管運(yùn)行時允許承受的最大反向電壓（約為UB 的一半）。4）反向電流IR：指管子未擊穿時的反向電流，其值越小，則管子的單向?qū)щ娦栽胶谩?）最高工作頻率fm：主要取決于PN結(jié)結(jié)電容的大小。理想二極管：正向電阻為零，正向?qū)〞r為短路特性，正向壓降忽略不計；反向電阻為無窮大，反向截止時為開路特性，反向漏電流忽略不計。第16頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日7.1.3 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管是一種用特殊工藝制造的半導(dǎo)體二極管，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓就是反向擊穿電壓。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用在于：電流增量很大，只引起很小的電壓

10、變化。穩(wěn)壓管的主要參數(shù)：（1）穩(wěn)定電壓UZ。反向擊穿后穩(wěn)定工作的電壓。（2）穩(wěn)定電流IZ。工作電壓等于穩(wěn)定電壓時的電流。（3）動態(tài)電阻rZ。穩(wěn)定工作范圍內(nèi)，管子兩端電壓的變化量與相應(yīng)電流的變化量之比。即：rZ=UZ/IZ（4）額定功率PZ和最大穩(wěn)定電流IZM。額定功率PZ是在穩(wěn)壓管允許結(jié)溫下的最大功率損耗。最大穩(wěn)定電流IZM是指穩(wěn)壓管允許通過的最大電流。它們之間的關(guān)系是： PZ=UZIZM第17頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日第五章 半導(dǎo)體三極管5.1 三極管的結(jié)構(gòu)及類型半導(dǎo)體三極管是由兩個背靠背的PN結(jié)構(gòu)成的。在工作過程中，兩種載流子（電子和空穴）都參與導(dǎo)電，故又稱為雙

11、極型晶體管，簡稱晶體管或三極管。 兩個PN結(jié)，把半導(dǎo)體分成三個區(qū)域。這三個區(qū)域的排列，可以是N-P-N，也可以是P-N-P。因此，三極管有兩種類型：NPN型和PNP型。第18頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日NPN型PNP型箭頭方向表示發(fā)射結(jié)加正向電壓時的電流方向第19頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日5.2 電流分配和電流放大作用（1）產(chǎn)生放大作用的條件 內(nèi)部：a）發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度集電區(qū)基區(qū) b）基區(qū)很薄 外部：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏（2）三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程a）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，形成發(fā)射極電流 iEb）電子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合，形成基極電流

12、iBc）集電區(qū)收集擴(kuò)散過來的電子，形成集電極電流 iC（3）電流分配關(guān)系： iE = iC + iB 第20頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日實(shí)驗表明IC比IB大數(shù)十至數(shù)百倍，因而有。IB雖然很小，但對IC有控制作用，IC隨IB的改變而改變，即基極電流較小的變化可以引起集電極電流較大的變化，表明基極電流對集電極具有小量控制大量的作用，這就是三極管的電流放大作用。5.3 三極管的特性曲線1輸入特性曲線與二極管類似第21頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日2輸出特性曲線（1）放大區(qū)：發(fā)射極正向偏置，集電結(jié)反向偏置VcVbVe（2）截止區(qū)：發(fā)射結(jié)反向偏置，集電結(jié)

13、反向偏置 VcVe=Vb（3）飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)正向偏置VbVcVe 此時 第22頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日5.4 三極管的主要參數(shù)1、電流放大系數(shù)：iC= iB2、極間反向電流iCBO、iCEO：iCEO=（1+ ）iCBO3、極限參數(shù) （1）集電極最大允許電流 ICM：下降到額定值的2/3時所允許的最大集電極電流。 （2）反向擊穿電壓U（BR）CEO：基極開路時，集電極、發(fā)射極間的最大允許電壓。（3）集電極最大允許功耗PCM 。 第23頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日5.2 三極管單管放大電路5.2.1 共發(fā)射極基本放大電路的組

14、成及工作原理放大的實(shí)質(zhì)：用較小的信號去控制較大的信號。第24頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日（1）晶體管V。放大元件，用基極電流iB控制集電極電流iC。（2）電源UCC和UBB。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)，同時也是放大電路的能量來源，提供電流iB和iC。UCC一般在幾伏到十幾伏之間。（3）偏置電阻RB。用來調(diào)節(jié)基極偏置電流IB，使晶體管有一個合適的工作點(diǎn)，一般為幾十千歐到幾百千歐。（4）集電極負(fù)載電阻RC。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，一般為幾千歐。（5）電容Cl、C2。用來傳遞交流信號，起到耦合的作用。同時，又使放大電

15、路和信號源及負(fù)載間直流相隔離，起隔直作用。為了減小傳遞信號的電壓損失，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。第25頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日共發(fā)射極放大電路的實(shí)用電路第26頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日5.2.2 共發(fā)射極基本放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)是指無交流信號輸入時，電路中的電流、電壓都不變的狀態(tài)，靜態(tài)時三極管各極電流和電壓值稱為靜態(tài)工作點(diǎn)Q（主要指IBQ、ICQ和UCEQ）。靜態(tài)分析主要是確定放大電路中的靜態(tài)值IBQ、ICQ和UCEQ。1估算法直流通路：耦合電容可視為開路。第27頁，共82頁，2022年，5月

16、20日，0點(diǎn)6分，星期日圖解步驟：（1）用估算法求出基極電流IBQ（如40A）。（2）根據(jù)IBQ在輸出特性曲線中找到對應(yīng)的曲線。（3）作直流負(fù)載線。根據(jù)集電極電流IC與集、射間電壓UCE的關(guān)系式UCE=UCCICRC可畫出一條直線，該直線在縱軸上的截距為UCC/RC，在橫軸上的截距為UCC，其斜率為1/ RC ，只與集電極負(fù)載電阻RC有關(guān)，稱為直流負(fù)載線。（4）求靜態(tài)工作點(diǎn)Q，并確定UCEQ、ICQ的值。晶體管的ICQ和UCEQ既要滿足IB=40A的輸出特性曲線，又要滿足直流負(fù)載線，因而晶體管必然工作在它們的交點(diǎn)Q，該點(diǎn)就是靜態(tài)工作點(diǎn)。由靜態(tài)工作點(diǎn)Q便可在坐標(biāo)上查得靜態(tài)值ICQ和UCEQ。2圖

17、解法第28頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日IB=40A的輸出特性曲線由UCE=UCCICRC所決定的直流負(fù)載線兩者的交點(diǎn)Q就是靜態(tài)工作點(diǎn)過Q點(diǎn)作水平線，在縱軸上的截距即為ICQ過Q點(diǎn)作垂線，在橫軸上的截距即為UCEQ第29頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日5.2.3 共發(fā)射極基本放大電路的動態(tài)分析動態(tài)是指有交流信號輸入時，電路中的電流、電壓隨輸入信號作相應(yīng)變化的狀態(tài)。由于動態(tài)時放大電路是在直流電源UCC和交流輸入信號ui共同作用下工作，電路中的電壓uCE、電流iB和iC均包含兩個分量。交流通路：（ui單獨(dú)作用下的電路）。由于電容C1、C2足夠大，容抗近

18、似為零（相當(dāng)于短路），直流電源UCC去掉（短接）。第30頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日1圖解法圖解步驟：（1）根據(jù)靜態(tài)分析方法，求出靜態(tài)工作點(diǎn)Q。（2）根據(jù)ui在輸入特性上求uBE和iB。（3）作交流負(fù)載線。（4）由輸出特性曲線和交流負(fù)載線求iC和uCE。第31頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日從圖解分析過程，可得出如下幾個重要結(jié)論：（1）放大器中的各個量uBE，iB，iC和uCE都由直流分量和交流分量兩部分組成。（2）由于C2的隔直作用，uCE中的直流分量UCEQ被隔開，放大器的輸出電壓uo等于uCE中的交流分量uce，且與輸入電壓ui反相。（3）

19、放大器的電壓放大倍數(shù)可由uo與ui的幅值之比或有效值之比求出。負(fù)載電阻RL越小，交流負(fù)載電阻RL也越小，交流負(fù)載線就越陡，使Uom減小，電壓放大倍數(shù)下降。（4）靜態(tài)工作點(diǎn)Q設(shè)置得不合適，會對放大電路的性能造成影響。若Q點(diǎn)偏高，當(dāng)ib按正弦規(guī)律變化時，Q進(jìn)入飽和區(qū)，造成ic和uce的波形與ib（或ui）的波形不一致，輸出電壓uo（即uce）的負(fù)半周出現(xiàn)平頂畸變，稱為飽和失真；若Q點(diǎn)偏低，則Q進(jìn)入截止區(qū)，輸出電壓uo的正半周出現(xiàn)平頂畸變，稱為截止失真。飽和失真和截止失真統(tǒng)稱為非線性失真。第32頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日第33頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分

20、，星期日第34頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日2微變等效電路法把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效成一個線性電路，就是放大電路的微變等效電路，然后用線性電路的分析方法來分析，這種方法稱為微變等效電路分析法。等效的條件是晶體管在小信號（微變量）情況下工作。這樣就能在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)，用直線段近似地代替晶體管的特性曲線。（1）基本思路（2）晶體管微變等效電路輸入特性曲線在Q點(diǎn)附近的微小范圍內(nèi)可以認(rèn)為是線性的。當(dāng)uBE有一微小變化UBE時，基極電流變化IB，兩者的比值稱為三極管的動態(tài)輸入電阻，用rbe表示，即：第35頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期

21、日輸出特性曲線在放大區(qū)域內(nèi)可認(rèn)為呈水平線，集電極電流的微小變化IC僅與基極電流的微小變化IB有關(guān)，而與電壓uCE無關(guān)，故集電極和發(fā)射極之間可等效為一個受ib控制的電流源，即：第36頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日（3）放大電路微變等效電路第37頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日電壓放大倍數(shù)式中RL=RC/RL。當(dāng)RL=（開路）時第38頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日輸入電阻Ri輸入電阻Ri的大小決定了放大電路從信號源吸取電流（輸入電流）的大小。為了減輕信號源的負(fù)擔(dān)，總希望Ri越大越好。另外，較大的輸入電阻Ri，也可以降低信號源內(nèi)阻

22、Rs的影響，使放大電路獲得較高的輸入電壓。在上式中由于RB比rbe大得多，Ri近似等于rbe，在幾百歐到幾千歐，一般認(rèn)為是較低的，并不理想。第39頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日輸出電阻對于負(fù)載而言，放大器的輸出電阻Ro越小，負(fù)載電阻RL的變化對輸出電壓的影響就越小，表明放大器帶負(fù)載能力越強(qiáng)，因此總希望Ro越小越好。上式中Ro在幾千歐到幾十千歐，一般認(rèn)為是較大的，也不理想。第40頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日第41頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日第42頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日第43頁，共82頁，2

23、022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日7.3.4 工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大電路1溫度對工作點(diǎn)的影響溫度升高UBE減小ICBO增大增大IC增大第44頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日2工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大電路條件：I2IB，則與溫度基本無關(guān)。調(diào)節(jié)過程：第45頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日（1）靜態(tài)分析（2）動態(tài)分析第46頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日例：圖示電路（接CE），已知UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，RE=2k，RL=3k，=50。試估算靜態(tài)工作點(diǎn)，并求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。解：（1）用估算法

24、計算靜態(tài)工作點(diǎn)第47頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日（2）求電壓放大倍數(shù)（3）求輸入電阻和輸出電阻第48頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日7.3.5 射極輸出器（1）靜態(tài)分析第49頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日（2）動態(tài)分析求電壓放大倍數(shù)第50頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日求輸入電阻第51頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日求輸出電阻第52頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日射極輸出器的特點(diǎn)：電壓放大倍數(shù)小于1，但約等于1，即電壓跟隨。輸入電阻較高。輸出電阻較低。射極輸

25、出器的用途：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)。射極跟隨器常用作多級放大器的第一級或最末級，也可用于中間隔離級。用作輸入級時，其高的輸入電阻可以減輕信號源的負(fù)擔(dān)，提高放大器的輸入電壓。用作輸出級時，其低的輸出電阻可以減小負(fù)載變化對輸出電壓的影響，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。第53頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日例：圖示電路，已知UCC=12V，RB=200k，RE=2k，RL=3k，RS=100 ，=50。試估算靜態(tài)工作點(diǎn)，并求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。解：（1）用估算法計算靜態(tài)工作點(diǎn)第54頁，共82頁，

26、2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日第55頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日7.4 場效應(yīng)管及其放大電路7.4.1 絕緣柵型場效應(yīng)管第56頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日耗盡型：UGS=0時漏、源極之間已經(jīng)存在原始導(dǎo)電溝道。增強(qiáng)型：UGS=0時漏、源極之間才能形成導(dǎo)電溝道。無論是N溝道MOS管還是P溝道MOS管，都只有一種載流子導(dǎo)電，均為單極型電壓控制器件。MOS管的柵極電流幾乎為零，輸入電阻RGS很高第57頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日N溝道耗盡型場效應(yīng)管的特性曲線耗盡型場效應(yīng)管存在原始導(dǎo)電溝道，UGS=0時漏、源極之間就

27、可以導(dǎo)電。這時在外加電壓UDS作用下的漏極電流稱為漏極飽和電流IDSS。UGS0時溝道內(nèi)感應(yīng)出的負(fù)電荷增多，溝道加寬，溝道電阻減小，ID增大。UGS0時會產(chǎn)生垂直于襯底表面的電場。P型襯底與絕緣層的界面將感應(yīng)出負(fù)電荷層，UGS增加，負(fù)電荷數(shù)量增多，積累的負(fù)電荷足夠多時，兩個N+區(qū)溝通，形成導(dǎo)電溝道，漏、源極之間有ID出現(xiàn)。在一定的漏、源電壓UDS下，使管子由不導(dǎo)通轉(zhuǎn)為導(dǎo)通的臨界柵、源電壓稱為開啟電壓UGS(th)。 UGS UGS(th)時，隨UGS的增加ID增大。N溝道增強(qiáng)型場效應(yīng)管的特性曲線第59頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日按場效應(yīng)管的工作情況可將漏極特性曲線分為

28、兩個區(qū)域。在虛線左邊的區(qū)域內(nèi)，漏、源電壓UDS相對較小，漏極電流ID隨UDS的增加而增加，輸出電阻ro較小，且可以通過改變柵、源電壓UGS的大小來改變輸出電阻ro的阻值，這一區(qū)域稱為可變電阻區(qū)。在虛線右邊的區(qū)域內(nèi)，當(dāng)柵、源電壓UGS為常數(shù)時，漏極電流ID幾乎不隨漏、源電壓UDS的變化而變化，特性曲線趨于與橫軸平行，輸出電阻ro很大，在柵、源電壓UGS增大時，漏極電流ID隨UGS線性增大，這一區(qū)域稱為放大區(qū)。綜上所述，場效應(yīng)管的漏極電流ID受柵、源電壓UGS的控制，即ID隨UGS的變化而變化，所以場效應(yīng)管是一種電壓控制器件。場效應(yīng)管柵、源電壓UGS對漏極ID控制作用的大小用跨導(dǎo)gm表示：第60頁

29、，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日7.4.2 場效應(yīng)管放大電路1靜態(tài)分析設(shè)UGS=0，則：第61頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日2動態(tài)分析第62頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日第63頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日第64頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日7.5 多級放大電路7.5.1 阻容耦合多級放大電路各極之間通過耦合電容及下級輸入電阻連接。優(yōu)點(diǎn)：各級靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響，可以單獨(dú)調(diào)整到合適位置；且不存在零點(diǎn)漂移問題。缺點(diǎn)：不能放大變化緩慢的信號和直流分量變化的信號；且由于需要大容量的耦合電

30、容，因此不能在集成電路中采用。第65頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日1阻容耦合多級放大電路分析（1）靜態(tài)分析：各級單獨(dú)計算。（2）動態(tài)分析電壓放大倍數(shù)等于各級電壓放大倍數(shù)的乘積。注意：計算前級的電壓放大倍數(shù)時必須把后級的輸入電阻考慮到前級的負(fù)載電阻之中。如計算第一級的電壓放大倍數(shù)時，其負(fù)載電阻就是第二級的輸入電阻。輸入電阻就是第一級的輸入電阻。輸出電阻就是最后一級的輸出電阻。第66頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日2阻容耦合多級放大的頻率特性和頻率失真中頻段：電壓放大倍數(shù)近似為常數(shù)。低頻段：耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容抗增大，以致不可視為短路，因而造成

31、電壓放大倍數(shù)減小。高頻段：晶體管的結(jié)電容以及電路中的分布電容等的容抗減小，以致不可視為開路，也會使電壓放大倍數(shù)降低。第67頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日除了電壓放大倍數(shù)會隨頻率而改變外，在低頻和高頻段，輸出信號對輸入信號的相位移也要隨頻率而改變。所以在整個頻率范圍內(nèi)，電壓放大倍數(shù)和相位移都將是頻率的函數(shù)。電壓放大倍數(shù)與頻率的函數(shù)關(guān)系稱為幅頻特性，相位移與頻率的函數(shù)關(guān)系稱為相頻特性，二者統(tǒng)稱為頻率特性或頻率響應(yīng)。放大電路呈現(xiàn)帶通特性。圖中fH和fL為電壓放大倍數(shù)下降到中頻段電壓放大倍數(shù)的0.707倍時所對應(yīng)的兩個頻率，分別稱為上限頻率和下限頻率，其差值稱為通頻帶。一般情況

32、下，放大電路的輸入信號都是非正弦信號，其中包含有許多不同頻率的諧波成分。由于放大電路對不同頻率的正弦信號放大倍數(shù)不同，相位移也不一樣，所以當(dāng)輸入信號為包含多種諧波分量的非正弦信號時，若諧波頻率超出通頻帶，輸出信號uo波形將產(chǎn)生失真。這種失真與放大電路的頻率特性有關(guān)，故稱為頻率失真。第68頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日7.5.2 直接耦合多級放大電路優(yōu)點(diǎn)：能放大變化很緩慢的信號和直流分量變化的信號；且由于沒有耦合電容，故非常適宜于大規(guī)模集成。缺點(diǎn)：各級靜態(tài)工作點(diǎn)互相影響；且存在零點(diǎn)漂移問題。零點(diǎn)漂移：放大電路在無輸入信號的情況下，輸出電壓uo卻出現(xiàn)緩慢、不規(guī)則波動的現(xiàn)象。

33、產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的原因很多，其中最主要的是溫度影響。第69頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日7.6 差動放大電路7.6.1 差動放大電路的工作原理抑制零漂的方法有多種，如采用溫度補(bǔ)償電路、穩(wěn)壓電源以及精選電路元件等方法。最有效且廣泛采用的方法是輸入級采用差動放大電路。第70頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日溫度變化時兩個單管放大電路的工作點(diǎn)都要發(fā)生變動，分別產(chǎn)生輸出漂移uol和uo2。由于電路是對稱的，所以uol=uo2 ，差動放大電路的輸出漂移uouoluo2 0，即消除了零點(diǎn)漂移。1抑制零點(diǎn)漂移的原理2差模輸入差模信號：兩輸入端加的信號大小相等、極性相反

34、。因兩側(cè)電路對稱，放大倍數(shù)相等，電壓放大倍數(shù)用Ad表示，則：差模電壓放大倍數(shù)：可見差模電壓放大倍數(shù)等于單管放大電路的電壓放大倍數(shù)。差動放大電路用多一倍的元件為代價，換來了對零漂的抑制能力。第71頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日3共模輸入共模信號：兩輸入端加的信號大小相等、極性相同。共模電壓放大倍數(shù)：說明電路對共模信號無放大作用，即完全抑制了共模信號。實(shí)際上，差動放大電路對零點(diǎn)漂移的抑制就是該電路抑制共模信號的一個特例。所以差動放大電路對共模信號抑制能力的大小，也就是反映了它對零點(diǎn)漂移的抑制能力。共模抑制比：共模抑制比越大，表示電路放大差模信號和抑制共模信號的能力越強(qiáng)。第7

35、2頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日在發(fā)射極電阻RE的作用：是為了提高整個電路以及單管放大電路對共模信號的抑制能力。負(fù)電源UEE的作用：是為了補(bǔ)償RE上的直流壓降，使發(fā)射極基本保持零電位。恒流源比發(fā)射極電阻RE對共模信號具有更強(qiáng)的抑制作用。第73頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日7.6.2 差動放大電路的輸入輸出方式雙端輸入單端輸出式電路的輸出uo與輸入ui1極性（或相位）相反，而與ui2極性（或相位）相同。所以uil輸入端稱為反相輸入端，而ui2輸入端稱為同相輸入端。雙端輸入單端輸出方式是集成運(yùn)算放大器的基本輸入輸出方式。第74頁，共82頁，2022年

36、，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日單端輸入式差動放大電路的輸入信號只加到放大器的一個輸入端，另一個輸入端接地。由于兩個晶體管發(fā)射極電流之和恒定，所以當(dāng)輸入信號使一個晶體管發(fā)射極電流改變時，另一個晶體管發(fā)射極電流必然隨之作相反的變化，情況和雙端輸入時相同。此時由于恒流源等效電阻或發(fā)射極電阻RE的耦合作用，兩個單管放大電路都得到了輸入信號的一半，但極性相反，即為差模信號。所以，單端輸入屬于差模輸入。第75頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日單端輸出式差動電路，輸出減小了一半，所以差模放大倍數(shù)亦減小為雙端輸出時的二分之一。此外，由于兩個單管放大電路的輸出漂移不能互相抵消，所以零漂比雙端

37、輸出時大一些。由于恒流源或射極電阻RE對零點(diǎn)漂移有極強(qiáng)烈的抑制作用，零漂仍然比單管放大電路小得多。所以單端輸出時仍常采用差動放大電路，而不采用單管放大電路。第76頁，共82頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)6分，星期日7.7 互補(bǔ)對稱功率放大電路7.7.1 功率放大電路的特點(diǎn)及類型1功率放大電路的特點(diǎn)功率放大電路的任務(wù)是向負(fù)載提供足夠大的功率，這就要求功率放大電路不僅要有較高的輸出電壓，還要有較大的輸出電流。因此功率放大電路中的晶體管通常工作在高電壓大電流狀態(tài)，晶體管的功耗也比較大。對晶體管的各項指標(biāo)必須認(rèn)真選擇，且盡可能使其得到充分利用。因為功率放大電路中的晶體管處在大信號極限運(yùn)用狀態(tài)，非線性失