模擬 第3章 晶體管電路

第3章場效應(yīng)管及其放大路3.1.1場效應(yīng)管3.1.2場效應(yīng)管及放大電路

3.1場效應(yīng)管

引言1結(jié)型場效應(yīng)管3場效應(yīng)管的主要參數(shù)2MOS場效應(yīng)管引言場效應(yīng)管FET

(FieldEffectTransistor)類型：結(jié)型JFET

(JunctionFieldEffectTransistor)絕緣柵型IGFET(InsulatedGateFET)特點(diǎn)：1.單極性器件(一種載流子導(dǎo)電)3.工藝簡單、易集成、功耗小、

體積小、成本低2.輸入電阻高

(1071015，IGFET可高達(dá)1015)1結(jié)型場效應(yīng)管1.結(jié)構(gòu)與符號(hào)N溝道JFETP溝道JFET2.工作原理(1)UGS對ID的控制作用2.UDS對ID的影響3.UDS和UGS共同作用uGS

0，uDS

>0

此時(shí)

uGD

=UGS(off)；

溝道楔型耗盡層剛相碰時(shí)稱預(yù)夾斷。當(dāng)uDS

，預(yù)夾斷點(diǎn)下移。3.轉(zhuǎn)移特性和輸出特性UGS(off)當(dāng)UGS(off)

uGS

0時(shí),uGSiDIDSSuDSiDuGS

=–3V–2V–1V0V–3VOO2MOS場效應(yīng)管MOS場效應(yīng)管（絕緣柵場效應(yīng)管）N溝道絕緣柵場效應(yīng)管P溝道絕緣柵場效應(yīng)管增強(qiáng)型耗盡型增強(qiáng)型耗盡型一、增強(qiáng)型N溝道MOSFET

(MentalOxideSemi—FET)1.結(jié)構(gòu)與符號(hào)P型襯底(摻雜濃度低)N+N+用擴(kuò)散的方法制作兩個(gè)N區(qū)在硅片表面生一層薄SiO2絕緣層SD用金屬鋁引出源極S和漏極DG在絕緣層上噴金屬鋁引出柵極GB耗盡層S—源極SourceG—柵極Gate

D—漏極DrainSGDB2.工作原理1)uGS

對導(dǎo)電溝道的影響

(uDS

=0)反型層(溝道)1)uGS

對導(dǎo)電溝道的影響

(uDS

=0)a.

當(dāng)UGS=0

，DS間為兩個(gè)背對背的PN結(jié)；b.

當(dāng)0<UGS<UGS(th)(開啟電壓)時(shí)，GB間的垂直電場吸引

P區(qū)中電子形成離子區(qū)(耗盡層)；c.

當(dāng)uGS

UGS(th)

時(shí)，襯底中電子被吸引到表面，形成導(dǎo)電溝道。uGS

越大溝道越厚。2)

uDS

對

iD的影響(uGS

>UGS(th))

DS間的電位差使溝道呈楔形，uDS，靠近漏極端的溝道厚度變薄。預(yù)夾斷(UGD=

UGS(th))：漏極附近反型層消失。預(yù)夾斷發(fā)生之前：uDSiD。預(yù)夾斷發(fā)生之后：uDSiD不變。3.轉(zhuǎn)移特性曲線2464321uGS/ViD/mAUDS=10VUGS(th)當(dāng)uGS

>UGS(th)

時(shí)：uGS

=2UGS(th)

時(shí)的

iD值開啟電壓O4.輸出特性曲線可變電阻區(qū)uDS

<uGS

UGS(th)uDSiD

，直到預(yù)夾斷飽和(放大區(qū))uDS，iD

不變uDS

加在耗盡層上，溝道電阻不變截止區(qū)uGS

UGS(th)

全夾斷iD=0

iD/mAuDS/VuGS

=2V4V6V8V截止區(qū)飽和區(qū)可變電阻區(qū)放大區(qū)恒流區(qū)O二、耗盡型N溝道MOSFETSGDB

Sio2

絕緣層中摻入正離子在uGS

=0時(shí)已形成溝道；在DS間加正電壓時(shí)形成iD，uGS

UGS(off)

時(shí)，全夾斷。輸出特性uGS/ViD/mA轉(zhuǎn)移特性IDSSUGS(off)夾斷電壓飽和漏極電流當(dāng)uGS

UGS(off)

時(shí)，uDS/ViD/mAuGS

=4V2V0V2VOO三、P溝道MOSFET增強(qiáng)型耗盡型SGDBSGDBN溝道增強(qiáng)型SGDBiDP溝道增強(qiáng)型SGDBiD2–2OuGS/ViD/mAUGS(th)SGDBiDN溝道耗盡型iDSGDBP溝道耗盡型UGS(off)IDSSuGS/ViD/mA–5O5FET符號(hào)、特性的比較OuDS/ViD/mA5V2V0V–2VuGS

=2V0V–2V–5VN溝道結(jié)型SGDiDSGDiDP溝道結(jié)型uGS/ViD/mA5–5OIDSSUGS(off)OuDS/ViD/mA5V2V0VuGS

=0V–2V–5V3場效應(yīng)管的主要參數(shù)開啟電壓UGS(th)(增強(qiáng)型)

夾斷電壓

UGS(off)(耗盡型)指uDS

=某值，使漏極電流iD為某一小電流時(shí)的uGS

值。UGS(th)UGS(off)2.飽和漏極電流IDSS耗盡型場效應(yīng)管，當(dāng)uGS

=0時(shí)所對應(yīng)的漏極電流。IDSSuGS/ViD/mAOUGS(th)UGS(off)3.直流輸入電阻RGS指漏源間短路時(shí)，柵、源間加

反向電壓呈現(xiàn)的直流電阻。JFET：RGS>107

MOSFET：RGS=109

1015IDSSuGS/ViD/mAO4.低頻跨導(dǎo)gm

反映了uGS

對iD的控制能力，單位S(西門子)。一般為幾毫西

(mS)uGS/ViD/mAQOPDM=

uDSiD，受溫度限制。5.漏源動(dòng)態(tài)電阻rds6.最大漏極功耗PDM

場效應(yīng)管與晶體管的比較管子名稱晶體管場效應(yīng)管導(dǎo)電機(jī)理利用多子和少子導(dǎo)電利用多子導(dǎo)電控制方式電流控制電壓控制放大能力較低高直流輸入電阻小約幾kΩ大JFET可達(dá)107Ω以上,MOS可達(dá)1010Ω穩(wěn)定性受溫度和輻射的影響較大溫度穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)噪聲中等很小結(jié)構(gòu)對稱性集電極和發(fā)射極不對稱，不能互換漏極和源極對稱，可互換使用適用范圍都可用于放大電路和開關(guān)電路等3.1.2

場效應(yīng)管放大電路2分壓式自偏壓放大電路1場效應(yīng)管放大電路1場效應(yīng)管放大電路三種組態(tài)：共源、共漏、共柵特點(diǎn)：輸入電阻極高，噪聲低，熱穩(wěn)定性好

1.固定偏壓放大電路一、電路的組成（1）合適的偏置（2）能輸入能輸出柵極電阻RG的作用：(1)為柵偏壓提供通路(2)瀉放柵極積累電荷源極電阻RS的作用：提供負(fù)柵偏壓漏極電阻RD的作用：把iD

的變化變?yōu)閡DS

的變化+VDDRDC2CS+++uoC1+uiRGRSGSD二、靜態(tài)分析UGS+VDDRDC1RGRSGSDIDUDSRL1.估算法

2.自給偏壓放大電路

UDSQ=VDD–

IDQ(RS+RD)

UGS+VDDRDC1RGRSGSDIDUDSUGSQ

=–IDQRS2.圖解法①在輸出特性上作直流負(fù)載線②作負(fù)載轉(zhuǎn)移特性曲線

③作輸入回路的直流負(fù)載線

④確定靜態(tài)工作點(diǎn)轉(zhuǎn)移特性曲線與輸入回路的直流負(fù)載線的交點(diǎn)即為靜態(tài)工作點(diǎn)Q，Q點(diǎn)對應(yīng)的橫坐標(biāo)值即為UGSQ，縱坐標(biāo)值即為IDQ，再根據(jù)IDQ在輸出特性曲線上求出靜態(tài)工作點(diǎn)Q，確定UDSQ。

(a)轉(zhuǎn)移特性曲線(b)輸出特性曲線圖

自給偏壓電路Q點(diǎn)的圖解1.場效應(yīng)管的等效電路三、動(dòng)態(tài)分析—場效應(yīng)管電路小信號(hào)等效電路分析法移特性可知，gm是轉(zhuǎn)移特性在靜態(tài)工作點(diǎn)Q處

gm為低頻跨導(dǎo)，反映了管子的放大能力，從轉(zhuǎn)切線的斜率.rds為場效應(yīng)管的共漏極輸出電阻，為輸出特性在Q點(diǎn)處的切線斜率的倒數(shù)，如圖所示，通常rds在幾十千歐到幾百千歐之間。從輸入端口看入，相當(dāng)于電阻

rgs()。從輸出端口看入為受

ugs

控制的電流源。id=gmugs小信號(hào)模型根據(jù)rgs

Sidgmugs+ugs+udsGDrds2.場效應(yīng)管放大電路的微變等效電路RLRD+uo+uiGSD+ugsgmugsidiiRG3.計(jì)算放大電路的動(dòng)態(tài)指標(biāo)注意：自給偏壓電路只適用耗盡型場效應(yīng)管放大電路2分壓式自偏壓放大電路調(diào)整電阻的大小，可獲得：UGSQ>0UGSQ=0UGSQ<0RL+VDDRDC2CS+++uoC1+uiRG2RSGSDRG1一、電路組成二、靜態(tài)分析

UDSQ=VDD–

IDQ(RS+RD)

三、動(dòng)態(tài)分析RLRD+uo+uiRG2GSDRG1+ugsgmugsidii四、改進(jìn)電路目的：為了提高輸入電阻有CS時(shí)：RL+VDDRDC2CS+++uoC1+uiRG2RSGSDRG1RG3RLRD+uo+uiRG2GSDRG3RG1+ugsgmugsidii無CS

時(shí)：RSRi、Ro不變3共漏放大電路RL+VDDC2++uoC1+uiRG2RSGSDRG1RG3RLRS+uo+uiRG2GSDRG3RG1+ugsgmugsiiioRo例耗盡型

N

溝道

MOS

管，RG=

1

M，

RS

=2

k，RD=12

k

，VDD=

20

V。

IDSS=

4

mA，UGS(off)

=

–4

V，求iD

和uO

。iG

=0

uGS

=iDRSiD1=4mAiD2=1mAuGS

=–8V<UGS(off)增根

uGS

=–2V

uDS

=VDD–

iD(RS+RD)=20–14=6(V)

uO

=VDD–

iD

RD=20–14=8(V)在放大區(qū)例已知UGS(off)=0.8V，IDSS=0.18mA，

1.求“Q”。2.求AU,Ri,RO解方程得：IDQ1=0.69mA，UGSQ=–

2.5V(增根，舍去)

IDQ2=0.45mA

，

UGSQ=–

0.4V

RLRDC2CS+++uoC1+uiRG2GSDRG1RG310k10k200k64k1M2k5k+24V例

gm=0.65mA/V，ui

=20sint(mV)，求交流輸出uo。+RDGDSRGRSiD+uO–+VDD–uiVGG10k4k交流通路+RDGDSRGRSid+uO–ui小信號(hào)等效電路

+uiRSRDSidgmugs+ugs+uoGDRGui

=ugs+gmugsRSugs=

ui/(1+gmRS)uo

=–

gmui

RD/(1+gmRS)=–

36sint(mV)3.2

差分放大電路3.2.1差分放大電路的工作原理3.2.3具有恒流源差分放大電路3.2.2差分放大電路的輸入輸出形式3.2.1差動(dòng)放大電路的工作原理(DifferentialAmplifier)一電路組成及抑制零漂的工作原理1、電路組成特點(diǎn)：

a.兩只完全相同的管子；

b.兩個(gè)輸入端，兩個(gè)輸出端；

c.元件參數(shù)對稱；

原理：靜態(tài)時(shí)，輸入信號(hào)為零，即將輸入端①和②短接。由于兩管特性相同，所以當(dāng)溫度或其他外界條件發(fā)生變化時(shí)，兩管的集電極電流ICQ1和ICQ2的變化規(guī)律始終相同，結(jié)果使兩管的集電極電位UCQ1、UCQ2始終相等，從而使UOQ=UCQ1-UCQ2≡0，因此消除了零點(diǎn)漂移。具體實(shí)踐：在實(shí)踐中，兩個(gè)特性相同的管子采用“差分對管”，兩半電路中對應(yīng)的電阻可用電橋精密選配，盡可能保證阻值對稱性精度滿足要求。結(jié)論：可想而知，即使采取了這些措施，差動(dòng)放大電路的兩半電路仍不可能完全對稱，也就是說，零點(diǎn)漂移不可能完全消除，只能被抑制到很小。2、信號(hào)的輸入方式和電路的響應(yīng)（1）差模輸入方式Ui1=Uid，Ui2=Uid差模輸入信號(hào)為Ui1－

Ui2=2

Uid差模輸入方式若Ui1的瞬時(shí)極性與參考極性一致，則Ui2的瞬時(shí)極性與參考極性相反。則有：ui1↑→ib1↑→ic1↑→uc1↓ui2↓→ib2↓→ic2↓→uc2↑結(jié)論：差模電壓放大倍數(shù)等于半電路電壓放大倍數(shù)。輸出電壓uO=uC1－

uC2≠0，而是出現(xiàn)了信號(hào)，記為Uod。定義：Ad=Uod/2Uid（2）共模輸入方式Ui1=Ui2=Uic在共模輸入信號(hào)作用下，差放兩半電路中的電流和電壓的變化完全相同。ui1=ui2=0，uo=0Ui1=Ui2=Uic時(shí)，Uoc=0。定義：Ac=Uoc/Uic共模輸入方式下的差放電路Ac叫做共模電壓放大倍數(shù)。理論上講，Ac為0，實(shí)際上由于電路不完全對稱，可能仍會(huì)有不大的Uoc，一般Ac《1。既然UOC=0或者UOC很小，為什么還要討論共模輸入呢？差放的兩半電路完全對稱，又處于同一工作環(huán)境，這時(shí)溫度變化以及其它干擾因素對這兩半電路都有完全相同的影響和作用，都等效成共模輸入信號(hào)。如果在Uic作用下，Uoc=0或Ac=0，則說明差放有效地抑制了因溫度變化而引起的零漂。（3）任意輸入方式

輸入端分別接Ui1和Ui2，這種輸入方式帶有一般性，叫“任意輸入方式”。Uic

=(Ui1+Ui2)/2Ui1=Uic+UidUi2=Uic+（-Uid）若則Uid

=(Ui1-Ui2)/2任意輸入方式（3）任意輸入方式

輸入端分別接Ui1和Ui2，這種輸入方式帶有一般性，叫“任意輸入方式”。Uic

=(Ui1+Ui2)/2Ui1=Uic+UidUi2=Uic+（-Uid）若則Uid

=(Ui1-Ui2)/2例如：Ui1=10mVUi2=6mV則

Uid=2mV

Uic=8mV利用疊加原理得到：Uo=Ad·2Uid+AcUic=Ad（Ui1-Ui2）結(jié)論：在任意輸入方式下，被放大的是輸入信號(hào)Ui1和Ui2的差值。這也是這種電路為什么叫做“差動(dòng)放大的原因”。（4）存在的問題及改進(jìn)的方案以上研究的是基本的差動(dòng)放大電路，它實(shí)際上不可能完全抑制零漂，因?yàn)閮砂腚娐凡粫?huì)完全對稱。另外，如果從一管輸出，則與單管放大電路一樣，對零漂毫無抑制能力，而這種“單端輸出”方式的形式又是經(jīng)常采用的。穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，就是要減小ICQ的變化，而抑制零點(diǎn)漂移也同樣是減小ICQ的變化。即抑制零點(diǎn)漂移和穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)是一回事。因此可以借鑒工作點(diǎn)穩(wěn)定電路中采用過的方法，在管子的射極上接一電阻。這樣，基本的差動(dòng)放大電路就改進(jìn)為如圖4-15所示?？梢韵胍?，RE越大，則工作點(diǎn)越穩(wěn)定，零點(diǎn)漂移也越小。但，RE太大，在一定的工作電流下，RE上的壓降太大，管子的動(dòng)態(tài)范圍就會(huì)變小，如圖4-16所示。為了保證一定的靜態(tài)工作電流和動(dòng)態(tài)范圍，而RE又希望取得大些，常采用雙電源供電，用電源VEE提供RE上所需的電壓。采用雙電源供電后，輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍大多了。改進(jìn)后的電路叫射極耦合差動(dòng)放大電路也叫長尾電路。射極耦合差動(dòng)放大電路因?yàn)橛胸?fù)電源VEE提供發(fā)射極正偏所需要的電壓，所以RB可以去掉。二射極耦合差動(dòng)放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算：1、差模電壓放大倍數(shù)三射極耦合差動(dòng)放大電路的動(dòng)態(tài)分析關(guān)鍵在于畫出差模信號(hào)作用下，半電路的交流通路和微變等效電路。A、對差模信號(hào)，若一管的射極電流增大△I，則另一管的射極電流必然減小△I，因而流過射極電阻RE的總電流不變，即RW的滑動(dòng)端C點(diǎn)的電位恒定，相當(dāng)于交流接地。B、負(fù)載RL中點(diǎn)電位為交流地電位。由此畫出半電路的交流通路如圖所示。2、共模電壓放大倍數(shù)在理想情況下，共模電壓放大倍數(shù)Ac=0。3、差模輸入電阻Rid是由圖①、②兩個(gè)輸入端看進(jìn)去的動(dòng)態(tài)電阻，

它是單管共射放大電路輸入電阻的兩倍。4、差模輸出電阻Rod=2RC5、共模抑制比KCMR=︱Ad/Ac︱用分貝表示：KCMR=20lg︱Ad/Ac︳Ad越大越好，Ac越小越好，因此KCMR越大越好。實(shí)際差動(dòng)放大電路的輸出電壓8、差動(dòng)放大電路的電壓傳輸特性差放雙入雙出電壓傳輸特性6、最大共模輸入電壓UICM7、最大差模輸入電壓UIDM3.2.2.差分放大電路的輸入輸出形式

差動(dòng)放大器共有四種輸入輸出方式:

1.雙端輸入、雙端輸出（雙入雙出）

2.雙端輸入、單端輸出（雙入單出）

3.單端輸入、雙端輸出（單入雙出）

4.單端輸入、單端輸出（單入單出）主要討論的問題有：

差模電壓放大倍數(shù)、共模電壓放大倍數(shù)差模輸入電阻輸出電阻(1)差模電壓放大倍數(shù)

（2）共模電壓放大倍數(shù)（3）差模輸入電阻（4）輸出電阻1.雙端輸入雙端輸出靜態(tài)分析2.雙端輸入單端輸出電路組成(1)差模電壓放大倍數(shù)

（2）差模輸入電阻（3）輸出電阻動(dòng)態(tài)分析（4）共模電壓放大倍數(shù)共模交流通路：（5）共模抑制比KCMR=︱Ad/Ac︱

3.單端輸入雙端輸出（1）靜態(tài)分析同雙端輸入雙端輸出（2）動(dòng)態(tài)分析計(jì)算同雙端輸入雙端輸出：4.單端輸入單端輸出

計(jì)算同雙入單出：

注意放大倍數(shù)的正負(fù)號(hào)：設(shè)從T1的基極輸入信號(hào)，如果從C1輸出，為負(fù)號(hào)；從C2輸出為正號(hào)。（1）靜態(tài)分析同雙端輸入單端輸出（2）動(dòng)態(tài)分析3.2.3.差動(dòng)放大電路的調(diào)零增加調(diào)零電阻后四種接法下的性能分析比較靜態(tài)分析時(shí)不考慮Rp(1)差模電壓放大倍數(shù)

與單端輸入還是雙端輸入無關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：

差動(dòng)放大器動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算總結(jié)

雙端輸出時(shí)：

單端輸出時(shí)：

(2)共模電壓放大倍數(shù)

與單端輸入還是雙端輸入無關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：

雙端輸出時(shí)：

單端輸出時(shí)：

(3)差模輸入電阻

不論是單端輸入還是雙端輸入，差模輸入電阻Rid是基本放大電路的兩倍。

單端輸出時(shí)，

雙端輸出時(shí)，

(4)輸出電阻(5)共模抑制比

共模抑制比KCMR是差分放大器的一個(gè)重要指標(biāo)。，或

雙端輸出時(shí)KCMR可認(rèn)為等于無窮大，單端輸出時(shí)共模抑制比：3.2.4具有恒流源差分放大電路1、問題的提出KCMR=Ad/Ac從以上兩式看出要減小Ac，提高共模抑制比，應(yīng)增大RE，但RE不能太大，因?yàn)镽E上的壓降由VEE提供。在保持VT1、VT2兩管的工作電流為一定值時(shí)，要加大RE，必須提高VEE，這是有困難的。能不能找到這樣一種元器件，它的直流電阻很小，而它的交流電阻卻很大，這樣靜態(tài)時(shí)不需要很大的VEE，動(dòng)態(tài)時(shí)的AC卻很小，KCMR很大？2、電路的組成及工作原理減少共模放大倍數(shù)的思路：增大REE用恒流源代替REE特點(diǎn)：直流電阻為有限值動(dòng)態(tài)電阻很大1.三極管電流源簡化畫法電流源代替差分電路中的REE+VCCRLRERB1RB2ICI0ui1V1+VCCV2RCR1uodui2RC–VEER2R3IC3V3ui1V1+VCCV2RCuodui2RCVEEI03.具有電流源的差分放大電路簡化畫法1、靜態(tài)分析2、動(dòng)態(tài)分析例3.2.1(1)求靜態(tài)工作點(diǎn)；(2)求電路的差模Aud，Rid，Ro。[解](1)

求“Q”ui1V1+VCCV2RCuoui2RCVEER2R3IC3V3V4IREF+6V6V1001007.5k7.5k6.2k100ICQ1=ICQ2=0.5I0UCQ1=UCQ2=6–0.427.5=2.85(V)(2)求Aud，Rid，RoRo=2RC=15(k)引言3.3.1級間耦合問題3.3.2多級放大電路的分析3.3多級放大電路

為什么要多級放大？在第2章，我們主要研究了由一個(gè)晶體管組成基本放大電路，它們的電壓放大倍數(shù)一般只有幾十倍。但是在實(shí)際應(yīng)用中，往往需要放大非常微弱的信號(hào)，上述的放大倍數(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為了獲得更高的電壓放大倍數(shù)，可以把多個(gè)基本放大電路連接起來，組成“多級放大電路”。其中每一個(gè)基本放大電路叫做一“級”，而級與級之間的連接方式則叫做“耦合方式”。實(shí)際上，單級放大電路中也存在電路與信號(hào)源以及負(fù)載之間的耦合問題。引言3.3.1級間耦合問題極間耦合形式：直接耦合A1A2電路簡單，能放大交、直流信號(hào)，“Q”互相影響，零點(diǎn)漂移嚴(yán)重。阻容耦合A1A2各級“Q”獨(dú)立，只放大交流信號(hào)，信號(hào)頻率低時(shí)耦合電容容抗大。變壓器耦合A1A2用于選頻放大器、功率放大器等。1、阻容耦合阻容耦合是通過電容器將后級電路與前級相連接，其方框圖所示。阻容耦合放大電路的方框圖單級阻容耦合放大電路兩極阻容耦合放大電路1）各級的直流工作點(diǎn)相互獨(dú)立。由于電容器隔直流而通交流，所以它們的直流通路相互隔離、相互獨(dú)立的，這樣就給設(shè)計(jì)、調(diào)試和分析帶來很大方便。

2）在傳輸過程中，交流信號(hào)損失少。只要耦合電容選得足夠大，則較低頻率的信號(hào)也能由前級幾乎不衰減地加到后級，實(shí)現(xiàn)逐級放大。優(yōu)點(diǎn)：3）電路的溫漂小。4）體積小，成本低。缺點(diǎn)：2）低頻特性差；1）無法集成；3）只能使信號(hào)直接通過，而不能改變其參數(shù)。2、變壓器耦合變壓器可以通過磁路的耦合把一次側(cè)的交流信號(hào)傳送到二次側(cè)，因此可以作為耦合元件。變壓器耦合的兩級放大電路為什么要講變壓器耦合？因?yàn)樽儔浩髟趥魉徒涣餍盘?hào)的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)電流、電壓以及阻抗變換。圖4-5變壓器的等效電路工作原理：優(yōu)點(diǎn)：1）變壓器耦合多級放大電路前后級的靜態(tài)工作點(diǎn)是相互獨(dú)立、互不影響的。因?yàn)樽儔浩鞑荒軅魉椭绷餍盘?hào)。2）變壓器耦合多級放大電路基本上沒有溫漂現(xiàn)象。3）變壓器在傳送交流信號(hào)的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)電流、電壓以及阻抗變換。缺點(diǎn)：1）高頻和低頻性能都很差；2）體積大，成本高，無法集成。3直接耦合直接耦合和兩級放大電路存在兩個(gè)問題：1）靜態(tài)工作點(diǎn)不獨(dú)立2）零點(diǎn)漂移（1）直接耦合的具體形式為了解決這個(gè)問題：可以采用如下的辦法。T1、T2都處于飽和1）靜態(tài)工作點(diǎn)不獨(dú)立（a）RRB1C1uiuoTT12UCE1E2RRC2(a)加入電阻RE2方法一：RRB1C1R

C2uiuoTT12RUz+VDzCC（b）在T2的發(fā)射極加入穩(wěn)壓管方法二：RRB1C1RE2uiuoTT12RC2VCC+方法三：可以在電路中采用不同類型的管子，即NPN和PNP管配合使用，如下圖所示。利用NPN型管和PNP型管進(jìn)行電平移動(dòng)（1）電路可以放大緩慢變化的信號(hào)和直流信號(hào)。由于級間是直接耦合，所以電路可以放大緩慢變化的信號(hào)和直流信號(hào)。（2）便于集成。由于電路中只有晶體管和電阻，沒有電容器和電感器，因此便于集成。缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）各級的靜態(tài)工作點(diǎn)不獨(dú)立，相互影響。會(huì)給設(shè)計(jì)、計(jì)算和調(diào)試帶來不便。（2）引入了零點(diǎn)漂移問題。零點(diǎn)漂移對直接耦合放大電路的影響比較嚴(yán)重。（2）直接耦合放大電路的優(yōu)缺點(diǎn)（3）直接耦合放大電路中的零點(diǎn)漂移問題1）何謂零點(diǎn)漂移？2）產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的原因3）零點(diǎn)漂移的嚴(yán)重性及其抑制方法電阻，管子參數(shù)的變化，電源電壓的波動(dòng)。如果采用高精度電阻并經(jīng)經(jīng)過老化處理和采用高穩(wěn)定度的電源，則晶體管參數(shù)隨溫度的變化將成為產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的主要原因。如果零點(diǎn)漂移的大小足以和輸出的有用信號(hào)相比擬，就無法正確地將兩者加以區(qū)分。因此，為了使放大電路能正常工作，必須有效地抑制零點(diǎn)漂移。注意：為什么只對直接耦合多級放大電路提出這一問題呢？原來溫度的變化和零點(diǎn)漂移都是隨時(shí)間緩慢變化的，如果放大電路各級之間采用阻容耦合，這種緩慢變化的信號(hào)不會(huì)逐級傳遞和放大，問題不會(huì)很嚴(yán)重。但是，對直接耦合多級放大電路來說，輸入級的零點(diǎn)漂移會(huì)逐級放大，在輸出端造成嚴(yán)重的影響。特別時(shí)當(dāng)溫度變化較大，放大電路級數(shù)多時(shí)，造成的影響尤為嚴(yán)重。抑制零點(diǎn)漂移的方法：1）采用恒溫措施，使晶體管工作溫度穩(wěn)定。需要恒溫室或槽，因此設(shè)備復(fù)雜，成本高。2）采用溫度補(bǔ)償法。就是在電路中用熱敏元件或二極管（或晶體管的發(fā)射結(jié)）來與工作管的溫度特性互相補(bǔ)償。最有效的方法是設(shè)計(jì)特殊形式的放大電路，用特性相同的兩個(gè)管子來提供輸出，使它們的零點(diǎn)漂移相互抵消。這就是“差動(dòng)放大電路”的設(shè)計(jì)思想。3）采用直流負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。4）各級之間采用阻容耦合。4）零點(diǎn)漂移大小的衡量△uIdr=△uOdr/Au△T△uOdr是輸出端的漂移電壓；△uIdr就是溫度每變化1℃折合到放大電路輸入端的漂移電壓?！鱐是溫度的變化；Au是電路的電壓放大倍數(shù)；4.光電耦合光電耦合方式是通過光電耦合器件實(shí)現(xiàn)的

.思路：根據(jù)電路的約束條件和管子的IB、IC和IE的相互關(guān)系，列出方程組求解。如果電路中有特殊電位點(diǎn)，則應(yīng)以此為突破口，簡化求解過程。3.3.2多級放大電路的分析1、靜態(tài)工作點(diǎn)的分析變壓器耦合同第二章單級放大電路阻容耦合直接耦合例1:

計(jì)算其靜態(tài)工作點(diǎn)例2:如圖所示的兩級電壓放大電路，已知β1=β2=50,T1和T2均為3DG8D。計(jì)算前、后級放大電路的靜態(tài)值(UBE=0.6V);

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010koU.Ui.解:

兩級放大電路的靜態(tài)值可分別計(jì)算。

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010koU.Ui.第一級是射極輸出器:第二級是分壓式偏置電路解:RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–Ui.T1T21M27k82k43k7.5k51010koU.2、動(dòng)態(tài)性能分析Au1第一級Au2第二級Aun末級uiuo1RLRSuousuo2ui2uinii=Au1·Au2

·

·

·

AunAu1(dB)=Au1(dB)+Au2(dB)+·

·

·+Aun

(dB)考慮級與級之間的相互影響，計(jì)算各級電壓放大倍數(shù)時(shí)，應(yīng)把后級的輸入電阻作為前級的負(fù)載處理!!!（1）放大倍數(shù)的計(jì)算（2）輸入和輸出電阻的計(jì)算多級放大電路的輸入電阻為第一級放大電路的輸入電阻。多級放大電路的輸出電阻為最后一級放大電路的輸出電阻。例3:例4:如圖所示的兩級電壓放大電路，已知β1=β2=50,T1和T2均為3DG8D。

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010koU.Ui.（1）求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)。（2）求放大電路的輸入電阻和輸出電阻（1）求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)第一級放大電路為射極輸出器2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui.oU.o1U.第二級放大電路為共發(fā)射極放大電路總電壓放大倍數(shù)2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui.oU.o1U.(2)

計(jì)算

r

i和r

0微變等效電路2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui.oU.o1U.由微變等效電路可知，放大電路的輸入電阻

ri

等于第一級的輸入電阻ri1。第一級是射極輸出器，它的輸入電阻ri1與負(fù)載有關(guān)，而射極輸出器的負(fù)載即是第二級輸入電阻

ri2。2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui.oU.o1U.2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui.oU.o1U.1=60,2=100;rbe1=2k,rbe2=2.2k。求Au,Ri,Ro。例5:[解]Ri2=R6//R7

//rbe2RL1=R3//Ri2AU=AU1?AU2Ri

=Ri1=R1//R2

//

[rbe1+(1+1)R4]Ro=R8=4.7k例6:晶體管和效應(yīng)管組成的多級放大電路3、三種耦合方式放大電路的應(yīng)用場合阻容耦合放大電路：用于交流信號(hào)的放大。變壓器耦合放大電路：用于功率放大及調(diào)諧放大。直接耦合放大電路：一般用于放大直流信號(hào)或緩慢變化的信號(hào)。集成電路中的放大電路都采用直接耦合方式。為了抑制零漂，它的輸入級采用特殊形式的差動(dòng)放大電路。3.4互補(bǔ)對稱功率放大電路3.4.1

功率放大電路的特殊問題和分類3.4.3甲乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路3.4.2乙類雙電源互補(bǔ)對稱功率放大電路一、功率放大電路的特殊問題3.4.1

功率放大電路的特殊問題和分類1、要有足夠的輸出功率+VCCRLC1+RBuce

=uo設(shè)“Q”設(shè)置在交流負(fù)載線中點(diǎn)VCCICuCE

iCO

tiCO

QIcmUcem2、效率高3、管耗