第10章 基本放大電路

第10章基本放大電路（下）電工技術(shù)與電子技術(shù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院返回第15章基本放大電路15.1

共發(fā)射極放大電路的組成15.2

共發(fā)射極放大電路的分析15.4

射極輸出器15.6

互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路15.7

場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路15.3

靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定15.5

差分放大電路本章要求：1.理解單管交流放大電路的電壓放大作用和共發(fā)射極、共集電極放大電路的性能特點(diǎn)。2.會(huì)計(jì)算共發(fā)射極、共集電極放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻，共發(fā)射級(jí)放大電路的輸出電阻。3.了解放大電路的非線性失真、頻率特性、頻率失真、多級(jí)放大的概念。了解差動(dòng)放大電路的性能特點(diǎn)。

放大的概念:放大的目的是將微弱的變化信號(hào)放大成較大的信號(hào)。放大的實(shí)質(zhì):

用小能量的信號(hào)通過三極管的電流控制作用，將放大電路中直流電源的能量轉(zhuǎn)化成大信號(hào)能量輸出。

對(duì)放大電路的基本要求：

1.要有足夠的放大倍數(shù)(電壓、電流、功率)。

2.盡可能小的波形失真。另外還有輸入電阻、輸出電阻、通頻帶等其它技術(shù)指標(biāo)。本章主要討論電壓放大電路。15.1

共發(fā)射極放大電路的組成1共發(fā)射極基本放大電路組成共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE15.1共發(fā)射極放大電路的組成2基本放大電路各元件作用晶體管T--放大元件,iC=iB。要保證集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏,使晶體管工作在放大區(qū)。基極電源EB與基極電阻RB--使發(fā)射結(jié)處于正偏，并提供大小適當(dāng)?shù)幕鶚O電流。共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE15.1共發(fā)射極放大電路的組成2基本放大電路各元件作用集電極電源EC--為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。集電極電阻RC--將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。共發(fā)射極基本電路耦合電容C1、C2--隔離輸入、輸出與放大電路直流的聯(lián)系，同時(shí)使信號(hào)順利輸入、輸出。信號(hào)源負(fù)載ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE15.1共發(fā)射極放大電路的組成單電源供電時(shí)常用的畫法+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE共發(fā)射極基本電路3共射放大電路的電壓放大作用uBEtiBtiCtUBEIBICUCE無輸入信號(hào)(ui

=0)時(shí):uo

=0uC1=UBEuC2=UCEuCEt+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuituotuBEtUBEtiBIBuCEtUCE無輸入信號(hào)(ui

=0)時(shí):

uo

=0uC1=UBEuC2=UCE？有輸入信號(hào)(ui

≠0)時(shí)

uCE

=UCC－iC

RC

uo

0uC1

UBEuC2UCEiCtIC3

共射放大電路的電壓放大作用+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE結(jié)論：1）無輸入信號(hào)電壓時(shí)，三極管各電極都是恒定的電壓和電流:IB、UBE和

IC、UCE

。

(IB、UBE)和(IC、UCE)分別對(duì)應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。IBUBEQIBUBEICUCEQUCEIC2)加上輸入信號(hào)電壓后，各電極電流和電壓的大小均發(fā)生了變化，都在直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)交流量，但方向始終不變。iCtiCtIC+集電極電流直流分量交流分量靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析iCtic3)若參數(shù)選取得當(dāng)，輸出電壓可比輸入電壓大，即電路具有電壓放大作用。4)輸出電壓與輸入電壓在相位上相差180°,即共發(fā)射極電路具有反相作用。uituot實(shí)現(xiàn)放大的條件1）晶體管必須工作在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2）正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，使整個(gè)波形處于放大區(qū)。3）輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。4）輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容耦合只輸出交流信號(hào)。直流通路和交流通路因電容對(duì)交、直流的作用不同。在放大電路中如果電容的容量足夠大，可以認(rèn)為它對(duì)交流分量不起作用，即對(duì)交流短路。而對(duì)直流可以看成開路。這樣，交直流所走的通路是不同的。直流通路：無交流信號(hào)時(shí)電流（直流電流）的通路，用來計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。交流通路：有交流信號(hào)時(shí)交流分量（變化量）的通路，用來計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。例：畫出下面放大電路的直流通路直流通路直流通路用來計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)Q(IB

、IC

、UCE)對(duì)直流信號(hào)電容C可看作開路（即將電容斷開）斷開斷開+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB對(duì)交流信號(hào)(有輸入信號(hào)ui時(shí)的交流分量)

XC0，C可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源對(duì)交流可看作短路。+UCCRBRCC1C2RLuo+–esRS+–短路短路對(duì)地短路RBRCuiuoRLRSes++–+––交流通路用來計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。靜態(tài)：放大電路無信號(hào)輸入（ui

=0）時(shí)的工作狀態(tài)。15.2.1

放大電路的靜態(tài)分析分析方法：估算法、圖解法。分析對(duì)象：各極電壓電流的直流分量。所用電路：放大電路的直流通路。設(shè)置Q點(diǎn)的目的：

1)使放大電路不失真的放大信號(hào)；

2)

使放大電路工作在較佳的工作狀態(tài)，靜態(tài)是動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)?！o態(tài)工作點(diǎn)Q：IB、IC、UCE

。靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。15.2

共發(fā)射極放大電路的分析1

用估算法確定靜態(tài)值1)

直流通路估算IB根據(jù)電流放大作用2)

由直流通路估算UCE、IC當(dāng)UBE<<UCC時(shí)，+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB例1：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：UCC=12V，RC=4K，RB=300K，=37.5。解：注意：電路中IB

和IC

的數(shù)量級(jí)不同+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB例2：用估算法計(jì)算圖示電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。+UCC由例1、例2可知，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算靜態(tài)值的公式也不同。由KVL可得：由KVL可得：RBRCT++–UBEUCE–ICIBIE2

用圖解法確定靜態(tài)值用作圖的方法確定靜態(tài)值步驟：

1.用估算法確定IB優(yōu)點(diǎn)：

能直觀地分析和了解靜態(tài)值的變化對(duì)放大電路的影響。2.由輸出特性確定IC和UCEUCE

=UCC–ICRC+UCCRBRCT+UCE–IC2

用圖解法確定靜態(tài)值直流負(fù)載線斜率ICQUCEQUCCUCE

=UCC–ICRCUCE/VIC/mA直流負(fù)載線Q由IB確定的那條輸出特性與直流負(fù)載線的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)15.2.2

動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)：放大電路有信號(hào)輸入（ui

0）時(shí)的工作狀態(tài)。分析方法：

微變等效電路法，圖解法。所用電路：

放大電路的交流通路。動(dòng)態(tài)分析:

計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。分析對(duì)象：

各極電壓和電流的交流分量。目的：

找出Au、

ri、

ro與電路參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)。1微變等效電路法

微變等效電路：把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。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個(gè)線性元件。線性化的條件：晶體管在小信號(hào)（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。微變等效電路法：利用放大電路的微變等效電路分析計(jì)算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。IBUBE當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的輸入特性在小范圍內(nèi)可近似線性化。（1）晶體管的微變等效電路UBEIB對(duì)于小功率三極管：rbe一般為幾百歐到幾千歐。1微變等效電路法1)輸入回路Q輸入特性晶體管的輸入電阻晶體管的輸入回路(B、E之間)可用rbe等效代替，即由rbe來確定ube和ib之間的關(guān)系。2)輸出回路rce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不計(jì)。晶體管的輸出電阻輸出特性ICUCEQ輸出特性在線性工作區(qū)是一組近似等距的平行直線。晶體管的電流放大系數(shù)晶體管的輸出回路(C、E之間)可用一受控電流源ic=ib等效代替，即由rbe來確定ube和ib之間的關(guān)系。一般在20～200之間，在手冊(cè)中常用hfe表示。ibicicBCEibib晶體三極管微變等效電路ube+-uce+-ube+-uce+-（1）晶體管的微變等效電路rbeBEC晶體管的B、E之間可用rbe等效代替。晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic=ib等效代替。（2）

放大電路的微變等效電路將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。RBRCuiuoRL++--RSeS+-ibicBCEiiibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路微變等效電路分析時(shí)假設(shè)輸入為正弦交流，所以等效電路中的電壓與電流可用相量表示。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS微變等效電路（2）

放大電路的微變等效電路將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。（3）電壓放大倍數(shù)的計(jì)算當(dāng)放大電路輸出端開路(未接RL)時(shí)，放大倍數(shù)與靜態(tài)IE有關(guān)。負(fù)載電阻愈小，放大倍數(shù)愈小。式中的負(fù)號(hào)表示輸出電壓的相位相反。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS（3）電壓放大倍數(shù)的計(jì)算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：

由例1、例2可知，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au

的公式也不同。要根據(jù)微變等效電路找出

ui與ib的關(guān)系、uo與ic

的關(guān)系。（4）放大電路輸入電阻的計(jì)算放大電路對(duì)信號(hào)源(或?qū)η凹?jí)放大電路)來說，是一個(gè)負(fù)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。定義：輸入電阻是對(duì)交流信號(hào)而言的，是動(dòng)態(tài)電阻。+-信號(hào)源Au放大電路+-放大電路信號(hào)源+-輸入電阻是表明放大電路從信號(hào)源吸取電流大小的參數(shù)。電路的輸入電阻愈大，從信號(hào)源取得的電流愈小，因此一般總是希望得到較大的輸入電阻。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSrbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：（5）

放大電路輸出電阻的計(jì)算放大電路對(duì)負(fù)載(或?qū)蠹?jí)放大電路)來說，是一個(gè)信號(hào)源，可以將它進(jìn)行戴維寧等效，等效電源的內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻。+_RLro+_定義：輸出電阻是動(dòng)態(tài)電阻，與負(fù)載無關(guān)。輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負(fù)載變化時(shí)輸出電壓的變化愈小，因此一般總是希望得到較小的輸出電阻。RSRL+_Au放大電路+_rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射極放大電路特點(diǎn)：

1.放大倍數(shù)高;2.輸入電阻低;3.輸出電阻高.例1：求ro的步驟：1)

斷開RL，求開路電壓2)求短路電流3)求Ro15.2.3

非線性失真：如果Q設(shè)置不合適，管子進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，將造成非線性失真。

如果Q設(shè)置過高，管子工作進(jìn)入飽和區(qū)，造成飽和失真，減小基極電流可消除失真。

如果Q設(shè)置過低，管子工作進(jìn)入截止區(qū)，造成截止失真，增加基極電流可消除失真。如果Q設(shè)置合適，信號(hào)幅值過大也可產(chǎn)生失真，減小信號(hào)幅值可消除失真。15.3

靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定

合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)是保證放大電路正常工作的先決條件。但是放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)常因外界條件的變化而發(fā)生變動(dòng)。前述的固定偏置放大電路，簡(jiǎn)單、容易調(diào)整，但在溫度變化、三極管老化、電源電壓波動(dòng)等外部因素的影響下，將引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)將使放大電路不能正常工作，其中影響最大的是溫度的變化。15.3.1溫度變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響在固定偏置放大電路中，當(dāng)溫度升高時(shí)，UBE、、ICBO

。

上式表明，當(dāng)UCC和

RB一定時(shí)，IC與UBE、

以及

ICEO

有關(guān)，而這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化。溫度升高時(shí)，

IC將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移。iCuCEQ溫度升高時(shí)，輸出特性曲線上移Q′固定偏置電路的工作點(diǎn)Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的，為此需要改進(jìn)偏置電路。當(dāng)溫度升高使IC增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少IB，從而抑制Q點(diǎn)的變化，保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。結(jié)論：

當(dāng)溫度升高時(shí)，

IC將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移，容易使晶體管T進(jìn)入飽和區(qū)造成飽和失真。15.3.2分壓式偏置電路1.穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理

基極電位基本恒定，不隨溫度變化。VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–集電極電流基本恒定，不隨溫度變化。10.3.2分壓式偏置電路1、穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–在估算時(shí)一般選?。篒2=(5~10)IB，VB=(5~10)UBE，RB1、RB2的阻值一般為十幾千歐到幾十千歐。參數(shù)的選擇VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–2.靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算估算法:VBVERB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–3.動(dòng)態(tài)分析對(duì)交流：旁路電容CE

將RE

短路，RE不起作用，Au，ri，ro與固定偏置電路相同。如果去掉CE，Au，ri，ro

？RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–旁路電容去掉CE后的微變等效電路短路對(duì)地短路如果去掉CE，Au，ri，ro

?RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE無旁路電容CE有旁路電容CEAu減小ri

提高ro不變分壓式偏置電路例1:在圖示放大電路中，已知UCC=12V,RC=6kΩ,RE1=300Ω，RE2=2.7KΩ，RB1=60kΩ，RB2=20kΩ

RL=6kΩ，晶體管β=50，UBE=0.6V,試求:(1)靜態(tài)工作點(diǎn)IB、IC及

UCE；(2)畫出微變等效電路；(3)輸入電阻ri、r0及Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL++++UCCuiuo++––RE2【解】(1)由直流通路求靜態(tài)工作點(diǎn)。RB1RCRB2RE1+UCCRE2+–UCEIEIBICVB直流通路(2)由微變等效電路求Au、ri

、

r0。微變等效電路rbeRCRLEBC+-+-+-RSRE115.4

射極輸出器RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS因?qū)涣餍盘?hào)而言，集電極是輸入與輸出回路的公共端，所以是共集電極放大電路。因從發(fā)射極輸出，所以又稱射極輸出器。求Q點(diǎn)：15.4.1靜態(tài)分析直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBICesRB+UCCC1C2RERLui+–uo++++–RS–10.4.2動(dòng)態(tài)分析1.

電壓放大倍數(shù)

電壓放大倍數(shù)Au1且輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故又稱電壓跟隨器。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE2.

輸入電阻射極輸出器的輸入電阻高，對(duì)前級(jí)有利。

ri

與負(fù)載有關(guān)rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE3.

輸出電阻射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE共集電極放大電路(射極輸出器)的特點(diǎn)：1.

電壓放大倍數(shù)小于1，約等于1;2.

輸入電阻高；3.

輸出電阻低；4.輸出與輸入同相。射極輸出器的應(yīng)用主要利用它具有輸入電阻高和輸出電阻低的特點(diǎn)。

1.

因輸入電阻高，它常被用在多級(jí)放大電路的第一級(jí)，可以提高輸入電阻，減輕信號(hào)源負(fù)擔(dān)。

2.

因輸出電阻低，它常被用在多級(jí)放大電路的末級(jí)，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。3.

利用ri大、rO小以及Au1的特點(diǎn)，也可將射極輸出器放在放大電路的兩級(jí)之間，起到阻抗匹配作用，這一級(jí)射極輸出器稱為緩沖級(jí)或中間隔離級(jí)。例1:.在圖示放大電路中，已知UCC=12V,RE=2kΩ,

RB=200kΩ，RL=2kΩ，晶體管β=60，UBE=0.6V,信號(hào)源內(nèi)阻RS=100Ω，試求:(1)

靜態(tài)工作點(diǎn)IB、IE及UCE；(2)

畫出微變等效電路；(3)

Au、ri

和r0。esRB+UCCC1C2RERLui+–uo++++–RS–【解】(1)由直流通路求靜態(tài)工作點(diǎn)。+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBIC(2)由微變等效電路求Au、

ri

、

r0。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE零點(diǎn)漂移：指輸入信號(hào)電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生緩慢變化的現(xiàn)象。uot0產(chǎn)生的原因：晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓波動(dòng)、電路元件參數(shù)的變化。危害：直接影響對(duì)輸入信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。嚴(yán)重時(shí)，可能淹沒有效信號(hào)電壓，無法分辨是有效信號(hào)電壓還是漂移電壓。15.5

差分放大電路15.5.1差分放大電路的工作情況電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，在理想的情況下，兩管的特性及對(duì)應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。差動(dòng)放大原理電路

+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸出兩管靜態(tài)工作點(diǎn)相同1.零點(diǎn)漂移的抑制uo=VC1－VC2

=0uo=(VC1+VC1

)－(VC2+

VC2)=0靜態(tài)時(shí)，ui1

=

ui2

=0當(dāng)溫度升高時(shí)ICVC（兩管變化量相等）對(duì)稱差動(dòng)放大電路對(duì)兩管所產(chǎn)生的同向漂移都有抑制作用。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T22.有信號(hào)輸入時(shí)的工作情況兩管集電極電位呈等量同向變化，所以輸出電壓為零，即對(duì)共模信號(hào)沒有放大能力。1)

共模信號(hào)

ui1=ui2

大小相等、極性相同差動(dòng)電路抑制共模信號(hào)能力的大小，反映了它對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制水平。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2共模信號(hào)需要抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T22.有信號(hào)輸入時(shí)的工作情況兩管集電極電位一減一增，呈等量異向變化，2)差模信號(hào)

ui1=–ui2

大小相等、極性相反差模信號(hào)是有用信號(hào)uo=(VC1－VC1

)－(VC2+

VC１)=－2VC1即對(duì)差模信號(hào)有放大能力。3)比較輸入

ui1、ui2大小和極性是任意的。例1:

ui1=10mV,ui2=6mVui2=8mV－2mV例2:

ui1=20mV,ui2=16mV可分解成:

ui1=18mV+2mVui2=18mV－2mV可分解成:

ui1=8mV+2mV共模信號(hào)差模信號(hào)放大器只放大兩個(gè)輸入信號(hào)的差值信號(hào)—差動(dòng)放大電路。這種輸入常作為比較放大來應(yīng)用，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中是常見的。（CommonModeRejectionRatio)全面衡量差動(dòng)放大電路放大差模信號(hào)和抑制共模信號(hào)的能力。差模放大倍數(shù)共模放大倍數(shù)

KCMRR越大，說明差放分辨差模信號(hào)的能力越強(qiáng)，而抑制共模信號(hào)的能力越強(qiáng)。3.共模抑制比共模抑制比

若電路完全對(duì)稱，理想情況下共模放大倍數(shù)Ac=0

輸出電壓

uo

=

Ad

（ui1－

ui2）=

Ad

uid

若電路不完全對(duì)稱，則Ac0，實(shí)際輸出電壓

uo

=Acuic

+

Ad

uid

即共模信號(hào)對(duì)輸出有影響。15.5.2典型差動(dòng)放大電路+UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+++–––T2EE+–RE的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，限制每個(gè)管子的漂移。EE：用于補(bǔ)償RE上的壓降，以獲得合適的工作點(diǎn)。15.6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

功率放大電路的作用：是放大電路的輸出級(jí)，去推動(dòng)負(fù)載工作。例如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)、電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)等。1.在不失真的情況下能輸出盡可能大的功率。2.由于功率較大，就要求提高效率。ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶體管的工作狀態(tài)甲類工作狀態(tài)晶體管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期都導(dǎo)通靜態(tài)IC較大，波形好，管耗大效率低乙類工作狀態(tài)晶體管只在輸入信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，靜態(tài)IC=0，波形嚴(yán)重失真，管耗小效率高甲乙類工作狀態(tài)晶體管導(dǎo)通的時(shí)間大于半個(gè)周期，靜態(tài)IC0，一般功放常采用15.6.2

互補(bǔ)對(duì)稱放大電路互補(bǔ)對(duì)稱電路是集成功率放大電路輸出級(jí)的基本形式。當(dāng)它通過容量較大的電容與負(fù)載耦合時(shí)，由于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器（OutputTransformerless

）電路，簡(jiǎn)稱OTL電路。若互補(bǔ)對(duì)稱電路直接與負(fù)載相連，輸出電容也省去，就成為無輸出電容（OutputCapacitorless）電路，簡(jiǎn)稱OCL電路。

OTL電路采用單電源供電，OCL電路采用雙電源供電。1.

OTL電路1)

特點(diǎn)T1、T2的特性一致；一個(gè)NPN型、一個(gè)PNP型兩管均接成射極輸出器；輸出端有大電容；單電源供電。2)靜態(tài)時(shí)，

IC10，IC20RLuiT1T2+UCCCAuo++-+-OTL原理電路電容兩端的電壓3)動(dòng)態(tài)時(shí)設(shè)輸入端在UCC/2

直流基礎(chǔ)上加入正弦信號(hào)。T1導(dǎo)通、T2截止；同時(shí)給電容充電T2導(dǎo)通、T1截止；電容放電，相當(dāng)于電源若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負(fù)載上得到的交流信號(hào)正負(fù)半周對(duì)稱。ic1ic2RLuiT1T2Auo+-+-交流通路uo

4)交越失真uit當(dāng)輸入信號(hào)ui為正弦波時(shí)，輸出信號(hào)在過零前后出現(xiàn)的失真稱為交越失真。

交越失真產(chǎn)生的原因由于晶體管特性存在非線性，

ui

<死區(qū)電壓晶體管導(dǎo)通不好。uot交越失真采用各種電路以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)钠秒娏?，使靜態(tài)工作點(diǎn)稍高于截止點(diǎn)，即工作于甲乙類狀態(tài)?？朔辉绞д娴拇胧﹦?dòng)態(tài)時(shí)，設(shè)ui

加入正弦信號(hào)。正半周T2截止，T1基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)。負(fù)半周T1截止，T2基極電位進(jìn)一步降低，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)。靜態(tài)時(shí)T1、T2

兩管發(fā)射結(jié)電壓分別為二極管D1、D2的正向?qū)▔航?，致使兩管均處于微弱?dǎo)通狀態(tài)。5)克服交越失真的電路R1RLuiT1T2+UCCCAuo++-+-R2D1D2在輸出功率較大時(shí)常采用復(fù)合管復(fù)合管的構(gòu)成ic1=

1

ib1,ic2=2ib2

=2(1+1)ib1,ic

=ic1+ic2

=[1+2(1+1)]

ib.方式1ib2=ie1=(1+1)ib1,CBET1NPNT2NPNibicieBECibicieNPNib=ib1,復(fù)合管的電流放大系數(shù)12復(fù)合管的類型與復(fù)合管中第一只管子的類型相同方式2EBCT1PNPT2NPNibicieBCEibiciePNPOTL準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱放大電路

3.R8和R9

的作用?

1.R4、D1、D2的作用？

2.T1和T3

、T2和T4

構(gòu)成什么工作方式？思考ui+UCCRLT1T2R3D1D2R1R4R6T3T4CL++_R2R5R7R9R8T5uo+_++

4.R6和R7

的作用?OTL準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱放大電路

3.R8和R9

的作用?

1.R4、D1、D2的作用？

2.T1和T3

、T2和T4

構(gòu)成什么工作方式？ui+UCCRLT1T2R3D1D2R1R4R6T3T4CL++_R2R5R7R9R8T5uo+_++

4.R6和R7

的作用?避免產(chǎn)生交越失真構(gòu)成復(fù)合管引入電流負(fù)反饋，使電路工作穩(wěn)定。分流T1、T2的ICEO，提高溫度穩(wěn)定性。2.OCL電路特點(diǎn)：雙電源供電、輸出無電容器。靜態(tài)時(shí)：ui

=0V,iC10，iC20uo=0V。動(dòng)態(tài)時(shí)：T1導(dǎo)通，T2截止ui

>0VT2導(dǎo)通，T1截止ui

<0Vic1ic2uiuo+–UCCT1T2+UCCRL–uoOCL原理電路16.11

場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路場(chǎng)效應(yīng)晶體管是利用電場(chǎng)效應(yīng)來控制電流的一種半導(dǎo)體器件，即是電壓控制元件。它的輸出電流決定于輸入電壓的大小，基本上不需要信號(hào)源提供電流，所以它的輸入電阻高，且溫度穩(wěn)定性好。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管按結(jié)構(gòu)不同場(chǎng)效應(yīng)管有兩種:絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管本節(jié)僅介紹絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管按工作狀態(tài)可分為：增強(qiáng)型和耗盡型兩類每類又有N溝道和P溝道之分16.11.1

絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管漏極D柵極和其它電極及硅片之間是絕緣的，稱絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管。金屬電極1)N溝道增強(qiáng)型管的結(jié)構(gòu)柵極G源極S1.增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管SiO2絕緣層P型硅襯底

高摻雜N區(qū)GSD符號(hào)：由于柵極是絕緣的，柵極電流幾乎為零，輸入電阻很高，最高可達(dá)1014。漏極D金屬電極柵極G源極SSiO2絕緣層P型硅襯底

高摻雜N區(qū)由于金屬柵極和半導(dǎo)體之間的絕緣層目前常用二氧化硅，故又稱金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱MOS場(chǎng)效應(yīng)管。2）N溝道增強(qiáng)型管的工作原理EGP型硅襯底N+N+GSD+–UGSED+–

由結(jié)構(gòu)圖可見，N+型漏區(qū)和N+型源區(qū)之間被P型襯底隔開，漏極和源極之間是兩個(gè)背靠背的PN結(jié)。

當(dāng)柵源電壓UGS=0時(shí)，不管漏極和源極之間所加電壓的極性如何，其中總有一個(gè)PN結(jié)是反向偏置的，反向電阻很高，漏極電流近似為零。SD2）N溝道增強(qiáng)型管的工作原理EGP型硅襯底N+N+GSD+–UGSED+–

當(dāng)UGS>0時(shí)，P型襯底中的電子受到電場(chǎng)力的吸引到達(dá)表層，填補(bǔ)空穴形成負(fù)離子的耗盡層；N型導(dǎo)電溝道在漏極電源的作用下將產(chǎn)生漏極電流ID，管子導(dǎo)通。當(dāng)UGS>UGS（th）時(shí)，將出現(xiàn)N型導(dǎo)電溝道，將D-S連接起來。UGS愈高，導(dǎo)電溝道愈寬。2）N溝道增強(qiáng)型管的工作原理EGP型硅襯底N+N+GSD+–UGSED+–N型導(dǎo)電溝道當(dāng)UGS

UGS(th）后，場(chǎng)效應(yīng)管才形成導(dǎo)電溝道，開始導(dǎo)通，若漏–源之間加上一定的電壓UDS，則有漏極電流ID產(chǎn)生。在一定的UDS下漏極電流ID的大小與柵源電壓UGS有關(guān)。所以，場(chǎng)效應(yīng)管是一種電壓控制電流的器件。在一定的漏–源電壓UDS下，使管子由不導(dǎo)通變?yōu)閷?dǎo)通的臨界柵源電壓稱為開啟電壓UGS(th）。3）特性曲線有導(dǎo)電溝道轉(zhuǎn)移特性曲線無導(dǎo)電溝道ID/mAUDS/V0UGS=1VUGS=2VUGS=3VUGS=4V漏極特性曲線可變電阻區(qū)恒流區(qū)截止區(qū)開啟電壓UGS(th）UDSUGS/N型襯底P+P+GSD符號(hào)：結(jié)構(gòu)4)P溝道增強(qiáng)型SiO2絕緣層加電壓才形成

P型導(dǎo)電溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管只有當(dāng)UGS

UGS(th）時(shí)才形成導(dǎo)電溝道。結(jié)構(gòu)2.

耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管GSD符號(hào)：SiO2絕緣層中摻有正離子預(yù)埋了N型導(dǎo)電溝道如果MOS管在制造時(shí)導(dǎo)電溝道就已形成，稱為耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管。1)N溝道耗盡型管2.

耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管由于耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管預(yù)埋了導(dǎo)電溝道，所以在UGS=0時(shí)，若漏–源之間加上一定的電壓UDS，也會(huì)有漏極電流ID產(chǎn)生。當(dāng)UGS>0時(shí)，使導(dǎo)電溝道變寬，ID增大；當(dāng)UGS<0時(shí)，使導(dǎo)電溝道變窄，ID減??；UGS負(fù)值愈高，溝道愈窄，ID就愈小。當(dāng)UGS達(dá)到一定負(fù)值時(shí)，N型導(dǎo)電溝道消失，ID=0，稱為場(chǎng)效應(yīng)管處于夾斷狀態(tài)（即截止）。這時(shí)的UGS稱為夾斷電壓，用UGS(off）表示。

這時(shí)的漏極電流用IDSS表示，稱為飽和漏極電流。2)耗盡型N溝道MOS管的特性曲線夾斷電壓耗盡型的MOS管UGS=0時(shí)就有導(dǎo)電溝道，加反向電壓到一定值時(shí)才能夾斷。UGS(off)轉(zhuǎn)移特性曲線0ID/mA

UGS/V-1-2-348121612UDS=常數(shù)UDSUGS=0UGS<0UGS>0漏極特性曲線0ID/mA16201248121648IDSS2.

耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管3)P溝道耗盡型管N型襯底P+結(jié)構(gòu)P+符號(hào)：GSD預(yù)埋了P型導(dǎo)電溝道SiO2絕緣層中摻有負(fù)離子耗盡型GSDGSD增強(qiáng)型N溝道P溝道GSDGSDN溝道P溝道G、S之間加一定電壓才形成導(dǎo)電溝道在制造時(shí)就具有原始導(dǎo)電溝道3.場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)1)開啟電壓UGS(th)：是增強(qiáng)型MOS管的參數(shù)2)夾斷電壓UGS(off)：3)飽和漏電流IDSS：是結(jié)型和耗盡型MOS管的參數(shù)4)低頻跨導(dǎo)gm：表示柵源電壓對(duì)漏極電流的控制能力極限參數(shù)：最大漏極電流、耗散功率、擊穿電壓。場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的比較雙極型三極管單極型場(chǎng)效應(yīng)管電流控制電壓控制控制方式電子和空穴兩種載流子同時(shí)參與導(dǎo)電載流子電子或空穴中一種載流子參與導(dǎo)電類型

NPN和PNPN溝道和P溝道放大參數(shù)

rce很高

rds很高

輸出電阻輸入電阻較低較高熱穩(wěn)定性