第 二 章 三極管及放大電路

第二章

三極管及放大電路81§２－２共射基本放大電路§２－１認(rèn)識三極管§２－３分壓式穩(wěn)定工作點(diǎn)偏置電路§２－４共集放大電路和共基放大電路§２－６多級放大電路§２－５場效應(yīng)管放大電路§２－７放大電路中的負(fù)反饋§２－８功率放大電路學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握三極管的結(jié)構(gòu)、符號、特性曲線和主要參數(shù)，會(huì)用萬用表判別三極管的類型、管腳及三極管的質(zhì)量好壞，會(huì)用晶體管特性圖示儀觀察三極管的特性曲線。2.理解共射放大電路主要元件的作用，掌握電路分析方法，了解小信號放大電路各項(xiàng)性能指標(biāo)的含義，會(huì)裝配和調(diào)試共射放大電路。3.理解放大電路波形失真與靜態(tài)工作點(diǎn)的關(guān)系，掌握分壓式射極偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理，會(huì)進(jìn)行簡單計(jì)算。844.了解放大電路的3種組態(tài)，熟悉共集放大電路（射極輸出器）的特點(diǎn)。5.了解場效應(yīng)管的特點(diǎn)和應(yīng)用。6.了解多級放大電路的4種級間耦合方式及特點(diǎn)。7.掌握反饋的概念和反饋的類型，理解負(fù)反饋對放大電路性能的影響，會(huì)裝配和調(diào)試負(fù)反饋電路。8.掌握低頻功率放大電路的基本要求和分類，理解OTL和OCL功率放大電路的工作原理，了解典型集成功放的引腳功能及應(yīng)用，會(huì)用集成功放安裝功放電路。85在電子電路的實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常需要將一些微弱信號放大到所需要的程度，例如話筒將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，必須?jīng)過放大電路將信號放大，才能送給揚(yáng)聲器發(fā)出洪亮的聲音。如圖所示為汽車稱重原理圖。把電阻應(yīng)變式傳感器緊貼在電子秤的承重部位，電阻應(yīng)變片的電阻隨受力大小而變化，電阻的變化再被轉(zhuǎn)換成電壓的變化，這一變化信號也必須經(jīng)過放大處理后，才能最終顯示出汽車的重量。放大電路中的核心元件是三極管。三極管不僅可以用來組成各種功能電路，而且也是構(gòu)成集成電路的基礎(chǔ)。本章主要介紹三極管及其在放大電路中的應(yīng)用。8687音頻信號的放大88汽車稱重原理§2-1

認(rèn)識三極管89一、三極管的結(jié)構(gòu)、類型、封裝形式與管腳排列1.結(jié)構(gòu)與圖形符號三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。三極管有兩個(gè)PN結(jié)，對應(yīng)的三個(gè)半導(dǎo)體區(qū)分別為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，從三個(gè)區(qū)引出的三個(gè)電極分別為發(fā)射極、基極和集電極，分別用E、B、C或e、b、c表示。發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)。按兩個(gè)PN結(jié)的組合方式不同，三極管分為NPN型和PNP型兩大類。其結(jié)構(gòu)和圖形符號分別如圖a和圖b所示。文字代號用VT或V表示。9091三極管結(jié)構(gòu)示意圖及圖形符號a)NPN型

b)PNP型2.分類三極管的分類見表。92三極管的分類3.封裝形式與管腳排列三極管的封裝形式與管腳排列見表。93三極管的封裝形式與管腳排列94三極管的封裝形式與管腳排列二、三極管的電流放大作用對于NPN型三極管，只有按圖所示電路中的電源極性給三極管加上電壓，才能實(shí)現(xiàn)電流的放大。發(fā)射結(jié)加正向偏置電壓，集電結(jié)加反向偏置電壓，這就是三極管電流放大的外部條件。這時(shí)三極管三個(gè)電極的電位有如下關(guān)系：VC>VB>VE。對于PNP型三極管，要保證其正常放大，電源極性與NPN型管相反，如圖所示。三個(gè)電極電位有如下關(guān)系：VC<VB<VE。9596NPN型三極管放大電路PNP型三極管放大電路在上圖所示電路中，都是以發(fā)射極作為輸入電路和輸出電路的公共端（基極為輸入端、集電極為輸出端），稱為共發(fā)射極電路。此外，還有共集電極電路和共基極電路。三極管電路的三種基本連接方式（或稱組態(tài)）如圖所示。無論是采用這三種連接方式中的哪一種，也無論是采用NPN型管還是PNP型管，要使三極管具有放大作用，都必須保證發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。97三極管電路的三種基本連接方式a）共發(fā)射極接法

b）共集電極接法

c）共基極接法三、三極管的伏安特性曲線三極管各極電壓和電流之間的關(guān)系通過伏安特性曲線來描述，包括輸入特性曲線和輸出特性曲線，可以用晶體管特性圖示儀直接觀測。1.輸入特性曲線輸入特性曲線是指在UCE一定的條件下，加在三極管基極和發(fā)射極之間的電壓UBE和基極電流IB之間的關(guān)系曲線。2.輸出特性曲線輸出特性曲線是指在IB一定的條件下，三極管集電極與發(fā)射極之間電壓UCE與集電極電流IC之間的關(guān)系曲線。98輸出特性曲線可以分為截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)三個(gè)區(qū)域，對應(yīng)著三極管截止、放大和飽和三種不同工作狀態(tài)，具體見表。99三極管輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域四、三極管的主要參數(shù)和型號命名1.共射電流放大系數(shù)（1）共射直流電流放大系數(shù)

（有時(shí)用hFE表示）。（2）共射交流電流放大系數(shù)

（有時(shí)用hfe表示）。同一三極管在相同工作條件下

2.極間反向飽和電流（1）集電極—基極反向飽和電流ICBO（2）集電極—發(fā)射極反向飽和電流ICEO

1003.特征頻率fTfT是指三極管的β值下降到1時(shí)所對應(yīng)的信號頻率。它是反映三極管高頻特性的主要參數(shù)。當(dāng)工作頻率f＞fT時(shí)，三極管便失去了放大能力。4.極限參數(shù)（1）集電極最大允許電流ICM（2）集電極—發(fā)射極反向擊穿電壓U(BR)CEO（3）集電極最大允許耗散功率PCM1015.型號命名國產(chǎn)三極管的型號命名方法見表。102國產(chǎn)三極管的型號命名五、用萬用表檢測三極管1.確定基極和管型如圖所示，將萬用表置于R×100Ω或R×1kΩ擋，黑表筆接三極管任一管腳，用紅表筆分別接觸其余兩個(gè)管腳，如果兩次測得的阻值均較小，則黑表筆所接管腳為基極，管型為NPN型。如果兩次測得的阻值相差很大，則應(yīng)調(diào)換黑表筆所接管腳再測，直到找出基極為止。用紅表筆接三極管任一管腳，用黑表筆分別接觸其余兩個(gè)管腳，如果兩次測得的阻值均較小，則紅表筆所接管腳為基極，管型為PNP型。如果兩次測得的阻值相差很大，則應(yīng)調(diào)換紅表筆所接管腳再測，直到找到基極為止。103104確定三極管的基極和管型2.確定集電極和發(fā)射極在確定基極后，如果是NPN型管，可將紅、黑表筆分別接在兩個(gè)未知電極上，表針應(yīng)指向無窮大處，如圖所示。105測量兩未知電極間阻值無窮大106用手將基極和黑表筆所接管腳捏緊107對調(diào)三極管管腳再次測量§2-2

共射基本放大電路108放大電路的作用是將輸入信號不失真地放大。按三極管的連接方式不同,分共射放大電路、共集放大電路和共基放大電路三種，本節(jié)介紹共射基本放大電路。一、電路組成及各元件作用共射基本放大電路如圖所示，電路中各元件作用分別如下所述。109共射基本放大電路1.三極管VT它是放大電路的核心，起電流放大作用，可將微小的基極電流變化量轉(zhuǎn)換成較大的集電極電流變化量。電路中基極→發(fā)射極為輸入回路，集電極→發(fā)射極為輸出回路，以發(fā)射極為公共端，所以稱為共射放大電路。2.直流電源VCC為三極管和負(fù)載提供能源，同時(shí)為三極管提供實(shí)現(xiàn)電流放大的外部條件，即發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。1103.基極偏置電阻RP和RB配合VCC為三極管提供一個(gè)合適的靜態(tài)偏置電流IB，使三極管能不失真地放大交流信號。4.集電極負(fù)載電阻RC將集電極電流的變化量轉(zhuǎn)換成集電極電壓的變化量，從而實(shí)現(xiàn)電壓放大。1115.耦合電容C1、C2起“隔直通交”的作用:隔直——隔離直流電源對信號源和負(fù)載的影響，同時(shí)也隔離信號源和負(fù)載對三極管直流工作狀態(tài)的影響。通交——當(dāng)C1、C2容量足夠大時(shí)，它們的容抗很小，電路近似短路，這樣可讓交流信號順利通過。112二、靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置與調(diào)整1.靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置放大電路未加輸入信號(ui)時(shí)的狀態(tài)稱為靜態(tài)。113放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)a)輸入特性曲線上的Q點(diǎn)

b)輸出特性曲線上的Q點(diǎn)2.靜態(tài)工作點(diǎn)的估算估算靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)以放大電路的直流通路為依據(jù)，所謂直流通路就是放大電路處于靜態(tài)時(shí)，直流電流的流通路徑。所以在畫直流通路時(shí)，要將電路中的電容視為開路，電感視為短路，圖b即為圖a所示放大電路的直流通路。114放大電路的直流通路a)共射極基本放大電路

b)直流通路由圖可得：1153.靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整按圖所示連接電路。調(diào)節(jié)RP,改變基極偏置電阻的值，即可起到調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)的作用。例如

一般取集電極最大電流（VCC/RC）的一半左右即可，但由于測量ICQ需要切斷集電極回路，所以通常都是通過測量UCEQ來調(diào)整Q點(diǎn)。116三、放大電路交流參數(shù)的估算放大電路輸入交流信號ui后的工作狀態(tài)稱為動(dòng)態(tài)。這時(shí)，放大電路中同時(shí)存在直流分量和交流分量，由于放大電路中通常都存在電容、電感等電抗元件，所以直流分量和交流分量的通路是不一樣的。前面估算靜態(tài)工作點(diǎn)是以放大電路的直流通路為依據(jù)的；而分析電路參數(shù)及交流信號的放大過程，必須以交流通路為依據(jù)。所謂交流通路就是只允許交流信號流通的路徑，所以在畫交流通路時(shí)，小容抗的電容以及內(nèi)阻小的電源，忽略其交流壓降，都可以視為短路。圖即為上圖a所示放大電路的交流通路。117118圖2-19a所示放大電路的交流通路1.三極管的輸入電阻rBE當(dāng)放大電路設(shè)置有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，且輸入為低頻小信號時(shí)，三極管基極和發(fā)射極之間可用線性電阻rBE來等效，稱為三極管的輸入電阻。2.放大電路的輸入電阻ri從放大電路的輸入端看進(jìn)去的交流等效電阻（注意：不包括信號源內(nèi)阻），稱為放大電路的輸入電阻，用ri表示。由圖可知因?yàn)橐话愕皖l小功率管的rBE約為1kΩ，而RB常在幾百千歐以上，所以

3.放大電路的輸出電阻ro從放大電路輸出端看進(jìn)去的交流等效電阻（注意：不包括負(fù)載電阻），稱為放大電路的輸出電阻，用ro表示。119120放大電路的輸入電阻4.電壓放大倍數(shù)Au放大電路的電壓放大倍數(shù)定義為輸出電壓uo與輸入電壓ui的比值，即

，由圖所示交流通路，可得電壓放大倍數(shù)為式中的負(fù)號表示輸出信號電壓與輸入信號電壓的相位相反。R′L=RC∥RL，當(dāng)不接負(fù)載時(shí)，電壓放大倍數(shù)

121122放大電路的輸出電阻四、放大電路的圖解分析利用三極管的特性曲線和電路參數(shù)，通過作圖分析放大電路性能的方法，稱為圖解分析法，簡稱圖解法。1.作直流負(fù)載線在放大電路中，三極管的管壓降UCE和集電極電流IC之間有如下關(guān)系：123三極管輸出特性曲線如圖所示，直流負(fù)載線作圖步驟如下：124放大電路的圖解分析2.確定靜態(tài)工作點(diǎn)在例2-1中已求得IBQ=40μA,在三極管的輸出特性曲線上可以找到IB=IBQ=40μA的那條曲線，它與直流負(fù)載線MN的交點(diǎn)即為所求的靜態(tài)工作點(diǎn)Q。根據(jù)Q點(diǎn)的坐標(biāo)可得：1253.作交流負(fù)載線由放大電路的交流通路可知，接入負(fù)載電阻RL后，三極管集電極的交流等效負(fù)載電阻R′L=RC∥RL，交流負(fù)載線的斜率即由R′L值決定?？砂聪率龇椒ㄗ鞒鼋涣髫?fù)載線。（1）先求集電極交流等效負(fù)載電阻（2）再求VCC/R′L=12/2=6（mA），在縱軸可得L點(diǎn)。（3）連接L、N得輔助線LN（其斜率為1/R′L），通過靜態(tài)工作點(diǎn)Q作LN的平行線交于兩坐標(biāo)軸得直線JH，這就是所求得的交流負(fù)載線。1264.分析動(dòng)態(tài)工作情況假設(shè)輸入信號電壓幅度為20mV，信號電流iB的幅度為20μA，由上圖可見，放大電路的動(dòng)態(tài)工作范圍即在Q′和Q″點(diǎn)之間，輸出電壓的幅值約為1.5V。因此，放大電路的電壓放大倍數(shù)為圖解法直觀性強(qiáng)，便于分析放大電路的動(dòng)態(tài)特性，尤其適用于分析大信號電路。127§2-3

分壓式穩(wěn)定工作點(diǎn)偏置電路128一、溫度對放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的影響按如圖所示電路圖在多孔板上連接上偏置單管實(shí)驗(yàn)電路，接通電源，用萬用表直流電壓擋測量三極管C、E間電壓，再用加熱后的電烙鐵或電吹風(fēng)對三極管加熱，觀察指針變化情況。129溫度對放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的影響a)原理圖

b)實(shí)物實(shí)驗(yàn)圖對三極管加熱后UCE變化明顯，說明放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)因溫度升高而發(fā)生了偏移。這是因?yàn)榘雽?dǎo)體材料對光和熱的變化非常敏感，電路中所處工作環(huán)境溫度的升高以及三極管自身功耗引起的溫升都會(huì)導(dǎo)致工作點(diǎn)發(fā)生偏移，使電路工作不穩(wěn)定。此外，電源電壓波動(dòng)、元件參數(shù)變化等也會(huì)影響靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定，但溫度是最主要的影響因素。130二、靜態(tài)工作點(diǎn)對輸出電壓波形的影響1.調(diào)節(jié)如圖所示電路靜態(tài)工作點(diǎn)，使電路工作在放大狀態(tài)。輸入適當(dāng)?shù)恼也ㄐ盘?，使示波器屏幕顯示最大幅度不失真的信號波形，如圖b所示。131實(shí)驗(yàn)儀器接線及實(shí)訓(xùn)波形a)實(shí)驗(yàn)接線圖

b)最大不失真信號波形2.調(diào)節(jié)RB減小時(shí)，有

點(diǎn)上移，到一定程度后可發(fā)現(xiàn)負(fù)半周被部分削平，如圖2-26a所示，這一現(xiàn)象稱為飽和失真。3.調(diào)節(jié)RB增大時(shí)，有

點(diǎn)下移，到一定程度后可發(fā)現(xiàn)正半周被部分削平，這一現(xiàn)象稱為截止失真。132失真信號波形a)飽和失真

b)截止失真三、電路參數(shù)對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的位置與RB、RC及VCC的大小有關(guān)，其中任一參數(shù)改變，靜態(tài)工作點(diǎn)都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，見表。133RB、RC及VCC對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響134RB、RC及VCC對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響四、分壓式穩(wěn)定工作點(diǎn)偏置電路如圖a所示，RB1為上偏置電阻，RB2為下偏置電阻，RB1和RB2將電源電壓VCC分壓后為三極管基極提供一個(gè)相對穩(wěn)定的直流電流，所以稱該電路為分壓式偏置電路。CE為發(fā)射極電阻RE的旁路電容。135分壓式穩(wěn)定工作點(diǎn)偏置電路a)分壓式電路

b)直流通路

c)交流通路1.穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理適當(dāng)選擇RB1和RB2的值，使RB1上流過的直流電流I1遠(yuǎn)大于IBQ（一般選5~10倍）。這時(shí)基極電壓UBQ就由VCC和RB1與RB2的分壓比確定，即2.靜態(tài)工作點(diǎn)的估算由上述穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理及相關(guān)公式，可以對靜態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)行估算。3.計(jì)算輸入電阻、輸出電阻和電壓放大倍數(shù)如上圖c所示，由于發(fā)射極電阻RE被電容CE交流旁路短路，所以在交流通路中，發(fā)射極仍為直接接地。136§2-4

共集放大電路和共基放大電路137一、共集放大電路電路如圖a所示，圖b、c分別為其直流通路和交流通路。由圖可知，輸入信號是從三極管的基極與集電極之間輸入，從發(fā)射極與集電極之間輸出。集電極為輸入與輸出電路的公共端，故稱共集放大電路。由于信號從發(fā)射極輸出，所以又稱射極輸出器。138共集放大電路a)電路原理圖

b)直流通路

c)交流通路1.靜態(tài)工作點(diǎn)的估算分析該電路的直流通路可知由此可得1392.電壓放大倍數(shù)的估算由交流通路可知，輸出電壓uo和輸入電壓ui及三極管發(fā)射結(jié)電壓uBE三者之間有如下關(guān)系：uo=ui-uBE3.輸入電阻和輸出電阻的估算（1）輸入電阻ri（2）輸出電阻ro1404.射極輸出器的特點(diǎn)綜合以上分析可知，射極輸出器的特點(diǎn)是：（1）電壓放大倍數(shù)小于1，但又接近于1。（2）輸出電壓與輸入電壓相位相同。（3）輸入電阻大。（4）輸出電阻小。1415.射極輸出器的應(yīng)用射極輸出器具有電壓跟隨作用和輸入電阻大、輸出電阻小的特點(diǎn)，且有一定的電流和功率放大作用，因而無論是在分立元件多級放大電路還是在集成電路中，它都有十分廣泛的應(yīng)用。（1）用作輸入級，因其輸入電阻大，可以減輕信號源的負(fù)擔(dān)。（2）用作輸出級，因其輸出電阻小，可以提高帶負(fù)載的能力。（3）用在兩級共射放大電路之間作為隔離級（或稱緩沖級），因其輸入電阻大，對前級影響小，輸出電阻小，對后級的影響也小，所以可以有效地提高總的電壓放大倍數(shù)。142二、共基放大電路電路如圖a所示，圖b、c分別為其直流通路和交流通路。143共基放大電路a)電路原理圖

b)直流通路

c)交流通路三、放大電路三種接法的比較綜合以上分析，現(xiàn)將共射、共集和共基三種接法放大電路的特點(diǎn)列于表，以供比較。144共射、共集和共基放大電路的特點(diǎn)共射放大電路的電壓、電流和功率放大倍數(shù)都比較高，因而應(yīng)用廣泛；但是它的輸入電阻較低，對前級的影響較大；輸出電阻較高，帶負(fù)載能力較差；共集放大電路雖然沒有電壓放大作用，但由于它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛用作多級放大電路中的輸入級、輸出級或隔離緩沖級；共基放大電路則可用于恒流源電路。145四、改進(jìn)型放大電路1.組合放大電路通常電壓放大電路要求輸入電阻高，輸出電阻低；電流放大電路則要求輸入電阻低，輸出電阻高。在三種組態(tài)的放大電路中，只有共射放大電路同時(shí)具有電壓和電流放大作用，但它的輸入和輸出電阻卻與上述要求存在差距，如果將它與共集或共基放大電路相接，構(gòu)成組合放大電路，就可以改變放大電路的輸入和輸出電阻，從而較好地解決這一問題。146147組合放大電路a）共集—共射組合放大電路

b）共射—共基組合放大電路

c）共集—共基組合放大電路2.接有發(fā)射極電阻的共射放大電路接有發(fā)射極電阻的共射放大電路及其交流通路分別如圖a、b所示。148接有發(fā)射極電阻的共射放大電路a）電路原理圖

b）交流通路3.采用有源負(fù)載的共射放大電路所謂有源負(fù)載，就是利用三極管工作在放大區(qū)時(shí)，集電極電流只受基極電流控制而與管壓降無關(guān)的特性構(gòu)成的電路。149采用有源負(fù)載的共射放大電路a）電路原理圖

b）交流通路§2-5

場效應(yīng)管放大電路150在用三極管組成的放大電路中，基極輸入電流的大小直接影響輸出電流的大小，這是一種電流控制型器件。場效應(yīng)管則是一種電壓控制型器件，它是利用輸入電壓產(chǎn)生的電場效應(yīng)控制輸出電流的。場效應(yīng)管按其結(jié)構(gòu)不同分為絕緣柵型和結(jié)型兩大類。其中絕緣柵型場效應(yīng)管由于制造工藝簡單，便于實(shí)現(xiàn)集成化，因而應(yīng)用更為廣泛。151一、場效應(yīng)管1.絕緣柵型場效應(yīng)管絕緣柵型場效應(yīng)管簡稱MOS管，分為N溝道和P溝道兩類，每一類又可分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種，因此，共有4種類型，其圖形符號見表。152絕緣柵型場效應(yīng)管的分類及符號場效應(yīng)管也有三個(gè)工作區(qū)域：可變電阻區(qū)、恒流區(qū)和夾斷區(qū)。當(dāng)利用場效應(yīng)管組成放大電路時(shí)，應(yīng)使它工作于恒流區(qū)。對于增強(qiáng)型場效應(yīng)管，必須建立一個(gè)柵—源電壓，而且只有當(dāng)柵—源電壓值達(dá)到開啟電壓時(shí)，才會(huì)形成導(dǎo)電溝道，產(chǎn)生漏極電流。對于耗盡型場效應(yīng)管則不加?xùn)拧措妷簳r(shí)已存在導(dǎo)電溝道，只有柵—源電壓達(dá)到某一值時(shí)，才能使漏—源極之間電流為零，此時(shí)的柵—源電壓稱為夾斷電壓。1532.結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管采用的是耗盡型工作方式，也分P溝道和N溝道兩種，其圖形符號如圖所示。154結(jié)型場效應(yīng)管圖形符號a）P溝道

b）N溝道3.特殊場效應(yīng)管（1）CMOS管155CMOS管結(jié)構(gòu)示意圖（2）VMOS管和UMOS管這兩種MOS管的最大特點(diǎn)是耗散功率大，工作速度快，耐壓高，轉(zhuǎn)移特性的線性度好，是較理想的大功率器件。而且它們所需驅(qū)動(dòng)功率都不大，可用CMOS集成電路驅(qū)動(dòng)，也可用雙極型TTL集成電路驅(qū)動(dòng)。（3）P-MOS管即功率場效應(yīng)管，又稱電力場效應(yīng)管，由大量小單元MOS管并聯(lián)而成。這是一種大功率場效應(yīng)管，多用于可控整流、逆變及變頻電路。156二、場效應(yīng)管的主要參數(shù)1.開啟電壓UT開啟電壓指UDS為定值時(shí)，使增強(qiáng)型絕緣柵場效應(yīng)管開始導(dǎo)通的柵源電壓UGS值。它是增強(qiáng)型場效應(yīng)管的重要參數(shù)。N溝道場效應(yīng)管的UT為正值，P溝道場效應(yīng)管的UT為負(fù)值。2.夾斷電壓UP夾斷電壓指UDS為定值時(shí)，使耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管漏極電流ID減小到近似為零時(shí)的UGS值。1573.低頻跨導(dǎo)gm低頻跨導(dǎo)指UDS為定值時(shí)，漏極電流的增量ΔID與引起這一變化的柵源電壓的增量ΔUGS之比，即這是表征柵源電壓UGS對漏極電流ID控制能力的重要參數(shù)。gm的單位是S（西門子）或mS。158三、場效應(yīng)管放大電路與三極管組成的放大電路類似，場效應(yīng)管放大電路也相應(yīng)有共源、共漏和共柵三種接法。1.共源放大電路（1）自給偏置電路自給偏置電路如圖所示。（2）分壓式偏置電路159160自給偏置電路分壓式偏置電路2.共漏放大電路電路如圖所示。圖中采用的是分壓式偏置電路。其輸出信號與輸入信號相位相同，大小近似相等，所以它又稱源極跟隨器。3.共柵放大電路電路如圖所示。161共漏放大電路共柵放大電路四、場效應(yīng)管安全使用常識1.對絕緣柵型場效應(yīng)管一般不允許用萬用表檢測，以防高壓擊穿；對結(jié)型場效應(yīng)管可用判定晶體三極管基極的方法來判定柵極，但漏極和源極用此方法不能判定。2.場效應(yīng)管的漏極和源極通?？苫Q使用，但有些產(chǎn)品源極與襯底已連在一起，此時(shí)漏極和源極不能互換使用。1623.存放絕緣柵型場效應(yīng)管時(shí)，應(yīng)將三個(gè)極短路，防止柵極擊穿。取用管子時(shí)應(yīng)注意人體靜電對柵極的感應(yīng)，可在手腕上套一接地的金屬箍，以消除靜電的影響。4.要求一切測試儀器、電烙鐵等都有外接地線。焊接時(shí)用小功率電烙鐵，動(dòng)作要迅速，或切斷電源后利用余熱焊接。焊接時(shí)應(yīng)先焊源極，最后焊柵極。5.場效應(yīng)管在使用中要注意電壓極性，并注意電壓和電流值不能超過最大允許值。163§2-6

多級放大電路164由單個(gè)三極管組成的單級放大電路，其放大能力是有限的，而實(shí)際應(yīng)用的電子設(shè)備往往要將一個(gè)微弱的電信號放大幾千倍或幾萬倍，甚至更大。這就需要采用多級放大電路。多級放大電路由多個(gè)單級放大電路連接而成，其組成框圖如圖所示。多級放大電路的第一級為輸入級，也稱為前置級，最后一級為輸出級，也稱為功放級。165多級放大電路的組成框圖一、級間耦合方式多級放大電路中各單級電路之間的連接稱為耦合。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)不同電路的要求，選擇合適的級間耦合方式。1.阻容耦合如圖所示為兩級阻容耦合放大電路。166阻容耦合放大電路2.變壓器耦合如圖所示為變壓器耦合的兩級放大電路。167變壓器耦合放大電路3.直接耦合所謂直接耦合，就是把前一級放大電路的輸出端直接連接到后一級放大電路的輸入端，如圖所示。168直接耦合放大電路4.光電耦合如圖a所示為光電耦合多級放大電路。169光電耦合器a)電路原理圖

b)光電耦合器實(shí)物圖二、電壓放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻1.電壓放大倍數(shù)下面以三級放大電路為例，用如圖所示框圖來說明總的電壓放大倍數(shù)與多級電壓放大倍數(shù)的關(guān)系。170三級放大電路框圖第一級電壓放大倍數(shù)第二級電壓放大倍數(shù)第三級電壓放大倍數(shù)多級放大電路總的電壓放大倍數(shù)171即多級放大電路總的電壓放大倍數(shù)等于各單級放大電路電壓放大倍數(shù)的乘積。但必須注意，計(jì)算各單級放大電路的電壓放大倍數(shù)時(shí)應(yīng)考慮后一級放大電路對前一級放大電路的負(fù)載效應(yīng)。如果用增益表示，則多級放大電路的總增益為多級增益的代數(shù)和，即1722.輸入電阻和輸出電阻由圖所示框圖可以看出，多級放大電路的輸入電阻就是第一級（輸入級）放大電路的輸入電阻，多級放大電路的輸出電阻就是最后一級（輸出級）放大電路的輸出電阻。173單級阻容耦合放大電路的頻率特性a）幅頻特性

b）相頻特性三、頻率特性放大電路電壓放大倍數(shù)與信號頻率之間的關(guān)系稱為頻率響應(yīng)，也稱放大電路的頻率特性。它包括幅頻特性和相頻特性。放大倍數(shù)基本相同的一段頻率范圍稱為中頻段。頻率過高或者過低都會(huì)使放大倍數(shù)下降，當(dāng)放大倍數(shù)下降到中頻段的

（約0.707）倍時(shí)所對應(yīng)的低端頻率稱為下限頻率，用fL表示；所對應(yīng)的高端頻率稱為上限頻率，用fH表示。在fH和fL之間的頻率范圍稱為通頻帶（簡稱通帶），用fBW表示，即174由于放大電路對不同頻率分量放大倍數(shù)不同而引起的輸出信號波形失真，稱為幅度失真；由于不同頻率分量產(chǎn)生不同附加相移而引起的失真稱為相位失真。幅度失真和相位失真總稱為頻率失真。顯然，為了避免頻率失真，放大電路必須有與信號頻率相適應(yīng)的通頻帶。175176單級和兩級共射放大電路的幅頻特性（設(shè)兩個(gè)放大電路通頻帶相同）a)第一級放大電路的幅頻特性

b)第二級放大電路的幅頻特性c)兩級放大電路的幅頻特性§2-7放大電路中的負(fù)反饋177一、反饋的概念此前已經(jīng)討論過分壓式偏置放大電路，其工作點(diǎn)穩(wěn)定過程如下：當(dāng)放大電路的輸出電流IC發(fā)生變化時(shí)，發(fā)射極電阻RE將電流IE（IE≈IC）的變化量轉(zhuǎn)換成電壓UE的變化，并回送到輸入回路，影響輸入量UBE，導(dǎo)致IB向相反的方向變化，從而使IC趨于穩(wěn)定。像這樣將輸出量（電壓或電流）的一部分或全部，通過一定的電路形式送回到輸入回路，并對輸入量產(chǎn)生影響的過程稱為反饋。178179分壓式偏置放大電路圖中稱

為比較環(huán)節(jié)，輸入信號與反饋信號相加，形成基本放大電路的凈輸入量，加到基本放大電路的輸入端，而反饋信號則是從基本放大電路的輸出端取出，經(jīng)過反饋網(wǎng)絡(luò)回送到輸入端?；痉糯箅娐房梢允菃渭?，也可以是多級，或是集成放大電路；反饋網(wǎng)絡(luò)可以由電阻、電容、電感、三極管等元件組成。反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大電路組成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，所以又把引入反饋的放大電路稱為閉環(huán)放大電路，而未引入反饋的放大電路則稱為開環(huán)放大電路。180反饋放大電路框圖二、反饋的判斷1.有無反饋的判斷因?yàn)榉答佋?lián)系著放大電路的輸出與輸入，并影響放大電路的輸入，所以能否從電路中找到反饋元件是判斷有無反饋的關(guān)鍵。181有無反饋的判斷a)無反饋b)、c)有反饋2.正反饋和負(fù)反饋根據(jù)反饋極性的不同，可將反饋分為正反饋和負(fù)反饋。182反饋極性的判斷a)正反饋

b)負(fù)反饋判別反饋極性通常采用瞬時(shí)極性法，具體步驟如下：（1）先假設(shè)輸入信號在某一瞬間對地極性為“+”。（2）從輸入端到輸出端，依次標(biāo)出放大電路各點(diǎn)的瞬時(shí)極性。（3）根據(jù)反饋信號的極性，再與輸入信號進(jìn)行比較，最后確定反饋極性。在運(yùn)用瞬時(shí)極性法時(shí)要掌握好三極管各極之間的相位關(guān)系，即發(fā)射極輸出信號與基極輸入信號的瞬時(shí)極性相同，集電極輸出信號與基極輸入信號的瞬時(shí)極性相反；集電極輸出信號與發(fā)射極輸入信號的瞬時(shí)極性相同。此外，對于反饋電路中的電阻、電容等元件，一般認(rèn)為它們的信號在傳輸過程中不產(chǎn)生附加相移，對瞬時(shí)極性沒有影響。183184瞬時(shí)極性法判斷反饋極性a)反饋加到基極

b)反饋加到發(fā)射極3.電壓反饋和電流反饋根據(jù)反饋信號從輸出端取樣方式的不同，可分為電壓反饋與電流反饋。185反饋電路在輸出端的取樣方式a)電壓反饋

b)電流反饋4.串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋根據(jù)反饋信號與輸入信號連接方式（也稱比較方式）的不同，可分為串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋。186反饋信號與輸入信號的連接方式a)串聯(lián)反饋

b)并聯(lián)反饋判別串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋可采用輸入短路法，即將輸入端短路，如反饋信號同時(shí)被短路，即凈輸入信號為零，則為并聯(lián)反饋，否則為串聯(lián)反饋。也可以從反饋電路在輸入端的連接方式來判別，若輸入信號和反饋信號分別從不同端引入，為串聯(lián)反饋；若二者從同一端引入，則為并聯(lián)反饋。1875.直流反饋與交流反饋如果反饋量只含有直流量，稱為直流反饋；如果反饋量只含有交流量，稱為交流反饋。在分壓式偏置放大電路中，如果發(fā)射極電阻RE接有交流旁路電容，則RE只對直流量有反饋?zhàn)饔?，而對交流量沒有反饋?zhàn)饔?，即所引入的是直流反饋。如果去掉交流旁路電容，則RE所引入的就是交、直流反饋了。直流負(fù)反饋主要用于穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，交流負(fù)反饋可以改善放大電路的動(dòng)態(tài)特性。188三、負(fù)反饋對放大電路性能的影響1.放大倍數(shù)下降，但穩(wěn)定性能提高為了便于分析，假設(shè)負(fù)反饋放大電路工作于中頻段，信號無附加相移。2.減小了非線性失真當(dāng)放大電路輸入正弦信號時(shí)，由于三極管的輸入與輸出特性，有可能使放大電路輸出信號的波形正、負(fù)半周幅度不一致，即產(chǎn)生非線性失真，如圖a所示。189190負(fù)反饋減小非線性失真3.展寬了通頻帶放大電路引入負(fù)反饋后，放大倍數(shù)下降，但放大倍數(shù)的穩(wěn)定性得以提高，由于頻率不同而引起的放大倍數(shù)的變化也因此而減小。在不同頻段放大倍數(shù)的下降幅度不同，中頻段原放大倍數(shù)最大，但反饋信號也相應(yīng)較大，所以放大倍數(shù)下降較多；而在高頻段和低頻段，由于原放大倍數(shù)較小，反饋信號相應(yīng)較小，則放大倍數(shù)下降也較小，結(jié)果使放大電路的幅頻特性趨于平緩，即通頻帶展寬了。1914.改變了放大電路的輸入、輸出電阻（1）對輸入電阻的影響負(fù)反饋對放大電路輸入電阻的影響取決于反饋信號在輸入端的連接方式。（2）對輸出電阻的影響負(fù)反饋對放大電路輸出電阻的影響取決于反饋信號從輸出端的取樣方式。192193負(fù)反饋對輸入電阻的影響