《9半导体三极管及其放大电路-精品文档资料整理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《9半导体三极管及其放大电路-精品文档资料整理.ppt（114页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第第9章章 半导体三极管及其放大电路半导体三极管及其放大电路单管共集电极和共基极放大电路单管共集电极和共基极放大电路9.4双极型晶体管双极型晶体管9.1单管共射极放大电路单管共射极放大电路9.2放大电路静态工作点的稳定放大电路静态工作点的稳定9.3多级放大电路多级放大电路 9.5放大电路的频率响应放大电路的频率响应2.6三极管结构示意图和符号三极管结构示意图和符号NPN 型型ecb符号符号集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区集电极集电极 c基极基极 b发射极发射极 eNNP9.1 双极型晶体三极管双极型晶体三极管集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区集电极
2、集电极 c发射极发射极 e基极基极 bcbe符号符号NNPPN三极管结构示意图和符号三极管结构示意图和符号(b)PNP 型型基区：最薄，基区：最薄，掺杂浓度最低掺杂浓度最低发射区：掺发射区：掺杂浓度最高杂浓度最高发射结发射结集电结：面积大集电结：面积大BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极结构特点：结构特点：集电区：集电区：面积最大面积最大l三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件:BECNNPEBRBECRC发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏从电位的角度看：从电位的角度看：NPN：VCVBVE9.1.2 9.1.2 晶体管电流分配及放大原理晶体管电流分配及放大原理（1 1）晶
3、体管中电流的分配）晶体管中电流的分配IEIBICl各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.100.0010.701.502.303.103.950.0010.721.542.363.184.05结论结论:1）三电极电流关系三电极电流关系：IE=IB+IC2）IC IB，IC IE 3）IC IB 把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的化的特性称为晶体管的电流放大作用。电流放大作用。9.1.3 9.1.3 特性曲线特性曲线发射极是输入回路
4、、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端 共发射极电路共发射极电路 测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路输入回路输入回路输出回路输出回路ECICEBmA AVUCEUBERBIBV+UCE增大曲线右移增大曲线右移 对于小功率晶体管，对于小功率晶体管，UCE大于大于1V的一条输入特性曲线的一条输入特性曲线可以取代可以取代UCE大于大于1V的所有输入特性曲线。的所有输入特性曲线。与与PN结的伏安特性结的伏安特性UCE增大到一定值曲线右移就不增大到一定值曲线右移就不明显了明显了1.输入特性2.输出特性对应于一个对应于一个IB就有一条就有一条iC随随uCE变化的曲线。变化的曲线
5、。饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区饱和区：饱和区：i iC C受受u uCECE显著控显著控制的区域。制的区域。此时，发射结正偏，集此时，发射结正偏，集电结正偏电结正偏截止区：接近零的区域，相当截止区：接近零的区域，相当i iB B=0=0的曲线的下方。的曲线的下方。此时，发射结反偏，集电结反偏此时，发射结反偏，集电结反偏放大区：曲线基本平行等距。此时发射结正偏，集电结反偏放大区：曲线基本平行等距。此时发射结正偏，集电结反偏晶体管的三个工作区域 晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅几乎仅仅决定于输入回路的电流决定于输入回路的电流 iB，
6、即可将输出回路等效为电流，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源控制的电流源iC。状态状态uBEiCuCE截止截止UonICEO uBE放大放大 UoniB uBE饱和饱和 UoniB uBE1.电流放大系数电流放大系数iCE=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAIBBBIBiIBI=100uACBI=60uAi一般取一般取20200之间之间2.31.5（1 1）共发射极电流放大系数：）共发射极电流放大系数：9.1.4 9.1.4 主要参数主要参数 2.极间反向电流极间反向电流（2）集电极发射极间的穿）集电极发射极间的穿透电流透电流ICEO 基极开路时，集电极到发射基极
7、开路时，集电极到发射极间的电流极间的电流穿透电流穿透电流。其大小与温度有关。其大小与温度有关。（1）集电极基极间反向饱和电流）集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。它实际上就是它实际上就是一个一个PNPN结的反向电流。结的反向电流。其大小与温度有关。其大小与温度有关。锗管：锗管：I CBO为微安数量级，为微安数量级，硅管：硅管：I CBO为纳安数量级。为纳安数量级。+ICBOecbICEO 3.极限参数极限参数 ic增加时，增加时，要下降。当要下降。当 值值下降到线性放大区下降到线性放大区 值值
8、的的70时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流电流ICM。（1）集电极最大允许电流）集电极最大允许电流ICM（2）集电极最大允）集电极最大允许功率损耗许功率损耗PCM 集电极电流通过集集电极电流通过集电结时所产生的功耗，电结时所产生的功耗，PC=ICUCE PCM UE,且且UB-UE 0.7V，UC UB时，晶体管处于放大区。时，晶体管处于放大区。当当UB UE,UB UC时，晶体管处于饱和区。时，晶体管处于饱和区。晶体管晶体管T1T2T3T4基极直流电位基极直流电位UB/V0.71-10发射极直流电位发射极直流电位UE/V00.3-1.70集电
9、极直流电位集电极直流电位UC/V50.7015工作状态工作状态放大放大饱和饱和 放大放大截止截止当当UB UE,UB UC时，晶体管处于截止区。时，晶体管处于截止区。例例1：UCE=6 V时，时，在在 Q1 点点IB=40 A,IC=1.5mA；在在 Q2 点点IB=60 A,IC=2.3mA。在以后的计算中，一般作近似处理在以后的计算中，一般作近似处理：=。IB=020 A40 A60 A80 A100 A36IC(mA )1234UCE(V)9120Q1Q2在在 Q1 点，有点，有由由 Q1 和和Q2点，得点，得（1）V1=3.5V，V2=2.8V，V3=12V。例例2：测得工作在放大电路
10、中几个测得工作在放大电路中几个NPN型晶体管三个型晶体管三个极电位值极电位值V1、V2、V3，判断管子的材料及三个极。判断管子的材料及三个极。硅管硅管，1、2、3依次为依次为B、E、C（2）V1=3V，V2=2.7V，V3=12V。鍺管鍺管，1、2、3依次为依次为B、E、C 符号规定符号规定UA大写字母、大写下标，表示直流量。大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示全量。小写字母、大写下标，表示全量。ua小写字母、小写下标，表示交流分量。小写字母、小写下标，表示交流分量。uAua全量全量交流分量交流分量tUA直流分量直流分量 u放大的本质：能量的控制，利用有源元件实现放大的
11、本质：能量的控制，利用有源元件实现VCC至少一路直流电源至少一路直流电源供电，是能源供电，是能源判断电路能否放大的基本出发点判断电路能否放大的基本出发点u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大常用正弦波做测试信号常用正弦波做测试信号u放大的对象：变化量放大的对象：变化量u放大的基本要求：不失真放大的基本要求：不失真放大的前提放大的前提输入信号为零时为静态。输入信号为零时为静态。能够控制能量的元件能够控制能量的元件9.2.1 放大电路模型及技术指标放大电路模型及技术指标9.2 9.2 共射极放大电路共射极放大电路放大电路的主要技术指标放大电路的主要技术指标1.1.放大倍数放大倍数表示放大器的放
12、大能力表示放大器的放大能力（1）电压放大倍数）电压放大倍数定义为定义为:Au=uo/ui（2）电流放大倍数）电流放大倍数定义为定义为:Ai=io/ii （3）互阻增益）互阻增益定义为定义为:Ar=uo/ii（4）互导增益）互导增益定义为定义为:Ag=io/ui信号源信号源信号源信号源内阻内阻输入电压输入电压输入电流输入电流输出电压输出电压输出电流输出电流输入电阻输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的等效电阻从放大电路输入端看进去的等效电阻一般来说，一般来说，Ri越大越好。越大越好。（1）Ri越大，越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。就越小，从信号源索取的电流越小。（2）当信号源有内阻时，）
13、当信号源有内阻时，Ri越大，越大，ui就越接近就越接近uS。2.输入电阻 输出电阻是表明放大电路带负载能力的，输出电阻是表明放大电路带负载能力的，Ro越越小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。2.输出电阻输出电阻输出电阻Ro从放大电路输出端看进去的等效电阻从放大电路输出端看进去的等效电阻3、通频带4、最大不失真输出电压Uom：交流有效值。交流有效值。由于电容、电感及半导体元件的电容效应，使放大电路在信由于电容、电感及半导体元件的电容效应，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移
14、。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。下限频率下限频率上限频率上限频率5、最大输出功率和效率：功率放大电路的主要指标参数。功率放大电路的主要指标参数。一一 单管共射放大电路的组成单管共射放大电路的组成 晶体管晶体管晶体管晶体管T T T T-放大元件放大元件放大元件放大元件,i iC C=i iB B。要保证集电。要保证集电。要保证集电。要保证集电结反偏结反偏结反偏结反偏,发射结正偏发射结正偏发射结正偏发射结正偏,使晶体管工作在放大使晶体管工作在放大使晶体管工作在放大使晶体管工作在放大区区区区 。基极电源基极电源基极电源基极电源E EB B与基极偏置与基
15、极偏置与基极偏置与基极偏置电阻电阻电阻电阻R RB B-使发射结处于使发射结处于使发射结处于使发射结处于正偏，并提供大小适当正偏，并提供大小适当正偏，并提供大小适当正偏，并提供大小适当的基极电流。的基极电流。的基极电流。的基极电流。共射极基本电路共射极基本电路共射极基本电路共射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE9.2.2 共射极放大电路的组成及工作原理共射极放大电路的组成及工作原理集电极电源集电极电源集电极电源集电极电源E EC C -为电为电为电为电路提供能量。并保证路提供能量。并保证路提供能量。并保证路提供能量。并保证集电结反偏。集电
16、结反偏。集电结反偏。集电结反偏。集电极负载电阻集电极负载电阻集电极负载电阻集电极负载电阻R RC C-将变化的电流转变为将变化的电流转变为将变化的电流转变为将变化的电流转变为变化的电压。变化的电压。变化的电压。变化的电压。耦合电容耦合电容耦合电容耦合电容C C1 1、C C2 2 -隔离输入、输出与隔离输入、输出与隔离输入、输出与隔离输入、输出与放大电路直流的联系，放大电路直流的联系，放大电路直流的联系，放大电路直流的联系，同时使信号顺利输入、同时使信号顺利输入、同时使信号顺利输入、同时使信号顺利输入、输出。输出。输出。输出。信信信信号号号号源源源源负载负载负载负载共射极基本电路共射极基本电路
17、共射极基本电路共射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE单电源供电时常用的画法单电源供电时常用的画法单电源供电时常用的画法单电源供电时常用的画法共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCE iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE动态信号作用时：动态信号作用时：输入电压输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、间的电压、管压降称为静态工作点管压降称为静态工作点Q，记作，记
18、作IBQ、ICQ（IEQ）、）、UBEQ、UCEQ。1.信号放大过程二、基本共射放大电路的工作原理+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCE iCiBiE一、放大电路的直流通路和交流通路1.直流通路：us=0，保留，保留Rs；电容开路；电容开路；电感相当于短路（线圈电阻近似为电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。）。2.交流通路：电容相当于短路；电容相当于短路；直流电源相直流电源相当于短路（内阻为当于短路（内阻为0）。）。通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化的作用共存，这使得电路的分析复杂
19、化。为简化分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通路的概念。路的概念。9.2.3 9.2.3 放大电路的分析方法基本共射放大电路的直流通路和交流通路直流通路直流通路阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路 列晶体管输入、输出回路方程，将列晶体管输入、输出回路方程，将UBEQ作为已知条件，作为已知条件，令令ICQIBQ，可估算出静态工作点。，可估算出静态工作点。例例例例1 1：用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。已知：已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：解：注
20、意：（注意：（注意：（注意：（1 1 1 1）电路中电路中电路中电路中I IB B 和和和和 I IC C 的数量级不同的数量级不同的数量级不同的数量级不同+UCCRBRCT+UBEUCEICQIBQ （2 2 2 2）若若若若U UCEQ IB，即，即I1 I2；因此；因此基本不随温度变化。基本不随温度变化。设设UBEQ UBEUBE，若，若UBQ UBEUBE，则，则IEQ稳定。稳定。Re 的的作用：作用：T()ICUE UBE（UB基本不变）基本不变）IB IC Re起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。点越稳定。关于反馈的一些概念：关于
21、反馈的一些概念：将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措施称为反馈。施称为反馈。直流通路中的反馈称为直流反馈。直流通路中的反馈称为直流反馈。反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称为正反馈。为正反馈。IC通过通过Re转换为转换为UE影响影响UBE温度升高温度升高IC增大，反馈的结果使之减小增大，反馈的结果使之减小（3 3）Q 点分析点分析（4 4）动态分析）动态分析无旁路电容无旁路电容Ce时：时：例例例例1:1:在图示放大电路中，已知在图示放大电路中，已知UCC=12V,RC=6k,
22、RE1=300，RE2=2.7k，RB1=60k，RB2=20k RL=6k，晶体管，晶体管=50，UBE=0.6V,试求试求:(1)(1)静态工作点静态工作点 Q；(2)(2)画出微变等效电路；画出微变等效电路；(3)(3)输入电阻输入电阻Ri、Ro及及 Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE2解解解解:(1)(1)由直流通路求静态工作点。由直流通路求静态工作点。由直流通路求静态工作点。由直流通路求静态工作点。直流通路直流通路直流通路直流通路RB1RCRB2RE1+UCCRE2+UCEQIEQIBQICQUBQ(2)(2)由微变等效电路求由微变等效电路求由微变等效
23、电路求由微变等效电路求A Au u、Ri i 、Ro o。微变等效电路微变等效电路微变等效电路微变等效电路r rbebeR RB BR RC CR RL LE EB BC C+-+-+-R RS SR RE E*9.4 9.4 单管共集电极放大电路和共基极放大电路单管共集电极放大电路和共基极放大电路9.4.1 9.4.1 单管共集电极放大电路单管共集电极放大电路 1.静态分析静态分析2.动态分析动态分析特点：特点：输入电阻大，输入电阻大，输出电阻小；只放输出电阻小；只放大电流，不放大电大电流，不放大电压；在一定条件下压；在一定条件下有电压跟随作用有电压跟随作用;带负载能力强！带负载能力强！9.
24、4.2 9.4.2 单管共基极放大电路单管共基极放大电路与与分分压压式式偏偏置置静静态态工工作作点点稳稳定定电电路路的的直直流流通通路路完完全全一一样样,静静态态工工作作点点的的求求解解方方法法也也完完全全一一样样。1.静态分析静态分析2.动态分析动态分析特点：特点：输入电阻小，频带宽！有电输入电阻小，频带宽！有电压放大作用，且输出与输入压放大作用，且输出与输入同相位，没有电流放大作用同相位，没有电流放大作用！接法接法 共射共射 共集共集 共基共基 Av 大大 小于小于1 大大 Ai 1 Ri 中中 大大 小小 Ro 大大 小小 大大 频带频带 窄窄 中中 宽宽9.4.3 9.4.3 三种基本
25、组态放大电路的性能比较三种基本组态放大电路的性能比较三种组态放大电路的特点及用途：三种组态放大电路的特点及用途：1 1）共射极放大电路）共射极放大电路共射极电路既有电压放大作用又有电流放大作共射极电路既有电压放大作用又有电流放大作用，输出电压与输入电压反相位。输入电阻在三用，输出电压与输入电压反相位。输入电阻在三种组态中居中，输出电阻较大。它种组态中居中，输出电阻较大。它的用途最广，的用途最广，常用作常用作低频情况下的低频情况下的电压放大以及多级放大电路电压放大以及多级放大电路的中间级。的中间级。2 2）共集电极放大电路）共集电极放大电路没有电压放大作用，但有电流和功率放大作用。没有电压放大作
26、用，但有电流和功率放大作用。输出电压与输入电压近似相等输出电压与输入电压近似相等并并且相位相同且相位相同，有，有电压跟随作用电压跟随作用。在三种组态中，输入电阻最大，在三种组态中，输入电阻最大，输出电阻最小，常用输出电阻最小，常用作作放大电路的输入级、输出放大电路的输入级、输出级和中间缓冲级。级和中间缓冲级。3 3）共基极放大电路）共基极放大电路只有电压放大作用，没有电流放大作用，输只有电压放大作用，没有电流放大作用，输出电压与输入电压同相位。出电压与输入电压同相位。在三种组态中，其在三种组态中，其输入电阻最小，输出电阻与共射极电路相同，输入电阻最小，输出电阻与共射极电路相同，但它的通频带最宽
27、，常但它的通频带最宽，常用用作宽带放大器。作宽带放大器。9.5 9.5 场效应管及其放大电路场效应管及其放大电路场效应管也称单极型晶体管场效应管也称单极型晶体管 具有噪声小、抗辐射能力强、具有噪声小、抗辐射能力强、输入阻抗高等优点。输入阻抗高等优点。场效应管有三个极：场效应管有三个极：源极（源极（s s）、栅极（）、栅极（g g）、漏极（）、漏极（d d），），对应于晶体管的对应于晶体管的e e、b b、c c；有三个工作区域：有三个工作区域：截止区、恒流区、可变电阻区，对应于截止区、恒流区、可变电阻区，对应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。晶体管的截止区、放大区、饱和区。栅极栅极漏极漏极源极
28、源极9.5.1 结型场效应管结型场效应管P沟道结型场效应管沟道结型场效应管N沟道结型场效应管沟道结型场效应管1.类型及符号类型及符号VGSvDS2.特性曲线及电流方程特性曲线及电流方程（1）输出特性）输出特性g-s电压电压控制控制d-s的的等效电阻等效电阻可可变变电电阻阻区区恒恒流流区区iD几乎仅决几乎仅决定于定于vGS击击穿穿区区夹断区（截止区）夹断区（截止区）夹断电压夹断电压IDSSiD 不同型号的管子不同型号的管子VP、IDSS将不同。将不同。低频跨导：低频跨导：（2）转移特性）转移特性场效应管工作在恒流区，因而场效应管工作在恒流区，因而vGSVP且且vGDVP。夹断夹断电压电压漏极饱漏
29、极饱和电流和电流9.5.2 绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管绝缘栅型场效应管的绝缘栅型场效应管的栅极栅极与与源极源极、栅极栅极与与漏极漏极之间均采用之间均采用SiO2绝缘层隔离绝缘层隔离，因此而得名。，因此而得名。又因为绝缘栅型场效应管中各电极为又因为绝缘栅型场效应管中各电极为金属铝金属铝，绝缘层为，绝缘层为氧化氧化物物，导电沟道为，导电沟道为半导体半导体，故又称为，故又称为金属金属氧化物氧化物半导体半导体场场效应管，简称为效应管，简称为MOS管管Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）。）。1N沟道增强型沟道增强型MOS管管电路符号电路
30、符号（a）输出特性）输出特性（b）转移特性）转移特性 开启开启电压电压电流方程：电流方程：2P沟道沟道MOS管管P沟道沟道MOS管与管与N沟道沟道MOS管的结构和工作原理管的结构和工作原理类似，并且也有增强型和耗尽型两种。使用时，类似，并且也有增强型和耗尽型两种。使用时，栅源电压栅源电压 vGS 和漏源电压和漏源电压vDS的极性与的极性与N沟道沟道MOS管相反。管相反。9.5.3 场效应管的主要参数场效应管的主要参数1直流参数直流参数（1）开启电压开启电压 是增强型是增强型MOS管的参数。是使漏极电流大于零管的参数。是使漏极电流大于零所需要的最小栅源电压。所需要的最小栅源电压。（2）夹断电压夹
31、断电压 是结型场效应管和耗尽型是结型场效应管和耗尽型MOS管的参数。管的参数。（3）饱和漏电流饱和漏电流 是结型场效应管和耗尽型是结型场效应管和耗尽型MOS管的参数。管的参数。当栅源电压等于零，而漏源电压大于夹断电压时当栅源电压等于零，而漏源电压大于夹断电压时的漏极电流，称为饱和漏极电流。的漏极电流，称为饱和漏极电流。（4）直流输入电阻直流输入电阻 结型管的结型管的 大于大于 ，MOS管的管的 大于大于 。2交流参数交流参数（1）低频跨导低频跨导（2）输出电阻输出电阻 一般约为几十千欧到几百千欧。一般约为几十千欧到几百千欧。3极限参数极限参数（1）最大漏极电流最大漏极电流 是管子正常工作时允许
32、的最大漏极电流。是管子正常工作时允许的最大漏极电流。（2）最大耗散功率最大耗散功率 是管子正常工作时允许损耗的最大功率。是管子正常工作时允许损耗的最大功率。（3）最大漏源电压最大漏源电压 是指漏源间所能承受的最大电压。是指漏源间所能承受的最大电压。（4）最大栅源电压最大栅源电压 是指栅源间所能承受的最大电压。是指栅源间所能承受的最大电压。9.5.4 场效应管放大电路的静态分析场效应管放大电路的静态分析1自给偏压电路自给偏压电路（2）（1）（3）2分压式偏置电路分压式偏置电路（1）（2）（3）9.5.5 场效应管放大电路的动态分析场效应管放大电路的动态分析1场效应管的交流等效模型场效应管的交流等
33、效模型根据根据iD的表达式或转移特性可求得的表达式或转移特性可求得gm。对结型管：对结型管：2共源极放大电路的动态分析共源极放大电路的动态分析交流等效电路交流等效电路例例9.4 在如图所示电路中，已知在如图所示电路中，已知VDD=15V，Rg1=150k，Rg2=300k，Rg3=1M，Rd=RL=5k，Rs=0.5k，MOS管管的的VT=2V，IDO=2mA。试求解：试求解：（1 1）电路的静态工作点；）电路的静态工作点；（2 2）电路的电压放大倍数电路的电压放大倍数、输入、输入 电阻和输出电阻电阻和输出电阻;解：（解：（1 1）（1）（2）（3）联立以上三式求解可得：联立以上三式求解可得：
34、（2 2）3共漏极放大电路的动态分析共漏极放大电路的动态分析（1）（2）（3）9.6 多级放大电路一、多级放大电路的耦合方式一、多级放大电路的耦合方式二、多级放大电路的动态分析二、多级放大电路的动态分析 Q点相互独立点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频特性差，。不能放大变化缓慢的信号，低频特性差，不能集成化。不能集成化。利用电容连接信号利用电容连接信号源与放大电路、放大源与放大电路、放大电路的前后级、放大电路的前后级、放大电路与负载，为阻容电路与负载，为阻容耦合。耦合。为满足性能的多方面要求，需采用多级放大电路。为满足性能的多方面要求，需采用多级放大电路。2 阻容耦合2 直接耦合既是第一级
35、的集电极电阻，既是第一级的集电极电阻，又是第二级的基极电阻又是第二级的基极电阻 能够放大变化缓慢的信能够放大变化缓慢的信号，便于集成化，号，便于集成化，Q点相互点相互影响，影响，存在零点漂移现象。存在零点漂移现象。当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电流、电位当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电流、电位的变化会逐级放大。的变化会逐级放大。共射电路共射电路共射电路共射电路直接直接连接连接输入为零，输出输入为零，输出产生变化的现象产生变化的现象称为零点漂移称为零点漂移求解求解Q点时应按各回路列多元一次方程，然后解方程组。点时应按各回路列多元一次方程，然后解方程组。二、零点漂移现象及其产生
36、的原因1.什么是零点漂移现象：uI0，uO0的现象。的现象。2 2.产生原因产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。1.引引在电路中引入直流负反馈，例：静态工作点稳定电路在电路中引入直流负反馈，例：静态工作点稳定电路2.采用温度补偿的方法，利用热敏元件来抵消放大管的变化采用温度补偿的方法，利用热敏元件来抵消放大管的变化克服温漂的方法：克服温漂的方法：3.采用特性相同的管子，使它们的温漂相互抵消，构成采用特性相同的管子，使它们的温漂相互抵消，
37、构成“差分差分放大电路放大电路”二、动态参数分析1.电压放大倍数2.输入电阻3.输出电阻 对电压放大电路的要求：对电压放大电路的要求：Ri大，大，Ro小，小，Au的数值的数值大，最大不失真输出电压大。大，最大不失真输出电压大。设：设：1=2=100，UBE1Q=UBE2Q=0.6=0.6 V。例：图示两级放大电路，求例：图示两级放大电路，求Q、Au、Ri、Ro解：解：（1 1）求静态工作点）求静态工作点（2 2）求电压放大倍数）求电压放大倍数注意：注意：求解第一级的电压放大倍数时，应先求解出其负载电阻，即第二求解第一级的电压放大倍数时，应先求解出其负载电阻，即第二级的的输入电阻级的的输入电阻i
38、2u=0=0*9.7 9.7 差分放大电路差分放大电路9.7.1 双端输入、双端输出差分放大电路双端输入、双端输出差分放大电路1 1电路组成电路组成2 2对共模信号的抑制作用对共模信号的抑制作用共模抑制比共模抑制比3 3对差模信号的放大作用对差模信号的放大作用半边交流等效电路半边交流等效电路9.7.2 双端输入、单端输出差分放大电路双端输入、单端输出差分放大电路单端输出时的交流通路单端输出时的交流通路在电路输入不变的情况下，在电路输入不变的情况下，若输出电压从若输出电压从C2输出，则：输出，则：该电路的共模放大倍数和该电路的共模放大倍数和共模抑制比共模抑制比分别为：分别为：例：例：扩音系统扩音
39、系统实际负载实际负载什么是功率放大器？什么是功率放大器？在电子系统中，模拟信号被放大后，在电子系统中，模拟信号被放大后，往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。能输出能输出较大功率的放大器称为功率放大器较大功率的放大器称为功率放大器功功率率放放大大电电压压放放大大信信号号提提取取9.8 功率放大电路1.功率放大电路研究的问题（1）性能指标：输出功率和效率。：输出功率和效率。若已知若已知Uom，则可得则可得Pom。最大输出功率与电
40、源所提供的直流功率之比为效率。最大输出功率与电源所提供的直流功率之比为效率。（2）分析方法：因大信号作用，故应采用图解法。：因大信号作用，故应采用图解法。（3）晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管。：根据极限参数选择晶体管。在功放中，晶体管集电极或发射极电流的最大值接近在功放中，晶体管集电极或发射极电流的最大值接近最大集电极电流最大集电极电流ICM，管压降的最大值接近，管压降的最大值接近c-e反向击穿电反向击穿电压压U(BR)CEO，集电极消耗功率的最大值接近集电极最大耗集电极消耗功率的最大值接近集电极最大耗散功率散功率PCM。称为工作在尽限状态。称为工作在尽限状态。9.8.1 9.8.1 功
41、率放大电路的特点功率放大电路的特点2.对功率放大电路的要求（1 1）甲类方式：）甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态（2 2）乙类方式：）乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态（3 3）甲乙类方式：晶体管）甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态在信号的多半个周期处于导通状态（1 1）输出功率尽可能大）输出功率尽可能大:即在电源电压一定的情况下，最大即在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大。不失真输出电压最大。（2 2）效率尽可能高）效率尽可能高:即电路损耗的直流功率尽可能小，静态即电
42、路损耗的直流功率尽可能小，静态时功放管的集电极电流近似为时功放管的集电极电流近似为0。3.晶体管的工作方式甲甲类类：晶晶体体管管在在信信号号的的整整个个周周期期内均处于导通状态内均处于导通状态甲甲乙乙类类：晶晶体体管管在在信信号号的的多多半半个个周周期期处处于于导导通通状状态态。iCuCEQ1UCEQICQVCCiCuCEQ3ICQVCC乙乙类类：晶晶体体管管仅仅在在信信号号的的半半个个周期处于导通状态周期处于导通状态iCuCEQ2ICQVCC3 3、晶体管的工作状态、晶体管的工作状态 互补输出级是直接耦合的功率放大电路。互补输出级是直接耦合的功率放大电路。对输出级的要求：带负载能力强；直流功
43、耗小；负载电阻对输出级的要求：带负载能力强；直流功耗小；负载电阻上无直流功耗；上无直流功耗；最大不失真输出电压最大。最大不失真输出电压最大。一、双电源的互补对称功率放大电路（OCL）电路射极输出形式射极输出形式静态工作静态工作电流小电流小输入为零时输出为零输入为零时输出为零 双电源供电时双电源供电时Uom的峰值接的峰值接近电源电压。近电源电压。单电源供电单电源供电Uom的峰值接近的峰值接近二分之一电源电压。二分之一电源电压。1.输出级的要求9.8.2 9.8.2 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路2.基本电路静态时静态时T1、T2均截止，均截止，UB=UE=0(1)(1)特征：特征：T1
44、、T2特性理想对称。特性理想对称。(2)(2)静态分析静态分析（3）动态分析动态分析ui正半周，电流通路为正半周，电流通路为 +VCCT1RL地，地，uo=ui 两只管子交替工作，两路电源交替供电，两只管子交替工作，两路电源交替供电，双向跟随。双向跟随。ui负半周，电流通路为负半周，电流通路为 地地 RL T2 -VCC，uo=ui输入输出波形图输入输出波形图uiuououo 交越失真交越失真死区电压死区电压开启开启电压电压信号在零附近两信号在零附近两只管子均截止只管子均截止消除失真的方法：消除失真的方法：设置合适的静态工作点。设置合适的静态工作点。静态时静态时T1、T2处于临界导通状态，处于
45、临界导通状态，有信号时至少有一只导通；有信号时至少有一只导通；偏置电路对动态性能影响要小。偏置电路对动态性能影响要小。5.消除交越失真的互补输出级二、二、互补输出级的分析估算互补输出级的分析估算求解输出功率和效率的方法求解输出功率和效率的方法:然后求出电源的平均功率，然后求出电源的平均功率，效率效率1.输出功率输出功率在已知在已知RL的情况下，先求出的情况下，先求出Uom，则则2.效率效率电源电源电流电流若忽略饱和压降，则若忽略饱和压降，则7.复合管复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。不同类型的管子复合后，其不同类型的管子复合后，其类型决
46、定于类型决定于T1管。管。目的：增大目的：增大，减小前级驱动电流，改变管子的类型。，减小前级驱动电流，改变管子的类型。iB方向决定复方向决定复合管的类型合管的类型例例1 1 共射放大电路如图所示。设：共射放大电路如图所示。设：VCC12V12V，Rb=300k=300k,Rc=3k=3k,RL=3k=3k,BJTBJT的的 =50=50。1 1、试求电路的静态工试求电路的静态工作点作点Q Q。解：解：2 2、估算电路的电压放大倍数、输入电阻估算电路的电压放大倍数、输入电阻Ri和输出电阻和输出电阻Ro。解：画微变等效电路解：画微变等效电路Ri=rbe/Rbrbe=863Ro=Rc=3k例例2 2 在图在图示电路中。设：示电路中。设：VCC12V12V，Rb=510k=510k,Rc=3k=3k,晶晶体管的体管的 ，=80=80，UBEQ0.7V 0.7V；RL=3k=3k。（1 1）求出电路的）求出电路的Q Q点、点、（2 2）若所加信号源内阻）若所加信号源内阻Rs为为2k2k，求出，求出 。解：（解：（1 1）（2 2）