电路分析第10章基本放大电路

1、电子电路教研室,第10章 基本放大电路,第10章 基本放大电路,10.1 晶体管,10.2 基本放大电路的组成及工作原理,10.3 基本放大电路的分析方法,10.4 多级放大电路,10.5 差动放大电路及功率放大电路,10.6 场效应晶体管及其放大电路,10.7 工程应用举例,10.8 EWB仿真,10.1 晶体管,10.1.1 晶体管的基本结构,晶体管的基本结构,(a)平面型；,(b)合金型,晶体管的结构示意图和表示符号,NPN型晶体管,PNP型晶体管,结构特点：,1) 发射区的掺杂浓度大，以保证有足够的载流子可供发射。 2) 集电区的面积大，以便收集从发射区发射来的载流子。 3) 基区做得

2、很薄(一般只有1微米至几十微米)，且掺杂浓度低，以减小基极电流，即增强基极电流的控制作用。,10.1.2 晶体管的电流分配和放大原理,晶体管放大的外部条件： 发射结正向偏置，集电结反向偏置,1晶体管内载流子的运动情况,（1）发射区向基区扩散电子,（2）电子在基区扩散和复合,（3）集电极收集从发射 区扩散过来的电子,2晶体管各极电流的分配关系,ICE 与 IBE 之比称为共发射极电流放大倍数,10.1.3 晶体管共射极接法的特性曲线,晶体管的特性曲线是用来表示该晶体管各电极电压和电流之间相互关系的，它反映了晶体管的性能，是设计、分析放大电路的重要依据。,为什么要研究特性曲线： (1)直观地分析管

3、子的工作状态 (2)合理地选择偏置电路的参数,设计性能良好的电路,最常用的是共发射极接法的输入特性曲线和输出特性曲线。,晶体管共发射极接法的实验电路,1输入特性曲线,死区电压：硅管0.5V，锗管0.1V。,晶体管导通时发射结电压： NPN型硅管 UBE （0.6 0.7）V PNP型锗管 UBE （0.2 0.3）V,2输出特性曲线,在不同的 IB下，晶体管的输出特性曲线是一组曲线。,晶体管的输出特性曲线,共发射极电路,把晶体管的输出特性曲线组分为放大区、截止区和饱和区三个工作区，对应晶体管的三种工作状态。,（1）放大区,晶体管的输出特性曲线,在放大区 ，IC = IB ，也称为线性区，具有恒

4、流特性。,晶体管工作于放大状态，发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置。,对 NPN 型管而言, 应使 UBE 0, UBC UBE。,（2）截止区,IB = 0 的曲线以下的区域称为截止区。,时，,，,。,晶体管的输出特性曲线,对NPN型硅管，当UBE0.5V时, 即已开始截止, 但是为了晶体管截止可靠 , 常使 UBE 0。截止时, 集电结也处于反向偏置(UBC 0)。,(3) 饱和区,靠近纵坐标，特性曲线的上升和弯曲部分所对应的区域称为饱和区。,晶体管的输出特性曲线,在饱和区， UCE UBE ， 集电结处于正向偏置，,发射结也处于正向偏置。,此时，,，,。,当晶体管饱和时， UCE 0

5、，发射极与集电极之间如同一个开关的接通，其间电阻很小；当晶体管截止时，IC 0 ，发射极与集电极之间如同一个开关的断开，其间电阻很大，可见，晶体管除了有放大作用外，还有开关作用。,例:在图示电路中，,，,，,，,当输入电压,分别为3V，,时，试问晶体管,，,1V和,晶体管处于何种工作状态？,解：晶体管饱和时集电极电流近似为,晶体管刚饱和时的基极电流为,时，,处于深度饱和状态。,（1）当,时，,（2）当,处于放大状态。,时，,（3）当,晶体管可靠截止。,今后在估算时，可令 ，并统一用 表示。,10.1.4 晶体管的主要参数,1电流放大系数,和,直流电流放大系数,交流电流放大系数,注意：,和 的含

6、义不同，但在特性曲线近于平行等距并且ICE0 较小的情况下，两者数值接近。,常用晶体管的 值在20 200之间。,例：由图示的晶体管输出特性曲线，（1）计算,；（2）由,和,两点，计算,。,点处的,解（1）在 Q2 点处，UCE= 6 V， IB=60A=0.06mA， IC=2.3mA。,（2）由Q1和Q2 点得：,2集基极反向截止电流,3集射极反向截止电流,ICBO是由少数载流子的漂移运动所形成的电流，受温度的影响大。 温度ICBO,ICEO受温度的影响大。 温度ICEO，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。,4.集电极最大允许电流 ICM,5.集-射极反向击穿电压U(BR)CEO,

7、集电极电流 IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为 ICM。,当集射极之间的电压UCE 超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR) CEO。,6.集电极最大允许耗散功耗PCM,PCM取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。 PC PCM =IC UCE,硅管允许结温约为150C，锗管约为7090C。,由三个极限参数可画出三极管的安全工作区,ICUCE = PCM,安全工作区,10.2 基本放大电路的组成及工作原理,10.2.1 放大电路概述,1用途,放大电路的功能是把微弱的电信号放大到负

8、载所需的数值。它广泛应用于控制系统、电子仪器、测量、音响设备及图像处理等各个领域。,放大电路的工作示意图,2主要指标,（1）电压放大倍数,（2）输入电阻,放大电路的输入端用一个等效电阻 表示，它称为,放大电路的输入电阻，是信号源的负载，即,输入电阻越大，消耗在信号源内阻上的电压就越小，放大电路获取信号的能力就越强，电路的放大能力越强。,时可将信号源短路（,开路，在输出端外加一交流电压,，则输出电阻为,计算,，但要保留信号源,以产生一个电流,内阻），将负载,，,（3）输出电阻,放大电路对负载（或对后级放大电路）来说，是一个信号源，其内阻即为放大电路的输出电阻。,输出电阻是动态电阻，与负载无关。,

9、输出电阻就是在信号源短路和输出端开路的条件下从放大电路的输出端看进去的一个电阻。,如果放大电路的输出电阻较大，（相当于信号源的内阻较大），当负载变化时，输出电压的变化较大，也就是放大电路带负载的能力较差。因此，通常希望放大电路的输出电阻低一些。,10.2.2 基本放大电路的组成,放大电路存在着三种基本组态： 共发射极放大电路、共集电极放大电路和共基极放大 电路。,共发射极放大电路的组成：,集电极电源UCC ：为电路提供能量。并保证集电结反偏。,集电极电阻RC：将变化的电流转变为变化的电压。,耦合电容C1 、C2 ： 隔离输入、输出与放大电路直流的联系，同时使信号顺利输入、输出。,负 载,信号源

10、,10.2.3 基本放大电路的工作原理,在共发射极基本放大电路中，在放大电路的输入端加上一个微小的输入电压,，经电容,传送到晶体管,发射结使,也随之变化，产生变化量,，进而引起,基极电流,产生相应的变化量,放大区，因此，基极电流的变化将引起集电极电流,。由于晶体管工作在,发生更大的变化。,集电极电流的变化量流过集电极负载,电阻和负载电阻时，将引起,也发生相应的变化，,经电容,传送到输出端成为输出电压,的参数选择适当，,。如果电路,输出电压可比输入电压大，即电路,具有电压放大作用。,结论： 实现放大的条件,(1) 晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集 电结反偏。 (2) 正确设置静态工作点，使

11、晶体管工作于放大区。 (3) 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。 (4) 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的 集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。,10.3 基本放大电路的分析方法,放大电路的工作状态有静态（statics）和动态（dynamics）两种。这样，放大电路的分析相应有静态分析和动态分析两种。,10.3.1 基本放大电路的静态分析,静态是当放大电路没有输入信号时的工作状态。,静态工作点Q：IB、IC、UCE 。,静态分析：确定放大电路的静态值。,分析方法：估算法、图解法。 分析对象：各极电压电流的直流分量。 所用电路：放大电路的直流通路。,1估算法,直流通路：,将放大

12、电路中的电容,和,视作开路。,当UBE UCC时，,由KVL: UCC = IB RB+ UBE,所以 UCE = UCC IC RC,例：在共发射极基本放大电路中，已知,，,，试求放大电路,，,的静态值。,解：由直流通路可得出,2图解法,根据晶体管的输出特性曲线，用作图的方法求静态值称为图解法。,步骤： 1. 用估算法确定IB,2. 作直流负载线。由IC 和UCE关系式在输出特性曲 线上画出。,UCE = UCC ICRC,或,直流负载线斜率,（3）求静态工作点Q（quiescent point）。,由IB确定的那条输出特性与直流负载线的交点就是Q点,基极电流的大小不同，静态工作点的位置也就

13、不同。可以通过改变 的大小来获得合适的工作点。,例：在共发射极基本放大电路中，已知,，,如图所示，试用图解法求该放大电路的静态值。,，晶体管的输出特性曲线,解：（1）由直流通路，有,在晶体管输出特性曲线上作直流负载线。,（2）计算,由此得出静态工作点Q，查图得,10.3.2 基本放大电路的动态分析,动态是有输入信号时的工作状态,分析方法： 微变等效电路法，图解法。 所用电路： 放大电路的交流通路。,动态分析: 计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。,分析对象： 各极电压和电流的交流分量。,1图解法,（1）交流通路及交流负载线,1）交流通路,对交流分量，耦合电容视作短路；直流电源也

14、认为是短路的，据此可以画出交流通路。,共射极放大电路的交流通路如右图。,2）交流负载线,交流负载线反映动态时电流 iC和电压uCE的变化关系。,交流负载线也通过静态 工作点Q，且斜率为,（2）图解分析,（3）放大电路的非线性失真,如果静态工作点设置不合适。使晶体管进入截止区或饱和区工作，将造成非线性失真。,1）截止失真,若Q设置过低，,晶体管进入截止区工作，造成截止失真。,适当增加基极电流可消除失真。,2）饱和失真,若Q设置过高，,晶体管进入饱和区工作，造成饱和失真。,适当减小基极电流可消除失真。,如果Q设置合适，信号幅值过大也可产生失真，减小信号幅值可消除失真。,2微变等效电路法,微变等效电

15、路： 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。,线性化的条件： 晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。,微变等效电路法： 利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。,（1） 晶体管的微变等效电路,晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。,当信号很小时，在静态工作点附近的输入特性在小范围内可近似直线。,对于小功率三极管：,rbe一般为几百欧到几千欧。,(1) 输入回路,输入特性,晶体管的 输入电阻,晶体管的输入回路(B、E之间)可

16、用rbe等效代替，即由rbe来确定ube和 ib之间的关系。,2) 输出回路,rce愈大，恒流特性愈好 因rce阻值很高，一般忽略不计。,晶体管的输出电阻,输出特性在线性工作区是 一组近似等距的平行直线。,晶体管的电流放大系数,晶体管的输出回路(C、E之 间)可用一受控电流源 ic= ib 等效代替，即由来确定ic和 ib之间的关系。,一般在20200之间。,晶体管及其微变等效电路为：,晶体管的B、E之间可用rbe等效代替。,晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。,（2） 放大电路的微变等效电路,将交流通路中的晶 体管用晶体管微变等 效电路代替即可得放 大电路的微变等效电 路。

17、,交流通路,微变等效电路,假设输入为正弦交流，所以等效电路中的电压与电流可用相量表示。,（3） 电压放大倍数的计算,当放大电路输出端开路(未接RL)时,负载电阻愈小，放大倍数愈小。,式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。,（4）放大电路输入电阻的计算,输入电阻对放大电路的影响：后一级放大电路的输入电阻就是前级放大电路的负载电阻，若输入电阻较小，前级放大电路的电压放大倍数越低。因此一般总是希望得到较大的输入电阻。,（5） 放大电路输出电阻的计算,共射极放大电路特点： 1. 放大倍数高； 2. 输入电阻低； 3. 输出电阻高。,求ro的步骤： 1) 断开负载RL,3) 外加电压,4) 求,外加,

18、2) 令 或,和,试求电压放大倍数,例：在共发射极基本放大电路中，已知,，,，,，,，,、输入电阻,和输出电阻,。,，,解：在例10.3中已求得,式中，,例：有一放大电路，测得其输出端开路电压的有效值,，当接上负载电阻,时，输出电压,，试求该放大电路的输出电阻。,下降为,解：,10.3.3 静态工作点的稳定,放大电路应有合适的静态工作点，才能保证有良好的放大效果。静态工作点不但决定了放大电路是否会产生失真，而且还影响着放大倍数、输入电阻等动态参数。实际上，外部因素会造成静态工作点不稳定，例如温度变化、晶体管参数变化和电源电压波动等，其中温度的影响最大。,1温度对静态工作点的影响,当温度升高时，

19、集电极静态电流,增大，从而导致整个输出特性曲线向上平移，静态,随温度升高而,工作点相应上移。,iC,uCE,Q,温度升高时，输出特性曲线上移,O,iC,uCE,Q,温度升高时，输出特性曲线上移,O,iC,uCE,Q,温度升高时，输出特性曲线上移,O,固定偏置电路的工作点Q点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升高使 IC 增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化，保持Q点基本稳定。,结论： 当温度升高时， IC将增加，使Q点沿负载线上移，容易使晶体管 T进入饱和区造成饱和失真，甚至引起过热烧坏三极管。,2分压式偏置电路,1） 稳定Q点的原理,分压式偏置放大电路,基极电位基本恒定，不随温

20、度变化。,VB,集电极电流基本恒定，不随温度变化。,从Q点稳定的角度来看似乎I2、VB越大越好。 但 I2 越大，RB1、RB2必须取得较小，将增加损耗，降低输入电阻。 而VB过高必使VE也增高，在UCC一定时，势必使UCE减小，从而减小放大电路输出电压的动态范围。,在估算时一般选取： I2= (5 10) IB，VB= (5 10) UBE， RB1、RB2的阻值一般为几十千欧。,参数的选择,Q点稳定的过程,VB 固定,RE：温度补偿电阻 对直流：RE越大,稳定Q点效果越好，即负反馈； 对交流：RE越大,交流损失越大,故加旁路电容CE。,所谓反馈（feedback）就是将输出端的信号的一部分

21、或全部通过反馈电路引回到输入端。 若引回的反馈信号使净输入信号减小、因而输出信号也减小的，则称为负反馈；若反馈信号使净输入信号增大、因而输出信号也增大的，则称为正反馈。,2） 静态工作点的计算,估算法:,VB,3） 动态分析,对交流：旁路电容 CE 将RE 短路， RE不起作用， Au，ri，ro与固定偏置电路相同。,旁路电容,在图示放大电路中，已知UCC=12V, RC= 2k, RE= 1.8k， R”E= 0.2k， RB1= 20k， RB2= 10k RL= 3k ，晶体管=50， UBE=0.6V, 试求: (1) 静态工作点 IB、IC 及 UCE； (2) 画出微变等效电路；

22、(3) ri、ro及 Au。,例:,解:,(1)由直流通路求静态工作点。,直流通路,(2) 由微变等效电路求Au、 ri 、 ro。,微变等效电路,式中，,10.3.4 射极输出器,因对交流信号而言，集电极是输入与输出回路的公共端，所以是共集电极放大电路。 因从发射极输出，所以称射极输出器。,电路结构：,求Q点：,1. 静态分析,直流通路,2. 动态分析,微变等效电路,（1）电压放大倍数,电压放大倍数Au1且输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。,（2）输入电阻,射极输出器的输入电阻高，对前级有利。 ri 与负载有关,（3）输出电阻,射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。,射极

23、输出器 (共集电极放大电路)的特点：,1. 电压放大倍数小于1，约等于1; 2. 输入电阻高； 3. 输出电阻低； 4. 输出与输入同相。,射极输出器的应用,主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。,1. 因输入电阻高，它常被用在多级放大电路的第一级，可以提高输入电阻，减轻信号源负担。,2. 因输出电阻低，它常被用在多级放大电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能力。,3. 利用 ri 大、 ro小以及 Au 1 的特点，也可将射极输出器放在放大电路的两级之间，起到阻抗匹配作用，这一级射极输出器称为缓冲级或中间隔离级。,例：在图示放大电路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB=

24、200k， RL= 3k ，晶体管=50， UBE=0.6V, 信号源内阻RS= 100，试求: (1) 静态工作点 IB、IE 及 UCE； (2) Au、ri 和 ro 。,解:,(1)由直流通路求静态工作点。,直流通路,(2) 由微变等效电路求Au、 ri 、 ro。,微变等效电路,10.4 多级放大电路,在多级放大电路中，每两个单级放大电路之间 的连接称为耦合。 常用的耦合方式有：阻容耦合、直接耦合、变压器耦合等。,10.4.1 多级放大电路的耦合方式,动态: 传送信号,减少压降损失,静态：保证各级有合适的Q点,波形不失真,对耦合电路的要求,1阻容耦合,阻容耦合是各级电路之间通过耦合电

25、容和下级输入电阻连接的。,第一级,第二级,负载,特点：每级放大电路的静态工作点互相独立，可以各级单独计算。,2直接耦合,直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。 可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。,直接耦合会带来两特殊的问题:一是前后级静态工作点相互影响，使电路的分析设计和调试很复杂；二是零点漂移问题。,零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生 缓慢地、无规则地变化的现象。,产生的原因：晶体管参数随温度变化、电源电压波动、 电路元件参数的变化。,其中温度的影响是最严重的。在多级放大电路的各级漂移（drift）中，又以第一级的漂移影响最为严重。因此，抑制漂移要着重于第一级。,1

26、0.4.2 多级放大电路的计算,1电压放大倍数,在计算每一级的电压放大倍数时，必须考虑前后级之间的相互影响，将后级的输入电阻作为前级的负载考虑。,2输入电阻,当第一级放大电路为射极输出器时，在计算输入电阻时应考虑第二级输入电阻对第一级输入电阻的影响。,3输出电阻,若用射极输出器作为输出级时，由于它的输出电阻与驱动它的信号源内阻有关，而在计算多级放大电路的输出电阻时应考虑前一级电路输出电阻的影响。,例：在图示的两级放大电路中，已知UCC=12V, RB1= 30k，RB2= 15k，RE1= 3k, RE2= 5k, RC1= 3k, RB1= 200k， RL= 20k ，晶体管1= 2 =5

27、0 ， UBE1=UBE2=0.6V, 试求: 各级电路的静态值； 各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。 放大电路的输入电阻和输出电阻；,第一级是分压式偏置电路,解:,(1) 两级放大电路的静态值可分别计算。,第二级是射极输出器:,（2）求各级的电压放大倍数和总电压放大倍数,（3）电路的输入电阻和输出电阻,式中，,。,10.5 差动放大电路及功率放大电路,10.5.1 典型差动放大电路,1差动放大电路的工作原理,差分放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。,电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相等。,双端输入、双端输出,两管静态工作点相同,（1）零点漂移的抑制,uo

28、= VC1 VC2 = 0,uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0,静态时，ui1 = ui2 = 0,当温度升高时ICVC （两管变化量相等）,对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。,（2）输出电压与信号输入方式的关系,两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即对共模信号没有放大能力。,1) 共模信号 ui1 = ui2大小相等、极性相同,差动电路抑制共模信号能力的大小，反映了它对零点漂移的抑制水平。,两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，,2) 差模信号 ui1 = ui2大小相等、极性相反,uo= (VC1VC1 )(VC2 + VC

29、) =2 VC1,即对差模信号有放大能力。,差模信号 是有用信号,3) 比较输入,ui1 、ui2 大小和极性是任意的。,例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV,ui2 = 8 mV 2 mV,可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV,共模信号,差模信号,放大器只 放大两个 输入信号 的差值信 号差动 放大电路。,这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制系统中是常见的。,令,2差动放大电路对差模信号的放大,（1）静态分析,单管直流通路,由于电路对称，计算一个管的静态值即可。,上式中前两项较第三项小得多略去， 则每管的集电极电流,发射极电位 VE 0,每管的基极电流,每管的

30、集 射极电压,（2）动态分析,由于差模信号使两管的集电极电流一增一减，其变化量相等，通过 RE 的电流近于不变，RE 上没有差模信号压降，故 RE 对差模信号不起作用，可得出下图所示的单管差模信号通路。,单管差模交流通路,单管差模电压放大倍数,同理可得,双端输出电压为,双端输入双端输出差分电路的差模电压放大倍数为,当在两管的集电极之间接入负载电阻时,式中,两输入端之间的差模输入电阻为,两集电极之间的差模输出电阻为,（3）共模抑制比,全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力。,差模放大倍数,共模放大倍数,KCMR越大，说明差放分辨 差模信号的能力越强，而抑制 共模信号的能力越强。,共

31、模抑制比,若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数 Ac = 0 输出电压 uo = Ad （ui1 ui2 ） = Ad uid,若电路不完全对称，则 Ac 0， 实际输出电压 uo = Ac uic + Ad uid 即共模信号对输出有影响 。,10.5.2 功率放大电路,功率放大电路工作在大信号状态，其主要任务是在信号不失真或轻度失真的前提下，提高输出功率，以推动负载工作，如扬声器、电动机、继电器等。通常多级放大电路的末级是功率放大电路。,1功率放大电路概述,(1) 对功率放大电路的基本要求,1) 输出尽可能大的功率。,2) 效率要高。,3) 非线性失真要小。,（2）功率放大电路的分析方法

32、,由于三极管工作在大信号状态下，通常采用图解法。,（3）功率放大电路的工作状态,甲类工作状态 晶体管在输入信号 的整个周期都导通, 静态IC较大，波形好, 管耗大效率低。,乙类工作状态 晶体管只在输入信号 的半个周期内导通， 静态IC=0，波形严重失真, 管耗小效率高。,（3）功率放大电路的工作状态,甲乙类工作状态 晶体管导通的时间大于半个周期，静态IC 0，一般功放常采用。,互补对称功率放大电路,（1）无输出电容（OCL）功率放大电路,由双电源供电的互补对称功率放大电路又叫做无输出电容的功率放大电路，简称OCL电路。,结构特点：,T1、T2的特性一致； 一个NPN型、一个PNP型 两管均接成

33、射极输出器； 双电源供电。,两个管子均不导通，负载中没有电流，电路工作在乙类状态。,静态时(ui= 0)：,动态时：,T1导通、T2截止；,T2导通、T1截止；,ic1,ic2,交流通路,uo,输入交流信号ui的正半周,输入交流信号ui的负半周,在过零的一个小区城内输出波形产生了失真，这种失真称为交越失真。,交越失真产生的原因,由于Tl、T2发射结静态偏压为零，放大电路工作在乙类状态，当输入信号 小于晶体管的死区电压时，两个晶体管都截止，在这一区域内输出电压为零，使波形失真。,可给Tl、T2发射结加适当的正向偏压，以便产生一个不大的静态偏流，使Tl、T2导通时间稍微超过半个周期，即工作于甲乙类

34、状态。,克服交越失真的措施,克服交越失真的甲乙类OCL功率放大电路,R2 和 VD1、VD2 上的压降使两管获得合适的偏压，工作在甲乙类状态。,静态时晶体管T1、T2虽然都已基本导通，但因它们对称，,为零，负载中仍无电 流流过。,仍,（2）无输出变压器（OTL）功率放大电路,采用单电源供电，用一个大容量的电容器代替OCL电路中的负电源、组成无输出变压器的功率放 大电路，简称OTL电路。,甲乙类OTL功率放大电路,静态时(ui= 0)：,由于电容C的隔直作用，负载中没有电流，输出电压为零。,电容两端的电压：,动态时：,T1导通、T2截止；同时给电容充电；,T2导通、T1截止；电容放电，相当于电源

35、。,输入交流信号ui的正半周,输入交流信号ui的负半周,若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称。,集成功率放大器,集成功放D2002接成,特点: 工作可靠、使用方便。只需在器件外部适当连线，即可向负载提供一定的功率。,音频功率放大电路,消振，防止高频自激,接地端,电源端,输出端,10.6 场效应晶体管及其放大电路,场效应晶体管是利用电场效应来控制电流的一种半导体器件，即是电压控制元件。它的输出电流决定于输入电压的大小，基本上不需要信号源提供电流，所以它的输入电阻高，且温度稳定性好。,结型场效应管,按结构不同场效应管有两种:,绝缘栅型场效应管,本节仅介绍绝缘栅

36、型场效应管,按工作状态可分为：增强型和耗尽型两类 每类又有N沟道和P沟道之分,10.6.1 绝缘栅场效应管,N沟道增强型管的结构：,1. 增强型MOS管,漏极,栅极,源极,高掺杂N区,栅极和其它电极及硅片之间是绝缘的，称绝缘栅型场效应管。,由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入电阻很高，最高可达1014 。,N沟道增强型管的工作原理：,当栅源电压UGS = 0 时，不管漏极和源极之间所加电压的极性如何，漏极电流近似为零。,当UGS 0 时，P型衬底中的电子受到电场力的吸引到达表层，填补空穴形成负离子的耗尽层；当UGS UGS（th）时，还在表面形成一个N型层，称反型层，即勾通源区和漏区的N型

37、导电沟道，将D-S连接起来。UGS愈高，导电沟道愈宽。,当UGS UGS(th）后，场效应管才形成导电沟道，开始导通，若漏源之间加上一定的电压UDS，则有漏极电流ID产生。,在一定的漏源电压UDS下，使管子由不导通变为 导通的临界栅源电压称为开启电压UGS(th）。,在一定的UDS下漏极电流ID的大小与栅源电压UGS有关。所以，场效应管是一种电压控制电流的器件。,N沟道增强型管的工作原理：,特性曲线：,转移特性曲线,输出特性曲线,N沟道增强型MOS管的转移特性解析式为,在使用该式时还应注意，其中的,必须大于,否则,。,，,跨导 gm：表示栅源电压对漏极电流的控制能力。,从转移特性曲线上看，跨导

38、是工作点处的斜率，即,2耗尽型MOS管,如果MOS管在制造时导电沟道就已形成，称为耗尽型场效应管。,N沟道耗尽型管的结构:,SiO2绝缘层中掺有正离子,予埋了N型导电沟道,由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在UGS= 0时，若漏源之间加上一定的电压UDS，也会有漏极电流 ID 产生。这时的漏极电流用 IDSS,表示，称为饱和漏极电流。,当UGS 0时，使导电沟道变宽， ID 增大； 当UGS 0时，使导电沟道变窄， ID 减小； UGS负值愈高，沟道愈窄， ID就愈小。,当UGS达到一定负值时，N型导电沟道消失， ID= 0，称为场效应管处于夹断状态（即截止）。这时的UGS称为夹断电压，用UGS(off）表示。,N沟道耗