模擬 第3章 晶體管電路

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

3.1場(chǎng)效應(yīng)管

引言1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管3場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)2MOS場(chǎng)效應(yīng)管引言場(chǎng)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(jiǎn)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(chǎng)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(duì)ID的控制作用2.UDS對(duì)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(chǎng)效應(yīng)管MOS場(chǎng)效應(yīng)管（絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管）N溝道絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管P溝道絕緣柵場(chǎng)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(duì)導(dǎo)電溝道的影響

(uDS

=0)反型層(溝道)1)uGS

對(duì)導(dǎo)電溝道的影響

(uDS

=0)a.

當(dāng)UGS=0

，DS間為兩個(gè)背對(duì)背的PN結(jié)；b.

當(dāng)0<UGS<UGS(th)(開(kāi)啟電壓)時(shí)，GB間的垂直電場(chǎng)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(duì)

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(kāi)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u(píng)GS/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(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)開(kāi)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(chǎng)效應(yīng)管，當(dāng)uGS

=0時(shí)所對(duì)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(duì)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(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的比較管子名稱晶體管場(chǎng)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(duì)稱性集電極和發(fā)射極不對(duì)稱，不能互換漏極和源極對(duì)稱，可互換使用適用范圍都可用于放大電路和開(kāi)關(guān)電路等3.1.2

場(chǎng)效應(yīng)管放大電路2分壓式自偏壓放大電路1場(chǎng)效應(yīng)管放大電路1場(chǎng)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(duì)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(chǎng)效應(yīng)管的等效電路三、動(dòng)態(tài)分析—場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(wú)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(duì)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(duì)管”，兩半電路中對(duì)應(yīng)的電阻可用電橋精密選配，盡可能保證阻值對(duì)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(duì)稱，也就是說(shuō)，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(duì)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(duì)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(duì)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(shuō)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(wèn)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(duì)稱。另外，如果從一管輸出，則與單管放大電路一樣，對(duì)零漂毫無(wú)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(guò)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?jiàn)，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(zhǎng)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(duì)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(guò)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(wèn)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(wú)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(wú)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(wú)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(wèn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jí)間耦合問(wèn)題3.3.2多級(jí)放大電路的分析3.3多級(jí)放大電路

為什么要多級(jí)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(lái)，組成“多級(jí)放大電路”。其中每一個(gè)基本放大電路叫做一“級(jí)”，而級(jí)與級(jí)之間的連接方式則叫做“耦合方式”。實(shí)際上，單級(jí)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(wèn)題。引言3.3.1級(jí)間耦合問(wèn)題極間耦合形式：直接耦合A1A2電路簡(jiǎn)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(jí)“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(guò)電容器將后級(jí)電路與前級(jí)相連接，其方框圖所示。阻容耦合放大電路的方框圖單級(jí)阻容耦合放大電路兩極阻容耦合放大電路1）各級(jí)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(lái)很大方便。

2）在傳輸過(guò)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(jí)幾乎不衰減地加到后級(jí)，實(shí)現(xiàn)逐級(jí)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(wú)法集成；3）只能使信號(hào)直接通過(guò)，而不能改變其參數(shù)。2、變壓器耦合變壓器可以通過(guò)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(jí)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(jí)放大電路前后級(jí)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(jí)放大電路基本上沒(méi)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(wú)法集成。3直接耦合直接耦合和兩級(jí)放大電路存在兩個(gè)問(wèn)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(wèn)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(jí)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(méi)有電容器和電感器，因此便于集成。缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）各級(jí)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(lái)不便。（2）引入了零點(diǎn)漂移問(wèn)題。零點(diǎn)漂移對(duì)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(wèn)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(guò)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(wú)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(duì)直接耦合多級(jí)放大電路提出這一問(wèn)題呢？原來(lái)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(jí)之間采用阻容耦合，這種緩慢變化的信號(hào)不會(huì)逐級(jí)傳遞和放大，問(wèn)題不會(huì)很嚴(yán)重。但是，對(duì)直接耦合多級(jí)放大電路來(lái)說(shuō)，輸入級(jí)的零點(diǎn)漂移會(huì)逐級(jí)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(jí)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(lái)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(lái)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(jí)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(guò)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(jiǎn)化求解過(guò)程。3.3.2多級(jí)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(jí)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(jí)電壓放大電路，已知β1=β2=50,T1和T2均為3DG8D。計(jì)算前、后級(jí)放大電路的靜態(tài)值(UBE=0.6V);

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

兩級(jí)放大電路的靜態(tài)值可分別計(jì)算。

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010koU.Ui.第一級(jí)是射極輸出器:第二級(jí)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(jí)Au2第二級(jí)Aun末級(jí)uiuo1RLRSuousuo2ui2uinii=Au1·Au2

·

·

·

AunAu1(dB)=Au1(dB)+Au2(dB)+·

·

·+Aun

(dB)考慮級(jí)與級(jí)之間的相互影響，計(jì)算各級(jí)電壓放大倍數(shù)時(shí)，應(yīng)把后級(jí)的輸入電阻作為前級(jí)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(jí)放大電路的輸入電阻為第一級(jí)放大電路的輸入電阻。多級(jí)放大電路的輸出電阻為最后一級(jí)放大電路的輸出電阻。例3:例4:如圖所示的兩級(jí)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(jí)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(jí)電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)第一級(jí)放大電路為射極輸出器2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui.oU.o1U.第二級(jí)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(jí)的輸入電阻ri1。第一級(jí)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(jí)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(jí)放大電路3、三種耦合方式放大電路的應(yīng)用場(chǎng)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(jí)采用特殊形式的差動(dòng)放大電路。3.4互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路3.4.1

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

功率放大電路的特殊問(wèn)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