第2章雙極型晶體管及其放大電路

第二章：雙極型晶體管及其放大電路北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院電子工程學(xué)院內(nèi)容提要內(nèi)容提要雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線和主要參數(shù)雙極型模擬集成電路中常用的基本單元電路的組成、工作原理、性能指標(biāo)和分析計(jì)算方法：三種基本組態(tài)放大電路電流源電路差放電路功率放大電路多級放大電路概述第一節(jié)：雙極型晶體管雙極型晶體三極管，簡稱晶體管，常稱三極管，具有三個(gè)電極稱為雙極型的原因：參與導(dǎo)電的有空穴和電子兩種載流子由于由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，所以被稱為雙極型結(jié)型晶體管特點(diǎn)：具有對信號進(jìn)行放大的作用從結(jié)構(gòu)來看，可以分為NPN與PNP兩種類型，其工作原理類似分類：按材料，按頻率，按功率三極管示意圖第一節(jié)：雙極型晶體管NPN型三極管的結(jié)構(gòu)集電極C基極B發(fā)射極E薄高摻雜濃度與基區(qū)的較大接觸面積集電結(jié)發(fā)射結(jié)第一節(jié)：雙極型晶體管集電區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū)NPN+PNP型三極管的結(jié)構(gòu)PNP+集電區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū)集電極C基極B發(fā)射極E集電結(jié)發(fā)射結(jié)第一節(jié)：雙極型晶體管PNP型晶體管各極的電壓極性和電流方向與前者相反疑問集電區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū)NPN+集電極C基極B發(fā)射極E薄高摻雜濃度與基區(qū)的較大接觸面積集電結(jié)發(fā)射結(jié)從組成結(jié)構(gòu)上來看，三極管由兩個(gè)背靠背的PN結(jié)構(gòu)成那么，能否反過來用兩個(gè)PN結(jié)或者二極管構(gòu)成三極管？第一節(jié)：雙極型晶體管晶體管的四種工作狀態(tài)及其應(yīng)用場合集電結(jié)發(fā)射結(jié)正偏反偏正偏反偏倒置飽和放大截止放大電路中，主要應(yīng)用放大工作狀態(tài)脈沖和數(shù)字電路中，主要應(yīng)用飽和及截止工作狀態(tài)NPN+CBE第一節(jié)：雙極型晶體管晶體管放大狀態(tài)下的載流子運(yùn)動(dòng)(一)發(fā)射區(qū)基區(qū)集電區(qū)發(fā)射極和集電極電流主要為電子電流，基區(qū)電流主要是空穴電流。兩種載流子都起作用，故稱為“雙極型”晶體管第一節(jié)：雙極型晶體管1.發(fā)射過程2.復(fù)合和擴(kuò)散過程3.收集過程晶體管放大狀態(tài)下的載流子運(yùn)動(dòng)(二)發(fā)射過程復(fù)合和擴(kuò)散過程收集過程第一節(jié)：雙極型晶體管晶體管放大狀態(tài)下的載流子運(yùn)動(dòng)(三)第一節(jié)：雙極型晶體管總結(jié)：晶體管內(nèi)部構(gòu)造特點(diǎn)的影響晶體管三個(gè)區(qū)的作用晶體管的正向控制作用是通過載流子的運(yùn)動(dòng)過程而實(shí)現(xiàn)的：發(fā)射結(jié)正偏電壓控制(和)，(其中)通過注入、擴(kuò)散、收集而轉(zhuǎn)化為，這種轉(zhuǎn)化幾乎不受集電結(jié)反偏電壓的影響。正是這種正向控制作用使晶體管具有了放大作用舉例：三極管結(jié)電壓變化對電流的影響例題測得甲乙丙三只硅NPN晶體管的極間電壓、如下表所示。試分析其工作狀態(tài)(放大、截止或飽和)，填入表中甲乙丙工作狀態(tài)截止飽和放大第一節(jié)：雙極型晶體管晶體管的三種連接方式示意圖晶體管內(nèi)部載流子的分布和運(yùn)動(dòng)過程以及各極電流不隨晶體管的組態(tài)變化而變化，但不同組態(tài)對電流傳輸關(guān)系和放大特性有影響第一節(jié)：雙極型晶體管共基電流傳輸關(guān)系公共端：共基極直流電流放大系數(shù)：共基極直流電流傳輸方程通常只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，而與外加電壓無關(guān)，一般取值為0.95-0.99第一節(jié)：雙極型晶體管共射電流傳輸關(guān)系公共端：穿透電流：共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)，一般為幾十－幾百忽略后，第一節(jié)：雙極型晶體管共集電流傳輸關(guān)系公共端：共集電極電流傳輸方程無論哪種連接方式，輸入電流對輸出電流皆有正向控制作用，這是能夠?qū)崿F(xiàn)信號放大的機(jī)理第一節(jié)：雙極型晶體管總結(jié)：三極管的各極電流關(guān)系反向飽和電流：共基直流電流放大系數(shù)：共射直流電流放大系數(shù)：穿透電流：第一節(jié)：雙極型晶體管三極管各極電流關(guān)系示例三極管的電流放大作用第一節(jié)：雙極型晶體管注意組態(tài)和工作狀態(tài)的區(qū)別？第一節(jié)：雙極型晶體管例題測得工作在放大狀態(tài)下的兩個(gè)晶體管的兩個(gè)電極無交流信號輸入時(shí)的電流大小及流向如下圖所示。求：另一個(gè)電極電流，并標(biāo)出實(shí)際方向標(biāo)出三個(gè)管腳各是什么管腳判斷它們各是NPN型還是PNP型，并估算其第一節(jié)：雙極型晶體管晶體管的特性曲線靜態(tài)特性曲線：指各極電壓與電流之間的關(guān)系曲線。是晶體管內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)，故也稱外部特性對于不同的組態(tài)(共集、共基、共射)來說，均可以有：用于描述輸入電壓與電流關(guān)系的輸入特性曲線(族)用于描述輸出電壓與電流關(guān)系的輸出特性曲線(族)第一節(jié)：雙極型晶體管特性曲線具有一定的離散性共發(fā)射極的輸入特性曲線-定義當(dāng)維持恒定(作為參變量)時(shí)，基極電流(輸入電流)隨(輸入電壓)的變化曲線稱為共發(fā)射極輸入特性曲線當(dāng)取不同的值時(shí)，可以畫出一族輸入特性曲線第一節(jié)：雙極型晶體管共發(fā)射極輸入特性曲線-理想狀態(tài)集電結(jié)進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復(fù)合減小。特性曲線右移輸入電路相當(dāng)于兩個(gè)并聯(lián)的PN結(jié)第一節(jié)：雙極型晶體管共發(fā)射極輸入特性曲線-實(shí)際輸入特性產(chǎn)生區(qū)別的原因在于基區(qū)調(diào)寬效應(yīng)第一節(jié)：雙極型晶體管關(guān)于發(fā)射結(jié)的反向擊穿共發(fā)射極輸出特性曲線-定義以輸入電壓或電流為參變量，集電極電流(輸出電流)隨(輸出電壓)的變化曲線為共發(fā)射極輸出特性曲線以輸入電壓為參變量時(shí)：以輸入電流為參變量時(shí)：第一節(jié)：雙極型晶體管共發(fā)射極輸出特性曲線-以輸入電流為參變量飽和狀態(tài)時(shí)：第一節(jié)：雙極型晶體管截止?fàn)顟B(tài)時(shí)：放大狀態(tài)時(shí)：共發(fā)射極輸出特性曲線-實(shí)際輸出特性曲線考慮到基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)和集電結(jié)反向擊穿效應(yīng)輸出特性斜率的倒數(shù)為晶體管的輸出電阻：集電結(jié)擊穿電壓第一節(jié)：雙極型晶體管特性曲線的其它問題第一節(jié)：雙極型晶體管關(guān)于和的關(guān)系關(guān)于晶體管的反向應(yīng)用溫度對晶體管特性的影響與二極管的伏安特性曲線類似，如果保持輸入電流不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，晶體管的輸入特性曲線左移。與二極管伏安特性曲線類似，溫度升高時(shí)，反向飽和電流和反向穿透電流亦升高。溫度升高時(shí)，值增大第一節(jié)：雙極型晶體管晶體管的參數(shù)-電流放大系數(shù)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)共基極直流電流放大系數(shù)共發(fā)射極交流(短路)電流放大系數(shù)手冊中常用 表示隨工作點(diǎn)電流而變化的規(guī)律與相仿共基極交流電流放大系數(shù)第一節(jié)：雙極型晶體管例題一個(gè)三極管的輸出特性曲線見下圖，試在圖上求出處的各電流放大系數(shù)，并進(jìn)行比較。第一節(jié)：雙極型晶體管晶體管的參數(shù)-極間反向電流第一節(jié)：雙極型晶體管反向飽和電流發(fā)射極開路時(shí)集電結(jié)的反向飽和電流反向飽和電流集電極開路時(shí)發(fā)射結(jié)的反向飽和電流穿透電流基極開路時(shí)集電極和發(fā)射極之間的穿透電流晶體管的參數(shù)-極限參數(shù)集電極最大允許電流，為下降至最高值的2/3時(shí)所對應(yīng)的集電極電流反向擊穿電壓、、集電極最大允許耗散功率晶體管的安全工作范圍由以上三者共同決定第一節(jié)：雙極型晶體管晶體管的參數(shù)-高頻參數(shù)第一節(jié)：雙極型晶體管截止頻率和截止頻率使和下降為和時(shí)的頻率和稱為晶體管的共基截止頻率和共射截止頻率特征頻率硅管與鍺管的比較第一節(jié)：雙極型晶體管請自行閱讀課本集成電路中元、器件的特點(diǎn)單個(gè)元件的參數(shù)精度不高，且受溫度影響較大，但參數(shù)對稱性及溫度對稱性較好。批量間差異較大集成電路工藝制造出的電阻阻值受限，應(yīng)盡量避免使用高阻值電阻。常使用有源器件代替電阻，特別是大電阻不適于制造幾十皮法以上的電容，電路中應(yīng)盡量避免采用或少用電容無電感元件第一節(jié)：雙極型晶體管寄生參量影響嚴(yán)重放大電路的基本概念第二節(jié)：放大電路的基本知識放大電路的作用：將微弱輸入信號不失真地增強(qiáng)(放大到需要的數(shù)值)放大的本質(zhì)：實(shí)現(xiàn)能量的控制放大的對象：對變化量進(jìn)行放大基本共發(fā)射極放大電路的原理：靜態(tài)第二節(jié)：放大電路的基本知識直流工作點(diǎn)的設(shè)置設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的電路稱為放大電路的偏置電路設(shè)置合適的直流工作點(diǎn)是保證晶體管始終工作于放大區(qū)﹑實(shí)現(xiàn)信號不失真放大的必要條件基本共發(fā)射極放大電路的原理：動(dòng)態(tài)第二節(jié)：放大電路的基本知識直流Q點(diǎn)是基礎(chǔ)，交流放大是目的放大電路的組成原則提供大小和極性都合適的直流電源，為電路設(shè)置合適的直流Q點(diǎn)，使晶體管工作于放大區(qū)，同時(shí)作為電路的能源交流待放大輸入信號能夠順利地加至放大電路的輸入端被放大的交流輸出信號能夠順利地送至負(fù)載，以實(shí)現(xiàn)信號的放大注意：輸入信號必須加在發(fā)射結(jié)上第二節(jié)：放大電路的基本知識例題-判別以下電路能否放大正弦交流信號ABCD第二節(jié)：放大電路的基本知識放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)：綜述使用正弦信號來測試的原因在正弦穩(wěn)態(tài)分析中，使用復(fù)數(shù)來表示信號電壓、電流第二節(jié)：放大電路的基本知識圖中各信號的含義輸入阻抗和輸出阻抗放大電路工作在中頻區(qū)時(shí)可視為純阻網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗輸出阻抗是衡量放大電路帶負(fù)載能力的一項(xiàng)指標(biāo)輸入電阻第二節(jié)：放大電路的基本知識以上所指為線性運(yùn)用下的交流電阻增益增益，又稱放大倍數(shù)，用來衡量放大電路對信號的放大能力：電壓增益源電壓增益電流增益源電流增益功率增益注意各種分貝(dB)的概念，如以及、等第二節(jié)：放大電路的基本知識通頻帶幅頻特性相頻特性中頻區(qū)、低頻區(qū)、高頻區(qū)上下截止頻率及帶寬第二節(jié)：放大電路的基本知識非線性失真及最大輸出幅度非線性失真的基本特征：輸出信號中產(chǎn)生了輸入信號中所沒有的新的頻率分量在負(fù)載阻抗對各次諧波都相同時(shí)，非線性失真系數(shù)為：最大輸出幅度：非線性失真系數(shù)達(dá)到某一規(guī)定值(例如5%或10%)時(shí)的輸出幅值，用或表示第二節(jié)：放大電路的基本知識最大輸出功率與效率最大輸出功率：在輸出信號非線性失真系數(shù)符合規(guī)定的情況下放大電路輸出的最大信號功率放大電路的效率：最大輸出功率與直流電源消耗的功率之比第二節(jié)：放大電路的基本知識基本共射放大電路的工作原理第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法的作用當(dāng)時(shí)可做靜態(tài)分析，求出靜態(tài)工作點(diǎn)當(dāng)時(shí)有注意晶體管各極電流電壓的方向始終保持不變，只有大小的變化放大電路的分析方法第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法放大電路的特性曲線非線性特性？圖解法等效電路法計(jì)算機(jī)仿真示例電路簡介第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法VCC：簡化畫法C1、C2：隔直電容，又稱耦合電容阻容耦合單管共射放大電路注意電容的極性圖解法：靜態(tài)工作點(diǎn)分析(一)第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法XX直流通路？圖解法：靜態(tài)工作點(diǎn)分析(二)第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法圖解法：動(dòng)態(tài)圖解分析(一)第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法電容交流短路電感交流開路電壓源交流短路圖解法：動(dòng)態(tài)圖解分析(二)第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法圖解法：動(dòng)態(tài)圖解分析(三)第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法交流負(fù)載線必通過Q點(diǎn)圖解法：交直流負(fù)載線的區(qū)別第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法直流負(fù)載線表示直流電壓、電流的關(guān)系，只能用來確定直流工作點(diǎn)交流負(fù)載線表示交流電壓、電流的關(guān)系，是動(dòng)態(tài)時(shí)工作點(diǎn)移動(dòng)的軌跡。動(dòng)態(tài)分析時(shí)應(yīng)使用交流負(fù)載線圖解法：工作點(diǎn)的選擇及動(dòng)態(tài)范圍第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法動(dòng)態(tài)范圍：在不出現(xiàn)飽和和截止失真這兩種非線性失真的情況下，放大電路能夠輸出的最大信號的幅度。詳細(xì)計(jì)算方法參見課本飽和失真截止失真請自行思考在這兩種失真情況下，基極電流的波形如何例：用圖解法分析改變電路參數(shù)對工作點(diǎn)的影響第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法圖解法的特點(diǎn)第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法圖解法的優(yōu)點(diǎn)：可以直觀形象地研究放大電路的直流工作點(diǎn)及波形失真、動(dòng)態(tài)范圍等問題，特別適用在輸入信號幅度較大(大信號工作)的情況下圖解法的限制：不適用于分析頻率較高時(shí)的電路工作情況不能分析電路的輸入輸出電阻在放大電路帶有負(fù)反饋時(shí)也很難用圖解法分析等效電路法的基本思路及簡化直流模型第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法一種解析分析法。將晶體管用合適的模型代替，與其它元件一起組成線性電路，用解電路的方法進(jìn)行分析計(jì)算將左圖中的晶體管用簡化直流模型代替即可計(jì)算直流工作點(diǎn)注意所有等效電路中電流電壓的方向例題(一)例題晶體管電路直流分析的基本思路：用這種假設(shè)分析線性電路若初始假定被證明為不正確，則應(yīng)重新假設(shè)，并再次進(jìn)行分析假設(shè)晶體管處于放大狀態(tài)，此時(shí)有，，若初始假設(shè)的參數(shù)值和的假設(shè)與分析結(jié)果一致，說明初始假設(shè)是正確的。若，說明晶體管是截止的；若，說明晶體管是飽和的晶體管混合模型的導(dǎo)出第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法：基區(qū)體電阻：跨導(dǎo)晶體管混合模型的簡化使用第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法低頻時(shí)高頻時(shí)注意適用的頻率范圍混合模型參數(shù)的計(jì)算及特點(diǎn)第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法：基區(qū)體電阻，一般在器件手冊中給出用混合模型分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)(一)第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法常用步驟：確定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)求出點(diǎn)處的混合模型參數(shù)，如和畫出放大電路的交流通路，將電路中的晶體管用相應(yīng)模型代替，即得到小信號交流等效電路求解放大電路的各種性能指標(biāo)用混合模型分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)(二)第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法用混合模型分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)(三)第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法思考：如何提高電壓放大倍數(shù)用混合模型分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)(四)第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法例題第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法下圖電路中，設(shè)某一參數(shù)變化時(shí)其余參數(shù)不變，求表中各值的變化情況。圖解法與等效電路法的對比第三節(jié)：基本共射放大電路的工作原理及分析方法圖解法優(yōu)點(diǎn)直觀、形象可分析大信號缺點(diǎn)對特性曲線的要求作圖過程麻煩，誤差大無法求解復(fù)雜電路無法求解高頻特性無需作圖，簡單方便可計(jì)算許多小信號參數(shù)不能分析大信號特性微變等效電路法可分析復(fù)雜電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的意義第四節(jié)：放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定問題靜態(tài)工作點(diǎn)在電路中的影響：失真、增益、輸入輸出電阻、動(dòng)態(tài)范圍等固定偏流電路：容易受到環(huán)境溫度變化或晶體管更換的影響溫度變化對三極管特性的影響：溫度升高時(shí)，減小溫度升高時(shí)，增大溫度升高時(shí)，增大溫度上升將導(dǎo)致集電極電流增大，反之則集電極電流降低，從而在原有正常工作的工作點(diǎn)也可能無法正常工作分壓式電流負(fù)反饋偏置電路分析(一)第四節(jié)：放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定問題分壓式電流負(fù)反饋偏置電路分析(二)第四節(jié)：放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定問題輸出電阻可用外加電壓法求分壓式電流負(fù)反饋偏置電路分析(三)第四節(jié)：放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定問題負(fù)反饋的定義及其作用接入負(fù)反饋電阻后的影響及消除方法請自行計(jì)算接入發(fā)射極旁路電容后的參數(shù)例題第四節(jié)：放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定問題下圖電路中，熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，問能否起到穩(wěn)定工作點(diǎn)的作用。共集放大電路的原理電路及交流通路第五節(jié)：晶體管單管放大電路的三種基本組態(tài)共集(CC)放大電路又稱為射極輸出器靜態(tài)分析方法放大電路組態(tài)判別方法的復(fù)習(xí)共集放大電路的交流分析(一)第五節(jié)：晶體管單管放大電路的三種基本組態(tài)同相放大電壓放大倍數(shù)小于且接近1，射極跟隨器電流放大倍數(shù)較高共集放大電路的交流分析(二)第五節(jié)：晶體管單管放大電路的三種基本組態(tài)輸入電阻遠(yuǎn)高于共發(fā)射極放大電路很小的輸出電阻，帶負(fù)載能力強(qiáng)共集放大電路的特點(diǎn)及主要應(yīng)用第五節(jié)：晶體管單管放大電路的三種基本組態(tài)共集放大電路的特點(diǎn)：輸入電阻高、輸出電阻低、電流驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)共集放大電路的應(yīng)用：作為多級放大電路的輸入級作為級聯(lián)放大電路間的緩沖(隔離)級作為多級放大電路的輸出級共基放大電路的原理電路及交流通路第五節(jié)：晶體管單管放大電路的三種基本組態(tài)CB放大電路靜態(tài)分析注意全電路時(shí)的表示形式共基放大電路的動(dòng)態(tài)分析第五節(jié)：晶體管單管放大電路的三種基本組態(tài)同相放大輸入電阻很低忽略后，晶體管三種基本組態(tài)的比較第五節(jié)：晶體管單管放大電路的三種基本組態(tài)共射不好高頻特性共集好共基好主要用途輸出與輸入電壓相位特點(diǎn)反相同相同相電壓、電流都放大只放大電流只放大電壓輸入輸出電阻適中大小小適中功率增益最大，運(yùn)用最廣泛輸入級、輸出級和緩沖級用于高頻電路對電流源的主要要求第六節(jié)：電流源電路及其應(yīng)用能夠輸出符合要求的直流電流輸出電阻盡可能大對溫度的靈敏度低受電源電壓等因素的影響要小構(gòu)成恒流電路的基本方法是利用三極管的集電極電壓對電流的影響小，再加電流負(fù)反饋提高器件輸出電流的恒定性。在必要時(shí)，還采用特殊電路進(jìn)行穩(wěn)定補(bǔ)償單管電流源及其伏安特性第六節(jié)：電流源電路及其應(yīng)用為保證電流源具有恒流特性，T管必須工作于放大區(qū)，即可以看出直流電阻小，交流電阻大是電流源的突出特點(diǎn)基本鏡像電流源-原理第六節(jié)：電流源電路及其應(yīng)用：輸出管，：參考支路，提供設(shè)參數(shù)對稱且兩管距離非常近忽略晶體管對的影響基本鏡像電流源的特點(diǎn)及不足之處第六節(jié)：電流源電路及其應(yīng)用做不到很小，因?yàn)樵诩呻娐分须y以制作高阻值電阻受的影響大輸出電阻不夠大與的鏡像精度決定于晶體管的此外，還需要考慮到對的影響不足之處：溫度補(bǔ)償過程簡介優(yōu)點(diǎn)：簡單，元件少對基本鏡像電流源的改進(jìn)第六節(jié)：電流源電路及其應(yīng)用增加緩沖管T3的目的具有更好的恒流和溫度特性威爾遜電流源第六節(jié)：電流源電路及其應(yīng)用T3為放大管，且三管值一樣利用負(fù)反饋原理構(gòu)成，具有良好的溫度特性及很高的輸出電阻負(fù)反饋的過程威爾遜電流源的優(yōu)點(diǎn)及存在的缺點(diǎn)比例電流源第六節(jié)：電流源電路及其應(yīng)用需要注意的是，在基本鏡像電流源中，若T1、T2兩管參數(shù)不同也可構(gòu)成比例電流源微電流源第六節(jié)：電流源電路及其應(yīng)用用小電阻即可獲得微電流的負(fù)反饋?zhàn)饔盟鶐淼暮锰幨艿挠绊懞苄√攸c(diǎn)：多路電流源第六節(jié)：電流源電路及其應(yīng)用另一種方法為使用多集電極晶體管例題第六節(jié)：電流源電路及其應(yīng)用估算基準(zhǔn)電流分析電路中各三極管組成何種電流源鏡像電流源微電流源估算VT13的集電極電流若要求,試估算電阻R4的值電流源的應(yīng)用-作直流偏置電路第六節(jié)：電流源電路及其應(yīng)用T1、T2為鏡像電流源電流源的應(yīng)用-作有源負(fù)載第六節(jié)：電流源電路及其應(yīng)用以電流源取代電阻作放大電路的負(fù)載，稱為有源負(fù)載利用電流源直流電阻小、交流電阻大的特性，可在不提高電源電壓的條件下獲得較高的電壓增益和較寬的動(dòng)態(tài)范圍T1為放大管T2、T3為鏡像電流源，作為負(fù)載使用例題例題求以下各圖中的、、設(shè)圖中各晶體管的參數(shù)相等，且滑動(dòng)變阻器的阻值為，且抽頭位于滑動(dòng)變阻器的中間差分放大電路的組成(一)第七節(jié)：差分放大電路兩種輸入(輸出)方式及其四種組合靜態(tài)分析：電路結(jié)構(gòu)說明差分放大電路的組成(二)第七節(jié)：差分放大電路差模輸入信號共模輸入信號將信號分開的意義差分放大電路的直流傳輸特性(一)第七節(jié)：差分放大電路差分放大電路的直流傳輸特性(二)第七節(jié)：差分放大電路靜態(tài)時(shí)差模放大作用共模信號的抑制差放的線性區(qū)差放的限幅區(qū)差分放大電路的直流傳輸特性(三)第七節(jié)：差分放大電路放大差模信號(有用信號)，抑制共模信號(有害信號)是差放的基本特性對差放兩管基極作用相同的信號都是共模輸入信號，常見的有：干擾信號零點(diǎn)(工作點(diǎn))的漂移時(shí)差分放大電路的大信號工作狀態(tài)第七節(jié)：差分放大電路最大差模輸入電壓受截止管發(fā)射結(jié)反向擊穿電壓的限制最大共模輸入電壓也將受到不能使三極管進(jìn)入至飽和區(qū)的限制差放線性區(qū)擴(kuò)展的方法注意加入后的影響差分放大電路的小信號放大-綜述第七節(jié)：差分放大電路在交流小信號條件下，差放可近似為線性放大電路，因此可應(yīng)用疊加定理分差模輸入和共模輸入兩種情況分別進(jìn)行分析設(shè)為差模電壓增益設(shè)為共模電壓增益要盡量減小共模輸出的影響差模交流通路-雙端輸入雙端輸出第七節(jié)：差分放大電路兩管公共射極電位不變，對差模輸入相當(dāng)于接地。RL的中點(diǎn)交流接地差模交流通路-雙端輸入單端輸出第七節(jié)：差分放大電路忽略基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)后雙端輸入差模交流指標(biāo)的計(jì)算(一)第七節(jié)：差分放大電路雙端輸入差模交流指標(biāo)的計(jì)算(二)第七節(jié)：差分放大電路雙端輸入差模交流指標(biāo)的計(jì)算(三)第七節(jié)：差分放大電路單端輸入時(shí)的差模交流指標(biāo)計(jì)算第七節(jié)：差分放大電路時(shí)為單端輸入方式此時(shí)，等效于T1的基極作用有，T2的基極作用有，這也是差模輸入方式。因此可以同樣使用雙端輸入方式的計(jì)算方法及公式差模交流指標(biāo)計(jì)算：結(jié)論第七節(jié)：差分放大電路單、雙端輸出時(shí)的電壓放大倍數(shù)單、雙端輸出時(shí)的輸出電阻單端輸出時(shí)的不同輸出端選擇可使輸出電壓與輸入電壓同相或反相單端輸入時(shí)，由于引入了很強(qiáng)的共模負(fù)反饋，兩個(gè)三極管基本上仍工作在差分狀態(tài)單、雙端輸入時(shí)的差模輸入電阻共模交流通路-雙端輸出第七節(jié)：差分放大電路發(fā)射極負(fù)反饋電阻的等效RL的等效電壓增益為零共模交流通路-單端輸出第七節(jié)：差分放大電路共模交流指標(biāo)的計(jì)算(一)第七節(jié)：差分放大電路若電路及晶體管參數(shù)理想對稱，雙端輸出的共模交流指標(biāo)的計(jì)算(二)第七節(jié)：差分放大電路若值很大，晶體管的均不能忽略，則雙端輸出時(shí)：單端輸出時(shí)：共模抑制比第七節(jié)：差分放大電路對于理想對稱的差放，雙端輸出時(shí)，有：單端輸出時(shí)，有：例：某雙端輸入、單端輸出差動(dòng)電路的差模電壓放大倍數(shù)為150。當(dāng)兩個(gè)輸入端并接且時(shí)，。求該電路的共模抑制比例題第七節(jié)：差分放大電路求：差模電壓增益及差模輸入電阻靜態(tài)工作點(diǎn)共模電壓增益及 例題第七節(jié)：差分放大電路例題第七節(jié)：差分放大電路例題第七節(jié)：差分放大電路例題-強(qiáng)調(diào)第七節(jié)：差分放大電路注意直流通路中的電流關(guān)系與交流通路中的接地點(diǎn)有源負(fù)載差分放大電路第七節(jié)：差分放大電路靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析雖然電路為單端輸出，輸出端獲得的信號電流是單管信號電流的兩倍。該電路差模電壓增益與雙端輸出時(shí)一樣設(shè)各管的足夠大非理想對稱差放電路的共模抑制特性第七節(jié)：差分放大電路請自行閱讀課本差放的輸入失調(diào)電壓及其溫漂(一)第七節(jié)：差分放大電路理想對稱的差放，當(dāng)輸入信號為零時(shí)雙端輸出電壓也為零，稱為零輸入-零輸出。但在實(shí)際電路中，晶體管的參數(shù)和電阻值不可能完全匹配，零輸入時(shí)雙端輸出并不為零，這種現(xiàn)象稱為差放的失調(diào)。其輸出電壓稱為輸出失調(diào)電壓，且溫度變化時(shí)它會隨之漂移差放的輸入失調(diào)電壓及其溫漂(二)第七節(jié)：差分放大電路輸入失調(diào)電壓主要是由差分放大管發(fā)射結(jié)正向壓降及集電極電阻的失配造成差放的輸入失調(diào)電壓及其溫漂(三)第七節(jié)：差分放大電路失調(diào)電壓的溫漂由以下三項(xiàng)組成：失配產(chǎn)生的溫漂差動(dòng)管不匹配產(chǎn)生的溫漂電阻溫度系數(shù)不同產(chǎn)生的溫漂差放的輸入失調(diào)電流及其溫漂(一)第七節(jié)：差分放大電路若差放的兩管基極接有較大的電阻(也包括信號源內(nèi)阻)，其基極電流不等使兩管基極電位不等，則在兩輸入端之間產(chǎn)生差模輸入電壓。當(dāng)該電壓比大得多時(shí)，輸出失調(diào)電壓則主要由它決定。這說明忽略的貢獻(xiàn)之后，如果用一個(gè)恒流源加至運(yùn)放的輸入端作補(bǔ)償，可使輸出失調(diào)電壓為零，這個(gè)補(bǔ)償電流就是輸入失調(diào)電流，用表示差放的輸入失調(diào)電流及其溫漂(二)第七節(jié)：差分放大電路差放的輸入失調(diào)電流及其溫漂(三)第七節(jié)：差分放大電路進(jìn)一步推導(dǎo)可得：可通過加大值和減小基極偏置電流來減小差放的輸入失調(diào)電流及其溫漂(四)第七節(jié)：差分放大電路降低差放的基極偏置電流是減小輸入失調(diào)電流并降低其溫漂的有效辦法的溫漂實(shí)際上是由于兩管及其的溫度系數(shù)不同造成的減小影響的方法差放的輸入失調(diào)電流及其溫漂(五)第七節(jié)：差分放大電路注意：通過調(diào)零電路可以使輸出失調(diào)電壓為零，但是這種調(diào)零不能跟蹤溫度的變化，因而也就不能消除失調(diào)的溫漂射極調(diào)零集電極調(diào)零綜述第八節(jié)：功率放大電路功率放大電路：能夠向負(fù)載提供足夠信號功率的放大電路，簡稱功放小信號放大電路與功率放大電路的比較：從能量控制和轉(zhuǎn)換的角度看，這些電路在本質(zhì)上沒有根本區(qū)別功放追求的是在電源電壓確定的情況下，輸出盡可能大的功率功放通常工作在大信號狀態(tài)，故其組成和分析方法以及元器件的選擇都有著特殊性功放的主要特點(diǎn)第八節(jié)：功率放大電路對功放的要求是：在保證功率管安全工作的條件下和失真允許的范圍內(nèi)，輸出盡量大的功率；同時(shí)還要減小功率管的損耗以提高其效率：輸出功率要盡可能大，故功率管往往在接近極限運(yùn)用狀態(tài)下工作效率要高非線性失真要小。輸出功率和非線性失真是一對主要矛盾要考慮功率管的保護(hù)和散熱問題在分析方法上，通常采用圖解法功率放大電路的分類第八節(jié)：功率放大電路甲類放大的定義與導(dǎo)通角的概念甲類放大的效率最高為50%提高放大效率的思路甲乙類、乙類、丙類放大電路不同電路的非線性失真乙類互補(bǔ)功率放大電路的電路組成(一)第八節(jié)：功率放大電路NPN管與PNP管特性對稱輸入與輸出信號的連接采用正、負(fù)電源供電靜態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析，忽略管子發(fā)射結(jié)閾值電壓：正半周時(shí)T1導(dǎo)通T2截止；反之。。。設(shè)輸入為正弦波乙類互補(bǔ)功率放大電路的電路組成(二)第八節(jié)：功率放大電路實(shí)際上是兩個(gè)輪流工作的互補(bǔ)共集電路的組合導(dǎo)通角：乙類工作狀態(tài)乙類互補(bǔ)功率放大電路的主要參數(shù)(一)第八節(jié)：功率放大電路輸出電壓的正向動(dòng)態(tài)范圍：輸出電壓的負(fù)向動(dòng)態(tài)范圍：乙類互補(bǔ)功率放大電路的主要參數(shù)(二)第八節(jié)：功率放大電路輸出功率：設(shè)輸出電壓幅度為效率：電源供給的功率：乙類互補(bǔ)功率放大電路功率管參數(shù)選擇第八節(jié)：功率放大電路最大管耗：注意當(dāng)時(shí)管耗最大，而不是說最大或者最大時(shí)管耗最大。為了安全，要求乙類互補(bǔ)功率放大電路中的交越失真第八節(jié)：功率放大電路為了消除交越失真，可以給兩管安排合適的工作點(diǎn)，使得晶體管的導(dǎo)通時(shí)間略大于半個(gè)周期，導(dǎo)通角介于90-180度之間，稱為甲乙類工作狀態(tài)甲乙類互補(bǔ)對稱電路的工作原理第八節(jié)：功率放大電路甲乙類互補(bǔ)輸出級的偏置電路除了為電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)外，應(yīng)能保證兩管基極激勵(lì)信號幅度基本相等，使輸出電壓的正、負(fù)峰值對稱甲乙類互補(bǔ)對稱電路的直流偏置電路(一)第八節(jié)：功率放大電路推動(dòng)級(激勵(lì)級)T3的有源負(fù)載交流時(shí)的分析甲乙類互補(bǔ)對稱電路的直流偏置電路(二)第八節(jié)：功率放大電路T4、R1、R2組成的“恒壓源”為偏置電路，又稱為VBE倍增電路甲乙類互補(bǔ)對稱電路的參數(shù)計(jì)算方法第八節(jié)：功率放大電路對于甲乙類互補(bǔ)輸出級，由于靜態(tài)工作點(diǎn)很低，很小，比信號電流幅度小得多，所以定量計(jì)算時(shí)，為了簡單，可忽略靜態(tài)電流的影響，按乙類工作狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算單電源供電的互補(bǔ)功率放大電路原理第八節(jié)：功率放大電路OCL(OutputCapacitorless)電路的含義單電源供電及OTL(OutputTransformerless)電路的含義調(diào)節(jié)使輸出端電位耦合電容的作用電路的分析與計(jì)算方法帶自舉的單電源互補(bǔ)對稱電路第八節(jié)：功率放大電路請自行閱讀課本復(fù)合管的原理第八節(jié)：功率放大電路可用兩或三個(gè)晶體管按一定原則級聯(lián)起來構(gòu)成復(fù)合管在由兩個(gè)晶體管組成復(fù)合管時(shí)，若兩個(gè)相同導(dǎo)電型的器件復(fù)合，仍為原導(dǎo)電型；兩個(gè)不同導(dǎo)電型器件進(jìn)行復(fù)合連接后，其導(dǎo)電型取決于驅(qū)動(dòng)管。這種復(fù)合管也被稱為達(dá)林頓管復(fù)合管的組成原則第八節(jié)：功率放大電路在正確的外加電壓下每只管子的各極電流均有合適的通路，且均工作在放大區(qū)為了實(shí)現(xiàn)電流放大，應(yīng)將驅(qū)動(dòng)管的集電極或發(fā)射極電流作為輸出管的基極電流復(fù)合管的參數(shù)分析第八節(jié)：功率放大電路注意不同類型復(fù)合管電流放大倍數(shù)與輸入電阻的異同之處復(fù)合管組成的準(zhǔn)互補(bǔ)輸出電路第八節(jié)：功率放大電路T5、R1、R2組成直流偏置T6為前置放大級，I