電子技術(shù)第講(功放,場(chǎng)效應(yīng)管放大器)

電子技術(shù)第講(功放,場(chǎng)效應(yīng)管放大器)1第1頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)功率放大的基本要求：（1）在不失真的情況下能輸出盡可能大的功率。（2）由于功率較大，就要求提高效率。功放電路輸出功率、效率、失真三者的關(guān)系：（1）為獲得較大的輸出功率，應(yīng)工作在極限狀態(tài)（注意PCM、ICM、U(BR)CEO）；（2）為獲得大的效率，應(yīng)工作在甲乙類或乙類狀態(tài)；SEE教材P72（3）為使波形不失真，應(yīng)采用互補(bǔ)對(duì)稱電路。2第2頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月互補(bǔ)對(duì)稱功放的類型無輸出變壓器形式（OTL電路）無輸出電容形式（OCL電路）OTL:OutputTransformerlessOCL:OutputCapacitorless互補(bǔ)對(duì)稱：電路中采用兩只晶體管，NPN、

PNP各一只；兩管特性一致。類型：3第3頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月15.8.1無輸出變壓器的互補(bǔ)對(duì)稱功放電路一、特點(diǎn)由NPN型、PNP型三極管構(gòu)成兩個(gè)對(duì)稱的射極輸出器對(duì)接而成。單電源供電；有發(fā)射極電阻；輸出加有大電容。0.5UCCRLuiT1T2+UCCCLAUL+-UCRE1RE2則T1、T2特性對(duì)稱，

二、靜態(tài)分析令：4第4頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月iL=ic2T1、T2兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作的方式，稱為乙類放大。SEE教材P73圖15.8.1（C）三、動(dòng)態(tài)分析設(shè)輸入端在0.5UCC直流電平基礎(chǔ)上加入正弦信號(hào)。時(shí)，T1導(dǎo)通、T2截止；iL=ic1

;時(shí)，

T1截止、

T2導(dǎo)通。若輸出電容足夠大，UC基本保持在0.5UCC，負(fù)載上得到的交流信號(hào)正負(fù)半周對(duì)稱，但存在交越失真。0.5UCCuit交越失真RLuiT1T2+UCCCLAUL+-ic1ic25第5頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月乙類放大的輸入輸出波形關(guān)系:交越失真死區(qū)電壓uiuou"ou′o

′tttt交越失真：輸入信號(hào)ui在過零前后，輸出信號(hào)出現(xiàn)的失真便為交越失真。RLuiT1T2+UCCCAUL+-6第6頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)靜態(tài)電流

ICQ、IBQ等于零；P73乙類定義(2)每管導(dǎo)通時(shí)間等于半個(gè)周期；(3)存在交越失真。乙類放大的特點(diǎn)：RLuiT1T2+UCCCAUL+-7第7頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月四、電路的改進(jìn)1.克服交越失真交越失真產(chǎn)生的原因：在于晶體管特性存在非線性，ui

<uT（死區(qū)電壓）時(shí)晶體管截止。iBiBuBEtuitUT8第8頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月克服交越失真的措施：電路中增加R1、D1、D2、R2支路。

靜態(tài)時(shí):

T1、T2兩管發(fā)射結(jié)電位分別為二極管D1、D2的正向?qū)▔航?，致使兩管均處于微弱?dǎo)通狀態(tài)；動(dòng)態(tài)時(shí)：設(shè)ui加入如圖示信號(hào)。正半周T2截止，T1基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)；負(fù)半周T1截止，T2

基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)。R1D1D2R2+UCCuiiLRLT1T2+-uitt9第9頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月為更好和T1、T2兩發(fā)射結(jié)電位配合，克服交越失真，電路中的D1、D2兩二極管可以用UBE電壓倍增電路替代。2.UBE電壓倍增電路B1B2+-BER1R2UIBI合理選擇R1、R2大小，B1、B2間便可得到UBE任意倍數(shù)的電壓。圖中B1、B2分別接T1、T2的基極。假設(shè)I>>IB，則10第10頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月3.電路中增加復(fù)合管增加復(fù)合管的目的是：擴(kuò)大電流的驅(qū)動(dòng)能力。復(fù)合管的構(gòu)成方式：cbeT1T2ibicbecibic方式一：11第11頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月becibic方式二：cbeT1T2ibic

1

2晶體管的類型由復(fù)合管中的第一支管子決定。復(fù)合管構(gòu)成方式很多。不論哪種等效方式，等效后晶體管的性能確定均如下：12第12頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月15.8.2無輸出電容的互補(bǔ)對(duì)稱功放電路一、工作原理（設(shè)ui為正弦波）電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：ui-UCCT1T2uo+UCCRLiL1.由NPN型、PNP型三極管構(gòu)成兩個(gè)對(duì)稱的射極輸出器對(duì)接而成。2.雙電源供電。3.輸入輸出端不加隔直電容。13第13頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月ic1ic2動(dòng)態(tài)分析：ui

0VT1截止，T2導(dǎo)通ui>0VT1導(dǎo)通，T2截止iL=ic1

;ui-UCCT1T2uo+UCCRLiLiL=ic2因此，不需要隔直電容。靜態(tài)分析：ui=0V

T1、T2均不工作

uo=0V14第14頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月-UEE+UCCERCT1RCT2T5T6RC3RE2RC4RE3T7T9T8RE4RE5T11T10RL第4級(jí)：互補(bǔ)對(duì)稱射極跟隨器差動(dòng)放大器第2級(jí)第1級(jí)：差動(dòng)放大器第3級(jí)：?jiǎn)喂芊糯笃骷蛇\(yùn)放內(nèi)部的功率放大器15第15頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月第15章基本放大電路15.9場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路第5講（2）第16頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月§15.9.1場(chǎng)效應(yīng)管簡(jiǎn)介場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管比較：（1）T為電流控制元件（通過控制IB控制IC），F(xiàn)ET為電壓控制元件（通過控制UGS控制ID）；（2）T輸入電阻較低，溫度穩(wěn)定性差；而FET輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。場(chǎng)效應(yīng)管FET-FieldEffectTransistor17第17頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管JFET絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管MOS場(chǎng)效應(yīng)管有兩種:N溝道P溝道耗盡型增強(qiáng)型耗盡型增強(qiáng)型18第18頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月

MOS絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管（N溝道）（1）結(jié)構(gòu)PNNGSDP型基底兩個(gè)N區(qū)SiO2絕緣層金屬鋁N導(dǎo)電溝道未預(yù)留

N溝道增強(qiáng)型預(yù)留

N溝道耗盡型教材P7819第19頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月PNNGSDGSDN溝道增強(qiáng)型（2）符號(hào)N溝道耗盡型GSD柵極漏極源極20第20頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月

耗盡型N溝道MOS管的特性曲線IDmAVUDSUGS實(shí)驗(yàn)線路(共源極接法)GSD21第21頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月輸出特性曲線UGS=0VUDS（V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V夾斷電壓UGS(off)=-2V固定一個(gè)UDS，畫出ID和UGS的關(guān)系曲線，稱為轉(zhuǎn)移特性曲線IDSS22第22頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月

耗盡型N溝道MOS管的特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線實(shí)驗(yàn)表明，在UGS(off)＜＝UGS

＜＝

0時(shí)，耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性可近似表示：0IDUGSUGS(off)IDSSUGS(off)-夾斷電壓IDSS–原始溝道導(dǎo)電電流23第23頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月跨導(dǎo)gmUGS=0VUDS（V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V=

ID/

UGS=（3-2）/（1-0）=1/1=1mA/V

UGS

ID24第24頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月§15.9.2場(chǎng)效應(yīng)管放大電路1.電路的組成原則及分析方法(1)靜態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，使場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流（ID）區(qū)。(2)動(dòng)態(tài):能為交流信號(hào)提供通路。組成原則靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動(dòng)態(tài)分析：微變等效電路法。分析方法25第25頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月N溝道耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管符號(hào)及特性曲線GSDIDUDSUGSGSD26第26頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月UGS=0VUDS（V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2VQ跨導(dǎo)gm=

ID/

UGS

ID=gm

UGSid=gmugsID=gm

UGS27第27頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2場(chǎng)效應(yīng)管的微變等效電路GSDSGDrDSidrDS=

UDS/

ID很大，可忽略。28第28頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月場(chǎng)效應(yīng)管的微變等效電路壓控電流源（VCCS）SGDid流控電流源(CCCS)對(duì)照becrbeic=ibib29第29頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月3場(chǎng)效應(yīng)管放大電路uo+UDDRSuiCSC2C1RDRGRLGDSIDUDSIS注：柵極無電流UGS＝－RSIS＝－RSIDUDS＝UDD－RDID–RSIS=UDD－ID(RD+RS)電路中元件作用：RG－柵極電阻RS－源極電阻RD－漏極電阻CS－源極旁路電容30第30頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月4分壓式偏置電路靜態(tài)分析無輸入信號(hào)時(shí)（ui=0），估算：UDS和ID。uo+UDD=+20VRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL200K51K1M10K10KGDS10KIDUDSR1=200k

R2=51k

RG=1M

RD=10k

RS=10k

RL=10k

gm=1.5mA/VUDD=20VIDSS=0.9mAUGS(off)＝-4V31第31頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月IG=0直流通道+UDD+20VR1RDRGR2200K51K1M10KRS10KGDSIDUDSIG計(jì)算得：32第32頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月動(dòng)態(tài)分析微變等效電路SGR2R1RGDRLRDUgsgmUgsUiUoIdSGDid+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL200K51K1M10K10KGDS10K33第33頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月動(dòng)態(tài)分析：UgsUiUgsgmIdriroUoSGR2R1RGRL

DRLRD=–gmUiRL

電壓放大倍數(shù)負(fù)號(hào)表示輸出輸入反相34第34頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月電壓放大倍數(shù)估算=-1.5

（10//10）=-7.5RL=RD//RLR1=200k

R2=51k

RG=1M

RD=10k

RS=10k

RL=10k

gm=1.5mA/VUDD=20VIDSS=0.9mAUGS(off)＝-4V35第35頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月ro=RD=10K

SGR2R1RGRL

DRLRD輸入電阻、輸出電阻=1+0.2//0.051=1.0407M

rirori=RG+R1//R2R1=200k

R2=51k

RG=1M

RD=10k

RS=10k

RL=10k

gm=1.5mA/VUDD=20VIDSS=0.9mAUGS(off)＝-4V36第36頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月5源極輸出器uo+UDD+20VRSuiC1R1RGR2RL200K51K1M10KDSC2G10KR1=200k

R2=51k

RG=1M

RD=10k

RS=10k

RL=10k

gm=1.5mA/VUDD=20VIDSS=0.9mAUGS(off)＝-4V37第37頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月靜態(tài)工作點(diǎn):計(jì)算得：IG=038第38頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月uo+UDD+20VRSuiC1R1RGR2RL200K51K1M10KDSC2G10K微變等效電路：39第39頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月微變等效電路：Ui=Ugs+UoUo=Id(RS//RL)=gmUgsRLrirogR2R1RGsdRLRS40第40頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月求riri=RG+R1//R2ri