第六章晶体三极管及其放大电路

1、第6章 晶体三极管及其放大电路第6章 晶体三极管及其放大电路6.1 晶体三极管 6.2 放大电路的组成和工作原理 6.3 放大电路的分析 6.4 放大电路的三种接法 6.5 电流源电路 6.6 功率放大电路 6.1 晶体三极管几种常见晶体管的外形 1.晶体管的结构小功率管中功率管大功率管晶体管有三个极、三个区、两个PN结。面积大面积大发射区：发射载流子发射区：发射载流子集电区：收集载流子集电区：收集载流子基区：传送和控制载流子基区：传送和控制载流子6.1 晶体三极管2.晶体管的类型与符号 箭头表示发射结加正向偏压时，发箭头表示发射结加正向偏压时，发射极电流的实际方向射极电流的实际方向 （集电结

2、反偏）（集电结反偏），即，即（发射结正偏）（发射结正偏）放大的条件放大的条件BECECBonBE0uuuUu 扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。外部条件发射区比基区重掺杂；基区很薄；集电区面积大内部条件6.1.2 晶体管的电流分配与放大作用6.1.2 晶体管的电流分配与放大作用 （集电结反偏）（集电结反偏），即，即（发射结正偏）（发射结正偏）放大的条件放大的条件BECECBonBE0uuuUu 扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。少数载流子的运动因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区因基区薄且

3、多子浓度低，使扩散到基区的电子（非平衡少子）中的极少数与空穴复合因集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区基区空穴的扩散7CCBB IiIi电流分配：电流分配：IEIBIC3个电极的电流关系个电极的电流关系IEICIB CBEB,(1)IIII交流电流放大系数直流电流放大系数大表示只要基极电流很小的变化，就可以控制产生集电极电流大的变化，即电流放大作用好。6.1.2 晶体管的电流分配与放大作用放大的条件：发射结正向偏置， 集电结反向偏置。NPN型：型：VCVBVEPNP型：型：VEVBVCPNP管管IE流进流进PNP管管IC流出流出PNP管管IB流出流出6.1.2 晶体管

4、的电流分配与放大作用CEBBE()Uif u 为什么为什么UCE增增大曲线右移？大曲线右移？ 对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。为什么像为什么像PN结结的伏安特性？的伏安特性？为什么为什么UCE增大到一定值增大到一定值曲线右移就不明显了？曲线右移就不明显了？1. 输入特性发射结电压UBE硅管:0.6V0.7V,锗管:0.2v0.3V相当于两个相当于两个并联并联PN结结更多的电子被集更多的电子被集电极收集，电极收集，iB减减小，同样小，同样uBE下，下，曲线右移曲线右移大部分电子大部分电子都被拉过去都被拉过去6.1.3 晶体管的共射特性曲

5、线对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。 为什么uCE较小时iC随uCE变化很大？为什么进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？饱和区放大区截止区Bi Ci 常量常量 CEBCUii 大部分电子都被拉过去，iC不再增加2. 输出特性常数常数 B| )(CECIufi截止区：iB=0的曲线下方。iC=ICEO uBE小于死区电压, 为了可靠截止，常使得发射结和集电结均反偏。 饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区放大区：iC平行于uCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。饱和区：iC明显受uCE控制的区域，该区域内，uCEUCES (饱和压降)。此时，发射结正偏，集电结正

6、偏。UCES硅管UCES0.3V,锗管UCES0.1V输出特性曲线的三个区域: 晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源iC 。状态状态uBEiCuCE截止截止UonICEOVCC放大放大 UoniB uBE饱和饱和 UoniB uBE晶体管的三个工作区域CBEVVVNPN型型PNP型型中间电位为BBB与B脚相差0.6V0.7V为E脚，是硅管； 相差0.2V0.3V为E脚，是锗管EE剩下的为C脚CC硅管硅管锗管锗管NPNPNPEBCVVV【例6.1.3】 已知工作在放大区，今测得它们的管脚对地电位如下图所示，试

7、判别三极管的三个管脚，说明是硅管还是锗管？是NPN还是PNP型三极管？6.1.3 晶体管的共射特性曲线6.1.4 晶体管的主要参数A点对应的iC=6mA，iB=40ACB61500.04ii 1. 电流放大系数 CCBB IiIi 估算时，可认为，故可以混用。 A3DG6的输出特性值的求法：值的求法：在在A点附近找两个点附近找两个uCE相同的点相同的点C和和D13804. 05 . 5 BCii 所以所以对应于对应于C点，点，iC=8.8mA，B=60A；对应于对应于D点，点，iC=3.3mA，iB=20A，iC =8.8-3.3=5.5mA，iB=60-20=40A， 共射交流电流放大系数A

8、3DG6的输出特性CD6.1.4 晶体管的主要参数2. 极间反向电流ICBO、 ICEOICEO=（1+ ）ICBO 由图可见，ICEO不单纯是一个PN结的反向电流所以，大的三极管的温度稳定性较差6.1.4 晶体管的主要参数c-e间击穿电压间击穿电压最大集电最大集电极电流极电流最大集电极耗散功率，最大集电极耗散功率，PCMiCuCE3. 极限参数极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO6.1.4 晶体管的主要参数安全工安全工作区作区例如，3DG4的PCM=300mW 根据iCuCE=300mW，可以计算出功率损耗线上的点：uCE=5V时iC=60mA； uC E=l0V时iC=30mA；uC

9、E=15V时，iC=20mA；uCE=20V时，iC=l5mA；uCE=30V时，iC=l0mA；uCE=40V时，iCE=7.5mA等等。 在输出特性坐标上找出这些点，并将它们连成一条曲线即为最大功率损耗线，如图所示。3DG4的安全工作区的安全工作区曲线的左下方均满足此之此PCUBEQ时，CCBQbVIR UBEQ硅管:0.6V0.7V, 锗管:0.2v0.3V已知：VCC12V，Rc3k Rb600k，100。 Q？列输入回路方程首先，画出直流通路BEBBBbuVi R 在输入回路确定 IBQ，UBEQ输入回路负输入回路负载线载线QIBQUBEQbBBBBEBBBEB 0 0 RViuVu

10、i 时时，当当时时，当当2.用图解法确定静态值 CECCCcuVi R IBQQICQUCEQ直流负载线直流负载线列输出回路方程（直流负载线）在输出回路确定 ICQ，UCEQ斜率斜率-1/RcCCCEC , 0 Vui 时时当当CCCCCE , 0 RViu 时时当当2.用图解法确定静态值 减小Rc阻值Rc1/ Rc VCC/ Rc 负载线与曲线的交点右移。iC (mA)QuCE (V)MVCC(L)0iB = 60AiB = 50AiB = 40AiB = 30AiB = 20AiB = 10AQ1CCCVR电路参数对输出特性上Q点的影响 Rb1/ Rb VBB/ Rb 静态工作点上移（饱和

11、区）。uBE (V)iB (A)0QVBBMQ2VBB/ RbRb对Q点的影响Q3NRb 静态工作点下移（截止区）。电路参数对输出特性上Q点的影响1.微变等效电路法放大电路的微变等效电路，就是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，即把晶体管线性化，等效为一个线性元件。a. 晶体管的微变等效电路6.3.3动态分析（ Au、Ri、Ro）当输入信号比较小时，二极管可以进一步用它的小信号电路模型代替，其微变电阻rbe在共发射极连接时，其一般电路模型可由图(b)描述。输入端是一个二极管，输出端则是受控电流源iB1.微变等效电路法bebbebbEQ(1)(1)TUrrrrI 晶体管的微变晶

12、体管的微变等效电路等效电路a. 晶体管的微变等效电路beEQ26(mV)300(1)(mA)rI 当 0.1mA IEQ 5mA时与与Q点点有关有关IEQ为静态时的发射极电流mAUT称为热电压，常温下取值26(mV)rbb称为晶体管的基区体电阻，可查手册得到，近似取值300交流通路交流通路微变等效电路微变等效电路（b）放大电路的微变等效电路根据根据则电压增益为则电压增益为（可作为公式）（可作为公式）ib beUI r cocLbcLbL(/ /)(/ /)UIRRIRRI R oLubeiURArU LcL/ /RRR 输出电压与输入电输出电压与输入电压相位相反。压相位相反。求电压放大倍数（电

13、压增益）Ri是放大电路的输入电阻，也是信号源的负载电阻，也就是从放大电路输入端看进去的交流等效电阻。如果Ri小，则：1.放大电路将从信号源取用较大电流，增加信号源的负担；2.经过信号源内阻Rs 和Ri分压，实际加到Ri上的电压ui减小,从而减小了uo对上述电路通常希望Ri高一些iibbei/ /URRrI 求输入电阻0b I0b I Ro = Rc 所以所以SLoo0oURURI 求等效输出电阻时，用外加电源法：独立电源置0，负载断开放大电路对负载（或后级放大电路）来说，相当于一信号源，其内阻即为放大电路的输出电阻Ro。S0U 求输出电阻ooLoLoURRRU v 当RoRL的条件，则输出信号

14、电流 。当RL在较大范围内变化时，就可维持输出信号电流 的恒定。oooo/IUR oI 放大器在不同负载条件下维持输出信号电压（或电流）恒定的能力称为带负载能力。输出电阻Ro Ri为放大电路的输入电阻放大电路对信号源(或前级放大电路)来说是一负载，可用一电阻Ri等效代替 源电压放大倍数SousUUA SiioUUUU iouUUA SSiiiURRRU 定义SousUUA uSiiusARRRA beLbebLcio )(rRrIRRIUUAcu bebebirrRR uuARRRUUUUUUA isiiosisoscoRR 输入电阻输入电阻中不应含中不应含有有Rs!输出电阻输出电阻中不应含中

15、不应含有有RL!1.微变等效电路法解（1）求Q点，作直流通路（1）试求该电路的静态工作点；（2）画出简化的小信号等效电路；（3）求该电路的电压增益Au， 输出电阻Ro、输入电阻Ri。BECCBbCBCECCCc()0.7( 12)40uA300100(40)4mA12424VUVIRKI IUVI R 例如图，已知BJT的=100，UBE=-0.7V。1.微变等效电路法200+（1+100）26/4=865欧欧（2） 画出微变等效电路beEQ26(mV)200(1)(mA)rI （3） 求电压增益求电压增益bocLubibe(/ /)155.6IRRUAUI r （5） 求输出电阻Ro = R

16、c = 2k 865/bebiiirRIUR（4） 求输入电阻1.微变等效电路法小结等效电路法的步骤(归纳)1. 首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态工作点 Q 。2. 求出静态工作点处的微变等效电路，参数rbe，已知。3. 画出放大电路的微变等效电路。可先画出放大电路的交流通路，然后将三极管换成其微变等效电路即可。4. 列出电路方程并求解。符号为“”。符号为“”。反相，反相，与与给定给定uuAuuuuAuuiiuIOIOOCECBI)( bBIBBBERiuVu Iu BBQBiII Ci CEu 斜率不变斜率不变斜率斜率-1/Rc2. 图解法6.3.4.动态分析之失真分析动态范围

17、截止失真(NPN输出波形削顶)消除方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。截止失真是在输入回路首先产生失真！减小Rb能消除截止失真吗？可以。 RbIBQQ1非线性失真非线性失真饱和失真(NPN输出波形削底) Q QRb或或或或VBB Rc或或VCC饱和失真是输出回路产生失真。这可不是这可不是好办法！好办法！ RbIBQQ RcUCEQQ右移右移Uom=? Q点在什么位置点在什么位置Uom最大？最大？交流负载线应过交流负载线应过Q点，且点，且斜率决定于（斜率决定于（RcRL）BLCQRI直流负载线和交流负载线cCCCCERiVu UR=UCEQ-UCES 对于小功率硅管，对于小功率硅管，UC

18、ES一一般取般取0.51V。2. 最大输出电压幅值受饱和失真限制受饱和失真限制 求求UR受截止失真限制受截止失真限制 求求UFCQFCQLL1/IUIRR/L1tanQMMFR omaxFRCQLCEQCESmin,min,UUUIRUU 1、输出波形输出波形顶顶部失真时：部失真时： 对对NPN管，是截止失真；对管，是截止失真；对PNP管，是饱和失真管，是饱和失真2、输出波形、输出波形底底部失真时：部失真时： 对对NPN管，是饱和失真；对管，是饱和失真；对PNP管，是截止失真管，是截止失真与是什么放大电路也有关，比如共射电路或共集电极电路。NPN，比如同是消底，共射电路是饱和失真，共集电极电路

19、就是截止失真。iC 、 uCE (uo )波形失真总结1. 能够形象地显示静态工作点的位置与非线性失真的关系；2. 方便估算最大输出幅值的数值；3. 可直观表示电路参数对静态工作点的影响；4. 有利于对静态工作点 Q 的检测等。 缺点：不够精确，过程较慢，人为因素很大。图解法小结 所谓所谓Q点稳定，是指点稳定，是指ICQ和和UCEQ在温度变化时基本不变，这是靠在温度变化时基本不变，这是靠IBQ的变化得来的。的变化得来的。 若温度升高时要Q回到Q，则只有减小IBQ。T（ ）ICQQ上移上移 (进入饱和进入饱和)ICEO若若UBEQ不变不变IBQQ1. 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响

20、6.4.1、静态工作点稳定的共射放大电路6.4 晶体管放大电路的三种接法直流通路？直流通路？Ce为旁路电容，在交流通路为旁路电容，在交流通路中可视为短路中可视为短路（1）电路组成）电路组成 加了加了Rb1和和Re，构成基极分，构成基极分压式射极偏置电路压式射极偏置电路2、静态工作点稳定的典型电路 CCb21b1bBQVRRRV 为了稳定为了稳定Q点，通常点，通常I1 IBQ，即，即I1 I2；因此；因此基本不随温度变化基本不随温度变化若使若使VBQ UBEQ，则，则IEQ稳定稳定一般对硅管，取I1=(510)IBQ ，VBQ=(510)UBEQeRVRUVIIBQeBEQBQEQCQ T()I

21、CQ IEQ UEQ (IEQRe)UBEQ(UB基本不变基本不变) IBQ ICQ 这种电路稳定工作点的过程：这种电路稳定工作点的过程：（2）稳定原理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： 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。 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，反之称为正反馈。Re有上、下限值吗？有上、下限值吗？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

22、馈的结果使之减小增大，反馈的结果使之减小Re 的作用63（3 3） Q 点分析点分析b21bbCCb21b1bBBRRRVRRRV eBEQBQEQCCb21b1bBQRUVIVRRRV )( ecEQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU 1EQBQII分压式电流负反馈工作点稳定电路Rb上静态电压是否可忽略不计？eEQBEQbBQBBRIURIV ?)1(eb2b1RRR 判断方法：beLio rRUUAu beb2b1irRRR coRR 如何提高电压如何提高电压放大能力？放大能力？（4）动态分析有旁路电容有旁路电容Ce时：时：coRR ee)1( )( beLebebLcbioR

23、rRRIrIRRIUUAu )1(ebeb2b1iRrRRR 利利?弊弊?eLbee)1(RRArRu ，则则若若 虽虽Re使使Au减小，但减小，但Au仅取决于电阻值，不受温度影响，温度稳定性好仅取决于电阻值，不受温度影响，温度稳定性好beLio rRUUAu 比较比较无旁路电容无旁路电容Ce时：时：（4）动态分析3. 稳定静态工作点的方法n 引入直流负反馈引入直流负反馈n 温度补偿：利用对温度敏感温度补偿：利用对温度敏感的元件，在温度变化时直接的元件，在温度变化时直接影响输入回路。影响输入回路。n 例如，例如，Rb1或或Rb2采用热敏电阻采用热敏电阻。 它们的温度系数？它们的温度系数？ BQ

24、b1CQBQBEQEQCQ )(VRIIUVIT 讨论一图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？若采用了措施，则是什么措施？若采用了措施，则是什么措施？SI1. 静态分析静态分析b极输入，极输入，e极输出，极输出，c为公共端为公共端6.4.2 共集电极放大电路CCBQbBEQEQeVIRUIR CCBEQBQbe(1)VUIRR CQEQBQIII CEQCCEQeCCCQeUVIRVIR BQEQ)1(II oibeLu(1)1rRAUU 若若时时，故故故称之为故称之为射极跟随器射极跟随器LLe/ /RRR bebbibeeLbeL(/ /

25、)(1)UI rIRRI rI R boLLubeLbbibeL(1)(1)(1)(1)I RRUArRUI rI R 2. 动态分析：电压放大倍数)1()/(LbLeeoRIRRIU Ri与负载有关！与负载有关！从基极看从基极看射射极电阻，被极电阻，被增大到（增大到（1+）倍）倍ibi/ /RRR iibeeLbeLb(1)(/ /)(1)URrRRrRI ibbeL/ /(1)RRrR 2. 动态分析：输入电阻的分析bebSoe(/ /)/ /(1)rRRRR 令令Us为零，保留为零，保留Rs，在输出端加，在输出端加U，产生，产生I, 。2. 动态分析：输出电阻的分析（“加压求流法”）oR

26、U I Ro与信号源内阻有关！与信号源内阻有关！从射极看基极回路电阻，被减小到从射极看基极回路电阻，被减小到（1+）倍）倍oeo/ /RRR eRbebebSbebSe(1)(1)(/ /)(/ /)(1)IIIUURrRRUUrRRR bebSo(/ /)(1)rRRR 电压增益小于电压增益小于1但接近于但接近于1，uo与与ui同相同相 输入电阻大，对电压信号源衰减小输入电阻大，对电压信号源衰减小 输出电阻小，带负载能力强输出电阻小，带负载能力强共集电极电路特点：1.静态分析静态分析直流通路与射极偏置电路相同直流通路与射极偏置电路相同CCb2b1b2BQVRRRV IICQBQ BQBEQC

27、QEQeVUIIR CEQCCCQcEQeCCCQce ()UVIRIRVIRR 6.4.3 共基极放大电路电压增益电压增益输出回路：输出回路：输入回路：输入回路：电压增益：电压增益：LcL/ RRR 交流通路交流通路 微变等效电路微变等效电路 oLubeiURArU boLUI R bibeUI r 2.动态指标 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻coRR 微变等效电路微变等效电路 iei/ /RRR iibeieb1(1)rUURII beie/ /1rRR 2.动态指标、输入电阻小、输入电阻小、输出电阻大，与共射电路的相同、输出电阻大，与共射电路的相同、有电压放大能力，且输入输出同相有电

28、压放大能力，且输入输出同相、无电流放大作用：信号源为晶体管提供的电流为无电流放大作用：信号源为晶体管提供的电流为Ie，而输出回路电，而输出回路电流为流为Ic，Ic Ie 、频带宽！电流放大系数为、频带宽！电流放大系数为 ， 的截至频率远大于的截至频率远大于 的，故共基电路的，故共基电路的通频带在三种接法中最宽，适于作宽的通频带在三种接法中最宽，适于作宽频带放大电路频带放大电路输入电阻小，输出电阻大；输入电阻小，输出电阻大；只放大电压，不放大电流！频带宽！只放大电压，不放大电流！频带宽！3. 基本共基放大电路的特点三种接法的比较：空载情况下接法接法 共射共射共集共集 共基共基Au大大小于小于1

29、大大Ai 大大1 大大,小于小于1 Ri中中大大小小Ro 大大小小大大频带频带窄窄中中(较宽较宽)宽宽用途用途多级放大电路多级放大电路中间级中间级输入级、中间输入级、中间级、输出级级、输出级高频或宽频带高频或宽频带电路电路接法接法共射共射共集共集共基共基输入输入bbe输出输出cec图示电路为哪种基本接法的放大电路？它们的静态工作点有可能稳定吗？图示电路为哪种基本接法的放大电路？它们的静态工作点有可能稳定吗？求解静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的表达式。求解静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的表达式。讨论二：电流源的作用：电流源的作用：有源负载有源负载 恒流偏置恒流偏置IB

30、一定，一定，IC具有恒流特性具有恒流特性 ro为等效电流源为等效电流源的动态电阻的动态电阻ro=rce6.5.1 镜像电流源电路镜像电流源电路6.5 电流源电路6.5.1 镜像电流源电路电阻比较多电阻比较多 用二极管代替用二极管代替Rb2用三极管代替二极管用三极管代替二极管6.5.1 镜像电流源电路BE1BE2B1B2UUII，C1C2OIIIOR2II VT1 和和 VT2 特性完全相同。特性完全相同。在电流源电路中充分利用集成运放中晶体管性能的一致性。在电流源电路中充分利用集成运放中晶体管性能的一致性。基准电流基准电流RCCBE()IVUR C1RC1BC1C12221IIIIIIRO,

31、2II 则则若若 VT1 和和 VT2 特性完全相同。特性完全相同。成特定比例关系成特定比例关系 6.5.2 比例式电流源电路BE1E11BE2E22UIRUIR CCBE1R1VUIRR RE1II C2E2OIII 只要只要 足够大，足够大， BE1BE2UU 1OR2RIIR 设计过程很简单，首先确定设计过程很简单，首先确定IR和和IO，然后选定，然后选定R和和R2。超越方程超越方程要求提供很小的静态电流，又不能用大电阻。要求提供很小的静态电流，又不能用大电阻。BE1BE2BEO2UUUI R BEO2UIR BEESeTUUII EBESlnTIUUI C1E1BE1BE2BETTE2

32、OlnlnIIUUUUUII TRO2OlnUIIRI CCBE1C1RVUIIR 6.5.3 微电流源电路 根据所需静态电流，来根据所需静态电流，来选取发射极电阻的数值。选取发射极电阻的数值。 根据所需静态电流，来根据所需静态电流，来确定集电结面积。确定集电结面积。多路电流源哪只管子为放大管？哪只管子为放大管？其集电结静态电流约为多少？其集电结静态电流约为多少？静态时静态时UIQ为多少？为多少？为什么要考虑为什么要考虑 rce?1ce1ce2Lbbe1 ()urrRARr 6.5.4 电流源作有源负载（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

33、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）减小失真）减小失真3. 晶体管的工作方式晶体管的

34、工作方式2. 对功率放大电路的要求 降低静态功耗，即减小静态电流。降低静态功耗，即减小静态电流。四种工作状态四种工作状态乙类：乙类：导通角等于导通角等于180甲类：甲类：一个周期内均导通一个周期内均导通甲乙类：甲乙类：导通角大于导通角大于180丙类：丙类：导通角小于导通角小于180(a)甲类 (b) 乙类 (c) 甲乙类 (d) 丙类 6.6 功率放大电路1. 功率放大电路研究的问题功率放大电路研究的问题（1）性能指标）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。2omomLUPR 最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。最大输出功率与电源损耗的平

35、均功率之比为效率。 （2）分析方法）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）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最大集电极在功放中，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反向击穿电压反向击穿电压U(BR)CEO， 集电极消集电极消耗功率的最大值接近集电极最大耗散功率耗功率的最大值接近集电极最大耗散功率PCM 。称为工作在极限状态。称为工作在极限状态。6.6 功率放大电路6.6.1 功率放大电路概述功

36、率放大电路概述6.6.2 互补对称功率放大电路（OCL） 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。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的峰值接近电源的峰值接近电源电压。电压。 单电源供电单电源供电Uom的峰值接近二分之的峰值接近二分之一电源电压。一电源电压。符合要符合要求吗？求吗？1. 1. 输出级的要求

37、输出级的要求静态时静态时T1、T2均截止，均截止，UB= UE=0(1)(1)特征：特征：T1、T2特性理想对称。特性理想对称。(2)(2)静态分析静态分析T1的输入特性的输入特性理想化特性理想化特性2.基本电路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（3）动态分析消除失真的方法：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。信号在零附近两信号在零附近两只管子均

38、截止只管子均截止开启开启电压电压 静态时静态时T1、T2处于临界导通状态，有信处于临界导通状态，有信号时至少有一只导通；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。3. 交越失真ib2b1D2D1B1B2uuuUUU动态：静态：交流相当于短路交流相当于短路VT3为前级放大为前级放大管，设有合适的管，设有合适的静态工作点静态工作点实用电路实用电路4. 消除交越失真的互补输出级然后求出电源的平均功率，然后求出电源的平均功率，VC(AV)CCPIV效率效率omVPP 2omomLUPR 在已知在已知RL的情况下，先求出的情况下，先求出Uom，则则求解输出功率和效率的

39、方法：求解输出功率和效率的方法：5. OCL电路输出功率和效率的分析计算2CESCComUVU L2CESCCom2)(RUVP 大功率管的大功率管的UCES常为常为23V。2om22oomoLLL122UUUpRRR 数值较大数值较大不可忽略不可忽略若忽略若忽略Uces2CComL2VPR (1) 输出功率omCCCESVCC 4PVUPV CComVCCCL22VUPVIRomCCUV 2CCVmL2VPRomomC0LL11sind()2UUIttRR 若忽略若忽略Uces2omoomLCComVCCL224UPURVUPVR ommaxV78.5%4PP (2) 效率(3) 晶体管的极限参数CCCmaxCMLViIRCEmaxCCCEO(BR)2uVU OMTCCOM 0Lsin 1(sin )