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文档简介
1、项目2扩音机电路的安装与调试学习目标了解半导体三极管的结构,理解半导体三极管的电流放大作用;熟悉放大电路的组成和基本原理,掌握基本放大电路的分析方法。了解多级放大电路的组成和频率响应,理解常用功率放大电路的工作原理,掌握集成功放的应用。了解场效应管的结构及正确使用。工作任务(1)小组制定工作计划。(2)读懂扩音机电路原理图,明确元件连接和电路连线。(3)画出布线图。(4)完成电路所需元件的购买与检测。(5)根据布线图制作扩音器电路。(6)完成扩音机电路功能检测和故障排除。(7)根据老师讲解电路原理,通过小组讨论完成电路详细分析及编写项目实训报告。扩音机的电路图如图2.1所示。项目技能实训扩音机
2、电路的安装与调试一、实训目的(1)增强专业意识,培养良好的职业道德和职业习惯。(2)进一步熟悉扩音机各功能电路的组成与工作原理。(3)熟练使用电子焊接工具,完成电路装接。(4)熟练使用电子仪器仪表。(5)能完成电路的静态工作点调整与动态调试。(6)能分析电路故障及排除。二、实训设备与器件实训设备:模拟电路实验装置1台,万用表1台,示波器1台。实训器件:电路所需元件名称、规格型号和数量见表2.1。表2.1扩音拭电路的元件清单与招关调试设备4窖柠、用逹或代号、窖柠.、数呈、用途或代号、英H疗.1WH116H-1A1.,RA.、10On1,R1.弘縛折葢.i1卒FU.,100011,R1.11N41
3、4S也二尿習1个g470011,R三撥曾“共4卒.1630011,R:.、9013.,2.、V.Vi.,1.5kQ11,Ri.1ED439.,1.,V、2.2kG、1,R-:.iED440.,1.,Vl.H4.7PQ、1,Ri.、1个“.16.0kOi2,RjiRiii1驸固足FU.i10kQ,3,R,RR-.i电慷插题、1訓、接皀亂鞫圧电液、20kGi1,R音蜒蟠座、1訓、音蜂搭号的输人与输股、47kG,2,R-:i.i话越駁附件、1釦试机1H容蛊、共11-t-n.i1卒试机1103.2,C.C皱接工貝、1务电將玻接、104.1,Cll.n宜亂鞫圧电理、1台.、调试,lOnF/iev.-,5
4、,C.C.C.C.C万用孫、1打100pF/16V,2,C.C璋將示鼓咼、1台t调试,470pF/16Vi1,CKi.i函数倍号發主諡、1台.、调试,电程靈、共4个.、焊接乳2米电將焊接、WHD141-1.-.4,Rp-i.Elp-21Rh.i导懐、若干.、.1三、实训电路与说明如图2.1所示为扩音机的电路原理图,该电路由三大部分组成。(1)前置放大电路;(2)有源带通滤波器;(3)功率放大电路。四、扩音机电路的安装与调试(1)识别与检测元件。(2)元件插装与电路焊接。(3)前置放大级静态工作点的调整。4)有源带通滤波级的检测。5)功率放大级的调试。6)试机。五、实训注意事项(1)电路的插装,
5、焊接要严格执行工艺规范。(2)电容器、二极管的极性不能接错。(3)电源插座的装连要细心,以免电源极性接错造成电路不能工作。(4)调节时的步骤要正确,尤其调试条件要满足要求。知识链接一半导体三极管半导体三极管有两大类型:双极型半导体三极管、场效应型半导体三极管。双极型半导体三极管是由两种载流子参与导电的半导体器件,它由两个PN结组合而成,是一种电流控制电流型器件。场效应型半导体三极管仅由一种载流子参与导电,是一种电压控制电流型器件。一、结构和类型1结构双极型半导体三极管的结构示意图如图2.2所示。它有两种类型:NPN型和PNP型。2分类按管芯所用的半导体材料不同,分为硅管和锗管。硅管受温度影响小
6、,工作较稳定。按三极管内部结构分为NPN型和PNP型两类,我国生产的硅管多为NPN型,锗管多为PNP型。按使用功率分,有大功率管(PclW),中功率(Pc在0.51W),小功率(PcV0.5W)。按照工作频率分,有高频管(fr3MHz)和低频管(frW3MHz)。按用途不同,分为普通放大三极管和开关三极管。(6)按封装形式不同,分为金属壳封装管和塑料封装管、陶瓷环氧树脂封装管。二、三极管的电流放大原理1三极管放大的条件三极管具有电流放大作用的外部条件:发射结正向偏置,集电结反向偏置。三极管具有电流放大作用的内部条件:发射区的掺杂浓度大,集电区掺杂浓度低,且集电结面积大,基区要制造得很薄。如图2
7、.4Cnv5图2三极管的电源接法A2.三极管的电流放大原理下面以NPN型三极管为例讨论三极管的电流放大原理。下面结合如图2.5所示说明其放大原理,电流在三极管内部的形成分成以下几个过程。发射区向基区注入电子。2)电子在基区的复合与扩散。3)集电区收集扩散过来的电子NPNIJ“才4心*图2d三极管内部载疣子运动示意图P小问答想一想:能不能把两只二极管当作一只晶体管用?三、三极管的特性曲线三极管的特性曲线是指三极管各极电压与电流之间的关系,通过坐标图描绘这种关系的曲线。1三极管放大电路的三种组态根据输入回路与输出回路共用的电极,三极管放大电路有三种组态,它们是共发射极、共集电极以及共基极,如图2.
8、6所示。输JIISFrl曲发朝輩拡英电眾拡堆孫02.6三极管电路的三种组态卩2测量伏安特性曲线的电路图如图2.7所示为共发射极放大电路的伏安特性曲线测试电路图。图2/7共发射极放大电路卩输入特性曲线、输出特性曲线见图2.8II图2息三极管特性曲线3扎爵性曲itU(BR)CEOU(BR)EBO4三极管的温度特性输入特性与温度的关系:Tf-UBE!输出特性与温度的关系:温度每升高10C,ICBO近似增大一倍,温度每升高1C,卩要增加0.5%1%温度对U(BR)CEO和PCM的影响:Tf-U(BR)CEO、PCM!六、特殊三极管光电三极管、达林顿三极管、带阻尼管的行输出三极管,见图2.9PCPrK比
9、电行图29光电三极管-达林顿三极管s带阻尼管的行输出三极管dWMff=.三极管的简易判别小技能:三极管的简易判别1三极管基极及类型的判别将万用表拨到RX100或RX1k挡上。红笔表任意接触三极管的一个电极,黑笔表依次接触另外两个电极,分别测量它们之间的电阻值。若红表笔接触某个电极时,其余两个电极与该电极之间均为低电阻时,则该管为PNP型,而且红表笔接触的电极为B极。与此相反,若同时出现几十至上百千欧大电阻时,则该管为NPN型,这时红表笔所接触的电极为B极。当然也可以黑笔表为基准,重复上述测量过程。若同时出现低电阻的情况,则管子为NPN型;若同时出现高阻的情况,则该管为PNP型。2.电极C、E的
10、判别在判断出管型和基极的基础上,任意假定一个电极为C极,另一个为E极。对于PNP型管,令红表笔接C极,黑表笔接E极,再用手碰一下B、C极,观察一下万用表指针摆动的幅度。然后将假设的C、E极对调,重复上述的测试步骤,比较两次测量中指针的摆动幅度,测量时摆动幅度大,则说明假定的C、E极是对的。对于NPN型管,则令黑表笔接C极,红表笔接E极,重复上述过程。技能实训一三极管的识别与检测一、实训目的(1)熟悉三极管的封装外形和型号。(2)会识读三极管的型号。(3)会借助资料查阅三极管的主要参数。(4)能用万用表检测三极管。二、实训设备(1)万用表1块。(2)3DG6A、9018H、3AX31型三极管各1
11、个,型号未知的三极管1个。三、实训内容与步骤1识读三极管的型号(1)根据封装外形,确定引脚名称。(2)借助资料,查找3DG6A、9018H、3AX31型三极管的主要参数,并记录(3)明确各三极管的管型与材料,填写表2.2。2.2三根管的识别与检测dE问阻值1C问阻值1c.E啊阻但1判断三撥皆的.智眇榊料駁奸你】反向1正旬“反旬1正向反旬.13D&5A,1111T901SH.,11.1.1.113A3G1.-.111.1T12三极管的检测(1)已知型号。分别测试3DG6A、9018H、3AX31的两极间正、反向电阻,并将测试结果填入表2.2。(2)型号未知。用万用表的欧姆挡判别基极;确定管型;判
12、别集电极和发射极。四、实训注意事项(1)在测试三极管的正、反向电阻(尤其反向电阻)时,一定要避免人体电阻的介入,以免误差过大。(2)如果弯折引脚,一定要注意弯折点与引脚根部的距离不少于1.5mm,以免引脚根部断掉。(3)在测三极管两极间的电阻时,引脚要刮除氧化层,防止表笔跟引脚接触不良且刮引脚时应在引脚根部留出一定距离(一般为3mm左右)。知识链接二小信号放大电路一、小信号放大电路的结构图2.10所示为放大电路结构示意图放大电路功能主要用于放大微弱信号,输出电压或电流在幅度上得到了放大,输出信号的能量得到了加强。放大电路的实质:输出信号的能量实际上是由直流电源提供的,只是经过三极管的控制,使之
13、转换成信号能量,提供给负载。二、小信号放大电路的主要技术指标1放大倍数放大倍数定义式中各有关量如图2.11所示。;R卜近:估强i:zL一I.图2.11放大倍数的定爻P电压放大倍数、电流放大倍数及功率放大倍数定义分别为2输入电阻Ri输入电阻Ri越大,信号源的衰减越小,反之衰减越大,故Ri越大越好。输入电阻定义如图2.12所示,其计算公式如下:3输出电阻Ro输出电阻用于表明放大电路带负载的能力,Ro越大,表明放大电路带负载的能力越差,反之则越强。Ro的计算公式如下:图2.13所示为:从输出端加假想电源求Ro。0(估帘沟|L匚一一一一一一團2.12输入电阻的定爻OAi迟估号理I2.13输出电阻的定女
14、4通频带如图2.14所示为共射放大电路的频率特性,当放大倍数下降到中频时放大倍数的0.707倍时,所对应的频率分别称为下限频率fL和上限频率fH。上限频率与下限频率之差称为放大器的通频带fBW:通频带fBW:图214通频带的定艮S2.15共射极基本放大电路卩三、共射极基本放大电路的组成及工作原理如图2.15所示为共射极基本放大电路。1组成晶体管T。放大元件,用基极电流iB控制集电极电流iC。电源UCC。使晶体管的发射结正偏,集电结反偏,晶体管处在放大状态,同时也是放大电路的能量来源,提供电流IB和IC。UCC一般在几伏到十几伏之间。偏置电阻RB。用来调节基极偏置电流IB,使晶体管有一个合适的工
15、作点,阻值一般为几十千欧到几百千欧。集电极负载电阻RC。为集电极负载电阻,将集电极电流iC的变化转换为电压的变化,以获得电压放大,阻值一般为几千欧。耦合电容Cl、C2。隔直流通交流的作用。为了减小传递信号的电压损失,Cl、C2应选得足够大,一般为几微法至几十微法,通常采用电解电容器。2工作原理(1)静态和动态。静态和动态定义如下:静态rr指ui=o时,放大电路的工作状态,也称直流工作状态,主要的指标参数有IB、IC和UCE,称为静态工作点,用Q表示。动态rr指ui0时,放大电路的工作状态,也称交流工作状态,主要指标参数有Ri、Ro、AU。2)直流通路和交流通路。如图2.16所示。El2.16基
16、本放犬器直流通路及苴交疣通路3)放大原理。在放大电路中,交、直流一起叠加输入进行放大,合适的直流输入是为了保证交流输入放大不失真,放大信号波形如图2.17所示。四、共射极基本放大电路的分析1静态分析(求静态工作点)放大电路的静态分析有计算法和图解分析法两种。(1)计算分析法。根据直流通路可对放大电路的静态进行计算(2)图解分析法。放大电路静态时的图解分析如图2.18所示。直流负载线的确定方法:由直流负载列出方程式UCE二UCC-ICRC;在输出特性曲线UCE轴及iC轴上确定两个特殊点rrUCC和UCC/RC,即可画出直流负载线;在输入回路列方程式UBE=UCC-IBRB;在输入特性曲线上,作出
17、输入负载线,两线的交点即是Q;得到Q点的参数IBQ、ICQ和UCEQ。E2.1S放大电路图解分析法A2动态分析(求动态工作指标)放大电路输入信号后,电路中的电压、电流均将在静态值的基础上,发生相应于输入信号的变化。(1)图解分析法。根据ui在输入特性上求iB、uBE的波形,如图2.21所示。根据iB在输出特性曲线上求iC、uCE的波形。不接RL时的情况,如图2.22所示。接RL时的情况,如图2.23所示。静态工作点对输出波形失真的影响。饱和失真;截止失真。Rce(V)“CEQtcc12.23交.直疣负我线Jr(fhA)图2.24放大电路的非线性失真4(2)计算分析法(放大器性能指标的估算)微变
18、等效电路分析法。等效电路如图2.25所示E2.25共射极放大电路及苴微变等效电路放大器的输入电阻。臥=凡放大器的输出电阻。尺=坨uo输出电阻Ro越小,带负载后的电压uo越接近于等效电压源的电压,故用Ro来衡量放大器的带负载能力。Ro越小则放大器的带负载能力越强。五、静态工作点稳定电路1温度对静态工作点的影响温度Tf-lCf,从而使输出特性曲线上移,造成Q点上移。对于前面的电路(固定偏置信号放大电路)而言,静态工作点由IBQ、ICQ和UCEQ决定,这三个参数中IBQ几乎不随温度而变化,但ICQ与UCEQ却受温度影响。当Tf时会使ICf,从而使输出特性曲线上移,造成Q点上移。严重时将可能使三极管进
19、入饱和区而失去放大能力。为此,需要改进偏置电路,当温度升高时,能够自动减少IB,从而又使IC!,IC返回原值,保持Q点基本稳定。2改进措施:采取分压式偏置稳定电路电路如图2.26所示。盹IQS2.26分压式偏置稳定电路S2.27分压偏置微变等效电路A利用电阻RB1和RB2分压来稳定基极电位。利用发射极电阻来获得反映电流IE变化的信号反馈到输入端,从而实现工作点稳定。分压式偏置稳定电路的微变等效电路如图2.27所示。(1)电压放大倍数。2)输入电阻。不考虑Rb时,毘=%+(1+尸)鬧口考虑Rb时,尺=抵/氐阿=堆1如+(1+聞输出电阻-尺=阳结论:分压式偏置稳定电路可使工作点得到稳定,但却使电压
20、放大倍数下降了电路的改进措施为:加旁路电容CE,如图2.28所示。CE将RE短路,RE对交流不起作用,电路的电压放大倍数增加了。六、共集基本放大电路基本放大电路如图2.29所示OCi卄P1(ij宜斎w料时必型话凰取犬丘止梏閣2.29共集电极放犬电路及苴直疣通路P1静态分析图2.29所示为共集组态基本放大电路的直流通路,根据电路得Jb弍氐厂珏訓璐+(1+肿E?%=懇氐時氐厂丘用E=Uql托Re2动态分析微变等效电路如图2.30,则中频电压放大倍数k令皿FRTET1岂I输入电阻为:尺讦尺E1尺曲+(1+沟崔其中環=尺傀由图2.31所示可知其输出电阻为:3共集电极放大电路的特点电压放大倍数小于1,近
21、似等于1,输出电压与输入电压同相位,即电压跟随输入电阻较高;输出电阻较低。4共集电极放大电路的作用共集电极放大电路(也称射极跟随器),具有较高的输入电阻和较低的输出电阻,这是射极跟随器最突出的优点。射极跟随器常用做多放大器的第一级或最末级,也可用于中间隔离级。用做输入级时,其高的输入电阻可以减轻信号源的负担,提高放大器的输入电压。用做输出级时,其低的输出电阻可以减小负载变化对输出电压的影响,并易于与低阻负载相匹配,向负载传送尽可能大的功率。知识链接三多级信号放大电路一、多级放大器的组成多级放大电路方框如图2.33所示,其由输入级、中间级、输出级组成。二、级间的耦合方式两个单级放大电路之间的连接
22、方式,称为耦合方式1阻容耦合方式(1)电路图。如图2.34(a)所示(2)特点。通过电容C耦合,体积小、重量轻,各级的静态工作点互不相关,各自独立。2直接耦合方式电路图,如图2.34(b)所示。特点。用导线耦合,交流、直流都可放大,适用于集成化产品,但各级的静态工作点不是独立的,这将给Q点的调试带来不方便。变压器耦合方式通过变压器耦合,能实现阻抗、电压和电流的变换,此变换是针对交流信号而言的。缺点是体积大、重量重、价格高,且不能传送变化缓慢或直流信号。其电路可阅读有关资料。三、多级放大电路的分析在图2.34所示的两级阻容耦合放大电路中,在分析第一级时,要考虑到后级的输入电阻是前级的负载电阻;在
23、分析第二级时,要考虑到前级的输出电阻是后级的信号源内阻。1放大器的输入电阻和输出电阻以两级阻容耦合放大电路为例,讲解多级放大电路输入电阻和输出电阻的计算。输入电阻。为第一级的输入电阻,即:毘=町=竝坨输出电阻。为最后一级的输出电阻,即:尺=弘=尺喙2放大倍数及其表示方法(1)放大倍数(增益)的倍数值表示法在两级放大电路中,前一级的输出电压是后一级的输入电压,则两级放大器的电压放大倍数为:UA=02=o2o1=AAuUUUu1u2io1i则n级放大器的电压放大倍数为:(2)增益的分贝表示法(放大倍数用分贝来表示时常称为增益)。功率增益为:堆(dB)=lDl諳dB该方法的优点:计算和使用方便,可将
24、多级放大器的乘、除关系转化为对数的加减关系。知识链接四功率放大器一个完整的放大电路一般由多级单管放大电路组成。比如音频放大器,在完成放大工作时,先由小信号放大电路对输入信号进行电压放大,然后再由功率放大器对信号进行功率放大,以推动扬声器工作。这种以功率放大为目的的放大电路,叫做功率放大器。本书重点介绍OCL功率放大器、OTL功率放大器和BTL功率放大器的工作原理。一、功率放大器的要求对功率放大器的要求有以下几点。要求足够大的输出功率效率要高非线性失真要小功放管要采取散热保护二、低频功放的种类按照功率放大器与负载之间的耦合方式不同,可分为:变压器耦合功率放大器;电容耦合功率放大器,也称为无输出变
25、压器功率放大器,即OTL功率放大器;直接耦合功率放大器,也称为无输出电容功率放大器,即OCL功率放大器;桥接式功率放大器,即BTL功率放大器。根据功放电路是否集成,可分为:分立元件式功率放大器和集成功率放大器。按照三极管静态工作点选择的不同可分为:甲类功率放大器、乙类功率放大器、甲乙类功率放大器。三、集成功率放大电路集成功率放大电路由输入级、中间级、推动级、输出级、保护电路及偏置电路等组成。集成功率放大器常采用的电路有:OTL电路、OCL电路和BTL电路三种。下面以音频功率放大器为例进行分析。OTL功率放大器图2.35所示为OTL功率放大器基本原理图。(1)特点。两只输出管是串联供电的,在电源
26、电压较高时,可有较大的输出功率。因为输出端有电容隔直,所以不必设置扬声器保护电路,但由于输出端有隔直电容的存在,使放大器的低频难以进一步展宽。(2)基本工作原理。信号正半周。输入信号为正半周时,VT1导通,VT2截止,VT1由电源供电。输出信号电流iCl的路径是:电源正极一VT1的集电极一VT1的发射极一电容器C-扬声器f电源负极。扬声器放出信号正半周的声音,如图中实线所示。信号负半周。输入信号为负半周时,VT2导通,VT1截止,VT2由电容器C供电。输出信号电流iC2的路径是:电容器C的正极fVT2的发射极fVT2的集电极f扬声器f电容器C的负极。扬声器放出信号负半周的声音,如图中虚线所示。
27、由于两只功放管的电路完全对称,所以输入信号的正、负半周得到了均等的放大。E2.35OTL功率放大电路R.隔RE12.36典型OTL功率放犬电路Ihv)s?3)典型OTL功放电路。如图2.36所示为典型的OTL功率放大电路。其放大原理介绍如下:输入信号ui为负半周时。信号ui经Cl耦合加在VT1的基极,经VT1放大后由集电极输出。由于三极管的倒相作用,集电极输出的是正极性信号,使C、D点电位升高,根据三极管的放大原理可知,此时VT2导通,VT3截止。信号经VT2放大后,从VT2的发射极输出。从VT2输出的信号电流iC2由电源+UCC提供能源。iC2从VT2的发射极出发,经输出耦合电容C4、自上而
28、下通过扬声器SP形成回路,同时对C3充电。输入信号ui为正半周时。ui经Cl耦合加在VT1的基极,经VT1放大后由集电极输出。由于三极管的倒相作用,集电极输出的是负极性信号,使C、D点电位下降。根据三极管的放大原理可知,此时VT2截止,VT3导通,从VT3输出的信号电流iC3由耦合电容C4提供能源。iC3从VT3的发射极出发,经VT3的集电极自下而上通过扬声器形成回路。复合管的功率放大器(1)复合管。按一定原则将两只或两只以上的放大管连接在一起,组成的一个等效放大管称为复合管。如图2.37所示。Cf內民赳I=*E2.37复合管连接方法d复合管的主要特点:复合管的电流放大系数大大提高,总的电流放
29、大系数是两单管电流放大系数的乘积,即卩二卩1卩2;由复合管组成的放大器的输入电阻提高很大。复合管的缺点是穿透电流较大,因而其温度稳定性变差。复合管连接规律:在复合时,第一个管子为小功率管,第二个管子为大功率管。复合管的导电极性是由第一个管子的极性来决定的。复合管内部各晶体管的各极电流方向都符合原来的极性,并符合基尔霍夫电流定律。2)复合管的功率放大器。如图2.38所示,是采用复合管的互补对称功率放大器。准互补对称功率放大器如图2.39所示。02.38采用复合管的互补对称功放器E2.39采用复合管的淮互补对称功放器OCL功率放大器OCL的含义是没有输出电容。(1)特点。与OTL功率放大器相比,具
30、有以下特点:省去了输出电容,使放大器的低频特性范围增大;由于没有隔直流的输出电容,所以必须设置扬声器保护电路;采用正、负两组电源供电,使电路的结构复杂了一些;输出端的静态工作电压为零。(2)基本工作原理。OCL功放电路的两只输出管是参数相同的异极性管,上管是NPN型,下管是PNP型。该电路有两组电源:正电源和负电源。其基本工作原理为:当信号正半周输入时,VT1导通、VT2截止,VT1由正电源供电。输出信号电流iC1的路径是:VT1的集电极一VT1的发射极一自左而右通过扬声器一地。扬声器放出信号正半周的声音,如图2.40中实线所示。当信号负半周输入时,VT2导通、VT1截止,VT2由负电源供电。
31、输出信号电流iC2的路径是:VT2的集电极一地一自右向左通过扬声器一VT2的发射极。扬声器放出信号负半周的声音。如图2.40中虚线所示。S2.40OCL功放电路基本原理BTL功率放大器(1)电路。如图2.41所示,是BTL电路的原理图。BTL电路的结构,如图2.42所示。HC9C丄E2.41BTL电路的原理團占%E2.42BTL结构團心UTI业曲I刖制耳(2)工作原理。从电路结构上来看,两个OCL电路的输出端分别接在负载的两端。电路在静态时,两个输出端保持等电位,这时负载两端电位相等,无直流电流流过负载。在有信号输入时,两输入端分别加上了幅度相等、相位相反的信号。在输入正半周时,VT1、VT4
32、导通,VT2、VT3截止。导通电流由电源一VT1负载RL-VT4一地,电流流向如图中实线所示,负载得到了正半周波形。在输入负半周时,VT2、VT3导通,VT1、VT4截止。导通电流由电源一VT3一负载RL-VT2一地,电流流向如图中虚线所示,负载得到负半周波形。4只功率放大管以推挽方式轮流工作,共同完成了对一个周期信号的放大。VT1导通时,VT4也导通,在这半个周期内,负载两端的电位差为2Auol。在理想情况下,VT1导通时uo1从i0i土上升到UCC即Auol二UCC;而VT4导通时uo2从i0i土下降到-UCC,即Auo2=-UCC。这样,负载上的电位差为AUL=2UCC。在另半个周期内,
33、VT2和VT3导通,负载上的电位为AUL=2UCC,即BTL电路负在上的正弦波最大峰值电压为电源电压的两倍。由于输出功率与输出电压的平方成正比,因此在同样条件下,BTL的输出功率为OTL或OCL电路的4倍。BTL功率放大器可以由两个完全相同的OTL或OCL电路按图2.41所示的方式组成一个BTL电路。由图可见,BTL电路需要的元件比OTL或OCL电路多一倍,因此用分离元件来构成BTL电路就显得复杂成本也比较高。根据电桥平衡原理,BTL电路左右两臂的三极管分别配对即可实现桥路的对称。这种同极性、同型号间三极管的配对显然比互补对管的配对更加容易也更加经济,特别适宜制作输出级为分立元件的功放。知识链
34、接五场效应管简介场效应管是利用电场效应来控制半导体多数载流子导电的单极型半导体器件。它不仅具有一般半导体三极管体积小、重量轻、耗电省、寿命长的特点,而且还具有输入阻抗高,噪声低、热稳定性好、抗干扰能力强和制造工艺简单的优点,因此在大规模集成电路中得到广泛的应用。根据参与导电的载流子来划分,它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件。从结构来划分,它有结型场效应三极管JFET和绝缘栅型场效应三极管IGFET之分。一、绝缘栅场效应管的结构及工作原理结构绝缘栅场效应管(MOSFET)分为:增强型(N沟道、P沟道)、耗尽型(N沟道、P沟道)。N沟道增强型MOSFET的结构示意图和符号如
35、图2.43所示。工作原理(1)栅源电压UGS的控制作用。转移特性曲线,如图2.44所示。GDg2.43N沟道増强型MOSFET的结构示意图和符号图244转移特性当UGS=OV时,漏源之间相当于两个背靠背的二极管,在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。当栅极加有电压时,若OVUGSVUGS(th)(UGS(th)称为开启电压)时,通过栅极和衬底间的电容作用,将靠近栅极下方的P型半导体中的空穴向下方排斥,出现了一薄层负离子的耗尽层。耗尽层中的少子将向表层运动,但数量有限,不足以形成沟道,将漏极和源极沟通,所以仍然不足以形成漏极电流ID。进一步增加UGS,当UGSUGS(th)时,由于此时的栅
36、极电压已经比较强,在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子,可以形成沟道,将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压,就可以形成漏极电流ID。在栅极下方形成的导电沟道中的电子,因与P型半导体的载流子空穴极性相反,故称为反型层。随着UGS的继续增加,ID将不断增加。在UGS=0时ID=0,只有当UGSUGS(th)后才会出现漏极电流,这种MOS管称为增强型MOS管。UGS对漏极电流的控制关系可用“iD=f(UGS)=常数”这一曲线描述,称为转移特性曲线,如图2.44所示。跨导的定义式如下:h=A7d血闪sI7=反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。漏源电压UDS对漏极电流ID的控制作用。当UGS
37、UGS(th),且固定为某一值时,分析漏源电压UDS对漏极电流ID的影响UDS的不同变化对沟道的影响如图2.45所示。根据此图可以有如下关系:旺=旺&+口関=闪d+卜CrD=GSDS当UDS为0或较小时,相当UGDUGS(th),沟道分布如图2.45(a)所示,此时UDS基本均匀降落在沟道中,沟道呈斜线分布。在紧靠漏极处,沟道达到开启的程度以上,漏源之间有电流通过。当UDS增加到使UGD=UGS(th)时,沟道如图2.45(b)(b)所示。这相当于UDS增加使漏极处沟道缩减到刚刚开启的情况,称为预夹断,此时的漏极电流ID基本饱和。当UDS增加到UGDVUGS(th)时,沟道如图2.45(c)(c)所示。此时预夹断区域加长,伸向S极。UDS增加的部分基本降落在随之加长的夹断沟道上,ID基本趋于不变。当UGSUGS(th),且固定为某一值时,UDS对ID的影响,即这一关系曲线如图2.46所示。这一曲线称为漏极输出
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