电子技术第讲(功放,场效应管放大器)

电子技术第讲(功放,场效应管放大器)1第1页，课件共45页，创作于2023年2月对功率放大的基本要求：（1）在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。（2）由于功率较大，就要求提高效率。功放电路输出功率、效率、失真三者的关系：（1）为获得较大的输出功率，应工作在极限状态（注意PCM、ICM、U(BR)CEO）；（2）为获得大的效率，应工作在甲乙类或乙类状态；SEE教材P72（3）为使波形不失真，应采用互补对称电路。2第2页，课件共45页，创作于2023年2月互补对称功放的类型无输出变压器形式（OTL电路）无输出电容形式（OCL电路）OTL:OutputTransformerlessOCL:OutputCapacitorless互补对称：电路中采用两只晶体管，NPN、

PNP各一只；两管特性一致。类型：3第3页，课件共45页，创作于2023年2月15.8.1无输出变压器的互补对称功放电路一、特点由NPN型、PNP型三极管构成两个对称的射极输出器对接而成。单电源供电；有发射极电阻；输出加有大电容。0.5UCCRLuiT1T2+UCCCLAUL+-UCRE1RE2则T1、T2特性对称，

二、静态分析令：4第4页，课件共45页，创作于2023年2月iL=ic2T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式，称为乙类放大。SEE教材P73图15.8.1（C）三、动态分析设输入端在0.5UCC直流电平基础上加入正弦信号。时，T1导通、T2截止；iL=ic1

;时，

T1截止、

T2导通。若输出电容足够大，UC基本保持在0.5UCC，负载上得到的交流信号正负半周对称，但存在交越失真。0.5UCCuit交越失真RLuiT1T2+UCCCLAUL+-ic1ic25第5页，课件共45页，创作于2023年2月乙类放大的输入输出波形关系:交越失真死区电压uiuou"ou´o

´tttt交越失真：输入信号ui在过零前后，输出信号出现的失真便为交越失真。RLuiT1T2+UCCCAUL+-6第6页，课件共45页，创作于2023年2月(1)静态电流

ICQ、IBQ等于零；P73乙类定义(2)每管导通时间等于半个周期；(3)存在交越失真。乙类放大的特点：RLuiT1T2+UCCCAUL+-7第7页，课件共45页，创作于2023年2月四、电路的改进1.克服交越失真交越失真产生的原因：在于晶体管特性存在非线性，ui

<uT（死区电压）时晶体管截止。iBiBuBEtuitUT8第8页，课件共45页，创作于2023年2月克服交越失真的措施：电路中增加R1、D1、D2、R2支路。

静态时:

T1、T2两管发射结电位分别为二极管D1、D2的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态；动态时：设ui加入如图示信号。正半周T2截止，T1基极电位进一步提高，进入良好的导通状态；负半周T1截止，T2

基极电位进一步提高，进入良好的导通状态。R1D1D2R2+UCCuiiLRLT1T2+-uitt9第9页，课件共45页，创作于2023年2月为更好和T1、T2两发射结电位配合，克服交越失真，电路中的D1、D2两二极管可以用UBE电压倍增电路替代。2.UBE电压倍增电路B1B2+-BER1R2UIBI合理选择R1、R2大小，B1、B2间便可得到UBE任意倍数的电压。图中B1、B2分别接T1、T2的基极。假设I>>IB，则10第10页，课件共45页，创作于2023年2月3.电路中增加复合管增加复合管的目的是：扩大电流的驱动能力。复合管的构成方式：cbeT1T2ibicbecibic方式一：11第11页，课件共45页，创作于2023年2月becibic方式二：cbeT1T2ibic

1

2晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。复合管构成方式很多。不论哪种等效方式，等效后晶体管的性能确定均如下：12第12页，课件共45页，创作于2023年2月15.8.2无输出电容的互补对称功放电路一、工作原理（设ui为正弦波）电路的结构特点：ui-UCCT1T2uo+UCCRLiL1.由NPN型、PNP型三极管构成两个对称的射极输出器对接而成。2.双电源供电。3.输入输出端不加隔直电容。13第13页，课件共45页，创作于2023年2月ic1ic2动态分析：ui

0VT1截止，T2导通ui>0VT1导通，T2截止iL=ic1

;ui-UCCT1T2uo+UCCRLiLiL=ic2因此，不需要隔直电容。静态分析：ui=0V

T1、T2均不工作

uo=0V14第14页，课件共45页，创作于2023年2月-UEE+UCCERCT1RCT2T5T6RC3RE2RC4RE3T7T9T8RE4RE5T11T10RL第4级：互补对称射极跟随器差动放大器第2级第1级：差动放大器第3级：单管放大器集成运放内部的功率放大器15第15页，课件共45页，创作于2023年2月第15章基本放大电路15.9场效应管及其放大电路第5讲（2）第16页，课件共45页，创作于2023年2月§15.9.1场效应管简介场效应管与晶体管比较：（1）T为电流控制元件（通过控制IB控制IC），FET为电压控制元件（通过控制UGS控制ID）；（2）T输入电阻较低，温度稳定性差；而FET输入阻抗高，温度稳定性好。场效应管FET-FieldEffectTransistor17第17页，课件共45页，创作于2023年2月结型场效应管JFET绝缘栅型场效应管MOS场效应管有两种:N沟道P沟道耗尽型增强型耗尽型增强型18第18页，课件共45页，创作于2023年2月

MOS绝缘栅场效应管（N沟道）（1）结构PNNGSDP型基底两个N区SiO2绝缘层金属铝N导电沟道未预留

N沟道增强型预留

N沟道耗尽型教材P7819第19页，课件共45页，创作于2023年2月PNNGSDGSDN沟道增强型（2）符号N沟道耗尽型GSD栅极漏极源极20第20页，课件共45页，创作于2023年2月

耗尽型N沟道MOS管的特性曲线IDmAVUDSUGS实验线路(共源极接法)GSD21第21页，课件共45页，创作于2023年2月输出特性曲线UGS=0VUDS（V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V夹断电压UGS(off)=-2V固定一个UDS，画出ID和UGS的关系曲线，称为转移特性曲线IDSS22第22页，课件共45页，创作于2023年2月

耗尽型N沟道MOS管的特性曲线转移特性曲线实验表明，在UGS(off)＜＝UGS

＜＝

0时，耗尽型场效应管的转移特性可近似表示：0IDUGSUGS(off)IDSSUGS(off)-夹断电压IDSS–原始沟道导电电流23第23页，课件共45页，创作于2023年2月跨导gmUGS=0VUDS（V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V=

ID/

UGS=（3-2）/（1-0）=1/1=1mA/V

UGS

ID24第24页，课件共45页，创作于2023年2月§15.9.2场效应管放大电路1.电路的组成原则及分析方法(1)静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流（ID）区。(2)动态:能为交流信号提供通路。组成原则静态分析：估算法、图解法。动态分析：微变等效电路法。分析方法25第25页，课件共45页，创作于2023年2月N沟道耗尽型绝缘栅场效应管符号及特性曲线GSDIDUDSUGSGSD26第26页，课件共45页，创作于2023年2月UGS=0VUDS（V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2VQ跨导gm=

ID/

UGS

ID=gm

UGSid=gmugsID=gm

UGS27第27页，课件共45页，创作于2023年2月2场效应管的微变等效电路GSDSGDrDSidrDS=

UDS/

ID很大，可忽略。28第28页，课件共45页，创作于2023年2月场效应管的微变等效电路压控电流源（VCCS）SGDid流控电流源(CCCS)对照becrbeic=ibib29第29页，课件共45页，创作于2023年2月3场效应管放大电路uo+UDDRSuiCSC2C1RDRGRLGDSIDUDSIS注：栅极无电流UGS＝－RSIS＝－RSIDUDS＝UDD－RDID–RSIS=UDD－ID(RD+RS)电路中元件作用：RG－栅极电阻RS－源极电阻RD－漏极电阻CS－源极旁路电容30第30页，课件共45页，创作于2023年2月4分压式偏置电路静态分析无输入信号时（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页，课件共45页，创作于2023年2月IG=0直流通道+UDD+20VR1RDRGR2200K51K1M10KRS10KGDSIDUDSIG计算得：32第32页，课件共45页，创作于2023年2月动态分析微变等效电路SGR2R1RGDRLRDUgsgmUgsUiUoIdSGDid+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL200K51K1M10K10KGDS10K33第33页，课件共45页，创作于2023年2月动态分析：UgsUiUgsgmIdriroUoSGR2R1RGRL

DRLRD=–gmUiRL

电压放大倍数负号表示输出输入反相34第34页，课件共45页，创作于2023年2月电压放大倍数估算=-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页，课件共45页，创作于2023年2月ro=RD=10K

SGR2R1RGRL

DRLRD输入电阻、输出电阻=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页，课件共45页，创作于2023年2月5源极输出器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页，课件共45页，创作于2023年2月静态工作点:计算得：IG=038第38页，课件共45页，创作于2023年2月uo+UDD+20VRSuiC1R1RGR2RL200K51K1M10KDSC2G10K微变等效电路：39第39页，课件共45页，创作于2023年2月微变等效电路：Ui=Ugs+UoUo=Id(RS//RL)=gmUgsRLrirogR2R1RGsdRLRS40第40页，课件共45页，创作于2023年2月求riri=RG+R1//R2ri