1、電子技術(shù)第講(功放,場效應(yīng)管放大器)第1頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四1對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)采用互補對稱電路。第2頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四2 互補對稱功放的類型 無輸出變壓器形式 （ OTL電路）無輸出電容形式 （ OCL電路）OTL: Out

2、put TransformerlessOCL: Output Capacitorless互補對稱：電路中采用兩只晶體管，NPN、 PNP各一只；兩管特性一致。類型：第3頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四315.8.1 無輸出變壓器的互補對稱功放電路一、特點由NPN型、PNP型三極管構(gòu)成兩個對稱的射極輸出器對接而成。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 特性對稱，二、靜態(tài)分析令：第4頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四4iL=ic2T1、T2兩個晶體管都只在半個周期內(nèi)工

3、作的方式，稱為乙類放大。SEE 教材P73圖（C）三、動態(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。時，T1導(dǎo)通、T2截止；iL= ic1 ;時， 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正負(fù)半周對稱，但存在交越失真。0.5UCCuit交越失真RLuiT1T2+UCCCLAUL+-ic1ic2第5頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四5乙類放大的輸入輸出波形關(guān)系:交越失真死區(qū)電壓uiuououo tttt交越失真：輸入信號 ui在過零前后，輸出信號出現(xiàn)的失真便為交越失真。RLuiT1T2+UCCCAUL+-第

4、6頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四6(1) 靜態(tài)電流 ICQ、IBQ等于零；P73乙類定義(2) 每管導(dǎo)通時間等于半個周期 ； (3) 存在交越失真。 乙類放大的特點：RLuiT1T2+UCCCAUL+-第7頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四7四、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 IB，則第10頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四103. 電路中增加復(fù)合管增加復(fù)合管的目的是：擴大電流的驅(qū)動能力。復(fù)合管的構(gòu)成方式：cbeT1T2ibicbecibic方式一：第11頁，共45頁，202

5、2年，5月20日，20點1分，星期四11becibic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：第12頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四1215.8.2 無輸出電容的互補對稱功放電路一、工作原理（設(shè)ui為正弦波）電路的結(jié)構(gòu)特點：ui-UCCT1T2uo+UCCRLiL1. 由NPN型、PNP型三極管構(gòu)成兩個對稱的射極輸出器對接而成。2. 雙電源供電。3. 輸入輸出端不加隔直電容。第13頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四13ic1ic2動態(tài)分析：ui

6、 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 = 0V第14頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四14-UEE+UCCERCT1RCT2T5T6RC3RE2RC4RE3T7T9T8RE4RE5T11T10RL第4級：互補對稱射極跟隨器差動放大器第2級第1級：差動放大器第3級：單管放大器集成運放內(nèi)部的功率放大器第15頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四15第15章 基本放大電路15.9 場效應(yīng)管及其放大電路第5

7、講（2）第16頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四15.9.1 場效應(yīng)管簡介場效應(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。場效應(yīng)管FET-Field Effect Transistor第17頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四17結(jié)型場效應(yīng)管JFET絕緣柵型場效應(yīng)管MOS場效應(yīng)管有兩種:N溝道P溝道耗盡型增強型耗盡型增強型第18頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四18 MOS絕緣柵場效應(yīng)管（N溝

8、道）（1） 結(jié)構(gòu)PNNGSDP型基底兩個N區(qū)SiO2絕緣層金屬鋁N導(dǎo)電溝道未預(yù)留 N溝道增強型預(yù)留 N溝道耗盡型教材P78第19頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四19PNNGSDGSDN溝道增強型（2）符號N溝道耗盡型GSD柵極漏極源極第20頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四20耗盡型N溝道MOS管的特性曲線IDmAVUDSUGS 實驗線路(共源極接法)GSD第21頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四21輸出特性曲線UGS=0VU DS （V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V夾斷電壓U

9、GS(off)=-2V固定一個U DS，畫出ID和UGS的關(guān)系曲線，稱為轉(zhuǎn)移特性曲線IDSS第22頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四22耗盡型N溝道MOS管的特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線實驗表明，在UGS(off)UGS 0時，耗盡型場效應(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)電電流第23頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四23跨導(dǎo)gmUGS=0VU DS （V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V= ID / UGS =（3-2）/（1-0）=1/1

10、=1mA/V UGS ID第24頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四24 15.9.2 場效應(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，使場效應(yīng)管工作在恒流（ID）區(qū)。 (2) 動態(tài): 能為交流信號提供通路。組成原則靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動態(tài)分析：微變等效電路法。分析方法第25頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四25N溝道耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管 符號及特性曲線GSDIDUDSUGSGSD第26頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四26UGS=0VU DS （V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=

11、+2VUGS=-1VUGS=-2VQ跨導(dǎo)gm = ID / UGS ID = gm UGSid=gmugsID = gm UGS第27頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四272 場效應(yīng)管的微變等效電路GSDSGDrDSidrDS = UDS / ID 很大，可忽略。第28頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四28場效應(yīng)管的微變等效電路壓控電流源（VCCS）SGDid流控電流源(CCCS)對照becrbeic =ibib第29頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四293 場效應(yīng)管放大電路uo+UDDRSuiCSC2C1RDRGRLGDSID

12、UDSIS注：柵極無電流UGSRSISRSIDUDSUDD 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源極旁路電容第30頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四304 分壓式偏置電路靜態(tài)分析無輸入信號時（ui=0），估算：UDS和 ID。uo+UDD=+20VRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL200K51K1M10K10KGDS10KIDUDSR1=200kR2=51kRG=1MRD=10kRS=10kRL=10kgm =1.5mA/VUDD=20VIDSS=0.9mAUGS(off)-4V第31頁，共45頁

13、，2022年，5月20日，20點1分，星期四31IG=0直流通道+UDD+20VR1RDRGR2200K51K1M10KRS10KGDSIDUDSIG計算得：第32頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四32動態(tài)分析微變等效電路SGR2R1RGDRLRDUgsgmUgsUiUoIdSGDid+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL200K51K1M10K10KGDS10K第33頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四33 動態(tài)分析：UgsUiUgsgmIdriroUoSGR2R1RGRLDRLRD= gm UiRL 電壓放大倍數(shù)負(fù)號表示輸出

14、輸入反相第34頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四34電壓放大倍數(shù)估算=-1.5（10/10）=-7.5RL=RD/RLR1=200kR2=51kRG=1MRD=10kRS=10kRL=10kgm =1.5mA/VUDD=20VIDSS=0.9mAUGS(off)-4V第35頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四35ro=RD =10K SGR2R1RGRLDRLRD輸入電阻、輸出電阻=1+0.2/0.051=1.0407M rirori=RG+R1/R2R1=200kR2=51kRG=1MRD=10kRS=10kRL=10kgm =1.5mA/VUDD=

15、20VIDSS=0.9mAUGS(off)-4V第36頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四365 源極輸出器uo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL200K51K1M10KDSC2G10KR1=200kR2=51kRG=1MRD=10kRS=10kRL=10kgm =1.5mA/VUDD=20VIDSS=0.9mAUGS(off)-4V第37頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四37靜態(tài)工作點:計算得：IG=0第38頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四38uo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL200K51K1M10

16、KDSC2G10K微變等效電路：第39頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四39微變等效電路：Ui=Ugs+UoUo =Id(RS/RL)=gm Ugs RLrirogR2R1RGsdRLRS第40頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四40求riri=RG+R1/R2rirogR2R1RGsdRLRS第41頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四41求ro加壓求流法=RS1+gm RSrirogR2R1RGsdRLRS第42頁，共45頁，2022年，5月20日，20點1分，星期四42ri=RG+R1/R2+UDD +20VuoRSuiC1R1RGR2RL200K51K1M10KDSC2G10KAu =gm RL1+gm RL=1.5 (10/10) /1+1.5 (10/10) =0.88 =RS1+gm RSro=10/(1+1.5 10)=0.625 k代入數(shù)值計算=1+0.2/0.051=1.0407 MR1=200kR2=51kRG=1MRD=10kRS=10kRL=10kgm