【正文】 RL = 20k?, 試求 電路的靜態(tài)值和差模電壓放大倍數(shù) 。 解 : mA0 . 6A10102 122 3EEC ????? REImA0 . 0 1 2mA500 . 6CB ??? ?IIV6V)100 . 6101012( 33CCCCCE ???????? ?IRUU112 . 4 120 550beBLd ??????????rRRA ?式中 ???? k521// LCL RRR???????? k 2 . 4 1Ω)0 . 626( 2 0 026)1()(200Ebe Ir ?單端輸出時(shí)差分電路的差模電壓放大倍數(shù)為 )(beBCi1o1i2i1o1d 212反相輸出rRβRuuuuuA??????)(212 beBCi2o2i2i1o2d 同相輸出rRβRuuuuuA??????即：?jiǎn)味溯敵霾罘蛛娐返碾妷悍糯蟊稊?shù)只有雙端輸出 差分電路的一半。 雙端輸入分雙端輸出和單端輸出兩種。 此外，還有單端輸入的 , 即將 T1輸入端或 T2輸入端接“地” , 而另一端接輸入信號(hào) ui 。同樣單端輸入也分為雙端輸出和單端輸出兩種。四種差分放大電路的比較見(jiàn)表 。 CdC M R R AAK ? ) 分 貝(lg20( d B )CdC M R AAK ? 全面衡量差分放大電路放大差模信號(hào)和抑制共模信號(hào)的能力。 差模放大倍數(shù) 共模放大倍數(shù) KCMR越大，說(shuō)明差放分辨 差模信號(hào)的能力越強(qiáng)，而抑制 共模信號(hào)的能力越強(qiáng)。 共模抑制比 共模抑制比 若電路完全對(duì)稱(chēng)，理想情況下共模放大倍數(shù) Ac = 0 輸出電壓 uo = Ad （ ui1 － ui2 ） = Ad uid 若電路不完全對(duì)稱(chēng)，則 Ac? 0， 實(shí)際輸出電壓 uo = Ac uic + Ad uid 即共模信號(hào)對(duì)輸出有影響 。 功率放大電路 對(duì)功率放大電路的基本要求 功率放大電路的作用： 是放大電路的 輸出級(jí) ，去推動(dòng)負(fù)載工作。例如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)、電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)等。 (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，要求提高效率。 電源供給的直流功率率負(fù)載得到的交流信號(hào)功?ηIC UCE O Q iC t O IC UCE O Q iC t O IC UCE O Q iC t O 晶體管的工作狀態(tài) 甲類(lèi)工作狀態(tài) 晶體管在輸入信號(hào) 的整個(gè)周期都導(dǎo)通 , 靜態(tài) IC較大，波形好 , 管耗大效率低。 乙類(lèi)工作狀態(tài) 晶體管只在輸入信號(hào) 的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通， 靜態(tài) IC=0，波形嚴(yán)重失真 , 管耗小效率高。 甲乙類(lèi)工作狀態(tài) 晶體管導(dǎo)通的時(shí)間大于半個(gè)周期，靜態(tài) IC? 0，一般功放常采用。 互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路 互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路是集成功率放大電路輸出級(jí)的基本形式。當(dāng)它通過(guò)容量較大的電容與負(fù)載耦合時(shí)，由于省去了變壓器而被稱(chēng)為 無(wú)輸出變壓器 (Output Transformerless)電路，簡(jiǎn)稱(chēng) OTL電路。若互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路直接與負(fù)載相連，輸出電容也省去，就成為 無(wú)輸出電容 (Output Capacitorless)電路，簡(jiǎn)稱(chēng) OCL電路。 OTL電路采用單電源供電， OCL電路采用雙電源供電。 1. OTL電路 (1) 特點(diǎn) T T2的特性一致； 一個(gè) NPN型、一個(gè) PNP型 兩管均接成射極輸出器； 輸出端有大電容； 單電源供電。 (2) 靜態(tài)時(shí) (ui= 0) 2 CCCUu ?2CCAUV ?, IC1? 0， IC2 ? 0 OTL原理電路 電容兩端的電壓 RL ui T1 T2 +UCC C A uO + + + RL ui T1 T2 A uo + + (3) 動(dòng)態(tài)時(shí) 設(shè)輸入端在 UCC/2 直流 基礎(chǔ)上加入正弦信號(hào)。 T1導(dǎo)通 、 T2截止 ； 同時(shí)給電容充電 T2導(dǎo)通 、 T1截止 ； 電容放電，相當(dāng)于電源 若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負(fù)載上得到的交流信號(hào)正負(fù)半周對(duì)稱(chēng)。 ic1 ic2 交流通路 uo 輸入交流信號(hào) ui的正半周 輸入交流信號(hào) ui的負(fù)半周 (4) 交越失真 當(dāng)輸入信號(hào) ui為正弦波時(shí)， 輸出信號(hào)在過(guò)零前后出現(xiàn)的 失真稱(chēng)為交越失真。 交越失真產(chǎn)生的原因 由于晶體管特性存在非線(xiàn)性， ui 死區(qū)電壓晶體管導(dǎo)通不好。 交越失真 采用各種電路以產(chǎn)生有不大的偏流，使靜態(tài)工作點(diǎn)稍高于截止點(diǎn)，即工作于甲乙類(lèi)狀態(tài)。 克服交越失真的措施 ui ?t O uo ?t O (5) 克服交越失真的 OTL互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)放大電路 兩個(gè)晶體管 T1 (NPN型 )和 T2(PNP 型 )的特性基本相同 。 靜態(tài)時(shí) , 調(diào)節(jié) R3 ,使 A 點(diǎn)的電位 為 ； CC21 U 輸出電容 CL上 的電壓也等于 ； CC21U R1 和 D D2 上的壓降使兩管獲得合適的偏壓 ， 工作在甲乙類(lèi)狀態(tài) 。 OTL互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)放大電路 O t ui O t uo iC2 iC1 ? R1 RL R3 R2 D1 D2 T1 T2 +UCC A C + uo + ? + CL + 在輸出功率較大時(shí)常采用復(fù)合管 復(fù)合管的構(gòu)成 ic1=? 1 ib1 , ic2=??2 ib2 = ?2 (1+?1 ) ib1, ic = ic1+ ic2 =[?1+?2 (1+??1 )] ib1 ? ?1 ?2 ib1 方式 1 ib2= ie1=(1+?1 ) ib1 , ib= ib1 , C B E T1 NPN T2 NPN ib ic ie B E C ib ic ie NPN ?復(fù)合管的電流放大系數(shù) ? ? ?1 ?2 復(fù)合管的類(lèi)型與復(fù)合管中第一只管子的類(lèi)型相同 方式 2 E B C T1 PNP T2 NPN ib ic ie B C E ib ic ie PNP 2. 無(wú)輸出電容 (OCL)的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)放大電路 OCL電路需用正負(fù) 兩路電源 。 其工作原理 與 OTL電路基本相同 。 R1 RL R3 R2 D1 D2 T1 T2 +UCC A C + Ui + uo ? ?UCC ? + OCL互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)放大電路 集成功率放大器 相位補(bǔ)償 , 消除 自激振蕩 , 改善 高頻負(fù)載特性。 去耦，濾掉 高頻交流 消振，防止高頻自激 集成功放 LM386接線(xiàn)圖 特點(diǎn) : 工作可靠、使用方便。只需在器件外部適當(dāng)連線(xiàn)，即可向負(fù)載提供一定的功率。 。 + + ∞ . 3 2 ui 。 。 + _ + + 4 7 5 8 + +UCC LM386 + uo + _ R1 R2 C4 R3 C3 C2 C1 C5 場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大 電路 場(chǎng)效應(yīng)晶體管是利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制電流的一種半導(dǎo)體器件，即是 電壓控制元件 。它的輸出電流決定于輸入電壓的大小，基本上不需要信號(hào)源提供電流，所以它的 輸入電阻高，且溫度穩(wěn)定性好。 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 按結(jié)構(gòu)不同 場(chǎng)效應(yīng)管有兩種 : 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管 本節(jié)僅介紹絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管 按工作狀態(tài)可分為： 增強(qiáng)型和耗盡型兩類(lèi) 每類(lèi) 又有 N溝道 和 P溝道 之分 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管 柵極和其它電極及硅片之間是絕緣的，稱(chēng)絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管。 (1) N溝道增強(qiáng)型管的結(jié)構(gòu) 1. 增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管 漏極 金屬電極 柵極 源極 高摻雜 N區(qū) D G S SIO2絕緣層 P型硅襯底 N+ N+ G S D 符號(hào)： 由于柵極是絕緣的，柵極電流幾乎為零，輸入電阻很高，最高可達(dá) 1014? 。 由于金屬柵極和半導(dǎo)體之間的絕緣層目前常用二氧化硅，故又稱(chēng)金屬 氧化物 半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱(chēng) MOS場(chǎng)效應(yīng)管。 漏極 金屬電極 柵極 源極 高摻雜 N區(qū) D G S SIO2絕緣層 P型硅襯底 N+ N+ (2) N溝道增強(qiáng)型管的 工作原理 由結(jié)構(gòu)圖可見(jiàn) ， N+型漏區(qū)和 N+型源區(qū)之間被 P型襯底隔開(kāi)，漏極和源極之間是兩個(gè)背靠背的 PN結(jié) 。 當(dāng)柵源電壓 UGS = 0 時(shí) ，不管漏極和源極之間所加電壓的極性如何，其中總有一個(gè) PN結(jié)是反向偏置的，反向電阻很高，漏極電流近似為零 。 S D P型硅襯底 N+ N+ D S + G EG UGS 當(dāng) UGS 0 時(shí)， P型襯底中的電子受到電場(chǎng)力的吸引到達(dá)表層，填補(bǔ)空穴形成負(fù)離子的耗盡層； 當(dāng)UGS UGS（ th） 時(shí)，還在表面形成一個(gè) N型層，稱(chēng)反型層，即勾通源區(qū)和漏區(qū)的 N型導(dǎo)電溝道，將 DS連接起來(lái)。 UGS愈高， 導(dǎo)電溝道 愈寬。 (2) N溝道增強(qiáng)型管的 工作原理 P型硅襯底 N溝道 N+ N+ D G S 耗盡層 EG + UGS N型溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效 應(yīng)管的導(dǎo)通 P型硅襯底 N+ EG S – G + N+ D N溝道 – + ED ID 當(dāng) UGS ? UGS(th） 后，場(chǎng)效應(yīng)管才形成導(dǎo)電溝道，開(kāi)始導(dǎo)通， 若漏 –源之間加上一定的電壓 UDS，則有漏極電流 ID產(chǎn)生。 在一定的漏 –源電壓 UDS下，使管子由不導(dǎo)通變?yōu)? 導(dǎo)通的臨界柵源電壓稱(chēng)為開(kāi)啟電壓 UGS(th） 。 在一定的 UDS下 漏極電 流 ID的大小與柵源電壓 UGS有關(guān)。所以， 場(chǎng)效 應(yīng)管是一種電壓控制電 流的器件。 (3) 特性曲線(xiàn) 轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn) ID/mA UDS/V o UGS= 1V UGS= 2V UGS= 3V UGS= 4V 漏極特性曲線(xiàn) 恒流區(qū) 可變電阻區(qū) 截止區(qū) 無(wú)溝道 有溝道 UGS/V UGS(th) UDS=常數(shù) ID/16mA O 開(kāi)啟電壓 UGS(th） N型襯底 P+ P+ G S D 符號(hào)： 結(jié)構(gòu) (4) P溝道增強(qiáng)型 SiO2絕緣層 加電壓才形成 P型導(dǎo)電溝道 增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管只有當(dāng) UGS ? UGS(th） 時(shí)才形成導(dǎo)電溝道。 2. 耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管 G S D 符號(hào)： 如果 MOS管在制造時(shí)導(dǎo)電溝道就已形成，稱(chēng)為耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管。 (1 ) N溝道耗盡型管 SiO2絕緣層中 摻有正離子 予埋了 N型 導(dǎo)電溝道 由于耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管預(yù)埋了導(dǎo)電溝道，所以在UGS= 0時(shí)， 若漏 –源之間加上一定的電壓 UDS，也會(huì)有漏極電流 ID 產(chǎn)生。 當(dāng) UGS 0時(shí)，使導(dǎo)電溝道變寬， ID 增大； 當(dāng) UGS 0時(shí)，使導(dǎo)電溝道變窄， ID 減??； UGS負(fù)值愈高，溝道愈窄， ID就愈小。 當(dāng) UGS達(dá)到一定 負(fù)值時(shí)， N型導(dǎo)電溝道消失， ID= 0， 稱(chēng)為場(chǎng)效應(yīng)管處于夾斷狀態(tài)（即截止）。這時(shí)的 UGS稱(chēng)為夾斷電壓，用 UGS(off） 表示。 這 時(shí)的 漏極電流 用 IDSS表示，稱(chēng)為 飽和漏極電流 。 (2) 耗盡型 N溝道 MOS管的特性曲線(xiàn) 夾斷電壓 耗盡型的 MOS管 UGS= 0時(shí)就有導(dǎo)電溝道，加反向電壓到一定值時(shí)才能夾斷。 UGS(off) U DS UGS=0 UGS0 UGS0 漏極特性曲線(xiàn) O ID/mA 16