【正文】 應(yīng)用方面，凡是普通三極管可以使用的場(chǎng)合，原則上都可使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，但要注意場(chǎng)效應(yīng)晶體管的單級(jí)效益較低。集成功率放大電路具有功耗低、失真小、效率高、安裝調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，使用日趨廣泛。多級(jí)放大電路的總電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)放大倍數(shù)的乘積。因此，對(duì)于放大電路不僅要設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，而且還必須在電路上采取措施來(lái)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。 為了使放大電路能正常工作，必須給三極管設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。因此結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管是利用外加電壓 UGS來(lái)改變 PN結(jié)的寬度（ PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)的變化），即改變導(dǎo)電溝道電阻的大小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)漏極電流 ID的控制。（ b）符號(hào) 場(chǎng)效應(yīng)管 132 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理 N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理如 圖 。它的符號(hào)如 圖 （ b） 所示。 P溝道 MOS管和 N溝道 MOS管的區(qū)別在于作為襯底的半導(dǎo)體材料的類型相反，即它是用 N型硅作襯底的，若是耗盡型，則絕緣層中摻入的是負(fù)離子。這樣只要 UGS ＞ 0就有 ID產(chǎn)生。由于導(dǎo)電溝道的電阻大小隨 UGS而變，故稱為可變電阻區(qū)。 場(chǎng)效應(yīng)管 127 圖 N溝道增強(qiáng)型 MOS 管的轉(zhuǎn)移特性曲線 圖 N溝道增強(qiáng)型 MOS 管的輸出特性曲線 場(chǎng)效應(yīng)管 128 （ 1）截止區(qū) 截止區(qū)是指 UGS UGS(th)的區(qū)域，圖 UGS(th)為2V。在一定的漏源電壓下，使增強(qiáng)型 MOS管形成導(dǎo)電溝道，產(chǎn)生漏極電流時(shí)所對(duì)應(yīng)的柵源電壓稱為開(kāi)啟電壓，用 UGS(th)表示。當(dāng)外UDS ，UGS越大，形成的導(dǎo)電溝道越寬，導(dǎo)電溝道的電阻就越小，對(duì)應(yīng)的漏極電流 ID越大。它就是溝通源區(qū)和漏區(qū)的 N型導(dǎo)電溝道。當(dāng)柵極和源極之間不加電壓時(shí)，兩個(gè) N型區(qū)之間沒(méi)有形成導(dǎo)電溝道，屬增強(qiáng)型。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，場(chǎng)效應(yīng)管有兩大類：絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管和結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管。在靜態(tài)時(shí)，同相輸入端、反相輸入端和輸出端皆為 VC/2。因其內(nèi)部采用的是直接耦合，亦可以用作直流放大。 TDA2030A的電器性能穩(wěn)定，并在內(nèi)部集成了過(guò)載和熱切斷保護(hù)電路，能適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作。 T RB RBR1等組成前置電壓放大級(jí)， RB1接至輸出端 E點(diǎn)，構(gòu)成負(fù)反饋，可提高電路工作點(diǎn)的穩(wěn)定性。圖中 D DD RP構(gòu)成輸出級(jí)偏置電路，用以克服交越失真。 復(fù)合管的電流放大系數(shù)近似為組成該復(fù)合管的各三極管 β值的乘積，其值很大。由于 UBE4基本為一固定值（ ～ ），只要適當(dāng)調(diào)節(jié) R R2的比值，就可改變 T T2兩管的偏壓值。 為了消除交越失真，可分別給兩只晶體管的發(fā)射結(jié)加很小的正偏壓，使兩管在靜態(tài)時(shí)均處于微導(dǎo)通狀態(tài)，兩管輪流導(dǎo)通時(shí)，交替得比較平滑，從而減小了交越失真。 圖 雙電源 OCL互補(bǔ)對(duì)稱放大電路 （ a）基本電路；（ b） ui正半周， T1導(dǎo)通；（ c） ui負(fù)半周， T2導(dǎo)通 功率放大電路 98 圖 （ b） 圖 （ c） 圖 功率放大電路 99 圖 OCL互補(bǔ)對(duì)稱功率 放大電路電流、電壓波形 功率放大電路 100 （ 1）輸出功率 輸出電流 和輸出電壓 有效值的乘積，就是功率放大電路的輸出功率，即： 由圖 735 可知， OCL互補(bǔ)對(duì)稱放大電路最大不失真輸出電壓的幅度為： 式中， 三極管的飽和壓降，通常很小，可以略去。 乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大器 采用正、負(fù)電源構(gòu)成的互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路稱為OCL電路，如 圖 （ a） 所示， T1和 T2分別為 NPN型管和 PNP型管，兩管的基極和發(fā)射極分別連接在一起，以增強(qiáng)帶負(fù)載的能力。求單級(jí)放大電器的增益已在前面講述，這里所不同的是需要考慮各級(jí)之間有如下的關(guān)系：后級(jí)的輸入電阻是前級(jí)的負(fù)載電阻，前級(jí)的輸出電壓是后級(jí)的輸入信號(hào)，空載輸出電壓為信號(hào)源電壓。還可用 NPN型管和PNP型管互補(bǔ)使用，如 圖 （ d） 所示。 多級(jí)放大電路 92 但是 RE的引入會(huì)使第二級(jí)放大電路的放大倍數(shù)降低。但如果簡(jiǎn)單地把兩個(gè)基本放大電路直接連接起來(lái)，放大器將是不能正常工作的。變壓器還能改變電壓和改變阻抗，這對(duì)放大電路特別有意義。對(duì)于交流信號(hào)的傳輸，若選用足夠大容量的耦合電容，則交流信號(hào)就能順利傳送到下一級(jí)。 阻容耦合方式 圖 。為了推動(dòng)負(fù)載工作，必須由多級(jí)放大電路對(duì)微弱信號(hào)連續(xù)放大。 由于射極輸出器的輸入電阻很大，向信號(hào)源吸取電流很小，所以常用作多級(jí)放大電路的輸入級(jí)。)1()1(LbeLiou RrRUUA???????LEL RRR //39。正因?yàn)檩敵鲭妷航咏斎腚妷?，兩者的相位差又相同，故射極輸出器又稱射極跟隨器。共集電極電路是從發(fā)射極輸出，所以又稱射極輸出器。所以 CE被稱為射極旁路電容。所以 CE稱為發(fā)射極交流旁路電容。 圖 分壓式偏置放大電路圖 基本放大電路 73 由 VCC、 RB RB2構(gòu)成一個(gè)串聯(lián)分壓電路。 ② 工作點(diǎn)改變后，晶體管的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)也隨之改變，使放大器的性能不穩(wěn)定。 靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定的原因 前面討論的固定偏置放大電路，其靜態(tài)工作點(diǎn)是不穩(wěn)定的。 必須指出，三極管只有在較大信號(hào)推動(dòng)下（如處于大信號(hào)工作狀態(tài)的功率電路），失真問(wèn)題才比較突出。 此時(shí)由于靠近截止區(qū)， 在輸入電壓的負(fù)半周， 可能使三極管進(jìn)入截止 區(qū)，集電極電流 波 形的負(fù)半波底部被削平， 對(duì)于 NPN型管，其輸出 電壓 將產(chǎn)生頂部削平 的截止失真波形。 基本放大電路 57 圖 輸出回路的圖解分析靜態(tài)工作點(diǎn) 基本放大電路 58 圖解法分析放大電路的動(dòng)態(tài)工作波形 在靜態(tài)工作點(diǎn) Q的 IB、 IC及 UCE的基礎(chǔ)上，由圖 (a）所示電路的輸入端，接入一個(gè)幅值為 20mV的交流電壓，即 (mV)，按下列步驟分析動(dòng)態(tài)過(guò)程： （ 1）在三極管的輸入特 性曲線上求基極電流的 變化波形 在 圖 上，也設(shè)置一個(gè) IB =40μA，對(duì)應(yīng) UBE = 點(diǎn) Q。 在 圖 （ b） 中， CEuCCCC RVi ?Ci CEuBEBBCC URIV ?? (733) 基本放大電路 56 所以 這樣直流負(fù)載線與 IB=40μA曲線的交點(diǎn)，就是靜態(tài)工作點(diǎn) Q，如 圖 （ b） 所示。（ b）直流通道 iu 基本放大電路 55 直線 MN的位置和斜率僅取決于直流參數(shù) VCC和 RC，故這條直線又稱作直流負(fù)載線。為了在三極管的輸出特性曲線上找到靜態(tài)工作點(diǎn)，在圖中三極管集電極 發(fā)射極端電壓 和電流 的關(guān)系由下式?jīng)Q定： 圖解分析法 CEu CiCCCCCE RiVu ??CCECCCC RuRVi ?? (731) (732) 基本放大電路 54 電源 和電阻 是常數(shù)，這樣 和 之間按照線性規(guī)律變化。圖中晶體管的 UBE=。這個(gè)等效電源的內(nèi)阻 就是放大器的輸出電阻。 iiiu iRiR iiiRsRsRiRiu suiii iuR ?(727) 基本放大電路 49 在圖 （ b）中，從電路的輸入端看進(jìn)去的等效輸入電阻為： （ 3）輸出電阻 放大器帶上負(fù)載 以后，由于 ，所以放大倍數(shù)和輸出電壓都要降低。 ?? ????? (726) iRsR suiR 基本放大電路 48 此時(shí)放大電路向信號(hào)源吸取電流 ，而放大電路輸入端接受信號(hào)電壓為 ，所以輸入端的輸入電阻 為： 愈大的電路，表示其輸入端向信號(hào)源取用的電流 愈小。 （ 2）輸入電阻 所謂放大電路的輸入電阻，就是從放大電路輸入端向電路內(nèi)部看進(jìn)去的等效電阻，如 圖 (a） 所示。（ b）微變等效電路 基本放大電路 46 動(dòng)態(tài)參數(shù)的計(jì)算 （ 1）電壓放大倍數(shù) Au 放大電路的電壓放大倍數(shù)定義為輸出電壓與輸入電壓的比值，用 Au表示，即： 圖 （ b） 可知： 式中， iou UUA ?39。（b）等效電路 基本放大電路 44 放大電路的微變等效電路 畫(huà)放大電路的微變等效電路，可先畫(huà)出三極管的等效電路，然后分別畫(huà)出三極管基極、發(fā)射極、集電極三個(gè)電極外接元器件的交流通道，最后加上信號(hào)源和負(fù)載。 mAImVrrEbbbe ???? (721) 基本放大電路 42 （ 2）三極管的輸出等效電路 圖 715（ a） 是晶體管的輸出特性曲線，可以看出三極管在輸入基極變化電流 的作用下，就有相應(yīng)的集電極變化電流 輸出，它們的受控 關(guān)系為： 或?qū)懗桑? BI?CI?BC II ??? ?bc ii ??圖 三極管輸出端等效為受控電流源 （ a）輸出特性曲線；（ b）輸出端等效電路 基本放大電路 43 β為輸出特性上靜態(tài)工作點(diǎn) Q處電流放大倍數(shù)。 bei uu ? bi圖 三極管與二端口網(wǎng)絡(luò)的等效 （ a）三極管電路 （ b）等效電路 ber?t a n1????BBEbe IUr (719) 基本放大電路 40 在小信號(hào)工作情況下，如 圖 Q點(diǎn)附近的 AB范圍內(nèi)，當(dāng) AB段足夠小時(shí)，只要 Q點(diǎn)選得合適，則可把 AB段曲線近似看成直線段，認(rèn)為 是常數(shù)，是個(gè)線性固定電阻。Lcceo Riuu ???圖 放大電路的交流通道 基本放大電路 38 所謂微變等效電路法（簡(jiǎn)稱等效電路法），就是在交流信號(hào)條件下，把放大電路中的三極管這個(gè)非線性元件線性化，用輸入電阻 和受控電流源 取代，然后就可以利用線性電路的定律去求解放大電路的各種性能指標(biāo)，所以十分方便。 () 基本放大電路 37 此時(shí)輸出電壓為： 式中負(fù)號(hào)表示輸出電壓與輸入電壓相位相反。在畫(huà)交流通道時(shí)，直流電源也視為短路。設(shè)外加電壓 ，三極管的基極電流和集電極電流也為脈動(dòng)電流，集電極與發(fā)射極間電壓也為脈動(dòng)電壓。 求得的 IB 、 IC和 UCE就是計(jì)算共射極固定偏置放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。靜態(tài)時(shí)由于電容 C1和 C2的隔直作用，使放大電路與信號(hào)源及負(fù)載隔開(kāi)，可看做如 圖 。用小寫(xiě)字母和小寫(xiě)腳標(biāo)來(lái)表示交流瞬時(shí)值，如 表示基極與射極間的交流信號(hào)電壓， 表示交變的基極電流。 ououiuiu 基本放大電路 28 圖 共射極放大電路及習(xí)慣畫(huà)法 （ a）共射極放大電路 。總之， C1 、 C2的作用可概括為 “ 隔離直流，傳送交流 ” 。 基本放大電路 26 （ 4）集電極電阻 RC 集電極電阻 RC ，其作用是把經(jīng)三極管放大了的集電極電流（變化量），轉(zhuǎn)換成三極管集電極與發(fā)射極之間管壓降的變化量，從而得到放大后的交流信號(hào) 輸出。 （ 2）電源 VBB、 VCC VBB是基極偏置電源。 半導(dǎo)體三極管 24 放大電路的組成及各元件的作用 晶體管電路具有放大作用，要保證晶體管導(dǎo)通并正常工作，要求晶體管 的發(fā)射結(jié)正向偏置， 集電結(jié)反向偏置。集電極電流流過(guò)集電