【正文】 2）場效應(yīng)管放大電路的共源接法、共漏接法與晶體管放大電路的共射、共集接法相對應(yīng)，但比晶體管電路輸入電阻高、噪聲系數(shù)低、電壓放大倍數(shù)小，適用于做電壓放大電路的輸入級。 晶體管和場效應(yīng)管基本放大電路 1）晶體管基本放大電路有共射、共集、共基三種接法。 2）動態(tài)分析就是求解各動態(tài)參數(shù)和分析輸出波形。 放大電路的組成原則 ①放大電路的核心元件是有源元件，即晶體管或場效應(yīng)管；②正確的直流電源電壓數(shù)值、極性與其它電路參數(shù)應(yīng)保證晶體管工作在放大區(qū)、場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，即建 立起合適的靜態(tài)工作點，保證電路不失真；③輸入信號應(yīng)能夠有效地作用于有源元件的輸入回路，即晶體管的 be 回路，場效應(yīng)管的 gs 回路；輸出信號能夠作用于負載之上。 本講教學(xué)方法 1. 課前布置學(xué)生思考上述相關(guān)習(xí)題； 2. 根據(jù)學(xué)生做題情況，選擇優(yōu)秀學(xué)生上講臺講授自己的解題思路和解題方法； . 3. 教師根據(jù)學(xué)生講解情況，啟發(fā)學(xué)生進行討論； 4. 教師總結(jié)； 四、課堂例題 習(xí)題 習(xí)題 習(xí)題 習(xí)題 本章小節(jié) 本章是學(xué)習(xí)后面各章的基礎(chǔ)，因此是學(xué)習(xí)的重點之一。 舉例：兩級放大電路的分析，如 P110 圖 所示。使用各種計算機輔助分析軟件可使電路設(shè)計和 Q 點的求解過程大大簡化。工作點參數(shù)的變化往往由相應(yīng)的指標(biāo)來衡量 。如圖 所示。 (2)NPN+PNP 組合電平移動直接耦合放大電路 級間采用 NPN 管和 PNP 管搭配的方式，由于 NPN 管集電極電位高于基極電位， PNP管集電極電位低于基極電位，它們的組合使用可避免集電極電位的逐級升高，如 P109圖 所示。 直接耦合多級放大電路靜態(tài)工作點的設(shè)置 直接耦合或電阻耦合使各放大級的工作點互相影響，這是構(gòu)成直接耦合多級放大電路時首先要加以解決的問題 。 變壓器耦合的優(yōu)點是可以實現(xiàn)輸出級與負載的阻抗匹配，以獲得有效的功率傳輸。 阻容 耦合放大電路利用耦合電容隔離直流，較好地解決了溫漂問題，但其低頻特性差，不便于集成，因此僅在分立元件電路中采用。 多級放大電路的基本耦合方式及其特點 1）直接耦合： 耦合電路采用直接連接或電阻連接，不采用電抗性元件 。啟發(fā)討論 多級放大電路的耦合方式及其特點 。 場效應(yīng)管放大電路的特點 FET 放大電路與 BJT 放大電路相比，最突出的優(yōu)點是可以組成高輸入電阻的放大電路，此外，由于它還有噪聲低、溫度穩(wěn)定性好、抗輻射能力強、便于集成等特點，廣泛用于各種電子電路中。 MOS 管低頻小信號模型如 P48 圖 所示。其它部分與雙極型三極管放大電路情況一樣。 顯然，動態(tài)轉(zhuǎn)移特性曲線與負載線的交點 Q 即為該電路的靜態(tài)工作點。在圖 （ a）和（ b）圖上讀出 Q 點的值（ UGSQ、 IDQ和 UDSQ）。 （ 1）估算法靜態(tài)分析 列輸入回路電壓方程： sDQsSQSQGQGSQ RIRIUUU ?????? JFET（或耗盡型 FET）的電流方 程：2)G S ( o f f1 ???????? ?? UUII G S QD S SDQ 聯(lián)解上述兩式并舍去不合理的一組解，可求得 GSQU 和 DQI 。 FET 放大電路的靜態(tài)分析 考慮 FET 管子的 輸入電阻很高， FET 的柵極幾乎不取用電流，可以認為 IGQ =0。FET 有 JFET、 MOSFET， N 溝、 P 溝，增強型、耗盡型之分。用多媒體演示 FET 放大電路 Q 點設(shè)置方法、小信號模型及其分析方法等，便于學(xué)生理解和掌握。 三種接法的比較 共射放大電路既有 電壓放大作用又有電流放大作用，輸入電阻居三種電路之中，輸出電阻較大，適用于一般放大。 （ 1）列放大電路輸入方程可求得 BQI ；（ 2）根據(jù)放大區(qū)三極管電流方程 BQEQ II )1( ???可求得 EQI ；（ 3）列放大電路輸出方程可求得 CEQU ； 3）共集放大電路的動態(tài)分析 共集放大電路的動態(tài)分析方法 與共射電路基本相同，只是由于 共集放大電路的“交流地”是集電極 ，一般習(xí)慣將“地”畫在下方，所以微變等效電路的畫法略有不同 ， 如 P92 圖 （ d）所示 。共集放大電路以集電極為公共端，通過 iB對 iE 的控制作用實現(xiàn)功率放大。用多媒體演示 三種接法電路的構(gòu)成方法 ，便于學(xué)生理解和掌握。 2）分壓式偏置電路的靜態(tài)分析 分壓式偏置電路的靜態(tài)分析有兩種方法：一是戴維南等效電路法；二是估算法，這種方法的使用條件為 I1＞＞ IBE，或者 be RR ??? )1( ? 。 靜態(tài)工作點的穩(wěn)定過程 為： 當(dāng)溫度降低時，各物理量向相反方向變化。（ 1） 采用不同偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原則是： 當(dāng)溫度升高使 CI 增大時， BI 要自動減小以牽制 CI 的增大。 溫度變化對靜態(tài)工作點產(chǎn)生的影響 溫度變化對靜態(tài)工作點的影響主要表現(xiàn)為，溫度變化影響晶體管的三個主要參數(shù)：CBOI 、 β 和 BEU 。用多媒體演示 穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理和常用方法、 分壓式偏置電路 Q 的估算、動態(tài)性能指標(biāo) 的 計算 等，便于學(xué)生理解和掌握。 h 參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對交流小信號的分析 等效電路法求解放大電路的動態(tài)參數(shù) 將 BJT 的 h 參數(shù)等效模型代入放大電路的交流通路，即為放大電路的微變等效電路。常稱 1/ eh22 為 ce間動態(tài)電阻 cer 。 （ 2） BJT 的 h 參數(shù)方程及等效模型 ceebecceebebeUhIhIUhIhU??????????22211211 cecebcbbebeUrIIIrU????????1? BJT 的 h 參數(shù)等效模型如 P31 圖 所示。 （ 4）最大不失真輸出電壓有效值 OMU ? ????? LCQC E SC E QOM RIUUMi nU ,21 式中： LcL RRR //?? 說明：當(dāng)放大電路帶上負載后，在輸入信號不變的情況下，輸出信號的幅度變小。 放大電路要想獲得大的不失真輸出，需要滿足兩個條件：一是 Q 點要設(shè)置在輸出 特性曲線放大區(qū)的中間部位；二是要有合適的交流負載線。 圖解法確 定 Q 點和 最大不失真輸出電壓 （ 1）用圖解法確定 Q 點的步驟：已知晶體管的輸出特性曲線族→由直流通路求得 IBQ →列直流通路的輸出回路電壓方程得直流負載線→在輸出特性曲線平面上作出直流負載線→由 IBQ所確定的輸出特性曲線與直流負載線的交點即為 Q 點。通常，利用三極管 h 參數(shù)等效模型畫出放大電路在小信號作用下的微變等效電路，并進而計算 輸入電阻、輸出電阻與電壓放大倍數(shù)。 （ 3）交流通路： 在輸入信號作用下，交流信號流經(jīng)的通路，用于研究和求解動態(tài)參數(shù)。 第六講 放大電路的基本分析方法 本講重點 基本放大電路靜態(tài)工作點的估算； BJT 的 h 參數(shù)等效模型及放大電路輸入電阻、輸出電阻與電壓放大倍數(shù)的計算； 本講難點 放大電路的微變等效電路的畫法 ； 放大電路輸入電阻、輸出電阻與電壓放大倍數(shù)的計算； 教學(xué)組織過程 本講以教師講授為主。 基本共射放大電路的電壓放大作用是利用晶體管的電流放大作用，并依靠將電流的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化來實現(xiàn)的。故需要設(shè)置合適的靜態(tài)工作點。 （ 4）耦合電容 C1， C2—— 輸入電容 C1保證信號加到發(fā)射結(jié)，不影響發(fā)射結(jié)偏置。如 P72 圖 所示。即 %10012322 ????AAAD ?，式中： 1A 為基波幅值， 2A 、 3A … 為各次諧波幅值； 兩種常見的共射放大電路 組成及各部分作用 1）直接耦合共射放大電路：信號源與放大電路、放大電路與負載之間均直接相連。 6）最大輸出功率 POM與效率 ? ： POM是 在輸出信號基本不失真的情況下，負載能夠從放大電路獲得的最大功率，是負載從直流電源獲得的信號功率。如 P75 圖 所示。 4） 最大不失真輸出電壓：未產(chǎn)生截止失真和飽和失真時，最大輸出信號的正弦有效值或峰值。 3） 放大倍數(shù)（或增益）：輸出變化量幅值與輸入變化量幅值之比。 在放大電路中必須存在能夠控制能量的元件，即有源元件，如 BJT 和 FET 等。 判斷放大電路能否正常工作舉例 可以啟發(fā)討論。通過習(xí)題課掌握放大電路的靜態(tài)偏置方法和性能指標(biāo)的分析計算方法。分壓式偏置共射放大電路的分析以及穩(wěn)定靜態(tài)工作點的方法。多級放大電路的耦合方式和分析方法。和晶體管相類似，場效應(yīng)管有夾斷區(qū)（即截止區(qū)）、恒流區(qū)（即線性區(qū)）和可變電阻區(qū)三個工作區(qū)域。 場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)時，利用柵一源之間外加電壓所產(chǎn)生的電場來改變導(dǎo)電溝道的寬窄，從而控制多子漂移運動所產(chǎn)生的漏極電流 DI 。此時，可將 CI 看成為電流 BI 控制的電流源。 特殊二極管與普通二極管一樣，具有單向?qū)щ娦?。正確理解 PN 結(jié)單向?qū)щ娦浴⒎聪驌舸┨匦?、溫度特性和電容效?yīng)，有利于了解半導(dǎo)體二極管、晶體管和場效應(yīng)管等電子器件的特性和參數(shù)?，F(xiàn)將各部分歸納如下： 雜質(zhì)半導(dǎo)體與 PN 結(jié) 本征半導(dǎo)體中摻入不同的雜質(zhì)就形成 N 型半導(dǎo)體和 P 型半導(dǎo)體，控制摻入雜質(zhì)的多少就可以有效地改變其導(dǎo)電性能，從而實現(xiàn)導(dǎo)電性能的可控性。 4） FET 和 BJT 都可以用于放大或作可控開關(guān)。 2） BJT 是電流控制器件，通過控制基極電流達到控制輸出電流的目的。 （ 2）漏 源擊穿電壓 U(BR)DS： FET 進入恒流區(qū)后，使 iD驟然增大的 uDS值稱為漏— 源擊穿電壓， uDS超過此值會使管子燒壞。 （ 2）級間電容： FET 的三個電極間均存在極間電容。 （ 4）直流輸入電阻 RGS（ DC） ： FET 的柵源輸入電阻。在放大電路中，場效應(yīng)管工作在飽和區(qū)。這如同雙極型三極管有 NPN 型和 PNP 型一樣。于是，只要有漏源電壓，就有漏極電流存在。 當(dāng)場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)時，利用柵－源之間外加電壓 uGS所產(chǎn)生的電場來改變導(dǎo)電溝道的寬窄，從而控制多子漂移運動所產(chǎn)生的漏極電流 ID。 3）恒流區(qū)（或飽和區(qū)） 工作條件 當(dāng) uDS=uGS UGS(th) 時，溝道預(yù)夾斷；若 uDS＞ uGS UGS(th)，則溝道已夾斷， iD 僅僅決定于 uGS，而與 uDS無關(guān)。如 P42 圖 所示。 N 溝道增強型 MOS 管結(jié)構(gòu) N 溝道增強型 MOSFET 基本上是一種左右對稱的拓撲結(jié)構(gòu)，它是在 P 型半導(dǎo)體上生成一層 SiO2 薄膜絕緣層，然后用光刻工藝 擴散兩個高摻雜的 N 型區(qū)，從 N 型區(qū)引出兩個電極，漏極 D， 和源極 S。 主要內(nèi)容 １、效應(yīng)管及其類型 效應(yīng)管 FET 是一種利用電場效應(yīng)來控制其電流大小的半導(dǎo)體器件。 總之，當(dāng) 溫度升高時， ICEO和 β 增大，輸入特性左移，最終導(dǎo)致集電極電流增大。 溫度對晶體管特性及參數(shù)的影響 1）溫度對反向飽和電流的影響： 溫度對 ICBO和 ICEO等由本征激發(fā)產(chǎn)生的平衡少子形成的電流影響非常嚴(yán)重。由于各擊穿電壓中 UCEO值最小，選用時應(yīng)使其大于放大電路的工作電源 VCC。對于確定型號的晶體管， PCM是一個定值。 3）極限參數(shù)和三極管的安全工作區(qū) （ 1） 最大集電極電流 ICM： 當(dāng)集電極電流增加時， ? 就要下降，當(dāng) ? 值下降到線性放大區(qū) ?值的 70～ 30％時 ，所對應(yīng)的集電極電流稱為 最大集電極電流 ICM。 (2)共基交流放大系數(shù) α ： α =?IC/?IE? const CB ?U 當(dāng) ICBO 和 ICEO 很小時， ? ≈ ?、 ? ≈ ?，可以不加區(qū)分。因此，輸出特性曲線可以分為三個區(qū)域：飽和區(qū)、截止區(qū)和放大區(qū)。但 vCE 再增加時，曲線右移很不明顯。 1） 共射輸入特性 ： iB＝ f (uBE)︱ VCE=常數(shù) 如 P24圖 所示 。當(dāng)發(fā)射結(jié)正向偏置而集電結(jié)反向偏置時，從發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的非平衡少子中僅有很少部分與基區(qū)的多子復(fù)合，形成基極電流，而大部分在集電結(jié)外電場作用下形成漂移電流 IC，體現(xiàn)出 IB對的 IC控制作用。 BJT 常見外形有四種，分別應(yīng)用于小功率、中功率或大功率，高頻或低頻等不同場合。 第三講 雙極型晶體管 本講重點 BJT 電流放大原理及其電流分配關(guān)系式； BJT 的輸入、輸出特性； BJT 三種工作狀態(tài)的判斷方法； 本講難點 BJT 放大原理及電流分配關(guān)系式； BJT 三種工作狀態(tài)的判斷方法； 教學(xué)組織過程 本講以教師講授為主。電 阻有兩個作用：一是起限流作用，以保護穩(wěn)壓管；二是當(dāng)輸入電壓或負載電流變化時，通過該電阻上電壓降的變化，取出誤差信號以調(diào)節(jié)穩(wěn)壓管的工作電流，從而起到穩(wěn)壓作用 。 RZ 愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡， 穩(wěn)壓效果 愈 好。而 Izmin 對應(yīng) UZmin。 穩(wěn)壓管等效電路 穩(wěn)壓管等效電路由兩條并聯(lián)支路構(gòu)成：①加正向電壓以及加反向電壓而未擊穿時，與普通硅管的特性相同；②加反向電壓且擊穿后，相當(dāng)于理想二極管、電壓源 Uz 和動態(tài)電阻rz 的串聯(lián)。 4）最高工作頻率 fM：二極管正常工作的上