【正文】 UCE=UCCIC(RC+RE)= (2+2)=3(V) (2)晶體管的輸入電阻為 rbe=300+(1+β)26/IEQ=300+(1+50)26/=(kΩ) 放大電路的電壓放大倍數(shù)為 Au=β(RC∥ RL)/rbe≈ 放大電路的輸入電阻為 ri=RB1∥ RB2∥ rbe=30kΩ∥ 20kΩ∥ = 放大電路的輸出電阻為 ro=RC=2kΩ 共集電極放大電路 ? 共集電極放大電路又稱 射極輸出器或 射極跟隨器 。 ? 其負(fù)載是接在晶體管的發(fā)射極上的 ， 輸出電壓信號(hào) uo從發(fā)射極取出 ， 而晶體管的集電極直接接電源電壓 UCC。 ? 如前所述 ， 在發(fā)射極回路中接入電阻 RE可以有效地抑制因溫度上升而引起的集電極電流 IC的上升 。 圖 共集電極放大電路 ? 共集電極放大電路直流通路如圖 （ b） 所示 ， 由圖可見(jiàn)： UCC=IBRB+UBE+IERE=IBRB+UBE+(1+β)IBRE ? 由此可以得出基極電流靜態(tài)值為 IB=(UCCUBE)/[RB+(1+β)RE] （ 231） 集電極電流靜態(tài)值為 IC=βIB （ 232） 集 射極電壓靜態(tài)值為 UCE=UCCIERE≈UCCICRE （ 233） 動(dòng)態(tài)分析 ? 圖 （ a） 所示共集電極放大電路的交流通路和微變等效電路如圖 。 圖 共集電極放大電路的交流通路和微變等效電路 ① 電壓放大倍數(shù)接近于 1， 但恒小于 1， 輸出電壓與輸入電壓同相 ， 具有跟隨作用 。 但因Ie=（ 1+β） Ib， 所以仍具有一定的電流放大作用和功率放大作用 。 ② 輸入電阻高 。 ③ 輸出電阻低 。 圖 求射極輸出器輸出電阻的等效電路 ? 這種電路的應(yīng)用十分廣泛 。 例 在圖 （ a） 所示的射極輸出器中 ， 已知 UCC=12V，β=50 ， UBE= ， RB=100kΩ， RS=100Ω， RE=3kΩ，RL=3kΩ， 試求： （ 1） 靜態(tài)值 IB、 IC和 UCE； （ 2） 動(dòng)態(tài)參數(shù) Au、 ri和 ro。 ? 與雙極型晶體管放大電路具有 3種不同組態(tài) （ 共射極 、 共集電極和共基極 ） 類似 ， 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路也有 3種基本組態(tài) ， 即 共源極 、 共漏極和共柵極 放大電路 。 ? 增強(qiáng)型 N溝道 MOS管共源極放大電路的電路組成 如圖 所示 。 圖 場(chǎng)效應(yīng)晶體管共源極放大器的電路組成 靜態(tài)分析 ? 對(duì)場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大電路進(jìn)行靜態(tài)分析 ， 也就是 計(jì)算放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn) Q（ UGS、 ID和 UDS） 。 ? 需要說(shuō)明的是，上述通過(guò)求解聯(lián)立方程式的方法來(lái)計(jì)算放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，是比較麻煩的。 動(dòng)態(tài)分析 1. 場(chǎng)效應(yīng)晶體管的微變等效電路 ? 在輸入回路中 ， 由于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極 G和源極 S之間的動(dòng)態(tài)電阻 rgs可以認(rèn)為無(wú)窮大 ， 所以在交流小信號(hào)工作范圍可以認(rèn)為柵極 G和源極 S之間開(kāi)路 ， 其開(kāi)路電壓為 Ugs。 當(dāng)信號(hào)為正弦量時(shí) ， gm=Id/Ugs。 場(chǎng)效應(yīng)晶體管的簡(jiǎn)化微變等效電路如圖 （ a）所示 。漏極電流 Id只受 Ugs控制 ， 與 Uds無(wú)關(guān) ， 因而漏極 D和源極 S之間相當(dāng)于一個(gè)受 Ugs控制的電流源 gmUgs。 ② 輸入電阻 ? 根據(jù)圖 （ b） 所示的微變等效電路可知輸入電阻為 ri=RG+RG1∥ RG2 （ 246） ③ 輸出電阻 ro=RD （ 247） 例 在圖 所示的場(chǎng)效應(yīng)管放大電路中 ， 設(shè)UDD=24V,RG=1MΩ,RG1=300kΩ,RG2=100kΩ,RS=5kΩ,RD=5kΩ,RL=5kΩ,gm=5mA/V。 （ 2） 動(dòng)態(tài)參數(shù) Au、 ri和 ro。 常見(jiàn)的級(jí)間耦合方式有三種 ， 即 阻容耦合 、 變壓器耦合和直接耦合 。 如圖 ， 第一級(jí)為共射極放大電路 ， 第二級(jí)為共集極放大電路 。 圖 兩級(jí)阻容耦合放大電路 ? 阻容耦合方式充分利用了電容 “ 隔直流 ， 通交流 ” 的特點(diǎn) ，主要優(yōu)點(diǎn)是放大電路的各級(jí)之間的直流通路互不相通 ， 各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立 。 ? 只要輸入信號(hào)頻率足夠高 ， 耦合電容的容量足夠大 ， 前級(jí)的輸出信號(hào)就可以幾乎沒(méi)有衰減地傳遞到后級(jí)的輸入端 。 ? 主要原因是電容對(duì)緩慢變化的信號(hào)呈現(xiàn)出很高的容抗，信號(hào)的一部分或大部分都衰減在耦合電容上，從而無(wú)法向后級(jí)傳遞。 ? 一個(gè)采用變壓器耦合方式的共射放大電路如圖 。 圖 變壓器耦合共射放大電路 ? 由于變壓器耦合電路的前后級(jí)靠磁路實(shí)現(xiàn)耦合 ， 所以也具有隔離直流的優(yōu)點(diǎn) ， 它的各級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立 ， 便于分析 、 設(shè)計(jì)和調(diào)試 。 ? 由于變壓器體積與重量較大 ， 無(wú)法實(shí)現(xiàn)集成 ， 而且也不能傳輸緩慢變化的信號(hào) ， 所以這種耦合方式目前在放大電路中 應(yīng)用較少 。 圖 直接耦合放大電路 ? 直接耦合方式的 優(yōu)點(diǎn) 是既能放大交流信號(hào) ， 也能放大直流信號(hào) 。 ? 直接耦合方式存在兩個(gè)方面的突出問(wèn)題需要解決 : （ 1） 前 、 后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)的相互影響問(wèn)題 ? 由于直接耦合使放大電路的前、后級(jí)之間存在直接通路，所以會(huì)造成前、后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響。這樣將造成前后級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)互相影響和牽制。 ? 常用的一種辦法是設(shè)法提高后級(jí)的發(fā)射極電位。這樣一方面能提高 T1的集電極電位，增大其輸出電壓的幅度，另一方面又能通過(guò) RE2的作用來(lái)穩(wěn)定 T2的靜態(tài)工作點(diǎn)。但實(shí)際上即使將輸入端短接 ， 在輸出端也會(huì)測(cè)到緩慢變化的電壓信號(hào) ， 這種現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移 ， 簡(jiǎn)稱 零漂 。 在直接耦合的多級(jí)放大電路中 ， 由于前后級(jí)直接相連 ， 前一級(jí)的漂移電壓會(huì)和有用的信號(hào)一起送到下一級(jí) ， 而且逐級(jí)放大 ， 以至于在輸出端無(wú)法區(qū)別有用信號(hào)和漂移電壓 ， 使放大器不能正常工作 。 多級(jí)放大電路的性能分析 ? 在多級(jí)放大電路中 ， 前級(jí)的輸出電壓就是后級(jí)的輸入電壓 ，一個(gè) n級(jí)放大電路的連接框圖如圖 。( Uo2/Ui2)( Uon/Uin) =Au1… 圖 n級(jí)放大電路的連接框圖 ? 在分析和設(shè)計(jì)多級(jí)放大電路時(shí) ， 應(yīng)把后一級(jí)的輸入電阻作為前一級(jí)的實(shí)際負(fù)載電阻來(lái)考慮 。 ? 從電路的總體特性來(lái)說(shuō) ， 多級(jí)放大電路的總輸入電阻就是第一級(jí)放大電路的輸入電阻 ， 即 ri=ri1。 差分放大電路 ? 差分放大電路也稱差動(dòng)放大電路 ， 它是一種直接耦合放大電路 ， 其特點(diǎn)是能有效抑制零點(diǎn)漂移 ， 常用作多級(jí)放大電路的輸入級(jí) ， 在模擬集成電路中得到廣泛應(yīng)用 。 由圖可見(jiàn) ，它由兩個(gè)單管放大電路組成 ， 由于電路的元件參數(shù)和特性完全相同 ， 即 RB1=RB2， RC1=RC2， T1和 T2參數(shù)相同且具有相同的溫度特性 ， 所以電路左右兩邊對(duì)稱 。 圖 差分放大電路基本結(jié)構(gòu) 2. 抑制零點(diǎn)漂移原理 ? 將電路輸入端短路 ， 電路為靜態(tài) 。 ? 當(dāng)環(huán)境溫度變化而引起兩管集電極電流都發(fā)生變化時(shí)，兩管的集電極電位也隨之改變，使每管的輸出都產(chǎn)生了溫度漂移現(xiàn)象。電路的對(duì)稱性越好，則抑制零點(diǎn)漂移的作用越強(qiáng)。 （ 1） 共模輸入信號(hào) ? 若兩個(gè)輸入信號(hào)大小相等 ， 極性相同 ， 即 ui1=ui2， 則稱為共模輸入信號(hào) 。 ? 差分放大電路在共模輸入信號(hào)作用下 ， 由于電路完全對(duì)稱 ，兩管集電極電位變化相同 （ 同向變化 ， 且變化量相等 ） ，因而輸出電壓為零 ， 即 差分放大電路對(duì)共模輸入信號(hào)的放大倍數(shù)為零 ， 對(duì)共模輸入信號(hào)無(wú)放大作用 。 這種信號(hào)輸入方式稱為 差模輸入 。 ? 對(duì)于差分放大電路來(lái)說(shuō)，差模信號(hào)是有用信號(hào)，要求對(duì)差模信號(hào)有較大的放大倍數(shù)；而共模信號(hào)是干擾信號(hào)，因此對(duì)共模信號(hào)的放大倍數(shù)越小越好。其中： ? 圖 （ a） 為雙端輸入雙端輸出方式； ? 圖 （ b） 為雙端輸入單端輸出方式； ? 圖 （ c） 為單端輸入雙端輸出方式； ? 圖 （ d） 為單端輸入單端輸出方式 。 ② 輸出電阻在雙端輸出時(shí)為 2RC， 單端輸出時(shí)為 RC。 功率放大電路 ? 功率放大電路簡(jiǎn)稱功放 ， 其任務(wù)是能夠向負(fù)載輸出足夠大的信號(hào)功率 ， 以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器 、 繼電器以及伺服電動(dòng)機(jī)等功率負(fù)載 。 功率放大級(jí)把前置級(jí)送來(lái)的電壓信號(hào)進(jìn)行功率放大 ， 以獲得足夠大的功率輸出 ， 去推動(dòng)負(fù)載工作 。 （ 1） 盡可能大的輸出功率 。 （ 2） 盡量提高功率轉(zhuǎn)換的效率 。 由于功率放大電路工作在大信號(hào)狀態(tài)下 ， 所以不可避免地會(huì)產(chǎn)生非線性失真 ， 且同一個(gè)晶體管 ， 輸出功率越大 ， 非線性失真越嚴(yán)重 ， 因此功率放大電路輸出盡量大的功率和減少非線性失真是相互矛盾的 。 例如，在音響系統(tǒng)中，在滿足一定輸出功率的條件下，希望非線性失真要盡量小；而在工業(yè)控制系統(tǒng)中，要求輸出功率足夠大，而對(duì)非線性失真往往不做要求。 圖 功率放大電路的 3種工作狀態(tài) ? 甲類功率放大電路 的靜態(tài)工作點(diǎn) Q大致設(shè)置在交流負(fù)載線的中點(diǎn) ， 集電極靜態(tài)電流 IC約為整個(gè)信號(hào)電流幅值的 1/2，如圖 （ a） 所示 。 ? 當(dāng)無(wú)交流信號(hào)輸入 （ ui=0） 時(shí) ， 電源提供的功率 PE=ICUCC全部消耗在晶體管和電阻上 ， 因此功率損耗較大 ， 放大電路的功耗效率較低 ， 最高只能達(dá) 50%。 ? 由于靜態(tài)集電極電流 IC=0， 功率損耗降到最低 ， 從而使放大電路的功耗效率大大提高 。 ? 甲乙類功率放大電路 的靜態(tài)工作點(diǎn) Q設(shè)置在甲類和乙類之間且靠近截止區(qū)處 ， 使晶體管在輸入信號(hào)的半個(gè)多周期內(nèi)處于放大狀態(tài) ， 剩下的周期內(nèi)處于截止?fàn)顟B(tài) ， 如圖 （ c） 所示 。 第 2章 作業(yè) P67