1、章半导体三极管及放大电路章半导体三极管及放大电路(精精)6.1 双极型三极管双极型三极管图 晶体管的几种常见外形l三极管的结构如下图6.1.1 三极管的结构三极管的结构图 晶体管的结构和符号基区：较薄，基区：较薄，掺杂浓度低掺杂浓度低发射区：掺发射区：掺杂浓度较高杂浓度较高集电区：结集电区：结面积较大面积较大BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极NPN型型PNP集电极集电极基极基极发射极发射极BCEPNP型型l基极基极base l基区基区 base regionl发射极发射极 emitterl发射区发射区 emitter regionl发射结发射结 emitter junctionl集电
2、极集电极 collectorl集电区集电区 collector region l集电结集电结 collector junction6.1.2 三极管的电流控制作用三极管的电流控制作用l放大是对模拟信号最基本的处理，由传感器获得的电信号都很微弱，只有经过放大后才能作进一步的处理，或使之具有足够的能量来推动执行机构。l晶体管是放大电路的核心元件，它能够控制能量的转换，将输入的任何微小变化不失真地放大输出，放大的对象是变化量变化量。图6.1.3 基本共射放大电路晶体管是放大作用表现为小的基极电流可以控制大的集电极电流。一、晶体管内部载流子的运动一、晶体管内部载流子的运动二、晶体管的电流分配关系二、晶
3、体管的电流分配关系发射结正偏，发射结正偏，发射区电子发射区电子向基区向基区扩散扩散，形成发射极形成发射极电流电流IE。基区空穴基区空穴向发射区向发射区的扩散可的扩散可忽略。忽略。进入进入P区电子区电子少量与基区少量与基区空穴空穴复合复合，形成基极电形成基极电流流IBN，多数，多数扩散到集电扩散到集电结。结。图1.3.4 晶体管内部载流子运动与外部电流EPENEIII图1.3.4 晶体管内部载流子运动与外部电流从基区扩从基区扩散来的电散来的电子作为集子作为集电结的少电结的少子，子，漂移漂移进入集电进入集电结被收集，结被收集，形成形成I IC C。集电结反偏，集电结反偏，有少子形成的有少子形成的反
4、向电流反向电流I ICBOCBO。IE=IC+IB共射直流电流放大系数：共射直流电流放大系数：BCII三、晶体管的共射电流放大系数三、晶体管的共射电流放大系数BBCEIIII)1(若有输入电压uI作用，则晶体管的基极电流将在基础上叠加动态电流iB，则集电极电流在基础上叠加动态电流iC，其比值称为共射交流电流放大系数：一般取为几十至一百多倍的管子，太小放大能力不强，太大性能不够稳定。BCii图 基本共基放大电路共基交流电流放大系数定义为：ECiiBECIBIEICNPN型三极管型三极管BECIBIEICPNP型三极管型三极管要使三极管能放大电流，必须使发射结正偏，集电结反偏。总结:l正向受控（放
5、大模式，即发射结正偏，集电结反偏）三极管电流分配关系式：CBOECBOCNCIIIII CEOBCBOBCIIIII)1(BCEIII 6.1.3 三极管的特性曲线三极管的特性曲线一、一、输入特性曲线输入特性曲线l输入特性描述在管压降一定时，基极电流与发射结压降之间的函数关系。l当0时，相当于集电极与发射极短路，即发射结与集电结并联，则输入特性曲线与PN结的伏安特性类似，为指数关系。常数CEUBEBufi)(l当增大时，则集电结反向电压增大，则集电结的漂移运动加大，即将发射结注入的电子作为集电结P区的少子更多地收集，则在基区参与复合运动的非平衡少子减少，则iB会减小，曲线右移。l当增大到1V左
6、右后，集电结电场足够强，可以将发射区注入基区的绝大多数非平衡少子都收集到集电区，则再增大，iC也不能明显增大，则iB 基本不变。二、二、输出特性曲线输出特性曲线l输出特性曲线描述基极电流IB一定时，集电极电流iC与管压降uCE之间的函数关系。l对于一个IB，就有一条曲线。常数BiCECufi)(l当uCE增大时，集电结电场增强，收集基区非平衡少子的能力增大，则iC增大。l当uCE增大到一定数值时，集电结电场足够强，可以将发射区注入基区的绝大多数非平衡少子都收集到集电区，则再增大uCE，iC也不能明显增大，则曲线几乎平行于横轴，iC几乎仅取决于IB。IC(mA )1234uCE(V)36912I
7、B=020 A40 A60 A80 A100 A此区域满此区域满足足IC=IB称为线性称为线性区（放大区（放大区）。区）。当当uCE大于一大于一定的数值时，定的数值时，IC只与只与IB有关，有关，IC=IB。晶体管输出特性曲线晶体管载流子运动IC(mA )1234uCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域中此区域中uCE uBE,集电结正偏，集电结正偏，IBIC，称为饱和称为饱和区。区。晶体管输出特性曲线晶体管载流子运动IC(mA )1234uCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域中此区域中:IB=0,IC=ICEO,u
8、BEIC(3)截止区：发射结电压uBE 开启电压Uon，都反偏。IB=0，IC=ICEO 0 l将三极管的非线性特性等效为线性电路6.1.4 三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路参数的确定 一般用测试仪测出；rbe 与Q点有关。一般用公式估算 rbe rbe=rb+(1+)re则 )mA()mV(26)1(200EQbeIr)mA()mV()mA()mV(EQEQTeIIVr26而 (T=300K)对于低频小功率管 rb(100300)l电流放大系数，极点反向电流及极间参数。6.1.5 三极管的主要参数三极管的主要参数一、一、直流参数直流参数1、共射直流电流放大倍数：2、共基直流电流放大倍
9、数：3、极间反向电流ICBO为发射极开路电集电结的反向饱和电流（集-基极反向截止电流）；ICEO为基极开路时，集电极与发射极间的穿透电流。ECIIBCBCEOCIIIIICBOCEOII)1(ICBOAICBOICBO是集电结反偏由少子的漂移形成的反向电流，受温度的变化影响。BECNNPICBOICEO=ICBO+ICBO ICBOICBO进入N区根据放大关系，由于IBE的存在，必有电流IBE。集电结反偏有ICBOICEOICEO受温度影响很大，当温度上升时，ICEO增加很快，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。电流分配关系式二、交二、交流参数流参数 工作于动态的三极管，真正的信号是叠加
10、在直流上的交流信号。基极电流的变化量为iB，相应的集电极电流变化为iC，则交流电流放大倍数为：1、共射交流电流放大倍数：2、共基交流电流放大倍数：常量CEUBCii常量CBUECii例：UCE=6V时：IB=40 A,IC=1.5 mA；IB=60 A,IC=2.3 mA。5.3704.05.1_BCII4004.006.05.13.2BCII在以后的计算中，一般作近似处理：=二、极限二、极限参数参数 极限参数是指为使晶体管安全工作时对电压、电流、功率损耗的限制。1、最大集电极耗散功率PCM图6.1.7 晶体管的极限参数2、最大集电极电流ICM 集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降，当值下
11、降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。3、极间反向击穿电压 UCBO UCEO UEBO 集电极电流IC 流过三极管，所发出的焦耳 热为：PC=ICUCE 会导致结温 上升，故PC 有限制。PCPCMICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区6.1.6 温度对三极管参数的影响温度对三极管参数的影响一、一、温度对温度对I ICBOCBO的影响的影响 ICBO是集电结加反向电压时平衡少子的漂移运动形成的，温度升高时，少子浓度增加，则ICBO增大。二、二、温度对输入特性的影响温度对输入特性的影响 与二极管伏安特性相似，温度上升时，正向特性左移。图6.3.8 温度对
12、晶体管输入特性的影响二、二、温度对输出特性的影响温度对输出特性的影响图6.1.9 温度对晶体管输出特性的影响l由图可知，当温度升高时，由于ICEO、增大，且输入特性左移，则集电极电流增大。电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。如电压放大电路，可用有输入口和输出口的四端网络表示，如图：uiuoAu6.2 放大电路基础放大电路基础 由信号的分解，任何稳态信号都可分解为若干频率正弦信号的叠加，则放大电路常以正弦波为测试信号。6.2.1 放大的概念及放大电路的性能指标放大的概念及放大电路的性能指标 放大电路放大的本质是能量的控制和转换，电子电路放大的基本特征是功率放大功率放大，即放大电
13、压或电流或都有。在放大电路中能够控制能量的元件，如晶体管和场效应管，称为有源元件有源元件。放大的前提是不失真不失真，只有在不失真情况下放大才有意义。晶体管和场效应管是放大电路的核心元件，为使电路不失真，即输入输出始终保持线性关系，要工作在合适的区域（晶体管在放大区）。放大电路可看作两端口网络。图2.1.2 放大电路示意图放大电路的性能指标放大电路的性能指标正弦波信号源信号源内阻负载电阻一、放大倍数一、放大倍数放大倍数为输出量与输入量之比。1、电压放大倍数uiuoAuiouuUUAAuu是复数，反映了输出和输入的幅值比与相位差。2、电流放大倍数ioiiIIA二、输入电阻二、输入电阻iiiIUR
14、定义：输入电压有效值和输入电流有效值之比。AuUSiIiU 放大电路要有前级（信号源）为其提供信号，就要从信号源索取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。放大电路所得到的输入电压越接近信号源电压，信号电压损失越小。为了使输入电流大一些时，则应使输入电阻小。三、输出电阻三、输出电阻RO 放大电路对其负载而言，相当于信号源，即一个有内阻的电压源，从放大电路输出端看进去的等效电阻称输出电阻。可将其等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。确定电路的输出电阻方法确定电路的输出电阻方法方法一：计算。1、所有的电源置
15、零（将独立源置零，保留受控源)2、加压求电流oUoI方法二：测量1、测量开路电压（空载时的输出电压有效值Uo）。2、测量带负载的输出电压UO。LoooRUUR)1(oLOLoURRRU放大电路示意图 RO越小，负载电阻RL变化时，UO变化越小，称放大电路的带负载能力越强。带负载能力越强。图6.2.1 两个放大电路相连的示意图 由于放大电路中电容、电感及半导体器件结电容等电抗元件存在，在输入信号频率较低或较高时，放大倍数数值会下降并产生相移。则放大电路只适用于放大某一个特定频率范围内信号。通频带用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。放大倍数的数值与信号的频率关系曲线称为幅频特性曲线。四、通频
16、带四、通频带 Bandwidth图6.2.2 放大电路的频率指标放大倍数随频率变化曲线幅频特性曲线下限截止频率上限截止频率通频带：fbw=fHfL6.2.2 共射极放大电路共射极放大电路图6.2.1 基本共射放大电路参考点参考点集电极电阻，将变化的电流转变为电压。输入信号（正弦波电压）放大元件IC=IB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。集电极电源，较高，可使集电结反偏基极电源，使UBE大于开启电压UON6.2.2 图解分析法图解分析法 l图解分析法：利用晶体管的特性曲线图解分析法：利用晶体管的特性曲线以及负载线等，用作图的方法直接描以及负载线等，用作图的方法直接描绘出各有关的电压、
17、电流波形；绘出各有关的电压、电流波形；l计算分析法：是将晶体管简化成线性计算分析法：是将晶体管简化成线性等效电路，然后对整个放大电路进行等效电路，然后对整个放大电路进行计算，求出各有关的电压、电流值。计算，求出各有关的电压、电流值。l以共射放大电路为典型进行分析。以共射放大电路为典型进行分析。1.用图解法分析静态工作情况用图解法分析静态工作情况Rb+_VCCTRCVBBui+_(a)共射极放大电路共射极放大电路uol静态时常用直流量静态时常用直流量IB、UBE、IC和和UCE来描述来描述晶体管的静态工作情晶体管的静态工作情况。况。lIB、UBE可以在输入可以在输入特性确定一点；特性确定一点；I
18、C、UCE在输出特性上确在输出特性上确定一点。该点就称为定一点。该点就称为静态工作点。静态工作点。l静态工作点通常用静态工作点通常用Q表示，表示，Q点坐标点坐标为为IBQ、UBEQ、ICQ、UCEQ。l用图解法来分析静态用图解法来分析静态的目的：的目的：确定确定Q点。点。l用图解法求静态用图解法求静态 工作点的步骤：工作点的步骤：画出直流通路画出直流通路lui=0V即可。即可。Rb+_VCCTRCVBBuCE+_uBEiCiB+ui_1.用图解法分析静态工作情况用图解法分析静态工作情况 利用输入特性曲线来确定利用输入特性曲线来确定IBQ和和UBEQl列输入回路方程。列输入回路方程。Rb+_VC
19、CTRcVBBuBE+_(b)uCEiCiBVBB=iBRb+uBE l写输入特性曲线方程写输入特性曲线方程iB=f(uBE)|uCE=常数 l求解，即为求解，即为IBQ、UBEQbBBBEbB1RVuRil由由VBB=iBRb+uBE 得得l斜率为斜率为-1/Rb。取两点。取两点(0,VBB/Rb)及及(VBB,0)，在坐标系中画出这条线。，在坐标系中画出这条线。iBuBE0(a)UBEQIBQMNVBB/Rb-1/RbQl该线称为静态负载线，或直流负载线(Static Load Lines)，它与输入特性的交点Q就是静态工作点。lQ点的坐标就是静态时的基极电流IBQ和基-射极间电压UBEQ
20、 利用输入特性曲线来确定利用输入特性曲线来确定IBQ和和UBEQ 利用输出特性曲线确定利用输出特性曲线确定UCEQ及及ICQ l列输出回路及输出特列输出回路及输出特性曲线方程：性曲线方程：iC =f(uCE)|iB=常数常数 VCC=iCRc+uCE l方程方程VCC=iCRc+uCE 可写成斜截式方程可写成斜截式方程cCCCEcCRVuRi 1l取两点取两点(0,VCC/Rc)，(VCC,0)，连成直线。，连成直线。Rb+_VCCTRcVBBuBE+_(b)uCEiCiB iC0uCE(b)IBQ-1/RcVCCVCC/RcQHLUCEQICQ该线称为输出特该线称为输出特性的直流负载线，性的
21、直流负载线，交点交点Q就是就是静态静态工作点工作点。利用输出特性曲线确定利用输出特性曲线确定UCEQ及及ICQ 2.用图解法分析动态工作情况用图解法分析动态工作情况 l输入交流信号输入交流信号ui0，此时电，此时电路中各处为直流与交流的叠路中各处为直流与交流的叠加。加。利用输入特性画出利用输入特性画出iB和和uBE波形波形 l设输入信号设输入信号ui=Uim sint(mV)l从输入回路可列出方程：从输入回路可列出方程：VBB+ui=iBRb+uBEbiBBBEbBRuVuRi 1=取两点取两点（VBB+ui，0）和和（0，（，（VBB+ui）/Rb）Rb+_VCCTRCVBBui+_uo图解
22、法求图解法求uBE及及iB波形波形iB(A)uBE(V)00QVBB-1/Rbui(V)Uim2tiB(A)IBQ+IbmIBQIBQ-Ibm02tuBE(V)t20UbemIBQVBB+Uim VBB-Uim 利用输出特性画出利用输出特性画出iC和和uCE波形波形 l当当ui0时，有时，有VCC=iCRc+uCE，其中，其中iC与与uCE既有直流分量又有交流分量。既有直流分量又有交流分量。l它反映了瞬时电量之间的关系，故称为它反映了瞬时电量之间的关系，故称为动动态负载线或交流负载线态负载线或交流负载线(Dynamic Load Lines)。l由输入特性曲线已得到由输入特性曲线已得到iB的波
23、形，且有的波形，且有 VCC=iCRc+uCE 取两点取两点（VCC，0）和和（0，VCC/Rc）iC=f(uCE)|iB=常数常数 多条曲线。多条曲线。图解法求图解法求uCE和和iCiC(mA)tuCE(V)0QiB(mA)IBQ+IbmIBQ-IbmIBQ20QQiC(mA)ICQ+IcmICQ-IcmICQt20UCEQuCE(V)2tUcem0 4.非线性失真非线性失真 l波形失真：波形失真：信号经放大电路放大以后，输出波形与输入波形不完全一致。l非线性失真非线性失真(Nonlinear Distortion)：由于晶体管特性曲线非线性引起的波形失真。l非线性失真主要与静态工作点的位置
24、和输入信号的幅值大小有关。l两种主要的非线性失真：两种主要的非线性失真：截至失真和饱和失真。截止失真截止失真 l条件：条件：静态工作点设置偏低，输入信静态工作点设置偏低，输入信号号ui的幅值相对比较大。的幅值相对比较大。l结果：结果：iB、iC、uCE的波形出现的波形出现“削顶削顶”失真，见图。这种失真称为截止失真失真，见图。这种失真称为截止失真(Cutoff Distortion)。l消除截止失真的方法：消除截止失真的方法：提高提高Q点位置点位置（如减小（如减小Rb的阻值）；减小的阻值）；减小ui的幅值。的幅值。截止失真截止失真iC(mA)iC(mA)iB(A)iB(A)uCE(V)uCE(
25、V)uBE(V)uBE(V)ui(V)uBEQQ2QIBQIbmQQ1Q2tttt00000t(a)从输出特性分析截止失真(b)从输入特性分析截止失真 饱和失真饱和失真 条件：静态工作点设置偏高，输入信号ui的幅值相对比较大。结果：iC、uCE的波形出现“削顶”失真这种失真称为饱和失真（Saturation Distortion）。消除饱和失真的方法：降低Q点位置（如Rb或Rc）；减小ui的幅值。t饱和失真饱和失真iCiCuCEuCEiBQ2QQ1t0006.2.3 计算分析法计算分析法 l计算分析法：计算分析法：把工作在放大区的晶体管把工作在放大区的晶体管小范围的特性曲线近似地用直线来代替，
26、小范围的特性曲线近似地用直线来代替，从而用相应的线性等效电路来代替具有从而用相应的线性等效电路来代替具有非线性特性的晶体管，然后运用电路理非线性特性的晶体管，然后运用电路理论进行分析计算。论进行分析计算。ui=0时，静态静态Quiescent BQCQIIBBEQCCBQRUUI UCEQ=UCC-ICRC静态工作点的计算静态工作点的计算UCEQ=VCC-ICQRCui=0时，静态静态Quiescent设置静态工作点的必要性设置静态工作点的必要性一、静态工作点一、静态工作点UBEQ：发射结正偏的开启电压（Si:0.6-0.8V)(Ge:0.1-0.3V)IBQ BQCQII bBEQBBBQR
27、UVI为什么要设置静态工作点为什么要设置静态工作点图 没有设置合适的静态工作点 当输入信号ui较小而小于三极管的开启电压UON时，则晶体管始终工作在截止区，无输出。当信号较大时，但在交流信号的负半周也工作在截止区，信号会失真。放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。电容对交、直流的作用不同。若电容容量足够大，可认为对交流不起作用，即对交流短路，对直流可看成开路，则交直流所走的通道是不同的。交流通道：只考虑交流信号的分电路。直流通道：只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。直流通路与交流通路直流通路与交流通路电容与频率的关系电容与频率的关系l直流通路
28、：在直流电源的作用下直流电流流经的通路，即静态电流流经的通路，用于研究静态工作点。1）电容开路；2）电感短路；3）信号源短路，保留内阻。n交流通路：输入信号作用下交流信号流经的通路，用于研究动态参数。1）容量大的电容短路；2）无内阻的直流电源短路。icui不为零时，为动态动态ib共射放大电路动态参数的分析（微变等效电路法）共射放大电路动态参数的分析（微变等效电路法）电路动态参数的分析就是：求解电路电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。解题的方法是：作出h参数的交流等效电路解题的方法是：作出h参数的交流等效电路图6.3.16 基本共射放大电路的动态分析电压增益为beLbeBcBiO/rRrIRRIU
29、UALu1 1、求电压放大倍数（电压增益）、求电压放大倍数（电压增益）2 2、求输入电阻、求输入电阻beBiii/rRIUR3、求输出电阻、求输出电阻0b I0b I Ro=Rc 所以LS0oooRUIUR0iUl分压式偏置共射放大电路6.2.4 静态工作点稳定电路静态工作点稳定电路静态工作点稳定的必要性 三极管是对温度敏感的元件。温度变化对管子参数的影响主要表现有：1、UBE改变。UBE的温度系数约为2mV/C，即温度每升高1C，UBE约下降2mV。2、改变。温度每升高 1C，值约增加 0.5%1%，温度系数分散性较大。3、ICBO改变。温度每升高10C，ICBQ大致将增加一倍，说明ICBQ
30、将随温度按指数规律上升。一、一、温度对温度对I ICBOCBO的影响的影响 I ICBOCBO是集电结加反向电压时平衡少子的漂移是集电结加反向电压时平衡少子的漂移运动形成的，温度升高时，少子浓度增加，则运动形成的，温度升高时，少子浓度增加，则I ICBOCBO增大。增大。二、二、温度对输入特性的影响温度对输入特性的影响 与二极管伏安特性相似，温度上升时，正向特与二极管伏安特性相似，温度上升时，正向特性左移。性左移。图 温度对晶体管输入特性的影响二、二、温度对输出特性的影响温度对输出特性的影响图1.3.9 温度对晶体管输出特性的影响l由图可知，当温度升高时，由于ICEO、增大，且输入特性左移，则
31、集电极电流增大。温度升高将导致 IC 增大，Q 上移。波形容易失真。iCuCEOiBQCCCRVVCCQ T=20 C T=50 C图2.4.1晶体管在不同环境温度下的输出特性曲线典型的静态工作点稳定电路 稳定Q点常引入直流负反馈或温度补偿的方法使IBQ在温度变化时与ICQ产生相反的变化。图 静态工作点稳定电路(a)直接耦合电路(b)阻容耦合电路(c)图a,b的直流通路一、电路组成和Q点稳定原理12112IIIIIIIBQBQ选择参数使CCbbbBQVRRRU211l基极电位仅决定于分压，与温度无关。t ICQ IEQ UEQ UBEQ(=UBQ UEQ)IBQ ICQ 电流负反馈式工作点稳定
32、电路l稳定Q点的电路的交流等效电路 beLrRAuLcL/RRR coB2B1bei/RRRRrRl无旁路电容时：)1(beLEuRrRALcL/RRR CRRRRRrRoB2B1Ebei/)1(l输入为基极，输出为发射极，称为共集电极电路，又称为射极输出器。6.2.4 共集电极放大电路共集电极放大电路1、静态分析 将上图中电容断开，可得直流通路ECQCCCEQBQCQEBBEQCCBQBQEQEEQBEQBBQCCRIUUIIRRUUIIIRIURIU112、动态分析LLLELEuRrRRRrRRUUA)1()1(/)1(/)1(bebeio结论：电压放大倍数恒小于1，而接近1，且输出电压与
33、输入电压同相，又称射极跟随器。biII eoII )1(beioi IIIIA输入电阻LBBiBRrRIURRRR)1(/bebii输入电阻较大。输出电阻)(sbeboRrIU1)1(sbeooobeoRrIURIII所以而输出电阻低，故带载能力比较强。如输出端加上发射极电阻RE1/beEosRrRR如输出端无发射极电阻RELS0oooRUIUR图6-2-21 共集放大电路的输出电阻BsRRR/s补充共基极放大电路图 2.5.4共基极放大电路VBB保证发射结正偏；VCC保证集电结反偏；三极管工作在放大区。一、静态工作点(IBQ,ICQ,UCEQ)eBEQBBEQRUVI1EQBQIIBEQcC
34、QCCEQCQCEQURIVUUU二、动态分析ecbebeeccuRrRrIRIRIUUA1beio1bebebeiiiirRIrIRIIUIUReeeeRo Rc电流放大倍数微变等效电路由图可得：coei,IIII所以ecioIIIIAi由于小于1而近似等于1，则共基极放大电路没有电流放大作用。共基极放大电路的等效电路共基极放大电路没有电流放大作用，但是具有电压放大作用。电压放大倍数与共射电路相等，但没有负号，说明该电路输入、输出信号同相位。三种基本组态的比较大大(数值同共射电数值同共射电路，但同相路，但同相)小小(小于、近于小于、近于 1)大大(十几十几 一几百一几百)小小 大大(几十几十
35、 一百以上一百以上)大大(几十几十 一百以上一百以上)电电路路组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态iAuA)1(becrRRbecRrR 1beebe)1()1(RrRRbe 频率频率响应响应大大(几百千欧几百千欧 几兆欧几兆欧)小小(几欧几欧 几十欧几十欧)中中(几十千欧几十千欧几百千欧几百千欧)Rc小小(几欧几欧 几十欧几十欧)大大(几十千欧以上几十千欧以上)中中(几百欧几百欧几千欧几千欧)组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态iRoR1/beebRrRcR1berReebRrR)1(be差差较好较好
36、好好bebrR 将多个单级基本放大电路联接，构成多级放大电路，组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级。6.3 多级放大电路多级放大电路l输入级：高输入电阻，减少从信号源索取电流；l中间级：电压放大；l输出级：输出电压稳定，低输出电阻，一定的功率输出；l偏置电路：电流源电路，为各级提供合适的静态工作点。6.3.1 多级放大电路的组成多级放大电路的组成输入级输入级偏置电路偏置电路中间级中间级输出级输出级+uo uid级与级之间的连接称为级间耦合。四种常见的耦合方式：直接耦合阻容耦合变压器耦合光电耦合1、阻容耦合图 两级阻容耦合放大电路第一级第一级第二级第二级特点：静态工作点相互独立，在分立元件电
37、路中广泛使用。在集成电路中无法制造大容量电容，不便于集成化，尽量不用。低频特性差，无法放大变化缓慢的信号。2、直接耦合、直接耦合图 两个单管放大电路简单的直接耦合特点：(1)可以放大交流和缓慢变化及直流信号；(2)便于集成化（无大容量电容）。(3)各级静态工作点互相影响；基极和集电极电位会随级数增加而上升；(4)零点漂移（改进电路）。二、直接耦合特点：(1)可以放大交流和缓慢变化及直流信号；(2)便于集成化（无大容量电容）；(3)各级静态工作点互相影响；基极和集电极电位会随级数增加而上升；(4)零点漂移（改进电路）。一、一、零点漂移现象及其产生的原因零点漂移现象及其产生的原因 直接耦合时，输入
38、电压为零，但输出电压离开零点，并缓慢地发生不规则变化的现象。直接耦合放大电路的零点漂移现象零点漂移现象原因：电路中参数的变化，如电源电压的波动、元件的老化、半导体元件参数随温度变化等。阻容耦合放大电路中，缓慢变化的漂移电压将降落在耦合电容上。直接耦合放大电路中，漂移电压会逐级放大。放大电路级数愈多，放大倍数愈高，零点漂移问题愈严重。采用高质量的稳压电源和使用经老化实验的元件可减少这类漂移，则温度就是产生零点漂移的主要原因。放大器件的参数受温度影响而使 Q 点不稳定。也称温度漂移温度漂移。二、抑制温度漂移的方法二、抑制温度漂移的方法引入直流负反馈以稳定 Q 点；采用差分放大电路：即采用特性相同的
39、管子，使其温漂相互抵消。3变压器耦合变压器耦合共射放大电路 前后级靠磁路耦合，则各级放大电路静态工作点相互独立；可实现阻抗变换，用于功率放大。低频特性差，不能放大变化缓慢的信号。6.3.2 多级放大电路性能指标的估算多级放大电路性能指标的估算OiuRRA,一、电压放大倍数 总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即其中，n为多级放大电路的级数。njujunuuuAAAAA121二、输入电阻和输出电阻 多级放大电路的输入电阻是输入级的输入电阻：输出电阻就是输出级的输出电阻：计算时，有时不仅决定于本级参数，也与后级或前级的参数有关。1 iiRR onoRR 6.5 场效应管场效应管 场效应管是由
40、一种载流子参与导电的半导体器件场效应管是由一种载流子参与导电的半导体器件是用输入电压控制输出电流的的半导体器件。是用输入电压控制输出电流的的半导体器件。按结构来划分，它有两大类。按结构来划分，它有两大类。结型场效应三极管结型场效应三极管JFET (Junction type Field Effect Transister)绝缘栅型场效应三极管绝缘栅型场效应三极管IGFET (Insulated Gate Field Effect Transister)IGFET也称金属氧化物半导体三极管也称金属氧化物半导体三极管MOSFET （Metal Oxide Semiconductor FET）1.绝
41、缘栅场效应管绝缘栅场效应管 绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管MOSFET分为分为 增强型增强型 N沟道、沟道、P沟道沟道 耗尽型耗尽型 N沟道、沟道、P沟道沟道 N沟道增强型沟道增强型MOSFET 结构和工作原理结构和工作原理 结构结构 N沟道增强型沟道增强型MOSFET结构示意图和符号图结构示意图和符号图 d(Drain)为漏极，相当为漏极，相当c g(Gate)为栅极，相当为栅极，相当b s(Source)为源极，相当为源极，相当e2.结型场效应管结型场效应管l结型场效应管常用英文缩写结型场效应管常用英文缩写JFET来表示（来表示（Junction Field Effect Transis
42、tor)。l两种类型，分为两种类型，分为N沟道和沟道和P沟道两沟道两类。类。l在一块在一块N型半导体的两边制作高掺杂浓度的型半导体的两边制作高掺杂浓度的P+区，区，形成两个形成两个PN结，彼此相连作为栅极。在结，彼此相连作为栅极。在N型半导体型半导体的两端各引出一个电极作源极和漏极。两个的两端各引出一个电极作源极和漏极。两个P+区中区中间的间的N型半导体，在加上正向型半导体，在加上正向uDS电压时就有电流电压时就有电流流过，故称为流过，故称为N沟道。图为沟道。图为N沟道结型场效应管结沟道结型场效应管结构示意及符号图。栅极箭头指向源极的是构示意及符号图。栅极箭头指向源极的是N沟道，沟道，反之为反
43、之为P沟道。沟道。2.结型场效应管结型场效应管g 栅极栅极 d漏极漏极 S 源极源极NP+P+（a）VDDNdgs+-+-uGSVGGuDSP+P+沟道沟道iD（b）dgs（c）l栅源电压对沟道的控制作用栅源电压对沟道的控制作用 在栅源间加负电压在栅源间加负电压uGS，令，令uDS=0 当当uGS=0时，为平衡时，为平衡PN结，导电沟道最宽。结，导电沟道最宽。当当uGS时，时，PN结反偏，形成耗尽层，导电沟道结反偏，形成耗尽层，导电沟道变窄，沟道电阻增大。变窄，沟道电阻增大。当当uGS增加到一定值增加到一定值Up时时，沟道会完全合拢，沟道会完全合拢。2.结型场效应管结型场效应管l漏源电压对沟道
44、的控制作用漏源电压对沟道的控制作用在漏源间加电压在漏源间加电压uDS 当当uDS=0时，时，iD=0。uDSiD 靠近漏极处的耗尽层加宽，呈楔形分布。靠近漏极处的耗尽层加宽，呈楔形分布。当当uDS，uGD=uG S-uDS=UP时，在靠漏极处夹断时，在靠漏极处夹断预夹断。预夹断。uDS再再，预夹断点下移。，预夹断点下移。预夹断前，预夹断前，uDSiD。预夹断后，。预夹断后，uDSiD 几乎不变。几乎不变。2.结型场效应管结型场效应管结型场效应管的特性曲线结型场效应管的特性曲线uDS(V)iD(mA)048125-4-3-2-1uGS=0V输出特性曲线输出特性曲线-516-uGS（V）1234转移特性曲线转移特性曲线8IDSS4627813462781350567iD(mA)结结 语语
