模电第3版电子教案第2章课件.ppt

1、半导体三极管及其基本放大电路半导体三极管及其基本放大电路2.1 双极型三极管双极型三极管2.2 共发射极基本放大电路共发射极基本放大电路2.3 稳定静态工作点的放大电路稳定静态工作点的放大电路2.4 共集电极、共基极放大电路共集电极、共基极放大电路2.5 场效应管及其基本放大电路场效应管及其基本放大电路2.6 三极管及场效应管放大和开关电路的应用三极管及场效应管放大和开关电路的应用2.7 特殊三极管特殊三极管2.6 放大电路的频率特性放大电路的频率特性第第2 2章章 教学基本要求教学基本要求掌握掌握BJT的外特性的外特性共射、共集放大电路的工作原理共射、共集放大电路的工作原理 “Q”、Au、R

2、i、Ro的估算的估算 熟悉BJT的工作原理、主要参数、使用方法的工作原理、主要参数、使用方法共射、共集放大电路的特点、用途共射、共集放大电路的特点、用途共基放大电路的共基放大电路的“Q”、Au、Ri、Ro的估算的估算了解温度对温度对“Q”的影响、图解分析法的影响、图解分析法共基放大电路的特点、用途共基放大电路的特点、用途光电三极管、光耦器的原理和使用光电三极管、光耦器的原理和使用半导体三极管(Semiconductor Transistor)2.1.1BJT 的结构2.1.2BJT 的放大原理2.1.3BJT 的特性曲线2.1双极型三极管2.1.4BJT 的使用常识2.1.1 BJT的结构一、

3、结构、符号和分类NNP发射极 E基极 B集电极 C发射结集电结基 区发射区集电区emitterbasecollectorNPN 型PPNEBCPNP 型分类：按材料分：硅管、锗管按结构分：NPN、PNP按使用频率分：低频管、高频管按功率分：小功率管 1 WECBECBBJT 外形和引脚EBCE CBEBCBECE BC内部条件发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低集电结面积大外部条件发射结正偏:UC UB UE集电结反偏:UC UB 1IE=IC+IB=(1+)IB IC=IB UCEUCE=UR=IC RC电压放大倍数:IOUUAu ICCURI RcVCCIBIERb+UBE+UCEVBBce

4、bIC例 2.1.1 输入电压UI=30 mV,引起 IB=30 A,设=40，RC=1 k，求 IC、Au。解：IC=IB=40 30 A=1.2 mAUO=UCE=IC RC=1.2 mA 1 k=1.2 VIOUUAu 40 mV30V2.1 2.1.3 BJT 的特性曲线一、共发射极输入特性输入回路输出回路常数常数 CE)(BEBuufi0CE u与二极管特性相似iBiEiCBEuBiO0CE uV 1CE u0CE uV 1CE u特性基本重合(电流分配关系确定)特性右移(因集电结开始吸引电子)导通电压 uBE硅管：(0.6 0.8)V锗管：(0.2 0.3)V取 0.7 V取 0.

5、2 V+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uo+uBE+uCEiBRb+uBEVCC+VCCRb二、共发射极输出特性常数常数 B)(CECiufiiC/mAuCE/V50 A40 A30 A20 A10 AIB=0O 2 4 6 8 4321ICEO水平部分为何略上翘？由于uCE增大时，集电结空间电荷区变宽，基区变窄，使载流子在基区复合的机会减小，即电流放大系数增大，称基区宽度调制效应。三、PNP型 BJT共发射极特性曲线输入特性O0CE uV 1CE u0.1 0.2 0.3 0.4806040 20 iB/A uBE/V输出特性iC/mA uCE/V80 A60 A40 A20 AIB=

6、0O 2 4 6 8 43212.1.4 BJT 的使用常识一、BJT的型号国标GB249规定：第一部分阿拉伯数字表示器件电极数第二部分字母(汉拼)表示器件材料和极性第三部分字母(汉拼)表示器件类型第四部分阿拉伯数字表示器件序号第五部分字母(汉拼)表示规格号如硅NPN型高频小功率管 3 D G 110 A三极管NPN型硅高频小功率序号规格号二、BJT的主要参数1.电流放大系数(1)共发射极直流电流放大系数iC/mAuCE100 A80 A60 A40 A20 AIB=0O 2 4 6 8 4321(HFE)BCCBOBCBOCBNCNIIIIIIII (2)共发射极直流电流放大系数(hFE)B

7、iiC一般为几十 几百Q82A1030A1045.263 80108.0A1010A10)65.145.2(63 大小相近可以混用表2.1.1 3DG100 三极管 值的分挡标志色点颜色色点颜色红红黄黄绿绿蓝蓝白白不标色不标色 范围范围20 3030 6060 100100 150100 150 2002.极间反向饱和电流(1)集电极 基极反向饱和电流 ICBOICBOVCCAbce(2)集电极-发射极反向饱和电流 ICEOICEOVCCAbceICEO=（1+）ICBOBJT的主要极限参数1.ICM 集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。U(BR)CBO 发射极开路时 C、B 极间反向击穿

8、电压。2.PCM 集电极最大允许功率损耗PC=iC uCE。3.U(BR)CEO 基极开路时 C、E 极间反向击穿电压。U(BR)EBO 集电极极开路时 E、B 极间反向击穿电压。U(BR)CBO U(BR)CEO U(BR)EBO已知:ICM=20 mA,PCM=100 mW，U(BR)CEO =20 V，当 UCE=10 V，IC mA当 UCE=1 V，IC mA当 IC=2 mA，UCE V 102020iCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安全 工 作 区三、BJT 的选管原则1.使用时不能超过极限参数（ICM ,PCM,U(BR)CEO）。2.工作在高频条件下应选用高频或

9、超高频管;工作在开关条件下应选用速度足够高的开关管。3.要求反向电流小、允许结温高且温变大时，选硅管;要求导通电压低时选锗管。4.同型号管，优先选用反向电流小的。值不宜过大，一般以几十 一百左右为宜。（进口小功率管较大，如9013、9014等 在200以上）2.2.1共发射极基本放大电路的组成2.2.2共发射极基本放大电路的分析2.2.3用图解法分析动态工作情况2.2共发射极基本放大电路2.2.4BJT 的三个工作区及放大电路的 非线性失真2.2.5小信号模型法分析动态工作情况2.2.1 共发射极基本放大电路的组成1.直流电源须满足发射结正偏、集电结反偏，使 BJT工作在放大状态。2.有信号输

10、入、输出回路。3.元件参数保证信号不失真放大，并满足性能要求。一、放大电路的组成原则二、各元件的作用+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoAABBVCC(直流电源)：使发射结正偏，集电结反偏 向负载和各元件提供功率C1、C2(耦合电容)：隔直流、通交流RB(基极偏置电阻)：提供合适的基极电流RC(集电极负载电阻)：将 IC UC，使电流放大 电压放大信号 ui 从AA输入信号 uo从BB输出2.2.2 共发射极放大电路的静态分析静态 ui=0，电路中只有直流电源作用。静态工作点 静态时，各极电流、电压反映在输入、输出特性上的点，常用“Q”表示。直流通路+VCCRcRb输入特性OiBuBE输

11、出特性iC uCE OIB+UBEIBUBEQIC+UCE IBICUCEQ一、用估算法确定静态工作点+VCCRcRbIB+UBEIC+UCE 取 UBE=0.7 V(硅管)0.2 V(锗管)bBECCBRUVI IC=IB UCE=VCC IC RC300 k4 k12 V =37.5例 2.2.1 用估算法求静态工作点。+VCCRcRbIB+UBEIC+UCE 300 k4 k12 V =37.5bBECCBRUVI A 40mA 04.0k 300V 12 IC=IB=37.5 0.04 mA=1.5 mAUCE=VCC IC RC=12 1.5 mA 4 k=6 V二、用图解法确定静态

12、工作点RciCVCCiBAB(AB 右)(BCECCiufi (AB左)CCCCCERiVu OuCEiCVCCVCC/RC直流负载线斜率 1/RcIBQQICQUCEQ+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uo300 k4 k4 k12 VIB=40 AuCE=VCC iC RC=12 4 iC312Q1.56三、电路参数对静态工作点的影响+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uouCE=VCC iC RCbBECCBRUVI OuCEiCVCCVCC/RC当 Rc不变时,R b IB，“Q”下移；当 R b不变时,R c UCE ，“Q”左移。2.2.3 用图解法分析动态工作情况动态 电路

13、中接入 ui 后的工作状态。电路中有直流电源作用形成的直流分量，输入电压作用形成的交流分量。交流通路只考虑变化的电压和电流的电路。电量的符号表示规则A AA 主要符号；A 下标符号。A大写表示电量与时间无关(直流、平均值、有效值)小写表示电量随时间变化(瞬时值)。A大写表示直流量或总电量(总最大值，总瞬时值)；小写表示交流分量。总瞬时值直流量beU交流有效值tuOBEuBEUbeubeUuBE =UBE +ube交流瞬时值画交流通路的原则：1.直流电源短路（因VCC内阻很小）。2.耦合电容短路（1/jC 0）。+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoui=sin t(mV)，图解分析各电压、

14、电流值。uBE/ViB/AO0.7 VQuiOtuBE/VO tiBIB交流负载线uCE/ViC/mA41O23iB=10 A204050505QVCC直流负载线VCC/RCO tiCICUCEOtuCE/VUcemibicuceL1R uBE/ViB/A0.7 VQuituBE/VtiBIBQ交流负载线（1/RL）uCE/ViC/mA41235Q直流负载线（1/RC）tiCICQUCEQtuCE/VUcemibicuceOOOOOO当 ui=0 uBE=UBE iB=IB iC=IC uCE=UCE当 ui=Uim sin t ib=Ibmsin t ic=Icmsin t uce=Ucem

15、 sin t uo=uce iB =IB +Ibmsin t iC =IC +Icmsin t uCE=UCE Ucem sin t =UCE+Ucem sin(180 t)iouu 交流负载线方程：uCE=UCE (iC IC)RL =UCE+IC RL iC RL基本共发射极电路的波形：IBuiOt iB OtuCEOtuoOt iC OtICUCEibicuceuoIB+ib+UBE+ui+UCE+uce+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoIC+ic例 2.2.2 在例 2.2.1求得静态工作点的基础上：1.画出交流负载线。2.当负载开路，交流负载线如何变化。+VCCRcC1C2R

16、L+Rb+ui+uo300 k4 k4 k12 V解交流负载电阻：kk24444/LCL RRRV32mA5.1LC kRI3V交流负载线当负载开路时，交、直流负载线重合2.2.4 BJT 的三个工作区域及放大电路的非线性失真一、BJT 的三个工作区域iC/mAuCE/V50 A40 A30 A20 A10 AIB=0O 2 4 6 8 43211.截止区：IB 0 IC=ICEO 0 条件：两个结反偏2.放大区：CEOBCIII 3.饱和区：uCE u BEuCB=uCE u BE 0条件：两个结正偏特点：IC IB临界饱和时：uCE=uBE深度饱和时：0.3 V(硅管)0.1 V(锗管)U

17、CE(SAT)=放大区截止区饱和区条件：发射结正偏 集电结反偏特点：水平、等间隔ICEO例 2.2.1 判断如图电路UI=1V、3V、5V 时，BJT的工作状态。VBBRBB解 利用戴维宁定理：212IBBRRRUV k12 I4.0 U 21BB/RRR UI=1V：VBB=0.4 V,UBE Ibm。OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBui uCEiCict OOiCOtuCEQuce交流负载线2.“Q”过高引起饱和失真ICS集电极临界饱和电流NPN 管：底部失真为饱和失真。PNP 管：顶部失真为饱和失真。L(SAT)CECCCSBSRUVII IBS 基极临界饱和电流。不接负载时

18、，交、直流负载线重合，V CC=VCC不发生饱和失真的条件：IB+I bm IBSuCEiCt OOiCO tuCEQV CC饱和失真的本质：负载开路时：接负载时：受 Rc 的限制，iB 增大，iC 不可能超过 VCC/RC。受 RL 的限制，iB 增大，iC 不可能超过 V CC/RL。C1+RcRb+VCCC2RL+uo+iBiCTui(RL=Rc/RL)三、最大输出幅值的估算最大不失真输出电压幅值 Uomax：当“Q”靠近截止区时，Uomax=Ucut当“Q”靠近饱和区时，Uomax=UsatUcut=IC RLUsat=UCE UCE(sat)估算取UCE(sat)=1 V例 2.2.

19、4 BJT硅管，=40，各电容足够大，求“Q”、Uomax。解(1)求“Q”bBECCBRUVI 00k3V)7.012(mA 04.0 直流负载线方程：uCE=VCC iC(Rc+Rd)=12 4 iCIC=1.6 mAUCE=5.6 VRL=R c/RL=3/6=2(k)(2)求 UomaxUCE+ICRL=5.6+3.2=8.8 V交流负载线在水平轴的截距为：Uomax=3.2 V2.2.5 用小信号模型法(微变等效)分析动态微变等效的依据：1.非线性电路经适当近似后可按线性电路对待。2.利用叠加定理，分别分析电路中交、直流成分。3.动态是输入信号电压在直流静态工作点的基础上，各极电流、

20、电压的变化。一、BJT 的小信号简化模型1.输入回路的模型动态电阻：常数常数 CEBBEbeuiur0bbece uiuBJT内部电阻示意图becbr bbr bb 基区体电阻r ber be 发射结电阻r ere 集电区体电阻ebb be )1(rrr r bb通常为几百欧（取 300）re=r be+re r be E26I mAmV26)1(300Ebe Ir 注意！r be UBE/IB，因为r be是动态电阻，而式右是静态参数，不能混淆。2.输出回路的模型C CEBC uii C cebc uiiBJT 小信号模型+uce+ube ibicCBErbe Eibic ic+ube+uc

21、eBC2.输出回路的模型BJT 小信号模型+uce+ube ibicCBErbe Eibic ic+ube+uceBC注意！小信号模型：（1）未考虑BJT结电容的影响，故只适用于低频信号。（2）当信号较大，但非线性失真不严重时或计算精度要求不高时，仍可使用。（3）只能用于放大电路的动态分析，不能用于计算静态工作点。（4）适于NPN和PNP管，不必改电压、电流参考方向。3.放大电路的输入、输出电阻输入电阻：iSisiRRRUU iiiIUR Ri 越大，Ui 与 Us 越接近。输出电阻：LoLooRRRUU Looo)1(RUUR （1）实验法：（2）加压法求流法：0oLs RUIUR+URo越

22、小带载能力越强二、用小信号模型分析共射放大电路+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoAABB1.画简化小信号模型电路2.求电压放大倍数ioUUAu bebLb rIRI RL=Rc/RL3.求输入电阻iiiIUR beb/rR 4.求输出电阻Ro=RCbeL rR +Uo+RbRLrbe e IcbcRCIbIcUiIi+输入输出相位相反5.源电压放大倍数+Uo+RbRLrbe e IcbcRCIbIcUiUsRsIisosUUAu siioUUUU siUUAu siiRRRAu siibeL RRRrR besbebeL rRrrR 例 2.2.2 BJT硅管，VCC=12 V，=40

23、，求：Au、Ri、Ro。+VCCRcC1C2RL+Rb +us +uo0.6 k3.9 k3.9 k300 k+RS解 3800k3V)7.012(B Irbe=300 +26 mV/IB=1 k beL rRAu 1.9/3.93 40 =78 k 1/300/bebirRR k 1Ro=RC=3.9 ksiisRRRAAuu 8.486.01178 2.3.1温度对静态工作点的影响2.3.2射极偏置电路2.3 稳定静态工作点的放大电路 射极偏置电路温度，输入特性曲线 温度，输出特性曲线BEuBiOT1T2 iCuCE T1iB=0T2 iB=0iB=0O2.3.1 温度对静态工作点的影响1

24、.温度对ICEO 的影响 温度每升高 10C，ICBO 约增大 1 倍。2.温度对 的影响 温度每升高 1C，UBE (2 2.5)mV。3.温度对UBE的影响 温度每升高 1C，(0.5 1)%。输出特性曲线间距增大。+VCCRcC1C2RLRe+Rb1Rb2RSI1I2IBUBICIE+ui+uo2.3.2 射极偏置电路一、稳定静态工作点的原理1.Rb1、Rb2的分压作用固定UB：选用Rb1、Rb2 时使：I1(或 I2)IBCCb2b1b2BVRRRU 不受BJT和温度变化的影响2.Re产生反映 IC变化的UE，引起UBE变化，使 IC基本不变。稳定“Q”的原理：T IC UEUB固定

25、UBE IBIC 二、静态工作点的估算CCb2b1b2BVRRRU eBeBEBERURUUI ECII /EBII)(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVU +VCCRcC1C2RLRe+Rb1Rb2RSI1I2IBUBICIE三、动态分析+VCCRcC1C2RLRe+Rb1Rb2RS+ui+uo小信号等效电路RcRb1Rb2+Ui+UoRLIbIcIirbeIbReIc1.电压放大倍数ioUUAu)1(ebebLbRrIRI Rc/RLebeL)1(RrR eL RR Au受 和温度变化的影响小2.输入电阻RiRi)1(/ebebiRrRR Rb1/Rb23.输出电阻Ro=Rc2.

26、4.1共集电极放大电路2.4.2共基极放大电路2.3 共集电极放大电路和共基极放大电路2.4.1 共集电极放大电路(射极输出器、射极跟随器)一、静态分析 IBIE+C1RS+ui ReRb+VCCC2RL+uo+usVCC=IB Rb+UBE+IE Re=IB Rb+UBE+(1+)IB ReIB=(VCC UBE)/Rb+(1+)ReIC=I BUCE=VCC IC Re二、动态分析+C1RSReRb+VCCC2RL+us交流通路+RsRb+UoRLIbIcIiReUs小信号等效电路+UsRb+UoRLIbIcIirbeIbReRs电压放大倍数：LbeLLebbebLebio)1()1(/)

27、1(/1RrRRRIrIRRIUUAu ）（1输入电阻：)1(/)1(LbebLbeibiii iiRrRRrURUUIUR +RsRb+UoRLIbIcIiReUs输出电阻：0LoS RIURURbrbeReRSUs=0I+UIcIbIbIReRS=RS/RBI=IRe+Ib+IbSbee)1(RrURU 1)(/)1/()(SbeeSbeeoRrRRrURUUIUR 特点：Au 1 输入输出同相，Ri 高，Ro 低 用途：输入级，输出级，中间缓冲级2.4.2 共基极放大电路电路图+VCCRcCbC2RLRe+Rb1Rb2RS +us +uoC1+ui习惯画法+VCCRcCbC2RLRe+R

28、b1Rb2RS+us+uoC1+ui一、静态分析（略）交流通路RcReRS+us RL+ui+uo小信号模型+UoRcReRS+UsRLrbeIoIcIeIiIb Ib+Ui二、动态分析+UoRcReRS+UsRLrbeIoIcIeIiIb Ib+UibeLbebLbio rRrIRIUUAu RiRi 1)1(be bbebeiirIrIIUR)1(/beei rRRRoRo=RC特点：1.Au 大小与共射电路相同。2.输入电阻小，Aus 小。用途：高频特性好，常用于高频电路中。三、BJT共基极电流放大系数 1/1/bcbcbccecIIIIIIIII 12.5.1 绝缘栅场效应管2.5.2

29、 结型场效应管2.5.3 场效应管的参数、特点及使用注意2.5.4 其它类型场效应管2.5.5 FET的偏置电路及静态分析2.5.6 FET放大电路的小信号模型分析法引 言场效应管 FET(Field Effect Transistor)类型：结型 JFET(Junction Field Effect Transistor)绝缘栅型 IGFET(Insulated Gate FET)特点：1.单极性器件(一种载流子导电)3.工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低2.输入电阻高(107 1015，IGFET 可高达 1015 )2.5.1 绝缘栅场效应管一、N沟道增强型 MOSFET (Men

30、tal Oxide Semi FET)1.结构与符号P 型衬底(掺杂浓度低)N+N+用扩散的方法制作两个 N 区在硅片表面生一层薄 SiO2 绝缘层s d用金属铝引出源极 s 和漏极 dg在绝缘层上喷金属铝引出栅极 gB耗尽层s 源极 sourceg 栅极 gate d 漏极 drainsgdB2.工作原理1)uGS 对导电沟道的影响(uDS=0)a.当 UGS=0，ds 间为两个背对背的 PN 结；b.当 0 UGS UGS(th)ds 间的电位差使沟道呈楔形，uDS，靠近漏极端的沟道厚度变薄。预夹断(UGD=UGS(th)：漏极附近反型层消失。预夹断发生之前：uDS iD。预夹断发生之后：

31、uDS iD 不变。MOS工作原理3.转移特性曲线DS)(GSDUufi 2 4 64321uGS/ViD/mAUDS=10 VUGS(th)当 uGS UGS(th)时：2GS(th)GSDOD)1(UuIiuGS=2UGS(th)时的 iD 值4.输出特性曲线GS)(DSDUufi 可变电阻区uDS 0 此时 uGD=UGS(off)；沟道楔型耗尽层刚相碰时称预夹断。预夹断当 uDS，预夹断点下移。3.转移特性和输出特性UGS(off)当 UGS(off)uGS 0 时,2GS(off)GSDSSD)1(UuIi uGSiDIDSSuDSiDuGS=3 V 2 V 1 V0 V 3 VJF

32、ET工作原理OON 沟道增强型sgdBiDP 沟道增强型sgdBiD2 2 OuGS/ViD/mAUGS(th)O uDS/ViD/mA 2 V 4 V 6 V 8 VuGS=8 V6 V4 V2 VsgdBiDN 沟道耗尽型iDsgdBP 沟道耗尽型UGS(off)IDSSuGS/ViD/mA 5 O5O uDS/ViD/mA5 V2 V0 V2 VuGS=2 V0 V 2 V 5 VN 沟道结型sgdiDsgdiDP 沟道结型uGS/ViD/mA5 5 OIDSSUGS(off)O uDS/ViD/mA5 V2 V0 VuGS=0 V 2 V 5 V各种FET 符号、特性的比较2.5.3

33、场效应管的主要参数、特点及注意事项1.开启电压 UGS(th)(增强型)夹断电压 UGS(off)(耗尽型)指 uDS=某值，使漏极电流 iD 为某一小电流时的 uGS 值。UGS(th)UGS(off)2.饱和漏极电流 IDSS耗尽型场效应管，当 uGS=0 时所对应的漏极电流。3.直流输入电阻 RGS指漏源间短路时，栅、源间加反向电压呈现的直流电阻。JFET：RGS 107 MOSFET：RGS=109 1015IDSSuGS/ViD/mAO一、场效应管的主要参数4.低频跨导 gm 常数常数 DSGSDddmugui反映了uGS 对 iD 的控制能力，单位 S(西门子)。常用毫西(mS，m

34、A/V)。uGS/ViD/mAQPDM=uDS iD，受管子最高工作温度限制。5.最大漏极电流 IDM6.最大漏极功耗 PDMO为管子工作时允许的最大漏极电流。7.漏源击穿电压 U（BR）DS ：漏源间能承受的最大电压。8.栅源击穿电压 U（BR）GS ：栅源间能承受的最大电压。二、场效应管的主要特点及使用注意事项 特点：1.FET为电压控制型器件，栅极基本无电流，输入电阻高，常用做高输入阻抗输入级。2.多 子导电，受温度、辐射等外界因素影响小。3.噪声比BJT小（尤其是JFET）。4.MOS管制造工艺简单，体积小，功耗小，易集成。使用注意事项：1.MOS管衬底与源极通常接在一起。若需分开，衬

35、源间电压须反偏（NMOS uGS 0）。2.MOS管输入电阻极高，使栅极感应电荷产生高压造成管子击穿。为避免栅极悬空及减少感应，储存时应将三个极短路；焊接时，用镊子短路三个极，并将电烙铁断电后焊接；不能用万用表检测，只能接入测试仪后再去掉短路线测试，取下前也应先短路。3.JFET可在栅源极开路情况下储存 和用万用表检测。MOS管栅极过压保护电路 2.5.4 其它类型场效应管*一、砷化镓金属 半导体场效应管 MESFET(Mental Semiconductor FET)材料:GaAs符号:dgs特点:1.为耗尽型器件，一般只制成N沟道，特性与JFET相似。2.开关时间特别短，导通电压很小。用途

36、:微波电路，高频放大电路，和高速数字逻辑电路。二、VMOS 场效应管因工艺上利用光刻沿垂直方向刻出一个 V 型槽而得名。特点:1.为大功率管，耐压可达1000 V以上，最大连续电流高达200 A。2.非线性失真小、噪声较低、温度稳定性较高、输入电阻高、驱动功率小。3.极间电容小，工作频率高，用于高频电路或开关式稳压电源。2.5.5 FET的偏置电路及静态分析+VDDRdC2CS+uoC1+uiRgRsgsd 1.工作原理一、自偏压电路栅极电阻 Rg 的作用：(1)为栅偏压提供通路(2)泻放栅极积累电荷源极电阻 Rs 的作用：提供负栅偏压漏极电阻 Rd 的作用：把 iD 的变化变为 uDS 的变

37、化uGS=uG uS=iDRs 2.静态工作点的估算UGS=IDRs2GS(off)GSDSSD)1(UUII UDS=VDD ID（Rs+Rd）二、分压式自偏压电路sDSg2g1g2DDG RIURRRVU ；sDg2g1g2DDGS RIRRRVU 调整电阻的大小，可获得：UGS 0UGS=0UGS 0RL+VDDRdC2Cs+uoC1+uiRg2RsgsdRg1Rg32.5.6 FET放大电路的小信号模型分析法一、FET 的简化小信号模型从输入回路看，iG 0，故认为 g、s 极间开路；从输出回路看，漏极电流受栅、源电压控制，有：常数常数 DSGSDddmugui对于正弦量：gsdmUI

38、g gsmd UgI 即即小信号模型sIdgmUgs+Ugs+Udsgd二、用小信号模型分析 FET 共源极放大电路RL+VDDRdC2Cs+uoC1+uiRg2RsgsdRg1Rg3RLRD+Uo+UiRg2gsdRg3Rg1+UgsgmUgsIdIiRS有 CS 时：LmgsLdgsmio)/(RgURRUgUUAu g3g2g1g3i/RRRRR doRR 无 CS 时：sgsmgsLsgsm)/(RUgURRUgAu smLm1RgRg Ri、Ro 不变例 已知 gm=0.7 mS，求电压放大倍数、输入和输出电阻。47 kRLRdC2Cs+uoC1+uiRg2gsdRg1Rg32 k3

39、0 k2 M10 M10 k+18VRs解：LmRgAu 25.5103010307.0 M 10M47.0/2M01iR k 30doRR一、简易助听器电路一、简易助听器电路2.6 三极管和场效应管放大和开关电路的应用举例三极管和场效应管放大和开关电路的应用举例音量调节音量调节PNP型小功型小功率管率管（3AX）二、触电保护电路二、触电保护电路（旁路电流检测器）（旁路电流检测器）L1、L2匝数相等，双线并绕反向串接，磁通抵消，使二次侧匝数相等，双线并绕反向串接，磁通抵消，使二次侧L3无感应电动势，无感应电动势，A点电压约点电压约0.47 V，T1、T2截止。截止。KA不动作。不动作。0.47

40、 VIdL2上电流小于上电流小于L1，二次侧，二次侧L3感应电动势，经整流滤波后，感应电动势，经整流滤波后，A点电点电压压 0.2 V，T1、T2导通。导通。KA动作，动作，KA1 KA2断开，电器断电。断开，电器断电。0.2 V恢复恢复开关开关采用阻采用阻容降压容降压稳压管稳压管稳压稳压泄流二泄流二极管极管模拟人模拟人体触电体触电三、恒流充电机电路三、恒流充电机电路功能：功能：给摩托车、电动自行车电瓶和可充电电池恒流充电。给摩托车、电动自行车电瓶和可充电电池恒流充电。整流整流滤波滤波分压分压稳压稳压电流电流调节调节原理：原理：利用利用VMOS栅源电压不变时栅源电压不变时iD恒流，实现恒流充电

41、。恒流，实现恒流充电。指示指示变压变压2.7.1光电三极管2.7.2光电耦合器2.7 特殊三极管2.7.1 光(敏)电三极管一、工作原理像光电二极管一样实现光-电转换外，还能放大光电流。有NPN和PNP型之分。ecc(+)e()3DU5C外型符号IC=（1+）IB=100 1000有3AU、3DU系列如3DU5C：最高工作电压 30 V暗电流 0.2 A光电流 3 mA (1000 lx 下)峰值波长 900 nm二、应用举例1.开关电路直接驱动式，能提供 3 mA的光电流。三极管 T 用于放大驱动电流。泄流二极管，在继电器脱电时，使线圈自感电动势形成放电回路且限幅为0.7V，从而使三极管免受

42、过大的uCE。2.测速电路2.7.2 光电耦合器一、基本原理+ce发光器件LED受光器件光电二极管光电三极管实现 电-光-电 传输和转换二、主要参数1.输入参数。即LED的参数2.输出参数。与光电管同，其中：（1）光电流 指输入一定电流（10 mA），输出接一定负载（约 500）和一定电压（10 V）时输出端产生的电流。（2）饱和压降 指输入一定电流（20 mA），输出接一定电压（10 V）,调节负载使输出达一定值(2 mA)时时输出端的电压(通常为 0.3 V)。+ce3.传输参数（1）电流比CTR 指直流状态下，输出电流与输入电流之比。一般 f时，f 0 f；当 =1时，f =fT=0 f

43、三、共基级截止频率 f为 下降为 0.707 0 时对应的频率。fffT 1.极间耦合形式直接耦合A1A2电路简单，能放大交、直流信号，“Q”互相影响，零点漂移严重。阻容耦合A1A2各级“Q”独立，只放大交流信号，信号频率低时耦合电容容抗大。光电耦合A1A2主要用于耦合开关信号，抗干扰能力强。变压 器耦合A1A2用于选频放大器、功率放大器等。2.8.5 多级放大电路的频率特性一、多级放大电路的组成和分析方法 2.多级放大电路的组成及参数计算Au1第一级Au2第二级Au1末 级UiUo1RLRSUoUsUo2Ui2Uin.ioUUAu nUUUUUUUUioi3o32i2oi1o.unuuAAA

44、21 考虑级与级之间的相互影响，计算各级电压放大倍数时，应把后级的输入电阻作为前级的负载处理!Ri=Ri1Ro=Ron二、多级放大电路的频率特性=1+2+nunuuuAAAAlg20lg20lg20lg2021 两级放大电路两级放大电路的波特图两级放大电路的带宽比级窄，总相移是两级相移之和。2.8.6 共射-共基直接耦合放大电路及其频率特性RL1=Ri2=reb2一、电压放大倍数RL1=Ri2=reb22be2eb2i21 rrRbe1LI1io11rRUUAu be1be211rr 若IC1 IC2,1=2=则 rbe1 rbe2 1be2c22i2o2rRUUAu be2c221rRAAAuuu 放大倍数与单管相似二、频率特性1.由于采用了直接耦合，下限截止频率 fL=0；2.由于共射电路的负载是共基电路，后者输入电阻小,削弱了前者极间电容的作用，上限截止频率 fH 提高。共射(共集)-共基电路为宽频带放大器。其频率特性为:fH20lgAu/dB fO