第2章基本放大電路2.1共發射極放大電路2.2放大電路的分析2.3共集電極電壓放大器2.4共基極電壓放大器2.5多級放大器2.6差動放大器2.7放大器的頻響特性2.8場效應管基本放大電路2.9功率放大電路2.1共發射極放大電路2.1.1電路的組成2.1.2放大電路的直流通路和交流通路2.1.3共發射極電路圖解分析法2.1.4微變等效電路分析法2.1.1電路的組成共發射極電壓放大器電路的組成如圖2-1所示。圖2-1共發射極電壓放大電路2.1.2放大電路的直流通路和交流通路圖2-1（b）所示電路的直流通路和交流通路分別如圖2-2所示。將圖2-1（b）所示電路中的兩個電容斷開，便得到它的直流通路。在其交流通路中的直流電源相當于短路，故集電極電阻并聯在三極管的c-e之間。圖2-2電容耦合共射極放大電路的直流通路和交流通路2.1.3共發射極電路圖解分析法圖解法的分析步驟是：在三極管輸入特性曲線上，畫出輸入信號的波形，根據輸入信號波形的變化情況，在輸出特性曲線相應的地方畫出輸出信號的波形，并分析輸出信號和輸入信號在形狀、幅度、相位等參量之間的關系，如圖2-3所示。圖2-3（a）所示為三極管的輸入特性曲線和輸入信號的波形，圖2-3（b）所示為三極管的輸出特性曲線和輸出信號的波形。圖2-3輸入、輸出特性曲線及波形1.靜態工作點的確定2.輸出信號波形分析圖2-4電容耦合共射極放大電路的直流負載線和交流負載線當放大器的工作點選得太低或太高時，放大器將不能對輸入信號實施正常的放大。3.波形失真的類型圖2-5所示為工作點太低時的截止失真的圖解分析。（1）截止失真圖2-5截止失真的圖解分析圖2-6所示為工作點太高時的飽和失真的圖解分析。（2）飽和失真圖2-6飽和失真的圖解分析2.1.4微變等效電路分析法圖2-7（a）所示為折線化的輸入特性，圖2-7（b）所示為直流模型。圖2-7三極管的直流模型放大器靜態工作點指的是，在輸入信號為零時放大器所處的狀態。當輸入信號為零時，放大器各部分的電參數都保持不變，電容器兩端的電路互不影響，相當于電容器斷路，由此可得共發射極電壓放大器的直流通路如圖2-8（b）所示。圖2-8（c）所示為交流等效電路。1.放大器的靜態分析圖2-8共射極放大電路和它的直流通路與交流等效電路2.放大器的動態分析因動態分析是計算放大器在輸入信號作用下的響應，所以計算動態分析的電路是放大器的微變等效電路，由原電路畫微變等效電路的方法如下：①將電路中的三極管畫成圖2-8（b）所示的微變等效電路；②因電容對交流信號而言相當于短路，用導線將電容器短路；③因直流電源對交流信號而言可等效成一個電容，所以直流電源對交流信號也是短路的，用導線將圖中的+VCC點與接地點相連。利用上面介紹的方法對原電路進行處理后，再整理電路，可將微變等效電路整理成便于計算的電路圖，如圖2-8（c）所示。由式（2-8）可見，要計算電壓放大倍數的大小，還必須知道電阻rbe。rbe是三極管微變等效電路的輸入電阻，計算rbe的電路如圖2-9所示，計算rbe的公式為(2-9)圖2-9三極管等效電路

【例2-1】在圖2-1（b）所示的電路中，已知VCC＝6V，Rb＝150kΩ，β＝50，RC＝RL＝2kΩ，RS＝200Ω，求：（1）放大器的靜態工作點Q；（2）計算電壓放大倍數，輸入電阻、輸出電阻和源電壓放大倍數的值；（3）若Rb改成50ｋΩ，再計算（1）、（2）的值。由此可得結論：進行放大器靜態工作點計算時，若VCEQ的結果為負數，說明三極管工作在飽和區。放大器工作在飽和區時不必進行動態分析的數值計算。

【例2-2】用萬用表測得放大電路中三只三極管的直流電位如圖2-10所示，請在圓圈中畫出三極管的類型。圖2-10例2-2題圖解圖2-10（a）所示的最低電位點是0V，最高電位點是6V，中間電位點是0.7V，說明該三極管的電流是從6V點往0.7V點流，再流向0V電位點，所以0.7V點所在的管腳內部是P型半導體，另外兩個引腳是N型半導體，說明該三極管是NPN硅管。在電路中NPN硅管發射極的電位最低，所以0電位點是發射極e，6V點是集電極c，0.7V點是基極b。圖2-10（b）所示的最低電位點是-6V，最高電位點是0V，中間電位點是-0.2V，說明該三極管的電流是從0電位點往-0.2V點流，再流向-6V點，所以-0.2V點的管腳內部是N型半導體，另外兩個就是P型半導體，說明該三極管是PNP鍺管。在電路中，PNP管發射極的電位最高，所以0電位點是發射極e，-6V點是集電極c，-0.2V點是基極b。圖2-10（c）所示的最低電位點是-5V，最高電位點是0V，中間電位點是-4.3V，說明該三極管的電流是從0電位點往-4.3V點流，再流向-5V點，與圖2-10（a）一樣，它是NPN硅管，在電路中NPN硅管發射極的電位最低，所以-5V點是發射極e，-4.3V點是基極b，0電位點是集電極c。三只三極管的類型和引腳排列如圖2-11所示。圖2-11例2-2題解圖2.2放大電路的分析2.2.1穩定工作點的必要性2.2.2工作點穩定的典型電路2.2.3復合管放大電路2.2.1穩定工作點的必要性圖2-1所示的電壓放大器電路結構雖然簡單，但工作點不穩定。工作點會隨著溫度的變化而變化，變化的過程是：當溫度T上升時，本征半導體的本征激發現象加強，基極電流ＩBQ將上升，引起集電極電流ＩCQ也上升；集電極電流ＩCQ上升，將引起三極管集電極—發射極間電壓VCEQ下降。圖2-12工作點變化的流程圖這種變化的過程可用圖2-12所示的流程圖來表示。圖2-12中的符號“↑”表示上升，符號“→”表示引起，符號“↓”表示下降。2.2.2工作點穩定的典型電路1.電路的組成工作點穩定的典型電路如圖2-13所示。圖2-13典型的靜態工作點穩定電路由上一節的內容可知，靜態分析的任務是確定電路的靜態工作點Q（ＩBQ、ＩCQ、VCEQ的值），計算所用的電路是直流通路，畫直流通路的方法與前面介紹的相同，該電路的直流通路如圖2-14所示。2.靜態分析圖2-14直流通路圖2-13所示電路穩定工作點的流程圖如圖2-15所示。圖2-15穩定工作點的流程圖放大器動態分析的任務就是計算電壓放大倍數

、輸入電阻ri和輸出電阻ro。計算的電路是放大器的微變等效電路，考慮電容Ce對Re的旁路作用，該電路的微變等效電路如圖2-16所示。3.動態分析圖2-16微變等效電路圖2-17工作點穩定的電路實際的電路為了改善放大器的交流特性，通常將直流反饋電阻Re分成Re1和Re2，旁路電容Ce并在Re2旁邊，如圖2-17所示。圖2-18微變等效電路該電路的微變等效電路如圖2-18所示。2.2.3復合管放大電路1.復合管的組成圖2-19（a）、（b）所示為兩只同類的三極管組成的復合管，圖2-19（c）、（d）所示為兩只不同類的三極管組成的復合管。圖2-19復合管的組成三極管組成復合管的原則如下：①在正確的外加電壓下，每只管子的各極電流均有合適的通路；②在正確的外加電壓下，每只管子均要正常工作在放大區，為了實現這一目的，三極管VT1的c、e必須和三極管VT2的b、c相連，相連時應保證Vce1＝Vbc2；③復合管在接法正確的前提下，復合管的類型和引腳與三極管VT1的類型和管腳相對應。復合管共發射極電路如圖2-20所示。2.復合管共發射極電路圖2-20復合管共發射極電路圖2-21微變等效電路2.3共集電極電壓放大器前面討論的電路公共端是發射極，所以稱為共發射極電路。電壓放大器的公共端也可以是集電極，以集電極為公共端的電壓放大器稱為共集電極電路。共集電極電壓放大器電路的組成如圖2-22所示。與圖2-1所示電路比較，差別在于集電極支路的電阻、電容和輸出電路都移到發射極。1.電路的組成圖2-22共集電極電路計算靜態工作點用的直流通路如圖2-23所示。2.靜態分析圖2-23直流通路進行動態分析用的微變等效電路如圖2-24所示。3.動態分析圖2-24微變等效電路2.4共基極電壓放大器電壓放大器除了可以用發射極或集電極作為公共端外，還可以用基極作為公共端，以基極為公共端的電壓放大器稱為共基極電路。共基極電路的組成如圖2-25所示。該電路的組成與圖2-13所示的電路很相似，差別在于輸入端移到晶體管的發射極，旁路電容Ce移到基極下偏流電阻Rb2旁邊，變成Cb。1.電路的組成圖2-25共基極電路用于靜態分析的直流通路如圖2-26所示。2.靜態分析圖2-26直流通路3.動態分析用于動態分析的微變等效電路如圖2-27所示。根據圖2-27所示的參考方向可得電壓放大倍數的表達式為圖2-27微變等效電路前面討論的是三種基本組態的電壓放大器，為了比較它們的特點，將計算電路動態參數的公式列成表2-1。表2-1三種基本組態電壓放大器動態參數計算公式表從表2-1所示的結果可得三種組態電壓放大電路的特點是：共發射極電路的電壓、電流、功率的增益都比較大，在電子電路中應用廣泛；共基極電路因高頻響應（后面討論）好，主要用在高頻電路中；共集電極電路獨特的優點是輸入阻抗高，輸出阻抗低，多用于多級放大器的輸入和輸出電路。2.5多級放大器2.5.1阻容耦合電壓放大器*2.5.2共射—共基放大器2.5.3直接耦合電壓放大器小信號放大電路的輸入信號一般都是微弱信號，為了推動負載工作，輸入信號必須經多級放大，多級放大電路各級間的連接方式稱為耦合。通常使用的耦合方式有阻容耦合、直接耦合和變壓器耦合。阻容耦合在分立元件多級放大器中廣泛使用，在集成電路中多用直接耦合，變壓器耦合現僅在高頻電路中有用。2.5.1阻容耦合電壓放大器1.電路的組成阻容耦合多級放大器是利用電阻和電容組成的RC耦合電路實現放大器級間信號的傳遞，兩級阻容耦合放大器的電路如圖2-28所示。圖2-28兩級阻容耦合放大電路圖2-28所示兩級放大器的直流通路與圖2-7完全相同，計算靜態工作點的方法也相同，這里不再贅述。2.靜態分析兩級阻容耦合放大器的微變等效電路如圖2-29所示。3.動態分析圖2-29微變等效電路*2.5.2共射—共基放大器1.電路的組成已知，共發射極電路的電壓放大倍數較大，共基極電路的高頻特性較好，將兩個放大器組合起來可獲得電壓放大能力較強，又具有較好高頻特性的共射—共基電路，該電路可作為彩色顯示器或電視機的視頻放大器。共射—共基放大器的電路組成如圖2-30所示。由圖2-30可見，三極管VT1為共射電路，三極管VT2為共基電路。圖2-30共射—共基電路2.靜態分析圖2-31直流通路計算此類問題的靜態工作點時通常不要計算VCEQ，只要計算VCQ即可。利用支路電流法可對電路的靜態工作點進行精確計算，計算的方法如下：將上面的方程組整理成矩陣為進行動態分析的微變等效電路如圖2-32所示。3.動態分析圖2-32微變等效電路2.5.3直接耦合電壓放大器1.電路的組成阻容耦合放大器是通過電容實現級間信號的耦合，因電容的容抗是頻率的函數，所以阻容耦合放大器對低頻信號的耦合作用較差，采用直接耦合放大器可解決這一問題。直接耦合放大器電路的組成如圖2-33所示。由圖2-33可見，只要將阻容耦合放大器中的電容全部拿掉，用導線直接相連即可組成直接耦合放大器。由前面的分析中已知，靜態分析的任務是確定放大器在輸入信號等于零時所處的狀態。輸入信號等于零，相當于信號源短路，計算靜態工作點的直流通路如圖2-34所示。2.靜態分析圖2-33直接耦合放大電路圖2-34直流通路根據節點電位法可得第一級放大器，因VCEQ1＝Von2＝0.7V，限制了該級放大器輸出信號的幅度，使它工作在接近飽和的狀態；而第二級放大器因ＩBQ2太大，將工作在飽和區，不能對輸入信號實施正常的放大作用。解決這個問題的辦法是：提高第二級三極管發射極的電位，使兩級放大器都有合適的靜態工作點，具體的電路如圖2-35所示。圖2-35直接耦合放大器圖2-35（a）所示電路用電阻來提高第二級放大器發射極的電位，對交流信號有反饋作用，使兩級放大器的電壓放大倍數下降。圖2-35（b）所示電路利用穩壓管導通電阻很小，兩端電壓較大的特點代替電阻，即可以提高第二級放大器發射極的電位，對第二級放大器電壓放大倍數的影響又很小。若將直接耦合放大器的輸入端短路，在輸出端接記錄儀可記錄到緩慢的無規則的信號輸出，這種現象稱為零點漂移。所謂的零點漂移是指放大器在無輸入信號的情況下，卻有緩慢的無規則信號輸出的現象。產生零點漂移的原因很多，且溫度變化對零點漂移的影響最大，故零點漂移又稱為溫漂。3.零點漂移2.6差動放大器2.6.1電路組成2.6.2靜態分析2.6.3動態分析2.6.4差動放大器輸入、輸出的四種組態2.6.1電路組成1.電路組成差動放大器又稱差分放大電路。差動放大器可以有效地解決直接耦合放大器溫度漂移的問題，典型的差動放大器電路如圖2-36所示。圖2-36差動放大器當電路處在靜態，即輸入端短路的情況下，由于電路的對稱性，兩管的集電極電流及集電極電位均相等，輸出電壓vo＝vc1-vc2＝0。當溫度變化引起兩個三極管集電極電流發生變化時，兩三極管集電極電位也隨著發生變化，兩個三極管都產生溫度漂移的現象。2.電路抑制溫漂的原理動放大器電路的結構要求左右兩邊電路完全對稱，要實現它在實際上是不可能的。為了解決這個問題，在電路中設置調零電位器RP，該電位器的兩端分別接兩管的發射極，調節RP滑動端，可以改變兩管的靜態工作點，以解決兩個三極管不可能完全對稱的問題。3.調零電位器RP的作用4.電路輸入信號的三種類型（1）差模輸入信號（2）共模輸入信號（3）任意輸入信號任意輸入信號指的是：兩個大小和極性都不相同的輸入信號。根據信號分析的理論，任意信號可以分解成一對差模信號vd和一對共模信號vc的線性組合，即根據式（2-48）可得差模信號vd和共模信號vc分別為綜上所述，無論差動放大器的輸入是何種類型，都可以認為差動放大器是在差模信號和共模信號驅動下工作，因差動放大器對差模信號有放大作用，對共模信號沒有放大作用，所以求出差動放大器對差模信號的放大倍數，即為差動放大器對任意信號的放大倍數。

Re為兩三極管發射極的公共電阻，在圖2-13所示電路的討論中已知，該電阻是直流反饋電阻，利用該電阻直流反饋的作用，可穩定兩個三極管的靜態工作點，Re的值越大，靜態工作點越穩定。為了消除Re對交流信號的反饋作用，在圖2-13所示的電路中，Re的旁邊并聯有旁路電容Ce。在差動放大器中，Re對輸入信號的影響可分下面兩種情況來討論。5.反饋電阻Re的作用（1）Re對差模輸入信號的影響（2）Re對共模輸入信號的影響共模反饋電阻Re越大，對共模信號的抑制作用越強，但在直流電源VCC值一定的情況下，兩個三極管VCEQ的值就越小，這會影響放大器的動態范圍。6.負電源VEE的作用2.6.2靜態分析因電路中沒有電容元件，根據靜態工作點的定義，只要將圖2-36所示的電路輸入端vi1短路接地，就可得如圖2-37所示的計算靜態工作點所用的直流通路，圖2-37中的箭頭標出了各支路電流的參考方向。圖2-37直流通路2.6.3動態分析因差動放大器的任何輸入信號可以分解成一對差模信號vd和一對共模信號vc的線性組合，所以對差動放大器進行動態分析要分差模輸入和共模輸入兩種情況。為了討論和比較的方便，設調零電位器RP的值為零，即電路完全對稱，沒有必要接調零電位器。因差模信號vi1=-vi2，所以差模信號在發射極電阻Re上所激勵的電壓大小相等，相位相反，互相抵消，相當于Re對差模信號沒有作用。根據這個特點，可得差動放大器對差模輸入信號的微變等效電路，如圖2-38所示。1.差模輸入的動態分析圖2-38微變等效電路因共模信號vi1=vi2，Re對差模信號沒有作用，但對共模信號的作用卻是2Re，根據這個特點，可得共模信號輸入時的微變等效電路如圖2-39所示。2.對共模輸入信號的動態分析圖2-39共模輸入的微變等效電路綜上所述，圖2-36所示的差動放大器在電路完全對稱的情況下，差模電壓增益與共發射極電壓放大器的增益相同，共模輸入電阻和交流電流負反饋電路的輸入電阻相等。由此可見，差動放大器是用成倍的元件來換取抑制溫漂的能力。2.6.4差動放大器輸入、輸出的四種組態差動放大器顯著的特點是結構對稱，有兩個輸入和兩個輸出。兩個輸入、兩個輸出可組成四種輸入—輸出組態。這4種組態分別是：雙端輸入、雙端輸出；雙端輸入、單端輸出；單端輸入、雙端輸出；單端輸入、單端輸出。下面來討論這些組態電路分析的特點。圖2-36所示的電路就是雙端輸入、雙端輸出的情況，所以上面討論的各種結論適用于雙端輸入、雙端輸出的電路。雙端輸入、雙端輸出差動放大器適用于輸入、輸出均不能接地的場合。1.雙端輸入、雙端輸出雙端輸入、單端輸出的差動放大器如圖2-40所示。

2.雙端輸入、單端輸出圖2-40雙端輸入—單端輸出分析圖2-40所示電路的差模電壓放大倍數所用的微變等效電路，如圖2-41所示。圖2-41微變等效電路分析圖2-40所示電路的共模電壓放大倍數所用的微變等效電路，如圖2-42所示。圖2-42共模輸入微變等效電路單端輸入、雙端輸出的差動放大電路如圖2-43所示。單端輸入、雙端輸出差動放大器適用于將單端輸入轉換成雙端輸出或負載不允許接地的場合。3.單端輸入、雙端輸出圖2-43單端輸入—雙端輸出

【例2-4】在如圖2-44所示電路中，已知Rb＝100Ω，Rc＝4.7kΩ，R1＝5.6kΩ，R2＝3kΩ，Re＝1.2kΩ，RP＝200Ω，β1＝β2＝β3＝50，rce3＝200kΩ，VCC＝VEE＝9V。試求：電路的靜態工作點，差模電壓放大倍數Avd，共模電壓放大倍數Avc，共模抑制比KCMR，差模輸入電阻rid和輸出電阻ro。若輸入電壓vi＝50mV，輸出電壓vo等于多少？4.單端輸入、單端輸出圖2-44例2-3題圖解由前面的討論可知，在差動放大器中，共模抑制電阻Re的值越大，抑制溫漂的效果越好。在集成電路中因制作大電阻的Re比較困難，所以，在集成電路中，通常用前面所介紹的工作點穩定的放大器，為電流源來替代共模抑制電阻Re的作用，圖2-44中由三極管VT3等元件所組成的電路，就是為差動放大電路提供靜態工作點電流的電流源電路。要對差動放大器進行靜態工作點的分析，必須先計算三極管VT3的靜態工作點。根據分壓公式可得，三極管VT3基極的電位VB約等于。該電路是單端輸入、單端輸出的放大器，根據式（2-60）和式（2-62）可得2.7放大器的頻響特性2.7.1三極管高頻等效模型2.7.2晶體管電流放大倍數β·的頻率響應2.7.3單管共射放大電路的頻響特性2.7.1三極管高頻等效模型三極管低頻等效模型，即三極管微變等效電路不考慮三極管結電容的作用，將三極管的輸入端等效成一個電阻rbe，輸出端等效成一個受控電流源βib。在高頻電路中，三極管結電容的效應不能忽略，三極管內部有兩個PN結，存在著兩個結電容，考慮結電容效應后的三極管等效電路模型稱為三極管高頻等效模型，又稱為混合π參數模型。圖2-45混合π參數模型三極管混合π參數模型的電路如圖2-45所示。在圖2-45所示的電路中，rce通常比與它并聯的負載電阻RL大很多，可忽略；vb′c通常也比Cμ的容抗大很多，也可忽略。由此可得簡化的混合π參數模型電路如圖2-46所示。在圖2-46中，因Cμ跨接在輸入和輸出之間，給分析計算帶來麻煩。為了解決這一問題，必須對Cμ進行單向化處理，單向化處理的辦法是：將Cμ等效成一個并接在b′—e間的電容C′μ，和一個并接在c—e間的電容C″μ，如圖2-47所示。圖2-46簡化的混合π參數模型圖2-47Cμ電容單向化處理電路簡化的混合π參數模型電路如圖2-48所示。圖2-48簡化的混合π參數模型2.7.2晶體管電流放大倍數β的頻率響應圖2-49β的波特圖2.7.3單管共射放大電路的頻響特性放大器頻響特性是放大器的動態特性，分析放大器動態特性的電路是放大器的微變等效電路。在討論放大器頻響特性時，必須用混合π參數模型替代晶體管的微變等效電路模型，考慮到耦合電容和結電容的作用，圖2-1所示的單管共射放大電路混合π參數模型的等效電路如圖2-50所示。圖2-50混合π參數等效電路單管共發電路頻響特性的波特圖，如圖2-51所示。圖2-51單管放大器的波特圖

【例2-5】圖2-52所示電路中的VCC＝15V，Rb＝320kΩ，Rs=38kΩ，Rc=RL=3.2ｋΩ，C=1μF，晶體管的VBEQ＝0.7V，rb′b=100Ω，β＝100，fT＝150MHz，Cμ＝4pF，試估算電路的截止頻率fH、fL和通頻帶寬度fbw。圖2-52例2-4圖解因電路的截止頻率fH和fL與rb′e有關，所以要先計算rb′e；又因為rb′e與電路的靜態工作點有關，所以，要先計算電路的靜態工作點。根據靜態工作點的定義，可得計算靜態工作點所用的直流通路，如圖2-53所示。圖2-53直流通路計算截止頻率fH和fL的混合π參數等效電路，如圖2-54所示。圖2-54混合π參數等效電路截止頻率fH取決于C′π，與C′π相關的輸入電路及用戴維南定理處理后的等效電路，如圖2-55所示。圖2-55輸入端等效電路圖2-55輸入端等效電路圖2-56輸出端等效電路*【例2-6】圖2-57所示電路中的VCC＝15V，Rb1＝110kΩ，Rb2＝33kΩ，Rs＝1kΩ，Rc＝4kΩ，RL＝2.7kΩ，Re＝1.8kΩ，C1＝30μF，C2＝1μF，Ce＝50μF，晶體管的VBEQ＝0.7V，rb′b＝100Ω，β＝80，fβ＝0.5MHz，Cμ＝4pF，試估算電路的截止頻率fH、fL和通頻帶寬度fbw，并畫出波特圖。圖2-57例2-5圖解要計算電路的截止頻率fH和fL必須先計算rb′e；因rb′e與電路的靜態工作點有關，所以，要先計算電路的靜態工作點，利用2.2.2節所介紹的方法可計算電路的靜態工作點Q。圖2-58混合π參數等效電路因Ce的容量較大，它對高頻信號的容抗很小，相當于短路。圖2-57所示電路對高頻信號的影響主要是C′π。與上例一樣，截止頻率fH取決于C′π，與C′π相關的輸入電路及用戴維南定理處理后的等效電路如圖2-59所示。圖2-59高頻信號作用下的等效電路圖2-60低頻信號作用下的等效電路因Ce同時出現在輸入和輸出電路中，給計算帶來麻煩，為了簡化計算，必須對Ce進行單向化處理，處理的方法與2.2.3節所介紹的電阻Re折算的方法相同。對Ce進行單向化處理后的等效電路如圖2-61所示。圖2-61單向化處理的等效電路圖2-62例2-5等效電路圖2-63計算Avm的等效電路圖2-64波特圖2.8場效應管基本放大電路2.8.1電路的組成2.8.2場效應管與晶體管的比較由前面的分析可知，三極管的輸入阻抗不夠高，對信號源的影響較大。為了提高三極管的輸入阻抗，可以利用效應管。因場效應管是利用輸入回路電場的效應來控制輸出回路電流的變化，所以，場效應管在電路中，幾乎不從信號源吸收電流，即場效應管的輸入阻抗非常大，可達107Ω～1012Ω，對信號源的影響非常小。場效應管是一種壓控元件。2.8.1電路的組成場效應管放大電路與晶體管放大電路一樣，也有共源、共柵和共漏三種組態。下面以N溝道MOS管為例，來討論場效應管放大電路。

N溝道MOS管共源電壓放大器的電路組成如圖2-65所示。該電路的結構與工作點穩定的三極管電壓放大器很相似。1.電路的組成圖2-65共源電壓放大器對三極管放大電路進行靜態分析的目的是計算電路的靜態工作點Q（ＩBQ、ＩCQ、VCEO）。計算靜態工作點所用的直流通路如圖2-66所示。2.靜態分析圖2-66直流通路3.動態分析與三極管放大電路一樣，對場效應管放大電路進行動態分析的目的，主要也是計算電路的電壓放大倍數、輸入電阻和輸出電阻。進行動態分析所用的電路也是微變等效電路，場效應管微變等效電路的模型如圖2-67所示。圖2-67微變等效電路場效應管共源電壓放大器的微變等效電路如圖2-68所示。圖2-68電壓放大器的微變等效電路2.8.2場效應管與晶體管的比較場效應管的柵極g、源極s、漏極d對應于晶體管的基極b、發射極e、集電極c，它們的作用相類似。場效應管和三極管的主要差別如下。①場效應管用柵—源電壓vgs控制漏極電流id，柵極基本不取電流；而晶體管工作時基極總要索取一定的電流。因此，要求輸入電阻高的電路應選用場效應管；因三極管的電壓放大倍數比場效應管來的大，在信號源可以提供一定電流的情況下，通常選用晶體管。②場效應管只有多子參與導電；晶體管內既有多子又有少子參與導電，而少子數目受溫度、輻射等因素的影響較大，因而場效應管比晶體管的溫度穩定性好，抗輻射能力強。所以在環境條件變化很大的情況下，通常選用場效應管。③場效應管的噪聲系數很小，所以低噪聲放大器的輸入級和要求信噪比較高的電路通常選用場效應管或特制的低噪聲晶體管。④場效應管的漏極與源極可以互換使用，互換后特性變化不大；而晶體管的發射極與集電極互換后特性差異很大，因此只在特殊需要時才互換。⑤場效應管比晶體管的種類多，特別是耗盡型MOS管，柵—源電壓vgs可正、可負、可零，均能控制漏極電流。因而在組成電路時場效應管比晶體管有更大的靈活性。⑥場效應管和晶體管均可用于放大電路和開關電路，它們構成了品種繁多的集成電路。但由于場效應管集成工藝更簡單，且具有耗電省、工作電源電壓范圍寬等優點，因此場效應管被廣泛用在集成電路的制造中。2.9功率放大電路2.9.1概述2.9.2甲類功率放大電路2.9.3乙類推挽功率放大電路2.9.1概述

功率放大電路的根本目的是為了盡可能高效率地輸出足夠大的功率。和前面介紹的小信號放大電路相比，兩者的基本工作原理都是相同的，都是利用三極管的放大作用，在輸入信號的控制下，將直流電源提供的部分能量通過合適的輸出負載匹配電路轉換為有用的輸出信號能量。但小信號放大電路的目的是輸出足夠大的電壓，因為兩種電路的目的不同，在性能要求、工作狀態和組成結構及設計等方面存在很多不同。①輸出功率。功率放大電路的主要任務就是向輸出負載提供足夠大的功率。②效率。指負載從集電極獲得的交流信號輸出功率和直流電源提供的直流功率的比值。③失真。三極管應工作在大信號狀態，這樣會出現非線性失真，而且很容易接近三極管的極限狀態，設計時需要控制失真在允許范圍內，且考慮到功率管的極限參數。1.功率放大電路的性能要求在功率放大電路中，根據選擇的靜態工作點的不同，使功率管工作在不同的工作狀態。按照集電極電流導通角的大小不同，功率放大電路有甲類、乙類、甲乙類和丙類4種基本的工作狀態。2.功率放大電路的工作狀態

圖2-70功放在不同工作狀態下的集電極電流波形

（a）甲類（b）乙類（c）甲乙類（d）丙類根據功率放大電路的性能特點，即高效輸出足夠大的功率，在構成實際電路時，對直流電路而言，要求給整個電路提供能量來源的直流電源應全部加到功率管兩端，避免在管外電路中無謂損耗直流功率。對交流通路而言，輸入的交流信號能全部加到功率管輸入端，輸出端的阻抗和外接負載的阻抗相匹配，以達到最大功率輸出。滿足上述要求的電路組成方式很多，本節只簡單介紹甲類和乙類功率放大電路。3.功率放大電路的組成2.9.2甲類功率放大電路圖2-71（a）所示電路為在2.1節中介紹的電容耦合共發射極電壓放大器電路，現將它作為功率放大電路來分析。圖2-71（b）所示為其輸出特性曲線、輸出信號的波形以及交直流負載線。作為功率放大電路來使用時，主要考察其輸出功率和效率，輸出功率與靜態工作點的位置以及負載電阻的大小有關。直流電源VCC提供的功率為負載獲得的功率和集電極耗散功率的總和，而輸出有用功率等于輸出端集電極交流信號的電壓與電流的乘積。圖2-71電容耦合甲類功放電路及輸出特性曲線

由圖2-71（b）可見，如果靜態工作點Q的位置選擇在負載線的中點時，則輸出信號電壓和電流的振幅基本可達到最大值Vcm和Icm，即，，其中。由此計算獲得直流電源提供的功率，輸出交流功率，則相應的集電極效率為。2.9.3乙類推挽功率放大電路功率放大電路處于乙類工作狀態時，單個功率管只在正弦交流信號的半個周期內導通，組成電路必須同時采用兩個功率管，分別在半個周期內輪流導通，才能在輸出端獲得完整的正弦波信號。

無輸出電容（OutputCapacitorless）互補推挽功率放大電路簡稱為OCL電路，其原理電路如圖2-72所示。圖中VT1為NPN型三極管，VT2為PNP型三極管，是兩個特性配對的異型功率管。正電源VCC為VT1提供靜態偏置，負電源?VCC為VT2提供靜態偏置。正負電源同時供電使輸入端無信號時，相當于直流接地，為零電位，VT1和VT2分別為兩個射隨器，PNP和NPN互補對稱，因此發射極的靜態電位也為零，發射結為零偏置，靜態工作點Q在截止區，功率管工作在乙類狀態。

1.OCL互補推挽功率放大電路圖2-72OCL互補推挽功率放大電路

當輸入交流信號vi時，在vi的正半周，VT1導通，VT2截止，電流iC1的通路如圖2-72所示，通過VT1管流經負載電阻RL再流入地，輸出電壓為vO的正半周；在vi的負半周，VT2導通，VT1截止，電流iC2的通路如圖2-72所示，自地流過負載電阻RL再經VT2管流入負電源VCC，輸出電壓為vO的負半周?？梢?，在輸入信號的一個周期內，兩個三極管輪流導通，電流iC1和iC2以相反方向流過負載電阻RL，在RL上合成了一個完整的輸出交流正弦信號vO。OCL電路采用兩個正負電源VCC提供能量，加到一對異型管保證發射結零偏置，因此，也可稱為雙電源互補推挽功率放大電路。只有直流信號輸入時，兩個三極管都處于截止狀態，所以電路沒有直流功率損耗，其最大效率可達到78.5%，比甲類工作時的效率要高。無輸出變壓器互補推挽功率放大電路簡稱為OTL（OutputTransformerless）電路，其原理電路如圖2-73所示。圖中VT1為NPN型三極管，VT2為PNP型三極管，是兩個特性配對的異型功率管。兩管輸出O端的靜態電位為VCC/2，C為一個大容量電容和負載電阻RL串聯，因此直流時電容C兩端的電壓被充到VCC/2，而交流時C相當于短路。2.OTL互補