例：擴音系統執行機構功率放大器的作用：

用作放大電路的輸出級，以驅動執行機構。如使揚聲器發聲、繼電器動作、儀表指針偏轉等。功率放大電壓放大信號提取§6.4功率放大電路分析功放電路應注意的問題(1)功放電路中電流、電壓要求都比較大，必須注意電路參數不能超過晶體管的極限值:ICM、UCEM

、PCM。ICMPCMUCEMIcuce(2)電流、電壓信號比較大，必須注意防止波形失真。(3)電源提供的能量盡可能地轉換給負載，以減少晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率（）。Pomax

:負載上得到的交流信號功率。PE：電源提供的直流功率。(4)功率管要考慮散熱和保護。(5)分析計算要用圖解法。功率放大電路在大信號狀態下工作，所以微變等效電路不再適用，只能用圖解法來分析計算。射極輸出器的輸出電阻低，帶負載能力強，但做功放不適合。為什么？解釋如下：問題討論RbuoUSCuiibRE射極輸出器能否做功率放大？電源提供的直流平均功率計算：注:gm即為轉移特性曲種電路也稱為OCL互補功率放大電路。可解出Q點的VGS、ID、VDS計算Q點：VGS、ID、VDS當UDS較大時，靠近D區的導電溝道變窄。UGS達到一定值時（夾斷電壓VP）,耗盡區碰到一起，DS間被夾斷，這時，即使UDS0V，漏極電流ID=0A。（1）最大不失真輸出功率PomaxPE：電源提供的直流功率。工作原理（以P溝道為例）乙類放大的輸入輸出波形關系:(4)功率管要考慮散熱和保護。uo=0VVP是MOS耗盡型和結型FET的參數，當VGS=VP時,漏極電流為零。ID=f（VGS）│VDS=常數實驗線路(共源極接法)RbuoUSCuiRE射極輸出器效率的估算：(設RL=RE)uotuoibQicuceUSC若忽略晶體管的飽和壓降和截止區，輸出信號uo的峰值最大只能為：uo的取值范圍QicuCEUSC直流負載線交流負載線UCEQUSC

靜態工作點：為得到較大的輸出信號，假設將射極輸出器的靜態工作點（Q）設置在負載線的中部，令信號波形正負半周均不失真，如下圖所示。放大電路的輸出沒有失真的工作方式稱為甲類放大。1.直流電源輸出的功率2.最大負載功率3.最大效率(RL=RE時)如何解決效率低的問題？辦法：降低Q點。既降低Q點又不會引起截止失真的辦法：采用推挽輸出電路，或互補對稱射極輸出器。缺點：但又會引起截止失真。互補對稱功放的類型無輸出變壓器形式（OTL電路）無輸出電容形式（OCL電路）OTL:OutputTransformerLessOCL:OutputCapacitorLess互補對稱：電路中采用兩支晶體管，NPN、PNP各一支；兩管特性一致。類型：互補對稱功率放大電路無輸出電容的互補對稱功放電路(OCL電路)一、工作原理（設ui為正弦波）電路的結構特點：ui-USCT1T2uo+USCRLiL1.由NPN型、PNP型三極管構成兩個對稱的射極輸出器對接而成。2.雙電源供電。3.輸入輸出端不加隔直電容。由一對NPN、PNP特性相同的互補三極管組成，采用正、負雙電源供電。種電路也稱為OCL互補功率放大電路。2.工作原理兩個三極管在信號一個正、負半周輪流導通，使負載得到一個完整的波形。ic1ic2動態分析：ui

0VT1截止，T2導通ui>0VT1導通，T2截止iL=ic1

;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=ic2T1、T2兩個晶體管都只在半個周期內工作的方式，稱為乙類放大。因此，不需要隔直電容。靜態分析：ui=0VT1、T2均不工作

uo=0V3.分析計算（1）最大不失真輸出功率Pomax實際輸出功率Po單個管子在半個周期內的管耗（2）管耗PT兩管管耗最大管耗與最大輸出功率的關系選管依據之一電源提供的直流平均功率計算：

每個電源中的電流為半個正弦波，其平均值為:兩個電源提供的總功率為：tic1效率為：為保證晶體功率管的安全和輸出功率的要求，電源及輸出功率管參數的選擇原則如下：(1)管子的擊穿電壓U(BR)CEO。當信號最大時，一管趨于飽和，而另一管趨于截止，截止管承受的最大反壓為UCC+|UEE|=2UCC，所以

CCCEOBRUU>2)((2)管子允許的最大電流ICM。(3)已知PLm，選擇管子允許的最大功耗PCM。管子允許的最大功耗LCCCmCMRUII=3乙類放大的輸入輸出波形關系:ui-USCT1T2uo+USCRLiL死區電壓uiuou"ou′o

′tttt交越失真：輸入信號ui在過零前后，輸出信號出現的失真便為交越失真。交越失真ui-USCT1T2uo+USCRLiL(1)靜態電流ICQ、IBQ等于零；(2)每管導通時間等于半個周期；(3)存在交越失真。乙類放大的特點：電路的改進1.克服交越失真交越失真產生的原因：在于晶體管特性存在非線性，ui

<uT時晶體管截止。iBiBuBEtuitUT克服交越失真的措施：R1D1D2R2+USC-USCULuiiLRLT1T2

靜態時T1、T2兩管發射結電位分別為二極管D1、D2的正向導通壓降，致使兩管均處于微弱導通狀態。電路中增加R1、D1、D2、R2支路。R1D1D2R2+USC-USCULuiiLRLT1T2兩管導通時間均比半個周期大一些的工作方式稱為“甲乙類放大”。動態時設ui加入正弦信號。正半周，T2截止，T1基極電位進一步提高，進入良好的導通狀態；負半周，T1截止，T2基極電位進一步提高，進入良好的導通狀態。從而克服死區電壓的影響，去掉交越失真。uB1tUTtiBIBQ甲乙類放大的波形關系：ICQiCuBEiBib特點：存在較小的靜態電流ICQ、IBQ。每管導通時間大于半個周期，基本不失真。iCQuceUSC/REUSCIBQD1D2ui+USCRLT1T2T3CRA甲乙類單電源互補推挽放大電路調節R,使靜態UASCD1、D2使b1和b2之間的電位差等于2個二極管正向壓降，克服交越失真b1b2分析計算（1）實際輸出功率Po最大不失真輸出功率Pomax單個管子在半個周期內的管耗（2）管耗PT兩管管耗電源提供的直流平均功率計算：

每個電源中的電流為半個正弦波，其平均值為:兩個電源提供的總功率為：tic1效率為：D1D2ui+USCRLT1T2T3CRARe1Re2實用OTL互補輸出功放電路調節R,使靜態UASCD1、D2使b1和b2之間的電位差等于2個二極管正向壓降，克服交越失真Re1、Re2：電阻值1~2，射極負反饋電阻，也起限流保護作用b1b2場效應管與晶體管不同，它是多子導電，輸入阻抗高，溫度穩定性好。結型場效應管JFET絕緣柵型場效應管MOS場效應管有兩種:N溝道P溝道耗盡型增強型耗盡型增強型§6.4場效應管及其放大電路Joint-Field-Effect-TransistorMetal-Oxide-SemiconductorN基底:N型半導體PP兩邊是P區G(柵極)S源極D漏極結構結型場效應管導電溝道drainelectroden.漏極gridsourcen.源極NPPG(柵極)S源極D漏極N溝道結型場效應管DGSPNNG(柵極)S源極D漏極P溝道結型場效應管DGS

在柵源間加負電壓VGS，令VDS=0①當VGS=0時，為平衡PN結，導電溝道最寬。②當│VGS│↑時，PN結反偏，形成耗盡層，導電溝道變窄，溝道電阻增大。夾斷電壓Up:

使導電溝道完全合攏（消失）所需要的柵源電壓VGS。

工作原理（以N溝道為例）③當│VGS│到一定值時，溝道會完全合攏。（1）柵源電壓對溝道的控制作用②VDS↑→ID↑

→靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，呈楔形分布。預夾斷前，

VDS↑→ID↑。預夾斷后，

VDS↑→ID幾乎不變。④VDS再↑，預夾斷點下移。①當VDS=0時，

ID=0。

在漏源間加電壓VDS，令VGS=0

由于VGS=0，所以導電溝道最寬。

（3）柵源電壓VGS和漏源電壓VDS共同作用（2）漏源電壓對溝道的控制作用③當VDS↑，使VGD=VGS-

VDS=VP時，在靠漏極處夾斷——預夾斷。結型場效應三極管的特性曲線四個區：①可變電阻區：預夾斷前。②電流飽和區（恒流區）：預夾斷后。特點：

△ID/△VGS≈常數=gm即：△ID=gm△VGS（放大原理）③擊穿區。④截止區。

（1）輸出特性曲線：ID=f（VDS）│VGS=常數（2）轉移特性曲線：ID=f（VGS）│VDS=常數(a)漏極輸出特性曲線(b)轉移特性曲工作在飽和區時有:UDS=0V時PGSDUDSUGSNNNNIDPN結反偏，UGS越大則耗盡區越寬，導電溝道越窄。工作原理（以P溝道為例）PGSDUDSUGSNNIDUDS=0V時NNUGS越大耗盡區越寬，溝道越窄，電阻越大。但當UGS較小時，耗盡區寬度有限，存在導電溝道。DS間相當于線性電阻。PGSDUDSUGSNNUDS=0時UGS達到一定值時（夾斷電壓VP）,耗盡區碰到一起，DS間被夾斷，這時，即使UDS0V，漏極電流ID=0A。ID夾斷電壓PinchoffvoltagePGSDUDSUGSUGS<Vp且UDS>0、UGD<VP時耗盡區的形狀NN越靠近漏端，PN結反壓越大IDPGSDUDSUGSUGS<Vp且UDS較大時UGD<VP時耗盡區的形狀NN溝道中仍是電阻特性，但是是非線性電阻。IDGSDUDSUGSUGS<VpUGD=VP時NN漏端的溝道被夾斷，稱為預夾斷。UDS增大則被夾斷區向下延伸。IDGSDUDSUGSUGS<VpUGD=VP時NN此時，電流ID由未被夾斷區域中的載流子形成，基本不隨UDS的增加而增加，呈恒流特性。ID特性曲線飽和漏極電流夾斷電壓轉移特性曲線一定UDS下的ID-UGS曲線UGS0IDIDSSVP預夾斷曲線IDUDS2VUGS=0V1V3V4V5V可變電阻區夾斷區恒流區輸出特性曲線0結型場效應管的缺點：1.柵源極間的電阻雖然可達107Ω以上，但在某些場合仍嫌不夠高。3.柵源極間的PN結加正向電壓時，將出現較大的柵極電流。絕緣柵場效應管可以很好地解決這些問題。2.在高溫下，PN結的反向電流增大，柵源極間的電阻會顯著下降。MOS絕緣柵場效應管（N溝道）MOSFETMetal-Oxide-SemiconductorFieldEffectTransistor

（1）結構PNNGSDP型基底兩個N區SiO2絕緣層金屬鋁N導電溝道PNNGSD未預留N溝道增強型預留N溝道耗盡型++++++++++--------------GSDN溝道增強型（2）符號N溝道耗盡型GSDP溝道增強型P溝道耗盡型(3)工作原理及特性曲線實驗線路(共源極接法)PNNGSDPNNGSDVDDVGG無外加電壓時;(2)加上電壓VGG時;(3)同時加上電壓VGG和VDD時;PNNGSDPNNGSDUDSUGSUGS=0時D-S間相當于兩個反接的PN結ID=0對應截止區PNNGSDUDSUGSUGS>0時UGS足夠大時（UGS>VT）感應出足夠多電子，這里出現以電子導電為主的N型導電溝道。感應出電子VT稱為閾值電壓UGS較小時，導電溝道相當于電阻將D-S連接起來，UGS越大此電阻越小。PNNGSDUDSUGSPNNGSDUDSUGS當UDS不太大時，導電溝道在兩個N區間是均勻的。當UDS較大時，靠近D區的導電溝道變窄。PNNGSDUDSUGS夾斷后，即使UDS繼續增加，ID仍呈恒流特性。IDUDS增加，UGD=VT時，靠近D端的溝道被夾斷，稱為予夾斷。實驗線路(共源極接法)（1）最大不失真輸出功率Pomax4場效應管及其放大電路特點：存在較小的靜態電流ICQ、IBQ。越靠近漏端，PN結反壓越大越靠近漏端，PN結反壓越大的影響，去掉交越失真。工作原理（以P溝道為例）窄，呈楔形分布。缺點：但又會引起截止失真。--------------Joint-Field-Effect-TransistorBJT與FET基本放大電路的性能比較(續)rd為輸出電阻，類似于雙極型晶體管的rce。種電路也稱為OCL互補功率放大電路。②VDS↑→ID↑→靠近漏極處的③當│VGS│到一定值時，溝道會完全合攏。輸出特性曲線ID=f（VDS）│VGS=constUDS（V）ID（mA）01324夾斷電壓UP=-2VUGS=0VUGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2Vrds=uDS/iD

交流輸出電阻:Q注:

rds為輸出特性曲線在Ｑ點切線斜率的倒數固定一個UDS，畫出ID和UGS的關系曲線，稱為轉移特性曲線轉移特性曲線0IDUGSUP夾斷電壓ID=f（VGS

）│VDS=常數Q跨導:gm=ID/UGS

注:gm即為轉移特性曲線在Q點切線的斜率.單位:S(西門子)場效應管的主要參數(1)

開啟電壓VT

VT是MOS增強型管的參數，柵源電壓小于開啟電壓的絕對值,場效應管不能導通。

（2）夾斷電壓VP

VP是MOS耗盡型和結型FET的參數，當VGS=VP時,漏極電流為零。

（3）飽和漏極電流IDSSMOS耗盡型和結型FET,當VGS=0時所對應的漏極電流。

（4）輸入電阻RGS結型場效應管，RGS大于107Ω，MOS場效應管,RGS可達109～1015Ω。（5）

低頻跨導gm

gm反映了柵壓對漏極電流的控制作用，單位是mS(毫西門子)。（6）最大漏極功耗PDM

PDM=VDSID，與雙極型三極管的PCM相當。增強型N溝道MOS管的特性曲線轉移特性曲線0IDUGSVT輸出特性曲線IDUDS0UGS>0場效應管的交流小信號模型其中：rgs是輸入電阻，理論值為無窮大。

gmvgs是壓控電流源，它體現了輸入電壓對輸出電流的控制作用。稱為低頻跨導。

rd為輸出電阻，類似于雙極型晶體管的rce。rDS=

UDS/

ID很大，可忽略。壓控電流源SGDid跨導gm=

ID/

UGS場效應管的微變等效電路GSD跨導漏極輸出電阻uGSiDuDS很大，可忽略。

場效應管的微變等效電路為：GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds(1)靜態：適當的靜態工作點，使場效應管工作在恒流區，場效應管的偏置電路相對簡單。(2)動態：能為交流信號提供通路。組成原則：靜態分析：估算法、圖解法。動態分析：微變等效電路法。分析方法：直流偏置電路：保證管子工作在飽和區，輸出信號不失真

場效應管放大電路自偏壓電路vGSvGS=-iDR

注意：該電路產生負的柵源電壓，所以只能用于需要負柵源電壓的電路。計算Q點：VGS、ID、VDSvGS=VDS=VDD-ID(Rd+R)已知VP，由-iDR可解出Q點的VGS、ID、VDS

分壓式自偏壓電路VDS=VDD-ID(Rd+R)可解出Q點的VGS、ID、VDS計算Q點：已知VP，由該電路產生的柵源電壓可正可負，所以適用于所有的場效應管電路。場效應管的共源極放大電路1、靜態分析求：UDS和ID。IG=0UDD=20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10kuoUDD=20VRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10k2、動態分析sgR2R1RGRL'dRL