晶体管电路设计 下 FET/功率MOS/开关电路的实验解析PDF电子书下载

第1章 晶体管、FET和IC 1

目 录 1

1.1晶体管和FET的灵活使用 2

1.1.1使用IC 的优缺点 2

1.1.2使用晶体管和FET的优缺点 3

1.1.3灵活使用IC以及晶体管、FET 3

1.1.4灵活使用技术 4

1.2进入自我设计IC的时代 5

1.2.1 自己设计IC 5

1.2.2模拟电路今后也将采用（CMOS）FET器件 6

第2章 FET放大电路的工作原理 8

2.1放大电路的波形 8

2.1.1 3倍放大器 8

6.1栅极接地的波形 1 10

2.1.2栅极上加偏压 10

2.1.3栅极－源极间电压为0.4V 10

6.1.3源极波形与漏极波形同相 1 12

2.1.4 FET是电压控制器件 12

2.1.5输出是源极电流的变化部分 12

2.1.6漏极的相位相反 13

2.1.7与双极晶体管电路的差别 14

6.2.1电源电压与FET的选择 1 14

2.2.1 JFET与MOSFET 14

2.2 FET的工作原理 14

6.2栅极接地电路的设计 1 14

6.2.4求最大输出电压 1 15

6.2.3确定RS、R3、RD的方法 1 15

2.2.2 FET的结构 15

6.2.5偏置电路的设计 1 16

6.3栅极接地电路的性能 1 16

2.2.3 FET的电路符号 16

6.2.6确定电容C1～C5的方法 1 16

2.2.4 JFET的传输特性 17

2.2.5放大倍数是跨导gm 17

2.2.6实际器件的跨导 18

6.3.4高频范围的特性 1 18

2.2.7 MOSFET的传输特性 19

2.2.8 MOSFET的跨导 20

3.1.1源极接地电路的直流电位 23

3.1设计放大电路前的准备 23

第3章 源极接地放大电路的设计 23

3.1.3更换FET器件的品种 25

3.1.2求解交流电压放大倍数 25

3.1.4用晶体管替代FET 27

3.2.1确定电源电压 28

3.2放大电路的设计 28

3.2.2选择FET 28

3.2.3使用低频低噪声器件2SK184 29

3.2.4决定漏极电流工作点 30

3.2.5确定RD和Rs 31

3.2.7栅极偏压电路的设计 32

3.2.6功率损耗的计算 32

3.2.8进行必要的验算 33

3.2.9确定电容C1、C2的方法 34

3.2.10 FET电路中旁路电容也是重要的 35

3.3.1测定输入阻抗 36

3.3放大电路的性能 36

3.3.2确认输入阻抗的高低 37

3.3.3输出阻抗 38

3.3.4放大倍数与频率特性 40

3.3.5高频截止频率 40

3.3.6更换FET时的高频特性 42

3.3.7使输入电容变大的米勒效应 44

3.3.8如何提高放大倍数 45

3.3.9电压增益与频率特性的关系 46

3.3.10噪声特性 47

3.3.11总谐波失真 49

3.4源极接地放大电路的应用电路 50

3.4.1使用N沟JFET和负电源的电路 50

3.4.2使用零偏置JFET的电路 51

3.4.3 150MHz调谐放大电路 53

3.4.4高增益、高输入阻抗放大电路 55

3.4.5高输入阻抗低噪声放大电路 56

3.4.6简单的恒流电路 58

4.1.1与源极接地电路的不同之处 60

4.1源极跟随器的工作 60

第4章源极跟随器电路的设计 60

4.1.2输出与输入的波形是相同的 61

4.1.3输出阻抗低的原因 62

4.2.2选择FET 63

4.2源极跟随器电路的设计 63

4.2.1确定电源电压 63

4.2.4偏置电路的设计 64

4.2.3对FET的要求 64

4.2.6 FET的发热——计算漏极损耗 65

4.2.5确定源极电阻Rs的方法 65

4.2.7确认最高使用温度 66

4.3.1输入阻抗的测定 67

4.3源极跟随器的性能 67

4.2.9电源的去耦电容器 67

4.2.8决定电容C和C2 67

4.3.2输出阻抗 68

4.3.3负载电阻变重时的情况 69

4.3.4推 挽 70

4.3.5使用功率MOSFET 71

4.3.6测定振幅频率特性 73

4.3.7噪声和总谐波失真 75

4.4源极跟随器电路的应用电路 76

4.4.1采用N沟JFET和负电源的电路 76

4.4.2采用P沟JFET和负电源的电路 77

4.4.3源极跟随器＋恒流负载 78

4.4.4采用JFET的推挽源极跟随器 79

4.4.5 FET与晶体管混合的达林顿连接 80

4.4.6源极跟随器＋OP放大器 82

4.4.7 OP放大器＋源极跟随器 83

5.1.1晶体管电路中的基极电流 85

5.1低频功率放大电路的构成 85

第5章FET低频功率放大器的设计与制作 85

5.1.3晶体管电路中必须有防热击穿电路 87

5.1.2使用MOSFET能够使电路简单化 87

5.1.4MOSFET电路中没有热击穿问题 88

5.1.5简单的温度补偿电路 89

5.2 MOSFET功率放大器的设计 90

5.2.1放大器的设计指标 90

5.2.2首先确定电源电压 91

5.2.3 OP放大器的电源电路是3端稳压电源 92

5.2.4关于源极跟随器级的电源 93

5.2.5整流电路的输出电压和电流 93

5.2.7选择源极跟随器用的FET 94

5.2.6整流电路中的二极管与电容器 94

5.2.8需要有散热片和限流电阻 96

5.2.9源极跟随器偏置电路的构成 97

5.2.11选择温度补偿用晶体管 98

5.2.10偏置用恒流源的讨论 98

5.2.12确定偏置电压VB 99

5.2.13 OP放大器构成的电压放大级 100

5.2.14输入电路外围使用的器件 100

5.2.15为使电路正常工作所加入的各元件 101

5.2.16对于扬声器负载的措施 101

5.3功率放大器的调整及性能评价 102

5.3.1电路的工作波形 102

5.3.2温度补偿电路的工作 103

5.3.3低频放大器的性能——频率特性和噪声特性 104

5.3.4与晶体管放大器的失真率特性比较 105

5.4.1并联推挽源极跟随器 106

5.4低频功率放大器的应用电路 106

5.4.2 100W低频功率放大器 108

6.1.1实验电路的结构 110

第6章栅极接地放大电路的设计 110

6.1.2非反转3倍放大器 111

6.2.2求交流放大倍数 114

6.3.1输入输出阻抗的测定 116

6.3.2针对高输出阻抗的措施 117

6.3.3放大倍数与频率特性 118

6.3.5频率特性好的原因 119

6.3.6输入电容Ci不影响特性的证据 120

6.3.7使用2SK241时为什么没有变好？ 121

6.3.8噪声和总谐波失真 122

6.4.1视频放大器 123

6.4栅极接地放大电路的应用电路 123

6.4.2栅－阴放大连接 125

6.4.3栅阴放大连接自举电路 126

6.4.4低噪声高输入阻抗放大电路 128

第7章 电流反馈型OP放大器的设计与制作 131

7.1电流反馈型OP放大器 131

7.1.1过去的OP放大器——电压反馈型 131

7.1.2新型的OP放大器——电流反馈型 132

OP放大器的比较 133

7.1.3电流反馈型OP放大器与电压反馈型 133

7.2电流反馈型OP放大器的基本构成 135

7.2.1输入缓冲与跨阻抗 135

7.2.2输出级的构成——射极跟随器 136

7.3电流反馈型视频放大器的设计、制作 136

7.3.1视频放大器的设计 136

7.3.2电源电压和晶体管的选定 137

7.3.3由发射极电流决定各电阻值 138

7.3.4源极跟随器的设计 138

7.4.2输出阻抗的测定 139

7.4.1电路的检验 139

7.4视频放大器的性能 139

7.4.3增益及频率特性的测量 140

7.4.4与电压反馈型OP放大器比较 141

7.4.5频率特性的改善 141

7.4.6方波的响应 143

7.4.7视频放大器的噪声特性 144

7.4.8跨阻抗的测定 145

7.4.9输出偏移的原因是什么 145

7.5电流反馈型OP放大器的应用电路 146

7.5.1栅－阴放大连接自举化的视频放大器 146

7.5.2输入级采用晶体管的电流反馈型放大器 147

7.5.3使用电流反射镜的电流反馈型放大器 148

第8章 晶体管开关电路的设计 150

8.1发射极接地型开关电路 150

8.1.1晶体管的开关 150

8.1.2从放大电路到开关电路 151

8.1.3观测开关波形 152

8.1.4如果集电极开路 153

8.2发射极接地型开关电路的设计 154

8.2.1开关晶体管的选择 154

8.2.2 当需要大的负载电流时 155

8.2.3确定偏置电路R1、R2 157

8.2.4开关速度慢——μs量级 158

8.3如何提高开关速度 159

8.3.1使用加速电容 159

8.3.2肖特基箍位 160

8.3.3如何提高输出波形的上升速度 161

8.4射极跟随器型开关电路的设计 162

8.4.1给射极跟随器输入大振幅 162

8.4.2开关速度 164

8.4.3设计开关电路的指标 165

8.4.4晶体管的选择 165

8.5.1继电器驱动电路 166

8.4.5偏置电阻R1的确定 166

8.5晶体管开关电路的应用 166

8.5.2 LED显示器动态驱动电路（发射极接地） 168

8.5.3 LED显示器动态驱动电路（射极跟随器） 170

8.5.4光耦合器的传输电路 171

第9章 FET开关电路的设计 174

9.1使用JFET的源极接地型开关电路 174

9.1.1给N沟JFET输入正弦波 174

9.1.2给P沟JFET输入正弦波 175

9.1.3 JFET的传输特性 176

9.1.4正弦波输入波形被限幅的原因 176

9.1.5开关波形——正常导通与正常截止 177

9.1.6 FET用于高速开关的可能性 178

9.1.7设计JFET开关电路时应该注意的问题 179

9.2采用MOSFET的源极接地型开关电路 179

9.2.1给MOSFET输入正弦波 179

9.2.2 MOSFET电路的波形 180

9.2.3 MOSFET源极接地型开关电路的设计指标 181

9.2.4 MOSFET的选择 181

9.2.5确定栅极偏置电阻的方法 183

9.2.6开路漏极电路 183

9.3源极跟随器型开关电路的设计 184

9.3.1使用N沟JFET的源极跟随器开关电路 184

9.3.2采用P沟JFET的源极跟随器开关电路 185

9.3.3采用MOSFET的源极跟随器开关电路 186

9.3.4源极跟随器开关电路中需要注意的几个问题 187

第10章 功率MOS电动机驱动电路 188

10.1电动机驱动电路的结构 188

10.1.1电动机正转／逆转驱动电路的结构 188

——H电桥电路 188

10.1.2 MOSFET H电桥电路 188

10.1.3驱动源极跟随器型MOSFET的方法 190

10.1.4 H电桥控制电路的结构 190

10.2 H电桥电动机驱动电路的设计 191

10.2.1电路的设计指标 191

10.2.3 FET中内藏续流二极管 193

10.2.2选择驱动15V/1A的H电桥的FET 193

10.2.4控制H电桥的逻辑电路 194

10.2.5发射极接地型开关电路中的内藏电阻型 196

晶体管 196

10.2.6驱动电路用的电源用DC-DC变换器升压 197

10.2.7 DC-DC变换器的基础是施密特触发 198

振荡电路 198

10.3电动机驱动电路的工作波形 199

10.3.1驱动电路用电源——DC-DC变换器部分的 199

波形 199

10.3.2驱动输出的波形 201

10.3.3提高开关速度时的问题 202

10.4电动机驱动电路的应用电路 203

10.4.1采用P沟MOSFET和N沟MOSFET的 203

电路 203

10.4.2使用晶体管的H电桥 204

第11章功率MOS开关电源的设计 206

11.1开关电源的结构 206

11.1.1与串级型直流电源的不同 206

11.1.2升压型开关电源的结构 207

11.1.3开关电源的基本要素 208

11.2升压型开关电源的设计 209

11.2.1制作的开关电源的指标 209

11.2.2开关器件——MOSFET的选择 211

11.2.3确定电感 212

11.2.4脉冲整流电路的结构 213

11.2.5开关用振荡电路的结构 214

11.2.6稳定电压的措施 215

11.2.7确定反馈电路的参数 215

11.2.8各电容器的确定 217

11.3电源电路的波形和性能 218

11.3.1电源的输出波形 218

11.3.2各部分的开关波形 219

11.3.3开关用MOSFET的电流波形 221

11.3.4取出的最大输出电压 222

11.3.5电路的功率转换效率 222

11.3.7输出电压：输入电压特性——线性调整 223

11.3.6输出电压：输出电流特性——加载调整 223

11.4升压型开关电源的应用电路 224

11.4.1固定输出电压的开关电源 224

11.4.2使用晶体管开关器件的电源电路 225

第12章 晶体管开关电源的设计 227

12.1降压型电源的结构 227

12.1.1给低通滤波器输入方波 227

12.1.2开关电路＋滤波器＝降压型开关电源 228

12.1.3 SW断开时需要续流二极管 229

12.2降压型开关电源的设计 230

12.2.1电源电路的设计指标 230

12.2.3晶体管的耐压 231

12.2.2开关器件的选择——首先考虑电流值 231

12.2.4决定基极电流大小的R3、R4 232

12.2.5续流二极管的选择 233

12.2.6低通滤波器部分的设计 233

12.2.7驱动开关的振荡电路 234

12.2.8稳定电压的反馈电路 234

12.2.9设定输出电压 235

12.2.10周边各电容器的确定 236

12.3电源的波形与特性 236

12.3.1输出波形的确认 236

12.3.2控制电路的波形 237

12.3.3 Tr1的开关波形 238

12.3.4开关晶体管的电流波形 239

12.3.5电路的转换效率 240

12.3.6输出电压：输出电流特性（加载调整） 240

12.3.7输出电压：输入电压特性（线性调整） 241

12.4降压型开关电源的应用电路 241

12.4.1无须调整的电路（1） 241

12.4.2无须调整的电路（2） 242

12.4.3开关器件采用MOSFET的电路 243

第13章模拟开关电路的设计 245

13.1模拟开关的结构 245

13.1.1模拟开关 245

13.1.3使用晶体管的开关 246

13.1.2使用二极管的开关 246

13.1.4使用FET的开关 247

13.1.5 FET开关的输出波形与机械开关 248

完全相同 248

13.1.6输入信号原封不动地出现在栅极 249

13.1.7改变VGS控制开关的接通／断开 250

13.2 JFET模拟开关的设计 251

13.2.1开关用FET的选择 251

13.2.2开关器件2SK330的特性 252

13.2.3 FET开关的栅极驱动电路 252

13.2.5各部分的电位和周边电阻值 254

13.2.4开关的电平变换电路 254

13.3模拟开关电路的性能 255

13.3.1开关的动作 255

13.3.2导通电阻的大小 255

13.3.3截止隔离 256

13.4模拟开关的应用电路 257

13.4.1改善截止隔离的电路 257

13.4.2采用P沟JFET的电路 258

13.4.3利用OP放大器的假想接地的切换电路 259

13.4.4减小FET导通电阻影响的OP放大器 260

切换电路 260

13.4.5采用光MOS的模拟开关 261

13.4.6使用晶体管的短开关 262

13.4.7晶体管差动型模拟开关 263

第14章振荡电路的设计 265

14.1振荡电路的构成 265

14.1.1正反馈 265

14.1.2使用共振电路和负阻元件 266

14.1.3负阻元件 268

14.2 RC振荡电路的设计 269

14.2.1移相振荡的结构 269

14.2.2振荡的条件 270

14.2.3电路的增益 271

14.2.4实际的振荡波形 273

14.3LC振荡电路的设计 274

14.3.1应用共振电路和负阻产生振荡 274

14.3.2变形考毕兹电路 274

14.3.3确定实际电路的常数 275

14.3.4观察振荡波形——C1、C2的重要性 277

14.3.5通过缓冲器输出 277

14.4石英振荡器的设计 278

14.4.1使用石英振子 278

14.4.2设计振荡电路——考毕兹型振荡电路 280

14.4.3实际的振荡波形——C1、C2的重要性 282

14.4.4谐波振荡电路 283

14.5.1 FET移相振荡电路 284

14.5各种振荡电路 284

14.5.2 LC振荡电路的频率调整 285

14.5.3使用MOSFET的LC振荡电路 286

14.5.4应用陶瓷振子的振荡电路 286

14.5.5集电极输出的石英振荡电路 287

第15章FM无线话筒的制作 289

15.1无线话筒的结构 289

15.1.1频率调制音频信号——FM 289

15.1.2 FM调制的构成 290

15.2无线话筒的设计 292

15.2.1无线话筒的设计指标 292

15.2.3 FM调制电路的构成 293

15.2.2话筒和AF放大器 293

15.2.4振荡电路的构成 295

15.2.5 RF放大器的构成 298

15.2.6天 线 299

15.2.7电路的调整方法 299

15.2.8电路的性能 300

15.2.9如果希望变更频率偏移 300

15.3 FM无线话筒的应用电路 301

15.3.1给RF放大器附加调谐电路 301

15.3.2振荡电路中采用陶瓷振子（1） 302

15.3.3振荡电路中采用陶瓷振子（2） 304

参考文献 306