第15章 基本放大电路 15.1 共发射极放大电路的组成 15.2 放大电路的静态分析 15.3 放大电路的动态分析 第15章 基本放大电路 15.1 共发射极放大电路的组成 15.2 放大电路的静态分析 15.3 放大电路的动态分析 15.4 静态工作点的稳定 15.5 放大电路中的频率特性 15.6 射极输出器 15.7 多级放大电路及其级间耦合方式(▲) 15.8 差动放大电路 15.9 互补对称功率放大电路(▲) 15.10 场效应管及其放大电路(▲)

第15章 基本放大电路 本章要求： 1. 理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、 共集电极放大电路的性能特点； 第15章 基本放大电路 本章要求： 1. 理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、 共集电极放大电路的性能特点； 掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等 效电路分析法； 3. 了解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概念， 了解放大电路的频率特性、互补功率放大电路的 工作原理； 4. 了解差动放大电路的工作原理和性能特点； 5. 了解场效应管的电流放大作用、主要参数的意义。

放大的概念: 放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。 放大的实质: 用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。 对放大电路的基本要求 ： 1. 要有足够的放大倍数(电压、电流、功率)。 2. 尽可能小的波形失真。 另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术指标。 本章主要讨论电压放大电路，同时介绍功率放大电路。

15.1 基本放大电路的组成 15.1.1 共发射极基本放大电路组成 共发射极基本电路 RC C2 iC C1 iB EC + T uCE 15.1.1 共发射极基本放大电路组成 EC RS es RB EB RC C1 C2 T + – RL ui uo uBE uCE iC iB iE 共发射极基本电路

15.1.2 基本放大电路各元件作用 晶体管T--放大元件, iC= iB。要保证集电结反偏,发射结正偏,使晶体管工作在放大区 。 EC RS es RB EB RC C1 C2 T + – RL ui uo uBE uCE iC iB iE 基极电源EB与基极电阻RB--使发射结 处于正偏，并提供大小适当的基极电流。 共发射极基本电路

信号源 负载 共发射极基本电路 集电极电源EC --为电路提供能量。并保证集电结反偏。 RC C2 iC C1 RS es RB EB RC C1 C2 T + – RL ui uo uBE uCE iC iB iE 集电极电阻RC--将变化的电流转变为变化的电压。 耦合电容C1 、C2 --隔离输入、输出与放大电路直流的联系，同时使信号顺利输入、输出。 信号源 负载 共发射极基本电路

共发射极基本电路 单电源供电时常用的画法 EC RS es RB EB RC C1 C2 T + – RL ui uo uBE uCE iC iB iE +UCC RS es RB RC C1 C2 T + – RL ui uo uBE uCE iC iB iE 共发射极基本电路 单电源供电时常用的画法

15.1.3 共射放大电路的电压放大作用 uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE 无输入信号(ui = 0)时 +UCC RC 15.1.3 共射放大电路的电压放大作用 +UCC RB RC C1 C2 T + ui – uo uBE uCE iC iB iE uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE uCE t O 无输入信号(ui = 0)时 iC t O uBE t O iB t O UCE IC UBE IB

结论： (1) 无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的 电压和电流:IB、UBE和 IC、UCE 。 IC UCE IB UBE Q Q O IB UBE O Q Q IB IC UCE UBE (IB、UBE) 和(IC、UCE)分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，称为静态工作点。

？ uo  0 uBE = UBE+ ui uCE = UCE+ uo uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE uo t +UCC RB RC C1 C2 T + uo – uBE uCE iC iB iE uo  0 uBE = UBE+ ui uCE = UCE+ uo uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE ui + – uCE t O uo t O uCE = UCC－ iC RC iC t O 无输入信号(ui = 0)时: 有输入信号(ui ≠ 0)时 uBE t O iB t O ui t O IC UCE ？ IB UBE

结论： (2) 加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大 小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了 一个交流量，但方向始终不变。 交流分量 直流分量 iC t O 集电极电流 iC t IC O iC t ic O + 动态分析 静态分析

结论： (3) 若参数选取得当，输出电压可比输入电压大， 即电路具有电压放大作用。 ui t uo t (4) 输出电压与输入电压在相位上相差180°， 即共发射极电路具有反相作用。

1. 实现放大的条件 (1) 晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集电结反偏。 (2) 正确设置静态工作点，使晶体管工作于放大区。 (3) 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。 (4) 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。

2. 直流通路和交流通路 因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这样，交直流所走的通路是不同的。 直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路， 用来计算静态工作点。 交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通路， 用来计算电压放大倍数、输入电阻、 输出电阻等动态参数。

对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开） 例：画出下图放大电路的直流通路 对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开） +UCC RS es RB RC C1 C2 T + – RL ui uo uBE uCE iC iB iE +UCC RB RC T + – UBE UCE IC IB IE 断开 断开 直流通路 直流通路用来计算静态工作点Q ( IB 、 IC 、 UCE )

es 短路 短路 RB RC ui uO RL RS es + – +UCC RS es RB RC C1 C2 T + – RL ui uo uBE uCE iC iB iE XC  0，C 可看作短路。忽略电源的内阻，电源的端电压恒定，直流电源对交流可看作短路。 对地短路 短路 短路 交流通路 RB RC ui uO RL RS es + – 用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。

15.2 放大电路的静态分析 静态：放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态。 静态分析：确定放大电路的静态值。 15.2 放大电路的静态分析 静态：放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态。 静态分析：确定放大电路的静态值。 ——静态工作点Q：IB、IC、UCE 。 分析方法：估算法、图解法。 分析对象：各极电压电流的直流分量。 所用电路：放大电路的直流通路。 设置Q点的目的： (1) 使放大电路的放大信号不失真； (2) 使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动态的基础。

15.2.1 用估算法确定静态值 1. 直流通路估算 IB 由KVL: UCC = IB RB+ UBE RC T + – UBE UCE IC IB 当UBE<< UCC时， 2. 由直流通路估算UCE、IC 根据电流放大作用 由KVL: UCC = IC RC+ UCE 所以 UCE = UCC – IC RC

已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k， =37.5。 例1：用估算法计算静态工作点。 已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k， =37.5。 +UCC RB RC T + – UBE UCE IC IB 解： 注意：电路中IB 和 IC 的数量级不同

由例1、例2可知，当电路不同时，计算静态值的公式也不同。 例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。 由KVL可得出 IE +UCC RB RC T + – UBE UCE IC IB 由KVL可得： 由例1、例2可知，当电路不同时，计算静态值的公式也不同。

15.2.2 用图解法确定静态值 用作图的方法确定静态值 优点： 能直观地分析和了解静 态值的变化对放大电路 的影响。 步骤： +UCC RB RC T + – UBE UCE IC IB 优点： 能直观地分析和了解静 态值的变化对放大电路 的影响。 步骤： 1. 用估算法确定IB 2. 由输出特性确定IC 和UCC 直流负载线方程 UCE = UCC– ICRC

 UCE =UCC–ICRC 由IB确定的那条输出特性与直流负载线的交点就是Q点 UCE /V IC/mA 直流负载线 Q ICQ O 直流负载线 Q ICQ UCEQ  直流负载线斜率 UCC

15.3 放大电路的动态分析 动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态。 动态分析: 15.3 放大电路的动态分析 动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态。 动态分析: 计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。 分析对象： 各极电压和电流的交流分量。 分析方法： 微变等效电路法，图解法。 所用电路： 放大电路的交流通路。 目的： 找出Au、 ri、 ro与电路参数的关系，为设计 打基础。

15.3.1 微变等效电路法 微变等效电路： 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。 线性化的条件： 晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。 微变等效电路法： 利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。

晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。 (1) 输入回路 当信号很小时，在静态工作点附近的输入特性在小范围内可近似线性化。 1. 晶体管的微变等效电路 晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。 (1) 输入回路 当信号很小时，在静态工作点附近的输入特性在小范围内可近似线性化。 IB UBE O 晶体管的 输入电阻 IB Q UBE 晶体管的输入回路(B、E之间)可用rbe等效代替，即由rbe来确定ube和 ib之间的关系。 输入特性 对于小功率三极管： rbe一般为几百欧到几千欧。

一般在20～200之间，在手册中常用hfe表示。 (2) 输出回路 输出特性在线性工作区是 一组近似等距的平行直线。 IC UCE Q O 晶体管的电流放大系数 晶体管的输出回路(C、E之 间)可用一受控电流源 ic= ib 等效代替，即由来确定ic和 ib之间的关系。 输出特性 一般在20～200之间，在手册中常用hfe表示。 rce愈大，恒流特性愈好 因rce阻值很高，一般忽略不计。 晶体管的输出电阻

1. 晶体管的微变等效电路 晶体三极管 微变等效电路 ic ic ib rbe B E C B C E uce + - ube + - uce + - ib ib ube + - 晶体管的B、E之间可用rbe等效代替。 晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。

2. 放大电路的微变等效电路 将交流通路中的晶 体管用晶体管微变等 效电路代替即可得放 + 大电路的微变等效电 uO 路。 ui - ui RB RC ui uO RL + - RS eS ib ic B C E ii 将交流通路中的晶 体管用晶体管微变等 效电路代替即可得放 大电路的微变等效电 路。 ib ic eS rbe ib RB RC RL E B C ui + - uo RS ii 交流通路 微变等效电路

分析时假设输入为正弦交流，所以等效电路中的电压与电流可用相量表示。 ib ic eS rbe ib RB RC RL E B C ui + - uo RS ii 将交流通路中的晶 体管用晶体管微变等 效电路代替即可得放 大电路的微变等效电 路。 微变等效电路 rbe RB RC RL E B C + - RS 分析时假设输入为正弦交流，所以等效电路中的电压与电流可用相量表示。

式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。 3.电压放大倍数的计算 rbe RB RC RL E B C + - RS 例1： 式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。 当放大电路输出端开路(未接RL)时 负载电阻愈小，放大倍数愈小。 因rbe与IE有关，故放大倍数与静态 IE有关。

由例1、例2可知，当电路不同时，计算电压放大倍数 Au 的公式也不同。要根据微变等效电路找出 ui与ib的关系、 uo与ic 的关系。 rbe RB RC RL E B C + - RS RE 例2： 由例1、例2可知，当电路不同时，计算电压放大倍数 Au 的公式也不同。要根据微变等效电路找出 ui与ib的关系、 uo与ic 的关系。

4.放大电路输入电阻的计算 放大电路对信号源(或对前级放大电路)来说，是一个负载，可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻,也就是放大电路的输入电阻。 + - 信号源 Au 放大电路 + - 输入电阻是对交流信号而言的，是动态电阻。 放大电路 信号源 + - 定义： 输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。电路的输入电阻愈大，从信号源取得的电流愈小，因此一般总是希望得到较大的输入电阻。

rbe RB RC RL E B C + - RS 例1： ri rbe RB RC RL E B C + - RS RE 例2： ri

放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，是一个信号源，可以将它进行戴维宁等效，等效电源的内阻即为放大电路的输出电阻。 5. 放大电路输出电阻的计算 放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，是一个信号源，可以将它进行戴维宁等效，等效电源的内阻即为放大电路的输出电阻。 输出电阻是动态电阻，与负载无关。 RS RL + _ Au 放大 电路 + _ RL ro 定义： 输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。电路的输出电阻愈小，负载变化时输出电压的变化愈小，因此一般总是希望得到较小的输出电阻。

例3： 外加 共射极放大电路特点： 1. 放大倍数高； 2. 输入电阻低； 3. 输出电阻高。 求ro的步骤： (1) 断开负载RL rbe RB RC RL E B C + - RS 外加 共射极放大电路特点： 1. 放大倍数高； 2. 输入电阻低； 3. 输出电阻高。 求ro的步骤： (1) 断开负载RL (2) 令 或 (3) 外加电压 (4) 求

例4： 求ro的步骤： 1) 断开负载RL 3) 外加电压 4) 求 2) 令 或 rbe RB RL E B C + - RS RE 外加

15.3.2 图解法 1. 交流负载线 交流负载线反映 动态时电流 iC和电 压uCE的变化关系。 交流负载线斜率  ´ IC/mA 4 15.3.2 图解法 1. 交流负载线 IC/mA 4 3 2 1 O 8 12 16 20 B 80mA A 60mA 40mA 20mA UCE/V Q 交流负载线 交流负载线反映 动态时电流 iC和电 压uCE的变化关系。 C 交流负载线斜率  ´ 直流负载线 D

由uO和ui的峰值(或峰峰值)之比可得放大电路的电压放大倍数。 2. 图解分析 Q uCE/V t iB/A IB iC/mA IC uBE/V UBE UCE O Q1 RL= iC ib Q2 uo ui 由uO和ui的峰值(或峰峰值)之比可得放大电路的电压放大倍数。

如果Q设置不合适，晶体管进入截止区或饱和区工作，将造成非线性失真。 3. 非线性失真 如果Q设置不合适，晶体管进入截止区或饱和区工作，将造成非线性失真。 UCE Q uCE/V t iC/mA IC O 若Q设置过高， Q1 晶体管进入饱和区工作，造成饱和失真。 Q2 适当减小基极电流可消除失真。 uO

如果Q设置合适，信号幅值过大也可产生失真，减小信号幅值可消除失真。 晶体管进入截止区工作，造成截止失真。 若Q设置过低， t iB/A uBE/V UBE O Q uCE/V iC/mA UCE 适当增加基极电流可消除失真。 uO ui 如果Q设置合适，信号幅值过大也可产生失真，减小信号幅值可消除失真。

15.4 静态工作点的稳定 合理设置静态工作点是保证放大电路正常工作的先决条件。但是放大电路的静态工作点常因外界条件的变化而发生变动。 15.4 静态工作点的稳定 合理设置静态工作点是保证放大电路正常工作的先决条件。但是放大电路的静态工作点常因外界条件的变化而发生变动。 前述的固定偏置放大电路，简单、容易调整，但在温度变化、三极管老化、电源电压波动等外部因素的影响下，将引起静态工作点的变动，严重时将使放大电路不能正常工作，其中影响最大的是温度的变化。

温度升高时， IC将增加，使Q点沿负载线上移。 15.4.1 温度变化对静态工作点的影响 在固定偏置放大电路中，当温度升高时， UBE、  、 ICBO 。 上式表明，当UCC和 RB一定时， IC与 UBE、  以及 ICEO 有关，而这三个参数随温度而变化。 温度升高时， IC将增加，使Q点沿负载线上移。

当温度升高时， IC将增加，使Q点沿负载线上移，容易使晶体管 T进入饱和区造成饱和失真，甚至引起过热烧坏三极管。 Q 温度升高时，输出特性曲线上移 Q´ 结论： 当温度升高时， IC将增加，使Q点沿负载线上移，容易使晶体管 T进入饱和区造成饱和失真，甚至引起过热烧坏三极管。 Q O uCE 固定偏置电路的工作点 Q点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升高使 IC 增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化，保持Q点基本稳定。

15.4.2 分压式偏置电路 1. 稳定Q点的原理 RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB + +UCC ui 15.4.2 分压式偏置电路 1. 稳定Q点的原理 RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB + +UCC ui uo – IC RS eS VB 基极电位基本恒定，不随温度变化。

1. 稳定Q点的原理 RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB + +UCC ui uo – IC RS eS VB 集电极电流基本恒定，不随温度变化。

参数的选择 从Q点稳定的角度来看似乎I2、VB越大越好。 但 I2 越大，RB1、RB2必须取得较小，将增加损耗，降低输入电阻。 而VB过高必使VE也增高，在UCC一定时，势必使UCE减小，从而减小放大电路输出电压的动态范围。 RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB + +UCC ui uo – IC RS eS VB VE 在估算时一般选取： I2= (5 ~10) IB，VB= (5 ~10) UBE， RB1、RB2的阻值一般为几十千欧。

Q点稳定的过程 RE：温度补偿电阻 对直流：RE越大,稳定Q点效果越好； 对交流：RE越大,交流损失越大,为避免交流损失加旁路电容CE。 RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB + +UCC ui uo – IC RS eS VB VE VB 固定 T IC VE UBE IC IB

2. 静态工作点的计算 估算法: RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL I1 I2 IB + +UCC ui uo – IC RS eS VB

3. 动态分析 RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL + +UCC ui uo – RS eS 如果去掉CE ， Au，ri，ro ？ 旁路电容 对交流：旁路电容 CE 将RE 短路， RE不起作用， Au，ri，ro与固定偏置电路相同。

RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL + +UCC ui uo – RS eS 对地 短路 如果去掉CE ， Au，ri，ro ? 短路 rbe RB RC RL E B C + - RS RE 去掉CE后的 微变等效电路

分压式偏置电路 有旁路电容CE 无旁路电容CE Au减小 ri 提高 ro不变

对信号源电压的放大倍数？ RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE RL + +UCC ui uo – RS eS 考虑信号源内阻RS 时 信号源

在图示放大电路中，已知UCC=12V, RC= 6kΩ, RE1= 300Ω， RE2= 2.7kΩ， RB1= 60kΩ， RB2= 20kΩ RL= 6kΩ ，晶体管β=50， UBE=0.6V, 试求: (1) 静态工作点 IB、IC 及 UCE； (2) 画出微变等效电路； (3) 输入电阻ri、ro及 Au。 例1: RB1 RC C1 C2 RB2 CE RE1 RL + +UCC ui uo – RE2

(1)由直流通路求静态工作点。 解: RB1 RC RB2 RE1 +UCC RE2 + – UCE IE IB IC VB 直流通路

(2) 由微变等效电路求Au、 ri 、 ro。 rbe RS 微变等效电路 rbe RB RC RL E B C + - RE1

15.5 放大电路的频率特性 阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发射极旁路电容及三极管的结电容等，它们的容抗随频率变化，故当信号频率不同时，放大电路的输出电压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。 频率特性 幅频特性：电压放大倍数的模|Au|与频率 f 的关系 相频特性：输出电压相对于输入电压的 相位移  与频率 f 的关系

耦合、旁路电容造成。 三极管结电容、 造成 |Au | | Auo | 0.707| Auo | 通频带 f fL fH 上限截止频率 f 幅频特性 上限截止频率 f –270° –180° –90° 相频特性  下限截止频率

由于耦合电容和发射极旁路电容的容量较大，故对中频段信号的容抗很小，可视作短路。 在中频段 由于耦合电容和发射极旁路电容的容量较大，故对中频段信号的容抗很小，可视作短路。 三极管的极间电容和导线的分布电容很小，可认为它们的等效电容CO与负载并联。由于CO的电容量很小，它对中频段信号的容抗很大，可视作开路。 rbe RB RC RL E B C + - RS 所以，在中频段可认为电容不影响交流信号的传送，放大电路的放大倍数与信号频率无关。 (前面所讨论的放大倍数及输出电压相对于输入电压的相位移均是指中频段的)

所以，在低频段放大倍数降低和相位移越前的主要原因是耦合电容和发射极旁路电容的影响。 在低频段： 由于信号的频率较低，耦合电容和发射极旁路电容的容抗较大，其分压作用不能忽略。以至实际送到三极管输入端的电压 比输入信号 要小，故放大倍数降低，并使 产生越前的相位移（相对于中频段）。 CO的容抗比中频段还大，仍可视作开路。 rbe RB RC RL E B C + - RS C1 C2 所以，在低频段放大倍数降低和相位移越前的主要原因是耦合电容和发射极旁路电容的影响。

由于信号的频率较高，耦合电容和发射极旁路电容的容抗比中频段还小，仍可视作短路。 在高频段： 由于信号的频率较高，耦合电容和发射极旁路电容的容抗比中频段还小，仍可视作短路。 CO的容抗将减小，它与负载并联，使总负载阻抗减小，在高频时三极管的电流放大系数  也下降，因而使输出电压减小，电压放大倍数降低，并使 产生滞后的相位移（相对于中频段）。 rbe RB RC RL E B C + - RS Co 所以，在高频段放大倍数降低和相位移滞后的主要原因是三极管电流放大系数 、极间电容和导线的分布电容的影响。

15.6 射极输出器 es +UCC RB C1 C2 RS + ui uo RE RL – 因对交流信号而言，集电极是输入与输出回路的公共端，所以是共集电极放大电路。 因从发射极输出，所以称射极输出器。

es 15.6.1 静态分析 +UCC 直流通路 RB +UCC C1 IC RB C2 RS IB + UCE ui uo RE RL 15.6.1 静态分析 RB +UCC C1 C2 RE RL ui + – uo es RS 直流通路 +UCC RB RE + – UCE UBE IE IB IC 求Q点：

电压放大倍数Au1且输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。 15.6.2 动态分析 1. 电压放大倍数 rbe RB RL E B C + - RS RE 微变等效电路 电压放大倍数Au1且输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。

2. 输入电阻 rbe RB RL E B C + - RS RE 射极输出器的输入电阻高，对前级有利。 ri 与负载有关

射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。 3. 输出电阻 rbe RB RL E B C + - RS RE 射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。

共集电极放大电路(射极输出器)的特点： 1. 电压放大倍数小于1，约等于1; 2. 输入电阻高； 3. 输出电阻低； 4. 输出与输入同相。

主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。 射极输出器的应用 主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。 1. 因输入电阻高，它常被用在多级放大电路的第一级，可以提高输入电阻，减轻信号源负担。 2. 因输出电阻低，它常被用在多级放大电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能力。 3. 利用 ri 大、 ro小以及 Au 1 的特点，也可将射极输出器放在放大电路的两级之间，起到阻抗匹配作用，这一级射极输出器称为缓冲级或中间隔离级。

es 在图示放大电路中，已知UCC=12V, RE= 2kΩ, 例1: RB= 200kΩ， RL= 2kΩ ，晶体管β=60， UBE=0.6V, 信号源内阻RS= 100Ω，试求: (1) 静态工作点 IB、IE 及 UCE； (2) 画出微变等效电路； (3) Au、ri 和 ro 。 例1: RB +UCC C1 C2 RE RL ui + – uo es RS .

(1)由直流通路求静态工作点。 解: 直流通路 +UCC RB RE + – UCE UBE IE IB IC

(2) 由微变等效电路求Au、 ri 、 ro。 rbe RB RL E B C + - RS RE 微变等效电路

15.7 多级放大电路及其级间耦合方式(▲) 输入 输出 1.耦合方式 信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大器与负载之间的连接方式。 15.7 多级放大电路及其级间耦合方式(▲) 第二级 推动级 输入级 输出级 输入 输出 多级放大电路的框图 1.耦合方式 信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大器与负载之间的连接方式。 常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。 静态：保证各级有合适的Q点 对耦合电路的要求 波形不失真 动态: 传送信号 减少压降损失

RB1 RC1 RB2 RE1 RS RC2 RE2 RL T1 T2 信号源 第一级 第二级 负载 2.阻容耦合放大电路 两级之间通过耦合电容 C2 与下级输入电阻连接 RB1 RC1 C1 C2 RB2 CE1 RE1 + – RS RC2 C3 CE2 RE2 RL +UCC T1 T2 信号源 第一级 第二级 负载

两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。 (1) 静态分析 RB1 RC1 C1 C2 RB2 CE1 RE1 + – RS RC2 C3 CE2 RE2 RL +UCC T1 T2 由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流通路互不相通，每级的静态工作点互相独立，互不影响，可以各级单独计算。 两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。

微变等效电路 (2) 动态分析 rbe RB2 RC1 E B C + - RS RC2 RL RB1 第一级 第二级

(1) 计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V); (2) 求放大电路的输入电阻和输出电阻； 例1: 如图所示的两级电压放大电路， 已知β1= β2 =50, T1和T2均为3DG8D。 (1) 计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V); (2) 求放大电路的输入电阻和输出电阻； (3) 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。 RB1 C1 C2 RE1 + – RC2 C3 CE +24V T1 T2 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k

解: (1) 两级放大电路的静态值可分别计算。 第一级是射极输出器: +24V RC2 RB1 C3 1M 10k 82k C1 + RE1 + – RC2 C3 CE +24V T1 T2 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 第一级是射极输出器:

第二级是分压式偏置电路 解: +24V RC2 RB1 C3 1M 10k 82k C1 + T2 T1 C2 510 RE1 – RC2 C3 CE +24V T1 T2 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k

第二级是分压式偏置电路 解: +24V RC2 RB1 C3 1M 10k 82k C1 + T2 T1 C2 510 RE1 – RC2 C3 CE +24V T1 T2 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k

(2) 计算 r i和 r 0 微变等效电路 rbe2 RC2 rbe1 RB1 RE1 + _ 由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻 ri2。

(2) 计算 r i和 r 0 rbe2 RC2 rbe1 RB1 RE1 + _

(2) 计算 r i和 r 0 rbe2 RC2 rbe1 RB1 RE1 + _

(3) 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数 rbe2 RC2 rbe1 RB1 RE1 + _ 第一级放大电路为射极输出器

(3) 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数 rbe2 RC2 rbe1 RB1 RE1 + _ 第二级放大电路为共发射极放大电路 总电压放大倍数

15.8 差分放大电路 直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。 可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。 +UCC RC1 RC2 15.8 差分放大电路 直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。 可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。 +UCC uo RC2 T2 ui RC1 R1 T1 R2 – + RE2

零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生 缓慢地、无规则地变化的现象。 uo 直接耦合存在的两个问题： (1) 前后级静态工作点相互影响 (2) 零点漂移 零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生 缓慢地、无规则地变化的现象。 uo t O 产生的原因：晶体管参数随温度变化、电源电压 波动、电路元件参数的变化。

零点漂移的危害： 直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。 严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效信号电压还是漂移电压。 一般用输出漂移电压折合到输入端的等效漂移电 压作为衡量零点漂移的指标。 输出端 漂移电压 输入端等效 漂移电压 电压 放大倍数 只有输入端的等效漂移电压比输入信号小许多时，放大后的有用信号才能被很好地区分出来。

抑制零点漂移是制作高质量直接耦合放大电路的一个重要的问题。 由于不采用电容，所以直接耦合放大电路具有良好的低频特性。 通频带 f |Au | 0.707| Auo | O fH | Auo | 幅频特性 适合于集成化的要求，在集成运放的内部，级间都是直接耦合。

差分放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。 +UCC 15. 8. 1 差分放大电路的工作原理 差分放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。 +UCC uo ui1 RC RB2 T1 RB1 ui2 + – T2 两个输入、两个输出 两管静态工作点相同 差分放大原理电路 电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相等。

1. 零点漂移的抑制 +UCC uo ui1 RC RB2 T1 RB1 ui2 + – T2 静态时，ui1 = ui2 = 0 uo= VC1 － VC2 = 0 当温度升高时ICVC （两管变化量相等） uo= (VC1 + VC1 ) － (VC2 +  VC2 ) = 0 对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。

(1) 共模信号 ui1 = ui2 大小相等、极性相同 2. 信号输入 +UCC uo ui1 RC RB2 T1 RB1 ui2 + – T2 + – + – + – 共模信号 需要抑制 (1) 共模信号 ui1 = ui2　大小相等、极性相同 两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即对共模信号没有放大能力。 差动电路抑制共模信号能力的大小，反映了它对零点漂移的抑制水平。

(2) 差模信号 ui1 = – ui2 大小相等、极性相反 2. 信号输入 +UCC uo ui1 RC RB2 T1 RB1 ui2 + – T2 + – + – + – 差模信号 是有用信号 (2) 差模信号 ui1 = – ui2　大小相等、极性相反 两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化， uo= (VC1－VC1 )－(VC2 + VC１ ) =－2 VC1 即对差模信号有放大能力。

放大器只 放大两个 输入信号 的差值信 号—差动 放大电路。 (3) 比较输入 ui1 、ui2 大小和极性是任意的。 放大器只 放大两个 输入信号 的差值信 号—差动 放大电路。 例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV 可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV ui2 = 8 mV － 2 mV 例2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV 可分解成: ui1 = 18 mV + 2 mV ui2 = 18 mV － 2 mV 共模信号 差模信号 这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制系统中是常见的。

EE：用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。 15. 8. 2 典型差分放大电路 +UCC uo ui1 RC RP T1 RB ui2 RE + – T2 EE RE的作用：稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。 EE：用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。 电位器 RP : 起调零作用。

15. 8.3 差分放大电路对差模信号的放大 1.静态分析 在静态时，设 IB1 = IB2 = IB， IC1= IC2 = IC，忽略阻值很小的 RP 可列出 RC +UCC RB1 T1 RE -EE IB 2IE IC IE +UCE + － UBE 上式中前两项较第三项小得多略去， 则每管的集电极电流 发射极电位 VE  0 每管的基极电流 每管的集 — 射极电压 单管直流通路

2.动态分析 由于差模信号使两管的集电极电流一增一减，其变化量相等，通过 RE 的电流近于不变，RE 上没有差模信号压降，故 RE 对差模信号不起作用，可得出下图所示的单管差模信号通路。 单管差模电压放大倍数 T1 RC ib ic + uo1 RB  ui1 同理可得 单管差模信号通路

双端输入—双端输出差分电路的差模电压放大倍数为 当在两管的集电极之间接入负载电阻时 式中 两输入端之间的差模输入电阻为 两集电极之间的差模输出电阻为

例1:在前图所示的差分放大电路中,已知UCC=12V， EE = 12V,  = 50, RC = 10 k, RE =10 k, RB = 20 k， RP =100 , 并在输出端接负载电阻RL = 20k, 试求 电路的静态值和差模电压放大倍数。 解: 式中

单端输出时差分电路的差模电压放大倍数为 即：单端输出差分电路的电压放大倍数只有双端输出 差分电路的一半。 双端输入分双端输出和单端输出两种。此外，还 有单端输入的, 即将T1输入端或T2输入端接“地”, 而另 一端接输入信号ui 。同样单端输入也分为双端输出和 单端输出两种。四种差分放大电路的比较见表15.7.1。

15.8.4 共模抑制比 (Common Mode Rejection Ratio) 全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力。 差模放大倍数 共模抑制比 KCMR越大，说明差放分辨 差模信号的能力越强，而抑制 共模信号的能力越强。 共模放大倍数

若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数 Ac = 0 输出电压 uo = Ad （ui1 － ui2 ） = Ad uid 若电路不完全对称，则 Ac 0， 实际输出电压 uo = Ac uic + Ad uid 即共模信号对输出有影响 。

15.9 互补对称功率放大电路(▲) 15.9.1 对功率放大电路的基本要求 15.9 互补对称功率放大电路(▲) 功率放大电路的作用：是放大电路的输出级，去推动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转、电动机旋转等。 15.9.1 对功率放大电路的基本要求 (1) 在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。 (2) 由于功率较大，要求提高效率。

晶体管的工作状态 iC t iC t iC t 甲类工作状态 IC 晶体管在输入信号 的整个周期都导通, UCE O Q iC t 乙类工作状态 晶体管只在输入信号 的半个周期内导通， 静态IC=0，波形严重失真, 管耗小效率高。 IC UCE O Q iC t IC UCE O Q iC t 甲乙类工作状态 晶体管导通的时间大于半个周期，静态IC 0，一般功放常采用。

15.9.2 互补对称放大电路 互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本形式。当它通过容量较大的电容与负载耦合时，由于省去了变压器而被称为无输出变压器(Output Transformerless)电路，简称OTL电路。若互补对称电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无输出电容(Output Capacitorless)电路，简称OCL电路。 OTL电路采用单电源供电， OCL电路采用双电源供电。

, IC1 0， IC2  0 1. OTL电路 RL ui T1 T2 +UCC C A uO + - (1) 特点 一个NPN型、一个PNP型 两管均接成射极输出器； 输出端有大电容； 单电源供电。 (2) 静态时(ui= 0) OTL原理电路 , IC1 0， IC2  0 电容两端的电压

(3) 动态时 设输入端在UCC/2 直流基础上加入正弦信号。 输入交流信号ui的正半周 RL ui T1 T2 A uo + - ic1 T1导通、T2截止； 同时给电容充电 uo 输入交流信号ui的负半周 ic2 T2导通、T1截止； 电容放电，相当于电源 交流通路 若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称。

采用各种电路以产生有不大的偏流，使静态工作点稍高于截止点，即工作于甲乙类状态。 ui t O (4) 交越失真 当输入信号ui为正弦波时， 输出信号在过零前后出现的 失真称为交越失真。 交越失真产生的原因 由于晶体管特性存在非线性， ui < 死区电压晶体管导通不好。 uo t O 交越失真 克服交越失真的措施 　采用各种电路以产生有不大的偏流，使静态工作点稍高于截止点，即工作于甲乙类状态。

(5) 克服交越失真的OTL互补对称放大电路 两个晶体管T1 (NPN型)和T2(PNP 型)的特性基本相同。 ui uo iC2 iC1  R1 RL R3 R2 D1 D2 T1 T2 +UCC A C + CL 　　静态时, 调节 R3 ,使 A 点的电位 为　　 ； 输出电容CL上 的电压也等于 ； R1 和 D1、D2 上的压降使两管获得合适的偏压，工作在甲乙类状态。 OTL互补对称放大电路

在输出功率较大时常采用复合管 复合管的构成 方式 1 E ib ic ie NPN ib ic ie ib= ib1 , T1 NPN T2 ib ic ie ib= ib1 , ib2= ie1=(1+1 ) ib1 , ic1= 1 ib1 , ic2=2 ib2 = 2 (1+1 ) ib1, ic = ic1+ ic2 =[1+2 (1+1 )] ib1  1 2 ib1

复合管的类型与复合管中第一只管子的类型相同 方式2 E B C T1 PNP T2 NPN ib ic ie B C E ib ic ie PNP 复合管的类型与复合管中第一只管子的类型相同 复合管的电流放大系数   1 2

2. 无输出电容(OCL)的互补对称放大电路 OCL电路需用正负 两路电源。其工作原理 与OTL电路基本相同。 +UCC R3 C + T1 RL R3 R2 D1 D2 T1 T2 +UCC A C + Ui uo  UCC OCL互补对称放大电路

. 。 ui + uo 15.9.3 集成功率放大器 _ +UCC 集成功放LM386接线图 特点: ∞ . 3 2 ui _ 4 7 5 8 +UCC LM386 uo R1 R2 C4 R3 C3 C2 C1 C5 集成功放LM386接线图 特点: 工作可靠、使用方便。只需在器件外部适当连线，即可向负载提供一定的功率。 去耦，滤掉 高频交流 相位补偿, 消除 自激振荡, 改善 高频负载特性。 消振，防止高频自激

15.10 场效应管及其放大电路(▲) 场效应晶体管是利用电场效应来控制电流的一种半导体器件，即是电压控制元件。它的输出电流决定于输入电压的大小，基本上不需要信号源提供电流，所以它的输入电阻高，且温度稳定性好。 按结构不同场效应管有两种: 结型场效应管 绝缘栅型场效应管 本节仅介绍绝缘栅型场效应管 按工作状态可分为：增强型和耗尽型两类 每类又有N沟道和P沟道之分

15.10.1 绝缘栅场效应管 1. 增强型绝缘栅场效应管 （本身无导电沟道，只能增强） (1) N沟道增强型管的结构 15.10.1 绝缘栅场效应管 1. 增强型绝缘栅场效应管 （本身无导电沟道，只能增强） (1) N沟道增强型管的结构 栅极和其它电极及硅片之间是绝缘的，称绝缘栅型场效应管。 漏极 金属电极 栅极 源极 高掺杂N区 D G S SIO2绝缘层 P型硅衬底 N+

由于金属栅极和半导体之间的绝缘层目前常用二氧化硅，故又称金属-氧化物-半导体场效应管，简称MOS场效应管。 漏极 金属电极 栅极 源极 高掺杂N区 D G S SIO2绝缘层 P型硅衬底 N+ 符号： G S D 由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入电阻很高，最高可达1014 。

由结构图可见，N+型漏区和N+型源区之间被P型衬底隔开，漏极和源极之间是两个背靠背的PN结。 S D P型硅衬底 N+ D S + G EG - UGS 当栅源电压UGS = 0 时，不管漏极和源极之间所加电压的极性如何，其中总有一个PN结是反向偏置的，反向电阻很高，漏极电流近似为零。

当UGS > 0 时，P型衬底中的电子受到电场力的吸引到达表层，填补空穴形成负离子的耗尽层；当UGS >UGS（th）时，还在表面形成一个N型层，称反型层，即勾通源区和漏区的N型导电沟道，将D-S连接起来。 UGS愈高， 导电沟道 愈宽。 P型硅衬底 N沟道 N+ D G S - 耗尽层 EG + UGS

当UGS  UGS(th）后，场效应管才形成导电沟道，开始导通，若漏–源之间加上一定的电压UDS，则有漏极电流ID产生。 N型沟道增强型绝缘栅场效 应管的导通 P型硅衬底 N+ EG S – G + D N沟道 ED 当UGS  UGS(th）后，场效应管才形成导电沟道，开始导通，若漏–源之间加上一定的电压UDS，则有漏极电流ID产生。 ID 在一定的UDS下漏极电 流ID的大小与栅源电压 UGS有关。所以，场效 应管是一种电压控制电 流的器件。 在一定的漏–源电压UDS下，使管子由不导通变为 导通的临界栅源电压称为开启电压UGS(th）。

(3) 特性曲线 ID/mA 恒流区 可变电阻区 开启电压UGS(th） o UDS/V 截止区 漏极特性曲线 转移特性曲线 UGS= 1V 无沟道 有沟道 UGS/V UGS(th) UDS=常数 ID/16mA O 可变电阻区 开启电压UGS(th） 截止区 转移特性曲线 漏极特性曲线

增强型场效应管只有当UGS  UGS(th）时才形成导电沟道。 (4) P沟道增强型 SiO2绝缘层 N型衬底 P+ 结构 符号： G S D 加电压才形成 P型导电沟道 增强型场效应管只有当UGS  UGS(th）时才形成导电沟道。

2. 耗尽型绝缘栅场效应管 如果MOS管在制造时导电沟道就已形成，称为耗尽型场效应管。(可耗尽－可增强) SiO2绝缘层中 掺有正离子 (1 ) N沟道耗尽型管 符号： G S D 予埋了N型 导电沟道

由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在UGS= 0时，若漏–源之间加上一定的电压UDS，也会有漏极电流 ID 产生。 这时的漏极电流用 IDSS表示，称为饱和漏极电流。 当UGS > 0时，使导电沟道变宽， ID 增大； 当UGS < 0时，使导电沟道变窄， ID 减小； UGS负值愈高，沟道愈窄， ID就愈小。 当UGS达到一定负值时，N型导电沟道消失， ID= 0，称为场效应管处于夹断状态（即截止）。这时的UGS称为夹断电压，用UGS(off）表示。

耗尽型的MOS管UGS= 0时就有导电沟道，加反向电压到一定值时才能夹断。 (2) N沟道耗尽型MOS管的特性曲线 耗尽型的MOS管UGS= 0时就有导电沟道，加反向电压到一定值时才能夹断。 转移特性曲线 O ID/mA UGS /V -1 -2 -3 4 8 12 16 1 2 UDS=常数 U DS UGS=0 UGS<0 UGS>0 漏极特性曲线 O ID/mA 16 20 12 4 8 夹断电压 IDSS UGS(off)

2. 耗尽型绝缘栅场效应管 (3) P 沟道耗尽型管 SiO2绝缘层中 掺有负离子 符号： G S D 予埋了P型 导电沟道

G S D 增强型 N沟道 P沟道 耗尽型 G S D N沟道 P沟道 G、S之间加一定 电压才形成导电沟道 只能增强 在制造时就具有 原始导电沟道 可耗尽可增强

3. 场效应管的主要参数 (1) 开启电压 UGS(th)：是增强型MOS管的参数 (2) 夹断电压 UGS(off)： (3) 饱和漏电流 IDSS： 是结型和耗尽型 MOS管的参数 (4) 低频跨导 gm：表示栅源电压对漏极电流 的控制能力 极限参数：最大漏极电流、耗散功率、击穿电压。

场效应管与晶体管的比较 双极型三极管 单极型场效应管 电子和空穴两种载 流子同时参与导电 载流子 电子或空穴中一种 载流子参与导电 双极型三极管 单极型场效应管 电子和空穴两种载 流子同时参与导电 载流子 电子或空穴中一种 载流子参与导电 电流控制 电压控制 控制方式 类 型 NPN和PNP N沟道和P沟道 放大参数 输入电阻 较低 较高 rce很高 rds很高 输出电阻 热稳定性 差 好 制造工艺 较复杂 简单，成本低 对应电极 B—E—C G—S—D

15.10.3 场效应管放大电路 场效应晶体管具有输入电阻高、噪声低等优点，常用于多级放大电路的输入级以及要求噪声低的放大电路。 15.10.3 场效应管放大电路 场效应晶体管具有输入电阻高、噪声低等优点，常用于多级放大电路的输入级以及要求噪声低的放大电路。 场效应管的源极、漏极、栅极相当于双极型晶体管的发射极、集电极、基极。 场效应管的共源极放大电路和源极输出器与双极型晶体管的共发射极放大电路和射极输出器在结构上也相类似。 场效应管放大电路的分析与双极型晶体管放大电路一样，包括静态分析和动态分析。

栅源电压UGS是由场效应管自身的电流提供的，故称自给偏压。 +UDD RS CS C2 C1 RD RG + T _ ui uo IS UGS 1.自给偏压式偏置电路 T为N沟道耗尽型场效应管 UGS = –RSIS = –RSID 栅源电压UGS是由场效应管自身的电流提供的，故称自给偏压。 增强型MOS管因UGS=0时， ID 0，故不能采用自给偏压式电路。

将已知的UGS(off)、IDSS代入上两式，解出UGS、ID; 静态分析可以用估算法或图解法( 略 ) +UDD RS CS C2 C1 RD RG + T _ ui uo IS UGS 估算法： 列出静态时的关系式 UGS = – RSID 将已知的UGS(off)、IDSS代入上两式，解出UGS、ID; 由 UDS= UDD –ID(RD+ RS) 解出UDS 对增强型MOS管构成的放大电路需用图解法来确定静态值。

例：已知UDD =20V、RD=3k、 RS=1k、 RG=500k、UGS(off)= –4V、IDSS=8mA， 确定静态工作点。 CS C2 C1 RD RG + T _ ui uo IS UGS 解：用估算法 列出关系式 UGS = – 1 ID 解出 UGS1 = –2V、UGS2 = –8V、ID1=2mA、ID2=8mA 因UGS2 <UGS(off) 故舍去 ， 所求静态解为UGS = –2V ID=2mA、 UDS= 20 – 2（ 3 + 1 ）= 12 V

uo ui 2. 分压式偏置电路 (1) 静态分析 估算法： 列出静态时的关系式 流过 RG 的电流为零 + – +UDD RS CS C2 C1 RG1 RD RG2 RG RL ui uo 将已知的UGS(off)、IDSS代入上两式，解出UGS、ID; 由 UDS= UDD – ID(RD+ RS) 解出UDS

(2) 动态分析 交流通路 电压放大倍数 RG是为了提 高输入电阻ri 而设置的。 输入电阻 输出电阻 RG1 RD RG2 RG + – RL S D G T 交流通路 电压放大倍数 RG是为了提 高输入电阻ri 而设置的。 输入电阻 输出电阻

3.源极输出器 交流通路 电压放大倍数 特点与晶体管的射极输出器一样 +UDD RS C2 C1 RG1 RG2 RG + – RL ui uo RG1 RS RG2 RG + – RL S D G T 交流通路 电压放大倍数 特点与晶体管的射极输出器一样

当场效应管工作在可变电阻区时，漏源电阻： 场效应管可看作由栅源电压控制的可变电阻。 U DS －1V －1.5V UGS=－0.5V ID/mA 16 20 12 4 8 －2V －2.5V | UGS |愈大， RDS愈大。 N沟道结型场效应管的转移特性