模拟电子技术基础

1、模拟电子技术基础1 半导体器件基础1.1 半导体基础知识1.1.1 半导体半导体是介于导体和绝缘体之间的材料，半导体材料有硅和锗。1.1.2 本征半导体本征半导体就是纯净且晶格方向一致的半导体晶体。本征激发指在外界激发的情况下，少数价电子获得一定的能量，挣脱共价键成为自由电子。本征半导体存在空穴和自由电子两种载流子。硅和锗在常温时导电性能弱，自由电子和空穴浓度随温度的升高而增大，导电能力随之上升。半导体材料对温度的这种敏感性，既可用来制作热敏和光敏器件，又可造成半导体器件温度稳定性差。而且半导体的自由电子和空穴数量及其有限，故不能直接用来作为半导体材料。1.1.3 杂质半导体在本征半导体中掺入

2、微量的三价元素或者五价元素，其导电性发生明显变化，成为杂志半导体。P型半导体通过在本征半导体中掺入三价元素得到，此类半导体空穴数为多数载流子（简称多子），自由电子为少子；N型半导体通过在本征半导体中掺入五价元素得到，此类半导体自由电子为多子，空穴为少子。1.2 PN结与半导体二极管1.2.1 PN结的形成应该注意的是，不管是P型半导体还是N型半导体，半导体中正负电荷数是相等的，整块半导体保持电中性。由于存在浓度差，所以P区的空穴向N区扩散，N区的电子向P区扩散。这种由于存在浓度差引起的载流子从高浓度区域向低浓度区域的运动称为扩散运动，所形成的电流称为扩散电流。扩散后就会在耗尽层出现一个由N区指

3、向P区的内电场，在内电场作用下空穴向P区漂移，电子向N区漂移。载流子的这种运动叫做漂移运动，所形成的电流称为漂移电流。漂移运动取决于少数载流子的浓度，受温度影响较大。1.12.2 PN结正向导电性PN结正向偏置，多子扩散加强，少子偏移进一步减弱，PN结导通；PN结反向偏置，多子扩散减弱，少子漂移增强，但由于P区电子和N区的少子数目有限，因此漂移电流很小，故PN结截止。1.2.3 PN结的伏安特性当PN结的反向电压增大到一定值时，反向电流急剧增大，这种现象称为PN结的反向击穿，这种情况可分为齐纳击穿和雪崩击穿。1.2.4 半导体二极管死区电压（门槛电压）：当半导体二极管的正向电压超过这一数值时，

4、正向电流明显增加；硅管0.5V，锗管0.1V。正向导通压降：硅管0.7V，锗管0.2V。1.3 稳压二极管稳压二极管在反向击穿（故反向连接）时，在一定的电流范围内（IZmin到IZmax），端电压几乎不变，表现出稳压特性。当Ui升高时，Uz增大Uz变大导致Iz急剧增大，那么UR也随之变大；由于Uo=Ui-UR，从而抵消了Ui增大导致Uo增大的趋势，使Uo电压稳定。1.4 半导体三极管1.4.1 三极管的构成三极管由于是多子和少子共同参与导电，又称为双极型晶体管，按结构可分为NPN型和PNP型。发射极的箭头指向，表示发射结正向偏置时电流方向。不管是哪种型号，为了获得良好的特性，都是发射区重掺杂，

5、基区薄而且掺杂低，集电区面积尽量大。1.4.2 三极管的工作原理根据公共端不同，三极管有共基极电路、共发射极电路和共集电极电路。以共射极（NPN）电路为例，分析其处于放大区（发射极正偏，集电极反偏）的工作情况。1) 发射结正偏，那么发射区电子（重掺杂）大量地扩散至基区，形成电流Ie；2) 基区的空穴复合了少数电子（低掺杂），形成了Ib；大部分通过基区（薄）电子到达集电区；3) 集电结反偏，故发射区到达集电结边缘的电子顺利通过集电结被集电区吸收，形成Icn。同时，由于反向电压，基区的空穴漂移至集电区，而集电区电子漂移至基区，形成反向饱和电流Icbo。那么有Ie=Ib+Icn+Icbo，由于大部分

6、电子到达了集区，故设Ic=aIe+Icbo，于是求得：Ic=qIb+(1+q)Icbo其中q称为共发射极电流放大系数，一般为几十到几百。而上式则体现了三极管电流控制的能力。1.4.3 三极管的工作原理1.4.3.1 输入特性曲线以Uce为参变量，表示输入电流Ib和输入电压Ube之间的关系Ib=f(Ube)，称为共射组态的三极管输入特性。Uce为0，Ib随着Ube的变大而变大，与二极管的特性相类似；随着Uce的增大，集电结反偏，集电区将发射区扩散的电子拉至集电区，故相同Ube作用下Ib减小，曲线右移；当Uce1时，集电区已将所有电子都吸收过去，故曲线重合。1.4.3.2 输出特性曲线以Ib为参变

7、量，表示输出电流Ic和输出电压Uce之间的关系Ib=f(Ube)，称为共射组态的三极管输出特性。输出特性曲线可分为4个区域：截止区、饱和区、放大区和击穿区。 当Ib0时，发射结反偏（Ube0），集电结反偏（Ubc0时，则包括了以下三种状态：1) 饱和区，发射结正偏（Ube0），集电结正偏（Ubc=Ube-Uce0）。这时除发射区电子流入集电区外，还有集电区注入基区而形成的集电极电流。电流方向相反，此时集电极电流为两者之差。当Uce变大后，集电区注入基区电子变少，集电极电流增大。但此时Ib与Ic不成比例关系，且Ic0），集电结反偏（Ubc=Ube-Uce0）。工程上认为此时是一组间隔均匀、近似平

8、行的直线。当Uce在一定范围内变大时，Ic几乎不变，它仅取决于Ib并满足Ic=qIb+Iceo，这体现了Ib对Ic的控制作用。3) 击穿区，发射结正偏，集电结反偏。但是Uce过大导致三极管反向击穿，Ic急剧上升。三极管的作用有放大（放大区）和开关（截止区和饱和区）。一般在模拟电路中，三极管通常工作在放大区；在数字电路中，三极管通常工作在截止区和饱和区。在数电中，查看三极管是否导通，只要看发射结（公共端）是否导通既可。 1.5 场效应晶体管 场效应晶体管是利用电场效应来控制电流的有源器件，它仅靠半导体中的多数载流子导电，又称为单级型晶体管，也叫场效应管。按照结构来分，场效应管可分为两大类：结型场

9、效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管（IG-FET）。1.5.1 结型场效应管结型场效应管利用耗尽层的宽度改变导电沟道的宽窄来控制漏极电流的大小。两个PN结耗尽层之间的N型区域成为导电沟道。结型场效应管与二极管类似，栅极上的箭头方向指向内部，既由P区指向N区。1.5.2 绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管利用半导体表面的电场效应，由感应电荷的多少改变导电沟道的宽窄来控制电流的大小。绝缘栅型场效应管中，常用二氧化硅作为金属栅极和半导体的绝缘层，所以又称为金属-氧化物-半导体场效应管，简称MOS管。MOS管分为增强型和耗尽型，每种又包括N沟道和P沟道两类：在Ugs=0时，如果已经存在导电沟道，那么就

10、是耗尽型（实线；如果不存在，则为增强型（虚线）。下面重点介绍下N沟道增强型绝缘栅型场效应管。绝缘栅型场效应管符号很形象，其中两竖间的空白指绝缘层，而虚线则表示Ugs=0时未形成导电沟道（增强型），再由B的箭头可知为N沟道。与二极管类似，想象一个从栅极到源极的指向，那么开启电压UGSth为大于0，那么只要Ugs比它大就可以导通了。P型的则用相同的分析方法。1.6 场效应管和三极管比较1) 场效应管的栅极G、漏极D、源极S分别对应三极管的基极B、集电极C、发射极E。2) 场效应管是电压控制器件；而三极管是电流控制器件。在作放大器件时，结型场效应管PN结反向偏置，MOS场效应管有绝缘层，栅极电流极小

11、，相应的输入电阻大（107、109）；三极管输入端PN结正向偏置，基极电流大，响应的输入电阻小。3) 场效应管仅有多子导电，故又称为单极型晶体管，而晶体管靠多子和少子导电，故又称为双极型晶体管。由于少子的浓度易受温度与辐射等外界条件影响，故场效应管的热稳定性和抗辐射能力都比三极管强。4) 场效应管可以在低电压和小电流下面工作，且制造工艺简单，易用于制作大规模集成电路。2 放大电路基础2.1 放大器的概念与技术指标2.1.1 放大器的基本概念放大器也就是放大电路。模拟信号放大器中放大的概念就是将信号的幅度由小放大，它是基本的电子电路，在广播、通信和测量等方面有着广泛应用，根据电路结构不同，放大器

12、可分为直流耦合放大器和交流耦合放大器；根据放大器级数的多少，放大器又可分为单级放大器和多级放大器。在单级放大器中，三极管放大器可分为共射、共基和共集放大器；场效应管放大器则可分为共源、共栅和共漏放大器。一个放大器应该包括以下几个部分：输入信号源（电压源或者电流源）、有源器件（三极管或者场效应管）、输入/输出耦合电路、负载以及直流电源和相应的偏置电路。直流源和相应的偏置电路为晶体三极管或场效应管提供静态工作点，以保证三极管工作在放大区或场效应管工作在饱和区。输入信号源是待放大的输入信号。输入耦合电路将输入信号耦合到放大器上；输出耦合电路将放大后的信号耦合到负载。在输入信号作用下，通过晶体三极管或

13、场效应管的控制作用，在负载上得到所需要的输入信号。PS：元器件工作时内部必须存在电源，这种器件叫有源器件，可分为分立器件和集成电路两大类，其中分立器件包括二极管、三极管等。元器件工作时无需电源便可显示其特性，这种器件叫无源器件，比如电阻、电容、电感等。2.1.2 放大器的主要技术指标对于放大器，通常用放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带等技术指标来衡量。 放大倍数放大倍数又称为增益，是衡量放大器放大能力的指标。当输入正弦信号时，放大倍数可用输出量与输入量的正弦相量之比来表示。电压放大倍数Au=Uo/Ui； 电流放大倍数Ai=Io/Ii。 输入电阻Ri输入电阻是用来衡量放大器对信号源索取能力的一

14、个性能指标。输入电阻越大，表明放大器从信号源取的电流越小，放大器输入端得到的信号电压也越大，即信号源电压衰减的少。理论基础：Us=（Rs+Ri）I。Rs为信号源内阻，Ri为放大器输入电阻。因此作为测量信号电压的示波器、电压表等仪器的放大电路应当具有较大的输入电阻。对于一般的放大电路来说，输入电阻当然是越大越好。如果想从信号源取得较大的电流，则应该使放大器具有较小的输入电阻。 输出电阻Ro输出电阻用来衡量放大器在不同负载条件下维持输出信号电压（或电流）恒定能力的强弱，称为其带负载能力。当放大器将放大了的信号输出给负载电阻RL时，对负载RL来说，放大器可以等效为具有内阻Ro的信号源，由这个信号源向

15、RL提供输出信号电压和输出信号电流。Ro称为放大器的输出电阻，它是从放大器输出端向放大器本身看入的交流等效电阻。如果输出电阻Ro很小，满足RoRL条件，则当RL在较大范围内变化时，就可维持输出信号电流的恒定。如手机电池，它的内阻可以等效看作输出电阻，用了几年后，内阻高了，也就要报废了，因为带不动外面的东西了。 通（频）带BW0.7由于电路中电抗元件和晶体管结电容的影响，当信号频率过高或者过低时，放大倍数都会下降。因此，放大器一般只适合于放大某一频段的信号。当信号频率升高，放大器放大倍数下降为中频放大倍数的0.707倍时，所对应的信号频率fH为上限截止频率；同样，信号频率下降时，当放大倍数降为中

16、频放大倍数的0.707倍时，所对应的信号频率fL为下限截止频率。BW0.7=fH-fL。2.2基本放大电路基本放大电路根据选用的三极管不同，可分为共射、共集、共基放大电路，而根据选用的场效应管不同则分为共源、共漏、共源放大电路。将上述六类可以归纳为常用的三种器件：反向电压放大器（共射和共源）、电压跟随器（共集和共漏）、电流跟随器（共基和共栅）。对三者特点分析如下： 共射极放大电路的输出电压与输入反向，同时具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数，输入电阻和输出电阻值较适中，所以常用在多级放大电路的中间级； 共集放大电路的电压放大倍数接近于1，而且输入电阻大、输出电阻小，所以常用于多级放大电路的输入

17、级、输出级或作为隔离的中间级。 共基极放大电路的输入电阻和输入电容小，因而频率响应得到很大改善，所以这种接法常常用于高频带和宽频带放大器中。PS：电容隔直通交,电感通直隔交。2.4 多级放大电路多级放大电路由多个基本放大电路级联组成，包括输入级、中间级和输出级等。多级放大电路的输入级直接与输入信号源相连，一般要求输入级有高的输入电阻，输入级的噪声和漂移应尽可能小；中间级放大级的主要任务是放大信号的幅度，应该有足够大的电压放大倍数；输出级用来驱动负载，要求输出级能够为负载提供足够大的输出功率，这包括足够大的输出电压和足够大的输出电流，而且能够适应负载变化，也要求输出电阻尽可能。多级放大电路的电压

18、放大倍数是每一级放大倍数的乘积，但在计算每一级电压放大倍数时应将后级的输入电阻作为前级的负载。2.4.1 极间耦合方式在多级放大电路中，基本放大电路的级与级之间、放大电路与信号源之间、负载与放大电路之间的连接统称为耦合，常见的耦合方式有阻容耦合、变压器耦合和直接耦合。 阻容耦合和变压器耦合前一级基本放大电路输出信号经过电容耦合后到后一级输入端的耦合方式；前一级基本放大电路输出信号经过变压器耦合后到后一级输入端的耦合方式。 直接耦合前一级基本放大电路输出信号直接到后一级输入端的耦合方式。直接耦合放大电路既能放大交流电路，又能放大直流电路，所以又称为直流放大电路。由于无耦合电容和变压器，便于集成，

19、故广泛应用于集成电路中。但是它也存在以下两个问题。 级间耦合问题由于直接耦合放大电路的各级之间无耦合电容或耦合变压器来隔离直流，故各级电路静态工作点互相牵连。为了使直接耦合多级放大电路各级的三极管能工作在放大区，并有适合的静态工作点，下面是解决方案之一。通过后一级发射极接入发射极电阻RE，用RE上产生的电压降提高T2管发射极的电位，使前一级电路中T1管的UCE足够大，不会使T1工作在饱和区。 零点漂移问题由于放大电路的元器件长期使用后老化，使得元件参数发生变化，而且三极管的参数也会随温度的变化而变化。因此，直接耦合放大电路的输入电压为零时的输出电压并不为零，且会出现一定的变化，这种现象就称为零

20、点漂移，简称零漂。由温度变化引起的零点漂移称为温漂，由于元器件老化引起的叫时漂。温漂是主要原因，故通常将温漂说成零漂。零漂的大小用折合到输入端的零点漂移电压的大小来衡量。具体定义为，当Ui为0时，温度没变化1摄氏度引起的输出电压变化u，其放大倍数为A，那么该放大电路的零点漂移为u/A。抑制零点漂移常采用差动放大电路和直流负反馈电路。3 集成运算放大电路3.1 集成电路3.1.1 概念集成电路是把许多分立元件（三极管、各种元件和连接导线）制造在一块半导体基片上，并能实现某种电路功能的器件。它与分立元件电路相比具有体积小、质量轻、工作可靠以及安装与调试方便等优点。由于集成电路的工艺使得制造电感器很

21、困难，也不宜制造容量大的电容器，故集成电路中大多采用直接耦合电路。3.1.2 分类按芯片上集成的管子和元件数量的多少，可分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路；根据所用器件型号，可分为双极型器件组成的双极型集成电路，以及由场效应管组成的单级型集成电路等；根据电路中器件的工作状态分为线性集成电路、非线性集成电路；根据电路功能，分为电压比较器、乘法器等。3.1.3 集成运算放大器集成运算放大器（简称集成运放或者运放）是一种内部为直接耦合的高放大倍数多级放大电路，主要包括输入级、中间级、输出级和恒流源偏置。输入级对抑制零点漂移具有决定性的作用，一般采用差动放大电路；中间

22、级主要提供很大的电压放大倍数，采用共射放大器；输出级需要输出较大的功率，并且带负载能力强（输出电阻小），可采用共集放大电路；恒流源偏置电路为各级电路提供偏置电流，保证各运放有合适的静态工作点。3.2 恒流源电路恒流源电路是提供恒定输出电流的电路，具有输出电流恒定、温度稳定性好、等效输入电阻小和等效输出电阻大的特点。恒流源电路在集成电路中多用于直流偏置和有源负载。3.3 差动放大电路差动放大电路简称差放，具有放大差模信号、抑制共模信号（如温度引起的工作点漂移）的能力。在电子测量技术中，常在电子仪器、医用仪器的电路中用做信号放大电路。差动放大电路也是集成运算放大器中重要的基本单元电路。3.3.1

23、双极型三极管差动放大电路3.3.1.1 电路组成与工作原理由两个对称的放大电路组合而成，其中RE为两管发射极的耦合电阻。采用+Vcc，-Vee双电源供电，可扩大电路的线性放大范围。RE的作用为T1，T2管确定合适的静态工作点电流Ie，并有抑制温漂的作用。带RE的差放也称为长尾电路，该差动放大电路有两个输入端、两个输出端。 3.3.1.2 工作原理3.3.1.2.1 放大差模信号施加在差放两个输入端的信号为大小（幅值）相同、极性相反的一对输入信号，这种输入形式的信号称为差模信号。在输入差模信号时，两个三极管的集电极电压一个增加一个降低，则输出电压变化U不为0，故差动放大电路能够放大差模信号。3.

24、3.1.2.2 抑制共模信号施加在差放两个输入端的信号为大小（幅值）相同、极性相同的一对输入信号，这种输入形式的信号称为共模信号。在输入共模信号时，两个三极管的集电极电压同时增加或者同时减小，相应的集电极电压也同时增大同时减小，故差动放大电路不能放大共模信号，即差动放大电路抑制共模干扰。3.3.1.2.3 共模抑制比在实际工程应用中，用共模抑制比来衡量差动放大电路放大差模信号、抑制共模信号的能力，定义为差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比。共模抑制比越大，说明差放放大差模信号、抑制共模信号能力越强。3.3.1.2 抑制零点漂移的原理在实际差动放大电路中，零点漂移导致的两个三极管集电极电流与电

25、压有相同的变化，其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。由于差放电路不能放大共模信号，即可抑制零点漂移，故常用于作直接耦合多级放大电路的输入级。其抑制原理从以下两个方面实现。3.3.1.2.1 发射极电阻RE的作用T增或uic增iE1增iE增VEE不变UBE1升iB1减iE1减。RE引入了很强的负反馈作用，能基本控制iE基本不变。由于RE对共模信号具有很强的抑制作用，故又称为共模抑制电阻。3.3.1.2.2 输出端取电压差抑制法在差动放大电路对称的理想情况下，输出端取电压差能能够完全抑制共模干扰。但在实际电路中保持两者对称很难，则仍存在较小的输出漂移电压。但此时又有RE的作用，输出漂移电压虽然

26、不能完全抵消，但已经大大减小了。3.3.1.3 对一般信号的放大特性对一般输入信号，将差动放大电路两个输入端信号之差定义为输入信号的差模分量；将信号的平均值定义为输入信号的共模分量。将信号分解为差模信号和共模信号之后，根据线性电路的叠加定理，可得输出电压。3.4集成运算放大器3.4.1 集成运算放大器的技术参数集成运放的外特性由技术参数来表征： 输入失调电压UIO和失调电流IIO输入端为零时，为了使集成运放的输出电压为零，在输入端加的补偿电压（在两个输入端加上的电流）叫做失调电压UIO（失调电流IIO）。 偏置电流IB由于集成运放的两输入端为基极，怎么都需要点电流（否则就处于截止状态了），包括

27、反相端的偏置电流IBN和同相端的偏置电流IBP。若差动输入完全对称，那么IBN=IBP。在实际情况下Uo=0时，两者不相等，那么输入偏执电流就是两个输入偏置电流的平均值。 温度漂移指输入失调电压和输入失调电流随温度漂移的大小。 最大差模输入电压Uidmax 最大共模输入电压Uicmax 转换速率SR 开环差模电压放大倍数（增益）Aud在标称电源电压及规定负载下，运放工作在线性区（在无反馈情况下）时，其输出电压变化量与输入差模电压变化量之比定义为Aud。通常用分贝来表示，即20 lg Aud dB 开环带宽BW0.7和单位增益带宽BWG 电源电压抑制比KSVR 输入输出电阻，共模抑制比等。3.4

28、.1 理想集成运放的技术参数所谓理想集成运放就是指具有理想技术参数指标的集成运算放大器，这些理想的技术指标包括： 开环差模电压放大倍数Aud趋于无穷大。 共模抑制比KCMR趋于无穷大。 差模输入电阻Rid趋于无穷大。 差模输出电阻R趋于0。 输入偏置电流IIB趋于0。 输入失调电压、输入失调电流和温漂趋于0。3.4.2 理想集成运放工作在线性区的特点当集成运放工作在线性区时，其输出电压与运放两个输入端的电压之间存在着线性关系，即Uo=Aud（u+u-） 差模电压输入等于0（同相输入端电压等于反相输入端电压）由于Aud趋于无穷大，因此u+u-等于0。这说明集成运放的同相输入端与反相输入端两点间的

29、电压差等于0，好像这两点短路了一样。但实际上并未短路，只是表面上其电性能等效为短路，故将这种现象称为虚短。 输入电流等于零理想运放输入电阻Rid为无穷大，而输入端电压很有限，故在两个输入端均没有电流。集成运放的同相输入端和反向输入端的电流都为零，好像这两点被断开，称这种现象为虚断。虚短和虚断是集成运放工作在线性区的两个重要特点。3.4.3 理想集成运放工作在非线性区的特点如果输入信号太大，使得集成运放超出了线性放大区的范围，则运放的输出电压就不再随着输入电压线性增大，此时达到饱和。 当u+u-时，输出最大正向饱和电平UOH; 当u+u-时，输出最大负向饱和电平UOL。并且UOH不等于UOL。

30、输入电流等于零。4 信号运算与处理电路集成运算放大器的基本应用电路，从功能上看有信号的运算、处理与产生电力等。本章主要讨论模拟信号运算电路与信号处理电路。信号运算电路包括比例运算、求和运算、积分与微分运算等。信号处理电路包括有源滤波器和电压比较器。4.1 基本运算电路4.1.1 比例运算电路4.1.1.1 反相与同相比例运算电路 4.1.1.2 差动比例运算电路4.1.2 积分和微分运算电路4.1.2.1 积分运算电路（反相）4.1.2.1 微分运算电路4.2 有源滤波器4.2.1滤波电路的作用 滤波器是一种具有频率选择功能的电路，它能使有用频率信号通过而同时抑制（或衰减）不需要传送的频率范围

31、内的信号。根据组成可分为无源滤波器和有源滤波器，无源滤波器由电阻和电容组成，有源滤波器由集成运放、R和C构成。集成运放工作在线性区，主要用于提高通带增益和带负载能力。4.2.2 有源滤波器的分类对于滤波器的幅频响应，常把能够通过的频率范围定义为通带，而把受阻或衰减信号的频率范围称为阻带，通带和阻带的界限频率叫做截止频率。滤波器在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相频特性，而在阻带内应具有无限大的幅度衰减。按通带和阻带的分布位置，滤波器通常可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。4.3 电压比较器电压比较器的功能是用来判断输入电压信号与参考电平之间的相对大小，比较器的输出信号只有

32、两种状态：高电平输出和低电平输出。电压比较器中的集成运放工作在非线性区，即当u+大于u-时输出最大正向饱和电平UOH，当u+小于u-时输出最大负向饱和电平UOL。在运放的输入端，一个是模拟信号，另一个是基准参考电压，或者两个都是模拟信号。这样，由输出电压的高低就可以判定输入电压的大小。对电压比较器的要求主要有灵敏度高、响应时间短、鉴别电平准确、抗干扰能力强。根据电压比较器的传输特性，常用的电压比较器有单门限电压比较器、迟滞电压比较器、窗口电压比较器等。4.3.1 单门限电压比较器只有一个门限电平的比较器，当输入电压等于此门限电平时，输出的状态立即发生跳变。4.3.1.1 过零比较器 当比较器的

33、输出电压由一种状态跳变为另一种状态时，相应的输入电压通常称为阈值电压或门限电平。这种比较器的门限电平一般为零，因此叫做过零比较器。只有一个集成运放的过零比较器电路简单，但是输出电压幅值较高，可以通过稳压管增加限幅电路。4.3.1.2 任意门限电平比较器由放大器的虚短虚短可知，门限电平UT为UT=-UREFR1/R24.3. 2 迟滞比较器单门限比较器具有电路简单、灵敏度高等优点，但缺点是抗干扰能力差。利用具有迟滞传输特性的比较器可避免上述问题，这种迟滞比较器常称为施密特触发器。使uo由+UZ跳变为-UZ，以及由-UZ跳变为+UZ所对应的输入电压值是不同的。也就是说，这种比较器有两个不同的门限电

34、压（UT+和UT-），故传输特性呈滞回形状。通常将上述两个门限电平值UT+和UT-之差称为门限宽度或回差。5. 放大器的频率响应 频率响应是描述放大器对不同频率信号的适应能力。耦合电容和旁路电容所在回路为高通回路，在低频段使放大倍数下降并使相位超前；级间电容所在回路为低通回路，在高频段使放大倍数下降并使相位滞后。5.1 频率响应概述Au=Au(jf)=Au(f) ej(f)，式中Au(f)表示放大倍数的模和频率f的关系，即幅频特性；(f)表示放大器输出电压和输入电压的相位差与频率f的关系，称为相频特性。放大电路中由于电抗（由于电容和电感在电路中对电流引起的阻碍作用，定义类似于电阻）元件存在，对

35、多频信号可能会引起频率失真，叫线性失真，包括幅值失真和相位失真。将频率失真控制在允许范围内，要求放大电路的通频带略宽于待放大信号所占据的频带。放大器的频率特性采用波特图来表示。波特图指绘制在两张半对数坐标纸上的幅频特性和相频特性曲线，它们的横坐标采用对数刻度lg，纵坐标采用线刻度。其中幅频特性的纵轴用20lg（f）表示，单位是dB（分贝）；相频特性用(f)表示，单位是度（）或者弧度（rad）。5.2 各种基本放大电路的频率响应密勒倍增效应：在反相放大电路中，输入与输出之间的分布电容或者寄生电容由于放大器的作用，其等效到输入端的电容值会扩大1+K倍，其中K是该级放大电路的电压放大倍数。共射放大电

36、路输入电阻大，受米勒倍增效应影响重，输出电阻大，所以频率上限低；共集电路不存在米勒倍增效应，输入电容小，且输出电阻也小，频率上限远高于共射；共基电路。，且输入。5.3 共射-共基和共集-共射组合电路提高增益和加大上限频率是矛盾的，利用增益带宽积衡量电路这两方面的能力。对于三种基本电路来说，晶体管选定之后，增益带宽积是常数。可以采用共射-共基和共集-共射的组合电路予以解决。5.3 多级放大电路的频率响应绘制多级放大电路频率响应波特图时，只需将各放大器的幅频特性曲线和相频特性曲线在同一横坐标上的纵坐标值叠加起来就可以了；上限截止频率取各级电路中最低值，下限截止频率取各级电路中的最高值。6. 反馈放

37、大电路及其稳定性6.1 反馈的基本概念与分类6.1.1 反馈的基本概念反馈是指将放大电路输出信号（电压或者电流）的一部分或全部，通过反馈网络（反馈通路）回送到放大电路输入端（或输入回路）的一种工作方式。开环放大倍数及闭环放大倍数。6.1.2 反馈的框图及表达式（1+AF）称为反馈深度，指的是开环放大倍数比上闭环放大倍数。 如果（1+AF）大于1，那么放大倍数变小，故引入了负反馈。其中当其远大于1时，相应的负反馈称为深度负反馈，那么闭环放大倍数A1约为1/F，与开环放大倍数A2无关。 如果（1+AF）小于1，那么放大倍数变大，故引入了正反馈。正反馈虽然增大放大倍数，但是电路的性能不稳定。 如果（1+AF）等于1，说明放大电路在没有输入信号的情况下，能有信号输出，此时电路处于自激振荡状态。6.1.2 反馈的分类6.1.2.1 正反馈和负反馈根据反馈的极性不同，可以分为正反馈和负反馈。引入反馈后，通过增强输入信号使放大倍数得到提高，这样的反馈称为正反馈；引入反馈后，削弱了原输入信号使放大