电子技术基础模拟部分第五版康华光期末考试重点

1、模电分析课程模电分析课程内容总结内容总结二极管电路二极管电路3二极管二极管电路的简化模型分析方法电路的简化模型分析方法1.理想模型（ideal diode)vDiD 当电源电压远比二极管的管压降大时，利用此模型作近似分析。iDvD42.恒压降模型（offset model) 二极管导通后，认为其压降是恒定的，典型值为0.7V，只有当二极管的电流大于等于1mA时，才是正确的。vDiDvDiDVth 二极管电路的简化模型分析方法 3. 限幅电路 vO + VREF vI + R D VD vO + VREF vI + R D 有一限幅电路如图所示， R=1k， VREF=3V,二极管为硅二极管。分

2、别用理想模型和恒压降模型求解一下两问：（）vI=0V、4V、6V时，求相应的输出电压vO的值；（）当vI=sinwt(V)时，绘出相应的输出电压波形 O + D VREF I + R +5VvI1vI2VCC4.7kvOVo=?（1）vI1=0V、 vI2=0V （2） vI1=0V、 vI2=5V（3） vI1=5V、 vI2=5V（4） vI1=5V、 vI2=0V 晶体管放大电路晶体管放大电路8 基本共射极放大电路的工作原理基本共射极放大电路的工作原理cCCCCEBCbBECCBRIVVIIRVRVVIBCC 根据直流通路可知：根据直流通路可知：采用该方法，必须已知三极管的采用该方法，必

3、须已知三极管的 值值。一般硅管一般硅管VBE=0.7V，锗管，锗管VBE=0.2V。+CTb1CCRbV+vov+ib2CcRa.静态静态(直流工作状态直流工作状态)9 基本共射极放大电路的工作原理基本共射极放大电路的工作原理b.动态动态+CTb1CCRbVL+voR-v+-ib2CcR+TRbL+voR-v+-icR输入信号不为零时，放大电路的工作状态，即输入信号不为零时，放大电路的工作状态，即交流工作状态交流工作状态 耦合电容：通交流、隔直流耦合电容：通交流、隔直流 直流电源：内阻为零直流电源：内阻为零 直流电源和耦合电容对交流相当直流电源和耦合电容对交流相当于短路于短路.H参数小信号等效

4、电路参数小信号等效电路.+ebcVo-i-+VcbI+.bI IcLbbeRrRRbeLcbebLcciOVrRRrIRRIVVA)/()/( berR /b ber TTiIVr CTToRIVR 11（2） 放大电路指标分析放大电路指标分析静态工作点静态工作点CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV CBII +CTb1CCRb1VL+voR-v+-ib2CcR+eRb2R 射极偏置电路射极偏置电路电压增益电压增益)/(LcboRRIV ebbebeebebi)1(RIrIRIrIV ebeLcebebLcbioV)1()/(

5、)1()/(RrRRRrIRRIVVA )mA()mV(26)1(200EQbeIr .Voi-+VcbI.I+ebcRRb1berRc+-LRb2RbI eeI.)1(/ebeb2b1TTiRrRRIVR 输出电阻输出电阻oco/ RRR 当当coRR 时，时，一般一般cceoRrR （）coRR输入电阻输入电阻场效应管电路场效应管电路 MOS放大电路放大电路DD2g1g2gGSVRRRV 2TGSnDVVKI 根据求得的根据求得的VDS判断判断FET工作在饱和区或可变电阻区工作在饱和区或可变电阻区dDDDDSRIVV 1. 直流偏置及静态工作点的计算直流偏置及静态工作点的计算VDDvovi

6、BCb2Cb1Rg1RdRg2gdsTid（1）简单的共源极放大电路）简单的共源极放大电路1. 直流偏置及静态工作点的计算直流偏置及静态工作点的计算（2）带源极电阻的）带源极电阻的NMOS共源极放大电路共源极放大电路+VDDvoviBCb2Cb1Rg1RdRg2gdsTid-VSSRsR GSGSG2DDSSSSDSSG1G2VVVRVVVRIVRR 2TGSnDVVKI RRIVVV dDSSDDDS当当NMOS管工作在饱和区管工作在饱和区voRvigRdRg1| Rg2sd gsmVggsVRgRgVVARVgVRVgVVVmdmiodgsmogsmgsi1 dog2g1i|RRRRR R

7、svs+-小小信号模型分析信号模型分析 gsmgsTGSQnd2vgvVVKi 18 直流直流偏置电路偏置电路.分压器式自分压器式自偏压电路偏压电路2PGSDSSD)1(VVII 可解出可解出Q点的点的VGS 、 ID 计算计算Q点：点：已知已知VP ，由，由RIVRRRVDDDg2g1g2GS VDS =VDD- ID (Rd + R )再求：再求：+gTRdRCb1b2CvoviVDDCdsg1Rg2Rg3R+ JFET放大放大电路电路19 动态动态指标分析指标分析 （1）求电压放大倍数）求电压放大倍数（2）求输入电阻）求输入电阻（3）求输出电阻）求输出电阻)/(g2g1g3iRRRR d

8、oRR RgRgVVARVgVRVgVVmdmioVMdgsmogsmgsi 1iR+-+-gdsRg3g1Rg2RRdROVgsmVgiVgsVJFET放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法时）时）（当（当0)1(2GSPPPGSDSSm vVVVvIg运放电路运放电路基本基本线性运放电路线性运放电路虚假虚假短路短路ivpvnv ov 1R2R)(npoovvAvv 由由理想理想运放的参数可知：运放的参数可知： ovA为为有有限限值值ov0np vv两输入端的电位约相等，称为两输入端的电位约相等，称为虚短虚短iii/ ivr ir为为有有限限值值iv0ii0np ii两输入端的

9、电流约为零，称为两输入端的电流约为零，称为虚断虚断21Rnv1ov 1R1iv2R22R 2R2ov22R1A2A21Rnv 1R1iv2R22R 2R2ov22R2iv1A2A21Rnv1ov 1R1iv2R22R 2R2ov22R2iv1A2A高输入电阻高输入电阻差分电路如图，求输出电压表达式。差分电路如图，求输出电压表达式。11211)1(iovRRv 由由叠加定理叠加定理：12222oovRRv 11212222)1(iovRRRRv 2222222222)(1(iovRRRRRv 222ooovvv当当R1=R21时时)(122222iiovvRRv 与与单级差放电路单级差放电路相比

10、，由于第一级是相比，由于第一级是同相输入放大电同相输入放大电路路，输入电阻为，输入电阻为无穷大无穷大反馈电路反馈电路24 反馈1. 反馈(feedback)输出信号反馈放大电路的输入信号反馈信号基本放大电路的输入信号（净输入信号）+xIxFxO基本放大电路AxID反馈网络F25 Fv io Av + vi + vid vf + vo RL + + + Fr io Ag + vi vid vf vo RL + + Fg Ar ii iid if io vo RL + Fi Ai ii iid if io vo RL 电压串联 电压并联 电流串联 电流并联电压并联负反馈iiiidiffRLR+Vs

11、iRsvoVoltage-shunt negative feedback电流串联负反馈VV+idvfRfvRLviRssvoiCurrent-series negative feedback电流并联负反馈iiiidifiofRRLR+VsiRsCurrent-shunt negative feedback电流并联负反馈T1CCV1Rfi2RsiT23RRb1ioiCurrent-shunt negative feedback Rsvo+I12RbcTRcTRVCCVEEvobR+fRRLsiRs例电压并联负反馈311.镜像电流源镜像电流源(mirror current sources ) BJ

12、T电流源电路电流源电路+VCCT1T2RIREFIC1iC22IB-VEEvCEIO与与IREF相等，构成镜像关系，改变相等，构成镜像关系，改变R值，可值，可以获得不同的以获得不同的IO，不受不受T2负载变动的影响负载变动的影响 较小时，较小时，IB对对IREF的分流作用影响镜像对称度。若需减小输出的分流作用影响镜像对称度。若需减小输出电流，必要求电流，必要求R的值很大的值很大B21CE2C2oIvir 动态输出动态输出电阻电阻集成运放集成运放332.微电流源微电流源(widlar current source)BJT电流源电路电流源电路 利用发射结电压对集电极电流的影响作用。利用发射结电压对

13、集电极电流的影响作用。 T2的射极电阻使其发射结电压减小，的射极电阻使其发射结电压减小，从而减小其集电极电流从而减小其集电极电流IC2 +VCCT1T2RRe2IREFIC1IC22IB-VEEe2BEE2C2ORVIII e2be2e2ce2o1RrRrr RVVIEECCREF 342.微电流源微电流源(widlar current source)BJT电流源电路电流源电路+VCCT1T2RRe2IREFIC1IC22IB例题：例题：VCC=30V，现要求，现要求IC2 10A。若采用镜像电流源：若采用镜像电流源： MRRVVIIBECCREFC9322.352.微电流源微电流源(widl

14、ar current source)BJT电流源电路电流源电路+VCCT1T2RRe2IREFIC1IC22IB选选Re2 11.97k，利用公式：，利用公式：2222212121lnECEEBEBECCTBEBERIRIVVIIVVV AIICREF 7 .9981 kIVVRREFBECC3 .29若采用微电流源：若采用微电流源：代入数据代入数据，363.高输出阻抗电流源高输出阻抗电流源BJT电流源电路电流源电路+VCCT1T2RIREFIC1IC22IB-VEET3IC3威尔逊电流源电路利用电流负反馈原理来进一步威尔逊电流源电路利用电流负反馈原理来进一步提高镜像输出电流的温度稳定性和增大

15、动态输出提高镜像输出电流的温度稳定性和增大动态输出电阻电阻RVVVVIEE3BE2BECCREF REF13C2OIAAII A1、A3为为T1、T3得相对结面积得相对结面积当温度或负载变化使当温度或负载变化使IO(IC2)增大时，增大时，IE2随之增大，随之增大，IC3及其镜像电流及其镜像电流IC1亦随之增大，促使亦随之增大，促使VC1(VB2)减小、减小、IB2减小，减小，IO减小，稳定了减小，稳定了IO37电流源电流源作有源负载作有源负载BJT电流源电路电流源电路IREFT2T3T1RvOvi+VCC可使电路在不提高电源电压的条件下，可使电路在不提高电源电压的条件下，获得较高的电压增益与

16、较大的动态范围获得较高的电压增益与较大的动态范围有源负载有源负载是模拟集成电路的重要特征。采用有源负载的运放，有时中间只需两级放大，是模拟集成电路的重要特征。采用有源负载的运放，有时中间只需两级放大，就可以满足高增益的要求。这样，放大器级数减少，有利于提高多级放大器的稳定性就可以满足高增益的要求。这样，放大器级数减少，有利于提高多级放大器的稳定性镜像电流源作为镜像电流源作为T1的集电极负载的集电极负载38射射极耦合差分式放大电路极耦合差分式放大电路1.1.基本电路基本电路+_rRT+RbTCC1REEvOb2VRccV+i2vvi1oidv2idv2I0Eo2v+vo1射极耦合（射极耦合（Em

17、itter-coupled)方式方式39射射极耦合差分式放大电路极耦合差分式放大电路2.2.工作原理工作原理静态分析：静态分析：BECCCCCEOCCVRIVVIII 2121+_rRT+RbTCC1REEvOb2VRccV+i2vvi1oidv2idv2I0Eo2v+vo1动态分析：动态分析：40流过恒流源的电流不变，故流过恒流源的电流不变，故BJT的射极的射极电位不变；负载中点电位不变，以上电位不变；负载中点电位不变，以上各点对差模信号视为短路。各点对差模信号视为短路。（1）差模电压放大倍数）差模电压放大倍数+2+REidb2TvTi1idb1RRvcc+i22vRvvEv+o1ovo2射

18、射极耦合差分式电路极耦合差分式电路+_rRT+RbTCC1REEvOb2VRccV+i2vvi1oidv2idv2I0Eo2v+vo13.主要技术指标计算主要技术指标计算41beCidOVDrRVVA 有负载时：有负载时：2LCLbeLVDRRRrRA 无负载时：无负载时：CobeiRRrR22 bIbIRL/2rbeRC1odVrbeRC2odVRL/22idV2idVidVbI oVbI 射射极耦合差分式电路极耦合差分式电路+2+REidb2TvTi1idb1RRvcc+i22vRvvEv+o1ovo2功率放大电路功率放大电路乙类功放工作乙类功放工作原理原理（设（设u ui i为正弦波）为

19、正弦波）ic1ic2 静态时：静态时：ui = 0V ic1、ic2均均=0（乙（乙类工作状态）类工作状态） uo = 0V动态时：动态时：ui 0VT1截止，截止，T2导通导通ui 0VT1导通，导通，T2截止截止iL= ic1 ;iL=ic2T1、T2两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。uuVCCVCCoiLR 当输入信号处于正半周时，且当输入信号处于正半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此幅度远大于三极管的开启电压，此时时NPNNPN型三极管导电，有电流通过型三极管导电，有电流通过负载负载R RL L，按图中方向由上到下，与，按图中方

20、向由上到下，与假设正方向相同。假设正方向相同。 当输入信号为负半周时，且幅度远当输入信号为负半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时大于三极管的开启电压，此时PNPPNP型三型三极管导电，有电流通过负极管导电，有电流通过负 载载R RL L，按图中，按图中方向由下到上，与假设正方向相反。于方向由下到上，与假设正方向相反。于是两个三极管一个正半周，一个负半周是两个三极管一个正半周，一个负半周轮流导电，轮流导电，在负载上将正半周和负半周在负载上将正半周和负半周合成在一起，得到一个完整的不失真波合成在一起，得到一个完整的不失真波形。形。ui+-+VCC-VCCuo三、分析计算三、分析计算(P488

21、)Icm2ic的最大变化范围为：的最大变化范围为：uCE的最大变化范围为：的最大变化范围为：cmI2LcmCESccRIUV2)(21、输出功率、输出功率oooIUP LomomRUU22LomRU221LomomRUP221LCESCCRUV2)(21LCCRV221 ui+-+VCC-VCCuo电源电源功率功率PV 直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。LomCC0LomCC0omCCCCCCV2)d(sin22)d(sin22=RUVttRUVttIVIVP 即即PV U

22、om 。当。当Uom趋近趋近VCC时，显然时，显然PV 近似与电源电压的平方成比例。近似与电源电压的平方成比例。 乙类互补功放电路的管耗乙类互补功放电路的管耗L2omLomCCoVT22=RURUVPPP三极管三极管的管耗的管耗P PT T 电源输入的直流功率，有一部分通过三极电源输入的直流功率，有一部分通过三极管转换为输出功率，剩余的部分则消耗在三极管转换为输出功率，剩余的部分则消耗在三极管上，形成三极管的管耗。显然管上，形成三极管的管耗。显然 将将PT画成曲线，画成曲线，如图所示。如图所示。一个管子的管耗一个管子的管耗)(d )(21=0LooCCT1tRuuVP两管管耗两管管耗)d( sin)sin(210LomomCCtRtUtUV)4(12omomCCLUUVR T1T2=PP)4(22omomCCLUUVRuuVCCVCCoiLR三极管的最大管耗三极管的最大管耗)4(1)d(sin)sin(21=2omomCCLom0omT1UUVRtRtUtUVPLCC0omL2CC22T1max2 . 022 . 0CESU