交流放大电路

1、6.1.1 半导体二极管半导体二极管6.1.2 半导体三极管半导体三极管 一般情况下，本征半导体中的载流子浓度一般情况下，本征半导体中的载流子浓度很小，其导电能力较弱，且受温度影响很很小，其导电能力较弱，且受温度影响很大，不稳定，因此其用途还是很有限的。大，不稳定，因此其用途还是很有限的。硅和锗硅和锗的简化的简化原子模原子模型。型。这是硅和锗构成的共价键这是硅和锗构成的共价键结构示意图结构示意图 晶体结构中的共价键晶体结构中的共价键具有很强的结合力，在热具有很强的结合力，在热力学零度和没有外界能量力学零度和没有外界能量激发时，价电子没有能力激发时，价电子没有能力挣脱共价键束缚，这时晶挣脱共价键

2、束缚，这时晶体中几乎没有自由电子，体中几乎没有自由电子，因此不能导电因此不能导电跳转到第一页 当半导体的温度升高或受到光照等外界因素的影响时，某些共价键中当半导体的温度升高或受到光照等外界因素的影响时，某些共价键中的价电子的价电子因热激发因热激发而获得足够的能量，因而能脱离共价键的束缚成为而获得足够的能量，因而能脱离共价键的束缚成为，这一现象称为，这一现象称为本征激发本征激发。同时在原来的共价键中留下一个空位，称。同时在原来的共价键中留下一个空位，称为为“” 。 显然，没有外电场作用时，自由电子和空穴显然，没有外电场作用时，自由电子和空穴是无规则的，半导体内没有电流；在外电场的作是无规则的，半

3、导体内没有电流；在外电场的作用下，半导体中将出现两部分电流：一是自由电用下，半导体中将出现两部分电流：一是自由电子作定向运动形成的子作定向运动形成的，一是仍被原子核，一是仍被原子核束缚的价电子（不是自由电子）递补空穴形成的束缚的价电子（不是自由电子）递补空穴形成的。 共价键中失去电子出现空穴时，相邻原子的共价键中失去电子出现空穴时，相邻原子的价电子比较容易离开它所在的共价键填补到这个价电子比较容易离开它所在的共价键填补到这个空穴中来，使该价电子原来所在的共价键中又出空穴中来，使该价电子原来所在的共价键中又出现一个空穴，这个空穴又可被相邻原子的价电子现一个空穴，这个空穴又可被相邻原子的价电子填补

4、，再出现空穴，如右图所示。填补，再出现空穴，如右图所示。 在纯净的硅（或锗）中掺入微量的磷或砷等在纯净的硅（或锗）中掺入微量的磷或砷等五价五价元素，元素，杂质原子就替代杂质原子就替代了共价键中了共价键中某些硅原某些硅原子的位置子的位置，杂质原子的四个价电子与周围的硅原，杂质原子的四个价电子与周围的硅原子结成共价键，剩下的一个价电子处在共价键之子结成共价键，剩下的一个价电子处在共价键之外，很容易挣脱杂质原子的束缚被激发成自由电外，很容易挣脱杂质原子的束缚被激发成自由电子。同时杂质原子由于失去一个电子而变成带正子。同时杂质原子由于失去一个电子而变成带正电荷的离子，这个正离子固定在晶体结构中，不电荷

5、的离子，这个正离子固定在晶体结构中，不能移动，所以它不参与导电能移动，所以它不参与导电。 杂质离子产生的自由电子不是共价键中的价杂质离子产生的自由电子不是共价键中的价电子，因此与本征激发不同，它不会产生空穴电子，因此与本征激发不同，它不会产生空穴。 掺入五价元素的杂质半导体，其掺入五价元素的杂质半导体，其自由电子的浓度远远大于空穴的浓度自由电子的浓度远远大于空穴的浓度，因此称，因此称为为半导体半导体，也叫做，也叫做半导体半导体。 在在半导体中，半导体中，载流子载流子（简称多子），（简称多子），载流子载流子（简（简称少子）；不能移动的称少子）；不能移动的。 如果在其中掺入微量的杂质，将使半导体的

6、导电性能发生显著变化，我们把这些掺如果在其中掺入微量的杂质，将使半导体的导电性能发生显著变化，我们把这些掺入杂质的半导体称为入杂质的半导体称为。杂质半导体可以分为。杂质半导体可以分为和和两大类。两大类。 不论是不论是N型半导体还是型半导体还是P型半导体，虽然都型半导体，虽然都有一种载流子占多数，但晶体中带电粒子的正有一种载流子占多数，但晶体中带电粒子的正、负电荷数相等，仍然呈电中性而不带电。、负电荷数相等，仍然呈电中性而不带电。 掺入三价元素的杂质半导体，其空穴的浓度远掺入三价元素的杂质半导体，其空穴的浓度远远大于自由电子的浓度，因此称为远大于自由电子的浓度，因此称为半导体半导体，也叫做也叫做

7、半导体半导体。 在硅（或锗）晶体中掺入微量的在硅（或锗）晶体中掺入微量的杂质硼（或其他），硼原子在取代原晶体结杂质硼（或其他），硼原子在取代原晶体结构中的原子并构成共价键时，将因缺少一个价电子而形成一个空穴。当相邻共价键上的电构中的原子并构成共价键时，将因缺少一个价电子而形成一个空穴。当相邻共价键上的电子受到热振动或在其他激发条件下获得能量时，就有可能填补这个空穴，使硼原子子受到热振动或在其他激发条件下获得能量时，就有可能填补这个空穴，使硼原子得电子得电子而成为而成为不能移动的负离子不能移动的负离子；而原来的硅原子共价键则因；而原来的硅原子共价键则因缺少缺少一个电子，出现一个一个电子，出现一个

8、空穴空穴。于。于是半导体中的空穴数目大量增加。是半导体中的空穴数目大量增加。空穴成为多数载流子，而自由电子则成为少数载流子。空穴成为多数载流子，而自由电子则成为少数载流子。 在在N型半导体中，自由电子为多数载流子（简型半导体中，自由电子为多数载流子（简称多子），空穴为少数载流子（简称少子）；称多子），空穴为少数载流子（简称少子）；不能移动的离子带正电。不能移动的离子带正电。 正负空间电荷在交界面两侧形成一个由正负空间电荷在交界面两侧形成一个由N区指向区指向P区的电场，称为区的电场，称为内电场内电场，它它对对多数载流子的扩散运动起阻挡作用多数载流子的扩散运动起阻挡作用，所以空间电荷区又称为，所以

9、空间电荷区又称为阻挡层阻挡层。同时，内电场对同时，内电场对少数载流子起推动作用，把少数载流子起推动作用，把少数载流子在内电场作用下有规则的运动称为少数载流子在内电场作用下有规则的运动称为。 图中图中P区仅画出空穴（多数载流子）和得到区仅画出空穴（多数载流子）和得到一个电子的三价杂质负离子，一个电子的三价杂质负离子，N区仅画出自区仅画出自由电子（多数载流子）和失去一个电子的五由电子（多数载流子）和失去一个电子的五价杂质正离子。根据价杂质正离子。根据扩散原理扩散原理，空穴要从浓，空穴要从浓度高的度高的P区向区向N区扩散，自由电子要从浓度高区扩散，自由电子要从浓度高的的N区向区向P区扩散，并在交界面

10、发生复合区扩散，并在交界面发生复合(耗耗尽），形成载流子极少的正负空间电荷区如尽），形成载流子极少的正负空间电荷区如图中间区域，这就是图中间区域，这就是，又叫，又叫。 PN结产生于结产生于P型半导体和型半导体和N型半导体的结合面上，型半导体的结合面上，它是构成各种半导体器件的基础。它是构成各种半导体器件的基础。 空间电荷区空间电荷区 PN结中的扩散和漂移是相互联系，又是相互矛盾的结中的扩散和漂移是相互联系，又是相互矛盾的。在一定条件（例如。在一定条件（例如温度一定）下，多数载流子的扩散运动逐渐减弱，而少数载流子的漂移运动温度一定）下，多数载流子的扩散运动逐渐减弱，而少数载流子的漂移运动则逐渐增

11、强，最后两者达到动态平衡，空间电荷区的宽度基本稳定下来，则逐渐增强，最后两者达到动态平衡，空间电荷区的宽度基本稳定下来，PN结就处于相对稳定的状态。结就处于相对稳定的状态。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 根据扩散原理，空穴要从浓度高的根据扩散原理，空穴要从浓度高的P区向区向N区扩散，自由电子要从浓度区扩散，自由电子要从浓度高的高的N区向区向P区扩散，并在交界面发生复合区扩散，并在交界面发生复合(耗尽），形成载流子极少的正耗尽），形成载流子极少的正负空间电荷区（如上图所示），也就是负空间电荷区（如上图所示），也就是，又叫，又叫。 P区N区空间电荷

12、区空间电荷区少子少子漂移漂移 扩散与漂移达到动态平衡扩散与漂移达到动态平衡形成一定宽度的形成一定宽度的PN结结 P 区 N 区 载流子的扩散运动 多子多子扩散扩散 形成空间电荷区形成空间电荷区产生内电场产生内电场 P 区 空间电荷区 N 区 PN 结及其内电场 内电场方向 由于空间电荷区内，多数载流子或已扩散到对方，或被由于空间电荷区内，多数载流子或已扩散到对方，或被对方扩散过来的多数载流子复合掉了，即多数载流子被耗对方扩散过来的多数载流子复合掉了，即多数载流子被耗尽了，所以空间电荷区又称为尽了，所以空间电荷区又称为。扩散作用越强，耗尽层越宽。扩散作用越强，耗尽层越宽。空空间间电电荷荷区区变变

13、窄窄 R 内内电电场场 外外电电场场 P N I正正向向 US E R 内电场 外电场 空间电荷区变宽 P N IR 一个一个PN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来，就构成了半导体二结加上相应的电极引线并用管壳封装起来，就构成了半导体二极管，简称二极管极管，简称二极管(D)，接在，接在P区引出线称为阳极；在区引出线称为阳极；在N区引出线称为阴极。区引出线称为阴极。半导体二极管分类：半导体二极管分类：按其按其材料材料不同可分为硅二极和锗二极管；不同可分为硅二极和锗二极管；按其按其用途用途不同可分为整流二极管，稳压二极管，光电二极管等；不同可分为整流二极管，稳压二极管，光电二极管等；按其按其结构

14、结构不同可分为不同可分为、。 点接触型点接触型二极管：二极管：PN结面积很小，结电容小，用于检波和变频等高频电结面积很小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。路。 面接触型面接触型二极管：二极管：PN结面积大，用于工频大电流整流电路。结面积大，用于工频大电流整流电路。 平面型平面型二极管：用于集成电路制造工艺中，二极管：用于集成电路制造工艺中，PN结面积可大可小，用于高结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。频整流和开关电路中。跳转到第一页跳转到第一页 1） 加正向电压导通加正向电压导通二极管正极接电源正极，负极接电源负极，称为给二极管加正向电压二极管正极接电源正极，负极接电源负极，称为给二

15、极管加正向电压，也称二极管正偏。此时二极管有正极流向负极的电流流过，称正向，也称二极管正偏。此时二极管有正极流向负极的电流流过，称正向导通，正向电阻很小。导通，正向电阻很小。 2）加反向电压截止）加反向电压截止二极管正极接电源负极，负极接电源正极，成为给二极管加反向电压二极管正极接电源负极，负极接电源正极，成为给二极管加反向电压，也称二极管反偏。此时流过二极管的电流几乎为零，称二极管的这，也称二极管反偏。此时流过二极管的电流几乎为零，称二极管的这种状态为反向截止，反向电阻很大。种状态为反向截止，反向电阻很大。综上所述，综上所述，阳极 阴极 -60 -40 -20 0.4 0.8 U /V 40

16、 30 20 10 I /mA 0 正向特性 反向特性 死区电压 二极管外加正向电压较小时，外二极管外加正向电压较小时，外电场不足以克服内电场对多子扩散电场不足以克服内电场对多子扩散的阻力，的阻力，PN结仍处于截止状态结仍处于截止状态 。 反向电压大于击穿电压时，反向电流急剧增加。反向电压大于击穿电压时，反向电流急剧增加。 正向电压大于死区电压后，正正向电压大于死区电压后，正向电流向电流 随着正向电压增大迅速上随着正向电压增大迅速上升。通常死区电压硅管约为升。通常死区电压硅管约为0.5V，锗管约为锗管约为0.2V。外加反向电压时，外加反向电压时， PN结处于截止状态，反向电流很小；称为反向饱和

17、电流。结处于截止状态，反向电流很小；称为反向饱和电流。 导通后二极管的正向压降变化不大，硅管约为导通后二极管的正向压降变化不大，硅管约为0.60.8V，锗管约为，锗管约为0.20.3V。温度上升，死区电。温度上升，死区电压和正向压降均相应降低。压和正向压降均相应降低。 反向饱和区反向饱和区反向击穿区反向击穿区正向导通区正向导通区1）最大整流电流）最大整流电流IFM：指管子长期运行时，允许通过的最指管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。大正向平均电流。2）反向工作峰值电压）反向工作峰值电压URM：二极管不被击穿时所允许的最二极管不被击穿时所允许的最大反向电压，一般取（大反向电压，一般取（1

18、/22/3）反向击穿电压。）反向击穿电压。3）反向峰值电流）反向峰值电流IR M ：指管子加反向电压指管子加反向电压URM时的反向电时的反向电流值，此值越小，二极管的单向导电性愈好。流值，此值越小，二极管的单向导电性愈好。跳转到第一页1）稳压管稳压管：稳压二极管是一种特殊的：稳压二极管是一种特殊的面接触型面接触型二极管，具有二极管，具有稳定电压稳定电压的作用。稳压管是的作用。稳压管是工作在工作在PN结的结的反向击穿状态反向击穿状态。稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。阳极 阴极稳压管图符号稳压管图符号2）光电二极管光电二极管：是将：是将光信号转换

19、成电信号的半导体光信号转换成电信号的半导体。它的管壳上。它的管壳上备有一个玻璃窗口，以便于接受光照。其特点是，当光线照射于备有一个玻璃窗口，以便于接受光照。其特点是，当光线照射于它的它的PN结时，可以结时，可以成对地产生自由电子和空穴成对地产生自由电子和空穴，使半导体中少数，使半导体中少数载流子的浓度提高。这些载流子在一定的反向偏置电压作用下可载流子的浓度提高。这些载流子在一定的反向偏置电压作用下可以产生漂移电流，使反向电流增加。因此它的反向电流随光照强以产生漂移电流，使反向电流增加。因此它的反向电流随光照强度的增加而线性增加，这时光电二极管等效于一个度的增加而线性增加，这时光电二极管等效于一

20、个恒流源恒流源。当无。当无光照时，光电二极管的伏安特性与普通二极管一样。光照时，光电二极管的伏安特性与普通二极管一样。 3）发光二极管发光二极管： 是一种将是一种将电能直接转换成光能电能直接转换成光能的光发射器件，简的光发射器件，简称称LED，它是由镓、砷、磷等元素的化合物制成。这些材料构成，它是由镓、砷、磷等元素的化合物制成。这些材料构成的的PN结上加上正向电压时，就会发出光来，光的颜色取决于制造结上加上正向电压时，就会发出光来，光的颜色取决于制造所用的材料。所用的材料。+-+-+I 三极管的三极管的种类种类很多，按照频率分，有高频管、低频管；按照很多，按照频率分，有高频管、低频管；按照功率

21、功率分，有小、中、大功率管；按照半导体分，有小、中、大功率管；按照半导体材料材料分，有硅管、锗管分，有硅管、锗管等等。但是从它的外形来看，半导体三极管都有三个电极，也叫晶等等。但是从它的外形来看，半导体三极管都有三个电极，也叫晶体管，常见的晶体管外形如图所示：体管，常见的晶体管外形如图所示： 由两块由两块N型半导体中间夹着一块型半导体中间夹着一块P型半导体的管子称为型半导体的管子称为NPN管。另一种形式管。另一种形式即即两块两块P型型半导体中间夹着一块半导体中间夹着一块N型半导体的管子，称为型半导体的管子，称为PNP管。管。晶体管制造工艺上的特点是：晶体管制造工艺上的特点是：这样的结构才能这样

22、的结构才能保证晶体管具有保证晶体管具有电流放大作用电流放大作用。基极基极发射极发射极集电极集电极Am mAm mAI IC CI IB BI IE EU UBBBBU UCCCCR RB B3DG63DG6NPNNPN型晶体管电流放大的实验电路型晶体管电流放大的实验电路R RC CCEB 左图所示为验证三极管电流放大左图所示为验证三极管电流放大作用的实验电路，这种电路接法称为作用的实验电路，这种电路接法称为共射电路。其中，直流电压源共射电路。其中，直流电压源UCCCC应大应大于于UBBBB，从而使电路满足放大的外部条，从而使电路满足放大的外部条件：发射结正向偏置，集电极反向偏件：发射结正向偏置

23、，集电极反向偏置。改变可调电阻置。改变可调电阻RB，基极电流，基极电流IB，集电极电流集电极电流IC和发射极电流和发射极电流IE都会发生都会发生变化。变化。 a）发射区杂质浓度发射区杂质浓度基区基区集电区；集电区； b）基区很薄。基区很薄。发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。 N IC IE IB RB UBB UCC RC N P 由于发射结处于正向偏置，发射区的多数载流由于发射结处于正向偏置，发射区的多数载流子自由电子将不断扩散到基区，并不断从电源补子自由电子将不断扩散到基区，并不断从电源补充进电子，形成发射极电流充进电子，形成发射极电流IE。 由于基区很薄，其多数载流子空穴浓

24、度很低，由于基区很薄，其多数载流子空穴浓度很低，所以从发射极扩散过来的电子只有很少一部分和所以从发射极扩散过来的电子只有很少一部分和基区空穴复合，剩下的绝大部分都能扩散到集电基区空穴复合，剩下的绝大部分都能扩散到集电结边缘。结边缘。IC比比IB大数十至数百倍，因而大数十至数百倍，因而IB虽然很小，但对虽然很小，但对IC有控制作用，有控制作用，IC随随IB的改变而的改变而改变，即基极电流较小的变化可以引起集电极电流较大的变化，表明改变，即基极电流较小的变化可以引起集电极电流较大的变化，表明基极电流对集基极电流对集电极电流具有小量控制大量的作用，电极电流具有小量控制大量的作用，这就是三极管的这就是

25、三极管的。 由于集电结反向偏置，可将从发射区扩散到基区并到达集电区边缘的电子拉入集电由于集电结反向偏置，可将从发射区扩散到基区并到达集电区边缘的电子拉入集电区，从而形成较大的集电极电流区，从而形成较大的集电极电流IC。1 1）输入特性曲线：当集电极与发射极之间的电压为一常）输入特性曲线：当集电极与发射极之间的电压为一常数时，基极电流与基极电压之间的关系，即数时，基极电流与基极电压之间的关系，即BI)(BEUf常数CEURCRBIC UCE A mA V V UEBIBUBE UCC跳转到第一页1 1）输入特性曲线：当集电极与发射极之间的电压为一常）输入特性曲线：当集电极与发射极之间的电压为一常

26、数时，基极电流与基极电压之间的关系，即数时，基极电流与基极电压之间的关系，即BI)(BEUf常数CEUUBE/VIB/mA1.0O0.020.040.060.080.100.20.60.40.8UCE=0V UCE1V常用常用U UCECE 1V 1V的一条曲线的一条曲线来代表所有输入特性曲线来代表所有输入特性曲线，也存在死区电压，硅管，也存在死区电压，硅管的死区电压约为的死区电压约为0.5V0.5V，锗，锗管的约为管的约为0.2V0.2V；导通时，；导通时，发射结电压发射结电压U UBEBE不大，硅管不大，硅管为为0.60.60.7V0.7V，锗管为，锗管为0.20.20.3V0.3V。（1

27、）放大区：发射极正向）放大区：发射极正向偏置，集电结反向偏置偏置，集电结反向偏置（2）截止区：发射结反向）截止区：发射结反向偏置，集电结反向偏置偏置，集电结反向偏置 （3）饱和区：发射结正向）饱和区：发射结正向偏置，集电结正向偏置偏置，集电结正向偏置2 2）输出特性曲线：当基极电流为固定值时，集电极电流）输出特性曲线：当基极电流为固定值时，集电极电流与集电极电压之间的关系。与集电极电压之间的关系。BCii0 0CBii；iB0，uBE0，uCEuBE 4 3 2 1 IB=0 0 3 6 9 12 UCE /V 20 A 40 A 60 A 80 A 10 0 A 饱和区饱和区 截止区截止区

28、放放 大大 区区 IC /mA （1 1）电流放大系数）电流放大系数 共射直流电流放大系数共射直流电流放大系数 ：它表示集电极电压一：它表示集电极电压一定时，集电极电流和基极电流之间的关系。即定时，集电极电流和基极电流之间的关系。即 共射交流电流放大系数共射交流电流放大系数：它表示在：它表示在U UCECE保持不变的保持不变的条件下，集电极电流的变化量与相应的基极电流变化量条件下，集电极电流的变化量与相应的基极电流变化量之比。之比。BCBCEOCIIIII常数CEUIIBC在今后估算时常认为在今后估算时常认为 跳转到第一页（2 2）极间电流）极间电流 集电极反向饱和电流集电极反向饱和电流I I

29、CBOCBO：I ICBOCBO是指发射极开路，是指发射极开路，集电极与基极之间加反向电压时产生的电流作为晶集电极与基极之间加反向电压时产生的电流作为晶体管的性能指标，体管的性能指标， I ICBOCBO越小越好。越小越好。 穿透电流穿透电流I ICEOCEO：I ICEOCEO是基极开路，集电极与发射极是基极开路，集电极与发射极间加电压时的集电极电流。间加电压时的集电极电流。晶体管工作在放大区，集电极电流的表达式变为：晶体管工作在放大区，集电极电流的表达式变为： 跳转到第一页（3 3）极限参数）极限参数集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率P PCMCM： 晶体管在使用时，应晶体管在使

30、用时，应保证保证P PC CPIBCCB2B1B2BURRRU 温温度度 TICIEUE(=IE RE)UBE(=UBIE RE) ICIB 则则+UCCCERE uSRSuiC2+RCRB1RB2+C1RLu0uCEiCiiiEiBI2I1跳转到第一页动态分析：动态分析：分压式偏置共发射极电压放大器的分析分压式偏置共发射极电压放大器的分析静态分析：静态分析：)(CQBQEBEQBEQCCB2B1B2BECCQCCCEQCQRRIUUIIRUUIIURRRUCbeBBiuRRrRRRrRAo21beL/跳转到第一页rbe+oUcIbICBE+iUbIRCRLRB1Rs +sU RB2跳转到第一

31、页跳转到第一页跳转到第一页跳转到第一页V75. 3)23(65. 112)(A33mA5065. 1mA65. 127 . 04V412102010ECCQCCCEQCQBQEBEQBEQCCB2B1B2BRRIUUIIRUUIIURRRUCQRsus+uiRL+uo+UCCRCC1C2VRB1RB2RECE+图示电路，已知图示电路，已知UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，RE=2k，RL=3k，=50。试估算静态工试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。（1）用估算法计算静态工作点）用估算法计算静态工作点跳转到

32、第一页（2）求电压放大倍数）求电压放大倍数681 . 1333350k1 . 1110065. 126)501 (30026)1 (300beLEQberRAIru（3）求输入电阻和输出电阻）求输入电阻和输出电阻k3k994. 01 . 1/10/20/obeB2B1iCRRrRRR 具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数，同时输入电阻具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数，同时输入电阻和输出电阻又比较适中，在对输入电阻、输出电阻和频率响应和输出电阻又比较适中，在对输入电阻、输出电阻和频率响应没有特殊要求的场合，一般均可采用。共发射极电压放大器是没有特殊要求的场合，一般均可采用。共发射极电压放大器

33、是目前应用最广泛的基本放大电路。目前应用最广泛的基本放大电路。跳转到第一页 耦合：耦合：两级放大电路之间的连接方式。根据耦合方式分成根据耦合方式分成三种三种基本的多级放大电基本的多级放大电路路：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。跳转到第一页1iirr 第一级第一级第二级第二级负载负载C2C1CE1 RC1 RB12 RE1RB11VT1C3CE2 RC2 RB22 RE2 RB21 RLU CCV T2uiuouSRSuo1 niinAAAAAA1=3212oorr 跳转到第一页跳转到第一页 RC1RB1VT1 RC2 RE2U CCVT2uiuouo1优点：可

34、放大变化缓慢的信号和直流分量变化的信号，且适宜于优点：可放大变化缓慢的信号和直流分量变化的信号，且适宜于集成。集成。缺点：各级静态工作点互相影响，且存在无输入信号的情况下，缺点：各级静态工作点互相影响，且存在无输入信号的情况下，输出电压出现缓慢、不规则波动的输出电压出现缓慢、不规则波动的零点漂移零点漂移的现象。的现象。跳转到第一页抑制零点漂移的最有效且广泛的方法是输入级采抑制零点漂移的最有效且广泛的方法是输入级采用用差动放大电路差动放大电路 差动放大电路差动放大电路电路输入电压为电路输入电压为电路输出电压为电路输出电压为12iiiuuu12ooouuu信号输入时有以下三种信号输入时有以下三种共

35、模输入。两个输入信号的大小相等、共模输入。两个输入信号的大小相等、极性相同。在共模输入信号作用下，电路极性相同。在共模输入信号作用下，电路的输出电压的输出电压u uo o为为0 0，共模电压放大倍数，共模电压放大倍数AcAc为为0 0。差模输入。两个输入信号的大小相等、差模输入。两个输入信号的大小相等、极性相反。即极性相反。即在共模输入信号作用下，电路的输出电压在共模输入信号作用下，电路的输出电压 差模电压放大倍数差模电压放大倍数 。idi2i121uuuo1o2uud1dAA 跳转到第一页比较输入。两个输入信号大小不等、极性可相同或相反比较输入。两个输入信号大小不等、极性可相同或相反，可分解

36、为共模信号和差模信号的组合，即，可分解为共模信号和差模信号的组合，即idici2idici1uuuuuu则则)(21i2i1icuuu)(21i2i1iduuuiddicco2iddicco1uAuAuuAuAu)(2i2i1diddo2o1ouuAuAuuu共模抑制比是衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力的重共模抑制比是衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力的重要指标，定义为要指标，定义为AdAd与与AcAc之比的绝对值，即：之比的绝对值，即：cdCMRAAKcdCMRlg20AAK跳转到第一页电路优点：可以实现阻抗变换电路优点：可以实现阻抗变换 电路缺点：它的各级放大

37、电路的静态工作点相互独立不能放大电路缺点：它的各级放大电路的静态工作点相互独立不能放大变化缓慢的信号，且非常笨重，不能集成化。变化缓慢的信号，且非常笨重，不能集成化。C1C2 R2 R3R1VT1C4 R5 R6 R4 RLU CCVT2uiC跳转到第一页1.1.反馈的基本概念：反馈的基本概念：将放大电路输出信号（电压或电流）将放大电路输出信号（电压或电流）的一部分或全部，通过一定的电路形式（反馈网络）送的一部分或全部，通过一定的电路形式（反馈网络）送回到输入回路，从而影响输入信号的过程。回到输入回路，从而影响输入信号的过程。引入反馈后的放大电路称为反馈放大电路。引入反馈后的放大电路称为反馈放

38、大电路。正反馈：引入的反馈信号能使输入信号增强，从而使放正反馈：引入的反馈信号能使输入信号增强，从而使放大倍数增大。大倍数增大。负反馈：引入的反馈信号能使输入信号削弱，从而使放负反馈：引入的反馈信号能使输入信号削弱，从而使放大倍数降低。大倍数降低。跳转到第一页放大倍数（闭环放大倍数）为：放大倍数（闭环放大倍数）为：式中式中 是基本放大电路的放大倍数（开环放大是基本放大电路的放大倍数（开环放大倍数），倍数）， 是反馈网络的反馈系数。是反馈网络的反馈系数。F F基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络A AX Xi iX Xf fX Xi iX Xo oAFAxxA1iofdoxxA ofxxF跳

39、转到第一页根据输出端反根据输出端反馈对象不同分馈对象不同分反馈采样对象是输出电流反馈采样对象是输出电流根据输入端采根据输入端采样对象不同分样对象不同分反馈信号以电压形式出现在输入端反馈信号以电压形式出现在输入端反馈信号以电流形式出现在输入端反馈信号以电流形式出现在输入端并联反馈并联反馈串联反馈串联反馈 电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈反馈采样对象是输出电压反馈采样对象是输出电压跳转到第一页判断反馈类型的步骤：判断反馈类型的步骤：（1）找出反馈元件（或反馈电路），即确定在放大电路）找出反馈元件（或反馈电路），即确定在放大电路输出和输入回路间起联系作用的元件。输出和输入回路间起联系作用的元件。（2

40、）由）由输出端与反馈支路的连接输出端与反馈支路的连接判断电路中的反馈是电判断电路中的反馈是电压反馈还是电流反馈：同一个节点为电压反馈，不同压反馈还是电流反馈：同一个节点为电压反馈，不同节点为电流反馈。节点为电流反馈。（3）由）由输入端与反馈支路的连接输入端与反馈支路的连接判断电路的反馈是并联判断电路的反馈是并联反馈还是串联反馈：同一个节点为并联反馈，不同节反馈还是串联反馈：同一个节点为并联反馈，不同节点为串联反馈。点为串联反馈。（4）利用瞬时极性法判断是正反馈还是负反馈：反馈信）利用瞬时极性法判断是正反馈还是负反馈：反馈信号消弱输入信号属负反馈；反之则属正反馈。号消弱输入信号属负反馈；反之则属

41、正反馈。跳转到第一页反馈的极性反馈的极性负反馈负反馈正反馈正反馈iiiBif反馈元件反馈元件负反馈负反馈 RCVT1 REU CCVT2uSuoVT1C1C2 RSui Rf跳转到第一页判断反馈类型判断反馈类型反馈元件反馈元件 RC1VT1 REU CCVT2uoVT1ui Rf RC2iiiBif跳转到第一页减小放大倍数。减小放大倍数。稳定放大倍数。稳定放大倍数。减小非线性失真。减小非线性失真。展宽通频带。展宽通频带。改变输入电阻和输出电阻。改变输入电阻和输出电阻。对输入电阻的影响：串联负反馈使输入电阻增大，并联负反对输入电阻的影响：串联负反馈使输入电阻增大，并联负反馈使输入电阻减小。馈使输

42、入电阻减小。对输出电阻的影响：电压负反馈使输出电阻减小，电流负反对输出电阻的影响：电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈使输出电阻增大。馈使输出电阻增大。 跳转到第一页负负反反馈馈电压串联负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈跳转到第一页跳转到第一页6.3.2 运算放大器的应用运算放大器的应用6.3.1 运算放大器的基本运算电路运算放大器的基本运算电路跳转到第一页 1.集成运算放大器集成运算放大器 集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合

43、放大电路，它的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，一般由合放大电路，它的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，一般由四部分组成。四部分组成。（1）集成运算放大器的特点）集成运算放大器的特点 1）内部电路采用直接耦合，没有电感和电容，需要时可外接。）内部电路采用直接耦合，没有电感和电容，需要时可外接。 2）用于差动放大电路的对管在同一芯片上制成，对称性好，温度漂移小。）用于差动放大电路的对管在同一芯片上制成，对称性好，温度漂移小。 3）大电阻用晶体管恒流源代替，动态电阻大，静态压降小。）大电阻用晶体管恒流源代替，动态电阻大，静态压降小。 4）二极管由晶体管构成，把发射极、基极、集电

44、极三者适当组配使用。）二极管由晶体管构成，把发射极、基极、集电极三者适当组配使用。跳转到第一页（2 2）集成运算放大器的组成）集成运算放大器的组成输入级：是双端输入、单端输出的差动放大电路，两个输入端分别为同相输入级：是双端输入、单端输出的差动放大电路，两个输入端分别为同相输入端和反相输入端，作用是减小零点漂移、提高输入电阻。输入端和反相输入端，作用是减小零点漂移、提高输入电阻。中间级：是带有源负载的共发射极放大电路，作用是进行电压放大。中间级：是带有源负载的共发射极放大电路，作用是进行电压放大。输出级：是互补对称射极输出电路，作用是为了提高电路的带负载能力。输出级：是互补对称射极输出电路，作

45、用是为了提高电路的带负载能力。偏置电路：由各种恒流源电路构成，作用是决定各级的静态工作点。偏置电路：由各种恒流源电路构成，作用是决定各级的静态工作点。跳转到第一页集成电路的几种外形集成电路的几种外形跳转到第一页（3）集成运放的理想模型）集成运放的理想模型 集成运放的主要参数有：差模开环电压放大倍数集成运放的主要参数有：差模开环电压放大倍数Ado，共模开环，共模开环电压放大倍数电压放大倍数Aco，共模抑制比，共模抑制比KCMR，差模输入电阻，差模输入电阻rid，输入失调，输入失调电压电压Uio，失调电压温度系数，失调电压温度系数 Uio/T，转换速率，转换速率SR等。等。在分析计算集成运放的应用

46、电路时，通常将运放的各项参数都理想在分析计算集成运放的应用电路时，通常将运放的各项参数都理想化。集成运放的理想参数主要有：化。集成运放的理想参数主要有：开环电压放大倍数开环电压放大倍数差模输入电阻差模输入电阻输出电阻输出电阻共模抑制比共模抑制比理想运放的符号理想运放的符号理想运放的电压传输特性理想运放的电压传输特性 doAidr0orCMRK - +实 际 特 性理 想 特 性uou+ u UO MUO M0uouu+)(doidoouuAuAu跳转到第一页1）运放两输入端的电位近似相等，称为）运放两输入端的电位近似相等，称为 “虚短虚短”，即，即 在线性区在线性区uo有限，但有限，但Aud

47、2）运放的输入电流等于零，称为）运放的输入电流等于零，称为“虚断虚断”。即。即 uu0udoidAuuuu0ii跳转到第一页 （ 式中负号表示输出电压与式中负号表示输出电压与输入电压的相位相反输入电压的相位相反1F2/RRR 2 2、基本运算放大电路、基本运算放大电路_+ RFR1R2uiuoiiif+_+_i-当当Rf= R1时时 uo =- ui ，称此时的反相比例器为反相器。，称此时的反相比例器为反相器。输入输入电阻电阻反馈反馈电阻电阻平衡平衡电阻电阻跳转到第一页 （ 可见同相比例运算电路的电压放大倍数可见同相比例运算电路的电压放大倍数，而且，而且。_+ RFR1R2uiiiif+_+_跳转到第一页）（2i21i1fi22fi11fo-R)(RuRuuRRuRRuR1=R2=RF 时，则：时，则：)(2ii10uuu跳转到第一页uRRu)1 (1fOI242342I143243/uRRRRRuRRRRRu432RRR12oIIuuu若若 ，则则1f2RR跳转到第一页跳转到第一页