硬件电路设计基础知识

1、硬件电子电路基础对于本课程第一章半导体器件1-1半导体基础知识1-2PN结1-3二极管1-4晶体三极管1-5场效应管第二章基本放大电路2-1晶体三极管基本放大电路2-2反应放大器的基本看法2-3频次特征的分析法2-4小信号选频放大电路2-5场效应管放大电路第三章模拟集成电路31恒流源电路32差动放大电路33集成运算放大电路34集成运放的应用35限幅器（二极管接于运放输入电路中的限幅器）36模拟乘法器第四章功率放大电路41功率放大电路的主要特色42乙类功率放大电路43丙类功率放大电路44丙类谐振倍频电路第五章正弦波振荡器51反应型正弦波振荡器的工作原理52LC正弦波振荡电路53LC振荡器的频次稳

2、固度54石英晶体振荡器55RC正弦波振荡器1第六章线性频次变换振幅调制、检波、变频61调幅波的基本特征62调幅电路63检波电路64变频第七章非线性频次变换角度调制与解调71概括72调角信号分析73调频及调相信号的产生74频次解调的基根源理和方法第八章反应控制电路81自动增益控制（AGC）82自动频次控制（AFC）83自动相位控制（APC）PLL第一章半导体器件1-半导体基础知识1-2PN结1-3二极管1-4晶体三极管1-5场效应管1-半导体基础知识一、什么是半导体半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。（导电能力即电导率）（如：硅Si锗Ge等4价元素以及化合物）二、半导体的导电特征本征半

3、导体纯净、晶体构造完好的半导体称为本征半导体。硅和锗的共价键构造。（略）21、半导体的导电率会在外界要素作用下发生变化混杂管子温度热敏元件光照光敏元件等2、半导体中的两种载流子自由电子和空穴?自由电子受约束的电子（）?空穴电子跳走此后留下的坑（）三、杂质半导体N型、P型（前讲）混杂能够明显地改变半导体的导电特征，从而制造出杂质半导体。N型半导体（自由电子多）混杂为5价元素。如：磷；砷P5价使自由电子大大增添原理：Si4价P与Si形成共价键后剩余了一个电子。载流子构成：本征激发的空穴和自由电子数目少。o混杂后由P供应的自由电子数目多。o空穴少子o自由电子多子P型半导体（空穴多）混杂为3价元素。如

4、：硼；铝使空穴大大增添原理：Si4价B与Si形成共价键后剩余了一个空穴。B3价载流子构成：本征激发的空穴和自由电子数目少。o混杂后由B供应的空穴数目多。o空穴多子自由电子少子结论：N型半导体中的多半载流子为自由电子；3P型半导体中的多半载流子为空穴。1-2PN结一、PN结的基根源理1、什么是PN结将一块P型半导体和一块N型半导体密切第联合在一同时，交界面双侧的那部分地区。2、PN结的构造分界面上的状况：P区：空穴多N区：自由电子多扩散运动：多的往少的那去，并被复合掉。留下了正、负离子。（正、负离子不可以挪动）留下了一个正、负离子区耗尽区。由正、负离子区形成了一个内建电场（即势垒高度）。方向：N

5、-P4大小：与资料和温度有关。（很小，约零点几伏）漂移运动：因为内建电场的吸引，个别少量载流子受电场力的作用与多子运动方向相反作运动。结论：在没有外加电压的状况下，扩散电流和漂移电流的大小相等，方向相反。总电流为零。二、PN结的单导游电特征1、外加正向电压时：（正偏）结论：势垒高度PN结宽度（耗尽区宽度）扩散电流2、外加反向电压时：（反偏）5结论：势垒高度PN结宽度（耗尽区宽度）扩散电流（趋近于0）此时总电流反向饱和电流（漂移电流）：I5注：反向饱和电流I5只与温度有关，与外加电压没关。PN结的反向击穿】：齐纳击穿：势垒区窄，较高的反向电压形成的内建电场将价电子拉出共价键，以致反向电流剧增。7

6、V当反向电压在4V和7V之间的时候，两种击穿均有。PN结的电容效应】：势垒电容：外加电压变化惹起势垒区宽窄的变化惹起。它与平行板电热器在外加电压作用下，电容极板上累积电荷状况相像。对外等效为非线性微变电容。（反偏减小，正偏增大）扩散电容：当PN结外加正向电压时，因为扩散作用，从另一方向本方注入少子，少子注入后，将损坏半导体的电中性。为了保持电中性，将会有相同数目的异性载流子从外电路进入半导体，在半导体中形成空穴电子对储存。外电压增量惹起空穴电子对储存就象电容充电相同。6PN结等效为：两个扩散电容一个势垒电容。（对外等效为三个容性电流相加。等效对外不对内）反偏：扩散电流0，以势垒电容为主。正偏：

7、扩散电流很大，以扩散电容为主。1-3二极管一、构成与符号二、伏安特征曲线正向特征：7正向电压较小时，正向电流几乎为0死区。当正向电压超出某一门限电压时，二极管导通，电流随电压的增添成指数率的关系迅速增大。门限电压（导通电压）UD：硅管锗管反向特征：当外加电压小于反向击穿电压时，反向电流几乎不随电压变化。当外加电压大于反向击穿电压UB时，反向电流随电压急剧增大（击穿）。伏安特征分析式在理想条件下，PN结的伏安（电流与结电压）关系式：呈指数关系8式中：q电子电荷量K波尔兹曼常数T绝对温度0K(-273C)9令：（室温下UT=26mV）伏安关系式简化为：当电压超出100mV时，公式能够简化为：10加

8、正向电压时：加反向电压时：I=-IS4二极管的等效电阻从二极管的伏安特征曲线上能够看出：二极管是非线性元件，等效电阻的大小与Q点有关。直流电阻（静态电阻）11?沟通电阻例：用万用表测电阻和二极管换不一样档丈量电阻，结果相同吗？特别二极管：稳压二极管；变容二极管；发光二极管；二极管应用：1整流：略2稳压：稳压管稳压电路。P22Fig1-3-163限幅器：二极管限幅器。P24-26串连、并联、双向。例：P5212121-4晶体三极管一、构造及符号b区极薄C结面积e结e区夹杂浓度最大，b区夹杂浓度最低。（不可以将两个二极管兑成一个三极管来用）二、晶体管的四种工作状态状态发射结电压集电结电压放大正反截

9、止反反饱和正正倒置反正三、放大状态下晶体管中的电流注：沟通有效值大写小写；沟通值小写小写；刹时价小写大写；静态值大写大写；注意：实质电流的流向是与电子流的方向相反的。用极少许的IB来控制IC。即三极管其实是一个电流控制电流源-CCCS。13三个电极电流满足：IE=IB+IC工作在放大状态下的NPN管必定为：IB、IC流入，IE流出。工作在放大区的条件：NPNUCUBUE；PNPUCUBUS，才能采集电子。漏极D和源极S，能够交换着使用。要求栅极G必定要反偏。工作在放大状态时要求有：234.输入特征：栅极电流就是PN结的反向饱和电流。它几乎不随电压变化。输出特征曲线：以UGS为参变量，描绘ID和

10、UDS之间的关系。二、绝缘栅型场效应管1.构造：（以N沟道为例）符号：加强型耗尽型沟道沟道场效应管特征比较P47Tab1-2243.原理：加强型：原始没有导电沟道，靠外加电压后形成反型层导电沟道。要求一定给栅极G加正向偏压。有：UDUGUS耗尽型：本来已经有导电沟道存在（混杂造成的），靠外加电压使沟道中的载流子耗尽。所加栅极电压可正、可负。正：同加强型；负：同结型；第二章基本放大电路2-1晶体三极管基本放大电路2-2反应放大器的基本看法2-3频次特征的分析法2-4小信号选频放大电路2-5场效应管放大电路21晶体三极管基本放大电路一、放大器的构成1、放大电路的功能和主要研究问题什么是放大器：输出

11、信号能量输入信号能量的器件。（增大的能量是由电源供应的。）?放大器的要求：1、能放大；2、不失真；主要问题：产生失真的条件和如何减小失真；25主要指标是放大倍数：2、三种基本放大电路（三种组态）三种组态：共射；共基；共集；要实现放大作用：一定满足发射结正偏，集电结反偏。（NPN，PNP都是这样）,即：NPNUCUBUE；PNPUCUBRC；RB几百K，RC几K二、放大级的图解分析26放大级的图解分析法是利用晶体管的特征曲线经过作图的方法来分析放大电路的基天性能。图解分析法的特色是直观。图解分析法的步骤是：1、先分析无输入信号时的静态特征。2、再分析有信号输入时的动向特征。（一）、静态特征1、任

12、务：求解静态工作点Q。（管子各极电流和各电极之间的电压）2、静态工作点Q的定义：未加沟通讯号的状况下，在固定直流偏压作用下，IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ也为一个固定的值。它们在曲线上对应着一个固定的点Q点。3、在给定电路中求解静态工作点Q（以共射电路为例）。解说：因为晶体管为非线性元件，它的输出伏安关系切合它的输出特征曲线。而晶体管所带的负载是电阻，它是线性元件。伏安关系切合基尔霍夫定律，为一条直线。（我们将在放大器直流输出回路中满足电压和电流关系的这一条直线称为直流负载线。）那么放大电路既要满足晶体管的非线性特征曲线，又要满足负载电阻的直线，结论是只好将这两种线画在同一个坐标系中，从中

13、取它们的交点。这个交点Q点。图解法能够直观地反应出Q点改变对放大作用的影响。求解静态工作点的步骤：列输入方程，求出IBQ：27此中UBE0.6V列输出方程，在ICUCE图中画出直流负载线。UCE=UCC-ICRC?依据公式：分别取当IC0时：UCEUCC；UCE0时：ICUCC/RC；将这两点连上即获取直流负载线。从图上找出交点静态工作点Q在图上对应标出IBQ、UCEQ（二）、动向特征分析28动向特征（在静态特征求解达成的基础上分析）电路工作在放大状态条件下，外加沟通电压作用时，各个电极电压、电流的变化状况。当外加了沟通电压或电流信号时，因为管子和负载也还是要同时满足它们各自的伏安关系曲线，所

14、以工作点将会沿着负载线上下挪动。在有外加输入信号作用时，输出的信号为直流和沟通的叠加。1.作沟通负载线画出输出回路的沟通通路。因为沟通负载的改变，使得沟通负载线为一条经过静态工作点Q可是斜率改变为的直线。失真分析静态工作点、输入信号幅度、负载电阻大小对输出波形的影响。29负载一准时：从图中能够看出：共射电路有倒像。从上图分析可知：Q1点适合无失真Q2点太高饱和失真Q3点太低截止失真输入信号幅度过大也会造成失真。（见上图红笔所画）UCC一准时，RC越小，负载线越陡。当RC过大时，会造成饱和失真。结论：放大器工作无失真条件为：1、Q点选择适合；302、输入信号幅度不可以过大；3、负载大小要适合；三

15、、放大级的等效电路分析法比较：图解分析法：能够画出来，直观。用来研究大信号、非线性失真等效电路法：不好画，用来分析小信号时，定量的计算等效：对外不对内。（对晶体管的外面沟通电压、电流等效）当加到发射结上的沟通讯号电压足够小时；当管子工作在放大区内时；这时，我们能够把管子视为一个线性的电流控制电流源（CCCS）。并能够把它代换成为一个线性有源四端网络。（一）、晶体管h参数等效电路注意：此中受控源的极性要依据Ube的方向来确立。31输出沟通短路时的输入电阻；32输出沟通短路时的电流放大系数；输出沟通开路时的输出电导，很小，可忽视。（它说明输出电压对输出电流的影响。）（二）、用h参数等效电路分析放大

16、器33共射极放大电路需要计算：A放大器的放大倍数AS源电压放大倍数34分析步骤：画出放大电路的沟通通路。（电容短路，直流电源接地）画h参数等效短路图。（将晶体管h参数等效电路去代替沟通通路中的晶体管。将等效电路的e、b、c相应地接在电路中的e、b、c上。计算A35此中：；36(负号表示，输入和输出信号之间有倒相)计算AS37应用戴维南等效电源定理能够将等效电路的左半部分进行化简：化简后的图为：38；39假如满足=Rs/RbRs，上RbRs的条件，则有Rs式能够化简为：40放大器的输入电阻Ri放大器的输出电阻Ro41（三）、放大倍数的对数表示法采纳对数表示的原由人的感官，对声音和光芒的强弱的感觉

17、与它们功率的对数成正比。即：声音功率加强一倍，人没感觉激烈了那么多。只有当功率的对数值加强了一倍时，人们才感觉强了一倍。分贝（贝尔）贝尔取功率放大倍数以10为底的对数值。贝尔42贝尔10分贝（dB）又因为：功率和电压/电流的平方成正比。有：dBdB例：功率放大10倍lg10=10dB电压放大10倍2lg10=20dB功率增大1倍10lg2=3dB电压增大1倍2lg2=6dB43(四)、共基极放大级的特色电路图略。结论：电路有电压放大倍数：大小与共射电路相同；方向与共射电路相反；即：输入信号和输出信号同相。无电流放大倍数ICIE。五、多级放大级耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合多级放大器的

18、放大倍数：总放大倍数（增益）各级放大器放大倍数（增益）的乘积总放大倍数（分贝）各级放大器放大倍数（分贝）的和22反应放大器的基本看法一、什么是反应反应把放大器输出信号（电压或电流）的一部分（或所有）送回输入端。44净输入信号Xi原外加信号Xi反应信号XF明显：正反应使放大倍数增添；负反应使放大倍数降落；负反应在放大器中的作用：沟通：稳固放大批；减小非线性失真；扩展同频带；直流：稳固静态工作点Q；二、单级反应电路45(a)无反应(b)RE：串连电流负反应RF：并联电压负反应第一判断电路有无反应存在。(a)无、（b）(c)有。图（b）步骤：1、先判断有无反应：有；反应支路RF；2、实质分析：3、再

19、判断反应种类：用刹时极性法注明b（+）；e（+）；46入信号和反信号加在管子不一样极，并且符号相同。反速判断反正、性的方法瞬极性法步：1、假定入信号的瞬极性，逐渐出放大器各入和出的极性2、将反的瞬极性和入的瞬极性对比。判断：两个信号加到同一极上，极性相反反；极性相同正反；两个信号加到不一样极上，极性相同反；极性相反正反；判断反性：入端串/并反、出端流/反1、从入路的接方式上来加以划分判断串、并反从改信号源内阻RS的大小，察反量的化来划分串反：信号源短路反存在并反：信号源短路反不存在从反量的接形式上划分串反：反信号与入信号加在晶体管的不一样极上；并反：反信号与入信号加在晶体管的同一极上；2、从出

20、路的接方式上来划分反和流反反反和出成正比；流反反流和出流成正比；从改阻RC的大小，察反量的化来划分当：RC至0，UF至0反；47当：RC至0，IF仍旧存在流反；从接形式上划分：当：反信号和出信号接在同一点上反；反信号和出信号接在不一样点上流反；注意：当不的条件下，入信号化，出信号也随之化，并且和流成正比。可：当不，反和流反无区。三、两反路判断有无反：（本；越；）本：T1管：无反；T2管：有反，反支路RE2；越：T1管T2管：有反，反支路RF；用瞬极性法行注：（）：本：T1管：无反；T2管：有反，反支路RE2；反；越：T1管T2管：有反，反支路RF；反；四、反放大路的一般表达式48开环电压增益：

21、电压反应系数：49环反应系数：电压反应深度：闭环电压增益：（加反应后的电压放大倍数）50深度负反应反应信号远远大于放大器的有效输入信号的负反应电路。深度负反应状况下：因为1AF10时，有：五、负反应对放大电路性能的影响（一）、放大器静态工作点的稳固放大器静态工作点不稳固的要素：?受温度影响：ICBO；UBE；都会使Q点提升。晶体管值的失散性。（20200均合格）稳固Q点的偏置电路：51电路为：串连电流负反应,UE=UB-UBE52,53因为IB的忽视，UBQ能够视为不随温度变化的固定电位。电路稳固Q点的过程：注：实质上稳固的是电流ICQ而不是电流IBQ。3、放大倍数的稳固性电压反应稳固输出电压

22、；电流反应稳固输出电流；直流反应稳固静态工作点；沟通反应改良沟通性能；加入负反应后，放大倍数比以前提升了1AB倍。54（二）、负反应对输入、输出电阻的影响串连反应提升输入电阻；并联反应降低输入电阻；电压反应降低输出电阻；电流反应提升输出电阻；（三）、负反应对非线性失真的影响采纳负反应使有效输入信号波形产生预失真，负反应越深，非线性失真除去得越好，增益也越小。但注意：在开环时，动向范围一定留有余量。（四）、负反应对噪声的影响反应环前一定加一个放大器AO才能够提升信噪比，使得纯信号增大，噪声搅乱信号降低。不然，和没加相同。六、两种常用的负反应放大电路（一）、射极输出器（共集电极放大器）1、电路介绍

23、：电路为：串连电压负反应，并且输出电压所有反应回到输入端。2、特征分析：静态工作点计算：55沟通等效电路图：56应用戴维南等效电源定理：57电压放大倍数：输入电阻：58输出电阻：（用外加电压法计算，将信号源短路）593、射极输出器的特色：输入电阻大，输出电阻小；（能够作为多级放大器的输入级，或作为间隔用。）电压放大倍数近似为1；输入、输出信号同相；（二）、恒流管电路1、电路介绍：电流串连负反应，作为二端网络来使用；60与分压式稳固Q点的共射电流近似，因为UB固定，输出电流基本固定，而不随UCD变化，从而实现恒流作用。2、特征分析：输出电流：?输出直流电阻：小61?输出沟通电阻：大23频次特征的

24、分析法什么是放大器的频次特征（响应）：放大器的放大批跟着信号频次变化的状态。比较：非线性失真因为晶体管工作在非线性区，对幅度大小不一样的信号放大批不一样。频次失真放大器对不一样频次的信号放大批不一样。（因为电路中有（线性失真）L、C电抗元件造成。）即：将幅度相同而频次不一样的信号加入放大电路的输入端，将会出现输出信号的波形与输入信号的波形不一样的现象，称为频次失真。一、放大电路不产生频次失真的条件理想：对所有频次成分相同放大，相移和频次成正比。增益用复数表示：62频次特征参数：为了将失真控制在必定范围内，把半功率点作为放大器放大倍数降落的最大同意值。（半功率点，相当于电压或电流的或0.707。

25、）截止频次：电压或电流放大倍数减至0.707倍时的频次。下截频fL；上截频fh。通频带：两个截止频次之间的频带。BWfhFL二、分析频次特征的工程简化法分频段简化办理。步骤：画出等效电路图；63分频段相同效电路进行简化；求时间常数求上、下截频；画出波特图；三、晶体管的高频参数及等效电路所有的放大器的放大倍数都会在高频端降落。1.PN结电容：（它是惹起高频特征变化的主要原由）势垒电容是正、负离子层在外加电压发生变化时发生变化，从而在外电路中产生容性电流的等效电容。扩散电容当PN结外加正向电压时，因为扩散作用会损坏半导体的电中性。将会由外电路增补进来异性载流子来保持电中性。P区和N区即形成了空穴和

26、电子对的储存。这种因扩散作用而在外电路产生的容性电流的等效电容。共射极混杂等效电路晶体管的高频分析在高频段，e结和c结都会产生容性电流。以共射电路为例：C结反偏：势垒电容；E结正偏：扩散电容；64因为当频次很高时，电容的容抗为，所以两个电容不可以忽视。因为C结反偏，所以rbc很大，能够视为开路。?共射极混杂等效电路此中：r基区体电阻。约为300。bb65gm跨导。66高频段等效电路（将Cbc分别折合到输入/输出端来算）CM=(1+gmRC)CbcCbe/CMCbcCM密勒电容频次参数：f：当降落为中频时的0.707倍的时候，所对应的频次称为截止频次。fT：当b降落为1时的频次，称为特色频次。四

27、、纯阻负载单极放大器的高频特征电路及等效电路：67增益：幅频：68相频：五、单极放大器的频次特征曲线波特图1.用折线表示幅频特征的波特图69两边取对数得：?=H70=10=071结论：频次每上涨10倍，幅模减小20dB。设：A0100；fH=1MHz作幅频特征波特图得：用折线表示的相频特征波特图分析：72=H=10很大时73=0.1很小时结论：频次每高升10倍，产生-45相移。作相频特征波特图得：74六、晶体管的带宽增益乘积放大器的带宽于增益是一对矛盾：负载增大增益增大上截频降落；负载减小增益减小上截频高升；为了全面衡量一个器件的高频放大能力，用放大倍数乘以上截频的积来衡量。晶体管的带宽增益乘

28、积是由晶体管自己的参数决定的。要想提升增益带宽乘积，应采纳rbb、Cbc小的管子。2-4小信号选频放大电路一、概括什么是小信号选频放大器：信号幅度小，放大器工作在线性区。对所需要的信号放大；对不需要的信号克制；即，只好放大某个频次或某个频次范围的信号。小信号选频放大器的构造：75选频网络：高频：LC、石英晶体、陶瓷、声表面波；低频：RC；选频网络决定小信号选频放大器的选择性的利害。频次特征：通频带：（同意频次经过的范围）BW0.7=fHfL指标：中心频次（谐振频次）：fo76通频带：BW0.7=fHfL矩形系数：理想状况下，矩形系数1；实质状况下，矩形系数f0时：感性ff0时：容性f10时，有

29、：LL81谐振角频次：回路总质量因数：82R总RS/R0/RL谐振时传输阻抗：Ztm=U0/ISRt=R总结论：值越高，曲线越尖锐，通频带越窄，选择性越好。提升Q值的部分接入法电路步骤：依据功率等效，将部分接入电路转变为所有接入电路：83负载：内阻：84信号源：85输出电压：86接入系数：；均为：87结论公式：8889依据所有接入电路的分析方法计算参数：谐振角频次：回路总质量因数：R总RS/R0/RL传输阻抗：Ztm=U0/ISR总PLPS三、双耦合振荡回路电路介绍（略）；频次特征（略）；双耦合回路的矩形系数也与电路参数没关，为一个常数。90Kr双Kr单；四、集中参数选频放大器集中参数选频放大

30、器包含：石英晶体、陶瓷滤波器、声表面波滤波器。它们的长处是：频次高；可工作频次范围宽；稳固；Q高；体积小；25场效应管放大电路一、场效应管偏置电路的静态分析1、自给偏置电路回想：各样场效应管偏置电路的要求：结型场效应管：要求栅极G必定要反偏。工作在放大状态时要求有：UUUDSG绝缘栅型场效应管：加强型：要求一定给栅极G加正向偏压。有：UUUDGS耗尽型：所加栅极电压可正、可负。正：同加强型；负：同结型；2、分压偏置电路91此电路带有直流电流串连负反应，能够稳固静态工作点。静态分析：因为栅极上电流为0，所以，RG3上无压降。92二、场效应管放大电路的等效电路分析法1、场效应管的简化等效电路：93

31、2、共源放大电路分析：（以N沟道耗尽型绝缘栅型场效应管放大电路为例）94UGS=Ui953、共漏场效应管放大电路分析共漏场效应管放大电路又称为源极输出器，它和前面讲过的晶体管的射极输出器很近似，拥有相同的特色。电路与分析（略）。第三章模拟集成电路31恒流源电路32差动放大电路33集成运算放大电路34集成运放的应用35限幅器（二极管接于运放输入电路中的限幅器）36模拟乘法器31恒流源电路用途：供应放大级作为偏流源或作为有源负载。在振荡器中作为充、放电电流源。一、镜像电流源电路1、电路介绍：96T1管、T2管拥有完好相同的参数，并且发射结电压相同。2、工作原理：IC2的稳固过程：3、输出电流的计算

32、97（因为2,IB忽视不计）98（称为镜像电流）二、比率电流源1、电路介绍：992、工作原理：和镜像电流源相同。3、输出电流的计算10010132差动放大电路一、零点漂移零点漂移：多级直流耦合放大器中输入端对地短路时，输出电压仍旧会出现缓慢变化的漂浮电压。简称：零漂或温漂。为了战胜零漂采纳差动放大器。二、基本差动放大器1、电路介绍：两个管子拥有相同的参数，并且对称元件的数值相等。（电路拥有对称性，在集成电路中，因为两个管子靠得特别近，所以能够作得特别周边。）有两个输入端和两个输出端，输入信号加这两个管子的基极，输出信号取自两个管子的集电极之间。2、静态工作状态分析：将沟通讯号短路掉。用“半电路

33、法”进行简化：将RE分别画在电路两边，使分开后的电路还保持原电路的伏安关系。1021033、动向特征分析：差模信号：大小相等，极性相反的一对信号。共模信号：大小相等，极性相同的一对信号。差动放大器只对差模信号有放大作用，对共模信号没有放大作用。三、双入双出差动放大电路电路完好对称，差模信号放大倍数：共模信号放大倍数：104共模克制比：四、共模信号和差模信号的分别差模信号：105共模信号：五、拥有镜像电流源偏置和负载的差动放大电路T3、T4：有源负载；T5、T6：有源偏置；T1、T2；差动放大器。利用镜像电流源作为有源负载，将双入双出变为双入单出，且增益和共模克制比保持不变。33集成运算放大电路

34、一、集成运算放大器的特色（集成电路的特色）106不适合制造大电容，所以采纳直接耦合电路；管子、电阻等元件在同一条件下制造，所以器件参数的对称性好；二极管所有用三极管的发射结来取代；不简单制作较大电阻，常用恒流源来取代，或外接电阻。二、集成运放的构成1、框图：2、符号：107习惯画法国标画法：反相输入端，表示输入信号与输出信号反相；：同相输入端，表示输入信号与输出信号同相。三、运放的简化分析方法1、运放的理想化条件（参数）开环电压增益开环输入电阻108开环输出电阻开环带宽109共模克制比失调、漂移、内部噪声02、运放输入端的两个重要看法运下班作在深度负反应条件下，且工作在线性区时，有：110虚短

35、路：111虚开路：34集成运放的应用运放在应用时，在对内阻没有特别要求时，为了方便负载和信号源有公共的接地端，一般老是采纳电压负反应。一、基本放大电路1、反相输入式放大电路112电路接有电压并联负反应。为了战胜温漂，在两个输入端偏流电阻上产生的压降相等，有：工作原理：11301142、同相输入式放大电路115电路接有电压串连负反应。为了战胜温漂，在两个输入端偏流电阻上产生的压降相等，有：工作原理：1161173、压跟从器118二、线性运算电路1、反相输入式加法电路：119电路为并联电压负反应12001212、同相输入式加法电路：电路为串连电压负反应1223、减法运算电路：1231244、积分运

36、算电路：12501261275、微分运算电路：0128129三、非线性运算电路1、对数运算电路指数运算电路：013313435限幅器（二极管接于运放输入电路中的限幅器）一、串连限幅器1、限限幅器1350工作原理：136当Ui很小时，二极管截止；当Ui增大时，二极管临界导通；137138当Ui连续增大时，二极管导通；输出信号随输入信号进行变化。结论：139?当时，二极管截止，限幅区。140?当时，二极管导通，传输区。141传输特征曲线：输入输出波形：2、上限限幅器1420143工作原理：当Ui很大时，二极管截止；144当Ui减小时，二极管临界导通；145当Ui连续减小时

37、，二极管导通；输出信号随输入信号进行变化。结论：146?当时，二极管截止，限幅区。147?当时，二极管导通，传输区。148传输特征曲线：输入输出波形：36模拟乘法器模拟乘法器的基本工作原理模拟乘法器：能够实现两个互不有关的连续性信号（电压或电流）相乘作用的电路。变跨导式乘法器构成原理：电路元件工作于线性区，但因为跨导为非线性，所以电路对表面现出非线性特征。电路利用了指数函数和双曲正切函数的关系，利用恒流源差动放大电路实现相乘。149符号：习惯画法国标画法1、相乘运算：1502、乘方运算：1513、除法运算：15201534、开方运算：1540155156第四章功率放大电路41功率放大电路的主要

38、特色42乙类功率放大电路43丙类功率放大电路44丙类谐振倍频电路41功率放大电路的主要特色一、定义：在模拟电子电路中需要有这样一类电路，它们能够对负载供应足够大的功率来驱动它们。这种电路就是人们常说的功率放大电路，简称功放。二、要求：在器件安全运用的前提下，输出功率尽可能地大，效率尽可能地高，不失真地给出所需功率。三、分类【甲类】：晶体管在信号的整个周期内都有电流经过。即，器件整个周期导电。导通角为180o。【乙类】：晶体管只在信号的半个周期内有电流流过。即，器件半个周期导电。导通角为90o。【甲乙类】：晶体管在信号的多半个周期内有电流流过。即，器件多半个周期导电。导通角90o180o之间。1

39、57【丙类】：晶体管只在信号的小半个周期内有电流流过。即，器件小半个周期导电。导通角小于90o。结论：甲类工作状态的特色是非线性失真小，可是效率最低；乙类状态失真较大，可是效率较高；丙类状态失真最大，效率也最高，它只用于高频放大器中。甲乙类状态兼有甲类失真小和乙类效率高的长处，它是甲类和乙类状态的折衷方案。四、主要指标?输出功率：正弦输入信号状况下，不失真地输出信号的最大输出电压和最大输出Uom电流Iom的有效值的乘积om。（是交变电压和交变电流的乘积，是沟通功率，它的直流P成分所产生出来的功率不是输出功率。）?效率：最大输出功率Po和电源输入的直流功率PE的比值。158集电极的消耗功率Pc：

40、电路为了尽量给出大的功率，晶体管常常用在极限状况，应当注意器件的安全运用。集电极的消耗功率和晶体管的散热条件有关。在使用时应注意在功率管上加散热片。五、功率放大电路的非线性失真159衡量功率放大器的非线性失真平常用非线性失真系数来表示。假定输入信号为正弦波时，失真系数定义为：谐波功率和基波功率的比值的平方根。注意：在线性电路中常用的叠加定理，在这里将不再合用。160（n=2、3、4）42乙功率放大路乙功率放大器的种有很多，在里我以乙双源互称式推挽路（OCL路）例来详细介乙功率放大器。一、路介161二、工作原理甲类功率放大器的动向范围不是很大，所以人们提出了用两个管子共同来达成一个正弦波周期的工

41、作。每个管子只工作半个周期。即，正弦波的正半个周期由T1管独自工作，负半个周期有T2管独自工作。三、交越失真乙类推挽状况下由晶体管惹起的一种非线性失真。这种因为静态工作点选择太低而造成的在低电流区惹起的失真叫做交越失真。战胜交越失真的方法是适合地提升静态工作点，将电路的工作状态改变为甲乙类工作状态。162甲乙类推挽电路波形：四、指标计算依据输出功率的定义可知：163或写为：电源所供应的功率P：E因为每个管子只供应半个周期的电流，所以总功率为：164在理想状况下，乙类功率放大器的效率为：165晶体管的消耗PC为：一般晶体管的集电极最大消耗PCM其实不是出此刻输出功率达到最大的时候，这是因为管耗最

42、大时，管子的压降和电流的幅度值也为最大。而输出功率最大时，管子的压降和电流的幅度值都比较小。我们能够用求解极值的方法来求解PCM。166令获取167当时，管耗最大。五、选管原则168PCM为晶体管的集电极最大消耗；ICM为晶体管最大集电极同意电流；BUCER为晶体管最大耐压。六、复合管（略）43丙类功率放大电路高频信号时的功率放大电路丙类谐振放大器。一、高频功率放大器的特色高频功率放大器的工作频次很高，能够抵达几百兆赫兹甚至几万兆赫兹。可是它的相对频带一般很窄。所以，高频功率放大器一般都采纳选频网络作为负载，而不选择电阻、变压器等非调谐负载。高频功率放大器的输入信号比较大，又要求有高的效率，所

43、以不可以工作于甲类状态，一定工作在丙类状态。它的选频网络的主要作用是选出基波，克制掉谐波。【应用范围】高频功率放大器是无线电发送设施的重要零件。它负责放大轻微的信号，使它能够大到足够功率的电平，以满足发射天线的要求。在实质生活中，高频功率放大器不但用在高频功率发射机中，很多电子加热设施都会用到它。169二、基本电路三、工作原理因为丙类高频功率放大器的导通角小于90o。所以丙类的高频功率放大器必定是工作在强非线性区的。所以丙类高频功放又称为非线性谐振放大器。它需要利用选频网络优选出输出信号基波来达到功率放大。对于丙类高频功放选频网络的要求是：1、能够滤除谐波重量；2、选频网络上面的功耗要尽可能地

44、小；3、调谐于基波上；（丙类高频功率放大器一定采纳LC振荡回路作为选频网络）一、丙类高频功率放大器的折线分析法170当管子工作在大功率状态下时，基区的体电阻rb上面的电压就变得明显起来了，因为rb上的电压和电流是线性的关系，所以在大功率状态下，将iC-uBE转移伏安特征用折线来近似表示。集电极电流iC是一个周期性的非正弦脉冲信号。能够用付立叶级数拆成级数的形式：171+物理意是：随意一个周期性的非正弦信号iC都能够看作是由直流重量Ico、基波重量、二次波重量172等等各次谐波来构成，也就是说周期性脉冲信号包含了很多的频次重量。各次谐波的幅度与脉冲信号iC的关系由以下各公式决定：173将余弦脉冲

45、的分析式代入上面各式中取代iC。余弦脉冲所包含的各个率重量的振幅公式，化后获取以下的表达式：（略去推程）174175176上式中的是与导通角有关系的量，称为余弦脉冲分解系数。177此中是余弦脉冲的最大幅度。178在实质应用中，常常不用公式来直接计算，而是将正比于各个频次重量幅度的与的关系画成曲线，经过查曲线来找出某个谐波重量的相对幅度。179曲线和与的关系见书上。五、指标计算180由图余弦脉冲分解系数中能够看出来，在120o时最大。181即：当必定在120o时输出功率最大。注意：在实质计算功率的时候，都是用基波功率来算的。功率：182183效率：184功率和效率的综合考虑185效率：越小，效率

46、越高；功率：变大，功率增添，当120o时，基波功率最大；186可见，功率和效率它们相互之间不是一致的。所以，在实质应用中为了综合考虑，平常取60o。六、丙类功放的动向特征工作状态能够依据晶体管在工作时能否进入饱和区来分为三种状态：不进入饱和区的欠压状态；进入饱和区的过压状态；恰好进入饱和区的临界状态；动向特征：187假定在电路的偏压和负载必定的状况下，当输入信号变化时，我们从输出端所获取的集电极电流波形。当输入信号由小变大时，放大器的工作状态又欠压来临界到过压变化。欠压状态下，输出电压幅度十分小，输出功率不大。过压状态时，因为器件进入了非线性区，顶部出现了凹陷，集电极电流减小，输出功率减小。在

47、临界状态时，输出电压和输出电流都为最大值，所以可能获取最大的输出功率。一般状况工作于弱过压状态。（为使输出幅度变化不太激烈。）七、对丙类谐振放大器耦合电路的要求1.能够实现阻抗变换，马上实质的负载阻抗值变换为器件所要求的阻抗值。2.耦合网络自己的插入消耗要尽可能的小，即能够将实用信号功率有效地传递给下一级或许是负载。3.滤波特征要好，即能够克制掉无用信号的功率。44丙类谐振倍频电路倍频器:输出信号频次为输入信号频次的整数倍的电子零件。它宽泛地应用于通讯设施中。能够用模拟电路来实现也能够用数字电路来实现。我们仅介绍工作频次在几十兆赫兹以下的利用三极管构成的丙类谐振放大式倍频器。一、丙类倍频器的基

48、本工作原理在丙类工作时，晶体管的集电极电流脉冲中含有很多谐波重量。那么，假如把集电极谐振回路调谐在二次谐波或许五次谐波上面，回路将会在二倍频或五倍频上谐振。即，放大器将只有二次谐波电压或五次谐波电压输出。这样丙类放大器就成为了丙类二倍频器或五倍频器。二、实质电路丙类谐振倍频器的原理性电路：188虚线所标出的L1和C1是为了克制幅度很大的基波而设置的串连谐振回路，它调谐在基波上面。此电路的其余部分就和丙类功率放大电路没有什么差别了。可是在对谐振回路的要求上，丙类倍频器的谐振回路的选频网络还要求能够滤除低次谐波和高次谐波。即，丙类功放谐振在基波上，而丙类倍频器则谐振于谐波上。三、参数分析189从电

49、流分解系数图中能够看出，对于每一条的曲线，都存在一个最大值，并且跟着谐波次数n的增添，的值相应减小，出现最大值时所对应的导通角也相应减小。190出现最大值时的导通角为：的最大值是：191此中n为谐波次数。第五章正弦波振荡器51反应型正弦波振荡器的工作原理52LC正弦波振荡电路53LC振荡器的频次稳固度54石英晶体振荡器55RC正弦波振荡器51反应型正弦波振荡器的工作原理分类：反应型；负阻型。（不讲）一、电路的构成及自激条件“自激振荡”是指在没有外加信号的作用下，电路能自动产生交变信号的一种现象。产生自激振荡的电路称为“自激振荡器”。反应型正弦波振荡器构造框图：为放大器的开环增益；192为反应网

50、络的反应系数；【四个构成部分】：1、放大器：因为振荡器不但要对外输出功率，并且还要经过反应网络供应自己的输入信号功率。所以它一定要有功率增益。其能量的根源仍旧与放大器相同根源于直流电源。2、反应网络：使其构成正反应环路。3、选频网络：正弦波振荡器一定工作在某一特定的频次上。选频网络应保证只有在这一特定的频次时，经过输出网络和反应网络才有闭环2相移的正反应，其余频次不满足正反应的条件。并且利用选频网络中的储能元件作为振荡回路。4、稳幅机构：自激振荡器由自行起振的暂态过渡到最后的稳态，并保持必定的输出幅度和波形，这个过程要求有一个自稳幅的机构。这个机构既能够独自存在，又能够加在前三个部分中的随意一

51、个里面。依据选频网络的构成的不一样又能够分为：LC正弦波自激振荡器；RC振荡器和石英晶体振荡器；此中LC正弦波自激振荡器又能够更为仔细地分为：互感耦合式振荡器；LC三点式振荡器；自激条件：为放大器的开环增益：193为反应网络的反应系数：194振幅条件：相位条件：（n=0,1,2,3.）二、振荡的成立和稳固过程195振的成立：假路于静止状，当外界出了一个特别小的，种常常含有很的，LC网出使得路足正反相位条件的率重量。在路的出端将会获取由网出的某一率的细小振，它马上通反网回送到了放大器的入端行放大，在正反地状况下，路的出端会获取比本来大一些的振，个信号又通正反网送到放大器的入端，频频多次放大，反路

52、中就生了增幅振。振的幅：当振幅增到必定程度此后，因为路中的容CE存能量会惹起非性的象（即，因为容的能使得三极管射极位提升，造成管子入截止区）。路在RE、RB1、RB2196产生了自生反偏压。管子进入非线性区。幅度不会连续增添，这样管子的导通角将会减小，从而以致增益减小，直至达到均衡，于是振幅便稳固于某一个恒定的值了。三、稳固条件1、振幅稳固条件：假如搅乱和噪声使反应电压增大时，放大器的增益自动降落，使AB降落，振幅保持稳固。反之，若反应电压降落，A增大，相同会使振幅稳固。绝对值越大，振幅的稳固性就越好。上式还能够睁开为下面所示的形式：197这就要求：1982、频次稳固正弦波频次发生变化，相位必

53、定也发生变化。当频次提升，相位会超前。负值表示：频次提升，相位滞后，保持频次稳固。反之，频次降低，相位超前，保持频次稳固。上述偏导数的绝对值越大越好，表示只需频次产生细小的变化就能够获取足够大的反向的相位变化，从而在电路中恢复相位均衡。起振条件和均衡条件：199振幅起振条件：相位起振条件：（n=0,1,2,3.)振幅均衡条件：200相位均衡条件：（n=0,1,2,3.）52LC正弦波振荡电路分类：互感耦合式；三点式；一、互感耦合式自激振荡器以集电极耦合式的振荡器为例：依据刹时极性法来判断：此电路为正反应，能够振荡。二、LC三点式振荡电路201互感耦合式振荡器存在工作频次不是很高，在调测过程中改

54、动反应深度不方便等弊端。获取了更为宽泛的应用的是LC三点式振荡器。分为：电感分压反应式（简称电感三点式）和电容分压反应式（简称电容三点式）振荡器。电感分压反应式正弦波振荡器（电感三点式）1、电路介绍此电路又称为“哈特雷”（Hartely）电路。2、电路特色（1）简单起振且振荡幅度较大；（2）条件频次方便。利用可变电容，能够获取一个较宽的频次调理范围；（3）一般用于产生几十兆赫以下的频次的正弦波；（4）输出波形中含有高次谐波重量，波形较差；（5）频次稳固度不高，所以平常用于要求不高的设施中；电容分压反应式正弦波振荡器1、电路介绍此电路又称为“考比兹”（Colpitts）电路。2022、电路特色（

55、1）输出波形中的高次谐波重量很小，输出波形好；（2）振荡频次较高，一般能够达到100兆赫以上；（3）调理频次不方便，并且频次的调理范围较窄，平常用于产生固定频次的振荡；沟通通路从上面的分析中我们能够看出，电容三点式和电感三点式振荡电路在电路的构成形式上拥有某些相像的地方。为了能够方便地看清电路的基本构造，能够将实质电路中的直流供电电路略去，获取它们的沟通通路以以下图：203(a)Hartely电路(b)Colpitts电路三点式LC振荡电路的广泛形式三点式LC振荡电路的振荡频次从上面的沟通通路还能够看出，基本电感三点式振荡电路的振荡频次为：基本电容三点式振荡电路的振荡频次为：204电容三点式振

56、荡电路的改良型串连改良型电容三点式振荡电路，“克拉泼”（Clapp）电路它的沟通等效电路以以下图：205克拉泼电路的振荡频次为：206此中：因为C3C1,C3C2，所以。可见，管子的输入电容Ci和输出电容C。对f。几乎是没有影响的。即使C。和Ci发生了变化，它们对振荡频次的影响也是很小的。所以电路的频次稳固性提升了。其余，调节频次时调理C3，调理反应深度时调理C1和C2的比率关系。它们互不搅乱。即：调理C3只影响频次而不影响反应，调理C1，C2的比率关系只影响反应深度而不影响频次。2、并联改良型电容三点式振荡电路，西勒（seiler）电路207沟通通路：振荡频次为：208此中因而可知西勒电路的

57、频次稳固度高，振荡频次也高，并且振幅较安稳，波形好。所以西勒电路获取了宽泛的应用。53LC振荡器的频次稳固度频次稳固的指标人们常常用频次稳固度来衡量。频次稳固度的标准分为绝对频次稳固度和相对频次稳固度两种。绝对频次稳固度的定义为：实质振荡频次与额定频次之间的差。209相对频次稳固度的定义为：因为f和fo十分凑近，故又能够将相对频次稳固度写为下面的形式：210平常人们所提到的频次稳固度都指的是相对频次稳固度。并且在一准时间范围内的频次稳固度能够分为下面三种状况：短期稳固度：一般指一个小时以内的相对频次稳固度；中期稳固度：一般指一天以内的相对频次稳固度；长远稳固度：一般指几个月以上的相对频次稳固度

58、；因为环境稳固惹起的频次的变化，称为“频次漂移”。【提升频次稳固度的基本措施】：减小外界要素的变化；提升振荡回路标准性；54石英晶体振荡器因为LC谐振回路的Q值做不了太高。当要做一个振荡频次高并且频次稳固度高于105数目级的振荡器时,应当采纳石英晶体振荡器了。石英晶体振荡器有着很高的Q值，它的频次稳固度一般能够做到105到108。一、石英晶体及其等效电路、石英晶体的压电效应、符号及等效电路2113、石英晶体振荡器的特色两个电极之间的静态电容Co比较大。等效电感Lq特别大，等效电容Cq和等效电阻rq都特别小，所以Q值特别高。它有一个串连谐振点和一个并联谐振点。二、石英晶体振荡电路分类：串连型；并

59、联型；1、并联型晶体振荡电路212并联型晶振电路实质上就是，工作在它的串连谐振频次和并联谐振频次之间，阻抗等效为一个电感来应用。将它与两个外接电容构成电容三点式振荡电路。实质仍旧是一个电容三点式振荡电路。等效电路：石英晶体振荡器的振荡频次近似为晶振的外壳上所标称出的频次。2、串连型石英晶体振荡电路213工作在石英晶体的串连谐振频次，并且石英晶体呈纯阻性，它的相移为零，近乎于短路。在电路中石英晶体作为放大电路的反应元件，起选频作用。实质还是一个电容三点式振荡电路。此中可调电容C2在电路中的作用是微调一下频次，使电路的振荡频次在晶体的串连谐振频次上。电路的振荡频次还是石英晶体外壳上的标称频次。55

60、RC正弦波振荡器第六章线性频次变换振幅调制、检波、变频61调幅波的基本特征62调幅电路21463检波电路64变频为何要进行频次变换?天线的几何尺寸波长发射时，需要将频次提升。?接收时，要能够将各个广播电台划分开来，即，每个台之间要相差10KHz发射时，不一样的广播电台要将频次提升到不一样的频次上面。调制：在发送端将频次变高；基带信号频带信号解调；在接收端将频次变低；频带信号基带信号21561调幅波的基本特征一、一般调幅信号1、原理：2、数学表达式：低频信号：216等幅高频信号（载波）：一般调幅信号：217可见，一般调幅波的频谱能够分红三部分：载频；下面频；上面频；ma：调幅系数13、频带宽度：