模拟电子技术基础教案

模 拟 电 子 技 术 基 础本科生适用电气与自动化学院电工电子中心（3学时）绪论

第一章 半导体器件基础知识（8学时）半导体基础知识N型、P型、PN结（1学时）半导体二极管结构、特性曲线、参数（3学时）半导体三极管结构、特性曲线、参数（1学时）场效应管结构、特性及特点主要知识要点：

第1章 常用半导体器件半导体基础知识：本征半导体：本征激发和复合；两种载流子（空穴和电子）。掺杂半导体：PN型半导体；多子；少子。PN半导体二极管：单向导电性。直流模型；微变等效模型。稳压二极管1．结构，特性曲线，工作区，常用参数。场效应管：结型场效应管：沟道；夹断；输出特性，转移特性。绝缘栅型场效应管：增强型，耗尽型；反型层，输出特性；转移特性。半导体基础知识本征半导体（IntrinsicSemiconductor）一、半导体(Semiconductor)导体（低价元素）————半导体————绝缘体（高价元素）Silicon,germanium,galliumarsenide二、本征半导体的晶体结构本征：本质，纯净，洁净 共价键Covalentbond三、本征半导体的两种载流子

共价键结构平面示意图自由电子（freeelectron）空穴（hole）电子电流和空穴电流；载流子（carrier）四、本征半导体的载流子浓度本征激发现象：半导体在热激发下产生自由电子和空穴的现象；复合现象：半导体中自由电子和空穴相遇结合的现象。本征激发与复合达到动态平衡（一定温度下）EGOnipiK1T3/2e2kTpi为热力学温度，k为玻尔兹曼常数，EGO为热力学零度时破坏共价键所需的能量，又称禁带宽度。本征半导体热敏，光敏。杂质半导体(ExtrinsicSemiconductor)一、N型半导体(N-typesemiconductor)（antimonyphosphorusN原有自由电子原有空穴掺杂自由电子N型半导体中自由电子数量较掺杂前有所减少。自由电子：多数载流子，简称多子（majoritycarrier）空穴： 少数载流子，简称少子(minoritycarrier)五价掺杂元素：施主杂质（donorimpurity）例：掺杂浓度51016/cm3硅原子密度：4.961022/cm3T=300K时，本征激发浓度约1.431010/cm3二、P型半导体(P-typesemiconductor)掺入三价元素（硼boron，镓gallium，铟indium）形成P型半导体载流子成分：空穴：多数载流子电子：少数载流子三价掺杂元素：受主杂质(acceptorimpurity)PN结(PNJunction)一、PN结的形成形成过程：扩散运动：由于浓度差别而引起的载流子由浓度高区向浓度低区定向运动的现象。漂移运动：在电场作用下引起载流子定向运动的现象。扩散形成空间电荷区（spacechargeregion）多子扩散(diffussion)、少子漂移-(drift)扩散和漂移达到动态平衡后形成PN结内电场有N区指向P区空间电荷区又称耗尽层（depletionlayer） 内电场方向二、PN结的单向导电性导通状态PNPN加。漂移电流减小。截止状态PNPN截止不导通状态。PN结的电流方程由理论分析知，PN结所加电压与流过它的电流关系如下：四、PN

UIIS(eUT

1)：常温下（T=300K）UT=26mV正向特性：指数规律反向特性：反向阻断击穿特性雪崩击穿：的中性原子有产生新的电子空穴对。这种碰撞电离称为雪崩击穿。齐纳击穿：（PN结的反向电流剧增，呈反向击穿现象，叫齐纳击穿。死区五、PN结的电容效应势垒电容（depletioncapacitance）扩散电容(diffussioncapacitance)非平衡少子数量发生变化而形成。**PN结正向偏置： 两种电容效应**PN结反向偏置： 势垒电容效应。（扩散电容因为没有形成扩散所以不存在。）**只有在高频工作状态才考虑电容效应。半导体二极管常见结构点接触型 面接触型 平面型二极管的伏安特性开启电压 U(on) thresholdvoltage反向饱和电流 Is reversesaturationcurrent击穿电压U(BR) breakdownvoltage二极管的主要参数IF：二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。URURU(BR)的一半。IR：二极管未击穿时的反向电流。fM：二极管工作的上限频率。二极管的等效电路UonUonUonrUonUonUonrD理想模型、恒压降模型、分段线性模型二、二极管的微变电路uDiuD

iDQ●●ID ●●●UDuDUD

uDuD

iD1 ∆

di

(eUT

uD I+uD-rdDDS SeUT+uD-rd∆u

du

du

UT UTrUTd Ion on on三、高频模型正向偏置时，电容效应为势垒电容加扩散电容，反向偏置时，电容效应只有势垒电容。稳压二极管一、稳压管的伏安特性二、稳压管的主要参数UzIzPZM动态电阻温度系数RR+IZ-Iz

IZmax

UImaxUZIRmin

LminIz

IZ

UIminUZIRmax

Lmax++-（BipolarJunctionTransistor）双极型：两种载流子参与导电的器件晶体管的结构及类型发射极、基极、集电极。发射结、集电结。PNP型、NPN型发射区掺杂浓度大，集电区掺杂浓度低，基区薄。晶体管的电流放大作用一、晶体管的内部载流子运动+-+-VVuoBBCCI发射结正偏、集电结反偏。电流放大作用注意三个要点（过程）：IE；IE=IEN+IEPIB；IC。二、晶体管的电流分配关系IE=IEN+IEP=ICN+IBN+IEPIC=ICN+ICBOIB=IBN+IEP-ICBO=I’B-ICBOIE=IC+IB三、晶体管的共射电流放大倍数βICNI'B

ICICBOIBICBOICβIBβ)ICBOβIBICEO IBICBO,,,β1ICββ∆iC∆iB

IE(1β)IBICBO：集电极反向饱和电流ICEO：穿透电流共基直流电流放大倍数共基交流电流放大倍数

ICICNICBOαIEICBOαICNIEα β1β

βα1α

α∆iC∆iE晶体管的共射特性曲线一、输入特性曲线UCE一定，iBUBE,iB-f(UBE)|UCE=Const.UCE>1V后，集电结场强足以将发射区注入基区的绝大部分非平衡载流子都收集到集电区。二、输出特性曲线截止区UBEUon,UCE>UBE,IB=0,iC=ICEO放大区UBE>Uon,UCEUBE,iC=IB饱和区UBE>UonUCE<UBE,临界饱和（放大）状态：UCE=UBE晶体管的主要参数一、直流参数共射直流电流放大系数ββICICEOIB

ICIB共基直流电流放大倍数ααICIE极间反向电流ICBO，ICEO，ICEOβ)ICBO二、交流参数共射交流电流放大倍数∆i∆iC∆iBUCE

Const.∆i∆iC∆iEαUCB

Const.fT使的数值下降1的信号频率为特征频率。三、极限参数PCMICM使明显减小的IC极间反向击穿电压UCBO>UCEX>UCES>UCER>UCEOUEBO一般只有几伏温度对晶体管特性及参数的影响一、温度对ICBO的影响二、温度对输入特性的影响三、温度对输出特性的影响第二章 基本放大电路（8学时）（2学时）基本共射放大电路的工作原理放大电路分析方法交、直流通路（2学时）图解法作图方法和原则；工作点与失真；交、直流负载线；适用场合（2学时）微变等效电路法模型和工作点估算；hhAu、Ri、Ro（2学时）静态工作点稳定三种基本放大电路共基电路；共集电路；三种电路比较第2章 基本放大电路主要知识要点：放大电路组成：放大电路分析方法：交、直流通路概念；图解法；静态工作点的稳定三种基本放大电路的比较：共基放大电路共射放大电路共集放大电路基本概念和主要性能指标放大的概念大电路。放大微弱信号，输出信号的能量得到加强，直流电源提供能量，半导体器件控制。放大是能量的控制和转换。主要掌握四个要素：本质：能量控制和转换；特征：功率放大；条件：有源电路；前提放大电路的性能指标从外部将放大器看作一个BLOCK，一、放大倍数Voltage

Auu

UOUOAuUi

(VCVS)Current

(CCCS)AiiAiIiTransinpedencegain

UoAui Io

(CCVS)Transconductancegain二、输入电阻

IOAiu Ui

(VCCS)RosRos Ri• RLS U'oRsRRoiUSU'oRLUo-Riii &i三、输出电阻Ro

U'oRoUU'o

1RLUUIoRL,US0

o 四、通频带fbw=fH-fLbw: BandwidthfH: UppercutofffrequencyfL: Lowercutofffrequency五、非线性失真六、最大输出功率与效率注意： 放大倍数、输入电阻、输出电阻通常都是在正弦信号下的交流参数只有在放大电路处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义基本共射放大上电路的工作原理iC RCRbiC RCRb ++ TiB B -iCRCui-Rb+ TiB+uoVBB-

静态时，ui=0V；VBBVCC输入回路、输出回路以发射极为公共点静态工作点一、静态工作点I VBBUBEQ

whyiBiBQtvBERBQRbICQβ

IBQVCEQ

VCC

ICQ

RCt二、静态工作点的必要性t没有合适的静态工作点将出现非线性失真。工作原理uitIBQ(ICQ)uCEUCEQ(iC)tttui为输入（正弦信号）iB=IBQ+ibiC=uitIBQ(ICQ)uCEUCEQ(iC)tttuiube

ib

ic(βib)icRc

uc

uo必须保证晶体管始终工作在放大状态（工作在放大区）放大即：利用晶体管的电流放大作用，依靠RC将电流变化转换为电压变化。放大电路组成原则一、组成原则合适的静态工作点；输入信号作用于输入回路，即产生uBE;二、常见的两种共射放大电路直接耦合式CCRb2 CCRb2 RCRb1 +uoi -VCCRb2Rb1RC+uoi-u RL-I UBEQUBEQBQICQβ

Rb2IBQ

Rb1ICQRC组容耦合方式CCRb2 CCRb2 RCRb1 +uoi -VCCRb2Rb1RC+uoi-u RL-VCCUBEQRIBQRb

C1，C2耦合电容，C1保证信号从信号源到输入的传递；ICQβ

IBQ

偏置电路保证晶体管工作在放大区；晶体管负责放大作用，将输入的小信号放大；VCEQVCCICQRC

Rc将变化的集电极电流变换成电压信号。放大电路的分析方法CCRb2 RCRCCRb2 RCRb1 ++ RS uo- us -VCCRb2Rb1RC++-RSusuo-直流通路与交流通路的概念直流通路：能通过直流信号的通道；交流通路：能通过交流信号的通道。直流通路的确定：电容开路； RL电感短路；信号源短路（保留内阻）。交流通路的确定： 共射放大电路大电容短路；无内阻直流电源短路。例：Rb2 Rb1RSRb2 Rb1RSRb2 RCRb1RSRb1Rb2RCRLviRbRCviRbRCRLRb RC Rb RC i一、静态工作点分析IC RCRbIC RCRb ++T - IBB -CRb+iB+u uCE - BEBB– –CRb+iBu uCE BEBB– –ICRC+us-Rb IBT+uoVBB-

iCRb+iBCu+

+ RCs-VBB

uBE–

uCE–

VCC器件本身约束：输入输出特性输入回路：输入伏安特性；输出回路：输出特性。

外电路约束：放大电路方程输入回路：uBE=VBBusiBRb；输出回路：uCE=VCC-iCRCVBB/RbIBQQ2VBB/RbIBQQ2Q1uBEVBEQVBB输入回路：uBE=VBB-iBRb；If uBE=0,then:iB=VBB/RbIf iB=0;then: uBE=VBB外电路约束：放大电路方程输出回路：uCE=VCC-iCRCIfuCE=0,then:iC=VCC/RCIfiC=0,then:uCE=VCCIC RCRbIC RCRb ++T - IBB -

ICRICRC+us-Rb IBT+uoVBB-

∆

∆

∆

∆iCRC

∆

∆uCEAu∆uSu三、波形非线性失真●Q●v●Q●vBE正常不失真放大●Q●v●Q●vBE工作点高，饱和失真Q●vQ●v●BE工作点太低，截止失真NPN为底部失真。NPN为顶部失真。对于饱和失真，应减小VBB、Rc或增加Rb；对于截止失真应加大VBB或减小Rb。四、直流负载线和交流负载线1/RCVCC/RCICQ ● Q斜率1/R’LVCC交流负载线ICQ(RC//RL)直流负载等效电路法一、直流模型及静态工作点估算法IBQQIBQQuBEUon输出特性理想化ICQBQBEQ Uon BQBEQ Uon b

ICQc

对应放大状态即工作在放大区时，UBEQ例：

Uone

UCEQ

UBEUon,UCEUBEiB□UoniB□UonuBEiC Vcc

I UonBQ RIBQ βIBQ ICQIBQ βIBQ ICQ cBEQ Uon UCEQIBQ βIBQ ICQ cBEQ Uon UCEQ

I Rc bBQ BQ CQb c

ICQβ

IBQUBEQ

Uone

UCEQ

VCEQVCCICQRC二、射h参数等效模型(hParametermodel)small-signallowrequencyacmodel

u f,u 1．模型

b-e间：c-e间:

BE B CEbceebceeiC fiB,uCEuBEiuBEiBiCiCiB

UCE

Udi

diBiCiCuCEh11e

duCEuuBEuCEduCEIBduBE

h11e

di

h12edu

h12e

UCEuBEiuBEiBuBEuCEdiC

h21ediBh22eduCE

h21e

iCiCuiCuCEh22e

BUCEIB Ubeh11eIbh12eUce ICh21eIbh22eUce2．h参数的物理意义

h11e

uBEuBEiBh12e

体现集电极收集基-集结，基区非平衡载流子的能力对uBEuCEuBEuCEI

的影响h21e

iCiCiB

电流放大倍数h参数等效模型

h22eiCiCuCErbe的近似表达式VB'EiI eT)I

VB'EeVT

re≈VT/iEE ES ES

reQ≈VT/IEQ=26(mV)/IEQ(mA)VB'E

r=r +

≈r+(1+)26/I1diEr dv

1IV

e

iEV

beQ bb'

bb’ EQe B'E T T三、共射放大电路动态参数分析态工作点的稳定Au:

R: RiRb1//Rb2//UiIbrbe i UOIC(RC//RL)βIb(RC//RL)

Ro

RoRcAu Ui

βIbRC//RLIbrbe

βRC//RLrbe静态工作点稳定的必要性主要是温度升高时，Q变化，而放大特性取决于Q的位置。典型电路一、电路组成及静态工作点V'CC=VCCRb2/(Rb1+Rb2) R'b=Rb1∥Rb2IB=(V'CC－VBE)/[R'b+(1+)Re] T IC UE UBEIC=IBVC=VCC－ICRcVCE=VCC－ICRc－IERe=VCC－IC(Rc+Re)

IC IBQ二、动态参数．

/

βIbR'LβR'L

Ri&

/

Rb1//Rb2//rbev o

Ibrbe

rbeb• •b• •UoUiUi

I b βIbUoUoUoAu

β(RC//RL)IbUoβIbRC//RL

Ui [rbeβ)Re]Ib

β(R//R)UiIbrbe(1β)IbRe

C L β)ReR'Uir β)Ri be Ib

RORCRi[rbe(1β)Re]//Rb1//Rb2三种基本放大电路基本共集放大电路Ic+-Ic+-IBI+uoEIcIBuoIEIc+- I EIcIBIEIcIBIE二、静态分析I UBEQRBQRb

(1β)ReI β

β

VBBUBEQEQ

Rb(1β)ReUCEQVCCIEQRe三、动态分析• Ib• Ib β•Ui +•Uob e Ie•• Ib • •Ui βIb IbβIbUi+Uobe IeUiIbβIbUocUoAu

IeRe

Ib(1β)ReUi Ib(Rbrbe)IeRe

[Rbrbe(1β)Re]IbIb IIb Ie Io• βIb-Ib Ie Io• βIb-

Ie IoIb +βIb -UoRo基本共基放大电路 β)ReRbβ)Re(Rbrbe)(1β)Re,,Au1 UiRi Ib

Ib(rbeRb)IeReIb

RUoR

//(Uo)Re//RbrbeRb

β)Re

o e ++

(1β)ui+ui+uouiuo IUiIe Ibb

eβIbeβIbIc c• ••UiIe Ib rbe Uobrbe

Ic cUo

等效通路

交流通路Q：I UBEQEQ RIBQ

eIEQ1βUCEQVCCICQRCUEQVCCICQRCUBEQ动态参数：UoAu

IcRc

βRcr β)RUi IeReIbbe e UiRi Ii

IeReIbrbeReIeebe1RoRC三种接法比较共发射极放大电路：既放大电压信号，又放大电路信号；做低频电压放大单元用。共集电极放大电路：只能放大电流信号，不能放大电压信号；输入电阻大，输出电阻小，做缓冲器用。共基极放大电路：不能放大电流信号，输入电阻小，频率特性好；适用于高频宽带放大电路应用。晶体管放大电路的派生电路复合管iCiC1iC2iB(iB1)iB2(iE1)iEiC1iCiCiC1iC2iB(iB1)iB2(iE1)iEiC1iCiB(iB1)iC2iB2(iE1)iEβ1iB1β2(1β1)iB1(β1

β

2

2iB1iC(iB1)iB2(iiC(iB1)iB2(iE1)iEiB2(iC1)iCiB(iB1)iEiB2(iE1)iB2(iE1)iEiB(iB1)iCiB(iB1)iEiB2(iC1)iCb1• rbe1 b1• rbe1 Ui 2R rbe2 ib2brbe1Ui

ib1 ic +bibR rbe2b

2 Uoib2

2Ib1(RC//RL)

β1β2(RC//RL)AuUi

β1)rbe2]

β1

)rbe2共射-共基放大电路RiRb//[rbe1(1β1)rbe2]e2 IC2•Ib1+e2 IC2•Ib1+• •Ui Ib2-Ib1+Ui-IC2Ib2

+Uo IC1Uo β1Ib1 Uo+AuUi

UiIe2

(1β2)Ib2Uo

β1Ib1

β2(RC//RL)Ib2β1(RC//RL)Ib1-

β2)Ib2

rbe1第三章 多级放大电路（5学时）（2学时）多级放大电路的耦合方式直接耦合；阻容耦合；变压器耦合简介；光电耦合简介；多级放大电路的Au、Ri、Ro（2学时）直接耦合放大电路基本差放；长尾差放；恒流源差放；CMRR（1学时）输出级电路主要知识要点：

第3章 多级放大器多级放大器的耦合方式：直接耦合：零点漂移；电平移动。组容耦合变压器耦合光耦合多级放大器的性能指标：放大倍数；输入电阻；输出电阻。直接耦合放大电路：基本差动放大电路：基本结构；差模信号及差模特性；共模信号及共模特性；零漂的克服。长尾电路。恒流源差动放大电路。共模抑制比。输出级电路：互补推挽结构及甲已类放大。多级放大器的耦合方式多级放大器的级： 一个基本的放大单级与级之间的连接方法：耦合方式。直接耦合；RC耦合；变压器耦合；光耦合。直接耦合

RC耦合 直接耦合 变压器耦合一、直接耦合放大电路的静态工作点设置 T207VRe2得到较为合适的静态工作点。T2Re2T1以对放大倍数不影响。NPN，PNP直接耦合低频特性好，无电容，易集成。交直流兼顾难。RC耦合变压器耦合

直流信号。 R'L

(I2)2I1

(N1)2RN2光耦合

βR'LLLLLrAurAbe多级放大电路的动态分析Uo

Uo1

Uo2

Uon

nAuUi

Ui

Ui2

Uin

A1A2AnAjj1iRUiIii

RoRon直接耦合放大电路直接耦合放大电路的零点漂移现象一、零点漂移现象和产生的原因零点漂移现象：晶体管的工作点随时间而偏离原设定的静态值的现象。二、抑制温度漂移的方法主要有三中方法：采用负反馈方法；采用温度补偿的方法；采用对称电路的方法；差分放大电路差分放大电路是构成直接耦合多级放大器的基本单元。一、电路构成 有零点漂移现象

利用对称克服零点漂移现象 二、长尾式差分放大电路静态分析IEQ

VEEUBEQ，2Re

IBQ

IEQ (1β)

UCEQ

UCQ

UEQ

VCC

ICR

UBEQIReIEQ1IEQ22IEQ，对共模信号的抑制作用

IBQRbUBEQ2IEQReVEEUEUBE1iB1iC1(iE1)UE

UBE2

i

iC2

(iE2)对差模信号的放大作用A ∆uocC ∆u

共模电压放大倍数（commonmodevoltagegain）IC dA∆uod，d∆uId

∆u

i(R

)，∆uod

2∆ic1(Rc//2RL)，1Ri2(Rbrbe)，Ro2R122∆ic1(Rc//2RL)

1β(Rc//2RL)Ad

2∆

B1(Rb

)

RbrbeAdAcKAdAc压传输特性

：共模抑制比。在完全对称的情况下。共模抑制比为零。三、差分放大电路的四种接法双端输入，双端输出电路双端输入单端输出 静态工作点Q：V'CC

RLRC1RL

VCC

RLRCRL

R'C

RC1

//RL

RC

//RLIEQ

VEEUBEQ，2Re

IBQ

IEQ1

，ICQ

βIBQ

，

V'CC

ICQ

R'CUCQ2VCCICQRC交流小信号差模分析：等效电路差模增益：A∆uod

β(RC//RL)∆iBβ(RC//RL)∆d∆Id

2(Rb

2(Rb)输入电阻：Ri2(Rbrbe)输出电阻：RoRC1共模信号分析：等效电路：A β(RC//RLiB β(RC//RL)bC [(Rb

)β)]Re∆iB

Rbrbe

2(1β)Re共模抑制比：Aβ(RC//RL)bd 2(Rr)bbeAdACK RbβAdACCMR

2(Rb) 1 1差模信号：uI2uI(2uI)11共模信号：2uI1uoAduI

Ac(2uI)单端输如，单端输出电路小结输入电阻相同2（Rb+rbe）；Rc；Ad Ac不同；单端输入时有共模信号。四、改进型差分电路Re用电流源，即有合适的静态工作点有能提高增益。IC3恒定！内阻大UR2

R2R1R

IC3

IE3

UR2UBE3R3 直接耦合互补输出级ui0tiui0tittotuootuotuot交越失真CrossoverdistortionUB1,B2

UBE5(RR4

R

)R3R4

BE53UBE倍增电路3甲乙类准互补推挽输出级第四章 集成运算放大电路（3学时）（3学时）集成运算放大电路概述集成运放中的电流源电路基本电流源电路；改进型电流源电路；多路电流源电路集成运放电路第4章 集成运算放大电路主要知识要点：集成运算放大电路概述：结构特点（有源负载、电流源偏置、复杂电路）功能分工组成（输入级、输出级、偏置电路、中间放大级电流源电路：基本电流源电路；改进型电流源电路集成运放电路概述集成运放的电路结构特点直接耦合；差分电路；复杂电路；有源器件；复合型式ouputinput偏置电路输出级中间级输入级输入级中间级输出级ouputinput偏置电路输出级中间级输入级输入级中间级输出级一、输入级：高输入电阻；二、中间级：高增益；偏置电路三、输出级：低输出电阻；偏置电路四、偏置电路：提供直流偏置。电压传输特性Positivesaturationuo voltageVCCuP uVCCuP uouN-VEEVCCuPuouN-VEE AodNegtivesaturationvoltageAod可达百万倍集成运放中的电流源电路基本电流源电路一、镜像电流源I R R

IC2IB

IC

2ICβIC

β Iβ2

IR问题：IR大时，损耗大；IR小时，R阻值本身太大，不易集成。二、比例电流源RRe0Re1VCCIRRe0Re1VCCIRRIC1T0T1IE0Re0Re1 IE1问题：IC1的大小取决于电阻比，当希望IC1很小时，工艺上受到限制。三、微电流源VCCR0 RER0 RER0 RET0

IC1T1

当较小时，误差不能忽略RE IE1改进型电流源电路一、加射极输出器的电流源IIC1 RI1 2

IR

VCCT2RIE2T2RIE2T0

T2T2IE2T2IE2

IC1T1(1β)β二、威尔逊电流源IC0IIC0IRBIC1IE2IC2β22BIC2β22β2IR(1β22β2)IRB

IR多路电流源电路VCCR IVCCR IC1 IC2IE1 IE2e0 Re1 Re2 Re3VCCR IC1 IC2e0 Re1 Re2 Re3IR

IC1

IC2

IC3IE0 IE1 IE2 IE3Re0 Re1 Re2 Re3

IE0Re0IE1Re1IE2Re2IE3Re3有源负载放大电路一、有源负载共射放大电路T2 T3T2 T3T + R1 uo uI -

VCC

RbIb1

Ib1 +TuoI+ TuoI1 RuI -

rbe1

rce1

uorbe1 rce1 rbe1 rce1 rce2 -Aβ(rce1//rce2//RL)

βRLu二、有源负载差分放大电路

Rbrbe1

Rbrbe1T3 T

VCCric3ric1

ic4 io+T ic2 R

A βRLo+ 1 2ouII--VEE

L u ube-CCT3 TCCT3 T4ic3 ic4 ioic1 ic2T1 T2 RLuI偏置电路 输入级：中间放大级 输出级偏置电路：T8,T9,T11~T13,R4,R5;输入级：T1-T6,T7. T1,T2,T3,T4:共集-共基电路；中间级：T16,T17复合共射放大，R7,R8,T15Ube倍增器；输出级：T14,T18,T19,甲乙类准互补推挽输出级，D1,D2,过流保护，R9,R10:过流保护及不对称补偿。集成运放的性能指标及低频等效电路主要性能指标开环电压增益；共模抑制比差模输入电阻；输入失调电压；输入失调电流；输入偏置电流；最大共模输入电压；最大差模输入电压；带宽；单位增益带宽；转换速率。低频等效电路+ -+-第五章放大电路的频率响应（3学时）（2学时）基本概念高通电路；低通电路；波特图晶体管的高频等效模型完整的混合模型；简化的混合模型；模型的主要参数（2学时）单管放大电路的频率响应中频电压放大倍数；低频电压放大倍数；高频电压放大倍数第5章 放大电路的频率响应主要知识要点：基本概念：高通电路；波特图：晶体管的高频等效模型：1．混合型模型；简化的混合型模型；型模型的主要参数。中频电压放大倍数；低频电压放大倍数；高频电压放大倍数。多级放大器的频率响应分析要点。频率响应概述C1,C2: couplingcapacitorC3: bypasscapacitorC1,C2: couplingcapacitorC3: bypasscapacitorC junctioncapacitor耦合电容和旁路电容影响带宽。频率响应的基本概念幅频特性：描述输入信号幅度固定，输出信号的幅度随频率而变化的规律；相频特性：描述输入信号和输出信号之间相位差随频率变化的规律。一、高通特性Uo R 1Au Ui

1 R 1jωC

1jωRCω11

jω jf1 fLL RC τ1

1jω

jωωL

1jffLfL2πRCf/fL1f/fL1(f2f)LfL o fAu

f，|Au|1jf

，90

fL)L f ff10.707fϕf90ofϕffL二、低通特性 11(f)2f1(f)2fH+Ui-+Uo-• •Ui U-• •Ui U-fH|Au|1|Au|1fϕ fHf|Au|1fϕ fHf|Au|17ffHof0-45o-90o三、带通特性

fAmidjf10.707

Auuϕ fLuϕ fL fHf

(1jffL

L)(1jf)fHff f 90o L H45o f05.1.3 波特图波特图： 频率轴，对数坐标；幅度轴，分贝坐标。jf1(1(f)2fHfAu

fL1jf

20log|Au|20logfL

20logAu

fL11jffH

1(f)2fH20log|A1(f)2fHrcc'b'rcc'b'e'reb +

+

rcrcc'b'e're

C

b+Ube-bb+ + •• • •Cπ - -b+ + •• • •Cπ - -

Ib+Ub'e-

b'Ceb+b+Ube-rbb'ICµb'+gmUb'ecUb'e-rb‘eCeC'C''

C• •• •b Ib+ + •• • gmUb'e Ube Ub'e Cπ- -gmUb'e

rcem b'em b'e+ +• •Ube Ub'e Cπ- -em b'e+ +• •Ube Ub'e Cπ- -e

ICc-

-

e

L中频时：gmUb’e=Ibgm=(Ib/Ub’e)=/rb’eIEQ/UT

密勒变换K)Cµ|K

C''

(K1)C|K

µ µKb rbb' + +•+ +• •Ube Ub'e- - rb‘eC'e

m b'e+ +• •m b'e+ +• •Ube Ub'e- - rb‘eC'πeUbe-

Ub'e-

rb‘e

C'e晶体管电流放大倍数的频率响应20logff20logfffTfβ

βo1jf

ffT,...|β|1

fTβ0fβ-45o

β αo

f(1β)ff-90o

α 1β

1jf

α 0β T++ uiuS++ uiuS- -AffLfH++++ uiuS- -

作用，增益变小C，C作用。增益变小

中频段：耦合电容C1,C2,Ce容量足够大，可看作短路，C，C足够小，可看作开路。增益恒定一、中频电压放大倍数Ausm US

Ui Ub'e US Ui

UOUb'e

RiRSRi

rb'erb'e

(gmR'L)

rberbb'rb'eRisRsRb//rberbb’ rbb’ gmUb'erb’erbb’rbb’gmUb'erb’eAsuL

jffL1j

AsumfLrbb’•Urbb’•Usrbb’rbb’UsrUb Ri11

jωRiC11 jωC1(RSRi)1b’e

US RSRijωCjf

C1回路（设C2,Ce短路）AsuL

1jffL

Asum

fLC1

(Ri

1Rs

)C1gmUb'e

++•e+•e Uo C2回路（设C1,Ce短路）fLC2

(RC

1RL

)C2Ce回路 (设C1,C2短路)fLCe

2πRe

1//(rbe//Rb1//Rb2//Re)C1β eR?C1回路 (设C2,Ce短路) C2回路(设C1,Ce短路)

f2Lkk1nCe回路 f2Lkk1nfLC1

,fLC2

,fLCe

差别大时，取高值为fL。相近时：

fL三、高频电压放大倍数和上限截止频率 1 AushAusm

1jffH

R(RS//Rbrb'b)//rb'e

C'π

|Krbb’C’rbb’C’πrb’erbb’Crb’erbb’rbb’C’C’rb’e rb’eRC’R

fH

12πRC'π第六章 反馈放大器（7学时）（3学时）反馈的基本概念及判别负反馈放大电路的组态（1学时）反馈的表示方法（1学时）A、FAF的估算（1学时）负反馈对放大电路的影响（1学时）反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的自激：原因与条件、判别方法、消振方法第6章反馈放大器主要知识要点：反馈的基本概念及判别：有无判断；极性判断（瞬时极性法反馈放大电路的组态：组态判别法；四种广义放大倍数的定义反馈的表示方法：方框图表示；深度负反馈负反馈对放大器性能的影响：二端口网络的概念；利用二端口网络分析负反馈放大器；负反馈放大电路的稳定性：自激振荡现象；自激振荡条件；自激振荡判别方法；自激振荡消除方法。反馈的概念及判别方法反馈的基本概念达到对输出量的控制作用的措施称为反馈。目的：通过输出对输入的影响来改善系统的运行状况及控制效果。馈：馈送、馈送、传送正反馈，负反馈从对输入量的影响看。净输入量增加的为正反馈，净输入量减小的是负反馈。现实生活中反馈现象：淋浴水稳调节过程、听音乐音量调节、人随天气变化而增减衣服。反馈的判断负反馈 正反馈有，无（从有无反馈网络，即有无从输出到输入的信号传递网络角度看）极性判断（瞬时极性法）性。反馈组态分析要点反馈信号取自输出，量值与输出成比例；反馈量与输入量作用后为净输入量，反馈量通过影响输入量而最终影响输出量；正反馈放大器增益增加；负反馈放大器增益减小。输出回路反馈量：电压电流输出回路反馈量：电压电流；输入a.输出回路反馈量：电压输入回路信号作用方式：串联电压串联反馈组态(Series-shuntconfiguration)输出回路反馈量：电流输入回路信号作用方式：串联电流串联反馈组态(series-seriesconfigration)输出回路反馈量：电压输入回路信号作用方式：并联电压并联反馈组态(shunt-shuntconfiguration)输出回路反馈量：电流输入回路信号作用方式：并联电流并联反馈组态(shunt-seriesconfiguration)四种负反馈组态一、电压串联负反馈(series-shuntconfiguration)uII

uD

O

u

F

uF

R2OuDOuIuDuR1uDuF

uF

uR1R2uOFR1OF

(1R2)uIR1I反馈信号取自输出电压，在输入端信号作用关系为串联相加，结果稳定输出电压。只要Aod，Rid很大，“虚短路”，“虚断路”存在，则uo与RL无关。所以输出电压稳定。二、电流串联负反馈

iR1

uIR1

iRL

iOuFiR1R1iRLR1iOR1OiuFO

uI

ioiR1uFuo反馈信号在输入端串联相加，反馈量取自输出电流，结果稳定输出电流。

io三、电压并联负反馈

i uOF R

iIiFuOiFRiIR反馈信号取自输出电压，信号在输入回路并联关系，结果稳定输出电压。O四、电流并联负反馈OiIiF

R2 R1R2

(ioiF)RR1

iFOIi R1)iOIR2反馈信号取自输出电流，信号在输入回路并联关系，结果稳定输出电流四种放大倍数（增益）：电压串联负反馈：电流串联负反馈：

AuufAiif

∆uO∆uI∆iO∆iI电压并联负反馈：电流并联负反馈：Aiuf

∆iO∆uAuif

I∆uO∆iI反馈组态的判断输出端：反馈方式判断，令uo=0后观察有无反馈可判断电压及电流反馈方式；输入端：反馈方式判断，分析输入回路输入信号与反馈信号作用关系；串联或并联。负反馈放大电路的一般表示方框图表示法A：基本放大电路放大倍数F：反馈系数X'i：（净输入量），误差信号；Xi：输入信号；Xf：反馈信号；Xo：输出信号；AF：环路放大倍数，环路增益Af Xi

：闭环增益

XfX'iXiXf；A负反馈放大电路的一般表达式

X'