模拟电子电路复习(全)

模拟电子电路陆清茹教材:《模拟电子技术基本教程》(2006年版)，华成英等编著，清华大学出版社参考书：《电子技术基础（模拟部分）》（第四版），

康华光编著，高等教育出版社

《数字电子技术基础》，

阎石等编著，高等教育出版社《电工学》（上）（下），秦增煌等编著，高等教育出版社模拟电子电路课程考核办法

:本课采用闭卷笔试的考核办法。第九周安排一次期中考试。总评成绩构成比例为：平时成绩10%；期中考试15%；期末考试75%模拟电子电路导论集成运放及其基本应用半导体二极管及其基本应用晶体三极管及其基本放大电路场效应管及其基本放大电路集成运算放大电路放大电路中的反馈信号的运算和滤波波形的发生与变换十、直流电源模拟电子电路导论一、电子技术的发展

电子技术：无确切定义。因为近年来它发展迅猛，分支庞杂。有种说法为“凡是研究含有电子器件的电路、系统及应用的学科”。电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无孔不入”，应用广泛！广播通信、网络、工业、交通、军事、航空航天、医学、消费类电子等

电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展上。1904年电子管问世1947年晶体管诞生1958年集成电路研制成功电子管、晶体管、集成电路比较

JohnBardeen等人在1947年11月底发明了晶体管，并在12月16日正式宣布“晶体管”诞生。1956年获诺贝尔物理学奖。巴因所做的超导研究于1972年第二次获得诺贝尔物理学奖。

1958年9月12日，JackKilby在德州仪器公司的实验室里，实现了把电子器件集成在一块半导体材料上的构想。42年以后，2000年获诺贝尔物理学奖。“为现代信息技术奠定了基础”。

二、模拟信号与模拟电路

1、电子电路中信号（电信号）的分类＊数字信号＊模拟信号tV(t)任何瞬间的任何值均是有意义的tV(t)：在时间和幅值上都是离散的信号。：在时间和幅值上都是连续的信号。

2、模拟电路＊模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。

＊常见的模拟电路：放大电路、滤波电路、运算电路、信号转换电路、信号发生电路、直流电源等等。

＊上述模拟电路多以放大电路为基础。三、模拟电子技术基础课的特点

1、工程性

＊实际工程需要证明其可行性。（强调定性分析）＊实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存在一定的误差范围的。（定量分析为“估算”）＊近似分析要“合理”。（抓主要矛盾和矛盾的主要方面）＊电子电路归根结底是电路。（不同条件下构造不同模型）2、实践性

实用的模拟电子电路几乎都需要进行调试才能达到预期的目标，因而要掌握以下方法：

＊常用电子仪器的使用方法

＊电子电路的测试方法

＊故障的判断与排除方法

＊EDA软件的应用方法四、如何学习这门课程

1、掌握基本概念、基本电路和基本分析方法

＊基本概念概念是不变的，应用是灵活的，“万变不离其宗”＊基本电路构成的原则是不变的，具体电路是多种多样的＊基本分析方法不同类型的电路有不同的性能指标和描述方法，因而有不同的分析方法2、注意定性分析和近似分析的重要性

＊根据需求，最适用的电路才是最好的电路。

＊要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。3、学会辩证、全面地分析电子电路中的问题4、注意电路中常用定理在电子电路中的应用导论集成运放及其基本应用半导体二极管及其基本应用晶体三极管及其基本放大电路场效应管及其基本放大电路集成运算放大电路放大电路中的反馈信号的运算和滤波波形的发生与变换十、直流电源模拟电子电路第2章集成运放及其基本应用2.2集成运算放大电路2.1放大的概念和放大电路的性能指标2.3理想运放组成的基本运算电路2.4理想运放组成的电压比较器2.1放大的概念与放大电路的性能指标

放大的对象？放大的本质？放大的特征？放大的基本要求？变化量能量的控制与转换功率放大不失真（放大的前提）思考：一、放大的概念

二、性能指标1.放大倍数：输出量与输入量之比电压放大倍数是最常被研究和测试的参数信号源信号源内阻输入电压输入电流输出电压输出电流对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。2.输入电阻和输出电阻(记住定义!)输入电阻输出电阻空载时输出电压有效值带RL时的输出电压有效值负载RL开路，Us短路，保留Rs，从输出端看去的等效电阻。越小越好3.通频带由于电容、电感及放大管PN结的电容效应，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。下限频率上限频率4.最大不失真输出电压Uom

5.最大输出功率Pom和效率η不失真的前提下能够输出的最大电压。Pom

：在输出信号不失真的情况下，负载上能够获得的最大功率

效率η：放大电路中供电的直流电源能量的利用率效率等于最大输出功率Pom与电源消耗功率PV之比2.2集成运算放大电路

集成运算放大电路，简称集成运放，是一个高性能的放大电路。因首先用于信号的运算而得名。由于它具有体积小、重量轻、价格低、使用可靠、灵活方便、通用性强等优点，在检测、自动控制、信号产生与信号处理等许多方面得到了广泛应用。两个输入端一个输出端集成运放的输入部分是差分放大电路，集成运放也可看成高性能的差分放大电路。差分放大电路ui1ui2uo放大电路uiuo差分放大电路有二个输入端和输出端。输入方式有以下三种：

＊差模输入（ui1=-ui2）两信号的差值称为差模信号，记为uid=ui1–ui2＊共模输入（ui1=ui2）两信号的算术平均值称为共模信号，记为uic=(ui1＋ui2)/2＊比较输入（ui1

≠ui2）ui1、ui2可分解为一对共模信号及一对差模信号。记为ui1=uic

+uid/2ui2=uic

-uid/2差分放大电路只对差模信号才起放大作用，对共模信号起抑制作用，故称为差分放大电路。注意！2.2.1

差分（动）放大电路的概念其中，差模电压增益

共模抑制比KCMR：用于综合考察差分放大电路放大差模信号的能力和抑制共模信号的能力。

共模电压增益根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。P13图(其值越大越好!)2.2.2集成运放的符号及电压传输特性在线性区：uO＝Aod(uP－uN)Aod是开环差模放大倍数。非线性区非线性区：(uP－uN)的数值大于一定值时，集成运放的输出不是＋UOM

(该值接近于电源电压)

,

就是－UOM，即集成运放工作在非线性区。uO=f(uP-uN)线性区集成运放的开环差模电压放大倍数均在104以上，输入电阻达到兆欧数量级，输出电阻在几百欧以下。因此，作近似分析时，常常对集成运放作理想化处理。

(1)开环差模电压放大倍数趋于无穷；Aud→

(2)输入电阻趋于无穷；Ri+和Ri-→

(3)输出电阻趋于零；RO→0

(4)共模抑制比趋于无穷；2.2.3

集成运放的理想化条件（近似条件）2.2.4理想运放的工作区域反馈：将放大电路输出信号（电压或电流）的部分或全部通过一定的电路（反馈电路）回送到输入回路的反送过程。引入了反馈的放大电路叫做闭环放大电路（或闭环系统），而把未引入反馈的放大电路叫做开环放大电路（或开环系统）。

正反馈:反馈结果使输出量变化增大

负反馈:反馈结果使输出量变化减小思考：能否根据电路中引入反馈的极性来判断运放的工作状态（工作区域）？▽∞+u-u+u01、虚短双端输入时，u+=u-,称为

“虚短”。因为

u+-u-=uo/Aud,又Aud→,所以u+-u-=0即u+=u-

虚短☆运放工作在线性区的重要特性▽∞+uiu02、虚断输入电阻Ri

+和Ri-→

,所以I+=I-=0I+=0I-=0虚断线性区虚短虚断

1）理想集成运放两输入端间的电压为0，但又不是短路，故常称为“虚短”。

2）理想运放的两个输入端没有电流，但又不是开路，一般称为“虚断”。(记住!)非线性区线性区2.3

理想运放组成的基本运算电路

—运放线性区虚短虚断应用（1）运算电路：运算电路的输出电压是输入电压某种运算的结果，如加、减、乘、除、乘方、开方、积分、微分、对数、指数等。（2）描述方法：运算关系式uO＝f(uI)

（3）分析方法：“虚短”和“虚断”是基本出发点。（1）识别电路；（2）掌握输出电压和输入电压运算关系式的求解方法。2、学习运算电路的基本要求1.研究的问题+_∵虚断∴iN=0，∵虚短∴uN=uP=0在节点N：1.反相比例放大器（记住）2.3.1比例运算电路思考：

ui改为由同相输入端接入，反相端接地，uo？（记住）∵虚断∴iN=0，∵虚短∴uN=uP=ui2.同相比例放大器同相比例放大器的特例：电压跟随器因为R中无电流，故R可省去。因为

ui=u+u+=u-u-=uo

所以uo=uiuo=?方法一：节点电流法1.反相加法器u-u+2.3.2加减运算电路方法二：利用叠加原理首先求解每个输入信号单独作用时的输出电压，然后将所有结果相加，即得到所有输入信号同时作用时的输出电压。记住方法利用叠加原理求解：如图断开，考虑uo与u+的关系，再考虑u+与uI1、uI2的关系（记住方法）u+2.同相加法器方法利用叠加原理求解：uI2=0时反相比例电路输出uo1

uI1=0时

同相比例电路输出uo2

电阻配好时记住结论电阻未配好时记住叠加方法3.差动减法器UI1、UI1作用，UI3=UI4=0时，输出为Uo14.加减运算方法利用叠加原理求解：UI3、UI4作用，UI1=UI2=0时，输出为Uo2作业：P372.1（1）、（2）、（3）、（4）2.42.52.9（a）、（b）、（d）记住1.积分运算电路2.3.2

积分运算电路和微分运算电路uc应用举例：输入方波，输出是三角波。tui0tuo0练习:画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形。已知uo（0）=0，RC=1tui0212345tuo0-2-4-6移相利用积分运算的基本关系实现不同的功能1)输入为阶跃信号时的输出电压波形？2)输入为方波时的输出电压波形？3)输入为正弦波时的输出电压波形？线性积分，延时波形变换记住虚地uc2.微分运算电路微分电路可把输入方波转化为尖顶波（尖脉冲）输出典型应用利用虚短和虚断1.对数运算电路—二极管结构对数运算对数关系常数了解：对数运算电路和指数运算电路（8.1节）利用虚短和虚断，有对数关系常数对数运算电路—三极管结构对数运算2.指数运算电路

非线性区跳变

当时，；当时，。其中是集成运放的正向或反向输出电压最大值。

非线性区“虚断”仍然成立。记住！☆运放工作在非线性区的重要特性（补充）非线性区线性区作业：P392.122.13（d）

1.电压比较器的功能：比较电压的大小输入电压是模拟信号；输出电压表示比较的结果，只有高电平和低电平两种情况，为二值信号。2.电压比较器的描述方法

:电压传输特性uO＝f(uI)电压传输特性的三个要素：（1）输出高电平UOH和输出低电平UOL（2）阈值电压UT:使输出产生跃变的输入电压Ui称为阈值电压。（3）输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向2.4

电压比较器—运放非线性区跳变应用2.4.1概述3.几种常用的电压比较器（1）单限比较器：只有一个阈值电压UT（3）窗口比较器：

有两个阈值电压，输入电压单调变化时输出电压跃变两次。（2）滞回比较器：具有滞回特性，有两个阈值电压UT1UT2输入电压的变化方向不同，阈值电压也不同，但输入电压单调变化使输出电压只跃变一次。回差电压：2.4.2单限比较器电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反馈(起加速作用)理想运放工作在非线性区的特点：1)虚断，净输入电流为02)u+>u-时，uO＝＋UOM

u+<u-时，uO＝－UOM无源网络1.过零比较器（1）UT＝0（2）UOH＝＋UOM，UOL＝－UOM（3）uI>0时uO＝－UOM;uI<0时uO＝＋UOM电压比较器的分析方法：(记住)（1）写u-、u+表达式，令u+＝u-，解出uI即为UT；（2）根据输出端限幅电路决定输出高低电平±Uom；（3）根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定输出电压的跃变方向。输入在同相，则输入>UT后出正输入在反相，则输入>UT后出负

2.一般单限比较器求UT作用于反相输入端单限电压比较器只有一个阈值电压，只要输入电压经过阈值电压，输出电压就产生跃变。若输入电压受到干扰或噪声的影响在阈值电压上下波动，输出电压也会在正、负饱和值之间反复跃变。2.4.3滞回比较器引入正反馈，Uo值取输出最大电压：1、阈值电压2.工作原理及电压传输特性

设uI＜－UT，则uN＜uP，

uO＝+UZ。此时uP＝+UT，增大

uI，直至+UT，再增大，

uO才从+UZ跃变为－UZ。

设uI＞+UT，则uN＞uP，

uO＝－UZ。此时uP＝－UT，减小

uI，直至－UT，再减小，

uO才从－UZ跃变为+UZ。滞回比较器有两个门限电压UTH1和UTH2，分别称为上门限电压和下门限电压。两个门限电压之差称为门限宽度或回差电压。调整R1和R2的大小，可改变比较器的门限宽度。思考：1.若要电压传输特性曲线左右移动，则应如何修改电路？P34推导图2.4.7将R1的接地端改接外基准电压2.若要改变输入电压过阈值电压时输出电压的跃变方向，则应如何修改电路？将输入端和R1接地端互换3.分析右图作业：P392.16(d)(f)2.17

导论集成运放及其基本应用半导体二极管及其基本应用晶体三极管及其基本放大电路场效应管及其基本放大电路集成运算放大电路放大电路中的反馈信号的运算和滤波波形的发生与变换十、直流电源模拟电子电路第3章半导体二极管及其基本应用2.2

半导体二极管及其基本应用电路3.1半导体基础知识2.3

稳压二极管及其基本应用电路2.4

发光二极管及其基本应用举例一、本征半导体3.1

半导体基础知识固体材料分成：导体（超导体、导体）、半导体、绝缘体1、什么是半导体？什么是本征半导体？本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。无杂质稳定的结构由于热运动，具有足够能量的价电子挣脱共价键的束缚而成为自由电子自由电子的产生使共价键中留有一个空位置，称为空穴自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。共价键一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高，热运动（本征激发）加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓度加大。动态平衡2、本征半导体的结构—金刚石型晶体结构思考：室温下Si晶胞的那么每内有多少个Si原子？两种载流子

外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电，且运动方向相反。由于载流子数目很少，故导电性很差。运载电荷的粒子称为载流子。温度升高，热运动加剧，载流子浓度增大，导电性增强。热力学温度0K时不导电。3、本征半导体的两种载流子二、杂质半导体磷（P）

杂质半导体主要靠多数载流子导电。掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性越强，实现导电性可控。多数载流子

电子和空穴比未加杂质时的数目多了？少了？为什么？1、N型半导体+•硼（B）多数载流子

P型半导体主要靠空穴导电，掺入杂质越多，空穴浓度越高，导电性越强，

在杂质半导体中，温度变化时，载流子的数目变化吗？少子与多子变化的数目相同吗？少子与多子浓度的变化相同吗？2、P型半导体－三、PN结的形成及其单向导电性

扩散运动——物质因浓度差而产生的运动扩散运动P区空穴浓度远高于N区。N区自由电子浓度远高于P区。

扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面N区的自由电子浓度降低(相遇而复合)，产生内电场。漂移运动——因电场作用所产生的运动漂移运动

参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态平衡，就形成了PN结。PN结加正向电压-导通：

减弱内电场，耗尽层变窄，扩散运动加剧，由于外电源的作用，形成扩散电流，PN结处于导通状态。PN结加反向电压-截止：增强内电场，耗尽层变宽，阻止扩散运动，有利于漂移运动，形成漂移电流。电流很小，可近似认为其截止。PN结的伏安特性曲线正偏IF（多子扩散）IR（少子漂移）反偏反向饱和电流反向击穿1.势垒电容

PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放电相同，其等效电容称为势垒电容Cb。2.扩散电容

PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释放的过程，其等效电容称为扩散电容Cd。结电容：

结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到一定程度，则失去单向导电性！四、PN结的电容效应五、PN结的击穿特性电流急剧增加可逆雪崩击穿齐纳击穿不可逆热击穿—雪崩倍增效应—隧穿效应E

一、二极管的组成将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。小功率二极管大功率二极管稳压二极管发光二极管PN阳极阴极3.2半导体二极管

二、二极管的伏安特性及电流方程材料开启电压反向饱和电流硅Si0.6-0.7V1µA以下锗Ge0.3V几十µA开启电压反向饱和电流击穿电压二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。从二极管的伏安特性可以反映出：2.

伏安特性受温度影响T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓

→反向饱和电流IS↑，U(BR)↓T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移正向特性为指数曲线反向特性为横轴的平行线增大1倍/10℃1.单向导电性三、二极管的主要参数最大整流电流IF：二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。最大反向工作电压UR：允许外加的最大反向电压，手册上给出的最高反向工作电压一般是UBR的一半。反向电流IR：在室温下，在二极管两端加上规定的反向电压时，流过管子的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。最高工作频率fM：二极管工作的上限频率。因PN结有电容效应四、二极管的等效电路理想二极管近似分析中常用理想开关导通时UD＝0截止时IS＝0导通时UD＝Uon截止时IS＝0导通时△i与△u成线性关系1.将伏安特性折线化记住五、基本应用电路

1.整流电路

整流电路是利用二极管的单向导电作用，将交流电变成直流电的电路。例：全波整流~220VuLioRLe2e2’+--+~220VuLioRLe2’e2-+-+uLe2

限幅电路是限制输出信号幅度的电路。2.限幅电路钳位电路：使输出电位钳制在某一数值上保持不变。3.钳位电路思考：如图，设二极管为理想元件（1）当输入UA＝UB＝3V时，UF？（2）当UA＝0V，UB＝3V时，UF？分析：（1）当输入UA＝UB＝3V时，二极

管V1，V2正偏导通，输出被钳

制在UA和UB上，即UF＝3V；（2）当UA＝0V，UB＝3V，V1导通，

输出被钳制在UF＝UA＝0V，

V2反偏截止。3.3稳压二极管稳压二极管又称齐纳二极管，是一种用特殊工艺制造的面结型硅半导体二极管。1.伏安特性进入稳压区的最小电流不至于损坏的最大电流

由一个PN结组成，反向击穿后在一定的电流范围内端电压基本不变，为稳定电压。限流电阻稳压管工作在什么区域？思考：2、稳压二极管的应用电路1）稳压电路RLU0UZIRURU0IZUI基本不变2）限幅电路设导通时UD＝Uon设导通时UD＝0（a）外形（c）应用电路（d）LED数码管1.发光二极管3.4其它二极管（b）电路符号1）符号2）伏容特性特性：在反向电压作用下，二极管的结电容的电容量与电压值成反比。C(pf)U(v)50201052-5-10-15-20-25RU2.变容二极管特性：外加反向电压，其反向电流的大小与光照的强度成正比。1）符号2）输出特性E=200lx400lxup(v)-2-4-6-8-10ip(A)-50600lxRU3.光电二极管导论集成运放及其基本应用半导体二极管及其基本应用晶体三极管及其基本放大电路场效应管及其基本放大电路集成运算放大电路放大电路中的反馈信号的运算和滤波波形的发生与变换十、直流电源模拟电子电路第4章晶体三极管及其基本放大电路4.2

放大电路的组成原则4.1晶体三极管4.3

放大电路的基本分析方法4.4

晶体管放大电路的三种接法4.5放大电路的频率响应4.1晶体三极管一、晶体管的结构和符号二、晶体管的放大原理三、晶体管的共射输入特性和输出特性六、三极管的低频微变等效电路五、主要参数四、温度对晶体管特性的影响小功率管中功率管大功率管一、晶体管的结构和符号晶体管的发明第一个点接触式的晶体管

(transistor)Bardeen,Brattain,andSchockley获1956年诺贝尔物理奖基本概念BipolarJunctionTransistorN+NPEBCEBCEBCNPNPNP

NPN型三极管集电区集电结基区发射结发射区NN集电极C基极B发射极EPECB符号集电区集电结基区发射结发射区

N集电极C发射极E基极BNPPN

PNP型三极管

CBE符号1、集电极和发射极能否互换？2、根据PN结的偏置情况，三极管有几种工作模式？思考：理想NPN掺杂分布集电结外延，发射结离子注入ebc制备工艺晶体管的特性三极管的结构特点:（1）发射区的掺杂浓度＞＞集电区掺杂浓度。（2）基区要制造得很薄且浓度很低。共射极放大电路BJT放大，要求JBE_____JBC_____二、晶体管的电流放大作用思考：1.内部载流子运动（以NPN为例）IE=IC+IB

IE＝IB＋IC

IE－发射区扩散运动形成的电流

IB－基区复合运动形成的电流

IC－集电区收集的电子形成电流2.电流分配IB=f(UBE)UCE=常数uittiB(μA)•UBE对IB的控制作用

只要改变UBE的大小，即可线性控制IB的变化。UBE0.60.7IB402060(μA)三、晶体管的共射输入特性和输出特性1.输入特性（硅管）为什么UCE增大曲线右移？

对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。为什么像PN结的伏安特性？为什么UCE增大到一定值曲线右移就不明显？两PN结并接集电极电场加强，发射区入基区的电子越进集电区，基区参与复合的电子减少，同样大的ib需加大ube，使发射区注入更多电子集电极电场足够强，电子几乎收集完改变UCE，可以画出一族曲线IB=020406080AIC=

f

(UCE)IB=常数也叫线性区mAUCEIC2468截止区饱和区

uCE较小时iC随uCE变化很大,进入放大区曲线几乎是横轴的平行线2.输出特性（硅管）放大区晶体管的三个工作区域

晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流iC几乎仅仅决定于输入回路的电流iB，即可将输出回路等效为电流iB

控制的电流源iC

。状态条件特点截止发射结反偏/小于开启电压、集电结反偏Uce=Vcc，ib=ic=0放大发射结正偏、集电结反偏

Uce=Vcc-ic*Rc饱和发射结正偏、集电结正偏/0偏Uces=0.3v、四、温度对晶体管特性的影响直流参数：

（1）共射直流电流放大系数（2）共基直流电流放大系数（3）极间反向电流

1、集－基极反向饱和电流ICBO

发射极开路，C--B极间由于漂移运动而产生的反向电流何为ICBO，为何与温度有关？大好还是小好？

2、穿透电流ICEO

基极开路，C--E间由于漂移运动而产生的反向电流。（越小越好）五、主要参数思考：（3）特征频率（截止频率）fT：使β＝1的信号频率（1）共射交流电流放大系数（2）共基交流电流放大系数通常取（4）极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO集电极最大允许电流ICM：β下降到额定值的2/3时的集电极电流集电极最大允许耗散功率PCM：集电结上允许损耗功率的最大值

PC＝ICUCE

记住

交流参数：（5）反向击穿电压：三极管的各个电极所允许加的最大反向

电压

U（BR）CEO：集－射极反向击穿电压

基极开路，C---E间允许的最大反向电压

U（BR）CBO：集－基极反向击穿电压

U（BR）EBO：射－基极反向击穿电压安全工作区PCM=ICUCE穿透电流集电结反向电流共射直流电流放大系数交流电流放大系数一般

=重要公式记住

三极管相关公式：低频小信号模型记住rbb’题目若未给，用200；若给，用给值六、三极管的低频微变等效电路在某电路中有四只三极管，在线测得各引脚电压值如图，请说明e、b、c,并分别说明是硅管还是锗管。()()()12V3V3.6V()()()4V15V4.3V()()()12V14.7V15V()()()12V15V11.7VcbeNPN硅管,正常？？？becPNP锗管,正常NPN锗管,正常bec思考4.2放大电路的组成原则一、电路的组成及各元件的作用二、设置静态工作点的必要性三、波形分析四、放大电路的组成原则一、电路的组成及各元件的作用VBB、Rb：使UBE＞Uon，且有合适的IB。VCC：使UCE≥UBE，同时作为负载的能源。Rc：将ΔiC转换成ΔuCE(uo)。动态信号作用时：输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压降称为静态工作点Q，记作IBQ、ICQ（IEQ）、UBEQ、UCEQ。共射

由于(IB,UBE)和(IC,UCE)分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，所以称为静态工作点。为什么要设置静态工作点？

放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区，以保证信号不失真。IBUBEIBt·Q··40μAIC(mA)UCE(V)IB=0204060123126μA·Q二、设置静态工作点的必要性三、基本共射放大电路的波形分析输出和输入反相！动态信号驮载在静态之上与iC变化方向相反饱和失真底部失真截止失真顶部失真要想不失真，就要在信号的整个周期内保证晶体管始终工作在放大区！四、放大电路的组成原则静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路参数动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能够获得放大了的动态信号对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽可能少、负载上无直流分量两种实用共射放大电路—直接耦合放大电路特点：1.两种电源2.信号源与放大电路不“共地”共地，且要使信号驮载在静态之上将两个电源合二为一两种实用放大电路—阻容耦合放大电路耦合电容的容量应足够大，即对于交流信号近似为短路。其作用是“隔离直流、通过交流”。静态时，C1、C2上电压？动态时，C1、C2为耦合电容！＋－UBEQ－＋UCEQuBE＝uI＋UBEQ，信号驮载在静态之上。4.3放大电路的分析方法一、放大电路的直流通路和交流通路二、等效电路法一、放大电路的直流通路和交流通路

通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通路的概念。放大电路重要参数（一）1.直流通路：求静态分析--静态工作点Q必须会画直流通路

①交流Us短路，保留Rs

②电容开路

③

电感相当于短路（几乎碰不到）2.交流通路：求动态分析—放大倍数输入输出电阻必须会画交流通路

①直流电源相当于短路（接地）

②

大容量电容相当于短路

☆3.输入电阻Ri：从输入端看进去的等效电阻

①断开Us，忽略rs4.输出电阻Ro：从输出端看进去的等效电阻

①负载RL开路

②

Us短路，保留rs放大电路重要参数（二）☆

—晶体管的h参数等效模型（交流等效模型）

低频小信号模型二、放大电路的微变等效电路rbb’题目若未给，用200；若给，用给值记住！1、基本共射放大电路的直流通路和交流通路

列晶体管输入、输出回路方程，将UBEQ作为已知条件，令ICQ＝βIBQ，可估算出静态工作点。直流通路交流通路

VBB越大，UBEQ取不同的值所引起的IBQ的误差越小。基本放大电路的动态分析放大电路的交流等效电路交流通路当VCC>>UBEQ时，例：已知：VCC＝12V，Rb＝600kΩ，Rc＝3kΩ，β＝100。求：Q＝？直流通路2、阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路交流通路放大电路的交流等效电路交流通路输入电阻中不应含有Rs!输出电阻中不应含有RL!练习：求放大电路的静态分析和动态分析作业：4.12

4.4晶体管放大电路的三种接法4.4.1、共发射极放大电路4.4.2、共集电极放大电路4.4.3、共基极放大电路4.4.3、三种接法的比较对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、

和ICBO决定，这三个参数随温度而变化。Q变UBE

ICBO变T变IC变一、温度对静态工作点的影响4.4.1

共发射极放大电路1、温度对UBE的影响iBuBE25ºC50ºCTUBEIBIC2、温度对值及ICBO的影响T、ICBOICiCuCEQQ´温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。总之：TIC二、静态工作点稳定的典型电路

——分压偏置共射电路直流通路？1.电路组成（掌握）Ce为旁路电容，在交流通路中可视为短路2.稳定原理为了稳定Q点，通常I1>>IB，即I1≈I2；因此基本不随温度变化。设UBEQ＝UBE＋ΔUBE，若UBQ－UBE>>ΔUBE，则IEQ稳定。3、静态分析（Q点）4.动态分析若原电路无旁路电容Ce，求交流参数？思考1.静态分析4.4.2

共集电极放大电路一、基本共集电路直流通路故称之为射极跟随器2.动态分析交流通路微变等效电路从基极看Re，被增大到（1+β）倍RL特点：输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电压；具有电压跟随作用！练习画微变等效电路，求交流参数思考4.4.3

共基放大电路1.静态分析一、基本共基电路特点：输入电阻小，只放大电压，不放大电流！电流方向反2.动态分析（掌握）练习画该分压偏置共基电路的微变等效电路，求交流参数思考在空载情况下接法共射

共集共基Au大

=1

大Aiβ1＋β

αRi

中最大

很小Ro

大=Rc

最小大=Rc频带窄中

宽4.4.3

三种接法的比较作业：4.134.14

4.5放大电路的分析方法4.5.1、概述4.5.2、高频等效模型－混合π模型一、研究的问题

放大电路对信号频率的适应程度，即信号频率对放大倍数的影响。

由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导体器件极间电容的存在，使放大倍数为频率的函数。这种函数关系称为频率响应或频率特性。频率特性包括幅频特性和相频特性。即有：其中：Au(f)称为幅频特性；φ(f)称为相频特性4.5.1

概述二、放大电路中的频率参数

在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。

在高频段，随着信号频率逐渐升高，晶体管极间电容和分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号损失，放大能力下降。下限频率上限频率结电容

若中频电压放大倍数Am。下降到0.707Am时，相应的低频频率和高频频率分别称为下限频率fL和上限频率fH。二者之差即为带宽。模型的建立：由结构而建立，形状像Π，参数量纲各不相同。

gm为跨导，它不随信号频率的变化而变。阻值小阻值大连接了输入回路和输出回路4.5.1

高频等效模型－混合π模型导论集成运放及其基本应用半导体二极管及其基本应用晶体三极管及其基本放大电路场效应管及其基本放大电路集成运算放大电路放大电路中的反馈信号的运算和滤波波形的发生与变换十、直流电源模拟电子电路第5章场效应管及其放大电路5.2

场效应管放大电路静态工作点的设置方法5.1

场效应管5.3

场效应管放大电路的动态分析

BJT是一种电流控制元件(iB~iC)，工作时，多数载流子和少数载流子都参与导电，所以被称为双极型器件。增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道N沟道P沟道FET分类

绝缘栅场效应管结型场效应管

场效应管（FieldEffectTransistor简称FET）是一种电压控制器件(uGS~iD)，工作时，只有一种载流子参与导电，因此它是单极型器件。

FET因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻极高等优点，得到了广泛应用。

5.1

场效应管

1.结型场效应管的结构（以N沟为例）两个PN结夹着一个N型沟道；三个电极：g：栅极d：漏极s：源极符号：N沟道P沟道两个高掺杂P区接在一起一、结型场效应管

（1）栅源电压对沟道的控制作用③当│uGS│↑到一定值时，沟道会完全合拢。

2.结型场效应管的工作原理定义：夹断电压UGS(off

)

——使导电沟道完全

合拢（消失）所需要的栅源电压uGS。

在栅源间加负电压uGS

，令uDS

=0①当uGS=0时，为平衡PN结，导电沟道最宽。②当│uGS│↑时，PN结反偏，耗尽层变宽，导电沟道变窄，沟道电阻增大。栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用举例UGS0V沟道最宽UGS-3V沟道变窄UGS(off)-3.5v沟道消失，称为夹断UGS可以控制导电沟道的宽度。UGS（off）思考为什么g-s必须加负电压？（2）漏源电压对沟道的控制作用在漏源间加电压uDS

，令uGS

=0由于uGS

=0，所以导电沟道最宽。①当uDS=0时，iD=0。④uDS再↑

③当uDS↑,使uGD=uGS-

uDS=UGS(off

)时

在靠漏极处夹断——预夹断②uDS↑

→iD↑→靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，呈楔形分布

预夹断点下移预夹断前，uDS↑→iD↑;预夹断后，iDS↑→iD几乎不变。漏源电压对沟道的控制作用举例预夹断uGD＝UGS（off）

VDD的增大，几乎全部用来克服沟道的电阻，iD几乎不变，进入恒流区，iD几乎仅仅决定于uGS。uGD>UGS（off）uGD<UGS（off）9v6v3vuGS＞UGS（off）且不变，VDD增大，iD增大（1）输出特性曲线：iD=f（uDS

）│uGS=常数uGS=0VuGS=-1V设：UT=

-3ViD受uGS控制

3.结型场效应管的特性曲线g-s电压控制d-s的等效电阻预夹断轨迹，uGD＝UGS（off）可变电阻区恒流区iD几乎仅决定于uGS击穿区夹断区（截止区）夹断电压IDSSΔiD不同型号的管子UGS（off）、IDSS不同。低频跨导：预夹断前，iD与uDS近似线性，u增加使i迅速增加；预夹断后，iD趋于饱和IDSS（2）转移特性曲线：iD=f（uGS

）│uDS=常数

可根据输出特性曲线作出转移特性曲线。例：作uDS=10V的一条转移特性曲线：思考1、根据转移特性曲线能否得到IDSS和UGS（off）？2、从等效控制源的角度概括BJT和FET的不同

P沟道结型场效应管的工作原理与N沟道结型场效应管完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。（请大家自学）

4.P沟道结型场效应管二、绝缘栅场效应三极管

1.基础知识—MOS结构理想MOS结构金属与半导体间功函数差为零绝缘层内没有任何电荷且绝缘层完全不导电绝缘体与半导体界面处不存在任何界面态符号：二氧化硅绝缘层通常将衬底与源极接在一起

2.绝缘栅场效应三极管绝缘栅型场效应管(MetalOxide

SemiconductorFET)，简称MOSFET。分为:增强型N沟道、P沟道

耗尽型N沟道、P沟道N沟道增强型MOSFET（1）结构

4个电极：漏极D，源极S，

栅极G和衬底B。（2）工作原理①栅源电压uGS的控制作用

当uGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在d、s之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。（a）当uGS＞0V时→纵向电场→将靠近栅极下方的空穴向下排斥→耗尽层。开启电压

UGS(th)（b）再增加uGS

→纵向电场↑→将P区少子电子聚集到P区表→形成导电沟道，如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流id②漏源电压uDS对漏极电流id的控制作用

当uGS＞UGS(th)

，且固定为某一值时，来分析漏源电压VDS对漏极电流ID的影响。（设UT=2V，uGS=4V）

（a）uds=0时，id=0。截止区（b）uds↑→id↑；同时沟道靠漏区变窄。

可变电阻区。（c）当uds增加到使ugd=UGS(th)时，沟道靠漏区夹断，称为预夹断。（d）uds再增加，预夹断区加长，uds

增加的部分基本降落在随之加长的夹断沟道上，id基本不变（恒流区——工作区）输出特性曲线：iD=f(uDS)

uGS=const可变电阻区恒流区截止区击穿区iD受uGS控制特性曲线

可根据输出特性曲线作出转移特性曲线。例：作uDS=10V的一条转移特性曲线：转移特性曲线：iD=f(uGS)

uDS=const跨导gm=

iD/

uGS

uDS=const(单位mS)UT输出特性曲线转移特性曲线1GSu01D(V)-12-2(mA)432i42uu310V=+2V1DSGSD(mA)i=-1VuGSGSGS=0V=+1Vuu(V)=-2V＝UPGSuUT（P沟道自学）N沟道耗尽型MOSFET的特性曲线

开启电压UGS

(th)

：是MOS增强型管的参数，刚刚产生沟道所需的栅源电压UGS。夹断电压UGS(off)

：是MOS耗尽型和结型FET的参数，使导电沟道完全合拢（消失）所需要的栅源电压UGS。

饱和漏极电流IDSS：MOS耗尽型和结型FET,当uGS=0时所对应的漏极电流。输入电阻RGS：结型场效应管，RGS大于107Ω，MOS场效应管,RGS可达109～1015Ω。低频跨导gm

：gm反映了栅压对漏极电流的控制作用，单位是

mS(毫西门子)。gm=

iD/

uGS

uDS=const最大漏极功耗PDM：PDM=UDSID，与双极型三极管的PCM相当。三、MOS管的主要参数双极型三极管单极型场效应管载流子多子+少子（两种）多子（一种）输入量电流输入电压输入控制电流控制电流源电压控制电流源输入电阻几十到几千欧几兆欧以上噪声较大较小静电影响不受静电影响易受静电影响制造工艺不宜大规模集成适宜大规模和超大规模集成BJT与FET的两大主要区别为何？

BJTFET四、双极型和场效应型三极管的比较思考场效应管的方程记住不同种类用的公式NEMOSFETSGDIDQ五、场效应管静态工作点的设置方法

1.基本共源放大电路由正电源获得负偏压称为自给偏压NJFETSGDIDQ①②解方程组①②可求得IDQ、UGSQ2.自给偏压电路（适用于DMOSFET/JFET）NEMOSFETSGDIDQ①②解方程组①②可求得UGSQIDQ

3.分压式偏置电路近似分析时可认为其为无穷大！根据iD的表达式或转移特性可求得gm（记住！）EMOSFETDMOSFET/JFET记住两个推导六、场效应管放大电路的动态分析

1.场效应管的交流等效模型sgd

2.基本共源放大电路的动态分析画出共源放大电路的交流小信号等效电路，求交流参数

3.分压式偏置共源放大电路（1）电压放大倍数（2）输入电阻（3）输出电阻则动态分析sgd

4.基本共漏放大电路的动态分析

5.分压偏置共漏放大电路的动态分析动态分析（1）电压放大倍数则（2）输入电阻≈1（3）输出电阻作业：5.75.8

导论集成运放及其基本应用半导体二极管及其基本应用晶体三极管及其基本放大电路场效应管及其基本放大电路集成运算放大电路放大电路中的反馈信号的运算和滤波波形的发生与变换十、直流电源模拟电子电路第6章集成运算放大电路6.2

差分放大电路6.1

多级放大电路6.4

集成运放中的电流源6.3功率放大电路6.1

多级放大电路—耦合方式耦合方式直接耦合阻容耦合变压器耦合一、直接耦合第二级第一级直接连接既是第一级的集电极电阻，又是第二级的基极电阻

能够放大变化缓慢的信号，便于集成化。Q点相互影响，存在零点漂移现象。输入为零，输出产生变化的现象称为零点漂移当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电流、电位的变化会逐级放大。耦合方式直接耦合阻容耦合变压器耦合二、阻容耦合共射电路共集电路

Q点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频特性差，不能集成化。

利用电容将两个电子电路连接起来，称为阻容耦合。耦合方式直接耦合阻容耦合变压器耦合三、变压器耦合

理想变压器情况下，负载上获得的功率等于原边消耗的功率。从变压器原边看到的等效电阻扩展到n级：6.1

多级放大电路—动态分析一、多级放大电路的分析注意！在算本级放大倍数时:要把后级的输入阻抗作为本级的负载！将前级的输出电阻作本级的信号源内阻！Ri=Ri1（最前级）Ro=Ro2（最后级）设：1=

2=

=100，UBE1=UBE2=0.7

V。例：两级放大电路如下图示，求Q、Au、Ri、Ro解：（1）求静态工作点（2）求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻先计算三极管的输入电阻画微变等效电路：在算前级放大倍数时，要把后级的输入电阻作为前级的负载！Ri2Ri=Ri1=rbe1//Rb1//Rb2=2.55k

RO=RC2=4.3k

练习：求AuRiRo作业：6.3（a）（b）

1.直接耦合的问题：零漂现象2.产生零漂的原因：零漂的衡量方法：由温度变化引起的。当温度变化使第一级放大器的静态工作点发生微小变化时，这种变化量会被后面的电路逐级放大，最终在输出端产生较大的电压漂移。因而零点漂移也叫温漂。输入ui=0时，输出有缓慢变化的电压产生。将输出漂移电压按电压放大倍数折算到输入端计算。6.2差分放大电路一、零点漂移现象及其产生的原因例如若输出有1V的漂移电压则等效输入有100μV的漂移电压假设第一级是关键3.减小零漂的措施用非线性元件进行温度补偿采用差分放大电路等效100uV漂移1V引入直流负反馈，稳定静态工作点1.结构:对称性结构即：

1=

2=

UBE1=UBE2=UBErbe1=rbe2=rbeRC1=RC2=RCRb1=Rb2=Rb二、基本差分放大电路(1)差动放大电路一般有两个输入端：双端输入：从两输入端同时加信号单端输入：仅从一个输入端对地加信号

(2)差动放大电路可有两个输出端双端输出：从C1和C2输出单端输出：从C1或C2对地输出2.基本概念3.差模信号与共模信号1.静态工作点的计算忽略Ib

，有：Ub1=Ub2=0V-0.7v三、工作原理Uo=UC1-UC2

=0当ui1

=

ui2

=0且两管对称时当温度变化时：UC1=UC2设T

ic1

,ic2

uc1

,uc2

uo=uc1-uc2=0当两管完全对称时,会抑制零漂。2.抑制零漂的原理(1)加入差模信号若ui1

,ui2

ib1

,ib2

ie1

,ie2

IRe不变

UE不变

uic=0负载RL对差模信号相当中点接地。

所以，Re对差模信号相当于短路。3.电路的动态分析ui1=-ui2=uid/2，①求差模电压放大倍数：因为ui1=-ui2设ui1,ui2

uo1,uo2

电路对称

│uo1│=│uo2│

uo=uo1–uo2=2uo1

差模电压放大倍数:

微变等效电路故可用半边来考虑差模电压放大倍数:

微变等效电路可考虑半边可见差分放大电路是以牺牲一个管子放大倍数为代价来换取低温漂的效果②差模输入电阻③输出电阻(2)加入共模信号

ui1=ui2=uic，uid=0。设ui1

，ui2

uo1

，uo2

。因ui1=ui2，

uo1=uo2

uo=0(理想化)。共模电压放大倍数

课堂练习：

如图：已知1=

2=150,UBE1=UBE2=0.7V,rbb’=200求：（1）ICQ、UCEQ

（2）差模电压放大倍数AD和共模电压放大倍数AC（3）当uid=10mV时，求输出电压uo差动放大器共有四种输入输出方式:

1.双端输入、双端输出（双入双出）

2.双端输入、单端输出（双入单出）

3.单端输入、双端输出（单入双出）

4.单端输入、单端输出（单入单出）主要讨论的问题有：

1.差模电压放大倍数、共模电压放大倍数

2.差模输入电阻

3.输出电阻三、差动放大器的输入输出方式1.双端输入双端输出(1)差模电压放大倍数

（2）共模电压放大倍数（3）差模输入电阻（4）输出电阻2.双端输入单端输出微变等效电路

这种方式适用于将差分信号转换为单端输出的信号。(1)差模电压放大倍数

（2）差模输入电阻（3）输出电阻

ui1=ui2=uic对共模等效电路，Re可分为两个2Re并联。共模等效电路（4）共模电压放大倍数设ui1

，ui2

ie1

，ie2

。

iRe

（=2ie1）

3.单端输入双端输出单端输入等效双端输入!因为Re＞＞从T2发射极看进去的等效电阻，故Re可视为开路，于是有ui1=－ui2=ui/2计算同双端输入双端输出：4.单端输入单端输出

注意放大倍数的正负号：设从T1的基极输入信号，如果从uo1

输出为负号；从uo2

输出为正号。

计算同双入单出!

(1)差模电压放大倍数与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：

☆差动放大器动态参数计算总结双端输出时：单端输出时：

(2)共模电压放大倍数

与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：双端输出时：单端输出时：

(3)差模输入电阻不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻Rid是基本放大电路的两倍。双端输出时:

(4)差模输出电阻单端输出时:(5)共模抑制比

共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。或双端输出时KCMR可认为等于无穷大，单端输出时共模抑制比：

根据共模抑制比公式：这样的差分放大电路称为长尾式或长辫式差分放大电路长尾四、具有恒流源的差分放大电路加大Re，可以提高共模抑制比，抑制温漂性能变好。Re越大放大电路抑制温漂性能越好，但大电阻不易集成，集成电路中常用恒流源代替电阻Re作长尾。恒流源的作用：等效很大的交流电阻，直流电阻并不大；恒流源使共模放大倍数减小，而不影响差模放大倍数，从而增加共模抑制比。基本不变基本不变，静态工作点稳定，有效抑制温漂恒流源电路的简化画法及电路调零措施如：扩音系统实际负载在电子系统中，模拟信号被放大后，往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。能输出较大功率的放大器称为功率放大器。功率放大电压放大信号提取6.3功率放大电路一、功率放大电路的特点和基本类型（1）输出功率Po尽可能大（2）电源提供的能量应尽可能多地转换给负载，尽量减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的效率（要高）。Po:负载上得到的交流信号功率。PE:电源提供的直流功率。1.功率放大电路的特点（3）电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。（4）功放电路中半导体器件在大信号条件下运用时，电路中应考虑器件的过热、过流、过压、散热等一系列问题，并要有适当的保护措施。（6）小信号模型不再适用，用图解法分析。（5）功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值:ICM

、UCEM

、PCM

。

ICMPCMUCEMIcuce按晶体管的工作方式分：甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态

Q点在交流负载线中点（甲类）晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态Q点下移，使信号为0时电源输出功率为0（乙类）或很小（甲乙类），信号增大时电源供给功率随之增大效率：甲类＜甲乙类＜乙类2.功率放大电