模电全套课件

绪论一、电子技术的发展二、模拟信号与模拟电路三、电子信息系统的组成四、模拟电子技术基础课的特点五、如何学习这门课程六、课程的目的七、考查方法

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：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电话、手机等；网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器等；工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床等；交通：飞机、火车、轮船、汽车等；军事：雷达、电子导航等；航空航天：卫星定位、监测等；医学：γ刀、CT、B超、微创手术等；消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统等。一、电子技术的发展

电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展上。从电子管→半导体管→集成电路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、集成电路比较半导体元器件的发展1947年贝尔实验室制成第一只晶体管1958年集成电路1969年大规模集成电路1975年超大规模集成电路

第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电路中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6年的速度增长，到2015或2020年或将达到饱和。学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！集成电路分类第一只晶体管的发明者（byJohnBardeen,WilliamSchockleyandWalterBrattaininBellLab）第一个集成电路及其发明者（JackKilbyfromTI

）

1958年9月12日，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”。

他们在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。巴丁所做的超导研究于1972年第二次获得诺贝尔物理学奖。值得纪念的几位科学家！二、模拟信号与模拟电路1、电子电路中信号的分类数字信号：离散性

模拟信号：连续性。大多数物理量为模拟信号。2、模拟电路模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放大电路。其它模拟电路多以放大电路为基础。任何瞬间的任何值均是有意义的三、电子信息系统的组成模拟电子电路数字电子电路（系统）传感器接收器隔离、滤波、放大运算、转换、比较功放模拟-数字混合电子电路模拟电子系统执行机构四、模拟电子技术课程的特点

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（后续课程学习）五、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

3、学会辩证、全面地分析电子电路中的问题根据需求，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”。4、注意电路中常用定理在电子电路中的应用六、课程的目的1、掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。2、具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，以及将所学知识用于本专业的能力。

本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下基础。

注重培养系统的观念、工程的观念、科技进步的观念和创新意识，学习科学的思维方法。提倡快乐学习！七、考查方法1、会看：读图，定性分析2、会算：定量计算考查分析问题的能力3、会选：电路形式、器件、参数4、会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA考查解决问题的能力－－设计能力考查解决问题的能力－－实践能力考察综合应用所学知识的能力考试方法(暂定）成绩：平时占30％，期末闭卷考试占70％。平时成绩：平时测验、综述、作业、考勤、实验注意：作业、考勤、实验少于1/3及以上者不得参加考试！第一章二极管及其应用电路

1.1半导体基础知识（课本1.1，1.2节）

1.3二极管

1.4二极管应用电路及分析方法

习题讨论二次课【本章教学目标与要求】●熟悉半导体的导电特性，掌握半导体基础知识。●掌握PN结的特性。●了解二极管的结构，掌握其工作原理、特性曲线及其主要参数。●掌握稳压二极管的稳压特性，了解其主要参数；了解发光二极管、光电二极管等半导体器件的结构、工作原理及其应用场合。1.1，1.2半导体基础知识

一、导体、绝缘体及半导体

自然界物质的分类（按导电性能分）①导体：低价元素（如Cu、AI等）导电性能好②绝缘体：高价元素（如惰性气体）或高分子物质（如橡胶）导电性能极差③半导体：四价元素（如Si、Ge等）导电性能介于导体和绝缘体之间

三、杂质半导体

二、本征半导体及其导电性

四、PN结

一、导体、绝缘体及半导体纯净的具有单晶体结构的半导体称为本征半导体。

二、本征半导体及其导电性

2、本征半导体特点

1、本征半导体定义①结构特点（晶体结构）晶体中原子在空间形成排列整齐的点阵：晶格晶体原子的结合方式：共价键热力学零度以下，没有自由移动的电荷，几乎不导电。载流子自由电子空穴⒈载流子数目较少；⒉两种载流子数目相等；⒊载流子数目受温度影响大。注意导体只有一种载流子即自由电子参与导电②载流子产生过程

复合：自由电子和空穴的重新结合。

本征激发：半导体在热激发下产生电子和空穴对。最后达到动态平衡③载流子特点结论：本征半导体导电特性

1.有数量相等的自由电子和空穴两种载流子参与导电；

温度T三、杂质半导体1、N型半导体2、P型半导体2.本征半导体中载流子的浓度与环境温度有关；载流子的浓度导电能力增强

3.导电能力较弱。绝对零度（T=0K）时，本征半导体成为绝缘体。④半导体的多变特性

⒈热敏特性：温度升高导电能力显著增强。如热敏电阻

⒉光敏特性：光线照射导电能力显著增强。如光电二极管

⒊掺杂特性：在本征半导体中掺入少量的有用的杂质，导电能力显著增强。如晶体管导电性能可控半导体应用广泛的原因

1、N型半导体

在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷）N型半导体如图所示

N型半导体的特点：

①有两种载流子，即自由电子和空穴。自由电子是多子，空穴是少子；

②主要靠自由电子导电。

思考：杂质半导体中的少数载流子数目比本征半导体中数目多还是少？+5

2、P型半导体P型半导体如图所示

P型半导体的特点：

①有两种载流子，即自由电子和空穴。空穴是多子，自由电子是少子；

②主要靠空穴导电。注意2.P型半导体和N型半导体仍呈电中性。

1.掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决定少数载流子的浓度。+3

在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼）四、PN结

1、PN结的形成

扩散运动漂移运动动态平衡（一定宽度）空间电荷区PN结说明

①PN结的结电压为Uh0(N区P区）

②空间电荷区又称耗尽层

2、PN结的单向导电性

①PN结外加正向电压时处于导通状态又称正向接法或正向偏置正向偏置有利于扩散运动，形成较大正向电流。

思考：为什么外接电源时要加电阻R？

②PN结外加反向电压时处于截止状态又称反向接法或反向偏置反向偏置有利于漂移运动，形成很小的反向电流。结论

PN结正向偏置空间电荷区变窄正向电阻很小（理

想时为0）正向电流较大PN结导通

PN结反向偏置空间电荷区变宽

想时为∞）反向电流（反向饱和电流）极小（理想时为0）PN结截止反向电阻很大（理PN结正向偏置时导通，反向偏置时截止单向导电性

3、PN结的电流方程IS：反向饱和电流q：电子电量k：玻耳兹曼常数T：热力学温度温度的电压当量则常温时，即T=300K时，UT≈26mV说明

由式可知，若PN结正向偏置时，且u>>UT时，则若PN结反向偏置且|u|>>uT时，则于是得PN结的伏安特性如图所示说明PN结的两种反向击穿（参考教材）①齐纳击穿（反向击穿电压较低）（耗尽层较窄）②雪崩击穿（反向击穿电压较高）（耗尽层较宽）

4、PN结的伏安特性指数规律正向特性反向特性死区电压

本征半导体和杂质半导体思考题1.试判断温度升高时，关于本征半导体中载流子的变化的几种说法是否正确？（1）自由电子数目增加，空穴个数基本不变；（）（2）空穴数目增加，自由电子个数基本不变；（）（3）空穴和自由电子的数目都增加，且增加的数量相等；（）（4）空穴和自由电子的数目都不变；（）2.填空（1）在本征半导体中掺入三价元素后的半导体为（）。

A.P型半导体；B.N型半导体（2）杂质半导体中多数载流子的浓度主要取决于（）；而少数载流子的浓度与（）有很大关系。A.温度B.掺杂工艺C.杂质浓度D.晶体缺陷正向特性反向特性死区电压击穿电压

1.本征半导体、N型半导体、P型半导体的特点

2.PN结的形成及特性

3.PN结的电流方程、伏安特性下次讲1.3，1.4

小结构成:实质上就是一个PN结PN结+引线+管壳1.3（半导体）二极管PN+-阳极阴极二极管的几种外形

特性：单向导电性

一、二极管类型和结构根据所用半导体材料的不同，二极管可分为硅管和锗管两类。大功率的整流元件一般均采用硅管。根据用途的不同，二极管可分为普通管、整流管和开关管等。

1.点接触型：图(a)

2.面接触型：图(b)

3.平面型：

图(c)锗管：多用于高频检波及小功率整流硅管：多用于低频大电流整流几种常见结构硅管：多用于低频大电流整流或开关管电路符号

二、二极管的伏安特性

1、二极管和PN结伏安特性的区别

3、温度对二极管伏安特性的影响正向电阻大反向电流大

2、硅管与锗管的比较硅管：Uon≈0.5V，UD=(0.6~0.8)V（一般取UD=0.7V）IS＜0.1μA死区电压为什么？死区电压（开启电压）Uon导通电压

UD

锗管：

Uon≈0.1V，UD=(0.1~0.3)V（一般取UD=0.2V），IS＝几十μA

三、二极管的主要参数（P10~12）1、最大整流电流IFM：指平均值。要求ID(AV)≤IFM2、最高反向工作电压URM：指最大值。要求URmax≤URM5、反向电流IS:要求IS6、最高工作频率fM好（注意：IS对温度十分敏感）3、静态电阻RD:与静态值有关；4、动态电阻rD:与静态值有关；

4、

理想二极管伏安特性u/Vi/mA死区电压（正向导通电压）视为0反向电流视为0

1、稳压二极管（简称稳压管）

稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管。

稳压区：反向击穿区

四、特殊二极管①稳压管的伏安特性

②稳压管的主要参数（P12~P13)（1）稳定电压

UZ（2）稳定电流

IZ（或IZmin)（4）额定功耗

PZM（5）动态电阻rz注意（3）最大稳定电流IZM稳压管电路中必须要串联限流电阻！

【例】如图所示，已知UZ=6V，IZmin＝5mA，IZmax=25mA，RL＝600Ω。求：R的取值范围。【解】

由图可知，其中，IL=UZ/RL=(6/600)A=10mA所以而即限流电阻R的取值范围为114～227Ω所以自学P13例1-3-1

2、发光二极管

类型①可见光②不可见光③激光

应用：显示电路

要想让LED发光，①必须正向偏置；②正向电流要足够大。LED工作电压比普通二极管大，通常为1.5~3V，工作电流为10mA。（a）外形USRLED②伏安特性

⒈无光照时，与普通二极管一样（反向电流称为暗电流）；

⒉有光照时特性曲线下移。

（a）在第三象限中，照度一定时，光电二极管可视为一恒流源光电流>几十μA时光电流∝光照遥控、报警、光电传感器

（b）在第四象限中呈光电池特性

3、光电二极管①外形及表示符号

⒊光电二极管原理电路（第一象限）（第三象限）（第四象限）1、

整流电路

将大小和方向随时间变化的交流电压变成单一方向的、脉动的直流电压的过程称为整流。整流原理详见第10章。1.4

二极管的应用电路

2、

检波电路3、

限幅电路4、

钳位电路钳位电路的作用是将电路中某点的电位钳制在某一数值上。

将输出电压的幅值限制在一定数值范围之内的电路称为限幅器。它可以削去部分输入波形，以限制输出电压的幅度，因此，限幅器又称为削波器。

用在高频调制电路中，实现检波作用，利用的依旧是二极管的单向导电特性。详细原理在《高频电子线路》中学习。习题讨论：二极管应用电路分析方法定性分析：判断二极管的工作状态导通截止

判断方法：将二极管断开，分析二极管两端电位

的高低或所加电压UD的正负。若V阳>V阴或

UD为正(正向偏置)，二极管导通若V阳<V阴或

UD为负(反向偏置)，二极管截止

若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，反向截止时二极管相当于断开。否则，正向管压降硅0.6~0.7V锗0.2~0.3V若有两只以上二极管，则哪只管子正向电压大，哪只先导通。电路如图，求：UAB

V阳=－6VV阴

=－12VV阳>V阴

二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB=－6V否则，

UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V例1：

取

B点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。D6V12V3k

BAUAB+–两个二极管的阴极接在一起取

B点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。V1阳=－6V，V2阳=0V，V1阴=V2阴=－12VUD1=6V，UD2=12V∵

UD2>UD1

∴D2优先导通，D1截止。若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB

=0V例2:求：UAB

在这里，D2起钳位作用，D1起隔离作用。

BD16V12V3k

AD2UAB+–ui>8V，二极管导通，可看作短路

uo=8V

ui<8V，二极管截止，可看作开路

uo=ui已知：

二极管是理想的，试画出

uo

波形。8V例3：ui18V参考点二极管阴极电位为8VD8VRuoui++––VD1VD2R+-uiuo+-US1US2【例1-4-1】如图所示电路，设输入电压，US1＝US2＝5V，VD1和VD2均为硅管，其正向导通电压降UVD＝0.7V。试画出输出电压uo的波形。uo/Vωt5.7-5.710-10ui

该电路是一个简单的并联双限限幅器。其中，由R、VD1和US1构成了上限限幅器；由R、VD2和US2构成了下限限幅器。2.1晶体管

一、晶体管的类型和结构

三、晶体管的输入和输出特性曲线

二、晶体管的电流放大原理

四、晶体管的主要参数

一、晶体管的类型和结构晶体管的几种常见外形小功率管中功率管大功率管

1、晶体管的类型①按PN结构成方式分①NPN型②PNP型②按材料分

①硅管②锗管多为NPN型多为PNP型③按内部结构分①平面型②合金型多为硅管均为锗管EBCN型硅N型硅P型硅SiO2保护层（a）平面型EBCN型锗小铟球大铟球（b）合金型晶体管的内部结构2、晶体管的结构（以NPN管为例）结构特点：①发射区掺杂浓度高，几何尺寸小；发射结结面积小；②集电区掺杂浓度低，几何尺寸大；集电结结面积大；③基区掺杂浓度很低，且很薄。构成：三层半导体、三个区、三个电极、两个PN结

二、晶体管的电流放大作用1、电流放大作用的含义

把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。

实质:用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化。

2、晶体管实现电流放大作用的条件

满足内部条件和外部条件内部条件：内部结构特点外部条件：发射结正向偏置集电结反向偏置基本的共射放大电路如图所示

图中VCC>VBBNNP3、晶体管内部载流子的运动设△uI=0

（1）发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IEN。

（3）集电结反偏，将发射过来的电子拉到集电区，形成电流ICN

（2）进入基区的电子少部分与基区的空穴复合，形成基极电流IBN，多数到达集电结。

集电结反偏，有少子漂移形成的反向电流ICBO。

基区空穴向发射区的扩散电流IEP。设△uI=0注意晶体管工作于放大状态时各极电流的实际方向NPN管：从基极和集电极流进，从发射极流出。PNP管：从发射极流进，从基极和集电极流出。IE=IEN+IEP≈IEN=ICN+IBNIC=ICN+ICBOIB=IBN+IEP-ICBO≈IBN-ICBOIE=IC+IB

4、晶体管的电流分配关系

5、晶体管的共射电流放大系数①共射直流电流放大系数②共射交流电流放大系数若△uI≠0，则iB=IB+△iB，iC=IC+△iCIE=IB+IC说明①一般，不加严格区分；②一般选β＝几十～100多的管子为好。（讨论题2.3）若IC>>ICEO，ICEO：穿透电流ICBO：集电结反向饱和电流三、晶体管的输入和输出特性曲线1、输入特性曲线

①UCE=0时，输入特性曲线与

PN结的伏安特性相似；指数规律

②UCE曲线右移

思考：曲线形状为什么这样？

③UCE≥1后，曲线基本重合

④晶体管的输入特性曲线也有死区。

①输出特性曲线是一族曲线；

②曲线的起始部分较陡；

③UCE大于一定值（例如1V）后，曲线几乎与横轴平行，但略有上翘；

④晶体管有三个工作区。

2、输出特性曲线

思考：曲线形状为什么这样？说明晶体管的三个工作区（工作状态）

(a)截止区特征：

(b)放大区特征：(c)饱和区

特征：uBE＞uon且uCE=uBE思考：放大和饱和的临界条件？晶体管T1T2T3T4UB/V0.71-10UE/V00.3-1.70UC/V50.7015工作区放大饱和放大截止VCC共射放大电路-RBRCVT++-iBiCuCEuBEVBB

当晶体管工作于放大区时，由图可知，uCE＝VCC－iCRC＝VCC－βIBRC。当IB增加时，uCE降低。

当IB增加到使uCE＝uBE，即uCB＝0时，晶体管处于放大和饱和的临界状态。（此时的uCE记做UCES

）临界饱和时，集电极临界饱和电流基极临界饱和电流思考：对于一个实际的放大电路，如何判断晶体管的工作状态？（2）若IB﹤IBS，则三极管线性放大，满足iC＝βIB和△iC＝β△IB

。（1）若IB﹥

IBS，则三极管进入饱和区，uCE=。UCES=？一、判断晶体管工作状态的方法方法一：利用各工作区的电压特征；（模电重点）自学掌握课本P30例题2-1-11、观察电路中晶体管是否截止；2、若不能直接看出晶体管是否截止，则先假设晶体管截止，求出uBE；3、若uBE

﹤uON

，则假设正确，晶体管确实截止；4、若uBE

≥uON

，则假设错误，晶体管导通；（1）若IB﹥

IBS，则三极管饱和导通。（2）若IB﹤IBS，则三极管线性放大。先判断是否截止；若导通，再判是否饱和导通。（利用临界饱和时的电流关系）。（数电重点）方法二：方法二思路：2.1节中两个重要题型+

UBE

ICIEIB

CTEB+UCE

(a)NPN型晶体管+UBE

IBIEICCTEB+UCE

要使晶体管起放大作用，发射结必须正向偏置，集电结必须反向偏置。(b)PNP型晶体管UC>UB>UEUE>UB>UC二、放大电路中三极管类型的判断方法材料判断：若为硅管，|UBE|=0.7V左右；若为锗管，|UBE|=0.2V左右。自学掌握课本P31例题2-1-2

练习1：测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图所示。在圆圈中画出管子，并分别说明它们是硅管还是锗管。

练习2：课本习题2-6四、晶体管的主要参数（P31~33）1、共射直流电流放大系数2、极间反向电流①ICBO：集电结反向饱和电流。

②ICEO

：穿透电流硅管比锗管的温度稳定性好

共射交流电流放大系数选管原则：β＝几十～100多，越小越好4、最大集电极耗散功率PCM

3、集电极最大允许电流

ICM

5、极间反向击穿电压集－基极反向击穿电压U(BR)CBO（几十～上千伏）

集－射极反向击穿电压U(BR)CEO[U(BR)CEO<U(BR)CBO]射－基极反向击穿电压U(BR)EBO（1V~几V）

要求：pC<PCM要求：iC<ICM要求：uCE<u(BR)CEO晶体管的安全工作区（ICM、

PCM、u(BR)CEO称为晶体管的三个极限参数）

【例】在一个单管放大电路中，电源电压为30V。已知三只管子的参数如表所示，请选用一只管子，并简述理由。晶体管参数T1T2T3ICBO/μA0.010.10.05UCEO/V505020β15100100【解】选T2管

选择管子要全面考虑各个参数2.2晶体管放大电路组成及其重要性能指标

放大的概念

以扩音机为例

放大的对象：

放大的本质：直流电源的能量输出信号的能量

放大电路的基本特征：

放大电路的测试信号：

放大的前提：功率放大信号不失真正弦波变化量能量的控制和转换

放大电路的核心器件：有源器件

2.2.2放大电路的性能指标

放大电路示意图

一、放大倍数

放大倍数是直接衡量放大电路放大能力的重要指标，其值为输出变化量与输入变化量的比值。

1、电压放大倍数

2、电流放大倍数输入端加正弦测试电压信号

3、电压对电流的放大倍数（又称互阻放大倍数）

4、电流对电压的放大倍数（又称互导放大倍数）

（本章重点研究电压放大倍数）

二、输入电阻衡量放大电路获取信号的能力：P37

三、输出电阻

衡量放大电路带负载的能力：Ro越小，带负载能力越强思考：如何求输出电阻RO？从放大电路的输出端看进去的等效电阻，用Ro表示。从放大电路的输入端看进去的等效电阻，用Ri表示。【特别提示】输出电阻不应包含负载电阻RL，输入电阻不应包含信号源的内阻RS。求输出电阻时，应将交流电压信号源短路，但要保留其内阻。输入电阻Ri和输出电阻Ro均指放大电路在中频段内的交流（动态）等效电阻。在中频范围内，电压放大倍数、电流放大倍数、输入电阻和输出电阻也可以分别表示为、、。

2.3放大电路的工作原理一、基本共射放大电路的组成及各元件的作用

1、组成

晶体管T、基极电源VBB、集电极电源VCC、基极电阻Rb、集电极电阻Rc。

2、各元件的作用

①晶体管T：电流放大；

②基极电源VBB：使发射结正偏（UBE>Uon）；

③基极电阻Rb：与VBB一起确定合适的IB；

④集电极电阻Rc：将集电极电流的变化转换成电压的变化。

⑤集电极电源VCC：

⒈使集电结反偏；⒉给放大电路提供能源。

3、放大电路特征

交直流并存

①直流量单独作用（静态工作）

，产生静态分量，即直流分量：IB、IC、UBE、UCE

②交流量单独作用，产生动态分量，即交流分量：ib

、ic、ube、uce（动态工作）

③电路中总电量为两种电量的叠加：

习惯画法

二、基本共射放大电路的工作原理及波形分析

设静态时，基极电流、集电极电流、集电极电压分别为IBQ、ICQ、UCEQ

则总电量结论

放大电路只有有合适的静态工作点，才能保证晶体管在输入信号的整个周期内始终工作在放大状态，输出电压波形才不会产生非线性失真。

交流输出

三、直流通路与交流通路1、直流通路

①何谓直流通路

直流电源单独作用下直流电流流经的通路称为直流通路。②如何画直流通路

⒈电容视为开路；

⒉电感视为短路；

⒊信号源视为短路，但保留其内阻。2、交流通路用于确定静态工作点用于确定动态参数

①何谓交流通路

输入交流信号单独作用下，交流电流流经的通路称为交流通路。

②如何画交流通路

⒈电容视为短路；

⒉直流电源置0；交流通路：直流通路：

①基本共射放大电路

3、直流通路和交流通路画法举例注意交流通路的画法？

②直接耦合放大电路直流通路交流通路

③阻容耦合共射放大电路

直流通路

交流通路【特别提示】●画直流通路时，一定要保持电路的原有结构不变。●画交流通路时，要画成一个二端口网络。●画交流通路时，只有交流信号源的频率在中频段或高频段时，才可将较大容量的电容视为短路。练习：画出图示各电路的直流通路和交流通路。设所有电容对交流信号均可视为短路。

2.2.1放大电路组成原则（2）静态工作点合适：保证晶体管工作在放大区；场效应管工作在恒流区。

（3）动态信号能够作用于放大管的输入回路。

对于晶体管能产生△uBE或△iB

，对于场效应管能产生△uGS

。

（4）负载上能够获得放大了的动态信号。（5）对实用放大电路：共地、无断路或短路。（1）必须有为放大管提供Q点的直流电源。练习：判断下面电路能否正常放大交流信号？若不能，请改正。注意：不能改变电路原来的共射接法和耦合方式。

判断放大电路能否正常放大的第二种方法：是否有合理的交直流通路。

2.4放大电路的图解分析法

分析放大电路时应遵循的原则：先静态，后动态。

分析放大电路的方法①图解法②等效电路法多用于低频大信号场合只用于小信号场合

一、静态分析1、用图解法求静态工作点（注意直流负载线的概念）2、用图解法分析电路参数对静态工作点的影响。

二、动态分析1、电压放大倍数的分析2、直流负载线与交流负载线3、失真分析4、用图解法估算最大不失真输出电压幅值

1、求静态工作点（注意直流负载线的概念）

①在输入特性曲线上确定IBQ、UBEQ⒈画出直流通路

一、静态分析⒉写出输入回路直流负载线方程。⒊在输入特性曲线上画出该负载线，求出与输入特性曲线的交点的坐标。输入回路直流负载线⒈画出直流通路

一、静态分析⒉写出输出回路直流负载线方程。⒊在输出特性曲线上画出该负载线，求出与iB=IBQ那条线的交点的坐标。输出回路直流负载线

②在输出特性曲线上确定ICQ和UCEQ

注意：

一般可用估算法求静态工作点熟练掌握输出回路直流负载线画法。①改变RB，保持VCC、RC、

不变；OIBiCuCE

Q1RB增大，RB减小，Q点下移；Q点上移；Q2OIBiCuCE

Q1Q3②改变VCC，保持RB、RC、

不变；

升高VCC，直流负载线平行右移，动态工作范围增大，但管子的动态功耗也增大。Q22、电路参数对静态工作点的影响③改变RC，保持RB、VCC、

不变；④

改变

，保持RB、RC、VCC

不变；增大RC，直流负载线斜率改变，则Q点向饱和区移近。OIBiCuCE

Q1Q2OIBiCuCE

Q1Q2增大

，ICQ增大，UCEQ减小，则Q点移近饱和区。

uBE

iB设输入交流信号为:

二、动态分析1、电压放大倍数分析

①求出电路的静态工作点；②根据ui波形作出uBE波形；③根据uBE波形作出iB波形；tQ000.7t6040200uBE/ViB/µAuBE/ViBUBEQIBQ

uCE912t0ICQiC

/mA0IB=40µA2060804Q260uCE/ViC

/mA0tuCE/VUCEQ

iC

电压放大倍数交流负载线④作交流负载线⑤根据iB的波形作出iC与uCE的波形⑥确定电压放大倍数

2、（输出）直流负载线与交流负载线直流负载线：

直流信号所遵循的负载线称为直流负载线。

交流负载线：

动态信号所遵循的负载线称为交流负载线。①直接耦合电路的交直流负载线分析直流负载线方程：UCE=VCC-ICRc交流负载线方程：直流通路

交流通路两线重合

输出端接有负载时，如何？如何画出交流负载线？与直流负载线关系如何？UCE=VCC-ICRc（斜率为-1/Rc）②

阻容耦合电路交直流负载线分析直流通路

交流通路①直流负载线方程：

②交流负载线方程：（斜率为-1/RL′）RL′=Rc//RL③交流负载线的特点

过Q点；

斜率为-1/RL′

输出端空载时，如何？结论2、阻容耦合电路，当输出端空载时，直流负载线与交流负载线重合；否则，两条负载线不重合，但都经过Q点；3、动态分析时，工作点沿交流负载线变化。1、直接耦合电路，直流负载线与交流负载线重合；③阻容耦合电路交直流负载线示意图①

截止失真消除方法：增大VBB或减小Rb能消除截止失真。截止失真是在输入回路首先产生失真！3、失真分析Q点过低将产生截止失真（上削顶）饱和失真产生于晶体管的输出回路！②饱和失真消除方法：增大Rb，减小VBB，减小Rc，减小β，增大VCC。Q点过高将产生饱和失真（下削顶）4、用图解法估算最大不失真输出电压幅度OiB=0QuCE/ViC

/mAACBDE交流负载线

①当交直流负载线重合时，输出波形最大不失真为输出特性的A、B

所限定的范围。

为获得最大不失真输出电压，D点坐标应为问题：如何求最大不失真输出电压？思考：若交直流负载线不重合，如何求最大不失真输出电压？

③此时，输出最大不失真电压幅值为:

②当交直流负载线不重合时，两条负载线及产生的动态信号如图示：？？1、直流通路、交流通路的画法。2、图解法求静态工作点及电压放大倍数的分析。3、Q点对波形失真的影响。4、直流负载线与交流负载线的概念。5、最大不失真输出电压求法。作业：

2.8下次讲：2.5

图解法适用于低频大信号的场合。多用于分析Q点位置、最大不失真输出电压和失真情况

小结

练习：电路如图所示，图（b）是晶体管的输出特性，静态时UBEQ＝0.7V。利用图解法分别求出RL＝∞和RL＝3kΩ时的静态工作点和最大不失真输出电压Uom（有效值）。思路：先求静态工作点Q，即先求出IBQ，再求ICQ和UCEQ;再求交直流负载线方程，并画出交直流负载线；最后求交流最大不失真输出电压。

1、画出放大电路的直流通路；

2、标出晶体管各电极电流和极间电压的参考方向；

例：求阻容耦合单管放大电路的静态工作点。

【解】由直流通路可求出静态工作点

一、估算法求静态工作点

3、根据直流通路中的电量关系求出IBQ、UBEQ和ICQ、UCEQ

（其中，UBEQ=Uon为已知。）

单管共射放大电路二、放大电路的等效电路分析法（针对动态分析）

可将晶体管看成为一个二端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。Q1、晶体管的简化等效电路观察：Q点附近△uBE小范围内，△iB与△uBE成什么关系？⑴输入端口

当输入信号变化时，使放大电路的工作点在静态工作点Q附近发生变化，在小信号变化范围内，输入特性曲线基本上是一条直线，即△iB（ib）与△uBE（ube）成正比。

式中:——为晶体管基区的体电阻，一般取100～300Ω。

——是发射极电流的静态值，单位为mA。结论即从晶体管输入端看进去等效为一个电阻：近似计算得：⑵

输出端口图2.5.1rbe及受控电流源的物理意义观察：在静态工作点Q附近一个微小的范围内，输出特性曲线具备什么特点？晶体管简化微变等效电路

在静态工作点Q附近一个微小的范围内，输出特性曲线基本上是水平的，即△iC

（ic）仅受△iB(

ib）控制，与uce无关，因此晶体管的集电极与发射极之间可以用受控电流源来代替。结论

根据晶体管放大区特点，得：或h参数等效电路的详细分析推导参考华成英版模电教材。2、用微变等效电路法分析放大电路动态参数

动态参数

用交流等效电路法解题的步骤：

（1）画出交流通路；

（2）画出放大电路的微变等效电路；

（3）求解动态参数。例：求图示电路的动态参数

1.电压放大倍数

3.输出电阻Ro

从输出端看进来的等效电阻。本例中，令，则输出电阻求法：令其信号源电压但保留内阻。然后，在输出端加一正弦波测试信号，必然产生动态电流，则

2.输入电阻Ri【例】已知Rb=510kΩ，VCC=12V，Rc=3kΩ，rbb′=150Ω，β＝80，UBEQ=0.7V，RL=3kΩ。求：（1）、Ri和Ro。（2）若所加信号源内阻Rs=2kΩ，求注意放大电路的Ri与信号源内阻无关；Ro与负载无关。（2）若所加信号源内阻Rs=2kΩ，求式中【例2-5-3】在如图2.5.4（a）所示放大电路中，已知VCC=12V，RB=370kΩ，RC=2kΩ，RE=2kΩ，RL=3kΩ，电流放大系数β=80，rbe=1KΩ，UBEQ=0.7V，试求：。1、静态工作点；2、动态参数：直流通路（a）放大电路图【解】1、用估算法求静态工作点。。2、动态参数：（a）放大电路图（c）交流微变等效电路小结作业：P672.92.10本次课重点：1、放大电路的静态工作点估算法；2、放大电路的简化微变等效电路；3、用微变等效法分析放大电路；下次课讲2.6

1、在图示电路中，已知晶体管的

＝80，rbe＝1kΩ，

＝20mV；静态时UBEQ＝0.7V，UCEQ＝4V，IBQ＝20μA。判断下列结论是否正确，凡对的在括号内打“

”，否则打“×”。

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

(×)(×)(×)(√)(×)(×)

1、在图示电路中，已知晶体管的

＝80，rbe＝1kΩ，

＝20mV；静态时UBEQ＝0.7V，UCEQ＝4V，IBQ＝20μA。判断下列结论是否正确，凡对的在括号内打“

”，否则打“×”。

（7）

（8）（9）（10）（11）（12）(√)(√)(√)(×)(×)(×)2、电路如图所示，已知晶体管

＝50，在下列情况下，用直流电压表测晶体管的集电极电位，应分别为多少？设VCC＝12V，晶体管饱和管压降UCES＝0.5V。（1）正常情况（2）Rb1短路

（3）Rb1开路（4）Rb2开路（5）RC短路

解：设UBE＝0.7V。（1）正常情况（2）Rb1短路由于UBE＝0V，T截止，UC＝12V。（4）Rb2开路T截止，UC＝12V。2.6放大电路静态工作点的稳定

静态工作点稳定的必要性及波动原因

静态Q点对放大电路的影响①失真②rbe

导致静态Q点不稳定的因素①电源电压的波动②元件的老化③环境温度的变化一、温度变化对静态工作点的影响2、温度对ICBO（ICEO）的影响

1、温度对输入特性的影响

温度每升高100C,ICBO增加约一倍。TICBOT输入特性曲线左移温度每升高10℃，|uBE|大约下降2～2.5mVUBEQICEO=(1+β）ICBO增大更多，Q点上移。

3、温度对输出特性的影响T曲线上移结论TIC

4、稳定Q点的方法①直流负反馈②温度补偿ICEOUBEQ

二、典型的静态工作点稳定电路

直流通路稳定静态工作点的电路放大电路能够稳定静态工作点，电路必须具备以下两个条件：1.满足I2》IBQ：一般应使

I2≈(5~10)IBQ2.满足UBQ》UBEQ：一般应使

UBQ≈(5~10)UBEQ（分压式放大电路）

1、稳定静态工作点的原理

对于节点B，由KCL得

若I2>>IBQ，则I2≈I1由此可见，当温度变化时，UBQ基本不变。

直流通路B

Q点稳定原理（稳定过程）：UB不变

Q点稳定实质：该电路含电流负反馈。Re是负反馈电阻。

2、静态工作点的估算（IBQ、ICQ和UCEQ）

若I2>>IBQ，则

思考：若不满足I2>>IBQ，如何求Q点？

直流通路B若无特殊说明，均认为满足I2>>IBQ

3、动态参数的估算Ri=RB1∥RB2∥rbeRo=Rc思考：若发射极无旁路电容，微变等效电路如何？Ri=RB1∥RB2∥[rbe+（1+β）RE]Ro=Rc说明若（1＋β）Re>>rbe则稳定性（与温度无关）(实用中常将RE一分为二)无发射极旁路电容时的微变等效电路如图所示。自学P55页例2-6-1

三、稳定静态工作点的其它常见措施

1、用温度补偿元件稳定Q点对于结点B，由KCL得B

2、用直流负反馈和温度补偿元件稳定Q点习题讨论1：电路如图所示，晶体管的、rbe为已知。（2）分别求出RL＝∞和RL＝3kΩ时电路的和Ri、Ro；（1）求出Q点；（3）分析该电路的接法（组态）及该接法特点；（4）分析该种放大电路的应用场合。（1）静态分析直流通路

（2）动态分析（RL=∞时）由上式知：(1)电压放大倍数接近于1但小于1。

(无电压放大作用)(2)输出电压与输入电压同相位。

(具有跟随作用)若：则(较低)求输出电阻基极回路电阻等效到发射极回路时将减小为原来的（3）接法及特点输入端为基极，输出端为发射极，公共端为集电极。故为共集电极放大电路，也称射极输出器。接法（组态）：特点：（4）射极输出器的应用【例2-7-1】（略）电压放大倍数接近于1；输入电阻高，输出电阻低；输出电压与输入电压同相位；有电流放大作用，无电压放大作用。

可以用作输入级、输出级及中间级，具体应用见2.7.3节。直流通路习题讨论2：电路如图所示，晶体管的、rbe为已知。（1）求出Q点；（2）求出电路的、Ri和Ro；（3）分析该电路的接法（组态）及该接法特点。（4）分析该种放大电路的应用场合。（1）静态分析

（2）动态分析（较大）（较小）（较大）（3）接法及特点输入端为发射极，输出端为集电极，公共端为基极。故为共基电极放大电路接法（组态）：特点：（4）共基放大电路应用主要用于宽频带放大，例如无线电通信等方面。【例2-8-1】（略）

电压放大倍数较大；输入电阻小，输出电阻大；输出电压与输入电压同相位；有电压放大作用，无电流放大作用；频率特性好，频带较宽。

2.9三种基本放大电路的比较电压放大电流放大输入电阻输出电阻应用场合共射放大电路有＞100有β中几百~几千Ω大几百~几千Ω一般低频电压放大共集放大电路无＜1有1+β大上百KΩ小十几Ω输入、输出共基放大电路有＞100无α＜1小十几Ω大几百~几千Ω宽频带放大

共集、共基电路的静态分析与动态分析，静态工作点与电压放大倍数，输入、输出电阻的计算，三种电路的特点。下次讲：第三章本次课重点作业：P682-13课堂讨论：2-15，2-18，2-19如何判断三极管放大电路的组态：找输入电极和输出电极，剩下的电极就是公共电极，该放大电路就是共什么极的放大电路。3.1场效应晶体管

场效应管(FET)是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件。

它仅靠半导体中的多数载流子导电，又称单极型晶体管。

类型①结型②绝缘栅型

输入电阻大（107Ω

～1012Ω）、功耗低、噪音低、热稳定性好、抗辐射能力强等。增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道N沟道P沟道

结构

三个电极：源极（s）、栅极（g）、漏极（d），对应于晶体管的e、b、c；有三个工作区：截止区、恒流区、可变电阻区，对应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。

优点保证栅极不取电流导电沟道源极栅极漏极符号结构示意图学习思路：通过学习两种典型场效应管的工作原理，掌握场效应管的特性曲线、工作区、主要参数及工作在典型工作区的条件。

3.1.1结型场效应管(N沟道JFET)1、栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用（uDS=0）沟道最宽沟道变窄沟道消失称为夹断UGS（off）

一、结型场效应管的工作原理

思考：为什么g-s间必须加负电压？uGS可以控制导电沟道的宽度，即可以控制导电沟道的电阻：越大，沟道电阻越大。但只要uDS=0，无漏极电流iD产生。2、漏-源电压对漏极电流的影响（uGS固定）uGS＞UGS（off）且不变，uDS增大，iD增大。预夹断uGD＝UGS（off）uDS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。思考：场效应管工作在恒流区的条件是什么？uGD>UGS（off）uGD<UGS（off）综上分析，结型场效应晶体管的漏极电流iD受uGS和uDS的双重控制，总结如下（对N沟道管）：（2）当uGD=uGS－uDS＞UGS(off)

，即uDS＜uGS－UGS(off)时,漏-源间沟道未夹断，对应不同的uGS，漏-源间可等效为不同阻值的电阻；（3）当uGD=UGS(off)

，即uDS=uGS－UGS(off)时，漏-源间沟道预夹断；（4）当uGD=uGS－uDS＜UGS(off)

，即uDS＞uGS－UGS(off)时,iD几乎与uDS无关，仅决定于uGS，此时，iD表现出恒流特性，可以近似看成是uGS控制的电流源。（1）当0＞uGS＞UGS(off)时，才会正常工作；uGS控制d-s间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UGS（off）IDSSΔiD

不同型号的管子UGS（off）、IDSS将不同。

二、结型场效应管的特性曲线1.输出特性曲线低频跨导夹断电压漏极饱和电流2、转移特性曲线

为什么没有输入特性曲线？

二、结型场效应管的特性曲线(1)可变电阻区:UGS(off)<uGS<0，uDS>uGS-UGS(off)(2)恒流区:(3)夹断区:UGS(off)<uGS<0，uDS<uGS-UGS(off)uGS<UGS(off)3、三个工作区条件

3.1.2绝缘栅型场效应管（又称MOS管）

特点：输入电阻高（Ri>1010Ω）、温度稳定好、易集成化

一、N沟道增强型MOS管①MOS管衬底一般与源极相连使用；②栅极和衬底间形成电容。

③当uGS=0时，无导电沟道。

随着uGS的增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。当反型层将两个N区相接时，形成导电沟道。此时，uGS=

UGS(th)称为开启电压。SiO2绝缘层耗尽层空穴高掺杂反型层大到一定值才开启

N沟道增强型MOS管工作原理1、栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用（uDS=0）试总结一下，N沟道增强型MOS管工作在三个区的条件分别是什么？

iD随uDS的增大而增大，可变电阻区

uGD＝UGS（th）,预夹断

iD几乎仅仅受控于uGS，恒流区刚出现夹断uDS的增大几乎全部用来克服夹断区的电阻2、漏-源电压对漏极电流的影响综上分析，绝缘栅增强型场效应管的漏极电流iD同样受uGS和uDS的双重控制，总结如下（对NMOS管）：（2）当uGD=uGS－uDS＞UGS(th)

，即uDS＜uGS－UGS(th)时,漏-源间沟道未夹断，对应不同的uGS，漏-源间可等效为不同阻值的电阻；（3）当uGD=UGS(th)

，即uDS=uGS－UGS(th)时，漏-源间沟道预夹断；（4）当uGD=uGS－uDS＜UGS(th)

，即uDS＞uGS－UGS(th)时,iD几乎与uDS无关，仅决定于uGS，此时，iD表现出恒流特性，可以近似看成是uGS控制的电流源。（1）当uGS＞UGS(th)＞0时，才会产生导电沟道；

耗尽型MOS管在

uGS＞0、uGS

＜0、uGS

＝0时均可导通，但与结型场效应管不同，由于SiO2绝缘层的存在，在uGS＞0时仍保持g-s间电阻非常大的特点。加正离子小到一定值uGS(off）才夹断uGS=0时就存在导电沟道

二、N沟道耗尽型MOS管N沟道耗尽型MOS管工作在三个区的条件又分别是什么？1、增强型MOS管开启电压

三、N沟道MOS管特性2UGS(th）IDOIDO2UGS(th）2、耗尽型MOS管夹断电压

三、N沟道MOS管特性漏极饱和电流

IDSSIDSS

3.1.3场效应管的主要参数（P83~84）一、直流参数1）开启电压UGS（th)2）夹断电压UGS（0ff)3）饱和漏极电流IDSS增强型MOS管的参数结型管和耗尽型MOS管的参数二、交流参数恒流区时低频跨导：（注意：漏极电流越大，低频跨导就越大。）结型管和耗尽型MOS管的参数4）电流IDO增强型MOS管的参数（其它参数自学了解）(1)可变电阻区:uGS>uGS(th)

但uDS<uGS-uGS(th)(2)恒流区:uGS>uGS(th)且uDS>uGS-uGS(th)(3)夹断区:uGS<0或0<uGS<uGS(th)的区域。

1.结型场效应管小结

一、场效应管三个工作区条件（以N沟道为例）(1)可变电阻区:UGS(off)<uGS<0，uDS>uGS-UGS(off)(2)恒流区:(3)夹断区:UGS(off)<uGS<0，uDS<uGS-UGS(off)uGS<UGS(off)

2.绝缘栅增强型结型场效应管uGD>UGS（off）uGD<UGS（off）uGD>UGS（th）uGD<UGS（th）(1)可变电阻区：uGS>uGS(off)

但uDS<uGS-uGS(off)(2)恒流区：uGS>uGS(off)且uDS>uGS-uGS(off)(3)夹断区：uGS<uGS(off)

3.绝缘栅耗尽型场效应管

二、场效应管与晶体管的比较（其他比较见表3-1-2）场效应管晶体管电极g、s、db、e、c控制类型电压控制元件电流控制元件控制能力较弱（gm较小）(gm≈1~5mS)较强（β较大）(β≈20~100)参与导电的载流子多子多子和少子噪声系数小大uGD>UGS（off）uGD<UGS（off）uGS=0可工作在恒流区的场效应管有哪几种？uGS＞0才工作在恒流区的场效应管有哪几种？uGS＜0才工作在恒流区的场效应管有哪几种？

三、工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性场效应管结型绝缘栅型N沟道P沟道（uGS＜0，uDS＞0）（uGS＞0，uDS＜0）增强型耗尽型N沟道P沟道P沟道N沟道（uGS＞0，uDS＞0）（uGS＜0，uDS＜0）（uGS极性任意，uDS＞0）（uGS极性任意，uDS＜0）讨论3-1下次课讲3.2

【例1】某管子的输出特性曲线如图所示。试分析该管是何种类型的场效应管（结型、绝缘栅型、N沟道、P沟道、增强型、耗尽型）。

【解】该管为N沟道增强型MOS管

【例2】试分析uI为0、8V和10V三种情况下uo之值。

【解】当uGS=uI=0时，管子处于夹断状态，iD=0Uo=uDS=VDD-iDRd=VDD=15V当uGS=uI=8V时，若管子工作于恒流区状态，则iD=1mAUo=uDS=VDD-iDRd=(15-1×5）V=10VuGD=uGS-uDS=(8-10）V=-2V＜uGS(th)假设正确，工作于恒流区。

（1）特性曲线2.N沟道增强型MOS管（无原始导电沟道）（3）工作于恒流区的条件

（2）电流方程uGS>uGS(th)>0且uDS>uGS-uGS(th)

3.N沟道耗尽型MOS管（有原始导电沟道）（3）工作于恒流区条件注意P沟道管uGS和uDS的极性应与N沟道管的相反。

（2）电流方程uGS(off)<uGS

且uDS>uGS-uGS(0ff)

（1）特性曲线

工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性场效应管结型绝缘栅型N沟道P沟道（uGS＜0，uDS＞0）（uGS＞0，uDS＜0）增强型耗尽型N沟道P沟道P沟道N沟道（uGS＞0，uDS＞0）（uGS＜0，uDS＜0）（