模拟电子技术教案

模拟电子技术教案机电工程学院 目录第一章绪论第二章运算放大器第三章半导体二极管及其基本电路第四章

双极结型三极管及放大电路基础第五章模拟集成电路第六章

反馈放大电路第七章

功率放大电路第八章

信号与处理与信号产生电路第九章

直流稳压电源第一章绪论计划学时：2基本要求：了解电子系统与信号，熟悉放大电路的基本知识。教学重点难点：放大电路的一些基本知识。基本内容：1）电子系统与信号2）放大电路的基本知识1.1信号1.信号：信息的载体2.电信号源的电路表达形式电压源等效电路电流源等效电路

1.2信号的频谱

1.电信号的时域与频域表示A.正弦信号

B.方波信号

满足狄利克雷条件，展开成傅里叶级数

2.信号的频谱

频谱：将一个信号分解为正弦信号的集合，得到其正弦信号幅值和相位随角频率变化的分布，称为该信号的频谱。B.方波信号C.非周期信号傅里叶变换：周期信号

:离散频率函数非周期信号:连续频率函数非周期信号包含了所有可能的频率成分（0≤w）通过快速傅里叶变换（FFT）可迅速求出非周期信号的频谱函数。1.3模拟信号和数字信号模拟信号：在时间和幅值上都是连续的信号。数字信号：在时间和幅值上都是离散的信号。处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。

1.4放大电路模型1.放大电路的符号及模拟信号放大

A.电压放大模型B.电流放大模型

1.5放大电路的主要性能指标1.输入电阻

2.输出电阻

3.增益反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为输出信号能量的能力。

4.频率响应

A.频率响应及带宽在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连续变化的稳态响应，称为放大电路的频率响应。B.频率失真（线性失真）幅度失真：对不同频率的信号增益不同产生的失真。相位失真：对不同频率的信号相移不同产生的失真。5.非线性失真

由元器件非线性特性引起的失真。第二章运算放大器计划学时：6基本要求：掌握运算放电路的分析计算教学重点：比例运算电路与求和运算电路的分析及特点教学难点：如何运用“虚短”、“虚断”的概念进行分析运算基本内容：2.1集成电路运算放大器2.2理想运算放大器

2.3基本线性运放电路

2.4同相输入和反相输入放大电路的其他应用

2.1集成电路运算放大器1.集成电路运算放大器的内部组成单元集成运算放大器的内部结构框图运放的简化电路模型通常：

开环电压增益

Avo的105（很高）输入电阻

ri106Ω（很大）输出电阻

ro100Ω（很小）

vO＝Avo(vP－vN)当Avo(vP－vN)V＋时

vO＝V＋当Avo(vP－vN)V-时

vO＝V-

电压传输特性

vO＝f(vP－vN)

线性范围内

vO＝Avo(vP－vN)

Avo——斜率2.2理想运算放大器1.vo的饱和极限值等于运放的电源电压V＋和V－2.运放的开环电压增益很高

若（vP－vN）＞0

则vO=+Vom=V＋

若（vP－vN）＜0

则vO=–Vom=V－3.若V－<vO<V＋

则（vP－vN）0

4.输入电阻ri的阻值很高

使iP≈0、iN≈0

5.输出电阻很小，ro≈0

2.3基本线性运放电路1.基本电路（a）电路图（b）小信号电路模型

同相放大电路

2.负反馈的基本概念

反馈：将放大电路输出量，通过某种方式送回到输入回路的过程。

瞬时电位变化极性——某时刻电位的斜率

电路有vo＝Avo(vp－vn)

引入反馈后vn不为0，vp(vi)不变→(vp－vn)↓→vo↓

使输出减小了，增益Av＝vo/vi下降了，这时的反馈称为负反馈。

3.虚假短路

图中输出通过负反馈的作用，使vn自动地跟踪vp，

即vp≈vn，或vid＝vp－vn≈0。这种现象称为虚假短路，简称虚短

由于运放的输入电阻ri很大，所以，运放两输入端之间的

ip＝-in＝(vp－vn)/ri≈0，这种现象称为虚断。4.几项技术指标的近似计算

（1）电压增益Av

（1）电压增益Av

根据虚短和虚断的概念有

vp≈vn，ip＝-in＝0

所以

（2）输入电阻Ri

输入电阻定义根据虚短和虚断有

vi＝vp，ii＝ip≈0

所以

（3）输出电阻Ro

Ro→05.电压跟随器

根据虚短和虚断有

vo＝vn≈vp＝vi

2.3.2反相放大电路1.基本电路

（a）电路图（b）由虚短引出虚地vn≈0

2.几项技术指标的近似计算

（1）电压增益Av

根据虚短和虚断的概念有

vn≈vp＝0，ii＝0所以i1＝i2

（2）输入电阻Ri

（3）输出电阻Ro

Ro→0

2.4同相输入和反相输入放大电路的应用

2.4.1求差电路

若继续有

则仪用放大器

若则有

2.4.3、积分运算电路分析方法，利用虚短、虚断的概念和基尔霍夫电流定理及电容端电压与通过它的电流的关系列出输出方程。电路的组成如图7.11所示。电路的分析利用上述分析方法可得电路的输出表达式上式表明输出电压为输入电压对时间的积分。式中uo（t1）为t1时刻电容上存的初始电压。电路对不同输入信号的响应（1）当输入信号为阶跃信号时，在它的作用下，电容将近似恒流方式进行充电，输出电压与时间成近似线性关系。因此但由于受集成运放最大值的限制，当输出电压达到最大饱和电压后，将不再变化。（2）当输入信号为方波信号时，输出为三角波。（3）当输入信号为正弦信号时，输出为滞后90o的正弦波。实用积分电路为了限制输出值，实用积分电路中，常在电容上并联一个大电阻，如图7.11中虚线所示。2.4.5微分运算电路电路的组成如图7.14所示。电路的分析利用上述分析方法可求得电路的输出表达式上式表明输出电压正比与输入电压对时间的微分。第三章二极管及其基本电路计划学时：4基本要求：掌握PN结的形成及特性、二极管的基本电路及分析方法，了解二极管的基本知识、和一些特殊二极管。教学重点难点：二极管的伏安特性曲线、一些主要参数基本内容：1）半导体的基本知识2）PN节的形成及特性3）半导体二极管4）二极管基本电路及其分析方法5）特殊二极管3.1半导体的基本知识及PN结形成及特性1、半导体及其导电性能根据物体的导电能力的不同，电工材料可分为三类：导体、半导体和绝缘体。半导体可以定义为导电性能介于导体和绝缘体之间的电工材料，半导体的电阻率为10-3～10-9W·cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化；往纯净的半导体中掺入某些特定的杂质元素时，会使它的导电能力具有可控性；这些特殊的性质决定了半导体可以制成各种器件。2、本征半导体的结构及其导电性能本征半导体是纯净的、没有结构缺陷的半导体单晶。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”，它在物理结构上为共价键、呈单晶体形态。在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导体不导电。3、半导体的本征激发与复合现象当导体处于热力学温度0K时，导体中没有自由电子。当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚而参与导电，成为自由电子。这一现象称为本征激发（也称热激发）。因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。游离的部分自由电子也可能回到空穴中去，称为复合。在一定温度下本征激发和复合会达到动态平衡，此时，载流子浓度一定，且自由电子数和空穴数相等。4、半导体的导电机理自由电子的定向运动形成了电子电流，空穴的定向运动也可形成空穴电流，因此，在半导体中有自由电子和空穴两种承载电流的粒子（即载流子），这是半导体的特殊性质。空穴导电的实质是:相邻原子中的价电子（共价键中的束缚电子）依次填补空穴而形成电流。由于电子带负电，而电子的运动与空穴的运动方向相反，因此认为空穴带正电。5、杂质半导体掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。杂质半导体是半导体器件的基本材料。在本征半导体中掺入五价元素（如磷），就形成N型（电子型）半导体；掺入三价元素（如硼、镓、铟等）就形成P型（空穴型）半导体。杂质半导体的导电性能与其掺杂浓度和温度有关，掺杂浓度越大、温度越高，其导电能力越强。在N型半导体中，电子是多数载流子，空穴是少数载流子。多子（自由电子）的数量＝正离子数＋少子（空穴）的数量在P型半导体中，空穴是多数载流子，电子是少数载流子。多子（空穴）的数量＝负离子数＋少子（自由电子）的数量6、PN结的形成及其单向导电性半导体中的载流子有两种有序运动：载流子在浓度差作用下的扩散运动和电场作用下的漂移运动。同一块半导体单晶上形成P型和N型半导体区域，在这两个区域的交界处，当多子扩散与少子漂移达到动态平衡时，空间电荷区（亦称为耗尽层或势垒区）的宽度基本上稳定下来，PN结就形成了。当P区的电位高于N区的电位时，称为加正向电压（或称为正向偏置），此时，PN结导通，呈现低电阻，流过mA级电流，相当于开关闭合；当N区的电位高于P区的电位时，称为加反向电压（或称为反向偏置），此时，PN结截止，呈现高电阻，流过μA级电流，相当于开关断开。PN结是半导体的基本结构单元，其基本特性是单向导电性：即当外加电压极性不同时，PN结表现出截然不同的导电性能。PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。这正是PN结具有单向导电性的具体表现。7、PN结伏安特性PN结伏安特性方程： 式中：Is为反向饱和电流；UT为温度电压当量，当T＝300K时，≈26mV当u＞0且u>>时，，伏安特性呈非线性指数规律；当u＜0且︱u︱>>时，，电流基本与u无关；由此亦可说明PN结具有单向导电性能。PN结的反向击穿特性：当PN结的反向电压增大到一定值时，反向电流随电压数值的增加而急剧增大。PN结的反向击穿有两类：齐纳击穿和雪崩击穿。无论发生哪种击穿，若对其电流不加以限制，都可能造成PN结的永久性损坏。8、PN结温度特性当温度升高时，PN结的反向电流增大，正向导通电压减小。这也是半导体器件热稳定性差的主要原因。9、PN结电容效应PN结具有一定的电容效应，它由两方面的因素决定:一是势垒电容CB，二是扩散电容CD，它们均为非线性电容。势垒电容是耗尽层变化所等效的电容。势垒电容与PN结的面积、空间电荷区的宽度和外加电压等因素有关。扩散电容是扩散区内电荷的积累和释放所等效的电容。扩散电容与PN结正向电流和温度等因素有关。PN结电容由势垒电容和扩散电容组成。PN结正向偏置时，以扩散电容为主；反向偏置时以势垒电容为主。只有在信号频率较高时，才考虑结电容的作用。3.2二极管及特殊二极管1、半导体二极管的几种常见结构及其应用场合在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分为点接触型、面接触型和平面型三大类。点接触型二极管PN结面积小，结电容小，常用于检波和变频等高频电路。面接触型二极管PN结面积大，结电容大，用于工频大电流整流电路。平面型二极管PN结面积可大可小，PN结面积大的，主要用于功率整流；结面积小的可作为数字脉冲电路中的开关管。2、二极管的伏安特性以及与PN结伏安特性的区别半导体二极管的伏安特性曲线如下图所示，处于第一象限的是正向伏安特性曲线，处于第三象限的是反向伏安特性曲线。1）正向特性：当V＞0，即处于正向特性区域。正向区又分为两段：（1）当0＜V＜Uon时，正向电流为零，Uon称为死区电压或开启电压。（2）当V＞Uon时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。2）反向特性：当V＜0时，即处于反向特性区域。反向区也分两个区域：（1）当VBR＜V＜0时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称反向饱和电流IS。（2）当V≤VBR时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电压。从击穿的机理上看，硅二极管若|VBR|≥7V时，主要是雪崩击穿；若VBR≤4V则主要是齐纳击穿，当在4V～7V之间两种击穿都有，有可能获得零温度系数点。3）二极管的伏安特性与PN结伏安特性的区别：二极管的基本特性就是PN结的特性。与理想PN结不同的是，正向特性上二极管存在一个开启电压Uon。一般，硅二极管的Uon=0.5V左右，锗二极管的Uon=0.1V左右；二极管的反向饱和电流比PN结大。3、温度对二极管伏安特性的影响温度对二极管的性能有较大的影响，温度升高时，反向电流将呈指数规律增加，硅二极管温度每增加8℃，反向电流将约增加一倍；锗二极管温度每增加12℃，反向电流大约增加一倍。另外，温度升高时，二极管的正向压降将减小，每增加1℃，正向压降UD大约减小2mV，即具有负的温度系数。4、二极管的等效电路（或称为等效模型）1）理想模型：即正向偏置时管压降为0，导通电阻为0；反向偏置时，电流为0，电阻为∞。适用于信号电压远大于二极管压降时的近似分析。2）简化电路模型：是根据二极管伏安特性曲线近似建立的模型，它用两段直线逼近伏安特性，即正向导通时压降为一个常量Uon；截止时反向电流为0。3）小信号电路模型：即在微小变化范围内，将二极管近似看成线性器件而将它等效为一个动态电阻rD。这种模型仅限于用来计算叠加在直流工作点Q上的微小电压或电流变化时的响应。5、二极管的主要参数1）最大整流电流IＦ：二极管长期工作允许通过的最大正向电流。在规定的散热条件下，二极管正向平均电流若超过此值，则会因结温过高而烧坏。2）最高反向工作电压UBR：二极管工作时允许外加的最大反向电压。若超过此值，则二极管可能因反向击穿而损坏。一般取UBR值的一半。3）电流IR：二极管未击穿时的反向电流。对温度敏感。IR越小，则二极管的单向导电性越好。4）最高工作频率fM：二极管正常工作的上限频率。若超过此值，会因结电容的作用而影响其单向导电性。6、稳压二极管（稳压管）及其伏安特性稳压管是一种特殊的面接触型半导体二极管，通过反向击穿特性实现稳压作用。稳压管的伏安特性与普通二极管类似，其正向特性为指数曲线；当外加反压的数值增大到一定程度时则发生击穿，击穿曲线很陡，几乎平行于纵轴，当电流在一定范围内时，稳压管表现出很好的稳压特性。7、稳压管等效电路稳压管等效电路由两条并联支路构成：①加正向电压以及加反向电压而未击穿时，与普通硅管的特性相同；②加反向电压且击穿后，相当于理想二极管、电压源Uz和动态电阻rz的串联。8、稳压管的主要参数1）稳定电压UZ：规定电流下稳压管的反向击穿电压。2）最大稳定工作电流IZMAX和最小稳定工作电流IZMIN：稳压管的最大稳定工作电流取决于最大耗散功率，即PZmax=UZIZmax。而Izmin对应UZmin。若IZ＜IZmin，则不能稳压。3）额定功耗PZM：PZM＝UZIZMAX，超过此值，管子会因结温升太高而烧坏。4）动态电阻rZ：rz=DVZ/DIZ，其概念与一般二极管的动态电阻相同，只不过稳压二极管的动态电阻是从它的反向特性上求取的。RZ愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡，稳压效果愈好。5）温度系数α：温度的变化将使UZ改变，在稳压管中，当êUZê＞7V时，UZ具有正温度系数，反向击穿是雪崩击穿；当êUZê＜4V时，UZ具有负温度系数，反向击穿是齐纳击穿；当4V＜êVZê＜7V时，稳压管可以获得接近零的温度系数。这样的稳压二极管可以作为标准稳压管使用。9、稳压管稳压电路稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。电阻有两个作用：一是起限流作用，以保护稳压管；二是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。如P17图1.19所示。10、特殊二极管 与普通二极管一样，特殊二极管也具有单向导电性。利用PN结击穿时的特性可制成稳压二极管，利用发光材料可制成发光二极管，利用PN结的光敏特性可制成光电二极管。第四章双极结型三极管及放大电路基础计划学时：14基本要求：熟悉半导体三极管的特性、共基极放大电路和放大电路的频率响应，掌握共射极放大电路、工作点的稳定问题、小信号模型分析法等教学重点难点：三极管的伏安特性曲线、基本放大电路的特点、静态工作点的图解法与解析法的分析与计算、用h参数等效电路分析各种组态的基本放大电路的动态性能指标、多级放大器的分析计算。基本内容：1）半导体BJT2）共射极放大电路3）图解分析法4）小信号模型分析法5）放大电路的工作点稳定问题6）共集电极电路和共基极电路7）放大电路的频率响应4.1BJT1、晶体管的主要类型和应用场合双极型晶体管BJT是通过一定的工艺，将两个PN结接合在一起而构成的器件，是放大电路的核心元件，它能控制能量的转换，将输入的任何微小变化不失真地放大输出，放大的对象是变化量。BJT常见外形有四种，分别应用于小功率、中功率或大功率，高频或低频等不同场合。2、BJT具有放大作用的内部条件和外部条件1）BJT的内部条件为：BJT有三个区（发射区、集电区和基区）、两个PN结（发射结和集电结）、三个电极（发射极、集电极和基极）组成；并且发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，基区厚度很小。2）BJT放大的外部条件为：发射结正偏，集电结反偏。3、BJT的电流放大作用及电流分配关系晶体管具有电流放大作用。当发射结正向偏置而集电结反向偏置时，从发射区注入到基区的非平衡少子中仅有很少部分与基区的多子复合，形成基极电流，而大部分在集电结外电场作用下形成漂移电流IC，体现出IB对的IC控制作用。此时，可将IC看成电流IB控制的电流源。三个重要的电流分配关系式：IE＝IB＋ICIC＝βIB＋ICEO≈βIBIC＝αIE＋ICBO≈αIE4、晶体管的输入特性和输出特性晶体管的输入特性和输出特性表明各电极之间电流与电压的关系。现以共射电路为例说明。1）共射输入特性：iB＝f(uBE)︱VCE=常数如P24图1.26所示。输入特性曲线分为三个区：死区、非线性区和线性区。其中vCE=0V的那一条相当于发射结的正向特性曲线。当vCE≥1V时，特性曲线将会向右稍微移动一些。但vCE再增加时，曲线右移很不明显。曲线的右移是三极管内部反馈所致，右移不明显说明内部反馈很小。2）共射输出特性：iC＝f(uCE)︱iB=常数，它是以iB为参变量的一族特性曲线。对于其中某一条曲线，当vCE=0V时，iC=0；当vCE微微增大时，iC主要由vCE决定；当vCE增加到使集电结反偏电压较大时，特性曲线进入与vCE轴基本平行的区域(这与输入特性曲线随vCE增大而右移的原因是一致的)。因此，输出特性曲线可以分为三个区域：饱和区、截止区和放大区。3）晶体管工作在三种不同工作区外部的条件和特点工作状态NPN型PNP型特点截止状态E结、C结均反偏VB＜VE、VB＜VCE结、C结均反偏VB＞VE、VB＞VCIC≈0放大状态E结正偏、C结均反偏VC＞VB＞VEE结正偏、C结均反偏VC＜VB＜VEIC≈βIB饱和状态E结、C结均正偏VB＞VE、VB＞VCE结、C结均正偏VB＜VE、VB＜VCVCE＝VCES5、晶体管的主要参数1）直流参数(1)共射直流电流放大系数：=（IC－ICEO）/IB≈IC/IB|，在放大区基本不变。(2)共基直流放大系数：=（IC－ICBO）/IE≈IC/IE显然与之间有如下关系：=IC/IE=IB/(1+)IB=/(1+)(3)穿透电流ICEO：ICEO=（1+）ICBO；式中ICBO相当于集电结的反向饱和电流。2）交流参数(1)共射交流电流放大系数β：b=DIC/DIB½，在放大区b值基本不变。(2)共基交流放大系数α：α=DIC/DIE½当ICBO和ICEO很小时，≈a、≈b，可以不加区分。(3)特征频率fT：三极管的b值不仅与工作电流有关，而且与工作频率有关。由于结电容的影响，当信号频率增加时，三极管的b将会下降。当b下降到1时所对应的频率称为特征频率。3）极限参数和三极管的安全工作区（1）最大集电极电流ICM：当集电极电流增加时，b就要下降，当b值下降到线性放大区b值的70～30％时，所对应的集电极电流称为最大集电极电流ICM。至于b值下降多少，不同型号的三极管，不同的厂家的规定有所差别。可见，当IC＞ICM时，并不表示三极管会损坏。（2）最大集电极耗散功率PCM：PCM=iCuCE。对于确定型号的晶体管，PCM是一个定值。当硅管的结温大于150℃、锗管的结温大于70℃时，管子的特性明显变坏，甚至烧坏。（3）极间反向击穿电压：晶体管某一级开路时，另外两个电极之间所允许加的最高反向电压，即为极间反向击穿电压，超过此值管子会发生击穿现象。极间反向电压有三种：UCBO、UCEO和UEBO。由于各击穿电压中UCEO值最小，选用时应使其大于放大电路的工作电源VCC。（4）三极管的安全工作区：由PCM、ICM和击穿电压V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定四个区：过损耗区、过电流区、击穿区和安全工作区。使用时应保证三极管工作在安全区。6、温度对晶体管特性及参数的影响1）温度对反向饱和电流的影响：温度对ICBO和ICEO等由本征激发产生的平衡少子形成的电流影响非常严重。2）温度对输入特性的影响：当温度上升时，正向特性左移。当温度变化1℃时，UBE大约下降2～2.5mV，UBE具有负温度系数。3）温度对输出特性的影响温度升高时，由于ICEO和β增大，且输入特性左移，导致集电极电流IC增大，输出特性上移。总之，当温度升高时，ICEO和β增大，输入特性左移，最终导致集电极电流增大。4.2基本共射放大电路组成原理1、放大的概念在电子电路中，放大的对象是变化量，常用的测试信号是正弦波。放大电路放大的本质是在输入信号的作用下，通过有源元件（BJT或FET）对直流电源的能量进行控制和转换，使负载从电源中获得输出信号的能量，比信号源向放大电路提供的能量大的多。因此，电子电路放大的基本特征是功率放大，表现为输出电压大于输入电压，输出电流大于输入电流，或者二者兼而有之。在放大电路中必须存在能够控制能量的元件，即有源元件，如BJT和FET等。放大的前提是不失真，只有在不失真的情况下放大才有意义。2、两种常见的共射放大电路组成及各部分作用1）直接耦合共射放大电路：信号源与放大电路、放大电路与负载之间均直接相连。适合于放大直流信号和变化缓慢的交流信号。2）阻容耦合共射放大电路：信号源与放大电路、放大电路与负载之间均通过耦合电容相连。不能放大直流信号和变化缓慢的交流信号；只能放大某一频段范围的信号。。3）放大电路中元件及作用（1）三极管T——起放大作用。（2）集电极负载电阻RC——将变化的集电极电流转换为电压输出。（3）偏置电路VCC，Rb——使三极管工作在放大区，VCC还为输出提供能量。（4）耦合电容C1，C2——输入电容C1保证信号加到发射结，不影响发射结偏置。输出电容C2保证信号输送到负载，不影响集电结偏置。4、静态工作点设置的必要性对放大电路的基本要求一是不失真，二是能放大。只有保证在交流信号的整个周期内三极管均处于放大状态，输出信号才不会产生失真。故需要设置合适的静态工作点。Q点不仅电路是否会产生失真，而且影响放大电路几乎所有的动态参数。5、基本共射放大电路的工作原对于基本放大电路，只有设置合适的静态工作点，使交流信号驮载在直流分量之上，以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。基本共射放大电路的电压放大作用是利用晶体管的电流放大作用，并依靠将电流的变化转化为电压的变化来实现的。6、放大电路的组成原则1）为了使BJT工作于放大区、FET工作于恒流区,必须给放大电路设置合适的静态工作点，以保证放大电路不失真。2）在输入回路加入ui应能引起uBE的变化,从而引起iB和iC的变化。3）输出回路的接法应当使iC尽可能多地流到负载RL中去,或者说应将集电极电流的变化转化为电压的变化送到输出端。4.3放大电路的基本分析方法1、直流通路、交流通路及其画法（1）直流通路：在直流电源的作用下，直流电流流经的通路，用于求解静态工作点Q的值。（2）直流通路的画法：电容视为开路、电感视为短路；信号源视为短路，但应保留内阻。（3）交流通路：在输入信号作用下，交流信号流经的通路，用于研究和求解动态参数。（4）交流通路的画法：耦合电容视为短路；无内阻直流电源视为短路；2、放大电路的静态分析和动态分析（1）静态分析：就是求解静态工作点Q，在输入信号为零时，BJT或FET各电极间的电流和电压就是Q点。可用估算法或图解法求解。（2）动态分析就是求解各动态参数和分析输出波形。通常，利用三极管h参数等效模型画出放大电路在小信号作用下的微变等效电路，并进而计算输入电阻、输出电阻与电压放大倍数。或利用图解法确定最大不失真输出电压的幅值、分析非线性失真等情况。放大电路的分析应遵循“先静态，后动态”。的原则，只有静态工作点合适，动态分析才有意义；Q点不但影响电路输出信号是否失真，而且与动态参数密切相关。3、图解法确定Q点和最大不失真输出电压（1）用图解法确定Q点的步骤：已知晶体管的输出特性曲线族→由直流通路求得IBQ→列直流通路的输出回路电压方程得直流负载线→在输出特性曲线平面上作出直流负载线→由IBQ所确定的输出特性曲线与直流负载线的交点即为Q点。（2）输出波形的非线性失真非线性失真包括饱和失真和截止失真。饱和失真是由于放大电路中三极管工作在饱和区而引起的非线性失真。截止失真是由于放大电路中三极管工作在截止区而引起的非线性失真。截止失真的波形饱和失真的波形放大电路要想获得大的不失真输出，需要满足两个条件：一是Q点要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；二是要有合适的交流负载线。（3）直流负载线和交流负载线由放大电路输出回路电压方程所确定的直线称为负载线。由直流通路确定的负载线为直流负载线；由交流通路确定的负载线为交流负载线，可通过Q、B两点作出。对于放大电路与负载直接耦合的情况，直流负载线与交流负载线是同一条直线；而对于阻容耦合放大电路，只有在空载情况下，两条直线才合二为一。（4）最大不失真输出电压有效值 式中：说明：当放大电路带上负载后，在输入信号不变的情况下，输出信号的幅度变小。举例：放大电路静态工作点和动态范围的确定。4、等效电路法求解静态工作点即利用直流通路估算静态工作点、、和。其中硅管的；锗管的，无须求解；其余三个参数的求解方法为：（1）列放大电路输入回路电压方程可求得；（2）根据放大区三极管电流方程可求得；（3）列放大电路输出回路电压方程可求得；5、BJT的h参数等效模型（1）BJT等效模型的建立：三极管可以用一个二端口模型来代替；对于低频模型可以不考虑结电容的影响；小信号意味着三极管近似在线性条件下工作，微变也具有线性同样的含义。（2）BJT的h参数方程及等效模型vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevceBJT的h参数等效模型如图所示。（3）h参数的物理意义1即rbe：三极管的交流输入电阻，对于小功率三极管可用近似公式计算如下：电压反馈系数：反映三极管内部的电压反馈，因数值很小，一般可以忽略。：在小信号作用时，表示晶体管在Q点附近的的电流放大系数b。：三极管输出电导，反映输出特性上翘的程度。常称1/为c-e间动态电阻。通常的值小于10-5S，当其与电流源并联时，因分流极小，可作开路处理。注意：h参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。h参数与工作点有关，在放大区基本不变。h参数都是微变参数，所以只适合对交流小信号的分析6、等效电路法求解放大电路的动态参数将BJT的h参数等效模型代入放大电路的交流通路，即为放大电路的微变等效电路。放大电路的动态分析就是利用放大电路的微变等效电路计算输入电阻、输出电阻与电压放大倍数。举例：如P86例2.3图2.20所示放大电路静态工作点的求解和性能指标计算。4.4放大电路静态工作点的稳定1、静态工作点稳定的必要性静态工作点不但决定了电路是否产生失真，而且还影响着电压放大倍数和输入电阻等动态参数。实际上，电源电压的波动、元件老化以及因温度变化所引起的晶体管参数变化，都会造成静态工作点的不稳定，从而使动态参数不稳定，有时甚至造成电路无法正常工作。在引起Q点不稳定的诸多因素中，温度对晶体管的影响是最主要的。2、温度变化对静态工作点产生的影响温度变化对静态工作点的影响主要表现为，温度变化影响晶体管的三个主要参数：、β和。这三者随温度升高产生变化，其结果都使值增大。硅管的小，受温度影响小，故其β和受温度影响是主要的；锗管的大，受温度影响是主要的。3、稳定静态工作点的原则和措施为了保证输出信号不失真，对放大电路必须设置合适的静态工作点，并保证工作点的稳定。（1）采用不同偏置电路稳定静态工作点的原则是：当温度升高使增大时，要自动减小以牵制的增大。（2）稳定静态工作点可以归纳为三种方法：P89图2.21所示。（1）温度补偿；（2）直流负反馈；（3）集成电路中采用恒流源偏置技术；4、典型静态工作点稳定电路——分压式偏置电路的分析1）Q点稳定原理分压偏置电路如P90图2.22所示。稳定静态工作点的条件为：I1＞＞IB和VB＞＞UBE；此时，，即当温度变化时，基本不变。T（℃）↑→↑（↑）→↑（因为T（℃）↑→↑（↑）→↑（因为基本不变）→↓→↓↓当温度降低时，各物理量向相反方向变化。这种将输出量（）通过一定的方式（利用将的变化转化为电压的变化）引回到输入回路来影响输入量的措施称为反馈。可见，在Q点稳定过程中，作为负反馈电阻起着重要的作用。典型静态工作点稳定电路利用直流负反馈来稳定Q点。2）分压式偏置电路的静态分析分压式偏置电路的静态分析有两种方法：一是戴维南等效电路法；二是估算法，这种方法的使用条件为I1＞＞IBE，或者。3）分压式偏置电路的动态分析动态分析时，射极旁路电容应看成短路。画放大电路的微变等效电路时，要特别注意射极电阻有无被射极旁路电容旁路，正确画出“交流地”的位置，根据实际电路进行计算即可。4.5共集放大电路和共基放大电路1、三极管放大电路的基本接法三极管放大电路的基本接法亦称为基本组态，有共射（包括工作点稳定电路）、共基和共集三种。共射放大电路以发射极为公共端，通过iB对ic的控制作用实现功率放大。共集放大电路以集电极为公共端，通过iB对iE的控制作用实现功率放大。共基放大电路以基极为公共端，通过iE对iB的控制作用实现功率放大。2、共集放大电路的组成及静态和动态分析共集放大电路的组成共集放大电路亦称为射极输出器，为了保证晶体管工作在放大区，在晶体管的输入回路，、与VCC共同确定合适的静态基极电流；晶体管输出回路中，电源VCC，提供集电极电流和输出电流，并与配合提供合适的管压降UCE。2）共集放大电路的静态分析与共射电路静态分析方法基本相同。（1）列放大电路输入方程可求得；（2）根据放大区三极管电流方程可求得；（3）列放大电路输出方程可求得；3）共集放大电路的动态分析共集放大电路的动态分析方法与共射电路基本相同，只是由于共集放大电路的“交流地”是集电极，一般习惯将“地”画在下方，所以微变等效电路的画法略有不同，如P92图2.23（d）所示。3、共基放大电路的静态和动态分析1）共基放大电路的静态分析与共射电路静态分析方法基本相同。（1）列放大电路输入回路电压方程可求得；（2）根据放大区三极管电流方程可求得；（3）列放大电路输出回路电压方程可求得；2）共基放大电路的动态分析共基放大电路的动态分析方法与共射电路基本相同，只是由于共基放大电路的“交流地”是基极，一般习惯将“地”画在下方，所以微变等效电路的画法略有不同。4、三种接法的比较共射放大电路既有电压放大作用又有电流放大作用，输入电阻居三种电路之中，输出电阻较大，适用于一般放大。共集放大电路只有电流放大作用而没有电压放大作用，因其输入电阻高而常做为多级放大电路的输入级，因其输出电阻低而常做为多级放大电路的输出级，因其放大倍数接近于1而用于信号的跟随。共基放大电路只有电压放大作用而没有电流放大作用，输入电阻小，高频特性好，适用于宽频带放大电路。4.6放大电路频率响频率响应的基本概念放大电路的频率响应可由放大器的放大倍数对频率的关系来描述，即式中A(f)称为幅频特性，它是放大倍数的幅值与频率的函数式。φ(f)称为相频特性，它是放大倍数的相位角与频率的函数式。两种特性综合起来可全面表征放大倍数的频率响应。由图可见，在一个较宽的频率范围内，曲线是平坦的，即放大倍数不随信号频率变化，其电压放大倍数用Aum表示，在此频率范围内，所有电容（耦合电容、旁路电容和器件的极间电容等）的影响可以忽略不计。当频率降低时，耦合电容和旁路电容的影响不可忽略，致使放大倍数下降。当频率升高时，器件的极间电容的影响不可忽略，放大倍数亦下降。fL和fH分别称为下限截止频率（简称下限频率）和上限截止频率（简称上限频率）它们是放大倍数下降到中频放大倍数的倍时所确定的两个频率。低频区：低于fL的频率范围称为低频区。高频区：高于fH的频率范围称为高频区。中频区：介于fL和fH之间频率范围称为中频区，通常又称为放大电路的通频带fbw=fH－fL。频率响应的基本分析方法波特图：一种频率响应曲线图，此图为半对数坐标图，即频率采用对数分度，而幅值（以dB表示的电压放大倍数）或相位角则采用线性分度。在近似分析中，为了缩短坐标，扩大视野，常采用折线化的近似波特图法描绘幅频特性和相频特性曲线。3、RC低通电路和高通电路1.RC低通电路的频率响应增益频率函数电压增益的幅值电压增益的相角

②频率响应曲线描述幅频响应相频响应

2.RC高通电路的频率响应RC电路的电压增益：幅频响应相频响应（1）放大电路的频率响应的特征可用RC低通电路和高通电路来模拟。（2）截止频率fL和fH是频率响应的关键点，无论是幅频特性还是相频特性，基本都是以它为中心而变化的，求出fL和fH后就可近似地描绘放大电路完整的频率响应曲线。（3）fL和fH都是与对应的回路时间常数τ=RC成反比。4、晶体管的高频等效模型混合II形高频小信号模型低频时，混合模型与H参数模型等价1、单管共射放大电路的频率响应共射放大电路如图所示。其全频段交流等效电路如图所示。高频放大倍数的频率响应（1）由三极管极间电容引起，大容量电容看成短路。（2）高频交流等效电路。（3）高频放大倍数表达式式中R=rb’e∥（rb’b+Rs∥Rb），fH为上限频率，其表达式为（4）幅频特性和相频特性的表达式低频放大倍数的频率响应（1）由耦合电容引起，三极管极间电容看成开路。（2）低频交流等效电路如下图所示。（3）低频放大倍数表达式式中fL为下限频率，其表达式为（4）幅频特性和相频特性的表达式第五章集成电路计划学时：6基本要求：掌握差分式放大电路；了解集成运算放大器的特性、电流源和主要参数，乘法器原理。。教学重点难点：差动放大电路的分析计算，通用型集成运算放大器的组成和工作原理。基本内容：1）集成电路运算放大器中的电流源2）差分式放大电路3）集成电路运算放大器4）集成电路运算放大器的主要参数5）乘法器原理5.1集成电路概述1、概述集成电路中的元器件特点1、集成电路中的元器件是在相同的工艺条件下做出的，邻近的器件具有良好的对称性，而且受环境温度和干扰的影响后的变化也相同，因而特别有利于实现需要对称结构的电路。2、集成工艺制造的电阻、电容数值范围有一定的限制。3、集成工艺制造晶体管、场效应管最容易，众多数量的晶体管通过一次综合工艺完成。集成晶体管有纵向NPN型管、横向PNP型管和场效应管，前者在集成元器件中占用硅片面积最小、性能好、β值高，用的也最多；而横向PNP管是利用制造纵向NPN管的工艺或稍加改造制成，其中PNP管β值低，但反耐压高，常和NPN型管配合使用。集成电路结构形式上的特点利用元器件参数的对称性来提高电路稳定性利用有源器件代替无源元件采用直接耦合方式采用较复杂的电路结构适当利用外接分立元件2、电流源电路及电路及有源负载放大电路电流源是一个使输出电流恒定的电源电路，与电压源相对应。在模拟集成电路中，常用的电流源电路有：镜像电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源等。1）镜像电流源图镜像电流源电路如上图所示镜像电流源电路，它的特点是工作三极管的集电极电流是电流源电路电流的镜像(相等）。三极管T1、T2匹配，，则且，当时，，IC2和IREF是镜像关系。2）微电流源微电流源电路如下图所示，通过接入Re电阻得到一个比基准电流小许多倍图微电流源的微电流源，适用于微功耗的集成电路中。由图可得：因DVBE小，IO<<IREF。同时IO的稳定性也比IREF好。3）多路电流源通过一个基准电流源稳定多个三极管的工作点电流，即可构成多路电流源，电路见下图。图中一个基准电流IREF可获得多个恒定电流IC2、IC3¼。图多路电流源5.2差动放大电路1、直接耦合放大电路的零点漂移直接耦合放大电路的零点漂移主要是晶体管的温漂造成的。在基本差动放大电路中，利用参数的对称性进行补偿来抑制温漂。在长尾电路和具有恒流源的差动放大电路中，还利用共模负反馈或恒流源抑制每只放大管的温漂。2、差动放大电路组成及特点1）电路组成差分放大器是由对称的两个基本放大电路通过射极公共电阻耦合构成的。“对称”的含义是两个三极管的特性一致，电路参数对应相等，即Rc1=Rc2，Rb1=Rb2，b1=b2，VBE1=VBE2，rbe1=rbe2，ICBO1=ICBO2。2）电路特性（1）差动放大电路对零漂在内的共模信号有抑制作用；（2）差动放大电路对差模信号有放大作用；（3）共模负反馈电阻Re的作用：①稳定静态工作点。②对差模信号无影响。③对共模信号有负反馈作用：Re越大对共模信号的抑制作用越强；也可能使电路的放大能力变差。3、差动放大电路的输入和输出方式1）差动放大电路可以有两个输入端：同相输入端和反相输入端。根据规定的正方向，在某输入端加上一定极性的信号，如果输出信号的极性与其相同，则该输入端称为同相输入端。反之，如果输出信号的极性与其相反，则该输入端称为反相输入端。2）信号的输入方式：若信号同时加到同相输入端和反相输入端，称为双端输入；若信号仅从一个输入端加入，称为单端输入。3）信号的输出方式：差动放大电路可以有两个输出端：集电极C1和C2。从C1和C2输出称为双端输出；仅从集电极C1或C2对地输出称为单端输出。按照信号的输入、输出方式，或输入端与输出端接地情况的不同，差动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；4、差模信号和共模信号1）差模信号：幅度相等、极性相反的一对输入信号。通常为有用信号。2）共模信号：幅度相等、极性相同的一对输入信号。通常为温漂和干扰信号。3）比较输入：和可以分解为一对差模信号和一对共模信号的叠加作用。差模信号为：；共模信号为：和均接地，故信号的输入方式无关，可分两种情况进行：双端输出和单端输出。1）双端输出双端输出，所以，与电路有无接负载无关。1列输入回路电压方程，并根据放大区即可求得和；2列输出回路电压方程可求得；2）单端输出；在放大区有；但是，，。所以，应该采用戴维南等效定理将原电路的和或和6、差动放大电路的动态性能指标（1）差模电压放大倍数Ad：描述电路放大差模信号的能力；（2）差模输入电阻Rid：差模信号作用下的输入电阻。（3）差模输出电阻Rod：差模信号作用下的输出电阻。（4）共模电压放大倍数Ac：描述电路抑制共模信号的能力；（5）共模抑制比；理想情况下，共模放大倍数为0，共模抑制比为∞。7、差动放大电路的动态分析求解动态参数的关键是针对差模参数和共模参数，应分别画出微变等效电路进行计算。差模和共模微变等效电路的主要区别是对Re的处理不同：在差模等效电路中，双端输入时Re视为短路；单端输入时Re视为开路。在共模信号作用下对单边电路而言，发射极等效电阻为2Re。虽然差动放大电路有四种接法，且有三种不同的输入信号。由于单端输入可以转换为双端输入；比较输入可以看成是差模输入和共模输入的叠加。实际分析计算时，只须考虑两种情况：差模信号作用下的双入—双出、双入—单出；共模信号作用下的双入—双出、双入—单出。8、改进型为了既能采用较低的电源电压又能有很大的Re等效电阻，可采用恒流源电路来替代Re，这样可以大大增加电路抑制共模信号的能力。5.3集成电路运算放大器1、集成运算放大电路的组成及各部分的作用集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路，它的方框图如下图所示。运算放大器方框图输入级要使用高性能的差分放大电路，它必须对共模信号有很强的抑制力，而且采用双端输入、双端输出的形式。中间放大级要提供高的电压增益，以保证运放的运算精度。中间级的电路形式多为差分电路和带有源负载的高增益放大器。互补输出级由PNP和NPN两种极性的三极管或复合管组成，以获得正负两个极性的输出电压或电流。具体电路参阅功率放大器。4）偏置电流源可提供稳定的几乎不随温度而变化的偏置电流，以稳定工作点。2、集成运算放大器的引线和符号1）集成运算放大器的符号中有三个引线端，两个输入端，一个输出端。一个称为同相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用符号‘+’或‘IN+’表示；另一个称为反相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相异，用符号“-”或“IN-”表示。输出端一般画在输入端的另一侧，在符号边框内标有‘+’号。实际的运算放大器通常必须有正、负电源端有的品种还有补偿端和调零端。2）集成运算放大器的符号按照国家标准符号如下图所示。（a）国家标准符号(b)原符号模拟集成放大器的符号F007通用集成运放电路简介3、集成运放的主要性能指标运算放大器的技术指标很多，其中一部分与差分放大器和功率放大器相同，另一部分则是根据运算放大器本身的特点而设立的。各种主要参数均比较适中的是通用型运算放大器，对某些项技术指标有特殊要求的是各种特种运算放大器。（1）运算放大器的静态技术指标1）输入失调电压VIO(inputoffsetvoltage)：输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，即为折算到输入端的失调电压。VIO是表征运放内部电路对称性的指标。2）输入失调电流IIO(inputoffsetcurrent)：在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，用于表征差分级输入电流不对称的程度。3）输入偏置电流IB(inputbiascurrent)：运放两个输入端偏置电流的平均值，用于衡量差分放大对管输入电流的大小。4）输入失调电压温漂：在规定工作温度范围内，输入失调电压随温度的变化量与温度变化量之比值。5）输入失调电流温漂：在规定工作温度范围内，输入失调电流随温度的变化量与温度变化量之比值。6）最大差模输入电压(maximumdifferentialmodeinputvoltage)：运放两输入端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时,差分管将出现反向击穿现象。7）最大共模输入电压(maximumcommonmodeinputvoltage)：在保证运放正常工作条件下，共模输入电压的允许范围。共模电压超过此值时，输入差分对管出现饱和，放大器失去共模抑制能力。（2）运算放大器的动态技术指标1)开环差模电压放大倍数(openloopvoltagegain)：运放在无外加反馈条件下，输出电压与输入电压的变化量之比。2)差模输入电阻(inputresistance)：输入差模信号时，运放的输入电阻。3)共模抑制比(commonmoderejectionratio)：与差动放大电路中的定义相同，是差模电压增益与共模电压增益之比，常用分贝数来表示。KCMR=20lg(Avd/Avc)(dB)4)－3dB带宽(—3dBbandwidth)：运算放大器的差模电压放大倍数在高频段下降3dB所定义的带宽。5)单位增益带宽(BW•G)(unitgainbandwidth)：下降到1时所对应的频率，定义为单位增益带宽。6)转换速率(压摆率)(slewrate)：反映运放对于快速变化的输入信号的响应能力。转换速率的表达式为7)等效输入噪声电压Vn(equivalentinputnoisevoltage)：输入端短路时，输出端的噪声电压折算到输入端的数值。这一数值往往与一定的频带相对应。集成运放电路的低频等效电路集成运放的电压传输特性理想运放的性能指标Aod＝∞Rid＝∞Ro＝0KCMR＝∞fH＝∞UOI、IOI及其温漂均为零，且无任何内部噪声。理想运放的两个工作区线性工作区特点特点为（1）uo＝Aod（uP－uN）（2）具有虚短（即uP=uN）、虚断（即iP=iN=0）的特点。非线性工作区特点为（1）当uP＞uN时uo正向饱和，当uP＜uN时uo负向饱和。（2）具有虚断的特点。5.4模拟乘法器及其应用模拟乘法器是实现两个模拟量相乘的非线性电子器件，利用它可以方便地实现乘、除、乘方和开方运算电路。此外，由于它还能广泛地应用于广播电视、通信、仪表和自动控制系统之中，进行模拟信号的处理。集成模拟乘法器是继集成运放之后另一大类通用型有源器件，成为模拟集成电路的重要分支之一。模拟乘法器简介模拟乘法器有两个输入端，一个输出端，输入及输出均对“地”而言，其输出电压是两个输入端信号的乘积。模拟乘法器的工作原理1）简单的变跨导二象限模拟乘法器2）双平衡式模拟乘法器模拟乘法器的应用乘法运算电路除法运算电路开方运算电路第六章反馈放大电路计划学时：12基本要求：熟悉负反馈对放大电路性能的改善及负反馈放大电路的稳定问题；掌握反馈的基本概念与分类、负反馈放大电路的方框图、分析方法及增益的一般表达式。教学重点难点：反馈极性和类型的判断，深度负反馈放大器倍数的分析计算。基本内容：1）反馈的基本概念与分类2）负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式3）负反馈对放大电路性能的改善4）负反馈放大电路的分析方法5）负反馈放大电路的稳定问题6.1反馈的基本概念与分类1、反馈的基本概念1）什么是反馈反馈：将放大器输出信号的一部分或全部经反馈网络送回输入端。反馈的示意图见下图所示。反馈信号的传输是反向传输。开环：放大电路无反馈，信号的传输只能正向从输入端到输出端。闭环：放大电路有反馈，将输出信号送回到放大电路的输入回路，与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。图示中是输入信号，是反馈信号，称为净输入信号。所以有2)负反馈和正反馈负反馈：加入反馈后，净输入信号<，输出幅度下降。应用：负反馈能稳定与反馈量成正比的输出量，因而在控制系统中稳压、稳流。正反馈：加入反馈后，净输入信号>，输出幅度增加。应用：正反馈提高了增益，常用于波形发生器。3)交流反馈和直流反馈直流反馈：反馈信号只有直流成分；交流反馈：反馈信号只有交流成分；交直流反馈：反馈信号既有交流成分又有直流成分。直流负反馈作用：稳定静态工作点；交流负反馈作用：从不同方面改善动态技术指标，对Au、Ri、Ro有影响。2、反馈的判断1）有无反馈的判断（1）是否存在除前向放大通路外，另有输出至输入的通路——即反馈通路；（2）反馈至输入端不能接地，否则不是反馈。2）正、负反馈极性的判断之一—瞬时极性法（1）在输入端，先假定输入信号的瞬时极性；可用“+”、“-”或“↑”、“↓”表示；（2）根据放大电路各级的组态，决定输出量与反馈量的瞬时极性;（3）最后观察引回到输入端反馈信号的瞬时极性，若使净输入信号增强，为正反馈，否则为负反馈。注意：*极性按中频段考虑；*必须熟悉放大电路输入和输出量的相位关系。 *反馈类型主要取决于电路的连接方式，而与Ui的极性无关。对单个运放一般有：反馈接至反相输入端为负反馈反馈接至同相输入端为正反馈3）电压反馈和电流反馈（1）电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比例（采样输出电压）；（2）电流反馈，反馈信号的大小与输出电流成比例（采样输出电流）。（3）判断方法：将输出电压‘短路’，若反馈回来的反馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。应用中，若要稳定输出端某一电量，则采样该电量，以负反馈形式送输入端。电压负反馈作用：稳定放大电路的输出电压。电流负反馈作用：稳定放大电路的输出电流。4）串联反馈和并联反馈（根据反馈信号在输入端的求和方式）（1）串联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的两个电极上，此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。（2）并联反馈，反馈信号加在放大电路输入回路的同一个电极，此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。（3）判别方法：将反馈节点对地短接，若输入信号仍能送入放大电路，则反馈为串联反馈，否则为并联反馈。对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基极，另一个加在发射极则为串联反馈。对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端，另一个加在反相输入端则为串联反馈。5）正、负反馈极性的判断法之二：在明确串联反馈和并联反馈后，正、负反馈极性可用下列方法来判断：（1）反馈信号和输入信号加于输入回路同一点时：瞬时极性相同的为正反馈；瞬时极性相反的是负反馈；（2）反馈信号和输入信号加于输入回路两点时：瞬时极性相同的为负反馈；瞬时极性相反的是正反馈。对三极管放大电路来说这两点是基极和发射极，对运算放大器来说是同相输入端和反相输入端。注意：输入信号和反馈信号的瞬时极性都是指对地而言，这样才有可比性。6）直、交流反馈方法判断：根据反馈网络中是否有动态元件进行判断。（1）若反馈网络无动态元件（通常为电容），则反馈信号交、直流并存；（2）若反馈网络有电容串联，则只有交流反馈；（3）若反馈网络有电容并联，则只有直流反馈。6.2、负反馈放大电路的四种基本组态1）负反馈的基本组态类型： 电压串联负反馈，电压并联负反馈，电流串联负反馈，电流并联负反馈。2)负反馈放大电路反馈组态的判断方法：（1）从放大器输出端的采样物理量，看反馈量取自电压还是电流；（2）从输入端的连接方式，判断反馈是串联还是并联。3）四种负反馈组态及组态的判断（1）电压串联负反馈*表现形式：输出和反馈均以电压的形式出现 (a)分立元件放大电路(b)集成运放放大电路在放大器输出端，采样输出电压,反馈量与成正比，为电压反馈；在放大器输入端,信号以电压形式出现,与相串联,为串联反馈；*参量表示：因输出端采样电压，在输入端是输入电压和反馈电压相减，所以：闭环放大倍数：反馈系数。对于图上(a)，对于图下(b)*判断方法对上图(a)所示电路，根据瞬时极性法判断，经Rf加在发射极E1上的反馈电压为‘+’，与输入电压极性相同，且加在输入回路的两点，故为串联负反馈。反馈信号与输出电压成比例，是电压反馈。后级对前级的这一反馈是交流反馈，同时Re1上还有第一级本身的负反馈。对图(b)，因输入信号和反馈信号加在运放的两个输入端，故为串联反馈，根据瞬时极性判断是负反馈，且为电压负反馈。结论是交直流串联电压负反馈。（2）电流串联负反馈*表现形式：输出采样输出电流，而反馈量则以电压的形式出现电路如下图所示。图(a)是共射基本放大电路将Ce去掉而构成。图(b)是由集成运放构成。(a)(b)*参量表示：对图(b)的电路，求其互导增益于是1/R，这里忽略了Rf的分流作用。电压增益为*判断方法：对图(a)，反馈电压从Re上取出，根据瞬时极性和反馈电压接入方式，可判断为串联负反馈。因输出电压短路，反馈电压仍然存在，故为串联电流负反馈。（3）电压并联负反馈*表现形式：输出采样输出电压，而反馈量则以电流的形式出现.电路如下图所示。*参量表示：称为互阻增益，称为互导反馈系数，相乘无量纲。而电压增益为*判断方法：因反馈信号与输入信号在一点相加，为并联反馈。根据瞬时极性法判断，为负反馈，且为电压负反馈。因为并联反馈，在输入端采用电流相加减。即为电压并联负反馈。（4）电流并联负反馈电流并联负反馈的电路如下图(a)、(b)所示。*表现形式：输出和反馈均以电流的形式出现(a)(b)*参量表示：电流反馈系数是，以图(b)为例,有:电流放大倍数显然，电流放大倍数基本上只与外电路的参数有关，与运放内部参数无关。电压放大倍数为*判断方法：因反馈信号与输入信号在一点相加，为并联反馈。根据瞬时极性法判断，为负反馈，且因输出电压短路，反馈电压仍然存在，因为并联反馈，在输入端采用电流相加减。即为电流并联负反馈。对于图(a)电路，反馈节点与输入点相同，所以是电流并联负反馈。对于图(b)电路，也为电流并联负反馈。6.3深度负反馈放大电路放大倍数的估算负反馈放大电路的方块图表示法反馈放大电路的基本方程:放大电路的开环放大倍数:反馈网络的反馈系数:放大电路的闭环放大倍数:有：，称为环路放大倍数。2、四种组态电路的方块图 将负反馈放大电路的基本放大电路与反馈网络均看成为二端口网络，则不同反馈组态表明两个网络的不同连接方式。四种不同组态的方块图。不同组态负反馈放大电路的闭环放大倍数具有不同的物理意义。但在不同组态负反馈放大电路中环路放大倍数均为无量纲。3、闭环放大倍数的一般表达式和反馈深度：1）一般表达式由于:,则:在中频段：2）反馈深度环路增益||是指放大电路和反馈网络所形成环路的增益，，当||>>1时称为深度负反馈，相当于||>>1。则：闭环放大倍数在深度负反馈条件下，闭环放大倍数与有源器件的参数基本无关。一般反馈网络是无源元件构成的，其稳定性优于有源器件，因此深度负反馈时的放大倍数比较稳定。将称为反馈深度。=它反映了反馈对放大电路影响的程度。可分为下列三种情况①当||＞1时，||＜||，相当负反馈②当||＜1时，||＞||，相当正反馈③当||=0时，||=∞，相当于输入为零时仍有输出，故称为“自激状态”。3、深度负反馈放大电路放大倍数的分析在深度负反馈条件下往往采用的近似计算。1）利用闭环放大倍数求解。这里的是广义的，其含义因反馈组态而异：对于电压串联负反馈为；对于电流并联负反馈为；对于电压并联负反馈为；对于电流串联负反馈为。如要估算电压放倍数，了外，其它几种增益都要转换。反馈系数的确定：如果是并联反馈，将输人端对地短路，可求出反馈系数’如果是串联反馈，将输人回路开路，可求出反馈系数’2）利用求解。对于串联反馈，，相当于基本放大器输人端电压为O（虚短特性体现）。对于并联反馈，，相当于基本放大器输入端电流为0（虚断特性体现）。抓住这个特点写出有关方程式，往往可以直接而且简捷地得到电压放大倍数。这是分析反馈电路的一种实用方法。3）对非深反馈电路，利用由方块图导出的公式求解Rif、Rofy及。关键：找出A和F，即把闭环的反馈放大器分解成基本放大器和反馈网络两个独立部分。确定A的原则：不计主反馈作用；计入反馈网络的负载效应。6.4负反馈对放大电路的影响1）负反馈对放大倍数的影响根据负反馈基本方程，不论何种负反馈，都可使反馈放大倍数下降|1+AF|倍，只不过不同的反馈组态AF的量纲不同而已。在负反馈条件下放大倍数的稳定性也得到了提高。有反馈时，增益的稳定性比无反馈时提高了(1+AF)倍。2）负反馈对输入和输出电阻的影响负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关，即与串联反馈或并联反馈有关，而与电压反馈或电流反馈无关。负反馈对输出电阻的影响与反馈采样的方式有关，即与电压反馈或电流反馈有关，而与串联反馈或并联反馈无关。（1）对输入电阻的影响串联负反馈使输入电阻增加，并联负反馈使输入电阻减小（2）电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈可以使输出电阻增加，电压负反馈可以使输出电阻减小，这与电压负反馈可以使输出电压稳定是相一致的。输出电阻小，带负载能力强，输出电压的降落就小。3）负反馈对通频带的影响放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。有反馈时的通频带为无反馈时的通频带的(1+AmF)倍。负反馈放大电路扩展通频带有一个重要的特性，即增益与通频带之积为常数4）负反馈对非线性失真的影响负反馈可以改善放大电路的非线性失真，但是只能改善反馈环内产生的非线性失真。因加入负反馈，放大电路的输出幅度下降，不好对比，因此必须要加大输入信号，使加入负反馈以后的输出幅度基本达到原来有失真时的输出幅度才有意义。5）负反馈对噪声、干扰和温漂的影响负反馈只对反馈环内的噪声和干扰有抑制作用，且必须加大输入信号后才使抑制作用有效。6）放大电路中引人负反馈的一般原则6.5负反馈放大电路的稳定性1.自激振荡现象在不加任何输入信号的情况下，放大电路仍会产生一定频率的信号输出。

2.产生原因

在高频区或低频区产生的附加相移达到1800，使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈，当满足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。3.自激振荡条件幅值条件相位条件4.稳定工作条件或5.负反馈放大电路稳定性分析判断稳定性方法

(1)作出的幅频响应和相频响应波特图

(2)作水平线

(3)判断是否满足相位裕度

第七章功率放大电路计划学时：4基本要求：掌握功率放大电路的一般问题，乙类、甲乙类互补对称功率放大电路；了解集成功率放大器、功率器件。教学重点难点：乙类互补对称功率放大电路的结构和工作原理基本内容：1）功率放大电路的一般问题2）乙类双电源互补对称功率放大电路3）甲乙类互补对称功率放大电路4）集成功率放大器5）功率器件7.1功率放大电路的一般问题功率放大电路的基本概念和分类功率放大电路的特点（1）大信号工作，采用图解分析法（2）功率、效率、非线性失真为主要技术指标（3）功率器件的安全工作非常重要功率放大电路的几种工作状态（1）甲类工作状态，晶体管的导通角θ＝2π，最大效率为50%。（2）乙类工作状态，晶体管的导通角θ＝π，最大效率为78.5%。（3）甲乙类工作状态，晶体管的导通角π＜θ＜2π，最大效率介于甲类和乙类之间。（4）丙类工作状态，晶体管的导通角θ＜π功率放大电路的类型（1）变压器耦合功率放大电路变压器耦合功率放大电路，这种电路的优点是可实现阻抗变换，缺点是体积庞大、笨重、消耗有色金属，且效率低，低频和高频特性较差。（2）无输出变压器的功率放大电路无输出变压器的功率放大电路（简称OTL电路）用一个大电容代替了变压器，该电路在静态时电容上的电压为VCC／2。由于一般情况下功率放大电路的负载电流很大，电容容量常选为几千微法，且为电解电容。电容容量愈大，电路低频特性愈好。但是，当电容容量增达到一定程度时，电解电容不再是纯电容，而存在漏阻和电感，使得低频特性不会明显改善。（3）无输出电容的功率放大电路无输出电容的功率放大电路（简称OCL电路）。此电路采用正、负电源交替供电，两个晶体管轮流导通，输出与输入之间双向跟随。静态时两个管子均截止，输出电压为零。（4）桥式推挽功率放大电路桥式推挽功率放大电路（简称BTL电路）。该电路为单电源供电，且不用变压器和大电容。由图可见电路由四只特性对称的晶体管组成，静态时管子均处于截止状态，负载上的电压为零。BTL电路所用管子数量最多，难于做到管子特性理想对称；且管子的总损耗大，使得电路的效率降低；另外电路的输入和输出均无接地点，因此有些场合不适用。OTL、OCL和BTL电路各有优缺点，且均有集成电路，使用时应根据需要合理选择。OCL互补对称功率放大电路1)射极输出器——甲类放大的实例特点：电压增益近似为1，电流增益很大，可获得较大的功率增益，输出电阻小，带负载能力强。

电压与输入电压的关系

设T1的饱和压VCES≈0.2VvO正向振幅最大值vO负向振幅最大值,若T1首先截止若T3首先出现饱和2)乙类双电源互补对称功率放大电路（1）电路的组成由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成，采用正、负双电源供电。这种电路也称为OCL互补功率放大电路。

（2）存在的问题——交越失真分析电路可知，当输入电压的数值|ui|＜Uon（Uon为晶体管b－e间的开启电压）时，T1和T2均截止，输出电压uO为0；只有当|ui|＞Uon时，T1或T2才导通，它们的基极电流失真。最大不失真输出功率Pomax，忽略VCES时实际输出功率2.管耗PT单个管子在半个周期内的管耗

两管管耗3.电源供给的功率PV4.效率

8.3.3功率BJT的选择1.最大管耗和最大输出功率的关系因为

当Vom≈0.6VCC时具有最大管耗

功率与输出幅度的关系：7.3甲乙类双电源互补对称电路（1）电路组成及工作原理OCL甲乙类互补对称功率放大电路：静态时，从+VCC经过R1、R2、D1、D2、R3到－VCC有一个直流电流，它在T1和T2管两个基极间所产生的电压为UB1、B2＝UR2＋UD1＋UD2使UB1、B2略大于T1管发射结和T2管发射结开启电压之和，从而使两只管子均处于微导通状态。另外静态时应调节R2，使发射极电位UE为0，即输出电压uO为0。当所加信号按正弦规律变化时，由于D1、D2的动态电阻很小，而且R2的阻值也很小，所以认为T1和T2管的基极电位的变化近似相等。这样，当ui＞0且逐渐增大时，T1管基极电流随之增大，而T2管基极电流随之减小，最后截止，负载电阻上得到正方向的电流。同样道理，当ui＜0且逐渐减小时，T2管基极电流随之增大，而T1管基极电流随之减小，最后截止，负载电阻上得到负方向的电流。这样，即使ui很小，总能保证至少有一只晶体管导通，从而消除了交越失真。7.4甲乙类单电源互补对称电路静态时，偏置电路使VK＝VC≈VCC/2（电容C充电达到稳态）。

当有信号vi时

负半周T1导通，有电流通过负载RL，同时向C充电

正半周T2导通，则已充电的电容C通过负载RL放电。

只要满足RLC>>T信，电容C就可充当原来的－VCC。

计算Po、PT、PV和PTm的公式必须加以修正，以VCC/2代替原来公式中的VCC。

第八章信号处理与信号产生电路计划学时：4基本要求：熟悉有源滤波电路；了解运算电路的误差分析、正弦波振荡电路的振荡条件、非正弦信号产生电路。教学重点难点：LC正弦波振荡电路分析，各种非正弦信号产生电路的分析。基本内容：1）滤波电路的分类2）一阶滤波电路3）高阶阶滤波电路4）正弦波振荡电路的振荡条件5）RC、LC正弦波振荡电路6）非正弦信号产生电路8.1有源滤波电路1、滤波电