模擬電子課件

1、本章重點內(nèi)容章重點內(nèi)容 l lPN結及其單向?qū)щ娞匦越Y及其單向?qū)щ娞匦?l l半導體二極管的伏安特性曲線半導體二極管的伏安特性曲線 l l二極管在實際中的應用二極管在實際中的應用 1.1PN結 1.1.1本征半導體 空穴 自由電子 a b c 44 4 44 4 4 44 共價鍵的兩 個價電子 價電子 4 （a）硅和鍺原子的簡化結構模型(b)晶體的共價鍵結構及電子空穴對的產(chǎn)生 圖1.1硅、鍺原子結構模型及共價鍵結構示意圖 第第1章章半導體二極管及其應用電路半導體二極管及其應用電路 1.1.2雜質(zhì)半導體 1N型半導體 2P型半導體 磷原子 自由電子 44 4 45 4 4 44 電子一空穴對 圖

2、1.2N型半導體的結構 空穴 硼原子 44 4 43 4 4 44 電子一空穴對 圖1.3P型半導體的結構 3.PN結的形成 內(nèi)電場 P區(qū)N區(qū) P區(qū)N區(qū)空間電荷區(qū) 圖1.4PN結的形成 4PN結的單向?qū)щ娞匦越Y的單向?qū)щ娞匦?(1)PN結的正向?qū)ㄌ匦?R 外電場 內(nèi)電場 IR 空穴 (多數(shù)) 電子 (多數(shù)) N P 變薄 N P 變厚 IR0 R 外電場 內(nèi)電場 電子 (少數(shù)) 空穴 (少數(shù)) (a)正向偏置（b）反向偏置 圖1.5PN結的導電特性 (2)PN結的反向截止特性 1.2半導體二極管半導體二極管 1.2.1 半導體二極管的結構及其在電路中的符號半導體二極管的結構及其在電路中的符號

3、 外殼 (陰極) (陽極) PN 陽極引線 陰極引線 VD (陰極) （a）結構（b）電路符號（c）實物外形 圖1.6二極管結構、符號及外形 uv/ V 0 1 5 1 0 5 （A ） iv/m A A B B A - 5 I R 0.20.40.6 0.8 C D D C - 30 -U（ BR） 硅 鍺 圖1.7二極管伏安特性曲線 1.2.2 半導體二極管的伏安特性半導體二極管的伏安特性 1正向特性正向特性 2反向特性反向特性 3反向擊穿特性 4溫度對特性的影響 1.2.3半導體二極管的主要參數(shù) 1最大整流電流最大整流電流IF 2最大反向工作電壓最大反向工作電壓URM 3反向飽和電流IR

4、 4二極管的直流電阻二極管的直流電阻R 5最高工作頻率最高工作頻率fM 1.2.4 半導體二極管的命名及分類半導體二極管的命名及分類 1半導體二極管的命名方法 用數(shù)字表示電極數(shù)目 用字母表示材料和極性 用字母表示類型 用數(shù)字表示序號 用數(shù)字表示規(guī)格 圖1.8半導體器件的型號組成 2半導體二極管的分類 1.2.5 二極管的判別及使用注意事項二極管的判別及使用注意事項 1二極管的判別（用萬用表進行檢測）二極管的判別（用萬用表進行檢測） （1）二極管正、負極性及好壞的判斷 （2）二極管好壞的判別 （3）硅二極管和鍺二極管的判斷 （4）普通二極管和穩(wěn)壓管的判別 2二極管使用注意事項二極管使用注意事項

5、*1.3幾種常用的特殊二極管 1.3.1穩(wěn)壓二極管 1穩(wěn)壓二極管的工作特性 (a)伏安特性（b）符號 圖1.9穩(wěn)壓二極管的特性曲線和符號 0 IA（Izmin） IZ IA（Izmax） ImA UZ UV B A UZ IZ UB UA VD 2.穩(wěn)壓管的主要參數(shù) 1.3.2 發(fā)光二極管發(fā)光二極管 1普通發(fā)光二極管 2紅外線發(fā)光二極管 3激光二極管激光二極管 1.1.3 光電二極管光電二極管 1.3.4變?nèi)荻O管 (a)壓控特性曲線(b)電路符號 圖1.12變?nèi)荻O管的壓控特性曲線和電路符號 80 60 40 20 CJ/p F 2468101214 U/V 0 VD 1.4半導體二極管的應

6、用 1.4.1 整流整流 1.4.2鉗位 1.4.3 限幅限幅 VD U(+) FA 圖1.13二極管鉗位電路 （a）限幅電路（b）波形 圖1.14二極管限幅電路及波形 R VD1 + uo + ui Us2 + + Us1 VD2 uo/V 10 t -10 uo/V +5 -5 t 0 0 4.電路中的元件保護 S VDeL L R E i 圖1.15二極管保護電路 本章重點內(nèi)容 l晶體三極管的放大原理、輸入特性曲線、輸出特性曲線 l基本放大電路的工作原理及放大電路的三種基本偏置方式 l利用估算法求靜態(tài)工作點 l微變等效電路及其分析方法 l三種基本放大電路的性能、特點 2.1半導體三極管

7、2.1.1三極管的結構及分類 1三極管的內(nèi)部結構及其在電路中的符號 第第2章章半導體三極管及其放大電路半導體三極管及其放大電路 (a)NPN(b)PNP 圖2.1三極管的結構示意圖及其在電路中的符號 基極b b c e c e b 集電區(qū) 發(fā)射區(qū) 發(fā)射結 集電結 基極b c c b e e b 基區(qū) 發(fā)射極e 集電極c N P N 發(fā)射極e 集電極c P N P 2三極管的分類 2.1.2三極管的放大作用 1三極管放大時必須的內(nèi)部條件三極管放大時必須的內(nèi)部條件 2三極管放大時必須的外部條件 3三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程 圖2.2三極管內(nèi)部載流子的 運動情況 + + RC c b e IC IE

8、 IB VCc VBB RB ICBO ICN IBN N P N （3）電子被集電區(qū)收集的過程 （1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子的過程 （2）電子在基區(qū)的擴散和復合過程 4三極管電流放大作用的進一步理解 表2.1IB、IC、IE的實驗數(shù)據(jù) IB/mA-0.00400.010.020.030.040.05 IC/mA0.0040.011.091.983.074.065.05 IE/mA00.011.102.003.104.105.10 2.1.3三極管的特性曲線 1輸入特性曲線輸入特性曲線 uBE/v 0.2uCE/v （a） （b） uCE 1V uCE= 0 0.80.60.4 iB/A 100

9、 80 60 40 20 25 飽和區(qū) 放 大 區(qū) 100A 80A 60A 40A 20A iB=0A 108 64 2 ic/mA 4 3 2 1 截止區(qū) 圖2.3三極管的特性曲線 2輸出特性曲線輸出特性曲線 (1)放大區(qū) (2)飽和區(qū) (3)截止區(qū) 2.1.4 三極管正常工作時的主要特點三極管正常工作時的主要特點 1三極管工作于放大狀態(tài)的條件及特點三極管工作于放大狀態(tài)的條件及特點 2三極管工作于飽和狀態(tài)的條件及特點 3三極管工作于截止狀態(tài)時的條件及特點 2.1.5 特殊晶體管簡介特殊晶體管簡介 1光電三極管光電三極管 （a）等效電路（b）電路符號（c）LED+光電三極管（d）LED+光電

10、池 圖2.4光電三極管的等效電路與電路符號圖2.5光電耦合器電路符號 c e () (+) c b e IL IC 2光電耦合器 3晶閘管 （1）單向晶閘管 A.內(nèi)部結構 B.工作原理 KAG G A K G A K （a）(b)(c) 圖2.6單向晶閘管外形及電路符號 (a)內(nèi)部結構示意圖(b)分解圖（c）等效電路 圖2.7晶閘管內(nèi)部結構及其等效電路 g a k P1 N1 P2 N2 IG g k N1 P2 N2 a P1 N1 P2 k VGG IA RG V2 V1 IC1 RA IC2 VAA g a A.判定晶閘管的電極 B.檢測量晶閘管的導通情況 （2）雙向晶閘管 雙向晶閘管的

11、結構 (a)(b) 圖2.8雙向晶閘管外形及電路符號 G T1 T2 T1T2G TUC336 雙向晶閘管的測量 2.1.6三極管的主要參數(shù) 1電流放大系數(shù) 2反向飽和電流ICBO 3穿透電流ICEO 4集電極最大允許電流集電極最大允許電流ICM 5集電極、發(fā)射極間的擊穿電壓集電極、發(fā)射極間的擊穿電壓UCEO 6集電極最大耗散功率PCM。 2.1.7三極管的檢測與代換 1國產(chǎn)三極管的命名方法簡介 2三極管三個電極（管腳）的估測三極管三個電極（管腳）的估測 (a)(b)(c) 圖2.10三極管引腳識別示意圖 BCE EBC EBC B E C C1397 3南韓、日本三極管介紹。 4彩電和彩顯行

12、輸出管簡介 5三極管好壞的判別 6三極管的代換原則三極管的代換原則 2.2三極管基本放大電路及其分析方法 2.2.1放大的基本概念 2.2.2 三極管在實際應用中的三種放大電路形式三極管在實際應用中的三種放大電路形式 2.2.3放大電路的組成 1.基本放大電路的組成原則 2.放大電路的組成及各元件的作用 2.2.4 放大電路的兩種狀態(tài)放大電路的兩種狀態(tài)靜態(tài)和動態(tài)靜態(tài)和動態(tài) （a）直流通路（b）交流通路 圖2.13直流、交流通路 ICQ VCC V UCEQ UCEQ R1 R2 RL ui ii V R1 uo 2.2.5基本放大電路的工作過程 圖2.14基本放大電路的工作波形 t UCE t

13、 t t t t URC URC iB (e)管壓降的波形 (d)RC上壓降的波形 (c)集電極電流波形 uCE uce uRC urc IC ic iC ib IB 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 t t t t t t t(b)基極電流波形 ui 0 (a)輸入信號電壓波形 0 uo t (f)輸出信號電壓波形 2.3.放大電路常用的直流偏置電路放大電路常用的直流偏置電路 2.3.1固定式直流偏置電路 2.3.2分壓式電流負反饋偏置電路 圖2.15分壓式電流反饋式偏置電路 C1 Ce + + + uo IE I2 I1 Re R2 VCC VC2 RL R3 R1 + ui

14、 Rs 1工作點穩(wěn)定過程 （1）由基極電阻R1、R2分壓而得到固定的基極電位UB。設圖2.15中流過R1、R2 的電流分別為I1、I2，則 （2）利用發(fā)射極電阻Re的電流負反饋作用穩(wěn)定靜態(tài)工作點 2電容電容Ce的作用的作用 2.3.3 恒流源偏置電路恒流源偏置電路 圖2.16鏡像恒流源的基本電路 I IC1 VCC R IC2=I0 V2V1 （a）威爾遜恒流源（b）小電流恒流源（c）改變射極電阻比獲得不同 輸出電流的恒流源 圖2.17改進型恒流源電路 V3 IB3 Re1 Re2 Re I IC1 IB V2V1 I IC1 IC2 V2V1 I IC1 IC2 V2V1 IC3 2.4放大

15、電路的三種基本分析方法放大電路的三種基本分析方法 2.4.1靜態(tài)工作點估算法靜態(tài)工作點估算法 （1）畫出放大電路的直流通路 （2）由直流通路列出輸入回路和輸出回路方程，代入方程，分別求出IBQ、ICQ 、UCEQ。 + + us Rs VCC V C2 C1 RL Rc Rb VCC 例1估算圖2.18所示放大電路的靜態(tài)工作點，設VCC=12V，Rc=3k，RB=280k， =50。 （a）（b） 圖2.18 2.4.2 放大電路的圖解分析法放大電路的圖解分析法 1用圖解法確定靜態(tài)工作點的步驟：用圖解法確定靜態(tài)工作點的步驟： （1）在ic、uce平面坐標上作出晶體管的輸出特性曲線。 （2）根據(jù)

16、直流通路列出放大電路直流輸出回路的電壓方程式：UCE=VCC ICRC （3）根據(jù)電壓方程式，在輸出特性曲線所在坐標平面上作直流負載線。因為 兩點可決定一條直線，所以分別?。↖C=0，UCE=VCC）和（UCE=0，IC=EC/Rc）兩 點，這兩點也就是橫軸和縱軸的截距，連接兩點，便得到直流負載線。 （4）根據(jù)直流通路中的輸入回路方程求出IBQ。 （5）找出IB=IBQ這一條輸出特性曲線，該曲線與直流負載線的交點即為Q點 （靜態(tài)工作點），該Q點直觀地反映了靜態(tài)工作點（IBQ、ICQ、UCQ）的三個值。 即為所求靜態(tài)工作點的值。 （a）電路圖（b）特性曲線 圖2.19例2電路圖 + M Q iu

17、=80A 60A 40A 20A 0A uCE/v 6V ic/mA 4 3 2 1 + VCC V RL Rc Rb ui uo 2電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響 （1）Rb對Q點的影響 （2）Rc對Q點的影響 ic/mA MuCE/v IBQ1 IBQ IBQ2 0 （a）Rb變化對Q點的影響 a Q1 Rb1Rb Q2 Rb2Rb N M RcRc2 0 M N uCE/v ic/mA （b）Rc變化對Q點的影響 0 VCC1VCC Q2 Q Q1 N uCE/v ic/mA （c）VCC變化對Q點的影響 圖2.20電路參數(shù)對Q點的影響 （3）VCC對Q點的影響 2.4.3 放大電路的微變等

18、效電路分析法放大電路的微變等效電路分析法 1三極管的微變等效電路三極管的微變等效電路(三極管輸入端三極管輸入端be間和輸出端間和輸出端ce間的微變等效電路間的微變等效電路) （1）三極管輸入端（be）間的微變等效電路 b e ic + u ce ib + u be ciC ib + u ce rbe + u be ib (a) (b) 圖2.21三極管的微變等效電路 （2）三極管輸出端（ce）間的微變等效電路 2放大電路的微變等效電路 第一，根據(jù)放大電路畫出交流通路。 用三極管的微變等效電路代替交流通路中的三極管，畫出放大電路的微變等效電 路。 + + + uo Ce Re Rb1 VC2 C

19、1 RL Rc Rb2 + ui Rs （a）放大電路 ib Rb1 uo + ie ic ib Rc Rb2 RL + us ri ui + Rc Rb rs + b c ic rbe ib uoRL ro 圖2.22放大電路的微變等效電路 （b）交流通路（c）微變等效電路 2.5放大電路的動態(tài)性能指標及分析 2.5.1放大電路的動態(tài)性能指標 1放大倍數(shù) 2輸入電阻ri ii + io ri ro 放大電路 uo RL + us rs + + uo ro ui ri 圖2.23放大電路的方框圖 3輸出電阻ro 2.5.2 放大電路性能指標估算的方法、步驟放大電路性能指標估算的方法、步驟 1.

20、在放大電路靜態(tài)分析的基礎上，根據(jù)靜態(tài)工作點的數(shù)值及相關公式，求出 rbe。 2.畫出放大電路的微變等效電路。 3.根據(jù)微變等效電路及Au、ri、ro的定義式，分別求出Au、ri、ro。 2.5.3共射放大電路基本動態(tài)參數(shù)的估算 1.電壓放大倍數(shù) 2源電壓放大倍數(shù)Aus 3輸入電阻ri 4.輸出電阻輸出電阻ro 2.5.4共集電極、共基極放大電路 1共集電極放大電路共集電極放大電路 + + RL + uo Re Rb + ui + uo Re C2 C1rs + us VCC V RL Rb + ui rs + us V (a)典型電路(b)交流通路 圖2.25共集電極電路 （1）靜態(tài)工作點的估

21、算 （2）動態(tài)分析 2共基極電路共基極電路 ri + us rs ii uo Re +ie ui + Rb b c ic ib rbe ib RL 圖2.26共集電極放大電路的微變等效電路 ri CB + + + + + us C E B CB E + uo Cb2 Rb2 RL Rb + uo Re Cb1 VCC V RL Rc Rb1 ui rs + ui rs + us V (a)電路圖(b)交流通路 圖2.27共基放大電路 （1）靜態(tài)分析 （2）動態(tài)分析 B ib ro ic ri + us Rs ii uo + ib ui + Re E C rbe ie RL 圖2.28共基極微變

22、等效電路 ri 電壓放大倍數(shù)Au 輸入電阻ri 輸出電阻ro 2.6三種基本放大電路的比較 *2.7多級放大電路多級放大電路 2.7.1多級放大電路的組成 圖2.29多級放大電路的結構框圖 2.7.2 多級放大電路的耦合方式多級放大電路的耦合方式 （1）保證信號在級與級之間能夠順利地傳輸； （2）耦合后，多級放大電路的性能必須滿足實際的要求。 為了滿耦合后，各級電路仍具有合適的靜態(tài)工作點 2.7.3 阻容耦合阻容耦合 + Ce2 + + + + + uo Re1Re2 + VCC C1 RL Ce1 Rb12 V1 C2 Rc1 Rb11 Rb22 V2 C3 Rc2 Rb21 ui 圖2.3

23、0兩級阻容耦合放大電路 （1）優(yōu)點：因電容具有“隔直”作用，所以各級電路的靜態(tài)工作點相互獨立， 互不影響。這給放大電路的分析、設計和調(diào)試帶來了很大的方便。此外，還具有 體積小、重量輕等優(yōu)點。 （2）缺點：因電容對交流信號具有一定的容抗，在信號傳輸過程中，會受到一定 的衰減。尤其對于變化緩慢的信號容抗很大，不便于傳輸。此外，在集成電路中， 制造大容量的電容很困難，所以這種耦合方式下的多級放大電路不便于集成 2.7.4 直接耦合直接耦合 + V2 V1 VCC Rb Re Rc2 Rc1 + ui uo 圖2.31直接耦合放大電路 1優(yōu)點：既可以放大交流信號，也可以放大變化非常緩慢（直流）的信號；

24、電 路簡單，便于集成，所以集成電路中多采用這種耦合方式。 2缺點：存在著各級靜態(tài)工作點相互牽制和零點漂移這兩個問題。（第5章將討 論零點漂移問題。 2.7.5 變壓器耦合變壓器耦合 （1）優(yōu)點：因變壓器不能傳輸直流信號，只能傳輸交流信號和進行阻抗變換， 所以，各級電路的靜態(tài)工作點相互獨立，互不影響。改變變壓器的匝數(shù)比，容易 實現(xiàn)阻抗變換，因而容易獲得較大的輸出功率。 （2）缺點：變壓器體積大而重，不便于集成。同時頻率特性差，也不能傳送直 流和變化非常緩慢的信號。 + C2 + + RL T2 T1 Ce C1 Rb12 Rb22 Rb21 Rb11 VCC + uo + ui Re2 Re1

25、V2V1 圖2.32變壓器耦合放大電路 2.7.6 組合放大電路組合放大電路 1共發(fā)共基組合放大電路共發(fā)共基組合放大電路 RL V2 V1 RL Rb uo + + us + ui rs RL V2 V1 RL Rb uo + us + ui rs 圖2.33共發(fā)共基組合放大器的交流通路圖2.34共集共發(fā)組合放大器的交流通路 2共集-共發(fā)組合放大電路 （1）電壓放大倍數(shù) （2）輸入電阻 （3）輸出電阻 思 考 題 1、基本放大電路由哪些必不可少的部分組成？各元件有什么作用？ 2、試畫出PNP型三極管的基本放大電路，并注明電源的實際極性，以及各電 極實際電流方向。 3、三極管具有放大作用的內(nèi)部條

26、件和外部條件各是什么？ 4、為什么說三極管放大作用的本質(zhì)是電流控制作用？如何用三極管的電流分 配關系來說明它的控制作用？ 5、試在特性曲線上指出三極管的三個工作區(qū)：放大區(qū)、截止區(qū)、飽和區(qū)。 6、三極管發(fā)射極與集電極對調(diào)使用時，放大作用將如何？ 7、在哪些情況下，工作點沿直流負載線移動？在哪些情況下，工作點沿交流 負載線移動？實際上工作點有沒有可能到達交流負載線的上頂端和下頂端？為什 么？ 試分析電流負反饋偏置電路中，射極電阻Re和它的并聯(lián)電容Ce的作用原理。 本章重點: l結型、絕緣柵型場效應管的工作原理、輸出特性、轉(zhuǎn)移特性及主要參數(shù) l共源、共漏極放大電路的工作原理 場效應管的偏置方式及靜態(tài)

27、工作點的求法 3.1概述概述 3.1.1場效應管的特點 3.1.2場效應管的分類 3.1.3 場效應管與晶體三極管的比較場效應管與晶體三極管的比較 3.2場效應管場效應管 3.2.1結型場效應管 1結構 第第3章章 場效應管及其放大電路場效應管及其放大電路 柵極 G N N P P+ 柵極 G S源極 S源極 D漏極D漏極 N 型 溝 道 P 型 溝 道 D S G S D G （c）N溝道 （a）N型溝道（b）P型溝道（d）P溝道 圖3.1結型場效應管的結構示意圖和符號 2.結型場效應管的工作原理 P P+ S D 耗 盡 層 N G P P+ S D 耗 盡 層 N VDD （a）uGS=

28、0,uDS=0時的情況（b）uGS=0,uDS|VP|時的情況 圖3.2改變uDS時結型場效應導電溝道的變化 iD/mA uDS/V U(BR)DS |VP| 0 IDSS G P P+ S D N 耗 盡 層 耗 盡 層 VDD （a）UGs=0時（b）uGSVP時溝道被夾斷 圖3.3 3.結型場效應管的特性曲線 （1）轉(zhuǎn)移特性 圖3.4N溝道結型場效應管的轉(zhuǎn) 移特性曲線 uGS/V iD/mA IDSS UGS（off） 43210 5 4 3 2 1 UDS=12V （2）輸出特性 uDS/V 夾斷區(qū) 恒流區(qū)(放大區(qū)) uGS=0V 24681012141618 可變電阻區(qū) -4V -3

29、V -2V iD/mA 5 4 3 2 1 0 -1V 擊穿區(qū) 圖3.5N溝道結型場效應管輸出特性曲線 可變電阻區(qū)：當漏源電壓uDS很小時，場效應管工作于該區(qū)。此時，導電溝 道暢通，場效應管的漏源之間相當于一個電阻一。在柵、源電壓uGS一定時，溝 道電阻也一定，iD隨uGS增大而線性增大。但當柵源電壓變化時，特性曲線的斜率 也隨之發(fā)生變化。可以看出，柵源電壓uDS無關，我們稱這個區(qū)域為恒流區(qū)，也 稱為放大區(qū)。在恒流區(qū)，iD主要由柵源電壓uGS決定。 恒流區(qū)：隨著uDS增大到一定程度，iD的增加變慢，以后iD基本恒定，而與漏 源電壓uDS無關，我們稱這個區(qū)域為恒流區(qū)，也稱為放大區(qū)。在恒流區(qū)，iD

30、主要由 柵源電壓uGS決定。 擊穿區(qū)：如果繼續(xù)增大uDS到一定值后，漏、源極之間會發(fā)生擊穿，漏極電 流iD急劇上升，若不加以限制，管子就會損壞。 夾斷區(qū)：當uGS負值增加到夾斷電壓uGS（off）后，iD0，場效應管截止。 3.2.2 絕緣柵型場效應管絕緣柵型場效應管 1.增強型絕緣柵場效應管的結構及工作原理增強型絕緣柵場效應管的結構及工作原理 (1)結構及符號 g 襯底引線 d g s SiO2 P型硅襯底 NN d s d s g （a）N溝道結構圖（b）N溝道符號圖（c）P溝道符號 圖3.6增強型MOS管結構及符號圖 (2)工作原理 s iD UDD UGG d g P型硅襯底 NN 圖

31、3.7N溝道增強型MOS 管工作原理 (3)特性曲線 2468 4 3 2 1 0 iD/mA uGS/V UGS(th)=3V uDS=10V 24681012141618 6V 3V 5V uDS/V iD/mA 5 4 3 2 1 0 圖3.8N溝道增強型場效應管特性曲線 (a)轉(zhuǎn)移特性（b）輸出特性 3.2.3 耗盡型絕緣柵場效應管的結構及工作原理耗盡型絕緣柵場效應管的結構及工作原理 襯底引線 d g s P型硅襯底 NN d s g d s g （a）N溝道結構圖(b)N溝道符號(c)P溝道符號 圖3.9耗盡型MOS管結構及符號圖 uDS/V246810121416 -5-4-3-2

32、-10 -3V 1V 1V 2V iD/mA 12 10 8 6 4 2 0 0V uGS2V UGS(off) IDSS 12 10 8 6 4 2 uGS/V iD/mA uDS=常數(shù) （a）轉(zhuǎn)移特性（b）輸出特性 圖3.10N溝道耗盡型場效應管特性曲線 3.3場效應管的主要參數(shù) 1、夾斷電壓UGS(off)：實質(zhì)上是使iD0時所需的uGS值。 2、飽和漏電流IDSS 在uGS0的情況下，當uDS|VP|時的漏極電流稱為飽和漏電流，通常令uDS=10V ，uGS0V時測出的iD就是IDSS。 3低頻互導（跨導）gm 4最大耗散功率PDM 3.4場效應管的檢測及使用注意事項場效應管的檢測及使

33、用注意事項 3.4.1 場效應管的檢測場效應管的檢測 1管腳的判別管腳的判別 2質(zhì)量判定質(zhì)量判定 3.4.2 場效應管使用注意事項場效應管使用注意事項 1、MOS管柵、源極之間的電阻很高，使得柵極的感應電荷不易泄放，因極間電容很 小，幫會造成電壓過高使絕緣層擊穿。因此，保存MOS管應使三個電極短接，避免柵極懸 空。焊接時，電烙鐵的外殼應良好地接地，或燒熱電烙鐵后切斷電源再焊。 2、有些場效應晶體管將襯底引出，故有4個管腳，這種管子漏極與源極可互換使用。 但有些場效應晶體管在內(nèi)部已將襯底與源極接在一起，只引出3個電極，這種管子的漏極 與源極不能互換。 3、使用場效應管時各極必須加正確的工作電壓。

34、 4、在使用場效應管時，要注意漏、源電壓、漏源電流及耗散功率等，不要超過規(guī)定 的最大允許值。 3.5場效應管放大電路場效應管放大電路 3.5.1 場效應管的直流偏置電路及靜態(tài)分析場效應管的直流偏置電路及靜態(tài)分析 1直流偏置電路直流偏置電路 （1）自偏壓電路 + + + V3DJ2 Cb1 0.01F Cb2 0.01 C 10 R 2k S Rg3 10M Rg2 47k Rg1 2M Rd 30k +VDD +15V uo G + D ui V3DJ2 Cb1 0.01 Cb2 0.01 C 10 R 2k S Rg 10M Rd 30k +VDD +15V + uo G + D ui （a

35、）自偏壓電路(b)分壓式自偏壓電路 圖3.11場效應管的偏壓電路 （2）分壓式自偏壓電路 2靜態(tài)工作點的確定靜態(tài)工作點的確定 （1）在輸出特性上作直流負載線 （2）作負載轉(zhuǎn)移特性 （3）作源極負載線 （4）確定靜態(tài)工作點Q （5）轉(zhuǎn)移特性和輸出特性上求出Q點所對應的電壓電流值：uGS0.7V，iD 0.37mA，uDS9V。 *3.5.2 場效應管放大器的微變等效電路分析法場效應管放大器的微變等效電路分析法 1場效應管的等效電路場效應管的等效電路 iD iD + gmugs rD + rgs + uDS G + D S uGS ugs uds (a)場效應管在共源接法時的雙口網(wǎng)絡（b）低頻等效

36、電路 圖3.12場效應管微變等效電路 2、應用微變等效電路法分析場效應管放大電路、應用微變等效電路法分析場效應管放大電路 + + Rg2Rg1 Rg3 RD iD + gmugs rD + rgs ui u0 Rg2 Rg3 Rg1 C RSS RD +VDD + uo G + D S ui (a)電路圖（b）微變等效電路 圖3.13共源極電路及其微變等效電路 （1）大倍數(shù)電壓放 2入電阻 3輸出電阻 3三種基本放大電路的性能比較三種基本放大電路的性能比較 思 考 題 1、考慮P溝道結型場效應管對電源極性的要求，試畫出由這種類型管子組成的共 源放大電路。 2、增強型MOS管能否使用自給柵偏壓偏

37、置電路來設置靜態(tài)工作點？ 3、試畫出自給柵偏壓共源放大電路的微變等效電路，并寫出Au、ri、ro的表達式 。 4、試在具有四象限的直角坐標上分別畫出各種類型場效應管（包括N溝道、P溝 道MOS增強型和耗盡型，JFETP溝道、N溝道耗盡型）的轉(zhuǎn)移特性示意圖，并標 明各自的開啟電壓或夾斷電壓。 5、增強型場效應管能否用自偏壓的方法來設置靜態(tài)工作點，試說明理由。 思考題與練習題 本章重點: l反饋極性、類型的判斷 l負反饋對電路性能的影響 l深度負反饋電路的估算 4.1反饋的定義及概念反饋的定義及概念 + + + + C2 RLRL UBE Re Ui C2 C1 VCC V Rb Uo Ui UR

38、E Re C1 Uo Ie I1 Rb2 VCC V RL Rc Rb1 (a)射極輸出器(b)靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路 圖4.1兩種放大電路中的反饋 第第4章章 負反饋放大電路負反饋放大電路 4.2負反饋放大電路的基本關系式負反饋放大電路的基本關系式 Xi + 凈輸入 Xi 輸出量 Xf 反饋網(wǎng)絡 F 基本放大電路 A 輸入量 X0 圖4.2反饋放大電路方框圖 4.3反饋的分類與判別反饋的分類與判別 4.3.1 反饋的分類反饋的分類 4.3.2正反饋與負反饋的判別 + + C2 + + +VCC Rc2 + If V2 Re2 U1 Re1 Rb2 R1 V1 Rc1 Ii Id Rb C1 C2

39、 UO + + + + U1 ReRb2 V +VCC RcRb C1 UO (a)(b) A + If Uo + Ui Rf R2 R1 A + Vo2 Ui Ui R RL R2 Id Ii + Rf R1 (c)(d) 圖4.3反饋極性的判別 4.3.3 交流反饋與直流反饋的判別交流反饋與直流反饋的判別 Cf Ui R2 Rf R1 A + + + + + U1 Re Rb2 V +VCC Rc Rb1 C1 C2 UO Ce (a)(b) 圖4.4交流反饋與直流反饋 4.3.4 電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋的的判別判別 C2 C1 + + Cf Rb U1 V +VCC Rc

40、UO R1 A+ Ui Uf UO If I0 R (a)電流反饋(b)電壓反饋 圖4.5電壓反饋與電流反饋 4.3.5 串聯(lián)反饋與并聯(lián)串聯(lián)反饋與并聯(lián)反反饋饋的的判別判別 4.4負反饋的四種組態(tài)負反饋的四種組態(tài) 4.4.1 電壓串聯(lián)負電壓串聯(lián)負反反饋饋及其及其判別判別 Ce + C1 + C2 + C3 + Rf Uo Re1 Re2 VCC V1 RC1 Rb1 Rb22 V2 RC Rb21 Ui (a)電路圖 Ud UO (b)方框圖 Rs + Rf Uf + Ui Ui+ + 基本 放大電路 Re1 Ui RL Uf Rf R1 UO + A + (c)由集成運放組成的電壓串聯(lián)負反饋電

41、路 圖4.6電壓串聯(lián)負反饋放大電路 4.4.2 電流串聯(lián)負電流串聯(lián)負反反饋饋及其及其判別判別 Ce + C + Io + Ube 3 2 1 + Uo Re IC VCC Rf Rb1 V RC Rb2 Uf Ui (a)電路圖 + Uo RL 4 3 Io IC Rs 2 1 Uf Fr + Rf + ui ui + + 基本 放大電路 UO I Io Io Ui RL Ud UfR + A + (c)由集成運放組成的電流串 聯(lián)負反饋電路 (b)方框圖 圖4.7電流串聯(lián)負反饋放大電路 4.4.3 電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋及其及其判別判別 + Ce C2 Rc + 1 2 + +VCC I

42、b-girl If U1 C1 Ii 4 3 + Us Rs RL Re V Rf + (a)電路圖 UO Ri Ii Id If Rf Ui RL + A + (b)由集成運放組成的電壓并聯(lián)負反饋電路 圖4.8電壓并聯(lián)負反饋放大電路 4.4.4 電流并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋及其及其判別判別 + Ib1 C1If + C2 + Ii Ue2 Ie2 Ic2 Rf Re1 Rs + V2 V1 VCC Ue2 Re2 RC2 RC1 + ui uo a電路圖 Re2 + Uo Fr I0 Ie2 IiIb1 If Rf 反饋網(wǎng)絡 Rs ui + + 基本 放大電路 Rc2 Io=-IC2 Ie2

43、Ic2 UfR Io RL UO Ri Ii Id If Rf Ui + A + （b）方框圖 (c)由集成運放組成的電流并聯(lián)負 反饋電路 圖4.9電流并聯(lián)負反饋放大電路 4.5負反饋對放大電路性能的影響負反饋對放大電路性能的影響 4.5.1 提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性 4.5.2 減小非線性失真和抑制噪聲及干擾減小非線性失真和抑制噪聲及干擾 XoXi 大 小t t A t Xi 小 大t 小 大 t XO Xi A F (a)無反饋(b)有負反饋 圖4.10負反饋減小非線性失真 4.5.3擴展通頻帶擴展通頻帶 4.5.4 負反饋對輸入電阻的影響負反饋對輸入電阻的影響 1使用串聯(lián)

44、負反饋可提高放大電路的輸入電阻使用串聯(lián)負反饋可提高放大電路的輸入電阻 RL RL ri rfi + Ui Ii + Ui + Uf + Uo Au ri或 Af Fu 或 Fr RsIi rfi + Ui + Ui If Io ri Ii + Uo Au ri或 Af Fu 或 Fr 4.11串聯(lián)負反饋方框圖4.12并聯(lián)負反饋方框圖 2使用并聯(lián)負反饋可減小放大電路的輸入電阻使用并聯(lián)負反饋可減小放大電路的輸入電阻 4.5.5 負反饋對放大電路輸出電阻的影響負反饋對放大電路輸出電阻的影響 Io 1使用電壓負反饋可減小放大電路的輸出電阻使用電壓負反饋可減小放大電路的輸出電阻 rof + Ui Xi

45、Xf +Xi ro A Xi F 圖4.13電壓負反饋方框圖 2使用電流負反饋可提高放大電路的輸出電阻使用電流負反饋可提高放大電路的輸出電阻 Io + Ui Xi A Xi rof Xf +Xi ro F 圖4.14電流負反饋方框圖 綜上所述： （1）放大電路若引入的是串聯(lián)負反饋，則可以提高放大電路的輸入電阻，若 引入的是并聯(lián)負反饋則使輸入電阻降低。其提高或降低的程度取決于反饋深度（ 1AF）。 （2）放大電路若引入的是電壓負反饋，則可減小放大電路的輸出電阻，若引 入的是電流負反饋則使輸出電阻增加，其減小或增加的程度取決于反饋深度（1 AF）。 以上分析了放大電路引入負反饋后對性能的改善及影響

46、。為了改善放大電路的 某些性能應如何引入負反饋呢？一般是： （1）要穩(wěn)定直流量（靜態(tài)工作點），應該引入直流負反饋。 （2）要改善交流性能，應引入交流負反饋。 （3）要穩(wěn)定輸出電壓，應引入電壓負反饋；要穩(wěn)定輸出電流，應引入電流負 反饋。 （4）要提高輸入電阻，應引入串聯(lián)負反饋；要減小輸入電阻，應引入并聯(lián)負 反饋。 性能的改善或改變都與反饋深度（1AF）有關，且都是以犧牲放大倍數(shù)為代 價。 4.6深度負反饋放大電路的分析深度負反饋放大電路的分析 4.6.1 深度負反饋的特點深度負反饋的特點 4.6.2 深度負反饋的估算深度負反饋的估算 50 6.2k + 30 + + + Uf 50 Rf 10k

47、 30 2.7k Rc2 4.7k 24k 30 75k 50 4.3k 75k +VCC 15V V2 Re1 100 36k V1 Rc1 Id Uo RL 2k +VCC 15V + Ic + Uf Ib Ce 2k Re 500 Rc 4k + Ui Rb2 33k Rb1 12k V50 C1 C2 UO + + + + + + + (a)(b) 圖4.15（a）電壓串聯(lián)負反饋電路的計算（b）電流串聯(lián)負反饋電路的計算 本章重點: l直接耦合放大電路及存在的主要問題 l典型差分放大電路的工作原理 l理想運放及“虛短”、“虛斷”、“虛地”的基本概念 l運放的兩種工作狀態(tài)及特點 l運放的分

48、析計算及在實際中的應用 5.1直接耦合放大電路中存在的主要問題直接耦合放大電路中存在的主要問題 5.1.1 前后級之間的直流工作狀態(tài)互相影響前后級之間的直流工作狀態(tài)互相影響 5.1.2 零點漂移零點漂移 5.1.3 減小零點漂的辦法減小零點漂的辦法 （1）1選用高質(zhì)量的硅管 2利用二極管或熱敏元件補償 第第5章章 集成運算放大器集成運算放大器 Rb2 Rb1 Re Rc V VD +VCC Rb t + ui Re Rc V +VCC 圖5-2二極管補償電路圖5-3利用熱敏電阻Rt補償溫漂的電路 （1）3采用差分式放大電路 5.2差分放大電路差分放大電路 5.2.1 基本差分放大電路基本差分放

49、大電路 uo uo1 uo2 ui2ui1 V1V2 Rc2 Rb2 Rc1 Rb1 +VCC 圖5.4基本差分放大電路 5.2.2 靜態(tài)分析靜態(tài)分析 5.2.3信號放大原理及電壓放大倍數(shù) 1共模信號輸入共模信號輸入 +VCC Ui2 ui2 + uic _ + uic _ ui1 Rs2 Rs1 uo V1V2 Rc2 Rb2 Rc1 Rb1 圖5.5共模信號作用于差分電路 2差模信號輸入差模信號輸入 +VCC - ui2 + + ui1 _ + uic _ Rs2 Rs1 uo V1V2 Rc Rb Rc Rb 圖5.6任意信號輸入方式下的差分電路任意分放大器 3任意信號輸入任意信號輸入

50、5.2.4差分放大器的其它指標 1共模抑制比共模抑制比 2差模輸入電阻差模輸入電阻 3差模輸出電阻差模輸出電阻 4共模輸出電阻 5.3常見的幾種改進型差分電路常見的幾種改進型差分電路 5.3.1長尾式差分放大電路 1電路中接入電路中接入Re后對輸入差模信號的放大作用完全無影響。后對輸入差模信號的放大作用完全無影響。 + _ Re uo V1V2 Rc2Rc1 +VCC 圖5.7長尾式差分電路 ui2=ui1 ui1 + + Rs Rs +Auod V1V2 Rc 圖5.8對差模輸入信號的等效電路 2Re對共模輸入信號的放大有抑制作用對共模輸入信號的放大有抑制作用 uoc2 uoc1 2Re 2

51、Re ui2ui1 Rc VCC ui1 + + Rs Rs + V1V2 Rc 圖5.9對共模輸入信號的等效電路 uoc 5.3.2帶恒流源的差分電路 1.恒流源特性 0U I I0 U U 圖5.10恒流源的電流、電壓特性 2.恒流源差分放大電路恒流源差分放大電路 VCC + _ +VC VEE uo V1V2 Rc2Rc1 圖圖5.11帶恒流源的差分電路帶恒流源的差分電路 3.差分放大電路四種接法的比較差分放大電路四種接法的比較 5.4集成運算放大器集成運算放大器 5.4.1 集成運算放大器的分類集成運算放大器的分類 1通用型集成運算放大器通用型集成運算放大器 2專用型集成運算放大器 （

52、1）低功耗或微功耗集成運算放大器：電源電壓15V時，功耗小于6mW或W級。 （2）高速集成運算放大器。 （3）寬帶集成運算放大器：一般帶寬應大于10MHZ。 （4）高精度集成運算放大器：特點是高增益、高共模抑制比、低偏流、低溫漂、低噪聲等。 （5）高電壓集成運算放大器：正常輸出電壓Uo大于22V。 （6）功率型集成運算放大器。 （7）高輸入阻抗集成運算放大器。 （8）電流型集成運算放大器。 （9）跨導型集成運算放大器。 （10）程控型集成運算放大器。 （11）低噪聲型集成運算放大器。 （12）集成電壓跟隨器。 5.4.2 集成運算放大器的組成集成運算放大器的組成 1組成組成 圖5.12集成運算

53、放大器內(nèi)部電路組成框圖 1輸入級 2中間級 3輸出級 4偏置電路 2典型通用集成運算放大器典型通用集成運算放大器F007內(nèi)電路簡介內(nèi)電路簡介 （1）F007的內(nèi)電路 3集成運算放大器的識讀集成運算放大器的識讀 4集成運算放大器在電路中的符號集成運算放大器在電路中的符號 5.4.3 集成運算放大器的傳輸特性集成運算放大器的傳輸特性 1傳輸特性傳輸特性 AU(sat) +U(sat) A 0 uid u0 B 線性區(qū) U(sat) +U(sat) B 0 uid u0 線性區(qū) (a)實際運放的傳輸特性(b)理想運放的傳輸特性 圖5.15集成運放的傳輸特性 2線性區(qū)的特點 uO Rf R2 R1 u

54、i2 ui1 A 圖5.16集成運放線性工作 3非線性區(qū)（飽和區(qū)）的特點非線性區(qū)（飽和區(qū)）的特點 uO Rf R2 R1 ui1 A uO Rf R2 R1 ui2 ui1 A (a)虛斷、虛短(b)虛斷、虛地 圖5.17集成運放工作在線性區(qū)時的等效電路 A uO Rf R2 R1 A 圖5.18集成運放工作在非線性區(qū)時的兩種情況 5.5理想集成運算放大器與實際集成運算放大器理想集成運算放大器與實際集成運算放大器 5.5.1 理想運算放大器及其性能指標理想運算放大器及其性能指標 5.5.2 理想運放與實際運放理想運放與實際運放 5.5.3集成運放的三種基本輸入形式 1反相輸入反相輸入 if i

55、i + ui uO Rf R1 A 圖5.19反相放大組態(tài) 2同相輸入同相輸入if ui iiuO Rf R1 A 圖5.20運放同相輸入 ui uO A 圖5.21同相跟隨器 3差模輸入差模輸入 ui1+ ui2 ui R4 uO R2 R3 R1 圖5.22差動放大組態(tài) 5.6集成運算放大器在實際中的應用集成運算放大器在實際中的應用 5.6.1 集成運放在信號運算方面的應用集成運放在信號運算方面的應用 1加法運算電路 ui3 ui2 ui1 R3I3 R2 I2 R1 I1 R4 I IF uO RF A 圖5.23反相加法運算電路 I 2減法運算電路減法運算電路 1電路組成 2電路分析及

56、減法運算條件 RF ui2 ui1 R3 uO R2 R1 A 圖5.24差動輸入式減法運算電路 3微分電路 0 ui iR t t 0 uO R uO R iC ui A (a)(b) 圖5.25微分運算電路 4積分運算電路積分運算電路 A R 0 ui t t 0 uO R uO iR ui A （a）（b） 圖5.26積分運算電路 5.6.2 集成運放在信號處理方面的應用集成運放在信號處理方面的應用 1立體聲消音電路 2高檔音響設備中的十五段優(yōu)質(zhì)均衡器高檔音響設備中的十五段優(yōu)質(zhì)均衡器 uRi R5 1k R4 10k C2 10n R2 3.3k RP1 10k C1 15n R1 56

57、k C3 1 R3 10k C3 1 C2 10n RP2 100k R5 1k R4 10k R3 10k R2 3.3k RP1 10k R1 56k uRO uLO uLi A1 A2 圖5.27立體聲消音電路 C1 C1 C1 R7 100k R5 240k R3 2.1k R5 240k R4 25k R3 2.1k R1 100k A1 A3 C1 R6 100k R5 240k R3 2.1k R4 25k R3 2.1k A21 (以下電路同上，僅C1、C2 值不同，電路從略） 圖5.28十五段優(yōu)質(zhì)均衡器 (2)當R4的滑動觸頭移到最左邊時，其電路如圖5.30（a）所示。 t

58、1 0 |Auf| 圖5.29R4居中平直放大幅頻特 性 C1 C2 R6 R5 R3 R5 R4 R3 A21 (db) Au0 20lg Auf 0 -15db 1 f fo （a）電路圖（b）幅頻特性 圖5.30R4的滑動觸頭移到最左邊 （3）當R4的滑動頭移到最右邊時，其電路如圖5.31（a）所示 1 C1 C2 R6 R5 R3 R5 R4 R3 A21 (db) Au0 20lg Auf 0 15db f fo （a）電路圖（b）幅頻特性 圖5.31R4的滑動觸頭移到最右邊 3實時監(jiān)控報警器 H ui UR V VD R3 R2 R1 A 圖5.32監(jiān)控報警器 5.6.3 可編程增

59、益放大器可編程增益放大器 uo ui AS4 AS3 AS2 AS1 R1 R2 R3 R4 S4 S3 S2 S1 +A -15V +5V -15V+15V DG201 +15V uo ui AS4=1000 10 90 900 9k S4 S3 S2 S1 +A Y0Y1Y2Y3 B AB AS1=1 AS2=10 AS3=100 圖5.33可編程增益放大器的基本電路圖34碼控四段轉(zhuǎn)換可編程增益放大器 本章重點內(nèi)容 l產(chǎn)生正弦振蕩的條件 lLC正弦波振蕩電路的工作原理 lLC正弦波振蕩電路的工作判別 l石英晶體振蕩電路及其工作原理 6.1正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路 6.1.1自激式正弦波

60、振蕩電路與反饋放大器的異同 1.相同點：均引入反饋。 2.不同點： （1）自激式正弦波振蕩電路用來產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出信號；反饋放大電路用來放大信號，工作任務不同 。 （2）自激式正弦波振蕩電路沒有外部信號輸入；反饋放大電路有待放大的信號輸入。 （3）正弦波振蕩電路中引入的是正反饋；反饋放大電路中一般引入負反饋，以改善性能。 （4）正弦波振蕩電路的振蕩也不同于負反饋放大電路的自激振蕩。前者是依靠外部接入的正反饋網(wǎng) 絡產(chǎn)生振蕩；后者是放大電路的附加相移使負反饋變成正反饋而產(chǎn)生振蕩 第第6章章 信號產(chǎn)生電路信號產(chǎn)生電路 6.1.2 自激式振蕩電路的組成及產(chǎn)生和穩(wěn)定振幅的條件自激式振蕩電路的組成及產(chǎn)生和穩(wěn)