電子技術(shù)基礎(chǔ)教程

1、緒論一、本課程的地位、作用與任務(wù)根據(jù)高等工業(yè)學(xué)校電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求中的規(guī)定，本課程是電氣信息類（包括原電氣類、電子類）、自控類等專業(yè)在電子技術(shù)方面的入門性質(zhì)的技術(shù)基礎(chǔ)課。它的任務(wù)是使學(xué)生獲得電子技術(shù)方面的基本理論、基本知識、基本技能，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，為以后深入學(xué)習(xí)電子技術(shù)某些領(lǐng)域中的內(nèi)容，以及為電子技術(shù)在專業(yè)中的應(yīng)用打好基礎(chǔ)。在學(xué)習(xí)本課程時，應(yīng)注意以下幾方面的特點：1規(guī)律性電子電路是由電子器件和電阻、電容等電路組件按照一定的規(guī)律組合而成的，各種復(fù)雜的電子電路也都是由若干種基本電子電路組合而成，因此學(xué)習(xí)時要求熟記一些基本電子電路的結(jié)構(gòu)和特性，并掌握它們的組合規(guī)律。 2非線

2、性由于電子線路具有非線性特性，所以必須采用非線性電路的分析方法來分析電子線路。常用的有圖解分析法和模型分析法。3工程性對于電子線路的分析與設(shè)計，采用精確的分析計算難度較大，往往不必要。因為電子器件的特性和參數(shù)分散性較大，而電路組件的參數(shù)也有一定的誤差，因此工程上通常是先采用近似計算法對電路進行粗略的估算，然后通過實驗調(diào)試來達到預(yù)定的設(shè)計要求。4實踐性電子技術(shù)是一門實踐性很強的課程，這主要是因為影響電子電路工作的因素往往非常復(fù)雜，難以用簡單的模型加以全面而精確的模擬。電子線路實驗是學(xué)生的重要實踐性環(huán)節(jié)，對于培養(yǎng)和提高獨立工作、解決實際問題的能力起著十分重要的作用。通過實驗的學(xué)習(xí)，不僅能使學(xué)生具有

3、進行科學(xué)實驗的動手能力，而且還能培養(yǎng)出一絲不茍、嚴謹求實的科學(xué)研究作風(fēng)。為了保證實驗教學(xué)質(zhì)量，要求：(1)實驗前必須認真預(yù)習(xí)有關(guān)內(nèi)容，弄清實驗原理，對所用儀器必須熟悉其使用方法，工程估算內(nèi)容應(yīng)在課外完成并經(jīng)指導(dǎo)教師審閱。(2)實驗時要嚴格遵守實驗實驗守則，提倡獨立思考，對實驗中的現(xiàn)象和問題，要多加分析，自行解決，獨立的完成實驗任務(wù)。(3)實驗結(jié)束后必須及時寫好實驗報告。二、電子技術(shù)發(fā)展的四個階段11906年電子管的問世和1948年晶體管的發(fā)明，揭開了電子電路的設(shè)計階段；電子管是電子器件的第一代，在晶體管發(fā)明以前的近半個世紀里，電子管幾乎是各種電子設(shè)備中唯一可用的電子器件。電子技術(shù)隨后取得的許多

4、成就，如電視、雷達、計算機的發(fā)明，都是和電子管分不開的。但電子管在體積、功耗、壽命等方面存在局限性。1948年，貝爾實驗室宣布研制成晶體三極管。初期的晶體管是點觸式的，制造比較困難，穩(wěn)定性較差，但它畢竟是時代的標志。1957年，貝爾實驗室的d.斯帕克斯發(fā)明面結(jié)型晶體管，克服了點觸式晶體管的缺點，使得問世不久的晶體管的地位鞏固下來。晶體管的發(fā)明將電子技術(shù)推向了一個新的階段。電子技術(shù)在以后取得的許多成就，如集成電路、微處理器和微型計算機等，都是從晶體管發(fā)展而來的。21958年集成電路（ic）的誕生，跨入了新一代電路的邏輯設(shè)計階段；1958年，美國得克薩斯儀器公司宣布一種集成的振蕩器問世，首次把晶體

5、管和電阻、電容等集成在一塊硅片上，構(gòu)成了一個基本完整的單片式功能電路。1961年，美國仙童公司宣布制成一種集成的觸發(fā)器。從此，集成電路獲得了飛速的發(fā)展。集成電路的發(fā)明開創(chuàng)了集電子器件與某些電子組件于一體的新局面，使傳統(tǒng)的電子器件概念發(fā)生了變化。這種新型的封裝好的器件體積和功耗都很小，具有獨立的電路功能，甚至具有系統(tǒng)的功能。集成電路的發(fā)明使電子技術(shù)進入了微電子技術(shù)時期，是電子技術(shù)發(fā)展的一次重大飛躍。31975年以后超大規(guī)模集成電路（vlsi）的推出，將電子技術(shù)引向ic的系統(tǒng)設(shè)計與相關(guān)的軟件設(shè)計階段；4面向21世紀的以微電子為基礎(chǔ)、以計算機和通信為媒體的新階段。三、兩個概念與兩個定理1信號及其分類

6、信號是信息的載體。由于信號為時間t的函數(shù)，故按照t的連續(xù)或離散，將信號分為連續(xù)信號與離散信號。對于連續(xù)信號，當(dāng)函數(shù)值f(t)連續(xù)時，稱為模擬信號；而當(dāng)函數(shù)值f(t)離散時，稱為量化信號。對于離散信號，當(dāng)函數(shù)值f(t)連續(xù)時，稱為抽樣信號；而當(dāng)函數(shù)值f(t)離散時，稱為數(shù)字信號。2線性電路和非線性電路參數(shù)與電壓、電流無關(guān)的組件稱為線性組件（如r、l、c）。由電源和線性組件組合而成的電路，屬于線性電路。線性電路的方程是線性代數(shù)方程或線性微分（積分）方程。不能用線性方程來描述其特性的電路稱為非線性電路，例如大部分含電子器件的電路就屬于非線性電路。3疊加定理線性電路中任一支路的電流等于各個源單獨作用下

7、所產(chǎn)生的電流之和，稱為疊加定理。這里所說的源單獨作用，是指對應(yīng)的其它源應(yīng)視為零值，即獨立電壓源短路，獨立電流源開路，而全部受控源則必須保留。疊加定理不僅適用于支路電流，也適用于電路任意兩點間的電壓，因為任意兩點間的電壓總是可以表示為支路電流的線性組合。4戴維南定理1883年，法國人戴維南提出任一復(fù)雜的集總參數(shù)含源線性時不變二端網(wǎng)絡(luò)可等效為一個簡單的二端網(wǎng)絡(luò)。由于1853年德國人亥姆霍茲也曾提出過，因而又稱亥姆霍茲戴維南定理。任一線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)，對其余部分而言，可以簡化為一個電壓源vs和電阻ro相串聯(lián)的電路。vs的大小等于該一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，ro等于該一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有獨立源均為零值時從埠

8、視入的電阻。使用戴維南定理時，有兩個問題必須注意：1）由戴維南定理所得的等效電路，僅對網(wǎng)絡(luò)的外部電路等效，亦即只適用于計算外部電路的電壓和電流，而不適用于計算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的電壓和電流。 2）只要一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部是線性的，外部電路即使是含有非線性組件的非線性電路，戴維南定理同樣適用。一個包含獨立源而不包含受控源的一端口網(wǎng)絡(luò)，如果控制和被控制的電壓、電流都是一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的量，與外部電路沒有互控關(guān)系，則這個一端口網(wǎng)絡(luò)可以簡化為一個電阻。（疊加定理和戴維南定理是線性電路兩個非常重要的定理，一定要熟練掌握。）第一章 半導(dǎo)體二極管和三極管1.1半導(dǎo)體的基本知識1半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，半導(dǎo)體具有

9、光敏、熱敏和摻雜特性。2本征半導(dǎo)體（1）在0k時，本征半導(dǎo)體中沒有載流子，呈絕緣體特性。（2）溫度升高熱激發(fā)共價鍵中價電子進入導(dǎo)帶自由電子+空穴。（3）兩種載流子：導(dǎo)帶中的自由電子，電荷極性為負；價帶中掙脫共價鍵束縛的價電子所剩下的空穴，電荷極性為正。（4）熱激發(fā)條件下，只有少數(shù)價電子掙脫共價鍵的束縛，進入導(dǎo)帶形成電子空穴對，所以本征半導(dǎo)體導(dǎo)電率很低。3雜質(zhì)半導(dǎo)體（1）兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體：型-摻入微量五價元素；型-摻入微量三價元素。（2）兩種濃度不等的載流子：多子-由摻雜形成，少子-由熱激發(fā)產(chǎn)生。（3）一般情況下，只要摻入極少量的雜質(zhì)，所增加的多子濃度就會遠大于室溫條件下本征激發(fā)所產(chǎn)生的載流子濃度

10、。所以，雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電率高。（4）雜質(zhì)半導(dǎo)體呈電中性。 4半導(dǎo)體中載流子的運動方式（1）漂移運動-載流子在外加電場作用下的定向移動。（2）擴散運動-因濃度梯度引起載流子的定向運動。1.2結(jié)的形成及特性1結(jié)的形成（1）當(dāng)型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體結(jié)合在一起時，由于交界面處存在載流子濃度的差異，這樣電子和空穴都要從濃度高的地方向濃度低的地方擴散。但是，電子和空穴都是帶電的，它們擴散的結(jié)果就使區(qū)和區(qū)中原來的電中性條件破壞了。區(qū)一側(cè)因失去空穴而留下不能移動的負離子，區(qū)一側(cè)因失去電子而留下不能移動的正離子。這些不能移動的帶電粒子通常稱為空間電荷，它們集中在區(qū)和區(qū)交界面附近，形成了一個很薄的空間電荷區(qū)，這就是我

11、們所說的結(jié)。圖（1）濃度差使載流子發(fā)生擴散運動 （2）在這個區(qū)域內(nèi)，多數(shù)載流子已擴散到對方并復(fù)合掉了，或者說消耗殆盡了，因此，空間電荷區(qū)又稱為耗盡層。（3）區(qū)一側(cè)呈現(xiàn)負電荷，區(qū)一側(cè)呈現(xiàn)正電荷，因此空間電荷區(qū)出現(xiàn)了方向由區(qū)指向區(qū)的電場，由于這個電場是載流子擴散運動形成的，而不是外加電壓形成的，故稱為內(nèi)電場。圖（2）內(nèi)電場形成 （4）內(nèi)電場是由多子的擴散運動引起的，伴隨著它的建立將帶來兩種影響：一是內(nèi)電場將阻礙多子的擴散，二是p區(qū)和n區(qū)的少子一旦靠近pn結(jié)，便在內(nèi)電場的作用下漂移到對方，使空間電荷區(qū)變窄。（5）因此，擴散運動使空間電荷區(qū)加寬，內(nèi)電場增強，有利于少子的漂移而不利于多子的擴散；而漂移運

12、動使空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場減弱，有利于多子的擴散而不利于少子的漂移。當(dāng)擴散運動和漂移運動達到動態(tài)平衡時，交界面形成穩(wěn)定的空間電荷區(qū)，即結(jié)處于動態(tài)平衡。觀看動畫2結(jié)的單向?qū)щ娦裕?）外加正向電壓（正偏）在外電場作用下，多子將向結(jié)移動，結(jié)果使空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場被削弱，有利于多子的擴散而不利于少子的漂移，擴散運動起主要作用。結(jié)果，區(qū)的多子空穴將源源不斷的流向區(qū)，而區(qū)的多子自由電子亦不斷流向區(qū)，這兩股載流子的流動就形成了結(jié)的正向電流。 觀看動畫（2）外加反向電壓（反偏）在外電場作用下，多子將背離結(jié)移動，結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬，內(nèi)電場被增強，有利于少子的漂移而不利于多子的擴散，漂移運動起主要作用。漂移

13、運動產(chǎn)生的漂移電流的方向與正向電流相反，稱為反向電流。因少子濃度很低，反向電流遠小于正向電流。當(dāng)溫度一定時，少子濃度一定，反向電流幾乎不隨外加電壓而變化，故稱為反向飽和電流。 觀看動畫 1.3半導(dǎo)體二極管1半導(dǎo)體二極管按其結(jié)構(gòu)的不同可分為點接觸型、面接觸型和平面型這樣幾類。2伏安特性 它可劃分為三個部分： （1）正向特性(外加正向電壓)當(dāng)正向電壓超過某一數(shù)值后，二極管才有明顯的正向電流，該電壓值稱為導(dǎo)通電壓，用th表示。在室溫下，硅管的th約為0.5v，鍺管的th約為0.1v。當(dāng)流過二極管的電流比較大時，二極管兩端的電壓幾乎維持恒定，硅管約為0.60.8（通常取0.7），鍺管約為0.20.3v

14、（通常取0.2）。（2）反向特性(外加反向電壓)在反向電壓小于反向擊穿電壓的范圍內(nèi)，由少數(shù)載流子形成的反向電流很小，而且與反向電壓的大小基本無關(guān)。由二極管的正向與反向特性可直觀的看出：二極管是非線性器件；二極管具有單向?qū)щ娦浴＃?）反向擊穿特性當(dāng)反向電壓增加到某一數(shù)值br時，反向電流急劇增大，這種現(xiàn)象叫做二極管的反向擊穿。3電容效應(yīng)：勢壘電容與擴散電容4主要參數(shù)器件的參數(shù)是其特性的定量描述，是我們正確使用和合理選擇器件的依據(jù)。（1）正向-最大整流電流f（2）反向-反向擊穿電壓br14 二極管及其應(yīng)用電路1分析方法： 二極管是一種非線性器件，因而由二極管構(gòu)成的電路一般要采用非線性電路的分析方法。

15、（1）圖解分析法其步驟為：把電路分為線性和非線性兩部分；在同一坐標上分別畫出非線性部分的伏安特性和線性部分的特性曲線；由兩條特性曲線的交點求電路的和。（2）模型分析法（非線性器件線性化處理）理想二極管模型-正向?qū)〞r，壓降為0；反向截止時，電流為0。恒壓降模型-當(dāng)二極管工作電流較大時，其兩端電壓為常數(shù)（通常硅管取0.7v，鍺管取0.2v）。 交流小信號模型-若電路中除有直流電源外，還有交流小信號，則對電路進行交流分析時，二極管可等效 為交流電阻 rd=26mv/idq (idq為靜態(tài)電流）2二極管應(yīng)用電路（1）限幅電路-利用二極管單向?qū)щ娦院蛯?dǎo)通后兩端電壓基本不變的特點組成，將信號限定在某一范

16、圍中 變化，分為單限幅和雙限幅電路。多用于信號處理電路中。（2）箝位電路-將輸出電壓箝位在一定數(shù)值上。 （3）開關(guān)電路-利用二極管單向?qū)щ娦砸越油ê蛿嚅_電路，廣泛用于數(shù)字電路中。 （4）整流電路-利用二極管單向?qū)щ娦裕瑢⒔涣餍盘栕優(yōu)橹绷餍盘?，廣泛用于直流穩(wěn)壓電源中。 （5）低電壓穩(wěn)壓電路-利用二極管導(dǎo)通后兩端電壓基本不變的特點，采用幾只二極管串聯(lián)，獲得3v以下輸 出電壓1.5特殊二極管1穩(wěn)壓二極管（1）工作原理穩(wěn)壓管是一種特殊的二極管，它利用結(jié)反向擊穿后特性陡直的特點，在電路中起穩(wěn)壓作用。穩(wěn)壓管工作在反向擊穿狀態(tài)。 （2）主要參數(shù)：穩(wěn)定電壓z、穩(wěn)定電流z、最大工作電流zm和最大耗散功率zm2發(fā)

17、光二極管 發(fā)光二極管是一種將電能轉(zhuǎn)化為光能的特殊二極管。發(fā)光二極管簡寫成了，其基本結(jié)構(gòu)是一個結(jié)，它的特性曲線與普通二極管類似，但正向?qū)妷?一般為12，正向工作電流一般為幾幾十毫安。3光電二極管光電二極管又叫光敏二極管，是一種將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的特殊二極管。4變?nèi)荻O管 利用二極管結(jié)電容隨反向電壓的增加而減少的特性制成的電容效應(yīng)顯著的二極管。多于高頻技術(shù)中。1.6半導(dǎo)體三極管1半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)（1）半導(dǎo)體三極管從結(jié)構(gòu)上可分為npn型和pnp型兩大類，它們均由三個摻雜區(qū)和兩個背靠背的pn結(jié)構(gòu)成，但兩類三極管的電壓極性和電流方向相反。（2）三個電極：基極 b、集電極 c、和發(fā)射極 e。從后面

18、工作原理的介紹中可以看到，發(fā)射極和集電極的命名是因為它們要分別發(fā)射與接收載流子。（3）內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點：發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠大于集電區(qū)的摻雜濃度；基區(qū)很薄，且摻雜濃度最低。（4）三個區(qū)作用：發(fā)射區(qū)發(fā)射載流子、基區(qū)傳輸和控制載流子、集電區(qū)收集載流子。2電流的分配和控制作用（1）條件 內(nèi)部條件：三極管的結(jié)構(gòu)。外部條件：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。 對npn型：c b e si管：be=0.7v ge管：be=0.2v 對pnp型：c bep）（2）非平衡載流子在基區(qū)內(nèi)的擴散與復(fù)合由發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子，使基區(qū)內(nèi)少子的濃度發(fā)生了變化，即靠近發(fā)射結(jié)的區(qū)域內(nèi)少子濃度最高，以后逐漸降低，因而形成了一定的濃度梯度。于

19、是，由發(fā)射區(qū)來的電子將在基區(qū)內(nèi)源源不斷地向集電結(jié)擴散。另一方面，由于基區(qū)很薄，且摻雜濃度很低，因而在擴散過程中，只有很少的一部分會與基區(qū)中的多子（空穴）相復(fù)合，大部分將到達集電結(jié)。（3）集電區(qū)收集載流子由于集電結(jié)外加反向電壓，集電結(jié)的內(nèi)電場被加強，有利于該結(jié)兩邊少子的漂移。流過集電極的電流c，除了包括由基區(qū)中的熱平衡少子電子通過集電結(jié)形成的電子電流cn2和集電區(qū)中的熱平衡少子空穴通過集電結(jié)形成的空穴電流cp所組成的反向飽和電流cbo以外，還包括由發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的非平衡少子自由電子在基區(qū)通過邊擴散、邊復(fù)合到達集電結(jié)邊界，而后由集電結(jié)耗盡層內(nèi)的電場將它們漂移到集電區(qū)所形成的正向電子傳輸電流cn1

20、，因此c=cn1+cn2+cp=cn1+cbo式中cbocn2+cp基極電流由以下幾部分組成：通過發(fā)射結(jié)的空穴電流ep，通過集電結(jié)的反向飽和電流cbo以及en轉(zhuǎn)化為cn1過程中在基區(qū)的復(fù)合電流（en-cn1），即b=ep+（en-cn1）-cbo觀看動畫（3）電流分配關(guān)系在眾多的載流子流中間，僅有發(fā)射區(qū)的多子通過發(fā)射結(jié)注入、基區(qū)擴散和復(fù)合以及集電區(qū)收集三個環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)化為正向受控作用的載流子流ic，其它載流子流只能分別產(chǎn)生兩個結(jié)的電流，屬于寄生電流。為了表示發(fā)射極電流轉(zhuǎn)化為受控集電極電流ic的能力，引入?yún)?shù)，稱為共基極電流傳輸系數(shù)。其定義為=ce令（），稱為共射極電流傳輸系數(shù)。3各極電流之間的關(guān)系

21、 ecb（1）共基接法(e對c的控制作用) ce +cbo b（1-）e -cbo（2）共射接法(b對c的控制作用) cb +ceo e（1+）b +ceo ceo（1+）cbo4共射極電路的特性曲線(以npn型管為例)（1）輸入特性曲線 b=f(be，ce )輸入特性曲線是指當(dāng)ce為某一常數(shù)時，b和be之間的關(guān)系。特點：ce=0的輸入特性曲線和二極管的正向伏安特性曲線類似；隨著ce增大，輸入特性曲線右移；繼續(xù)增大ce，輸入特性曲線右移很少。在工程上，常用ce=1時的輸入特性曲線近似代替ce1v時的輸入特性曲線簇。（2）輸出特性曲線輸出特性曲線是指當(dāng)b為某一常數(shù)時，c和ce之間的關(guān)系，可分為三

22、個區(qū)：截止區(qū)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏，發(fā)射區(qū)不能發(fā)射載流子，b0，c0。放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。其特點是：be0.7v(或0.2v)，b0，c與b成線性關(guān)系,幾乎與 ce無關(guān)。飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏，隨著集電結(jié)反偏電壓的逐漸減?。ú⑥D(zhuǎn)化為正向偏壓），集電結(jié)的空間電荷 區(qū)變窄，內(nèi)電場減弱，集電結(jié)收集載流子的能量降低，c不再隨著b作線性變化，出現(xiàn)發(fā)射極發(fā)射有 余，而集電極收集不足現(xiàn)象。其特點是：ce很小，在估算小功率管時，對硅管可取0.3v（鍺0.1v）。 對pnp型管，由于電壓和電流極性相反，所以特性在第三象限。5主要參數(shù)電流放大倍數(shù)，集電極最大允許電流cm，集電極耗散功率pcm

23、，反向擊穿電壓（br）ceo等基本要求 正確理解：pn結(jié)的形成及單向?qū)щ娦?熟練掌握：普通二極管、穩(wěn)壓二極管的外特性及主要參數(shù) 熟練掌握：雙極型三極管特性及主要參數(shù) 能夠查閱電子器件相關(guān)手冊 第二章 基本放大電路和多級放大電路2.1基本放大電路的組成1放大的原理和本質(zhì)（以共發(fā)射極放大電路為例）交流電壓i通過電容1加到三極管的基極，從而使基極和發(fā)射極兩端的電壓發(fā)生了變化：由bebe i，由于pn結(jié)的正向特性很陡，因此be的微小變化就能引起e發(fā)生很大的變化：由ee+ e，由于三級管內(nèi)電流分配是一定的，因此b和c作相同的變化，其中cc +c。c流過電阻c，則c上的電壓也就發(fā)生變化：由rcrc +rc

24、。由于ce=cc-rc，因此當(dāng)電阻c上的電壓隨輸入信號變化時，ce也就隨之變化，由cece+ce，ce中的變化部分經(jīng)電容2傳送到輸出端成為輸出電壓o。如果電路參數(shù)選擇合適，我們就能得到比i大得多的o。所以，放大作用實質(zhì)上是放大器件的控制作用，是一種小變化控制大變化。2放大電路的特點交直流共存和非線性失真3放大電路的組成原則 正確的外加電壓極性、合適的直流基礎(chǔ)、通暢的交流信號傳輸路徑2.2 放大電路的分析1放大電路的兩種工作狀態(tài)（1）靜態(tài)：輸入為0，b、c、ce都是直流量。（2）動態(tài)：輸入不為0，電路中電流和電壓都是直流分量和交流分量的疊加。保證在直流基礎(chǔ)上實現(xiàn)不失真放 大。2放大電路的分析步驟

25、（1）先進行靜態(tài)分析：用放大電路的直流通路。 直流通路：直流信號的通路。放大電路中各電容開路即可得到。（2）在靜態(tài)分析的基礎(chǔ)上進行動態(tài)分析：用放大電路的交流通路。 交流通路：交流信號的通路。放大電路中各電容短接，直流電源交流短接即可得到。2.3圖解分析法1靜態(tài)分析（1）先分析輸入回路首先把電路分為線性和非線性兩部分，然后分別列出它們的端特性方程。在線性部分，其端特性方程為beccb*b將相應(yīng)的負載線畫在三極管的輸入特性曲線上，其交點便是所求的（bq，bq）。（2）再分析輸出回路用同樣的方法，可得到輸出回路的負載線方程（直流負載方程）為ceccc*c將相應(yīng)的負載線（直流負載線，斜率為1/rc）畫

26、在三極管的輸出特性曲線上，找到與b=bq相對應(yīng)的輸出特性曲線，其交點便是所求的（cq，ceq）。2動態(tài)分析 交流負載線：是放大電路有信號時工作點的軌跡，反映交、直共存情況。其特點為過靜態(tài)工作點q、斜率為 1/（rc/rl）。3放大電路的非線性失真及最大不失真輸出電壓（1）飽和失真：靜態(tài)工作點偏高，管子工作進入飽和區(qū)（npn管，輸出波形削底；pnp管，輸出波形削頂）（2）截止失真：靜態(tài)工作點偏低，管子工作進入截止區(qū)（npn管，輸出波形削頂；pnp管，輸出波形削底）（3）最大不失真輸出電壓vom 如圖 vom1=vce-vces 且因為iceo趨于0 ， vom2=cq*（c/l） 所以vom為v

27、om1及vom2中較小者，以保證輸出波形不失真。4圖解分析法的特點圖解分析法的最大特點是可以直觀、全面地了解放大電路的工作情況，并能幫助我們理解電路參數(shù)對工作點的影響，并能大致估算動態(tài)工作范圍，另外還可幫助我們建立一些基本概念，如交直流共存、非線性失真等。2.4小信號模型分析法指導(dǎo)思想：在一定條件下，把半導(dǎo)體三極管所構(gòu)成的非線性電路轉(zhuǎn)化為線性電路。1半導(dǎo)體三極管的小信號模型（1）三極管小信號模型的引出，是把三級管作為一個線性有源雙口網(wǎng)絡(luò)，列出輸入和輸出回路電壓和電流的關(guān)系，然后利用取全微分或泰勒展開的方法得到參數(shù)小信號模型。（2）關(guān)于小信號模型的討論：小信號模型中的各參數(shù)，如be、均為微變量，

28、其值與靜態(tài)工作點的位置有關(guān)，并非常數(shù)。受控電流源的大中、流向取決于b小信號模型適用的對象是變化量，因此電路符號不允許出現(xiàn)反映直流量或瞬時總量的大下標符號。2用h參數(shù)小信號模型分析共射基本放大電路（1）畫出小信號等效電路方法：先畫出放大電路的交流通路（電容及電源交流短接），然后將三極管用小信號模型代替。（2）求電壓放大倍數(shù)（3）求輸入電阻（4）求輸出電阻例1.電路如圖所示，已知三極管的=100，vbe=-0.7v（1）試計算該電路的q點；（2）畫出簡化的h參數(shù)小信號等效電路；（3）求該電路的電壓增益av，輸入電阻ri,輸出電阻ro。（4）若vo中的交流成分出現(xiàn)如圖所示的失真現(xiàn)象，問是截止失真還是

29、飽和失真？為消除此失真，應(yīng)調(diào)節(jié)電路中的哪個組件，如何調(diào)整？解：(1)b=cc/b=40ace=-(cc-c.c)=-4v(2)步驟：先分別從三極管的三個極（b、e、c）出發(fā)，根據(jù)電容和電源交流短接，畫出放大電路的交流通路；再將三極管用小信號模型替代；并將電路中電量用瞬時值或相量符號表示，即得到放大電路的小信號等效電路。注意受控電流源的方向。（圖略）(3)be=200+(1+)26ma/eq =857v=-(c/l)/be=-155.6(4)因為eb=-i+cb1=-i+eb從輸出波形可以看出，輸出波形對應(yīng)s正半周出現(xiàn)失真，也即對應(yīng)eb減小部分出現(xiàn)失真，即為截止失真。減小b，提高靜態(tài)工作點，可消

30、除此失真。例2.電路如圖所示為一兩級直接耦合放大電路，已知兩三極管的電流放大倍數(shù)均為，輸入電阻為be，電路參數(shù)如圖，計算放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。解：本放大電路為一兩級直接耦合放大電路，兩極都是共集電極組態(tài)。計算其性能指針時，應(yīng)注意級間的相互影響。（1）求電壓放大倍數(shù) v=o/i畫出放大電路的小信號等效電路。v1=o1/i=（1+）（re1/rl1）/be+（1+）（re1/rl1）v2=o/o1=（1+）（re2/rl）/be+（1+）（re2/rl）v=o/i=v1*v2其中：rl1為第一級放大電路的負載電阻，rl1=be+（1+）（re2/rl）（2）輸入電阻riri=

31、i/ii=rb1/be+（1+）（re1/rl1）（3）輸出電阻roro=re2/（be+ro1）/（1+）其中：ro1為第一級放大電路的輸出電阻，ro1=re1/（be+（rb1/rs）/（1+）2.5放大電路的工作點穩(wěn)定問題偏置電路：一是提供放大電路所需的合適的靜態(tài)工作點；二是在環(huán)境溫度、電源電壓等外界因素變化時，保持靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。1溫度對放大電路靜態(tài)工作點的影響vbe、cboc 靜態(tài)工作點變化，可能導(dǎo)致放大電路輸出波形失真。2穩(wěn)定靜態(tài)工作點方法：在放大電路中引電流負反饋（常用射極偏置電路）、采用補償法。3射極偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點的過程：（1）利用b1和b2組成的分壓器以固定基極電位

32、；（2）利用e產(chǎn)生的壓降反饋到輸入回路，改變be，從而改變c。2.6共射極電路、共集電極電路和共基極電路特點1共射極電路 共射極電路又稱反相放大電路，其特點為電壓增益大，輸出電壓與輸入電壓反相，低頻性能差，適用于低頻、和多級放大電路的中間級。2共集電極電路共集電極電路又稱射極輸出器、電壓跟隨器，其特點是：電壓增益小于1而又近似等于1，輸出電壓與輸入電壓同相，輸入電阻高，輸出電阻低，常用于多級放大電路的輸入級、輸出級或緩沖級。3共基極電路電路特點：輸出電壓與輸入電壓同相，輸入電阻底，輸出電阻高，常用于高頻或?qū)掝l帶電路。2.7放大電路的頻率響應(yīng)1頻率響應(yīng)的基本概念（1）頻率響應(yīng)：放大電路對不同頻率

33、的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。（2）頻率失真：包括幅度失真和相位失真，均屬于線性失真。2rc低通電路的頻率響應(yīng)（1）幅頻響應(yīng)：（2）相頻響應(yīng)：=-argtg(h) 3rc高通電路的頻率響應(yīng)rc高通電路與rc低通電路成對偶關(guān)系。4波特圖為了能同時觀察到低頻和高頻段幅頻變化特性，在繪制幅頻特性曲線時，通常橫坐標和縱坐標均采用對數(shù)坐標形式，稱之為波特圖。5放大電路存在頻率響應(yīng)的原因放大電路存在容抗組件（例如外接的耦合電容、旁路電容和三極管的極間電容），使的放大電路對不同頻率的輸出不同。通常外接電容可以等效為rc高通電路，因而影響下限頻率，而三極管的極間電容可以等效為rc低通電路，因而影響上限頻率。第三章 放大電路中的

34、反饋3.1反饋的基本概念與分類反饋在電子電路系統(tǒng)中得到了極其廣泛的應(yīng)用，通過引入反饋，可以改善放大電路的許多性能。一、什么是反饋所謂反饋就是把放大電路輸出信號（電壓或電流）的一部分或全部，通過一定的電路形式（反饋網(wǎng)絡(luò)）回送到它的輸入回路，從而對放大電路的輸入信號進行自動調(diào)節(jié)的過程。1.反饋的框圖2.死循環(huán)放大電路與開環(huán)放大電路。3.如何判斷一個電路是否存在反饋?（方法）二、正反饋和負反饋根據(jù)反饋極性的不同，可將反饋分為正反饋和負反饋。如何判別電路的反饋極性-瞬時極性法 常見放大器件的瞬時極性關(guān)系： bjt由基極輸入信號，則各極相位關(guān)系(a)圖， bjt由發(fā)射極輸入信號，則各極相位關(guān)系(b)圖，

35、 運放各極相位關(guān)系（c）圖。三、直流反饋、交流反饋與交直流反饋 方法：電容觀察法：若反饋通路有隔直電容則為交流反饋；若反饋通路有旁路電容則為直流反饋；若反饋通路 無電容，則為交直流反饋。 四、根據(jù)反饋信號所聯(lián)系的放大電路級數(shù)有本級反饋和級間反饋。五、四種基本反饋類型（1）根據(jù)反饋對輸出量取樣對象的不同，分為電壓反饋和電流反饋 方法：將uo=0（或負載rl短接），若xf=0，則為電壓反饋；反之則為電流反饋。（2）根據(jù)反饋信號與輸入信號在輸入端疊加方式的不同，分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋 方法：將反饋點接地，若xi仍能輸入至放大電路則為串聯(lián)反饋；反之則為并聯(lián)反饋。（3）綜合上述兩點，反饋分為電壓串聯(lián)、電

36、流串聯(lián)、電壓并聯(lián)、電流并聯(lián)四種類型。 3.2負反饋放大電路的方框圖及增益的一般表達式一、負反饋放大電路的方框圖1、基本放大電路的放大倍數(shù)a2、反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)f二、負反饋放大電路的一般表達式1、一般表達式反饋放大電路的輸出信號與輸入信號之比，稱為反饋放大電路的放大倍數(shù)，或稱為死循環(huán)放大倍數(shù)，即f（） 2、反饋深度（1+af）3.3負反饋對放大電路性能的改善一、提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性放大電路中引入負反饋后，在輸入信號（vi或ii）為定值時，電壓負反饋能穩(wěn)定輸出電壓，電流負反饋能穩(wěn)定輸出電流。也就是說，負反饋能使放大倍數(shù)（指廣義的放大倍數(shù)）穩(wěn)定。二、擴展頻帶 三、減小非線性失真四、抑制噪聲和干擾五

37、、改變輸入和輸出電阻輸入電阻：串聯(lián)負反饋使輸入電阻增加，并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小輸出電阻：電壓負反饋使輸出電阻減小，電流負反饋使輸出電阻增大放大電路中反饋類型的判別方法和對放大電路性能的影響反饋類型定義判別方法對放大電路性能的影響電壓反饋反饋信號從輸出電壓取樣，即與o成正比反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大電路在輸出回路并接；反饋信號的取樣對象是輸出電壓；或令o=0（將負載l短接）,反饋信號不復(fù)存在電壓負反饋能穩(wěn)定輸出電壓o，減小輸出電阻電流反饋反饋信號從輸出電流取樣，即與o成正比反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大電路在輸出回路串接；反饋信號的取樣對象是輸出電流；或令o=0（將負載l短接）,反饋信號依然存在電流負反饋能穩(wěn)定輸

38、出電流o，增加輸出電阻串聯(lián)反饋反饋信號f與輸入信號i在輸入回路串接輸入信號與反饋信號在不同節(jié)點引入（例如三極管b和e極，或運放的反向端和同向端）串聯(lián)負反饋增加輸入電阻并聯(lián)反饋 反饋信號f與輸入信號i在輸入回路并接輸入信號與反饋信號在同一節(jié)點引入（例如三極管b極，或運放的反向端）并聯(lián)負反饋減小輸入電阻直流反饋反饋信號為直流信號直流通路中存在反饋直流負反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點交流反饋反饋信號為交流信號交流通路中存在反饋交流負反饋改善放大電路性能正反饋反饋信號使凈輸入信號加強串聯(lián)反饋時，作用于不同節(jié)點的i和f信號的瞬時極性相反并聯(lián)反饋時，作用于同一節(jié)點的i和f信號的瞬時極性相同使放大倍數(shù)增加，電路工作可能

39、不穩(wěn)定負反饋反饋信號使凈輸入信號削弱串聯(lián)反饋時，作用于不同節(jié)點的i和f信號的瞬時極性相同并聯(lián)反饋時，作用于同一節(jié)點的i和f信號的瞬時極性相反 使放大倍數(shù)減小，且改善放大電路的性能本級反饋反饋信號返送到本級輸入回路反饋信號與本級輸出回路有聯(lián)系本級負反饋改善本級放大電路的性能級間反饋反饋信號返送到前面輸入級的輸入回路反饋信號與后級輸出回路有聯(lián)系級間負反饋改善放大電路各項性能 3.4負反饋放大電路的分析方法分析負反饋放大電路，常用的方法有小信號模型分析法、近似計算法和方框圖法三種。在此，只討論近似計算法。一、深度負反饋放大電路的特點在深度負反饋的情況下，反饋信號xf和外加輸入信號近似xi相等，凈輸入

40、信號xid0。二、常用方法 公式法、虛短和虛斷概念（參閱難點和重點）。 三、計算舉例例1:判斷如圖電路的反饋類型解：（1）利用瞬時極性法判斷反饋極性 設(shè)t1管基極有一瞬時增量 vi(vb1)vc1(-)vc2ve1 因為，t1管vb1,ve1 所以，t1管的凈輸入電壓ube減小,所以，為負反饋. （2） 從采樣端，利用輸出短接法。將輸出端vo短接，則無反饋量影響輸入信號，所以為電壓負反饋。 （3）從比較端，由于反饋信號是以電壓形式影響輸入信號，所以為串聯(lián)負反饋。 結(jié)論：電壓串聯(lián)負反饋。例2：判斷如圖電路的反饋類型解：（1）判斷反饋極性設(shè)輸入信號vi即 t1基極有一個瞬時增量vb1vc1（-）v

41、e2（-）使流過反饋電阻的電流if增加，消減了t1的基極電流，所以為負反饋。（2）從采樣端，vo端接，由于t2發(fā)射極電流存在，所以仍有反饋量影響輸入信號，所以為電流負反饋。（3）從比較端，由于反饋信號是以電流并聯(lián)形式影響輸入信號，所以為并聯(lián)負反饋。結(jié)論：電流并聯(lián)負反饋。例3：圖如例1，在深度負反饋條件下，估算電壓放大倍數(shù)vf=vo/ vi。 解：在深度負反饋條件：由于已判別是串聯(lián)負反饋，所以 i=f vf=o/i=1/（）反饋網(wǎng)絡(luò)：忽略cf的影響 所以，v=f/o=e1/(e1+f)所以，vf=(e1+f)/e 例4：電路如圖，在深度負反饋條件，估計電壓放大倍數(shù)vf=o/s解：（1）判斷反饋類

42、型i(b)c（-）所以，f上流過電流削弱流入三極管的輸入電流，即為負反饋；又由反饋信號以電流形式影響輸入，為并聯(lián)反饋；在采樣端將l短接，則無反饋信號影響輸入，所以為電壓反饋；即，電壓并聯(lián)負反饋。（2）估算vf 在深度負反饋條件，i=fvf=o/s=o/（is）=o/（fs）=1/（g*s）反饋網(wǎng)絡(luò)g=f/o=-1/f所以，vf=-f/s 例5：電壓串聯(lián)負反饋放大電路和電路參數(shù)如圖所示，設(shè)晶體管為3dg6d，60，rbe1.8k，試近似計算死循環(huán)電壓放大倍數(shù)avf。解：反饋網(wǎng)絡(luò)由f和e1組成，反饋類型為電壓串連負反饋。 e1上的電壓為反饋電壓f，fo e1/（e1f）反饋系數(shù) f/o e1/（e

43、1f）1/101死循環(huán)電壓放大倍數(shù) vfo/io/f101例6：電流并聯(lián)負反饋放大電路和電路參數(shù)如圖所示，試近似估算死循環(huán)電壓放大倍數(shù)vfs。解：反饋網(wǎng)絡(luò)由f和e2組成，反饋類型為電流串聯(lián)負反饋，流經(jīng)f上的電流為反饋電流f反饋系數(shù) if/c2-e2/（fe2）死循環(huán)電壓放大倍數(shù)vfso/s -c2（c2|l）（is） （-c2f ）（c2|l）s （fe2） e2（c2|l）s2.513.5負反饋放大電路的穩(wěn)定問題負反饋可以改善放大電路的性能指針，但是負反饋引入不當(dāng)，會引起放大電路自激。一、產(chǎn)生自激振蕩的原因與條件當(dāng)信號頻率大大低于或高于中頻范圍時，因電路中耦合電容、旁路電容、管子的結(jié)電容、布線電容等影響， 使的附加相移達到，原來中頻段的反饋變?yōu)檎答?。且?dāng)幅值|1時，就產(chǎn)生自激。 只有在三級或三級以上的反饋電路中才有可能產(chǎn)生自激，且反饋深度愈大，愈易產(chǎn)生自激。 二、穩(wěn)定性判劇 1 要使電路穩(wěn)定工作,必須破壞產(chǎn)生自激的條件。即： 當(dāng) 20lg|=0 db時 ；當(dāng)