電子技術課件

1、電 子 技 術前 進緒 論模 擬 部 分數 字 部 分（點擊進入有關部分）電 子 技 術退 出緒 論返 回電子技術發(fā)展簡史電子技術的應用電子技術課程安排前 進退 出I. 電子技術發(fā)展史 電子技術的出現(xiàn)和應用，使人類進入了高新技術時代。電子技術誕生的歷史雖短，但深入的領域卻是最深最廣，它不僅是現(xiàn)代化社會的重要標志，而且成為人類探索宇宙宏觀世界和微觀世界的物質技術基礎。電子技術是在通信技術發(fā)展的基礎上誕生的。隨著新型電子材料的發(fā)現(xiàn)，電子器件發(fā)生了深刻變革。自1906年第一支電子器件發(fā)明以來，世界電子技術經歷了電子管、晶體管和集成電路等重要發(fā)展階段。返 回前 進I. 電子技術發(fā)展史 電子技術的出現(xiàn)和

2、應用，使人類進入了高新技術時代。電子技術誕生的歷史雖短，但深入的領域卻是最深最廣，它不僅是現(xiàn)代化社會的重要標志，而且成為人類探索宇宙宏觀世界和微觀世界的物質技術基礎。電子技術是在通信技術發(fā)展的基礎上誕生的。隨著新型電子材料的發(fā)現(xiàn)，電子器件發(fā)生了深刻變革。1906年第一支電子器件發(fā)明以來，世界電子技術經歷了電子管、晶體管和集成電路等重要發(fā)展階段。1.原始通信方式人力、烽火臺等2.橫木通信機1791年（法）C.Chappe3.有線電報1837年（美）S . B . Morse4.有線電話1875年（蘇）A. G. Bell5.無線電收發(fā)報機1895年（意）G.Marconi通信業(yè)務蓬勃發(fā)展電子器件

3、產生之后。一. 通信技術的發(fā)展 電子器件是按照“電子管晶體管集成電路”的順序，逐步發(fā)展起來的。 二. 電子器件的產生 電 子 管 晶 體 管 集 成 電 路1. 真空電子管的發(fā)明：真空二極管1904年（美）Fleming真空三極管1906年（美）Leede Forest2.晶體管的產生晶體管Transistor1947（美） Shockley、 Bardeen、Brattain集成電路IC(integrate circuit)1959 （美） Kilby、Noyis二. 電子器件的產生3.集成電路的出現(xiàn)集成電路的出現(xiàn)，標志著人類進入了微電子時代。 自電子器件出現(xiàn)至今，電子技術已經應用到了社會的

4、各個領域。 II .電子技術的應用返 回前 進II .電子技術的應用1875年（蘇）1906年（美）1925年（美、英）1946年（美）1923年（瑞）1902年（美）1901年（美）1934年（俄）Internet互聯(lián)網1990年（美）1992年（中）VCD1983年（美）1961年（美）III. 課程安排一. 內容劃分 模擬部分 器件：二極管 、 三極管 、 場效應管 放大器： 基本放大器 、 反饋放大器 差動放大器 、 功率放大器集成電路：集成運算放大器電源：交流電源（振蕩器）、 直流電源（穩(wěn)壓電源）無線電：無線電知識 、 收音機 數字部分邏輯代數無線電：無線電知識 、 收音機 邏輯門電

5、路： 基本門 、 復合門組合邏輯電路 ： 編碼器 、 譯碼器、選擇器 比較器 、 加法器 脈沖： 脈沖變換 、 脈沖產生返 回前 進二. 時間安排 學習時間1學年上半年：模擬部分下半年： 數字部分三.學習注意事項課程特點電路圖多、內容分散、誤差較大計算簡單、實用性強學習方法掌握電路的構成原則、記住幾個典型電路及時總結及練習、掌握近似原則、與實驗有機結合第一編 模擬部分 返 回第一章 半導體器件 第二章 基本放大電路 第三章 放大電路的頻率特性 第四章 集成運算放大器 第五章 負反饋放大器 第六章 信號運算電路 第七章 波形發(fā)生電路 第八章 功率放大電路 第九章 直流電源 前 進退 出第一章 半

6、導體器件 半導體材料、由半導體構成的PN結、二極管結構特性、三極管結構特性及場效應管結構特性。 本章主要內容：返 回前 進1 .1 半導體（Semiconductor）導電特性 根據導電性質把物質分為導體、絕緣體、半導體三大類。 而半導體又分為本征半導體、雜質（摻雜）半導體兩種。1 .1 .1 本征半導體 純凈的、不含雜質的半導體。常用的半導體材料有兩種：硅（Si）、鍺（Ge）。硅Si （鍺Ge）的原子結構如下：這種結構的原子利用共價鍵構成了本征半導體結構。 但在外界激勵下，產生電子空穴對（本征激發(fā)） ，呈現(xiàn)導體的性質。 這種穩(wěn)定的結構使得本征半導體常溫下不能導電，呈現(xiàn)絕緣體性質。 但在外界激

7、勵下，產生電子空穴對（本征激發(fā)） ，呈現(xiàn)導體的性質。 這種穩(wěn)定的結構使得本征半導體常溫下不能導電，呈現(xiàn)絕緣體性質。在外界激勵下，產生電子空穴對（本征激發(fā)）?？昭ㄒ部梢苿樱ㄠ徑娮拥囊来翁畛洌?。在外界激勵下，產生電子空穴對（本征激發(fā)）?？昭ㄒ部梢苿樱ㄠ徑娮拥囊来翁畛洌?。在外界激勵下，產生電子空穴對（本征激發(fā)）?？昭ㄒ部梢苿樱ㄠ徑娮拥囊来翁畛洌?。 半導體內部存在兩種載流子（可導電的自由電荷）：電子（負電荷）、空穴（正電荷）。 在本征半導體中，本征激發(fā)產生了電子空穴對，同時存在電子空穴對的復合 。 電子濃度 = 空穴濃度 ni = pi1 .1 .2 雜質半導體 在本征半導體中摻入少量的其他特定

8、元素（稱為雜質）而形成的半導體。 根據摻入雜質的不同，雜質半導體又分為N型半導體和P型半導體。 常用的雜質材料有5價元素磷P和3價元素硼B(yǎng)。 N型半導體內部存在大量的電子和少量的空穴，電子屬于多數載流子（簡稱多子），空穴屬于少數載流子（簡稱少子）。 n p N型半導體主要靠電子導電。一 . N型半導體（電子型半導體） 摻如非金屬雜質磷 P的半導體。每摻入一個磷原子就相當于向半導體內部注入一個自由電子。 P型半導體內部存在大量的空穴和少量的電子，空穴屬于多數載流子（簡稱多子），電子屬于少數載流子（簡稱少子）。 p n P型半導體主要靠空穴導電。二 . P型半導體（空穴型半導體） 摻如非金屬雜質硼

9、 B 的半導體。每摻入一個硼原子就相當于向半導體內部注入一個空穴。 雜質半導體導電性能主要由多數載流子決定，總體是電中性的，通常只畫出其中的雜質離子和等量的多數載流子。雜質半導體的簡化表示法 1 .2 半導體二極管（Diode） 二極管的主要結構是PN結。 1 .2 .1 PN結（ PN Junction ） 將一塊P型半導體和一塊N型半導體有機結合在一起，其結合部就叫PN結（該區(qū)域具有特殊性質）。 一. PN結的形成 多子擴散（在PN結合部形成內電場EI）。內電場阻礙多子擴散、利于少子漂移。 當擴散與漂移相對平衡，形成PN結。 PN結別名：耗盡層、勢壘區(qū)、電位壁壘、阻擋層、內電場、空間電荷區(qū)

10、等。 二. PN結性質單向導電性 1. 正向導通 PN結外加正向電壓（正向偏置）P接 +、N接 - ，形成較大正向電流（正向電阻較?。Ｈ?mA。2. 反向截止 PN結外加反向電壓（反向偏置）P接 -、N接 +，形成較小反向電流（反向電阻較大）。如10A。 二. PN結性質單向導電性 正偏電壓U=0.7V（Si管）0.2V（Ge管 當電壓超過某個值（約零點幾伏），全部少子參與導電，形成“反向飽和電流IS”。反偏電壓最高可達幾千伏。 1 .2 .2 二極管用外殼將PN結封閉，引出2根極線，就構成了二極管 。 一二極管伏安特性 正向電流較大（正向電阻較小），反向電流較?。ǚ聪螂娮栎^大）。 門限電壓

11、（死區(qū)電壓）V(Si管約為0.5V、Ge管約為0.1V)，反向擊穿電壓VBR（可高達幾千伏） 二極管電壓電流方程： 二二極管主要參數1. 最大整流電流IF2. 最高反向工作電壓UR3. 反向電流IR4. 最高工作頻率fM 由三塊半導體構成，分為NPN型和PNP型兩種。三極管含有3極、2結、3區(qū)。其中發(fā)射區(qū)高摻雜，基區(qū)較薄且低摻雜，集電區(qū)一般摻雜。 1 .3 三極管（Transistor） 1 .3 .1 三極管結構及符號 1 .3 三極管（Transistor） 1 .3 .2 三極管的三種接法（三種組態(tài)） 三極管在放大電路中有三種接法：共發(fā)射極、共基極、共集電極。 1 .3 三極管（Tran

12、sistor） 1 .3 .3 三極管內部載流子傳輸 下面以共發(fā)射極NPN管為例分析三極管內部載流子的運動規(guī)律，從而得到三極管的放大作用。 為保證三極管具有放大作用（直流能量轉換為交流能量），三極管電路中必須要有直流電源，并且直流電源的接法必須保證三極管的發(fā)射結正偏、集電結反偏 。 1 .3 .3 三極管內部載流子傳輸 一.發(fā)射區(qū)向基區(qū) 發(fā)射載流子(電子) IENIBN 1 .3 .3 三極管內部載流子傳輸 一.發(fā)射區(qū)向基區(qū) 發(fā)射載流子(電子) 二.電子在基區(qū)的 疏運輸運和復合 IBIEICBOICICNIBN 1 .3 .3 三極管內部載流子傳輸 一.發(fā)射區(qū)向基區(qū) 發(fā)射載流子(電子) 二.電

13、子在基區(qū)的 疏運輸運和復合 三.集電區(qū)收集電子 1 .3 .4 三極管各極電流關系 一. 各極電流關系IE = IEN + IBN IEN IB = IBN ICBOIC = ICN + ICBOIE = IC + IB二. 電流控制作用=ICN / IBNIC / IBIC=IB + (1+ )ICBO =IB + ICEO IC=ICN / IENIC / IEIC= IE + ICBO IE 1 .3 .5 共射NPN三極管伏安特性曲線 一. 輸入特性曲線 IB = f ( UBE ，UCE )實際測試時如下進行：IB = f ( UBE )|UCEUCE 5V的特性曲線基本重合為一條，

14、手冊可給出該條曲線。 1 .3 .5 共射NPN三極管伏安特性曲線 二. 輸出特性曲線 IC = f ( IB ，UCE )實際測試時如此進行：IC = f ( UCE )|IB 1 .3 .5 共射NPN三極管伏安特性曲線 二. 輸出特性曲線 IC = f ( IB ，UCE )實際測試時如下進行：IC = f ( UCE )|IB 發(fā)射結正偏、集電結反偏時，三極管工作在放大區(qū)(處于放大狀態(tài))，有放大作用：IC =IB + ICEO 兩結均反偏時，三極管工作在截至區(qū)(處于截止狀態(tài)) ，無放大作用。IE=IC=ICEO0 發(fā)射結正偏、集電結正偏時，三極管工作在飽和區(qū)(處于飽和狀態(tài)) ，無放大作

15、用。IE=IC（較大） 1 .3 .6 三極管主要參數 一. 電流放大系數 1. 共發(fā)射極電流放大系數直流IC/IB 交流IC/IB 均用表示。 2. 共基極電流放大系數直流IC/IE 交流IC/IE 均用表示。二. 反向飽和電流 1.集電極基極間反向飽和電流ICBO 2.集電極發(fā)射極間穿透電流ICEO ICEO = (1+) ICBO =/(1) =/(1+) 1 .3 .6 三極管主要參數 一. 電流放大系數 IC/IB IC/IE =/(1) =/(1+) 二. 反向飽和電流 ICBO ICEO ICEO = (1+) ICBO三. 極限參數 1. 集電極最大允許電流ICM 2. 集電極

16、最大允許功耗PCM 3. 反向擊穿電壓U(BR)CEO 、U(BR)CBO 三極管的安全工作區(qū) 1 .4 場效應管（Field Effect Transistor ） 場效應管是單極性管子，其輸入PN結處于反偏或絕緣狀態(tài)，具有很高的輸入電阻（這一點與三極管相反），同時，還具有噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射性強、便于集成等優(yōu)點。 場效應管是電壓控制器件，既利用柵源電壓控制漏極電流（iD = gmuGS）這一點與三級管（電流控制器件, 基極電流控制集電極電流,iC = iB）不同，而柵極電流iD為0（因為輸入電阻很大）。 場效應管分為兩大類:結型場效應管（JFETJunction Field Effe

17、ct Transistor）、絕緣柵型場效應管（IGFETInsulated Gate Field Effect Transistor）。 1 .4 .1 結型場效應管 一. 結構及符號 N溝道管靠（單一載流子）電子導電，P溝道管靠（單一載流子）空穴導電。場效應管的柵極G、源極S和漏極D與三級管的基極b、發(fā)射極e和集電極c相對應。 1 .4 .1 結型場效應管 二.工作原理（柵源電壓UGS對漏極電流ID的控制作用） 以N溝道管為例。漏源之間的PN結必須反偏。 N溝道結型場效應管加上反偏的柵源電壓UGS (UGS0) ，在漏源之間加上漏源電壓UDS(UDS0)，便形成漏極電流ID。而且UGS可控

18、制ID。 1 .4 .1 結型場效應管 二.工作原理（柵源電壓UGS對漏極電流ID的控制作用） 1.當VGS=0時，溝道最寬,溝道電阻最小，加上VDS可形成最大的ID； 2.當VGS0時，溝道逐漸變窄，溝道電阻逐漸變大，ID逐漸減??； 3.當VGS=VP (夾斷電壓)時，溝道夾斷，溝道電阻為無限大，ID=0。所以，柵源電壓VGS對漏極電流ID有控制作用。 1 .4 .1 結型場效應管 三. JFET特性曲線 VGS=0時,隨著VDS的增大,溝道變化情況如下:加上VGS，溝道會進一步變窄。 1 .4 .2 結型場效應管 三. JFET特性曲線 1.轉移特性曲線 ID =f( UGS )|UDS

19、1 .4 .1 結型場效應管 三. JFET特性曲線 2.漏極特性曲線 變化VGS,得到一族特性曲線。分為可變電阻區(qū)、恒流區(qū)、擊穿區(qū)三部分。 JFET管處于恒流狀態(tài)時，有 ID=gmVGS ID =f( UDS )|UGS 1 .4 .1 結型場效應管 四. JFET管工作過程小結 N溝道JFET 柵源電壓VGS為負值，漏源電壓VDS為正值（P溝道JFET與之相反）。在柵源電壓VGS控制下，漏極電流ID隨柵源電壓而發(fā)生變化。并且，VGS=0時，ID最大；VGS= VP 時，ID=0。二者之間關系為： ID=gmVGS （柵源間必須反偏） 1 .4 .2 結型場效應管 三. JFET特性曲線 3

20、.轉移輸出特性關系 由輸出特性曲線可得到轉移特性曲線 1 .4 .1 結型場效應管 四. JFET管工作過程小結 N溝道JFET 柵源電壓VGS為負值，漏源電壓VDS為正值（P溝道JFET與之相反）。在柵源電壓VGS控制下，漏極電流ID隨柵源電壓而發(fā)生變化。并且，VGS=0時，ID最大；VGS= VP 時，ID=0。二者之間關系為： ID=gmVGS （柵源間必須反偏） 1 .4 .1 絕緣柵型場效應管 這種場效應管的柵極處于絕緣狀態(tài)，輸入電阻更高。廣泛運用的是金屬氧化物半導體場效應管MOSFET（MetalOxideSemicondoctor type Field Effect Transi

21、stor），簡計為MOS管。分為增強型MOS管和耗盡型MOS管兩類 ，每類又有N溝道和P溝道兩種管子。 1 .4 .1 絕緣柵型場效應管 一. 結構及符號 二. 增強型N溝道MOS管工作過程 1. UGS=0，無導電 溝道，不能導電2. UGS逐漸增大，形成耗盡層3. UGS UT ，形成反型層（N溝道）4. 加上UDS，導電溝道不均勻5. UGS - UDS = UT ，溝道預夾斷6. UDS繼續(xù)增大,溝道夾斷, 使ID基本不變三.增強型N溝道MOS管特性曲線 轉移特性近似表示為ID =IDO(UGS/UT 1)2（其中IDO 為UGS = 2UT 時的ID 值）四. 耗盡型N溝道MOS管工

22、作過程 不加柵源電壓時，在MOS管體內已存在導電溝道。而所加柵源電壓可以控制導電溝道的寬窄，從而控制漏極電流。且當UGS0時，導電溝道更寬，電流UD變大；UGS0時，導電溝道保持原有寬度，電流ID適中；當VGS0時，導電溝道變窄。電流ID變小。當UGS小到夾斷電壓UP 時，溝道全部夾斷，使得ID=0。 四.耗盡型N溝道MOS管特性曲線 各類場效應管偏置電壓極性 場效應管類型柵源電壓UGS漏源電壓UDSN溝道JFET -+P溝道JFET +-N溝道增強型MOS管 +P溝道增強型MOS管 -N溝道耗盡型MOS管 + 0 -+N溝道耗盡型MOS管 + 0 - 五.場效應管的主要參數1.直流參數 （1

23、）飽和漏極電流IDSS （2）夾斷電壓UP（3）開啟電壓UT2.交流參數 （1）低頻跨導gm 其中 gm=(ID/ ID )|UDS （2）極間電容 CGS CGD CDS 3.極限參數 （1） 漏源擊穿電壓V（BR）DS（2） 柵源擊穿電壓V（BR）GS（3） 最大漏極電流IDM（4） 最大漏極耗散功率PDM第二章 基本放大電路 放大器構成及主要技術指標、放大器分析方法、三種組態(tài)放大器、場效應管放大器、多級放大器 。 本章主要內容：前 進返 回2.1 放大的概念 1信號：電流或電壓。 信號放大時，放大的是信號的幅度，信號的頻率不變。信號放大主要是利用三極管基極電流對集電極電流的控制作用（IC

24、=Ib）或場效應管柵極電壓對漏極電流的控制作用（Id=gmUgs）。 放大器小信號大信號2放大的概念2 .2 .1 原理電路 主要元件處于放大狀態(tài)的三極管。2.2 單管共發(fā)射極放大電路 為保證三極管的偏置，要加上直流電源。 為限流，應加上降壓電阻。 為放大信號，加上信號源及輸出端。2 .2 .1 原理電路 主要元件處于放大狀態(tài)的三極管。2.2 單管共發(fā)射極放大電路 為保證三極管的偏置，要加上直流電源。 為限流，應加上降壓電阻。 為放大信號，加上信號源及輸出端。2 .2 .2 電路放大工作原理 2.2 單管共發(fā)射極放大電路考慮到uCE = VCC - iCRC ，而VCC是固定不便的，則變化量u

25、CE = -iCRC 。uiuBEiBuOiC =iB uCE2 .2 .3 實際放大器 2.2 單管共發(fā)射極放大電路首先改成單電源供電， 再加上隔直電容， 共射放大器 共射放大器 習慣畫成： 2 .2 .4 放大器構成原則 2.2 單管共發(fā)射極放大電路1. 保證三極管發(fā)射結正偏、 集電結反偏（如右圖所示）； 2. 欲放大信號能進入三極管中； 3. 所放大信號能傳輸到負載上。 電路舉例 2.2 單管共發(fā)射極放大電路 對于放大器，除分析靜態(tài)量（直流量），還要分析如下動態(tài)量（交流量）：2.3 放大電路主要技術指標 1.放大倍數（增益）Au、Ai3.非線性失真系數D 2.最大輸出信號幅度Uom、Io

26、m4.輸入電阻Ri 5.輸出電阻Ro 6.通頻帶BW 7.最大輸出功率Pom及轉換效率 對于放大器，除分析靜態(tài)量（直流量），還要分析如下動態(tài)量（交流量）：2.3 放大電路主要技術指標1.放大倍數（增益）Au、AiAu=Uo / UiAi=Io / IiAus=Uo / Us 對于放大器，除分析靜態(tài)量（直流量），還要分析如下動態(tài)量（交流量）：2.3 放大電路主要技術指標最大不失真輸出信號幅值。2.最大輸出信號幅度Uom、Iom 對于放大器，除分析靜態(tài)量（直流量），還要分析如下動態(tài)量（交流量）：2.3 放大電路主要技術指標3.非線性失真系數D 輸出信號 uo = u1 + u2 + u3 + 其中

27、， u1是基波， u2 、 u3 、是諧波 對于放大器，除分析靜態(tài)量（直流量），還要分析如下動態(tài)量（交流量）：2.3 放大電路主要技術指標4.輸入電阻RiRi=Ui / Ii 對于放大器，除分析靜態(tài)量（直流量），還要分析如下動態(tài)量（交流量）：2.3 放大電路主要技術指標5.輸入電阻Ro實際測量時Ro =（Uo/ Uo - 1）RL Ro=Uo / IoUs=0RL= 對于放大器，除分析靜態(tài)量（直流量），還要分析如下動態(tài)量（交流量）：2.3 放大電路主要技術指標6.通頻帶BW BW = fH - fL 對于放大器，除分析靜態(tài)量（直流量），還要分析如下動態(tài)量（交流量）：2.3 放大電路主要技術指標

28、= Pom/PV 7.最大輸出功率Pom及轉換效率 附：電路中有關符號規(guī)定 直 流 量：大寫字母、大寫腳碼 如 IB、UCE交流瞬時量：小寫字母、小寫腳碼 如 ib、uce交流有效量：大寫字母、小寫腳碼 如 Ib、Ucce交直流總量：小寫字母、大寫腳碼 如 iB、uCE 放大器分析有靜態(tài)分析和動態(tài)分析。其中動態(tài)分析最常用的方法有圖解法（大信號）和等效電路法（小信號）。2.4 放大電路基本分析方法 一.直流等效電路（直流通路） 2.4.1 放大器直流通路與交流通路 直流信號所通過的線路，用于分析直流量。 直流通路作法：斷開隔直電容。 一.直流等效電路（直流通路） 2.4.1 放大器直流通路與交流

29、通路 交流信號所通過的線路，用于分析交流量。 交流通路作法：短路隔直電容和直流電源。 2.4 放大電路基本分析方法二.交流等效電路（交流通路） 在放大電路或其直流通路中，計算IB，UBE，IC，UCE 。其中， UBE = 0.7V（Si管）或0.2V（Ge管）當作已知量。 2.4.2 靜態(tài)工作點的估算 2.4 放大電路基本分析方法IB =（Vcc - UBE ）/ RB Vcc / RB IC =IB UCE = Vcc -ICRC 2.4.3 圖解法 2.4 放大電路基本分析方法 先利用估算法計算出IB，在輸入特性曲線上作靜態(tài)工作點Q，再在輸出特性曲線上作出直流負載線uCE=VCC-iCR

30、C，其與IB的交點及靜態(tài)工作點Q，直流負載線的斜率為-1/RC 。一靜態(tài)分析 2.4.3 圖解法 2.4 放大電路基本分析方法 先利用估算法計算出IB，在輸入特性曲線上作靜態(tài)工作點Q，再在輸出特性曲線上作出直流負載線uCE=VCC-iCRC，其與IB的交點及靜態(tài)工作點Q，直流負載線的斜率為-1/RC 。一靜態(tài)分析 作出交流負載線（斜率為交流負載-1/RL、過靜態(tài)工作點Q），2.4.3 圖解法 2.4 放大電路基本分析方法二動態(tài)分析 作出交流負載線（斜率為交流負載-1/RL、過靜態(tài)工作點Q），2.4.3 圖解法 2.4 放大電路基本分析方法二動態(tài)分析 然后根據已知的輸入信號如ui=0.05sin

31、t(V)，分別在輸入特性、輸出特性上的靜態(tài)工作點附近得出動態(tài)范圍，作出交流負載線（斜率為交流負載-1/RL、過靜態(tài)工作點Q），然后根據已知的輸入信號如ui=0.05sint(V)，分別在輸入特性、輸出特性上的靜態(tài)工作點附近得出動態(tài)范圍，根據動態(tài)范圍作出輸入輸出波形，求出Au、Ai。 2.4.3 圖解法 2.4 放大電路基本分析方法二動態(tài)分析 進而作出交流負載線（斜率為交流負載-1/RL、過靜態(tài)工作點Q），然后根據已知的輸入信號如ui=0.05sint(V)，分別在輸入特性、輸出特性上的靜態(tài)工作點附近得出動態(tài)范圍，進而根據動態(tài)范圍作出輸入輸出波形，求出Au、Ai。 2.4.3 圖解法 2.4 放

32、大電路基本分析方法二動態(tài)分析 1.估算IB，并在輸入特性曲線上標出Q點；2.4.3 圖解法 2.4 放大電路基本分析方法圖解法步驟小結： 2.在輸出特性曲線上作直流負載線，并標出Q點；3.在輸出特性曲線上作交流負載線（斜率為-1/RL,過Q點）；4.根據已知條件在輸入特性曲線上以靜態(tài)工作點為中心確定輸入電流動態(tài)范圍（輸入信號擺動范圍），作輸入信號波形；根據輸入電流擺動范圍，找出交流負載線與輸出特性曲線的兩個交點，此為輸出動態(tài)范圍（輸出信號擺動范圍），作輸出信號波形。5.計算Au、Ai。2.4.3 圖解法 2.4 放大電路基本分析方法三圖解法應用 1.分析非線性失真設ii=20sint(uA)

33、（1）靜態(tài)工作點過低，出現(xiàn)截止失真。解決辦法：提高Q點，可減小RB。2.4.3 圖解法 2.4 放大電路基本分析方法三圖解法應用 1.分析非線性失真設ii=20sint(uA) （2）靜態(tài)工作點過高，出現(xiàn)飽和失真。解決辦法：降低Q點，可增大RB。2.4.3 圖解法 2.4 放大電路基本分析方法三圖解法應用 1.分析非線性失真設ii=65sint(uA) （3）輸入信號過大，出現(xiàn)飽和截止失真。解決辦法：減小輸入信號。2.4.3 圖解法 2.4 放大電路基本分析方法三圖解法應用 2.分析放大 最大不失真 輸出信號 （1）靜態(tài)工 作點較高。2.4.3 圖解法 2.4 放大電路基本分析方法三圖解法應用

34、 2.分析放大 最大不失真 輸出信號 （2）靜態(tài)工 作點較低。2.4.3 圖解法 2.4 放大電路基本分析方法三圖解法應用 2.分析放大器最大不失真輸出信號 靜態(tài)工作點在位于放大區(qū)中央最佳。2.4.3 圖解法 2.4 放大電路基本分析方法三圖解法應用 3.分析電路參數對靜態(tài)工作點的影響 （1）RB的影響 直流負載線不變。RB變大時IB減小，Q點下移，易出現(xiàn)截止失真；RB變小時IB減小，Q點上移，易出現(xiàn)飽和失真。 2.4.3 圖解法 2.4 放大電路基本分析方法三圖解法應用 3.分析電路參數對靜態(tài)工作點的影響 （2）RC的影響 直流負載線與橫軸交點不變，但與縱軸交點變化。RC變大交點下移，易出現(xiàn)

35、飽和失真；RC變小時交點上移，易超出安全區(qū)。 2.4.3 圖解法 2.4 放大電路基本分析方法三圖解法應用 3.分析電路參數對靜態(tài)工作點的影響 （3）VCC的影響 直流負載線平行移動。VCC變大時直流負載線右移，容易超出安全區(qū)；VCC變小時直流負載線左移，容易出現(xiàn)飽和失真。 2.4.3 圖解法 2.4 放大電路基本分析方法三圖解法應用 3.分析電路參數對靜態(tài)工作點的影響 （4）的影響 直流負載線不變，IB不變。但變大時，Q點上移，易出現(xiàn)飽和失真；變小時，Q點下移，易出現(xiàn)截止失真。 2.4.4 微變等效電路法 2.4 放大電路基本分析方法一共射三極管的等效電路 1.三極管的h參數表達式 BE =

36、f (iB，CE） iC = g(iB，CE） be = hreib + hrece ic = hfeib + hoece 求全微分并變換:簡化形式（有效值形式）:Ube = hreIb Ic = hfe Ib又表示為:Ic = Ib Ube= rbeIb2.4.4 微變等效電路法 2.4 放大電路基本分析方法一共射三極管的等效電路 2.三極管h參數等效電路 由Ube=Ib 、Ic=rbeIb 得簡化h參數等效電路：其中，rbe = rbb+（1 +）26 / IE（mA）而rbb一般取300，或由題意給出。 2.4.4 微變等效電路法 2.4 放大電路基本分析方法二放大器微變等效電路在放大器

37、交流通路中，將三極管用簡化h參數等效電路替代：2.4.4 微變等效電路法 2.4 放大電路基本分析方法三利用等效電路法分析放大器 先得出放大器的微變等效電路計算電壓放大倍數AuUi = Ib rbe Uo = -Ib RL Au = Uo / Ui = -RL/ rbe計算電流放大倍數AiIi Ib Io =IbAi = Io / Ii =計算輸入電阻RiRi = rbeRB rbe計算輸出電阻RoRo = RC1.估算靜態(tài)工作點； 微變等效電路法步驟小結： 2.估算rbe； 3.作放大器的交流通路； 4.用h參數等效電路替代三極管，得到放大器微變 等效電路； 5.解有關動態(tài)量。2.4.4 微

38、變等效電路法 2.4 放大電路基本分析方法2.4.4 微變等效電路法 2.4 放大電路基本分析方法四射極偏置放大器計算 先得出放大器的微變等效電路計算電壓放大倍數AuUi = Ib rbe +（1+）IbRE Uo = -Ib RL Au = Uo / Ui = -RL/ rbe +（1+）RE計算電流放大倍數AiIi Ib Io =IbAi = Io / Ii =計算輸入電阻RiRi = Ui / Ii = rbe +（1+）RERB計算輸出電阻RoRo = RC2.4.4 微變等效電路法 2.4 放大電路基本分析方法四射極偏置放大器計算 在該電路中，若發(fā)射極接有隔直電容Ce，則分析結果與無

39、RE放大器結果相同：Au = -RL/ rbeAi =Ri rbeRo = RC2.4.4 微變等效電路法 2 .4 放大電路基本分析方法 射極偏置放大器有無射極旁路電容性能比較 Au = -RL/ rbeAi =Ri rbeRo = RCAu = -RL/ rbe +（1+）RE （變?。〢i = （不變） Ri = rbe +（1+）RERB （變大）Ro = RC （不變）2.5.1 溫度對放大器性能的影響 2.5 工作點穩(wěn)定問題 溫度變化時，放大器靜態(tài)工作點不穩(wěn)定，影響放大器的性能，嚴重時出現(xiàn)失真。構成電路時必須做到：IRIB 一般，IR =(5-10)IB2.5.2 工作點穩(wěn)定電路

40、一電路構成 二靜態(tài)工作點的穩(wěn)定 TICIEUEUBEIBIC 2.5 工作點穩(wěn)定問題UB = RB1VCC/(RB1+RB2) UE = UB - UBE 2.5.2 工作點穩(wěn)定電路 三靜態(tài)分析 IC IE = UE/RE IB =IC/ UCE = VCC - IC(RC + RE) 2.5 工作點穩(wěn)定問題2.5.2 工作點穩(wěn)定電路 四動態(tài)分析 Au = -RL/ rbeAi =Ri = rbeRBrbe （RB = RB1RB2） Ro = RC若不帶旁路電容CE Au = -RL/ rbe +（1+）REAi =Ri = rbe +（1+）RERBRo = RC2.6 放大器三種基本組態(tài)

41、 放大器有共發(fā)射極、共基極、共集電極三種基本組態(tài)，三種組態(tài)三極管h參數等效電路如下： 2.6 放大器三種基本組態(tài)2.6.1 共集電極放大電路 一靜態(tài)分析（靜態(tài)工作點） 由 IBRB + VBE +（1 + ）IB RE = VCC 得IB=（VCC-VBE）/RB+（1+）RE IC = IBUCE = VCC -（1 + ）IB RE （射極輸出器） 2.6 放大器三種基本組態(tài)2.6.1共集電極放大電路二動態(tài)分析 2.6 放大器三種基本組態(tài)2.6.1共集電極放大電路 二動態(tài)分析 RB 較大，可忽略。1. 電流放大倍數AiIi Ib IO = -（1 + ）IbAi = IO/Ii = -（1

42、 + ） 2. 電壓放大倍數AuUi = Ibrbe + （1 + ）IbRL UO =（1 + ）IbRL Au=UO/Ui=rbe+(1+)RL /(1+)RL1 （ 但A V1 ） Rs=RsRB2.6 放大器三種基本組態(tài)2.6.1共集電極放大電路 二動態(tài)分析 3. 輸入電阻RiIiIb Ui=Ibrbe +(1+)IbRL Ri=Vi/Ii=rbe+(1+)RL較大 4. 輸出電阻Ro去掉RL、短路Us、暫不考慮REUO=(rbe+Rs)Ib IO=(1+)Ib Ro=VO/Io=(rbe+Rs)/(1+)較小 考慮到Ro與RE要并聯(lián),輸出電阻更小。2.6 放大器三種基本組態(tài)2.6.1

43、共集電極放大電路（射極輸出器） 三射極輸出器特點 1. 電壓放大倍數約等于1（1）2. 輸入電阻較大3. 輸出電阻較小 射極輸出器多用于放大器前后級之間的阻抗變換，在多級放大器中，常將其用于輸入級和輸出級。 射極輸出器中間級射極輸出器XiXo2.6 放大器三種基本組態(tài)2.6.2 共基極放大電路 一靜態(tài)分析（靜態(tài)工作點） UB = RB1VCC/(RB1+RB2) UE = UB - UBE IC IE = UE/RE IB =IC/ UCE = VCC - IC(RC + RE) 共基極放大器h參數等效電路2.6 放大器三種基本組態(tài)2.6.2 共基極放大電路二動態(tài)分析 共基極放大器共基極放大器

44、交流通路1共基極放大器交流通路22.6 放大器三種基本組態(tài)2.6.2 共基極放大電路二動態(tài)分析 1. 電流放大倍數AiIi-Ie = -(1+)Ib IO= Ic = Ib Ai= IO / Ii = - /(1+)= - 2. 電壓放大倍數AuUi = - IbrbeUO = - IbRL Au = UO / Ui = RL/ rbe2.6 放大器三種基本組態(tài)2.6.2 共基極放大電路二動態(tài)分析 3. 輸入電阻RiIi= - (1+)Ib Ui = - IbrbeRi= Ui/Ii = rbe/(1+)較小 4. 輸出電阻RoRo = Rc2.6.3 三種組態(tài)放大器性能比較性能組態(tài)共射組態(tài)共

45、集組態(tài)共基組態(tài)AiAuRiRo頻率響應 大-(1+) 大- 小- RL/ rbe 大1 小RL/ rbe 大rbe 中rbe+(1+)RL 大rbe/(1+) 小Rc 中(rbe+Rs)/(1+)小Rc 中較 差較 好好 場效應管具有輸入電阻高的特點，是電壓控制器件，即用柵源電壓uGS控制漏極電流iD。2.7 場效應管放大電路 一.靜態(tài)分析（Ui=0） 2.7.1 共源放大電路G極絕緣 IG=01.估算法UGS = VGGID = IDO（UGS / UT 1)2UDS = VDD - ID RD 一.靜態(tài)分析（Ui=0） 直流負載線：2.圖解法UDS = VDD ID RD直流負載線和UGS

46、負載線的交點即為Q點。2.7.1 共源放大電路二.動態(tài)分析（等效電路法）1.共源場效應管微變等效電路利用全微分求得Ig、Id ：2.7.1 共源放大電路 Ig = 0 Id = gmUgs + Uds/rDS 其中，二.動態(tài)分析（等效電路法）1.共源場效應管微變等效電路2.7.1 共源放大電路 IG = 0 ID = gmUgs + Uds/rDS rDS較大（幾百k 以上） ，可忽略二.動態(tài)分析（等效電路法）2. 微變等效電路分析場效應管放大器2.7.1 共源放大電路 首先得出交流通路（直流電源短路） 二.動態(tài)分析（等效電路法）2. 微變等效電路分析場效應管放大器2.7.1 共源放大電路 首

47、先得出交流通路（直流電源短路） 再得出放大器微變等效電路 二.動態(tài)分析（等效電路法）2. 微變等效電路分析場效應管放大器2.7.1 共源放大電路 首先得出交流通路（直流電源短路） 再得出放大器微變等效電路 求解動態(tài)量 Ui=UgsUO= - Id RD= - gmUgs RDAu= UO / Ui RD= - gmRDRo = RD一.靜態(tài)分析2.7.2 自偏壓放大電路1.估算法UGS = R1 VDD/(R1 + R2) -ID RS再有ID = IDO（UGS / UT 1)2RG上電流為零聯(lián)立便得到ID 和 UGS而 UDS = VDD - ID （RD + RS）IDUGSUDS一.靜

48、態(tài)分析先由 uGS = R1 VDD/(R1 + R2) -iD RS在轉移特性上作直流負載線，得到Q點，從而得出ID 、UGS2.圖解法再由 uDS = VDD - iD （RD + RS）在輸出特性上作直流負載線，得到Q點，從而得出ID 、UDSIDUGSIDUDS二.動態(tài)分析（等效電路法）2.7.2 自偏壓放大電路 首先得出交流通路（直流電源短路） 二.動態(tài)分析（等效電路法）2.7.2 自偏壓放大電路 首先得出交流通路（直流電源短路） 再得出放大器微變等效電路 二.動態(tài)分析（等效電路法）2.7.2 自偏壓放大電路 首先得出交流通路（直流電源短路） 再得出放大器微變等效電路 求解動態(tài)量 U

49、i=UgsUO= - Id RL = - gmUgs RLAu= UO / Ui RD= - gm RLRi = RG + R1R2 Ro = RD2.8 多級放大電路 一.阻容耦合 2.8.1 多級間耦合方式2.8 多級放大電路 二.變壓器耦合 2.8.1 多級間耦合方式2.8 多級放大電路 三.直接耦合 2.8.1 多級間耦合方式四. 直接耦合放大器中的兩個問題 2.8.1 多級間耦合方式1. 級間電平配置問題 采用如下幾種方式來改進電路 前后級直接連接，靜態(tài)工作點互相影響，如第二級的UBE=0.7V,則第一級的UCE=0.7V,致使第一級三極管飽和，整個電路不能正常放大。 四. 直接耦合

50、放大器中的兩個問題 2.8.1 多級間耦合方式解決級間電平配置問題的方法 (1)后級射極偏置 提高UBE2（UCE1）(2)采用PNPNPN 管匹配使用(3)前后級間接入穩(wěn) 壓管,提高前級UCE四. 直接耦合放大器中的兩個問題 2.8.1 多級間耦合方式2. 零點漂移問題 三極管受溫度、光照等因素影響，靜態(tài)工作點發(fā)生變化，使得輸入為零時，仍有緩慢變化（接近直流）輸出信號存在，稱為零點漂移現(xiàn)象。 零漂信號較小且頻率較低，故對單級放大器、多級阻容耦合放大器和變壓器耦合放大器的影響很小，不必考慮。但在多級直接耦合放大器中，該零漂信號會諸級傳輸并放大，最終有較大零漂信號輸出，干擾了有效信號，必須加以抑

51、制。四. 直接耦合放大器中的兩個問題 2.8.1 多級間耦合方式抑制零點漂移的方法： 1.引入直流負反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點，減小零點漂移。 2.采用溫控元件進行溫度補償，抑制零點漂移。 3.采用差動放大器，抵消零點漂移信號。 一. 多級電壓放大倍數 2.8.2 多級放大器動態(tài)量求解 多級放大器前級的輸出即是后一級的輸入 Au = Au1 Au2 Aun 二. 多級輸入電阻 多級放大器的輸入電阻即是第一級的輸入電阻 Ri= Ri1三. 多級輸出電阻 多級放大器的輸出電阻即是最后一級的輸出電阻 RO= R0n四. 多級通頻帶 多級通頻帶比任一單級通頻帶都窄 BW BWi多級放大器前后級關系 后級相當于

52、前級的負載（后級的輸入電阻Ri+1是前級的負載RLi）； 前級相當于后級的信號源（前級的輸出電壓UOi是后級的信號源電壓USi+1，前級的輸出電阻ROi是后級的信號源電阻RSi+1）。 多級放大器計算舉例 如圖所示兩級放大器，三極管的1、rbe1、 2、rbe2均已知。（1）估算兩管的靜態(tài)工作點；（2）計算多級電壓放大倍數、 輸入電阻、輸出電阻。 解：（1）靜態(tài)工作點計算（兩管分別計算）T1：IB1 = VCC/ RB1IC1=1IB1UCE1 = VCC - IC1 RC1T2：IB2 = VCC/ RB2IC2=2IB2UCE2 = VCC IC2 RC2多級放大器計算舉例 （2）動態(tài)量計

53、算第一級：Au1 = 1RL1/ rbe1其中，RL1=RC1Ri2 =RC1rbe2Ri1 = rbe1 Ro1 = RC1第二級：Au2 = Asu2 = 2RL2 Ri2/ （Ri2 + Rs2）rbe2其中，Rs2 = RO1 = RC1 RL2 = RC2RLRi2 = rbe2 Ro2 = RC2兩級之間：Au = Au1 Au1 =12RL1 RL2 / rbe1（rbe2 + RC1）Ri = Ri1 = rbe1 Ro = Ro2 = RC2 第三章 放大電路的頻率特性 頻率響應的一般概念，三極管混合參數等效電路，放大器的頻率特性分析。 本章主要內容：返 回前 進3.1 頻率

54、特性概念 1放大器頻率特性曲線 放大器的放大倍數與所放大信號的頻率有關：頻率較小、較大時，放大倍數均變小、且相位隨之變化，只有當頻率適中（中頻）時放大倍數為一常量。如下式所示。 A = Aej .頻率特性曲線如下所示。 下限頻率fL 上限頻率fH 通頻帶BW = fH - fLfH 2放大器頻率失真 當輸入信號含有多個頻率，不同頻率信號放大倍數不同，可導致輸出波形產生頻率失真。 2波特（Bode）圖 波特圖即對數頻率特性圖可以在較小的視野內反映較大的頻率變化情況。 放大器的幅頻特性曲線采用波特圖：橫坐標是頻率的對數lgf、縱坐標是電壓放大倍數對數的20倍20lgAu單位為分貝dB，而相頻特性曲

55、線縱坐標不采用對數。 （1）波特圖 2波特（Bode）圖 Au增大10倍，相應的20lgAu增加20dB； Au增大1倍，相應的20lgAu約增加6dB； Au1，相應的20lgAu0； Au1，相應的20lgAu0。 （2）Au與20lgAu的關系3R C高通電路 R C高通電路波特圖 （1）ffL時， 20lgAu0dB；（2）ffL時，20lgAu20lg(f/fL)；（3）f=fL時，20lgAu=3dB。 4R C低通電路 R C低通電路波特圖 (1)ffH時20lgAu0dB；(2)ffH時20lgAu20lg(f/fH)；(3)f=fH時20lgAu=3dB。 波特圖規(guī)律小結（1

56、）幅頻特性規(guī)律 由兩條直線構成：平行于橫軸的直線及一條斜線，具體為： 1/(1-jf/fL)的波特圖為兩條直線斜率為20dB/十倍頻直線、平行水平軸的直線；1/(1+jfH/f)的波特圖為兩條直線平行水平軸的直線、斜率為20dB/十倍頻直線。 上述二直線構成的波特圖與實際幅頻特性相比，最大誤差為3dB，發(fā)生在fL或fH處。波特圖規(guī)律小結（2）相頻特性規(guī)律 由三條直線構成：平行于橫軸的兩條直線及一條斜線，具體為： 1/(1-jf/fL)的波特圖為0、90兩條平行水平軸的直線及斜率為45/十倍頻的直線；1/(1+jfH/f)的波特圖為0、90兩條平行水平軸的直線及斜率為45/十倍頻的直線。 上述三

57、直線構成的波特圖與實際相頻特性相比，最大誤差為5.71，發(fā)生在fL或fH處。 3.2 三極管頻率參數 1的波特圖三極管的與頻率有關，具體為=0/(1+jf/f)，f為三極管下降至0.7070時的頻率。 2幾個頻率參量（1）共射截止頻率f下降至0.7070時的f值。（2）特征頻率fT下降至1時的f值。（3）共基截止頻率f下降至0.7070時的f值。（4）關系 fT =0 f f=(1+0) f ffTf 3.3 單級放大器頻率特性 1三級管混合參數等效電路 三極管內部的實際體現(xiàn)。（1）混合參數等效電路 （2）簡化混合參數等效電路 rb c 、rce較大，可略去。再用密勒定理變換，得到下圖所示的簡

58、化混合參數等效電路： Cbegm/(2fT) K=-gmRC （3）參數等效電路與h參數等效電路的對比 中低頻時，電容影響忽略，簡化混合參數等效電路即化為簡化h參數等效電路： rbe=（1+）26/IE gm=/rbeIE/26 2幾個頻率參量（1）共射截止頻率f下降至0.7070時的f值。（2）特征頻率fT下降至1時的f值。（3）共基截止頻率f下降至0.7070時的f值。（4）關系 fT =0 f f=(1+0) f ffTf 2阻容耦合單管放大器頻率特性 放大電路如右圖所示，其混合參數等效電路如下圖所示： （1）中頻特性 C1容抗較小看作短路；極間電容容抗較大看作開路： （2）低頻特性 略

59、去C和（K-1）Cbe/K（3）高頻特性 電容C1可略去，并用戴維南定理將電路等效為： （4）頻率特性波特圖 全部頻段的放大倍數課近似表示為： 波特圖如右所示： 3.3 多級放大器頻率特性 多級放大倍數與各單級放大倍數關系為： 這種關系決定了多級放大器通頻帶比每一級的通頻帶都窄。 兩級放大倍數與單級放大倍數波特圖對比 第四章 集成運算放大器 集成電路、差動放大器、集成運算放大器。 本章主要內容：返 回前 進4.1 集成電路概念 1集成電路分類 （1）按元器件集成度分為：小規(guī)模集成電路（100個元件以內）SSI中規(guī)模集成電路（100-1000個元件）MSI大規(guī)模集成電路（1000-100000個

60、元件）LSI超大規(guī)模集成電路（100000個以上元件）VLSI。現(xiàn)在集成度已達到數千億。在一小塊硅片上做出許多個元件并將其聯(lián)結成電路。 1集成電路分類 （2）按制造工藝分為： 膜集成電路、半導體集成電路和混合集成電路三種。（3）按有源器件類型分為： 雙極性集成電路、單極性集成電路和混合型集成電路三種。（4）按電路功能分為： 模擬集成電路、數字集成電路、接口集成電路和特殊集成電路四種。2常見芯片封裝形式 3集成電路特點 （1）集成電路為多級直接耦合放大器（2）由于體積所限，只能集成電阻、晶體管等器件，不能集成電容、電感等較大體積器件（3）元器件參數對稱穩(wěn)定（4）所制阻值不能太大（幾十千歐以內）（