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1、第一章本章導(dǎo)讀自然界中的物質(zhì)，按導(dǎo)電能力的不同，可分為導(dǎo)體和絕緣體。人們又發(fā)現(xiàn)還有一類物質(zhì)，它們的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，那就是半導(dǎo)體。電子技術(shù)是利用半導(dǎo)體器件完成對(duì)電信號(hào)處理的技術(shù)，它包括模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩大部分。當(dāng)被處理的電信號(hào)在時(shí)間和數(shù)值上都是連續(xù)變化的信號(hào)時(shí)，我們稱為模擬信號(hào)；處理模擬信號(hào)的電子電路稱為模擬電路。當(dāng)被處理的電信號(hào)為不連續(xù)變化、只有在其高低電平中包含有信號(hào)時(shí)，我們稱電路為數(shù)字信號(hào)；處理數(shù)字信號(hào)的電子電路稱為數(shù)字電路。組成模擬電路和數(shù)字電路的最基本的器件都是二極管、三極管和場(chǎng)效應(yīng)管等半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體基礎(chǔ)與電子技術(shù)器件半導(dǎo)體的基本特性1.1半導(dǎo)體二極管1.2

2、半導(dǎo)體三極管1.3場(chǎng)效應(yīng)管1.4第一章半導(dǎo)體的基本特性1.11.1.1半導(dǎo)體半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。目前用來(lái)制造半導(dǎo)體器件的材料主要是鍺和硅，它們都是4價(jià)元素，具有晶體結(jié)構(gòu)，如圖1-1所示。在常溫下，大多數(shù)的價(jià)電子均被束縛在原子周?chē)?，不易自由移?dòng)，只有少量的價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛成為自由電子，自由電子逸出的空位就形成空穴。完全不含雜質(zhì)且無(wú)晶格缺陷的純凈半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。由于在常溫狀況下，純凈半導(dǎo)體內(nèi)的自由電子和空穴濃度很低，所以導(dǎo)電能力也較弱。圖1-1 半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)示意圖半導(dǎo)體的基本特性1.11.1.2N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體是在純凈半導(dǎo)體硅或鍺中摻入微量磷、砷等5

3、價(jià)元素，這類雜質(zhì)半導(dǎo)體特點(diǎn)是：自由電子數(shù)量多，空穴數(shù)量少，參與導(dǎo)電的主要是帶負(fù)電的自由電子，故又稱為電子型半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體是在純凈半導(dǎo)體硅或鍺中摻入硼、鋁等3價(jià)元素。這類摻雜導(dǎo)體的特點(diǎn)是：空穴數(shù)量多，自由電子數(shù)量少，參與導(dǎo)電的主要是帶正電的空穴，故又稱為空穴型半導(dǎo)體。半導(dǎo)體的基本特性1.11.1.3PN結(jié)及單向?qū)щ娞匦圆捎脫诫s工藝，使硅或鍺的一邊形成P型半導(dǎo)體，另一邊形成N型半導(dǎo)體區(qū)域，在P區(qū)和N區(qū)的交界面形成一個(gè)具有特殊電性能的空間電荷區(qū)薄層，稱為PN結(jié)。PN結(jié)正偏：PN結(jié)P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位稱為正向偏置，簡(jiǎn)稱正偏。PN結(jié)反偏：PN結(jié)P區(qū)的電位低于N區(qū)的電位稱為反向偏置，簡(jiǎn)稱反偏。圖1

4、-2 PN結(jié)示意圖 半導(dǎo)體的基本特性1.11.1.3PN結(jié)及單向?qū)щ娞匦訮N結(jié)正向偏置時(shí)，呈現(xiàn)低阻性，可稱為導(dǎo)通；PN結(jié)反向偏置時(shí)，呈現(xiàn)高阻性，可稱為截止。這種特性稱為PN結(jié)的單向?qū)щ娦?。單向?qū)щ娦訮N結(jié)兩端外加的反向電壓增加到一定值時(shí)，反向電流急劇增大，稱為PN結(jié)的反向擊穿。若反向電流增大并超過(guò)允許值，會(huì)使PN結(jié)燒壞，稱為熱擊穿。PN結(jié)具有一定的電容效應(yīng)，該電容稱為PN結(jié)的結(jié)電容。反向擊穿熱擊穿結(jié)電容半導(dǎo)體二極管1.21.2.1二極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)電子產(chǎn)品中有各種不同封裝形式的二極管，二極管通常用塑料、玻璃或金屬材料作為封裝外殼，外殼上一般印有標(biāo)記以便區(qū)別正負(fù)電極。如圖1-3 、圖1-4、圖1

5、-5、圖1-6所示。 外形1半導(dǎo)體二極管1.21.2.1二極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)電子產(chǎn)品中有各種不同封裝形式的二極管，二極管通常用塑料、玻璃或金屬材料作為封裝外殼，外殼上一般印有標(biāo)記以便區(qū)別正負(fù)電極。如圖1-3 、圖1-4、圖1-5、圖1-6所示。 外形1半導(dǎo)體二極管1.21.2.1二極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)由于管芯結(jié)構(gòu)不同，二極管又分為點(diǎn)接觸型(如圖1-7a)、面接觸型(如圖1-7b)和平面型(如圖1-7c)。結(jié)構(gòu)2半導(dǎo)體二極管1.21.2.1二極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)如圖1-8所示，箭頭表示正向?qū)娏鞯姆较?。符?hào)3圖1-8 二極管的正負(fù)極半導(dǎo)體二極管1.21.2.1二極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)導(dǎo)電特性4為了觀察二極管的

6、導(dǎo)電特性，將二極管(如1N4004)聯(lián)到電池和小燈泡組成的電路中。如圖1-9所示。圖1-9 二極管的單向?qū)щ娦詫?shí)驗(yàn)c半導(dǎo)體二極管1.2 1.2.2二極管的特性與參數(shù)二極管的導(dǎo)電性能由加在二極管兩端的電壓和流過(guò)二極管的電流來(lái)決定，這兩者之間的關(guān)系稱為二極管的伏安特性。圖1-10 二極管伏安特性測(cè)試電路半導(dǎo)體二極管1.2 1.2.2二極管的特性與參數(shù)1二極管的正向特性(1)當(dāng)正向電壓較小時(shí)，正向電流極小，稱為死區(qū)，死區(qū)電壓：硅0.5 V，鍺0.2 V。(2)當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓時(shí)，電流隨電壓增大而急劇增大，二極管導(dǎo)通。(3)二極管導(dǎo)通后，兩端電壓基本穩(wěn)定，一般硅為0.7 V，鍺為0.3 V。半導(dǎo)

7、體二極管1.2 1.2.2二極管的特性與參數(shù)2二極管的反向特性(1)當(dāng)加反向電壓時(shí)，二極管反向電阻很大，電流極小，此時(shí)電流稱為反向飽和電流。(2)當(dāng)反向電壓不超過(guò)反向擊穿電壓時(shí)，反向飽和電流幾乎與反向電壓無(wú)關(guān)。(3)當(dāng)反向電壓不斷增大到一定數(shù)值時(shí)，反向電流就會(huì)突然增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿。普通二極管不允許出現(xiàn)此種狀態(tài)。有一種專用二極管(習(xí)稱穩(wěn)壓二極管)可工作于此狀態(tài)。圖1-11 硅二極管的伏安特性曲線半導(dǎo)體二極管1.2 1.2.2二極管的特性與參數(shù)3半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)(1)最大整流電流 IFM：二極管允許通過(guò)的最大正向工作電流平均值。(2)最高反向工作電壓 VRM：二極管允許承受的反向工

8、作電壓峰值，也叫反向擊穿電壓。(3)反向漏電流 IR：是指在規(guī)定的反向電壓和環(huán)境溫度下的二極管反向電流值。IR越小，二極管的單向?qū)щ娦阅茉胶?。半?dǎo)體二極管1.2 1.2.2二極管的特性與參數(shù)例1-1 有同型號(hào)的二極管三只,測(cè)得數(shù)據(jù)如下表1-1所示,試問(wèn)哪個(gè)管子性能好?解:甲管單向?qū)щ娦阅茏詈?因?yàn)樗蛪焊?反向電流小,正向電壓相同的情況下,正向電流大。表1-1 二極管性能比較半導(dǎo)體二極管1.21.2.3特殊二極管及應(yīng)用1穩(wěn)壓二極管圖1-13 穩(wěn)壓管電路符號(hào)圖1-12 穩(wěn)壓管外形 半導(dǎo)體二極管1.21.2.3特殊二極管及應(yīng)用2發(fā)光二極管圖1-15 發(fā)光二極管電路符號(hào)圖1-14 發(fā)光二極管實(shí)物圖半

9、導(dǎo)體三極管1.31.2.3特殊二極管及應(yīng)用1晶體三極管的基本結(jié)構(gòu)(1)外形。近年來(lái)生產(chǎn)的小、中功率管多采用硅酮塑料封裝；大功率三極管多采用金屬封裝，通常做成扁平形狀并有安裝孔。圖1-16所示，為各種不同封裝的晶體三極管。圖1-16 晶體三極管的各種外形半導(dǎo)體三極管1.31.3.1三極管的結(jié)構(gòu)1晶體三極管的基本結(jié)構(gòu)(2)三極管的結(jié)構(gòu)。三極管的核心是兩個(gè)互相聯(lián)系的PN結(jié)，PN結(jié)的組合方式不同，構(gòu)成不同極性的三極管，即PNP型和NPN型兩類。見(jiàn)圖1-17。圖1-17 三極管的結(jié)構(gòu)示意圖半導(dǎo)體三極管1.31.3.1三極管的結(jié)構(gòu)1晶體三極管的基本結(jié)構(gòu)(3)特點(diǎn)發(fā)射區(qū)摻雜濃度較大，以利于發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射載

10、流子。基區(qū)很薄，摻雜少，載流子易于通過(guò)。集電區(qū)比發(fā)射區(qū)體積大且摻雜少，收集載流子。注意：三極管并不是兩個(gè)PN結(jié)的簡(jiǎn)單組合，不能用兩個(gè)二極管代替。半導(dǎo)體三極管1.31.3.1三極管的結(jié)構(gòu)2分類三極管的種類很多，通常按以下方法進(jìn)行分類：(1)按半導(dǎo)體制造材料可分為：硅管和鍺管。硅管受溫度影響較小、工作穩(wěn)定，因此在電子產(chǎn)品中常用硅管。(2)按三極管內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)可分為：NPN型和PNP型兩類。(3)按工作頻率可分為：高頻管和低頻管。工作頻率高于3MHz為高頻管，工作頻率在3MHz以下為低頻管。(4)按功率可分為：小功率管和大功率管。耗散功率小于1W為小功率管，耗散功率大于1W為大功率管。(5)按用途可

11、分為：普通放大三極管和開(kāi)關(guān)三極管等。半導(dǎo)體三極管1.31.3.1三極管的結(jié)構(gòu)3圖形符號(hào)三極管的圖形符號(hào)如圖1-18所示。圖1-18 三極管的圖形符號(hào)半導(dǎo)體三極管1.31.3.2三極管的電流放大作用1電流分配關(guān)系三極管的特殊構(gòu)造，使三極管具有特殊作用。(1)NPN型三極管電流分配實(shí)驗(yàn)電路如圖1-21所示。圖1-21 三極管電流分配實(shí)驗(yàn)電路半導(dǎo)體三極管1.31.3.2三極管的電流放大作用1電流分配關(guān)系三極管的特殊構(gòu)造，使三極管具有特殊作用。(1)三極管三個(gè)電極上的電流分配實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1-2。表1-2三極管三個(gè)電極上的電流分配半導(dǎo)體三極管1.31.3.2三極管的電流放大作用 2電流放大作用由表 1-

12、2 的數(shù)據(jù)可看出，當(dāng)基極電流 IB 由 0.03 mA 變到 0.04 mA 時(shí)，集電極電流IC由 1.74 mA 變到 2.33 mA 。上面兩個(gè)變化量之比為(1)當(dāng)IB有較小變化時(shí)，IC就有較大變化。(2)直流電流放大系數(shù) (3)交流電流放大系數(shù)半導(dǎo)體三極管1.31.3.2三極管的電流放大作用 2電流放大作用顯然,(1-2)和(1-3)兩式的意義是不同的。前者反映的是靜態(tài)(直流工作狀態(tài))時(shí)集電極與基極電流之比，而后者反映的是動(dòng)態(tài)(交流工作狀態(tài))時(shí)三極管的電流放大特性。即 (4)IC與IB之間的關(guān)系為：IC IBICEO上式中，當(dāng)基極開(kāi)路，IB =0時(shí)，集電極有一個(gè)小于1微安的電流流向發(fā)射極

13、，這個(gè)電流稱為穿透電流，用 ICEO表示。 IBICEO ,故 ICEO 一般可忽略,即 ICIB。半導(dǎo)體三極管1.31.3.3三極管在放大電路中的三種連接方式1三極管的工作電壓(1)三極管工作在放大狀態(tài)時(shí)，發(fā)射結(jié)加正向偏置電壓，集電結(jié)加反向偏置電壓。如圖1-19所示。(2)偏置電壓：基極與發(fā)射極之間的電壓。圖1-19 三極管工作電路示意圖半導(dǎo)體三極管1.31.3.3三極管在放大電路中的三種連接方式2三極管在電路中的基本連接方式在實(shí)際放大電路中，除了共發(fā)射極連接方式外，還有共集電極和共基極連接方式，這三種連接方法即構(gòu)成單管放大器的三種組態(tài)，其差異是采用了不同電極作為公共端。 圖1-20 三極管

14、的三種基本連接方式半導(dǎo)體三極管1.31.3.4三極管的伏安特性曲線及工作區(qū)圖1-22為三極管特性測(cè)試電路。左邊為基極和發(fā)射極組成的回路稱輸入回路，右邊由集電極和發(fā)射極組成的回路稱為輸出回路。圖1-22 三極管輸入、輸出特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)電路半導(dǎo)體三極管1.31.3.4三極管的伏安特性曲線及工作區(qū)三極管的特性曲線分為輸入特性曲線和輸出特性曲線兩種。三極管的特性曲線可根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出，也可由晶體管特性圖示儀直接測(cè)繪出。圖1-23 輸入特性曲線圖1-24 輸出特性曲線半導(dǎo)體三極管1.31.3.4三極管的伏安特性曲線及工作區(qū)三極管工作狀態(tài)由偏置情況決定。見(jiàn)表1-3。工作狀 態(tài)放 大截 止飽 和PN結(jié)發(fā)射結(jié)正

15、偏集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)反偏或零偏發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)正偏NPNVCVBVEVBVEVBVE，VCVEPNPVCVBVEVBVEVBVE，VCVE表1-3三極管的不同工作狀態(tài)半導(dǎo)體三極管1.3 1.3.5三極管的參數(shù)及選用1三極管的主要性能參數(shù)(1)共發(fā)射極電流放大系數(shù)。(2)反向飽和電流。2三極管的主要極限參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICM。(2)集電極最大允許耗散功率PCM。(3)集電極發(fā)射極反向擊穿電壓UCEO。3.國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體器件的命名方法第一部分：用阿拉伯?dāng)?shù)字表示器件的電極數(shù)目；第二部分：用英文字母表示器件的材料和極性；第三部分：用漢語(yǔ)拼音字母表示器件的類型；第四部分：用阿拉伯?dāng)?shù)字表示序號(hào)；第五

16、部分：用漢語(yǔ)拼音字母表示規(guī)格號(hào)。場(chǎng)效應(yīng)管1.41.4.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管1分類、符號(hào)及外形圖圖1-31 結(jié)型場(chǎng)效晶體管的電路符號(hào)圖1-32 結(jié)型場(chǎng)效晶體管外形圖場(chǎng)效應(yīng)管1.41.4.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管2工作原理圖1-33 N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管工作電路示意圖(1)電路連接。N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管工作電路連接見(jiàn)圖1-33。(2)工作原理。當(dāng)UGS=0，N溝道在 作用下，形成電流ID，此時(shí)，電流ID最大。當(dāng)UGS PN結(jié)受反向偏壓PN結(jié)加寬N溝道變窄電阻變大ID減小。當(dāng)UGS 達(dá)到一定值，PN結(jié)變得較寬，以至N溝道被兩邊PN結(jié)夾斷，則ID = 0 。 結(jié)論：通過(guò)調(diào)節(jié) 可控制漏極電流ID的變化；P溝道與N溝

17、道工作原理相同(UGS 0， UGS 0)； 使PN結(jié)反偏；場(chǎng)效應(yīng)晶體管只有多數(shù)載流子導(dǎo)電，稱為單極晶體管。場(chǎng)效應(yīng)管1.41.4.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管3結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的特性曲線(1)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管測(cè)試電路如圖1-34(N溝道為例)。(2)轉(zhuǎn)移特性曲線。反映ID 隨 變化關(guān)系的曲線稱為轉(zhuǎn)移特性曲線。N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線見(jiàn)圖1-35。(3)輸出特性曲線。當(dāng) 一定時(shí)，ID 與 的關(guān)系曲線，稱為輸出特性曲線。N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線見(jiàn)圖1-36。圖1-34 場(chǎng)效應(yīng)晶體管測(cè)試電路場(chǎng)效應(yīng)管1.41.4.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管3結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的特性曲線(1)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管測(cè)試電路如圖1

18、-34(N溝道為例)。(2)轉(zhuǎn)移特性曲線。反映ID 隨 變化關(guān)系的曲線稱為轉(zhuǎn)移特性曲線。N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線見(jiàn)圖1-35。(3)輸出特性曲線。當(dāng) 一定時(shí)，ID 與 的關(guān)系曲線，稱為輸出特性曲線。N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線見(jiàn)圖1-36。圖1-35 轉(zhuǎn)移特性曲線場(chǎng)效應(yīng)管1.41.4.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管3結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的特性曲線(1)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管測(cè)試電路如圖1-34(N溝道為例)。(2)轉(zhuǎn)移特性曲線。反映ID 隨 變化關(guān)系的曲線稱為轉(zhuǎn)移特性曲線。N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線見(jiàn)圖1-35。(3)輸出特性曲線。當(dāng) 一定時(shí)，ID 與 的關(guān)系曲線，稱為輸出特性曲線。N溝道

19、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線見(jiàn)圖1-36。圖1-36 輸出特性曲線場(chǎng)效應(yīng)管1.41.4.2絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管1分類、符號(hào)及外形圖(1)分類。分為N溝道增強(qiáng)型、P溝道增強(qiáng)型、N溝道耗盡型、P溝道耗盡型四種類型。(2)電路符號(hào)。四種場(chǎng)效晶體管的電路符號(hào)如圖1-25所示。圖1-25 四種絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電路符號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管1.41.4.2絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管2結(jié)構(gòu)和工作原理圖1-27 N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管圖1-28 工作原理示意圖場(chǎng)效應(yīng)管1.41.4.2絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管3N溝道增強(qiáng)型MOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性圖1-29 轉(zhuǎn)移特性曲線(1) 轉(zhuǎn)移特性。在漏源電壓 為確定值時(shí)，漏極電流 與柵源電壓

20、 之間的關(guān)系曲線，稱為轉(zhuǎn)移特性。N溝道增強(qiáng)型MOSFET的轉(zhuǎn)移特性曲線如圖1-29所示。當(dāng) VT 時(shí)，ID = 0；當(dāng) VT 時(shí)，ID隨 的。(2)N溝道增強(qiáng)型MOSFET的輸出特性曲線如圖1-30所示。場(chǎng)效應(yīng)管1.41.4.2絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管3N溝道增強(qiáng)型MOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性圖1-30 輸出特性曲線(1) 轉(zhuǎn)移特性。在漏源電壓uDS為確定值時(shí)，漏極電流 iD與柵源電壓uGS之間的關(guān)系曲線，稱為轉(zhuǎn)移特性。N溝道增強(qiáng)型MOSFET的轉(zhuǎn)移特性曲線如圖1-29所示。當(dāng) UGSVT 時(shí)，ID = 0；當(dāng) UGS VT 時(shí)，ID隨 的。(2)N溝道增強(qiáng)型MOSFET的輸出特性曲線如圖1-30所

21、示。場(chǎng)效應(yīng)管1.41.4.2絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管3N溝道增強(qiáng)型MOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性當(dāng) UGS UT且一定時(shí)，三個(gè)區(qū)域特點(diǎn)比較見(jiàn)表1-5。表1-5 輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域特點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管1.41.4.3場(chǎng)效應(yīng)晶體管的主要參數(shù)和特點(diǎn)1場(chǎng)效應(yīng)晶體管的主要參數(shù)(1)開(kāi)啟電壓UT ：指UDS為定值時(shí)，使增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)始導(dǎo)通的柵源電壓。(2)夾斷電壓UP：指UDS為定值時(shí)，使耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管處于剛開(kāi)始截止的柵源電壓，N溝道管子的UP為負(fù)值，屬耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)。(3)跨導(dǎo)gm：指 為定值時(shí)，柵源輸入信號(hào)UGS與由它引起的漏極電流ID之比，這是表征柵源電壓UGS對(duì)漏極電流ID控制作用大小的重

22、要參數(shù)。(4)最高工作頻率fM：它是保證管子正常工作的頻率最高限額。場(chǎng)效應(yīng)管三個(gè)電極間存在極間電容，極間電容小的管子最高工作頻率高，工作速度快。(5)漏源擊穿電壓U(BR)DS ：指漏源極之間允許加的最大電壓，實(shí)際電壓值超過(guò)該參數(shù)時(shí)，會(huì)使PN結(jié)反向擊穿。(6)最大耗散功率PDSM：指ID與UDD的乘積不應(yīng)超過(guò)的極限值，是從發(fā)熱角度對(duì)管子提出的限制條件。 場(chǎng)效應(yīng)管1.41.4.3場(chǎng)效應(yīng)晶體管的主要參數(shù)和特點(diǎn)2場(chǎng)效應(yīng)晶體管與普通三極管特點(diǎn)比較半導(dǎo)體基礎(chǔ)與器件第一章本 章 小 結(jié)半導(dǎo)體具有熱敏性、光敏性和摻雜性，因而成為制造電子元器件的關(guān)鍵材料。二極管是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，其最主要的特性是具有單向?qū)щ?/p>

23、性，二極管的特性可由伏安特性曲線準(zhǔn)確描述。選用二極管必須考慮最大整流電流、最高反向工作電壓兩個(gè)主要參數(shù)，工作于高頻電路時(shí)還應(yīng)考慮最高工作頻率。特殊二極管主要有穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管、光電二極管等。穩(wěn)壓管是利用它在反向擊穿狀態(tài)下的恒壓特性來(lái)構(gòu)成穩(wěn)定工作電壓的電路。發(fā)光二極管起著將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的作用，而光電二極管則是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。半導(dǎo)體基礎(chǔ)與器件第一章本 章 小 結(jié)三極管是一種電流控制器件，有NPN型和PNP型兩大類型。三極管內(nèi)部有發(fā)射結(jié)、集電結(jié)兩個(gè)PN結(jié)，外部有基極、集電極、發(fā)射極三個(gè)電極。在發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏的條件下，具有電流放大作用；在發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均反偏時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)。在

24、發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均正偏時(shí)處于飽和狀態(tài)。三極管的放大功能和開(kāi)關(guān)功能得到廣泛的應(yīng)用。三極管的特性曲線和參數(shù)是正確運(yùn)用器件的依據(jù)，根據(jù)它們可以判斷管子的質(zhì)量以及正確使用的范圍。表示電流放大能力大??；PCM、ICM、V(BR)CEO 規(guī)定了三極管的安全運(yùn)用范圍；ICEO、ICBO反映了管子溫度穩(wěn)定性。半導(dǎo)體基礎(chǔ)與器件第一章本 章 小 結(jié)場(chǎng)效晶體管是一種電壓控制器件，分為絕緣柵型和結(jié)型兩大類，每類又有P溝道和N溝道的區(qū)分。場(chǎng)效晶體管用轉(zhuǎn)移曲線和輸出曲線來(lái)表征管子的性能。場(chǎng)效晶體管的三個(gè)工作區(qū)域是：可調(diào)電阻區(qū)、放大區(qū)(或飽和區(qū))和擊穿區(qū)。MOS 管是一種電壓控制器件。MOS 管的優(yōu)點(diǎn)是：輸入阻抗高、受幅射和

25、溫度影響小、集成工藝簡(jiǎn)單。超大規(guī)模集成電路主要用 MOS 管?；痉糯箅娐返诙卤菊聦?dǎo)讀在實(shí)際生活與實(shí)踐中常常要用到放大電路，例如麥克風(fēng)采集到的語(yǔ)音信號(hào)需要經(jīng)過(guò)放大處理才能有效擴(kuò)音。放大電路是用來(lái)放大電信號(hào)的一種裝置，有共射極、共集電極、共基極三種基本形式?；痉糯箅娐饭采錁O放大電路2.1圖解法2.2微變等效電路2.3放大電路的偏置電路2.4第二章共集電極放大電路和共基極放大電路2.5多極放大電路2.6場(chǎng)效應(yīng)管放大電路2.7共射極放大電路2.12.1.1放大電路組成三極管基本放大電路由直流電源、信號(hào)源、負(fù)載、三極管、相應(yīng)的偏置電路組成，如圖所示。放大電路組成框圖共射極放大電路2.12.1.1放

26、大電路組成共射極放大電路如圖所示。共射極放大電路共射極放大電路2.12.1.2放大電路工作原理以共射極放大電路為例，分析放大電路的工作原理。見(jiàn)圖。輸入交流信號(hào)ui通過(guò)電容C1的耦合送到三極管的基極和發(fā)射極。共射極放大電路共射極放大電路2.12.1.2放大電路工作原理以共射極放大電路為例，分析放大電路的工作原理。見(jiàn)圖。輸入交流信號(hào)ui通過(guò)電容C1的耦合送到三極管的基極和發(fā)射極。 交流信號(hào)ub與直流偏壓UB疊加的 波形如圖（a），基極電流 產(chǎn)生相應(yīng)的變化，波形如圖（b）所示。 共射極放大電路各極電流電壓變化波形電流ic經(jīng)放大后獲得對(duì)應(yīng)的集電極電流 ，如圖（c）所示。集射極電壓uCE波形與輸出電流i

27、c變化情況相反，如圖（d）所示。 uCE經(jīng)耦合電容C2隔離直流成分，輸出的只是放大信號(hào)的交流成分uo 。共射極放大電路2.12.1.2放大電路工作原理了解放大電路的性能指標(biāo)有利于更好地的分析放大電路的性能。主要指標(biāo)有以下幾種:增益1增益，又稱作放大倍數(shù)，用來(lái)衡量放大電路放大能力的參數(shù)。（1）電壓增益 。它是用來(lái)衡量放大電路的電壓放大能力的指標(biāo)。它可定義為輸出電壓與輸入電壓之比，即 共射極放大電路2.12.1.2放大電路工作原理（2）電流增益 。它是用來(lái)衡量放大電路的電流放大能力。它可定義為輸出電流與輸入電流之比。即越大表明放大能力越好。(3)功率增益。它定義為輸出功率與輸入功率之比。即 共射極

28、放大電路2.12.1.2放大電路工作原理輸入電阻 R i2放大電路與信號(hào)源相連時(shí)，就要從信號(hào)源索取電流。索取電流的大小表明了放大電路對(duì)信號(hào)源的影響，所以定義輸入電阻來(lái)衡量放大電路對(duì)輸入信號(hào)源的影響。當(dāng)信號(hào)頻率不高時(shí)，電抗效應(yīng)不考慮，則 共射極放大電路2.12.1.2放大電路工作原理輸出電阻 R o3從輸出端看進(jìn)去的放大電路的等效電阻，稱為輸出電阻，輸出電阻代表放大電路帶負(fù)載的能力。Ro越小表明帶負(fù)載能力越強(qiáng)。則共射極放大電路2.12.1.2放大電路工作原理通頻帶4通頻帶用于衡量放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的放大能力。由于放大電抗元件的存在，在輸入信號(hào)頻率較低或較高時(shí)，放大倍數(shù)的數(shù)值會(huì)下降并產(chǎn)生相移。

29、如圖所示為某放大電路的幅頻特性曲線共射極放大電路圖中， 為下限截止頻率， 為上限截止頻率，這兩處的放大倍數(shù)的數(shù)值等于0.707倍的。即0.707Aum。其中是該放大電路最大電壓增益。通頻帶BW：就是上限頻率與下限頻率之間的中頻段。即圖解法2.2放大電路的分析主要分析放大電路的靜態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)，即分析電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等。常用的方法有兩種：圖解法和微變等效法。在分析時(shí)，我們常常需要將電路圖進(jìn)行處理以便分析，即分析靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)繪制直流通路，分析動(dòng)態(tài)時(shí)繪制交流通路和微變等效圖。方法如下：1、對(duì)直流通路，電容視為開(kāi)路，電感視為短路，其他不變。2、對(duì)交流通路，電容和電源視為

30、短路。3、微變等效圖，在交流通路的基礎(chǔ)上，將晶體三極管等效變化后得到的圖。在三極管特性曲線上，用作圖的方法來(lái)分析放大電路的工作情況，稱為圖解法。這種方法直觀，物理意義清楚。圖解法2.22. 2. 1靜態(tài)分析靜態(tài)工作點(diǎn)：所謂靜態(tài)工作點(diǎn)，就是輸入信號(hào)為0時(shí)，電路中三極管各級(jí)的靜態(tài)電流和極間電壓，下標(biāo)用Q表示。對(duì)應(yīng)的電流、電壓分別為。圖解法2.22. 2. 1靜態(tài)分析直流負(fù)載線法例2-1 使用直流負(fù)載線法求解圖（a）所示電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。解：將圖（a）所示基本放大電路圖畫(huà)成如圖（b）所示的直流電路圖。分析電路可以得到下式：(a) 共射極放大電路(b) 直流通路（c）直流負(fù)載線圖解法分析靜態(tài)工作點(diǎn)圖解

31、法2.22. 2. 1靜態(tài)分析直流負(fù)載線法直流負(fù)載線的作法：將 分別代入公式（2-7）中，即可以在三極管特性曲線上兩個(gè)特殊點(diǎn) M 和 N 點(diǎn)。計(jì)算方法如下：(a) 共射極放大電路(b) 直流通路（c）直流負(fù)載線圖解法分析靜態(tài)工作點(diǎn)圖解法2.22. 2. 1靜態(tài)分析確定靜態(tài)工作點(diǎn)2通過(guò)確定基極電流 值，找到MN與三極管特性曲線相交點(diǎn)Q，從而確定靜態(tài)工作點(diǎn)。計(jì)算方法如下：(a) 共射極放大電路(b) 直流通路（c）直流負(fù)載線圖解法分析靜態(tài)工作點(diǎn)將參數(shù)帶入上式中計(jì)算可得到 ，從而確定Q點(diǎn)如圖2-6（c）所示。Q點(diǎn)確定了，就可以從圖中求出對(duì)應(yīng)的 。即圖解法2.22. 2. 2動(dòng)態(tài)分析通過(guò)繪制交流負(fù)載線

32、作動(dòng)態(tài)分析。方法如下：繪圖法分析動(dòng)態(tài)參數(shù)以圖（a）為例，將其繪制為交流通路圖如圖（b）所示。繪制交流通路圖(a)共射極放大電路(b)交流通路圖解法2.22. 2. 2動(dòng)態(tài)分析繪制交流負(fù)載線2圖解法2.22. 2. 2動(dòng)態(tài)分析繪制交流負(fù)載線2圖解法2.22. 2. 2動(dòng)態(tài)分析繪制交流負(fù)載線2交流負(fù)載線圖解法2.22. 2. 2動(dòng)態(tài)分析圖解分析放大倍數(shù)3交流負(fù)載線如圖所示。如果知道 的變化范圍，從圖中可得出工作點(diǎn)的變化范圍Q1Q2和輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍，則輸出信號(hào)在該范圍內(nèi)以Q點(diǎn)為中心按照正弦規(guī)律變化。 所以輸出電壓的幅值 ；若輸入信號(hào)的幅值為，則放大器的電壓放大倍數(shù)為圖解法2.22. 2. 3用圖

33、解法分析波形的非線性失真靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大電路的影響。放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置不合適，將導(dǎo)致放大輸出的波形產(chǎn)生失真。靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大電路的影響微變等效電路2.32. 3. 1三極管微變等效電路三極管各極電壓和電流的變化關(guān)系，在較大的范圍內(nèi)是非線性的。如果三極管工作在小信號(hào)下，其特性可以近似地看作是線性的。因此可以使用一個(gè)線性電路來(lái)代替三極管。三極管的微變等效變化如圖所示。晶體三極管及微變等效圖（a）三極管 （b）三極管微變等效圖將三極管的b、e端等效為電阻 ，將c、e端等效為恒流源，電流大小是 ，方向與 同向，c、e端等效為電阻 。微變等效電路2.32. 3. 2放大電路的微變等效電路放大電路的

34、微變等效電路是在交流通路的基礎(chǔ)上，將三極管作微變等效變化得來(lái)的。首先繪制放大電路（a）的交流通路，如圖（b）所示，再將三極管按照微變等效的方法做變化就得到了放大電路的微變等效圖，由于 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 ，因此在放大電路微變等效圖中將其省去，如圖（c）所示。共射極放大電路微變等效電路2.32. 3. 3用微變等效電路法分析電路用微變等效電路求動(dòng)態(tài)參數(shù)。根據(jù)放大電路的微變等效圖分析可以得到各項(xiàng)性能指標(biāo)的求法如下：（1）電壓放大倍數(shù)其中，常取值為300。微變等效電路2.32. 3. 3用微變等效電路法分析電路（2）輸入電阻放大器對(duì)信號(hào)源來(lái)說(shuō)是一個(gè)負(fù)載，可用一個(gè)電阻等效代替，這個(gè)電阻是信號(hào)源的負(fù)載，也是從放大

35、器輸入端看進(jìn)去的輸入電阻Ri。輸入電阻定義為放大器輸入端的輸入電壓與輸入電流之比，即（3）輸出電阻放大器對(duì)負(fù)載來(lái)說(shuō)，是一個(gè)信號(hào)源，其內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻 。即從輸出端向內(nèi)看到的電阻值：微變等效電路2.32. 3. 3用微變等效電路法分析電路例2-2 在上圖共射極放大電路（a）中，設(shè) =12V， =200 k ，靜態(tài)電流 = 2.1 mA ，晶體管 = 35。當(dāng)輸出端負(fù)載電阻 時(shí)，求基極靜態(tài)電流、電壓放大倍數(shù)、輸出電阻。解放大電路的偏置電路2.42. 4. 1固定偏置電路固定偏置電路如圖所示。由直流通路可見(jiàn)，偏置電流 是通過(guò)偏置電阻 由電源 提供，當(dāng) U 時(shí)，只要 和 為定值， 就是一個(gè)常

36、數(shù)，故把這種電路稱為固定偏置電路。因此，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，雖然 為常數(shù)，但 和 的增大會(huì)導(dǎo)致 的增大?？梢?jiàn)，該電路的溫度穩(wěn)定性較差。只能用在環(huán)境溫度變化不大，要求不高的場(chǎng)合。固定偏置電路放大電路的偏置電路2.42. 4. 2分壓偏置電路分壓式偏置電路如圖所示。由于此時(shí) ，基本恒定，不受溫度影響，當(dāng)環(huán)境溫度上升時(shí)，引起 增大，導(dǎo)致 增大，使增大。由于 ， 減小，于是基極偏流 減小，使集電極電流 的增大受到限制，從而達(dá)到穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的目的。穩(wěn)定工作點(diǎn)的過(guò)程簡(jiǎn)述如下：。分壓式電路主要用在交流耦合的分立元件放大電路中，它能提高靜態(tài)工作點(diǎn)的熱穩(wěn)定性。分壓式偏置電路共集電極電路和共基極電路2.52. 5

37、.1共集電極放大電路共集電極放大電路如圖（a）所示，它是從基極輸入信號(hào)，從發(fā)射極輸出信號(hào)，因此共集電極電路又稱為射極輸出器、電壓跟隨器。此電路的優(yōu)點(diǎn)是輸入電阻很高、輸出電阻很低，多用于輸入極、輸出極或緩沖極。它的交流通路圖如圖(c)所示，可以看出輸入、輸出共用集電極，所以稱為共集電極電路。共集電極放大電路（1）靜態(tài)分析。由圖（b）所示的直流通路圖，可以得到：共集電極電路和共基極電路2.52. 5.1共集電極放大電路共集電極放大電路如圖（a）所示，它是從基極輸入信號(hào)，從發(fā)射極輸出信號(hào)，因此共集電極電路又稱為射極輸出器、電壓跟隨器。此電路的優(yōu)點(diǎn)是輸入電阻很高、輸出電阻很低，多用于輸入極、輸出極或緩

38、沖極。它的交流通路圖如圖(c)所示，可以看出輸入、輸出共用集電極，所以稱為共集電極電路。共集電極放大電路（2）動(dòng)態(tài)分析。根據(jù)圖（d）所示，可以得到共集電極電路和共基極電路2.52. 5.2共基極放大電路常見(jiàn)的共基極放大電路如圖（a）圖所示，其信號(hào)是從發(fā)射極輸入，集電極是信號(hào)輸出端，基極是信號(hào)公共端。（1）靜態(tài)分析。共基極放大電路的直流通路如圖（b）所示。如果忽略基極電流對(duì)分壓電阻 的分流作用，則基極靜態(tài)工作點(diǎn)為：共基極放大電路共集電極電路和共基極電路2.52. 5.2共基極放大電路（2）動(dòng)態(tài)分析。共基極放大電路交流通路圖如圖（c），微變等效電路如圖（d）所示，分析動(dòng)態(tài)參數(shù)如下：共基極放大電路由

39、以上分析可以看出共基極放大電路電壓放大倍數(shù)約為1，輸入與輸出同相；輸入電阻比共射極放大電路小，輸出電阻相同。共基極放大電路的頻率響應(yīng)好，在要求頻率特性高的場(chǎng)合多采用共基極放大電路。多極放大電路2.6在實(shí)際應(yīng)用中為了得到足夠的增益或考慮到輸入電阻和輸出電阻的特殊要求，放大電路常常是由多個(gè)放大電路組成的，成為多級(jí)放大器。多級(jí)放大器是由輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)組成的。如圖所示。多級(jí)放大電路組成框圖多極放大電路2.6利用電容作為耦合和隔離直流信號(hào)元件的電路，如圖所示。阻容耦合兩極放大電路2. 6.1級(jí)間耦合方式阻容耦合1多極放大電路2.6將變壓器前級(jí)輸出端與后級(jí)輸入端相連接的耦合方式，如圖所示。變壓器耦

40、合兩極放大電路2. 6.1級(jí)間耦合方式變壓器耦合2多極放大電路2.6將前后級(jí)直接連接在一起的耦合方式。如圖所示。直接耦合兩級(jí)放大電路2. 6.1級(jí)間耦合方式直接耦合3多極放大電路2.6在多級(jí)放大電路中，如果各級(jí)放大電路的增益是 ， 則多級(jí)放大電路的總增益為各級(jí)放大電路增益的乘積。即2. 6.2多級(jí)放大器的性能指標(biāo)多級(jí)放大電路的放大倍數(shù)1多級(jí)放大電路的輸入電阻就是第一級(jí)放大電路的輸入電阻，多級(jí)放大電路的輸出電阻就是最后一級(jí)放大電路的輸出電阻。多極放大電路2.6圖(a)、(b)為兩級(jí)參數(shù)完全相同的單級(jí)放大器的幅頻特性曲線，組成兩級(jí)放大器后放大倍數(shù)相乘，其幅頻特性曲線如圖(c)，兩級(jí)放大器比單級(jí)放大

41、器的通頻帶變窄。放大器級(jí)數(shù)越多，通頻帶就越窄。2. 6.2多級(jí)放大器的性能指標(biāo)多級(jí)放大器的頻率特性2單級(jí)與多級(jí)放大電路頻率響應(yīng)比較場(chǎng)效應(yīng)管放大電路2.7場(chǎng)效應(yīng)管與三極管一樣，可以組成放大電路，由于場(chǎng)效應(yīng)管只有工作在恒流區(qū)才具有放大作用，因此場(chǎng)效應(yīng)管放大電路同樣需要有直流偏置，以保證場(chǎng)效應(yīng)管正常工作。根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)管放大電路公共端的不同，可以分為共源極、共漏極、共柵極三種放大電路。下面以共源極放大電路為例進(jìn)行介紹。場(chǎng)效應(yīng)管放大電路2.7場(chǎng)效管是電壓控制元件，靜態(tài)時(shí)需要有合適的柵極電壓。場(chǎng)效管有不同的種類，偏置電路應(yīng)根據(jù)不同的管子選自不同的電路形式和電壓極性。一般常用的偏置電路有分壓偏置電路和自偏壓電

42、路。2. 7.1偏置電路場(chǎng)效應(yīng)管放大電路2.72. 7.1偏置電路分壓偏置電路1分壓偏置電路場(chǎng)效應(yīng)管放大電路2.72. 7.1偏置電路自偏壓電路2自偏壓電路場(chǎng)效應(yīng)管放大電路2.72. 7.2電路分析靜態(tài)分析1場(chǎng)效應(yīng)管放大電路靜態(tài)分析方法與三極管放大電路分析方法相似，可以使用圖解法或是公式法。下面以共源極分壓偏置電路為例進(jìn)行分析。做直流分析時(shí)，將電容作開(kāi)路處理，由于Rg3上沒(méi)有電流，所以場(chǎng)效應(yīng)管放大電路2.72. 7.2電路分析動(dòng)態(tài)分析2 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路在動(dòng)態(tài)分析時(shí)仍采用小信號(hào)模型進(jìn)行分析。（1）場(chǎng)效應(yīng)管小信號(hào)模型。場(chǎng)效應(yīng)管小信號(hào)模型場(chǎng)效應(yīng)管放大電路2.72. 7.2電路分析動(dòng)態(tài)分析2 （2）

43、動(dòng)態(tài)參數(shù)分析。將上圖中的電路作等效變化，如下圖所示。由圖可知場(chǎng)效應(yīng)管放大電路等效電路該電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)是基本放大電路第二章本 章 小 結(jié)1. 放大的本質(zhì)是能量控制作用，即使用能量較小的輸入信號(hào)控制另一個(gè)能源，從而使得負(fù)載上獲得較大的能量（輸出信號(hào)）。2. 為了實(shí)現(xiàn)放大作用常采用有放大作用的器件如:三極管、場(chǎng)效應(yīng)管等組成的放大電路。這些具有放大作用的器件構(gòu)成了放大電路的核心。3. 對(duì)放大電路的分析常采用兩種基本方法：圖解法和等效電路法。圖解法簡(jiǎn)單直觀，等效電路法適合分析復(fù)雜電路。4. 放大電路中存在電抗元件，其中包括電容、電感，這些元件對(duì)直流信號(hào)和不同頻率的交流信號(hào)呈現(xiàn)的阻抗是不同的，從而放大電路

44、對(duì)不同頻率的交流信號(hào)器放大作用是不同的。基本放大電路第二章本 章 小 結(jié)5. 多級(jí)放大電路常見(jiàn)的耦合方式有：阻容耦合，直接耦合，變壓器耦合三種。6. 為提高信號(hào)的傳輸效率，多級(jí)放大要考慮級(jí)間的合理配合，同時(shí)還要考慮傳輸信號(hào)的類型，例如傳輸電壓信號(hào)，則希望低輸出電阻與高輸入電阻配合。負(fù)反饋放大器及集成運(yùn)算放大器第三章本章導(dǎo)讀反饋在電子線路中應(yīng)用十分廣泛，特別是在放大電路中引入負(fù)反饋，可以大大改善電路的性能。本章介紹反饋的基本概念、反饋電路的結(jié)構(gòu)、反饋類型及其判別方法。討論不同的負(fù)反饋組態(tài)對(duì)放大電路的影響。本章還介紹了基本差分放大電路的組成、分析方法及其電路的改進(jìn)；集成運(yùn)算放大器的電路結(jié)構(gòu)、參數(shù)；

45、集成運(yùn)算放大器基本電路的分析及應(yīng)用；振蕩器的自激條件及RC振蕩器和LC振蕩器；介紹非正弦波振蕩器典型電路，并以信號(hào)發(fā)生器為例講解振蕩器的工程應(yīng)用。負(fù)反饋放大器及集成運(yùn)算放大器負(fù)反饋放大器3.1差分放大器3.2集成運(yùn)算放大器3.3集成運(yùn)算放大器的基本運(yùn)算電路3.4第三章正弦波振蕩器3.5非正弦波振蕩器3.6工程應(yīng)用正弦波信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)制作3.7負(fù)反饋放大器3.13.1.1反饋的基本概念與組態(tài)將放大電路輸出信號(hào)（電壓或電流）的一部分或全部，通過(guò)某一電路送回輸入端，稱為反饋。具有反饋?zhàn)饔玫姆糯笃鹘蟹答伔糯笃?。反饋到輸入回路的信?hào)稱為反饋信號(hào)。由輸出信號(hào)形成反饋信號(hào)的電路叫反饋電路或反饋網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)成反

46、饋網(wǎng)絡(luò)的元件叫反饋元件。反饋信號(hào)與輸出信號(hào)之比叫反饋系數(shù)。如果反饋信號(hào)削弱了輸入信號(hào)使放大電路的凈輸入減小，導(dǎo)致電路的放大倍數(shù)降低的反饋稱為負(fù)反饋，反之，則為正反饋。反饋環(huán)方框圖反饋的基本概念1反饋放大器的結(jié)構(gòu)2負(fù)反饋放大電路分為兩部分:一個(gè)是基本放大電路;另一個(gè)是反饋電路（或稱反饋網(wǎng)絡(luò)）。通常用反饋環(huán)方框圖表示，如圖所示。負(fù)反饋放大器3.13.1.1反饋的基本概念與組態(tài)反饋的分類3（3）電壓反饋與電流反饋（1）正反饋與負(fù)反饋（4）串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋（2）直流反饋與交流反饋負(fù)反饋放大器3.13.1.1反饋的基本概念與組態(tài)反饋類型的判別4在分析實(shí)際反饋電路時(shí)，必須首先判別其屬于哪種反饋類型。在判

47、別反饋類型之前，首先應(yīng)看放大器的輸出端與輸入端之間有無(wú)電路連接，以便確定有無(wú)反饋。反饋類型的判別負(fù)反饋放大器3.13.1.1反饋的基本概念與組態(tài)負(fù)反饋放大器的四種組態(tài)5（1）電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋實(shí)際電路和連接方框圖分別如圖（a）、（b）所示。電壓串聯(lián)負(fù)反饋負(fù)反饋放大器3.13.1.1反饋的基本概念與組態(tài)負(fù)反饋放大器的四種組態(tài)5（2）電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路和連接方框圖分別如圖（a）、（b）所示。電壓并聯(lián)負(fù)反饋負(fù)反饋放大器3.13.1.1反饋的基本概念與組態(tài)負(fù)反饋放大器的四種組態(tài)5（3）電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋實(shí)際電路和交流通路分別如圖（a）與（b）所示。電流串聯(lián)負(fù)反饋負(fù)反饋

48、放大器3.13.1.1反饋的基本概念與組態(tài)負(fù)反饋放大器的四種組態(tài)5（4）電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋實(shí)際電路和交流通路分別如圖（a）與（b）所示。電流并聯(lián)負(fù)反饋負(fù)反饋放大器3.13.1.1反饋的基本概念與組態(tài)負(fù)反饋放大器的四種組態(tài)5信號(hào)源內(nèi)阻對(duì)于負(fù)反饋的效果是有影響的。串聯(lián)負(fù)反饋適用于信號(hào)源內(nèi)阻小的電壓源;并聯(lián)負(fù)反饋適用于信號(hào)源內(nèi)阻大的電流源。小知識(shí)負(fù)反饋放大器3.13.1.2負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性1根據(jù)圖所示，負(fù)反饋放大器的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為負(fù)反饋放大器3.13.1.2負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性1負(fù)反饋放大器3.13.1.2負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響展寬通頻帶2通

49、頻帶BW 反映放大電路對(duì)輸入信號(hào)頻率變化的適應(yīng)能力。圖表示負(fù)反饋放大電路展寬通頻帶的原理。負(fù)反饋放大電路展寬通頻帶負(fù)反饋放大器3.13.1.2負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響減小非線性失真3負(fù)反饋可以減小非線性失真。需要注意的是，負(fù)反饋減小的是放大器非線性所產(chǎn)生的失真，而輸入信號(hào)本身固有的失真并不能減小。此外負(fù)反饋不能完全消除非線性失真。負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響4（1）串聯(lián)負(fù)反饋提高輸入電阻ri為開(kāi)環(huán)時(shí)基本放大電路的輸入電阻，rif為閉環(huán)時(shí)負(fù)反饋放大電路的輸入電阻。可以證明：（2）并聯(lián)負(fù)反饋降低輸入電阻 ri為開(kāi)環(huán)時(shí)基本放大電路的輸入電阻， rif為閉環(huán)時(shí)負(fù)反饋放大電路的輸入電阻。可以證明：負(fù)反饋放大器3

50、.13.1.2負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響5（1）電壓負(fù)反饋降低輸出電阻ro為開(kāi)環(huán)時(shí)基本放大電路的輸出電阻，rof為閉環(huán)時(shí)負(fù)反饋放大電路的輸出電阻?？梢宰C明：（2）電流負(fù)反饋提高輸出電阻 ro為開(kāi)環(huán)時(shí)基本放大電路的輸出電阻， rof為閉環(huán)時(shí)負(fù)反饋放大電路的輸出電阻?？梢宰C明：由于放大電路的輸出電阻降低了，因此電壓負(fù)反饋放大電路增強(qiáng)了帶負(fù)載能力。差分放大器3.23.2.1基本差分放大器及抑制零漂的原理直接耦合放大器中的特殊問(wèn)題1在多級(jí)放大電路中采用直接耦合，雖然可以解決傳輸緩變信號(hào)及使設(shè)備小型化，但存在兩個(gè)特殊問(wèn)題：一是級(jí)間靜態(tài)工作點(diǎn)互相影響，二是零點(diǎn)漂移問(wèn)題。差分放大器3.23

51、.2.1基本差分放大器及抑制零漂的原理基本差分放大器2圖所示為基本的差分放大器，它由完全相同的單管放大器組成。基本差分放大器靜態(tài)時(shí)，輸入信號(hào)為零，即ui1=ui2=0。由于電路對(duì)稱，即IC1=IC2，或UC1=UC2，故輸出電壓為UO=UC1UC2=0。差分放大器3.23.2.1基本差分放大器及抑制零漂的原理差分放大器抑制零漂的原理3當(dāng)電源波動(dòng)或溫度變化時(shí)，兩管集電極電位將同時(shí)發(fā)生變化。比如溫度升高，兩管集電極電流同步增加，其集電極電位則同步下降。由于電路對(duì)稱，兩管變化量相等，即uc1=uc2，因此輸出電壓為uo=uc1-uc2=0，可見(jiàn)，盡管每個(gè)三極管都存在零漂，但兩管各自的零漂電壓在輸出端

52、相互抵消，使差分放大電路整體零漂被抑制。差分放大器3.23.2.2輸入信號(hào)類型及電壓放大倍數(shù)差分放大器的輸入信號(hào)可分為兩種，即共模信號(hào)和差模信號(hào)。在放大器的兩個(gè)輸入端分別輸入大小相等、極性相同的信號(hào)，即ui1=ui2時(shí)，這種輸入方式稱為共模輸入，所輸入的信號(hào)稱為共模（輸入）信號(hào)。共模輸入信號(hào)常用uic表示，即uic=ui1=ui2。在放大器的兩個(gè)輸入端分別輸入大小相等、極性相反的信號(hào)，即ui1=-ui2，這種輸入方式為差模輸入，所輸入的信號(hào)稱為差模（輸入）信號(hào)。差模輸入信號(hào)常用uid表示，即 ui1=uid2 ui2=-uid2差分放大器3.23.2.2輸入信號(hào)類型及電壓放大倍數(shù)設(shè)兩管的電壓放

53、大倍數(shù)均為A，則兩管輸出電壓分別為uo1，uo2，則差分放大器的輸入方式差分放大器3.23.2.2輸入信號(hào)類型及電壓放大倍數(shù)差分放大器3.23.2.2輸入信號(hào)類型及電壓放大倍數(shù)當(dāng)兩個(gè)輸入信號(hào)電壓既非共模、又非差模，而是任意的兩個(gè)信號(hào)時(shí)，可先將它們分解成共模信號(hào)和差模信號(hào)，然后再去處理。其中差模信號(hào)是兩個(gè)輸入信號(hào)之差，共模信號(hào)是兩個(gè)輸入信號(hào)的平均值。小知識(shí)差分放大器3.23.2.3共模抑制比為了全面衡量一個(gè)差分放大器放大差模信號(hào)、抑制共模信號(hào)的能力，我們用共模抑制比來(lái)綜合表征這一性質(zhì)。共模抑制比的定義為有時(shí)也用對(duì)數(shù)形式表示差分放大器3.23.2.4差分放大器的輸入、輸出單端輸入、單端輸出04單端

54、輸入、雙端輸出03雙端輸入、單端輸出02雙端輸入、雙端輸出01差分放大器的不同接法不論何種輸入方式，只要是雙端輸出，其差模放大倍數(shù)就等于單管放大倍數(shù)，輸出電阻就等于2RC；只要是單端輸出，差模放大倍數(shù)及輸出電阻均減少一半。另外，輸入方式對(duì)輸入電阻沒(méi)有影響。小知識(shí)差分放大器3.23.2.4差分放大器的輸入、輸出長(zhǎng)尾式差分放大器雙電源長(zhǎng)尾式差分放大器差分放大器3.23.2.4差分放大器的輸入、輸出加調(diào)零電位器的差分放大器帶恒流源的差分放大器集成運(yùn)算放大器3.33.3.1運(yùn)算放大器概述集成電路就是將某一功能或單元電路的元器件和連線制作在同一硅片上。隨著集成電路制造工藝的日益完善，目前已能將數(shù)以千萬(wàn)計(jì)

55、的元器件集成在一片面積只有幾十平方毫米的硅片上。按照集成度（每一片硅片中所含元器件數(shù)）的高低，將集成電路分為小規(guī)模集成電路(簡(jiǎn)稱SSI) 、中規(guī)模集成電路(簡(jiǎn)稱MSI)、大規(guī)模集成電路(簡(jiǎn)稱LSI)和超大規(guī)模集成電路(VLSI)。運(yùn)算放大器實(shí)質(zhì)上是高增益的直接耦合放大電路，集成運(yùn)算放大器是集成電路的一種，簡(jiǎn)稱集成運(yùn)放。集成運(yùn)算放大器3.33.3.2集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部電路組成集成運(yùn)放內(nèi)部是一個(gè)多級(jí)直接耦合放大電路，一般由4部分構(gòu)成：輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路，其電路結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。集成運(yùn)放的電路結(jié)構(gòu)框圖集成運(yùn)算放大器3.33.3.2集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部電路組成集成運(yùn)放的外引腳排列因型號(hào)

56、而異。圖（b）所示為國(guó)產(chǎn)集成運(yùn)放F007的引腳功能情況。集成運(yùn)放符號(hào)及F007的引腳集成運(yùn)算放大器3.33.3.3集成運(yùn)算放大器的主要技術(shù)指標(biāo)輸入誤差特性參數(shù)用來(lái)表示集成運(yùn)放的失調(diào)特性，描述這類特性的主要是以下幾個(gè)參數(shù)：輸入誤差特性參數(shù)1輸入失調(diào)電壓VOS（1）輸入偏置電流IB（3）輸入失調(diào)電壓的溫漂（2） 輸入失調(diào)電流（4）輸入失調(diào)電流溫漂（5）集成運(yùn)算放大器3.33.3.3集成運(yùn)算放大器的主要技術(shù)指標(biāo)開(kāi)環(huán)差模特性參數(shù)用來(lái)表示集成運(yùn)放在差模輸入作用下的傳輸特性。描述這類特性的參數(shù)有開(kāi)環(huán)電壓增益、最大差模輸入電壓、差模輸入阻抗、開(kāi)環(huán)頻率相應(yīng)及其3dB帶寬。開(kāi)環(huán)差模特性參數(shù)23dB帶寬（3） 差

57、模輸入電阻Rid（4）開(kāi)環(huán)差模電壓增益（1）最大差模輸入電壓（2）集成運(yùn)算放大器3.33.3.3集成運(yùn)算放大器的主要技術(shù)指標(biāo)共模特性參數(shù)3共模抑制比KCMR（1）最大共模輸入電壓（2）集成運(yùn)算放大器3.33.3.3集成運(yùn)算放大器的主要技術(shù)指標(biāo)輸出瞬態(tài)特性參數(shù)4輸出瞬態(tài)特性參數(shù)用來(lái)表示集成運(yùn)放輸出信號(hào)的瞬態(tài)特性，描述這類特性的參數(shù)主要是轉(zhuǎn)換速率。轉(zhuǎn)換速率是指運(yùn)放在閉環(huán)狀態(tài)下，輸入為大信號(hào)(如階躍信號(hào))時(shí)，放大器輸出電壓對(duì)時(shí)間的最大變化速率。轉(zhuǎn)換速率的大小與很多因素有關(guān)，其中主要與運(yùn)放所加的補(bǔ)償電容、運(yùn)放本身各級(jí)三極管的極間電容、雜散電容，以及放大器的充電電流等因素有關(guān)。集成運(yùn)算放大器3.33.3

58、.3集成運(yùn)算放大器的主要技術(shù)指標(biāo)電源特性參數(shù)5電源特性參數(shù)主要有靜態(tài)功耗等。靜態(tài)功耗指運(yùn)放零輸入情況下的功耗。F007的靜態(tài)功耗為120mW。集成運(yùn)算放大器的基本運(yùn)算電路3.43.4.1理想運(yùn)算放大器的特點(diǎn)集成運(yùn)放的理想化條件1由于集成運(yùn)放具有開(kāi)環(huán)差模電壓增益高，輸入阻抗高，輸出阻抗低及共模抑制比高等特點(diǎn)，為了分析方便，常將它的各項(xiàng)指標(biāo)理想化。集成運(yùn)放的理想化條件為： （1）開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)A0d ； （2）輸入電阻rid ； （3）輸出電阻ro 0； （4）共模抑制比KCMR ； （5）失調(diào)電壓VOS、失調(diào)電流IOS均為零； （6）上限頻率fH 。由于實(shí)際運(yùn)放的技術(shù)指標(biāo)與理想運(yùn)放比較接近

59、，因此，在分析電路時(shí)，用理想運(yùn)放代替實(shí)際運(yùn)放一般是允許的。本書(shū)除特別指出外，均按理想運(yùn)放考慮。集成運(yùn)算放大器的基本運(yùn)算電路3.43.4.1理想運(yùn)算放大器的特點(diǎn)理想運(yùn)放的工作特性2（1）線性區(qū)當(dāng)理想運(yùn)放工作于線性區(qū)時(shí) uo=A0d(u+u-) 而A0d ，因此u+u-=0 即 u+=u-， (3-19)又由輸入電阻rid可知，流進(jìn)運(yùn)放同相輸入端和反相輸入端的電流 i+=i-=0 (3-20)可見(jiàn)，當(dāng)理想運(yùn)放工作于線性區(qū)時(shí)，同相輸入端與反相輸入端的電位相等，流進(jìn)同相輸入端和反相輸入端的電流為0。u+=u-就是u+和u-兩個(gè)電位點(diǎn)短路，但是由于沒(méi)有電流，所以稱為虛短路，簡(jiǎn)稱“虛短”；而i+=i-=0

60、表示流過(guò)電流i+、i-的電路斷開(kāi)了，但是實(shí)際上沒(méi)有斷開(kāi)，所以稱為虛斷路，簡(jiǎn)稱“虛斷”。集成運(yùn)算放大器的基本運(yùn)算電路3.43.4.1理想運(yùn)算放大器的特點(diǎn)理想運(yùn)放的工作特性2（2）非線性區(qū)工作于非線性區(qū)的理想運(yùn)放仍然有輸入電阻Rid，因此i+=i-=0；但由于uo A0d (u+u-)，不存在u+=u-，由電壓傳輸特性可知其特點(diǎn)為當(dāng)u+u-時(shí)，uo=Uom；當(dāng)u+10，所以二-十進(jìn)制譯碼器是不完全譯碼器。常用的二-十進(jìn)制譯碼器如74LS42、CC4028等。下面是74LS42的邏輯符號(hào)和邏輯圖以及功能表。二-十進(jìn)制譯碼器74LS142編碼器和譯碼器6.26.2.2譯碼器二-十進(jìn)制譯碼器2編碼器和譯