數(shù)字射頻收發(fā)模塊原理與設(shè)計(jì)-有源電子元器件課件

1、數(shù)字射頻收發(fā)通信模塊原理與設(shè)計(jì)-有源電子元器件 數(shù)字射頻收發(fā)通信模塊原理與設(shè)計(jì)-有源電子元器件 2有源電子元器件的名稱(chēng)、分類(lèi)、形狀、用途一、有源（active）電子元器件的定義如果電子元器件工作時(shí)，其內(nèi)部有電源存在，則這種器件叫做有源器件。從電路性質(zhì)上看，有源器件有兩個(gè)基本特點(diǎn)：（1） 自身消耗電能。（2） 除了輸入信號(hào)外，還必須要有外加電源才可以正常工作。2有源電子元器件的名稱(chēng)、分類(lèi)、形狀、用途一、有源（activ3有源電子元器件的名稱(chēng)、分類(lèi)、形狀、用途二、有源（active）電子元器件的分類(lèi)有源器件是電子電路的主要器件，從物理結(jié)構(gòu)、電路功能和工程參數(shù)上，有源器件可以分為分立器件和集成電路兩

2、大類(lèi)。分立器件：電子管、晶體管集成電路：模擬集成電路、數(shù)字集成電路3有源電子元器件的名稱(chēng)、分類(lèi)、形狀、用途二、有源（activ4分立器件：電子管：電子管又名真空管，所以又稱(chēng)為電真空器件。晶體管：屬于半導(dǎo)體器件，導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間。 可分為二極管、三極管和場(chǎng)效應(yīng)管等等。4分立器件：5晶體二極管一、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性1. 概念半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介乎于導(dǎo)體和絕緣體之間。如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。影響半導(dǎo)體導(dǎo)電能力的因素光照導(dǎo)電能力如：光敏元件溫度導(dǎo)電能力 如：熱敏元件摻雜純凈的半導(dǎo)體中摻入微量的某些雜質(zhì)， 會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力明顯改變。摻雜導(dǎo)電能力 如：P型、N型半導(dǎo)體。5晶體二極

3、管一、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性1. 概念半導(dǎo)體導(dǎo)電能力6 常用的半導(dǎo)體材料鍺 Ge硅 Si硅和鍺為四價(jià)元素，最外層有四個(gè)價(jià)電子32142-8-18-42-8-42.本征半導(dǎo)體純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體sisisisi最外層八個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵內(nèi)的價(jià)電子對(duì)共價(jià)鍵共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定導(dǎo)電能力很弱SiGe價(jià)電子6 常用的半導(dǎo)體材料鍺 Ge硅 Si硅和鍺為四價(jià)元素，最外7 本征激發(fā)（熱激發(fā)）sisisisi空穴自由電子自由電子本征激發(fā)成對(duì)產(chǎn)生空穴 兩種載流子 半導(dǎo)體中有自由電子和空穴兩種載流子本征半導(dǎo)體兩端外加電壓時(shí)，將出現(xiàn)兩部分電流，電子流和空穴流。 復(fù)合復(fù)合使自由電子和空穴成對(duì)減少 在一定溫度下，熱激發(fā)和

4、復(fù)合處于動(dòng)平衡狀態(tài)。半導(dǎo)體中的載流子數(shù)目一定。溫度升高、光照增強(qiáng)使價(jià)電子擺脫原子核的束縛自由電子與空穴相遇7 本征激發(fā)（熱激發(fā)）sisisisi空穴自由電子自由電子8多余電子3.雜質(zhì)半導(dǎo)體 N型半導(dǎo)體（電子半導(dǎo)體）本征半導(dǎo)體中摻入微量的五價(jià)元素磷特點(diǎn)：多數(shù)載流子自由電子少數(shù)載流子空穴N 型半導(dǎo)體+示意圖P+sisisi硅晶體中摻磷出現(xiàn)自由電子磷 P152-8-5p8多余電子3.雜質(zhì)半導(dǎo)體 N型半導(dǎo)體（電子半導(dǎo)體）本征半9P型半導(dǎo)體示意圖空穴 P型半導(dǎo)體（空穴半導(dǎo)體）特點(diǎn)：多數(shù)載流子空穴少數(shù)載流子自由電子本征半導(dǎo)體中摻入微量的三價(jià)元素硼B(yǎng)-sisisi硅晶體中摻硼出現(xiàn)空穴多數(shù)載流子數(shù)目由摻雜濃度

5、確定少數(shù)載流子數(shù)目與溫度有關(guān). 溫度少子結(jié)論：52-3硼 BB9P型半導(dǎo)體示意圖空穴 P型半導(dǎo)體（空穴10二、PN結(jié) 同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，在它們的交界面處形成的特殊區(qū)域。1. PN結(jié)2. PN結(jié)的形成PNPN結(jié)P區(qū)和N區(qū)的載流子濃度不同由載流子的濃度差多子擴(kuò)散P+NN區(qū)P區(qū)P區(qū)N區(qū)電子空穴正負(fù)離子顯電性建立空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng)P+N+-自建電場(chǎng)10二、PN結(jié) 同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P型半導(dǎo)體和11 內(nèi)電場(chǎng)反對(duì)多子擴(kuò)散有利少子漂移擴(kuò)散 = 漂移動(dòng)平衡空間電荷區(qū)寬度確定PN結(jié)形成PN結(jié)空間電荷區(qū)PN結(jié)也稱(chēng)為高阻區(qū)、耗盡層P+NPN結(jié)+-自建電場(chǎng)11 內(nèi)電場(chǎng)反對(duì)

6、多子擴(kuò)散有利少子漂移擴(kuò)散 = 漂移動(dòng)平衡123.PN結(jié)的單向?qū)щ娦?PN結(jié)正向?qū)ìF(xiàn)象：燈亮、 電流大（mA級(jí)）原因： ，使PN結(jié)變窄，由多數(shù)載流子形成較大的正向電流。結(jié)論：PN結(jié)正向?qū)?，正向電流大、正向電阻小。PN結(jié)變窄-PNEmA+-+-+I123.PN結(jié)的單向?qū)щ娦?PN結(jié)正向?qū)ìF(xiàn)象：原因：結(jié)論13 PN結(jié)反向截止現(xiàn)象：燈不亮、 電流很?。ˋ級(jí)）原因： 、 方向一致，使PN結(jié)變寬，由少數(shù)載流子形成很小的反向電流。結(jié)論：PN結(jié)反 向截止，反向電流小、反向電阻大。PN結(jié)變寬-+PNE-+-A13 PN結(jié)反向截止現(xiàn)象：原因：結(jié)論：PN結(jié)變寬-+PNE14三、半導(dǎo)體二極管1. 基本結(jié)構(gòu)及符號(hào)

7、點(diǎn)接觸型：結(jié)面小、結(jié)電容小，適用高頻小電流場(chǎng)合。 如：檢波電路、數(shù)字開(kāi)關(guān)電路面接觸型：結(jié)面大、結(jié)電容大，用在低頻電路 如：整流電路D陰極 陰極 陰極 陰極陽(yáng)極 陽(yáng)極 陽(yáng)極 陽(yáng)極點(diǎn)接觸型面接觸型外 形符 號(hào)14三、半導(dǎo)體二極管1. 基本結(jié)構(gòu)及符號(hào)點(diǎn)接觸型：結(jié)面小、結(jié)15半導(dǎo)體二極管圖片15半導(dǎo)體二極管圖片16半導(dǎo)體二極管圖片16半導(dǎo)體二極管圖片172. 伏安特性UBR 反向擊穿電壓 正向特性死區(qū)電壓 = 0.1V（鍺管）0.5V（硅管）UD = 0.20.3V （鍺管）0.60.7V （硅管）導(dǎo)通后管壓降： 反向特性UIo死區(qū)+-+UBRUD172. 伏安特性UBR 反向擊穿電壓 正向特性死18

8、UIoUBRUDID 溫度對(duì)二極管的影響 溫度升高二極管 正向壓降減小溫度載流子導(dǎo)電能力等效電阻正向壓降UD 溫度升高二極管反向電流增大溫度少數(shù)載流子反向電流溫度每升高10C。反向電流增大一倍。18UIoUBRUDID 溫度對(duì)二極管的影響 溫度升高二193. 主要參數(shù)（1）最大整流電流 IDM二極管長(zhǎng)期使用時(shí)，允許流過(guò)二極管的最大正向平均電流。（點(diǎn)接觸型 UB， DA先導(dǎo)通， DA起鉗位作用，使UF=3V。FAB-12V0V+3VDARDBUB UF ，DB截止， 將UB與UF隔離DA 、DB，為理想二極管 3. 二極管的鉗位和隔離應(yīng)用例電路中，輸入端 UA=+3V ， UB= 0V ， 試求

9、輸出端F的電位UF 。解：23UA UB， DA先導(dǎo)通， FAB-12V0V+3V244. 二極管門(mén)電路 F=AB 二極管與門(mén) 分析規(guī)定高電平3V邏輯“1”低電平0V邏輯“0” 真值表邏輯表達(dá)式邏輯符號(hào)FABFD1D2AB+12VR244. 二極管門(mén)電路 F=AB 二極管與門(mén) 分析規(guī)25FD1D2AB-12VRF=A+B 二極管或門(mén) 分析規(guī)定高電平3V邏輯“1”低電平0V邏輯“0” 真值表邏輯表達(dá)式邏輯符號(hào)FAB125FD1D2AB-12VRF=A+B 二極管或門(mén) 分26五、 特殊二極管（1）結(jié)構(gòu)和符號(hào)1、穩(wěn)壓二極管UIUZminIZminIZmaxUZIZoaUZmaxb-+DZ符號(hào)面接觸型

10、硅二極管（2）伏安特性正向特性與普通硅二極管相同未擊穿區(qū)（o a段）I0，反向截止擊穿區(qū)（穩(wěn)壓區(qū) a b段）特性陡直，電壓基本不變，具有穩(wěn)定電壓作用動(dòng)態(tài)電阻：動(dòng)態(tài)電阻愈小穩(wěn)壓效果愈好熱擊穿區(qū)（b 點(diǎn)以下線段）過(guò)熱燒壞PN結(jié)26五、 特殊二極管（1）結(jié)構(gòu)和符號(hào)1、穩(wěn)壓二極管UIUZm27 電壓溫度系數(shù)U 穩(wěn)定電壓 UZ穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值 動(dòng)態(tài)電阻 越小，穩(wěn)壓越好 溫度變化1C，穩(wěn)壓值變化的百分?jǐn)?shù)。 穩(wěn)定電流IZ、最大穩(wěn)定電流Izmax使用時(shí)穩(wěn)壓管的電流要大于IZ，小于最大穩(wěn)定電流Izmax 最大允許功耗PZM穩(wěn)壓管不發(fā)生熱擊穿的最大功率損耗（3）穩(wěn)壓二極管的參數(shù)硅穩(wěn)壓管：27 電壓溫度系數(shù)U 穩(wěn)定電

11、壓 UZ穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值28（1）符號(hào)和特性符號(hào)特性u(píng)iO暗電流E = 200 lxE = 400 lx工作條件： 反向偏置（2）主要參數(shù)電學(xué)參數(shù)：暗電流，光電流，最高反向工作電壓光學(xué)參數(shù)：光譜范圍，靈敏度，峰值波長(zhǎng)實(shí)物照片2、光電二極管28（1）符號(hào)和特性符號(hào)特性u(píng)iO暗電流E = 200 lx293、發(fā)光二極管 當(dāng)管子接正向電壓,有電流通過(guò)時(shí),會(huì)發(fā)出光線。不同半導(dǎo)體材料的二極管發(fā)出的光線的顏色不同。發(fā)光二極管用于信號(hào)指示 、數(shù)碼管顯示器。 發(fā)光二極管是一種將電能轉(zhuǎn)換成光能的顯示器件。 發(fā)光二極管的伏安特性和普通二極管相似，死區(qū)電壓為0.91.1V，其正向工作電壓為1.52.5V,工作電流為5

12、15mA。反向擊穿電壓較低，一般小于10V。符號(hào)+-磷砷化鎵（GaAsP）材料發(fā)紅光或黃光，磷化鎵（GaP）材料發(fā)紅光或綠光，氮化鎵（GaN）材料發(fā)藍(lán)光，碳化硅（SiC）材料發(fā)黃光，砷化鎵（GaAs）材料發(fā)不可見(jiàn)的紅外線。293、發(fā)光二極管 當(dāng)管子接正向電壓,有電流通過(guò)時(shí),會(huì)303031半導(dǎo)體（晶體）三極管（雙極型晶體管）一、 三極管結(jié)構(gòu)及其放大作用B基極E發(fā)射極C集電極NPN型PNP型1.結(jié)構(gòu)及類(lèi)型NNP發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECIBIEICTBECIBIEICTB基極E發(fā)射極C集電極PPN31半導(dǎo)體（晶體）三極管（雙極型晶體管）一、 三極管結(jié)構(gòu)及其32半導(dǎo)體三極管圖片32半導(dǎo)體三極管圖片33BEC

13、NNP基極發(fā)射極集電極基區(qū)：摻雜濃度最低并且很薄集電區(qū)：摻雜濃度較低發(fā)射區(qū)：摻雜濃度最高2.晶體管的放大原理 （1）晶體管的電流放大條件 內(nèi)部條件 三個(gè)區(qū)摻雜濃度不同，厚薄不同。 33BECNNP基極發(fā)射極集電極基區(qū)：集電區(qū)：發(fā)射區(qū)：2.晶34外部條件 發(fā)射結(jié)加上正向電壓，集電結(jié)加上反向電壓 NNPBEC+BECT+UBE UBC即：NPN型或PPNBEC+BECT+UBE UBC PNP型為：或34外部條件 發(fā)射結(jié)加上正向電壓，集電結(jié)加上反向電壓 NN35（2）放大原理（NPN型） 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流IE，復(fù)合運(yùn)動(dòng)（主要部分）形成基極電流IB，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流IC。少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)

14、因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量電子從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少數(shù)擴(kuò)散到基區(qū)的電子與空穴復(fù)合因集電區(qū)面積大，在外電場(chǎng)作用下大部分?jǐn)U散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)基區(qū)空穴的擴(kuò)散35（2）放大原理（NPN型） 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電36mAAmAIETRBIBECEBICRC+共發(fā)射極放大實(shí)驗(yàn)電路IB (mA) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1IC (mA)0.005 0.99 2.08 3.17 4.26 5.40IE (mA)0.005 1.01 2.12 3.23 4.34 5.50晶體管電流測(cè)試數(shù)據(jù) 3.晶體管的電流分配關(guān)系36mAAmAIETRBIBECEBICRC

15、+共發(fā)射37IC、IEIB ，IC與IB之比稱(chēng)為直流(靜態(tài))電流放大系數(shù)IE=IC+IB（KCL定律）結(jié)論：IC、IEIB ， IC與 IB之比稱(chēng)為 交流(動(dòng)態(tài))電流放大倍數(shù)37IC、IEIB ，IC與IB之比稱(chēng)為直流(靜態(tài))電38二 、 晶體三極管特性曲線及主要參數(shù)ICmAAV1V2UCEUBERBIBECEB 實(shí)驗(yàn)線路輸入回路輸入特性 IB = f（UBE ）| UCE輸出回路輸出特性 IC = f（UCE ）| IB38二 、 晶體三極管特性曲線及主要參數(shù)ICmAAV1V239 死區(qū)電壓，硅管0.5V，鍺管0.2V。令UCE=常數(shù)IB=f（UBE）1. 輸入特性工作壓降： UBE0.60

16、.7V,硅管UBE0.20.3V 鍺管IB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1V039 死區(qū)電壓，硅管0.5V，鍺管0.2V。令UCE=常數(shù)1402. 輸出特性1234IC(mA )UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A0 放大區(qū)當(dāng)UCE大于一定的數(shù)值時(shí)，IC只與IB有關(guān)，IC=IB。此區(qū)域滿(mǎn)足IC=IB稱(chēng)為線性區(qū)（放大區(qū)）。402. 輸出特性1234IC(mA )UCE(V)3641此區(qū)域中 : IB=0,IC=ICEO,UBE 死區(qū)電壓，稱(chēng)為截止區(qū)。IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A0截止區(qū)ICEO

17、41此區(qū)域中 : IB=0,IC=ICEO,UBEICS，所以管子工作在飽和區(qū)。 49圖示電路中，晶體管均為硅管,=30，試分析各晶體管的工50+10V 1k IC-2V 5k IB+10V 1k IC+2V 5kIB(c) (b)作業(yè)50+10V -2V 5k IB+10V +2V 551場(chǎng)效晶體管 (FET)（單極型晶體管）場(chǎng)效晶體管與雙極型晶體管不同，它是利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制電流的一種半導(dǎo)體器件，輸出電流取決于輸入電壓，不需要信號(hào)源提供電流；輸入電阻高（可達(dá)1091015 ），溫度穩(wěn)定性好。耗盡型增強(qiáng)型（PMOS管）（NMOS管）P溝道N溝道絕緣柵型MOS管 結(jié)型JFET管P溝道N溝道（P

18、MOS管）（NMOS管）分類(lèi):（六種類(lèi)型） P溝道N溝道51場(chǎng)效晶體管 (FET)（單極型晶體管）場(chǎng)效晶體管與雙極型52場(chǎng)效應(yīng)管有三個(gè)極：源極（s）、柵極（g）、漏極（d），對(duì)應(yīng)于晶體管的e、b、c；有三個(gè)工作區(qū)域：截止區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)，對(duì)應(yīng)于晶體管的截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)。一、 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效晶體管 (FET)（單極型晶體管）導(dǎo)電溝道源極柵極漏極符號(hào)結(jié)構(gòu)示意圖通過(guò)Ugs控制導(dǎo)電溝道的寬度52場(chǎng)效應(yīng)管有三個(gè)極：源極（s）、柵極（g）、漏極（d），對(duì)53二、 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)和符號(hào)P型襯底 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管是一種金屬(M)-氧化物(O)-半導(dǎo)體(S)結(jié)構(gòu)的場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱(chēng)為MOS（Meta

19、l Oxide Semiconductor）管 金屬鋁電極 兩個(gè)N+區(qū)PN+ N+G(柵極)S(源極)D(漏極)1.溝道增強(qiáng)型MOS管 SiO2絕緣層溝道 GSD增強(qiáng)型NMOS管柵極 漏極 源極 b襯底 柵極和其它電極及硅片之間是絕緣的，稱(chēng)絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管。53二、 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)和符號(hào)P型襯底 54P溝道增強(qiáng)型MOS管結(jié)構(gòu)圖GSD增強(qiáng)型PMOS管柵極 漏極 源極 b襯底NP+ P+GSD54P溝道增強(qiáng)型MOS管結(jié)構(gòu)圖GSD增強(qiáng)型PMOS管柵極 漏55 工作原理 uGS增大，反型層（導(dǎo)電溝道）將變厚變長(zhǎng)。當(dāng)反型層將兩個(gè)N區(qū)相接時(shí)，形成導(dǎo)電溝道。增強(qiáng)型管SiO2絕緣層襯底耗盡層空穴高摻雜反型

20、層大到一定值才開(kāi)啟55 工作原理 uGS增大，反型層（導(dǎo)電溝道）將變56增強(qiáng)型MOS管uDS對(duì)iD的影響 iD隨uDS的增大而增大，可變電阻區(qū) uGDUT,預(yù)夾斷 iD幾乎僅僅受控于uGS，恒流區(qū)剛出現(xiàn)夾斷uDS的增大幾乎全部用來(lái)克服夾斷區(qū)的電阻56增強(qiáng)型MOS管uDS對(duì)iD的影響 iD隨uDS的增57 輸出特性 I D(mA) 區(qū) 區(qū) 區(qū)UGS=5V4.5V4V3.5V3V2.5V (UT)0 2 4 6 8 UDS(V)25413恒流區(qū)（ 區(qū)）：UGSUT，UDS較大時(shí)， UGS一定，則ID不變（恒流）。用跨導(dǎo)gm來(lái)表示UGS對(duì)ID的控制作用?？勺冸娮鑵^(qū)（區(qū)）： UGSUT，UDS很小場(chǎng)效

21、應(yīng)管相當(dāng)于一個(gè)壓控電阻 UGD=UGSVDSUT 時(shí)截止區(qū)：UGSUT 電流ID=0管子處于截止?fàn)顟B(tài)。擊穿區(qū)（區(qū)）:當(dāng)UDS太大時(shí)，PN結(jié)反向擊穿， 使ID急劇增加，會(huì)造成管子損壞。57 輸出特性 I D(mA)UGS=5V0 2 5812ID(mA) 4UT0 2 4 6 8 UGS(V)826UDS=常數(shù) 轉(zhuǎn)移特性 其中IDO是UGS=2UT 時(shí)的ID值 2.溝道耗盡型MOS管 GSD耗盡型NMOS管柵極 漏極 源極 b襯底GSPN+ N+D預(yù)埋了導(dǎo)電溝道 5812ID(mA) 4UT0 2 4 59I D(mA)3V2V1VUGS= 0V-1V-2V0 4 8 12 14 UDS(V)4

22、10 826區(qū)區(qū)區(qū)-4 -2 0 2 4 UGS(V)ID(mA) 4UP826UDS=常數(shù) 耗盡型NMOS管輸出特性耗盡型NMOS管轉(zhuǎn)移特性UP (UGS(off)夾斷電壓 UGS = UP (UGS(off) 時(shí)，導(dǎo)電溝道消失，ID0 UGS溝道加寬ID， UGS溝道變窄ID59I D(mA)3V0 4 8 12601. 場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn) （1）在場(chǎng)效應(yīng)管中，溝道是唯一的導(dǎo)電通道，導(dǎo)電過(guò)程只有一種極性的多數(shù)載流子，為單極型管； （2）場(chǎng)效應(yīng)管是通過(guò)柵源UGS電壓來(lái)控制電流ID，為壓控元件； （3）場(chǎng)效應(yīng)管輸入電阻大； （4）漏源極可互換使用； （5）利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，因此它的溫度穩(wěn)定性較好

23、。 二、 場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)和主要參數(shù) 601. 場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)二、 場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)和主要參數(shù) 612.場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù) 直流參數(shù)輸入電阻RGS 耗盡型MOS管的夾斷電壓UP (UGS(off) )，增強(qiáng)型MOS管的開(kāi)啟電壓UT (UGS(th) )， 漏極飽和電流IDSS。612.場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù) 直流參數(shù)輸入電阻RGS 62 極限參數(shù) 最大漏極電流IDM、最大耗散功率PDM 、漏源擊穿電壓U（BR）DS。柵、源擊穿電壓U（BR）GS。極間電容：Cgs和Cgd為13pF，Cds約為0.11pF。極間電容的存在決定了管子的最高工作頻率和工作速度 單位： S，或mS 交流參數(shù)低頻跨導(dǎo)gm：當(dāng)UD

24、S=常數(shù)，62 極限參數(shù) 最大漏極電流IDM、最大耗散功63 場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的比較 電流控制 電壓控制 控制方式電子和空穴兩種載流子同時(shí)參與導(dǎo)電載流子電子或空穴中一種載流子參與導(dǎo)電類(lèi) 型 NPN和PNP N溝道和P溝道放大參數(shù) rce很高 rds很高 輸出電阻輸入電阻較低較高 雙極型三極管 單極型場(chǎng)效應(yīng)管熱穩(wěn)定性 差好制造工藝 較復(fù)雜 簡(jiǎn)單，成本低對(duì)應(yīng)電極 BEC GSD63 場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的比較 電流控制 64三、 場(chǎng)效應(yīng)管的應(yīng)用（開(kāi)關(guān)作用）+EDUIRDTUOUI+EDRDTUO輸入U(xiǎn)I=0 時(shí)：+EDRDTUOUGSUT ，處于截止?fàn)顟B(tài)。輸出UO=EDUO+EDRDRON輸入U(xiǎn)I=

25、ED 時(shí)：UGSUT ，處于導(dǎo)通狀態(tài)。導(dǎo)通電阻為RON，且RD RON64三、 場(chǎng)效應(yīng)管的應(yīng)用（開(kāi)關(guān)作用）+EDUIRDTUOUI65總結(jié)分立元件：二極管三極管場(chǎng)效應(yīng)管65總結(jié)分立元件：66模擬集成電路分類(lèi)：運(yùn)算放大器模擬乘法器鎖相環(huán)電源管理芯片主要構(gòu)成電路：放大器、濾波器、反饋電路、基準(zhǔn)源電路、開(kāi)關(guān)電容電路等。66模擬集成電路分類(lèi)：67一、 集成運(yùn)算放大電路（1）直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采用差分放大電路和電流源電路。（2）用復(fù)雜電路實(shí)現(xiàn)高性能的放大電路，因?yàn)殡娐窂?fù)雜并不增加制作工序。（3）用有源元件替代無(wú)源元件，如用晶體管取代難于制作的大電阻。（4）采用復(fù)合管。 1. 集成

26、運(yùn)放的特點(diǎn) 集成運(yùn)算放大電路，簡(jiǎn)稱(chēng)集成運(yùn)放，是一個(gè)高性能的直接耦合多級(jí)放大電路。因首先用于信號(hào)的運(yùn)算，故而得名。67一、 集成運(yùn)算放大電路（1）直接耦合方式，充分利用管子性682. 集成運(yùn)放電路的組成兩個(gè)輸入端一個(gè)輸出端 若將集成運(yùn)放看成為一個(gè)“黑盒子”，則可等效為一個(gè)雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。682. 集成運(yùn)放電路的組成兩個(gè)一個(gè) 若將集成運(yùn)放看成69集成運(yùn)放電路四個(gè)組成部分的作用輸入級(jí)：前置級(jí)，多采用差分放大電路。要求Ri大，輸入端耐壓高。中間級(jí)：主放大級(jí)，多采用共射放大電路。要求有足夠的放大能力。輸出級(jí)：功率級(jí)，多采用準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)。要求Ro小，最大不失真輸出電壓盡可能大。偏置電路：

27、為各級(jí)放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。采用電流源電路。69集成運(yùn)放電路四個(gè)組成部分的作用輸入級(jí)：前置級(jí)，多采用差分703. 集成運(yùn)放的符號(hào)和電壓傳輸特性 uO=f(uP-uN) 由于Aod高達(dá)幾十萬(wàn)倍，所以集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)的最大輸入電壓(uPuN)的數(shù)值僅為幾十一百多微伏。在線性區(qū)：uOAod(uPuN) Aod是開(kāi)環(huán)差模放大倍數(shù)。非線性區(qū) (uPuN)的數(shù)值大于一定值時(shí)，集成運(yùn)放的輸出不是UOM , 就是UOM，即集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)。703. 集成運(yùn)放的符號(hào)和電壓傳輸特性 uO=f(uP-u714. 負(fù)反饋電路基本放大電路的放大倍數(shù)反饋系數(shù)反饋放大電路的放大倍數(shù)714. 負(fù)反饋電路基

28、本放大電路的放大倍數(shù)反饋系數(shù)反饋放大72凈輸入量可忽略不計(jì)5. 深度負(fù)反饋的實(shí)質(zhì)72凈輸入量可忽略不計(jì)5. 深度負(fù)反饋的實(shí)質(zhì)73 電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路6. 深度負(fù)反饋條件下電壓放大倍數(shù)的估算73 電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路6. 深度負(fù)反饋條件下電壓放大倍數(shù)74因?yàn)閡O為有限值， Aod，所以 uNuP0，即因?yàn)閞id，所以 理想運(yùn)放參數(shù)特點(diǎn)：Aod，rid， ro0。電路特征：反饋網(wǎng)絡(luò)為無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，如圖。uNuP虛短路iNiP0虛斷路求解放大倍數(shù)的基本出發(fā)點(diǎn)7.理想運(yùn)放情況下負(fù)反饋放大電路的估算74因?yàn)閡O為有限值， Aod，所以 uNuP0，即75二、 集成運(yùn)放電路分析1. 讀圖方法已知電路圖，分析其原

29、理和功能、性能。（1）了解用途：了解要分析的電路的應(yīng)用場(chǎng)合、用途和技術(shù)指標(biāo)。（2）化整為零：將整個(gè)電路圖分為各自具有一定功能的基本電路。（3）分析功能：定性分析每一部分電路的基本功能和性能。（4）統(tǒng)觀整體：電路相互連接關(guān)系以及連接后電路實(shí)現(xiàn)的功能和性能。（5）定量計(jì)算：必要時(shí)可估算或利用計(jì)算機(jī)計(jì)算電路的主要參數(shù)。75二、 集成運(yùn)放電路分析1. 讀圖方法762. 舉例：型號(hào)為F007的通用型集成運(yùn)放 對(duì)于集成運(yùn)放電路，應(yīng)首先找出偏置電路，然后根據(jù)信號(hào)流通順序，將其分為輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)電路。762. 舉例：型號(hào)為F007的通用型集成運(yùn)放 對(duì)于集77 若在集成運(yùn)放電路中能夠估算出某一支路的電流

30、，則這個(gè)電流往往是偏置電路中的基準(zhǔn)電流。找出偏置電路77 若在集成運(yùn)放電路中能夠估算出某一支路的電78雙端輸入、單端輸出差分放大電路以復(fù)合管為放大管、恒流源作負(fù)載的共射放大電路用UBE倍增電路消除交越失真的準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)三級(jí)放大電路簡(jiǎn)化電路分解電路78雙端輸入、單端輸出差分放大電路以復(fù)合管為放大管、恒流源作79輸入級(jí)的分析 T3、T4為橫向PNP型管，輸入端耐壓高。共集形式，輸入電阻大，允許的共模輸入電壓幅值大。共基形式頻帶寬。共集-共基形式Q點(diǎn)的穩(wěn)定：T（）IC1 IC2 IC8 IC9與IC8為鏡像關(guān)系IC9因?yàn)镮C10不變IB3 IB4 IC3 IC4 IC1 IC2 T1和T2從基極輸入

31、、射極輸出T3和T4從射極輸入、集電極輸出79輸入級(jí)的分析 T3、T4為橫向PNP型管，輸入端80輸入級(jí)的分析T7的作用：抑制共模信號(hào) T5、T6分別是T3、T4的有源負(fù)載，而T4又是T6的有源負(fù)載。作用？+_放大差模信號(hào)+_特點(diǎn)：輸入電阻大、差模放大倍數(shù)大、共模放大倍數(shù)小、輸入端耐壓高，并完成電平轉(zhuǎn)換（即對(duì)“地”輸出）。80輸入級(jí)的分析T7的作用：抑制共模信號(hào) T5、T681中間級(jí)的分析 中間級(jí)是主放大器，它所采取的一切措施都是為了增大放大倍數(shù)。 F007的中間級(jí)是以復(fù)合管為放大管、采用有源負(fù)載的共射放大電路。由于等效的集電極電阻趨于無(wú)窮大，故動(dòng)態(tài)電流幾乎全部流入輸出級(jí)。中間級(jí)輸出級(jí)81中間級(jí)的分析 中間級(jí)是主放大器，它所采取的一切措施82輸出級(jí)的分析D1和D2起過(guò)流保護(hù)作用，未過(guò)流時(shí)，兩只二極管均截止。 iO增大到一定程度，D1導(dǎo)通，為T(mén)14基