電子科技大學《模擬電路》期末復習-鐘建課件

第一章晶體二極管及其應用§1-1半導體基礎知識§1-2PN結與晶體二極管§1-3二極管與運用§1-4二極管應用第二章雙極型晶體三極管(BJT)晶體三極管的工作原理三極管的伏安特性曲線三極管的特性參數(shù)三極管的小信號模型

BipolarJunctionTransistor

放大電路的微變(交流)等效電路（小信號模型）將交流通道中的三極管用微變(交流)等效電路代替:交流通路RbRCRLuiuouirbeibibiiicuoRbRCRL交流等效電路:對于小功率三極管(重點)P612.42更正：rbe=rbb’+(1+)VT/IEQ=rbb’+VT/IBQ(靜態(tài)工作點)rbb,=200/300歐VT=26mV(常溫下）rbe的量級從幾百歐到幾千歐。uirbeibibiiicuoRBRCRL（通常）

第三章晶體管放大電路基礎(全書重點）3.1放大電路的工作原理及分析方法3.2BJT偏置電路（直流通路：提供合適的靜態(tài)工作點Q點，保證BJT發(fā)射結正偏，集電結反偏，放大信號始終處在放大工作區(qū)，避免出現(xiàn)截止及飽和失真。介紹固定基流電路，基極分壓射極偏置電路）

第三章晶體管放大電路基礎(全書重點）3.3放大電路的技術指標及基本放大電路本節(jié)討論小信號放大器的基本指標:電壓放大倍數(shù)（電壓增益），源電壓放大倍數(shù)（源電壓增益），交流輸入電阻，交流輸出電阻，功率增益等；第五章將討論大信號放大器的非線性失真，輸出功率和效率等指標；第六章將討論放大器的上，下限頻率，通頻帶，頻率失真等頻率指標；基本放大電路：共射，共基，共集。3.4多極放大電路（自學）三種組態(tài)電路性能比較（見書，記憶）RCvs+-RL+-voRBRS+-vivs+-RL+-voRERSRCvi+-REvs+-RL+-voRBRS+-vi小大小大大1大中中共發(fā)共基共集RiRoAv三種組態(tài)電路的應用

共發(fā)放大器

廣泛應用于多級放大器提供增益的增益級中。

共基放大器

由于頻率特性好，故常與共發(fā)電路配合，組成寬帶放大器。

共集放大器

利用Ri高的特點，常作多級放大器輸入級；利用Ro低的特點，常作多級放大器輸出級，提高帶負載能力。

利用Ri高、Ro低的特點，常作緩沖級（隔離級)。第一級第二級第n-1級第n級輸入輸出耦合3-4多級放大電路（自學）多級放大器場效應管概述

場效應管是繼三極管之后發(fā)展起來的另一類具有放大作用的半導體器件,其特點是輸入阻抗高、噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強、制造工藝簡單，在集成電路中占有重要地位。本章講述場效應管的類型、工作原理、特性及其三組態(tài)電路等基本知識。第四章場效應管及基本放大電路

場效應管的交流參數(shù)和小信號模型N溝道增強型MOSFET放大電路的交流小信號模型等效1．跨導

gm設MOSFET工作于放大區(qū),定義:一.MOSFET放大電路線性化模型的交流參數(shù)(重點)注：跨導gm與靜態(tài)工作點有關。2.漏極內阻(交流輸出電阻)rds定義:

λ－溝道長度調制參數(shù)(已知參數(shù))(重點)學習方法：

學習本章內容時，應特別注意使用比較和歸納的方法：

.與三極管及其放大電路進行比較（兩種管子的結構、工作原理、外特性、主要參數(shù)、小信號模型等的比較；兩種器件組成的放大電路的直流偏置電路及靜態(tài)、動態(tài)分析方法的比較；共射與共源、共集與共漏等放大電路性能的比較）。重點掌握:N溝道增強型MOSFET(集成電路中廣泛運用).

MOSFET分析方法(通用)步驟：①

分析直流電路，求出“Q”，計算gm,rds。②

畫電路的交流通路。③

在交流通路上把MOSFET畫成gm參數(shù)模型,得到交流等效電路。④

分析計算放大電路的主要技術參數(shù)。雙極型和場效應型三極管的比較雙極型和場效應型三極管的比較(續(xù))

第六章

模擬集成單元電路

集成運放基本組成

集成運放的內部組成框圖如圖所示，它主要由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路組成的。

輸入級：是提高運算放大器質量的關鍵部分。要求：輸入電阻高，能減少零漂和抑制干擾信號。電路形式：采用具有恒流的差動放大電路，降低零漂，提高KCMR。并且通常在低電流狀態(tài)，以獲得較高的輸入阻抗。

2.集成運放基本組成

中間級：進行電壓放大，獲得運放的總增益。

要求：Au高，同時向輸出級提供較大的推動電流。電路形式：帶有恒流源負載的共射電路，Au高達幾千倍以上。集成運放基本組成

輸出級：與負載相接。

要求：其輸出電阻低，帶負載能力強，能輸出足夠大的電壓和電流，并有過載保護措施。電路形式：一般由互補對稱電路或射極輸出器構成。

集成運放基本組成

偏置電路：為上述各級電路提供穩(wěn)定和合適的偏置電流，決定各級的靜態(tài)工作點，也可以作為有源負載提高電壓增益，輸入級設置一個電流值低而又十分穩(wěn)定的偏置電流。電路形式：各種恒流源組成。

集成運放基本組成.差動放大器的輸入輸出方式

差動放大器共有四種輸入輸出方式:

1.雙端輸入、雙端輸出（雙入雙出）(已講)2.雙端輸入、單端輸出（雙入單出）

3.單端輸入、雙端輸出（單入雙出）

4.單端輸入、單端輸出（單入單出）主要討論的問題有：

差模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù)差模輸入電阻、輸出電阻分析方法----半電路分析法;(重點)

(1)差模電壓放大倍數(shù)

與單端輸入還是雙端輸入無關，只與輸出方式有關：

差動放大器動態(tài)參數(shù)計算總結

雙端輸出時：

單端輸出時：

(2)共模電壓放大倍數(shù)

與單端輸入還是雙端輸入無關，只與輸出方式有關：

雙端輸出時：

單端輸出時：

(3)差模輸入電阻

不論是單端輸入還是雙端輸入，差模輸入電阻Rid是基本放大電路的兩倍。

單端輸出時，雙端輸出時，

(4)差模輸出電阻

差動放大器動態(tài)參數(shù)計算總結(5)共模抑制比

共模抑制比KCMR是差分放大器的一個重要指標。，或

雙端輸出時KCMR可認為等于無窮大，單端輸出時共模抑制比：例：擴音系統(tǒng)執(zhí)行機構功率放大器的作用：

用作放大電路的輸出級，以驅動執(zhí)行機構。如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉等。

功率放大電壓放大信號提取§6.7功率放大器6.7.1功放的特點及分類

電壓放大器與功率放大器的區(qū)別：

1.任務不同：電壓放大—不失真地提高輸入信號的幅度，以驅動后面的功率放大級，通常工作在小信號狀態(tài)。功率放大—信號不失真或輕度失真的條件下提高輸出功率，通常工作在大信號狀態(tài)。

2.分析方法：電壓放大—采用微變等效電路法和圖解法;功率放大—圖解法功率放大器分類（P282）

三極管根據(jù)正弦信號整個周期內的導通情況，可分為幾個工作狀態(tài)：乙類：導通角等于180°甲類：一個周期內均導通甲乙類：導通角大于180°丙類：導通角小于180°

根據(jù)偏置條件不同，或者說Q點的位置不同，可以用甲類、乙類、甲乙類等來描述放大器的工作狀態(tài)。甲類：整個周期有電流；失真小，但效率低，應用少。

乙類：一半時間無電流；效率高，但有交越失真,應用:對失真要求不高時。甲乙類：少半時間無電流；效率高，可以消除交越失真,應用:較多。

功率放大器分類（P283）

1.電路工作原理

當輸入信號處于正半周時，且幅度遠大于三極管的開啟電壓，此時NPN型三極管工作。有電流通過負載RL，按圖中方向由上到下，與假設正方向相同。

當輸入信號為負半周時，且幅度遠大于三極管的開啟電壓，此時PNP型三極管工作。有電流通過負載RL，按圖中方向由下到上，與假設正方向相反。于是兩個三極管一個正半周，一個負半周輪流導電，在負載上將正半周和負半周合成在一起，得到一個完整的不失真波形。ie1ie22互補推挽乙類功ui-USCT1T2uo+USCRLiL輸入輸入波形圖uiuououo′交越失真死區(qū)電壓乙類互補對稱電路存在的問題

當輸入信號vi在0~VBE之間變化時，不足以克服死區(qū)電壓，三極管不工作。因此在正、負半周交替過零處會出現(xiàn)一些非線性失真，這個失真稱為交越失真。3.甲乙類功放給V1、V2提供靜態(tài)電壓tiC0ICQ1ICQ2克服交越失真：電路：RLRV3V4V1V2+VCC+ui+uoVEEV5

第七章負反饋技術

(重點)§本章主要內容一、單環(huán)理想模型（A放大器、B反饋網(wǎng)絡）二、反饋放大器類型及極性的判斷三、負反饋的效果四、A、B電路分析法和深負反饋條件下的計算五、負反饋放大器的穩(wěn)定性放大器輸出信號源取+加強輸入信號正反饋用于振蕩器取-削弱輸入信號負反饋用于放大器開環(huán)放大電路閉環(huán)放大電路反饋網(wǎng)絡±疊加反饋信號實際被放大信號

反饋電路框圖(P305)1.穩(wěn)定增益。2.減小非線形失真。3.擴展通頻帶。4.降低噪聲的影響。5.調節(jié)輸入和輸出阻抗。6.穩(wěn)定靜態(tài)工作點。7.增益的大小基本與放大器內部元件無關，從而簡化放大器的分析與設計。負反饋的作用：（７－２）7.1通用反饋結構一、反饋的組成和基本信號(P305)xs—原輸入信號(

is或us)。xi—

凈輸入信號(

ii或ui)。xo—輸出信號(

io或uo)。xf—

反饋信號(

if或uf)。A+–求和環(huán)節(jié)基本放大電路B反饋網(wǎng)絡+（根據(jù)取樣/比較的形式）

7-3

反饋類型及其判斷

反饋放大電路的一般形式

四種類型的反饋阻態(tài)輸出端:電壓反饋電流反饋輸入端:串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋組合四種:電壓串聯(lián)反饋電壓并聯(lián)反饋電流串聯(lián)反饋電流并聯(lián)反饋負反饋交流反饋直流反饋電壓串聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點反饋的類型估算輸入輸出電阻在深度負反饋條件下：注：表中的輸入、輸出電阻均指反饋環(huán)中的輸入、輸出電阻。補充：為改善性能引入負反饋的一般原則

要穩(wěn)定直流量——引直流負反饋

要穩(wěn)定交流量——引交流負反饋

要穩(wěn)定輸出電壓——引電壓負反饋

要穩(wěn)定輸出電流——引電流負反饋

要增大輸入電阻——引串聯(lián)負反饋

要減小輸入電阻——引并聯(lián)負反饋一、欲穩(wěn)定某個量，則引該量的反饋二、根據(jù)對輸入、輸出電阻的要求選擇反饋類型欲提高輸入電阻，采用串聯(lián)反饋；欲降低輸入電阻，采用并聯(lián)反饋；要求高內阻輸出，采用電流反饋；要求低內阻輸出，采用電壓反饋；補充：為改善性能引入負反饋的一般原則三、為使反饋效果強，根據(jù)信號源及負載確定反饋類型信號源為恒壓源，采用串聯(lián)反饋；信號源為恒流源，采用并聯(lián)反饋；要求負載能力強，采用電壓反饋；要求恒流源輸出，采用電流反饋；為改善性能引入負反饋的一般原則總結：分析負反饋放大電路的一般步驟(1)找出信號放大通路和反饋通路(2)用瞬時極性法判斷正、負反饋(3)判斷交、直流反饋(4)判斷反饋阻態(tài)(5)標出輸入量、輸出量及反饋量(6)估算深度負反饋條件下電路的參數(shù)7.10反饋放大電路的計算

（本節(jié)只討論深度負反饋條件下的近似計算）1.估算的依據(jù)

深度負反饋：即，深度負反饋條件下，閉環(huán)增益只與反饋系數(shù)有關。由得

方法一：一.閉環(huán)增益估算

方法二：根據(jù)將代入上式得即：輸入量近似等于反饋量凈輸入量近似等于零：由此可得深度負反饋條件下，放大電路“虛短路”、“虛斷路”的概念。（1）電壓串聯(lián)負反饋

例1.分立電路電壓串聯(lián)負反饋2.舉例（深度負反饋電路）

解：用方法一。

求反饋系數(shù)（虛短Ve=Vb）

求閉環(huán)電壓放大倍數(shù)：Ri高:幾十k

幾百k實際運放KCMR很大Ro?。簬资畘幾百Ao很大:104以上~107理想運放：Ri

KCMR

Ro

0Ao

1理想運放與實際運放比較8.1理想運算放大器深度負反饋條件下：xi=xs-xf≈0V+=V-（運放電路）Ve=Vb（三極管電路）(1)“虛短”——Vd≈0(2)“虛斷”——ii≈0ii+=ii-=0

（運放電路）ib=0（三極管電路）同相輸入端與反相輸入端的電位相等，但不是短路。我們把滿足這個條件稱為“虛短路"

理想運放的輸入電阻為∞,因此集成運放輸入端不取電流----”虛斷路“四﹑積分電路五﹑微分電路三﹑減法電路二﹑加法電路一﹑比例運算電路8.2集成運放的線性應用---理想模型分析法運算放大器的輸入方式反相輸入同相輸入差動輸入輸入信號從反相端接入電路輸入信號從同相端接入電路同相端和反相端均有輸入信號接入8.2集成運放的線性應用---理想模型分析法8.2.5加減法電路設計加減法電路如圖所示。在滿足電阻平衡條件（R1//R2//…//Rf)=(Ra//Rb//…//Ry),電路參數(shù)具有以下關系：（Rf/R1+Rf/R2…Rf/Rx)=(1+Rf/Ra+Rf/Rb…+Rf/Ry)即同相放大系數(shù)之和等于反相系數(shù)之和加1。(重點)設計方法：由算式分別求出同相放大系數(shù)之和及反相系數(shù)之和，再根據(jù)系數(shù)關系在電路上增加一個（同相或反相）輸入支路，以補足缺少的系數(shù)。集成運放加減運算電路快速設計原理:(補充)四.積分器

積分運算電路的分析方法與求和電路差不多，反相積分運算電路如圖所示。積分運算電路積分運算電路=設uC(0)=0

時間常數(shù)

=

R1Cf積分電路的主要用途：1.在電子開關中用于延遲。2.波形變換。例：將方波變?yōu)槿遣ā?.移相。五微分器微分運算電路如圖所示。

微分電路小結1、熟記理想運放的主要參數(shù)及其推論。2、在分析運放的應用電路時，應能綜合應用電工技術基礎中復雜直流電路的分析方法，如：電位的計算、基爾霍夫定律、疊加原理等。3、VO的大小不應超過電源電壓的范圍。4、多運放組合電路可分解為單運放應用電路，然后再分級處理。往年考題：1．（4分）射極跟隨器的交流性能指標具有什么特點？往年考題：1．（4分）射極跟隨器的交流性能指標具有什么特點？

射極跟隨器的輸入電阻大（1分），輸出電阻小（1分），電壓增益接近于1但小于1（1分），帶寬大（1分）。往年考題：2．（4分）在集成運算放大器中，為什么輸出級常用射極跟隨器？為什么常用射極跟隨器做緩沖級？往年考題：2．（4分）在集成運算放大器中，為什么輸出級常用射極跟隨器？為什么常用射極跟隨器做緩沖級？

在運算放大器中，常用射極跟隨器作為輸出級的原因是它的輸出電阻?。?分）；常用射極跟隨器做緩沖級的原因是它的輸入電阻大（1分）、輸出電阻小（1分）、電壓增益近似為1、帶寬大（1分）。往年考題：3．（4分）電流源的最重要的兩個參數(shù)是什么？其中哪個參數(shù)決定了電流源在集成電路中常用做有源負載？在集成電路中采用有源負載有什么好處？往年考題：3．（4分）電流源的最重要的兩個參數(shù)是什么？其中哪個參數(shù)決定了電流源在集成電路中常用做有源負載？在集成電路中采用有源負載有什么好處？

電流源的最重要的兩個參數(shù)是電流和內阻（1分），其中內阻決定了電流源在集成電路中常用做有源負載（1分）；在集成電路中采用有源負載可以獲得很大的電壓增益（2分）。往年考題：4．（4分）集成運算放大器為什么常采用差動放大器作為輸入級？往年考題：4．（4分）集成運算放大器為什么常采用差動放大器作為輸入級？

集成運算放大器常采用差動放大器作為輸入級的原因是：能很好地解決雙端電壓信號的放大問題（2分）；能很好地解決零點漂移（穩(wěn)定靜態(tài)工作點）與電壓增益之間的矛盾問題（2分）。往年考題：5．（4分）負載為電阻時，甲類功率放大器和乙類功率放大器的效率分別不超過多少？

往年考題：5．（4分）負載為電阻時，甲類功率放大器和乙類功率放大器的效率分別不超過多少？

負載為電阻時，甲類功率放大器和乙類功率放大器的效率分別不超過25%（2分）和78.5%（2分）。往年考題：6.（4分）負反饋技術可以改善放大器的哪些交流性能？

往年考題：6.（4分）負反饋技術可以改善放大器的哪些交流性能？

負反饋技術可以穩(wěn)定放大器的增益（1分）、減小非線性失真（1分）、提高信噪比（1分）、擴展帶寬（1分）等。往年考題：一（10分）、電路如圖所示。已知Rc=100kΩ，RE=50kΩ，RZ=1.8kΩ，Vcc=VEE=12V。所有硅三極管的參數(shù)為：β=50，rbe=5kΩ，rce=200kΩ。穩(wěn)壓二極管電壓VZ=6.7V。1．求三個三極管的VCE和IE。2．求差放的差模電壓增益Avd和共模電壓增益Avc。3．求共模抑制比KCMR。

一（10分）、電路如圖所示。已知Rc=100kΩ，RE=50kΩ，RZ=1.8kΩ，Vcc=VEE=12V。所有硅三極管的參數(shù)為：β=50，rbe=5kΩ，rce=200kΩ。穩(wěn)壓二極管電壓VZ=6.7V。1．求三個三極管的VCE和IE。2．求差放的差模電壓增益Avd和共模電壓增益Avc。3．求共模抑制比KCMR。

解：1.IE3≈（VZ-VBE）/RE=（6.7-0.7）/50=120μA（1分）IE1=IE2=1/2IE3=60μA（1分）VCE1=VCE2=VC-(-VBE)=6+0.7=6.7V（1分）VCE3=-VBE+VEE-IE3RE=5.3V（1分）2.Avd=-1/2(βRC/rbe）=-500（2分）Avc=-1/2(RC/rce）=-0.25（2分）3.KCMR=500/0