模擬電子技術(shù)課程教案

模擬電子技術(shù)教案信息工程系目錄第一章 常用半導(dǎo)體器件第一講 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)第二講 半導(dǎo)體二極管第三講 雙極型晶體管三極管第四講 場(chǎng)效應(yīng)管第二章 基本放大電路第五講 放大電路的主要性能指標(biāo)及基本共射放大電路組成原理第六講 放大電路的基本分析方法第七講 放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定第八講 共集放大電路和共基放大電路第九講 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路第十講 多級(jí)放大電路第十一講習(xí)題課第三章放大電路的頻率響應(yīng)第十二講 頻率響應(yīng)概念、RC電路頻率響應(yīng)及晶體管的高頻等效模型第十三講共射放大電路的頻率響應(yīng)以及增益帶寬積第四章 功率放大電路第十四講功率放大電路概述和互補(bǔ)功率放大電路第十五講改進(jìn)型OCL電路模擬集成電路基礎(chǔ)第十六講 集成電路概述、電流源電路和有源負(fù)載放大電路第十七講 差動(dòng)放大電路第十八講集成運(yùn)算放大電路放大電路的反饋第十九講反饋的基本概念和判斷方法及負(fù)反饋放大電路的方框圖第二十講 深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的估算第二十一講 負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響信號(hào)的運(yùn)算和處理電路第二十二講運(yùn)算電路概述和基本運(yùn)算電路第二十三講模擬乘法器及其應(yīng)用第二十四講有源濾波電路第八章 波形發(fā)生與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路第二十五講振蕩電路概述和正弦波振蕩電路第二十六講 電壓比較器第二十七講非正弦波發(fā)生電路第二十八講利用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換第九章 直流電源第二十九講直流電源的概述及單相整流電路 第三十講 濾波電路和穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路第三十一講 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路第三十二講 總復(fù)習(xí)第一章半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)本章主要內(nèi)容本章重點(diǎn)講述半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)原理、外特性、主要參數(shù)及其物理意義，工作狀態(tài)或工作區(qū)的分析。首先介紹構(gòu)成PN結(jié)的半導(dǎo)體材料、PN結(jié)的形成及其特點(diǎn)。其后介紹二極管、穩(wěn)壓管的伏安特性、電路模型和主要參數(shù)以及應(yīng)用舉例。然后介紹兩種三極管（BJT和FET）的結(jié)構(gòu)原理、伏安特性、主要參數(shù)以及工作區(qū)的判斷分析方法。本章學(xué)時(shí)分配本章分為4講，每講2學(xué)時(shí)。第一講常用半導(dǎo)體器件本講重點(diǎn)1、PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?、PN結(jié)的伏安特性；本講難點(diǎn)半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理:兩種載流子參與導(dǎo)電；摻雜半導(dǎo)體中的多子和少子PN結(jié)的形成；教學(xué)組織過(guò)程本講宜教師講授。用多媒體演示半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電機(jī)理、PN結(jié)的形成過(guò)程及其伏安特性等，便于學(xué)生理解和掌握。主要內(nèi)容1、半導(dǎo)體及其導(dǎo)電性能根據(jù)物體的導(dǎo)電能力的不同，電工材料可分為三類：導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體。半導(dǎo)體可以定義為導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的電工材料，半導(dǎo)體的電阻率為10-3～10-9W·cm。典型的半導(dǎo)體有硅Si和鍺Ge以及砷化鎵GaAs等。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力在不同的條件下有很大的差別：當(dāng)受外界熱和光的作用時(shí)，它的導(dǎo)電能力明顯變化；往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些特定的雜質(zhì)元素時(shí)，會(huì)使它的導(dǎo)電能力具有可控性；這些特殊的性質(zhì)決定了半導(dǎo)體可以制成各種器件。2、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)及其導(dǎo)電性能本征半導(dǎo)體是純凈的、沒(méi)有結(jié)構(gòu)缺陷的半導(dǎo)體單晶。制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要達(dá)到99.9999999%，常稱為“九個(gè)9”，它在物理結(jié)構(gòu)上為共價(jià)鍵、呈單晶體形態(tài)。在熱力學(xué)溫度零度和沒(méi)有外界激發(fā)時(shí),本征半導(dǎo)體不導(dǎo)電。3、半導(dǎo)體的本征激發(fā)與復(fù)合現(xiàn)象當(dāng)導(dǎo)體處于熱力學(xué)溫度0K時(shí)，導(dǎo)體中沒(méi)有自由電子。當(dāng)溫度升高或受到光的照射時(shí)，價(jià)電子能量增高，有的價(jià)電子可以掙脫原子核的束縛而參與導(dǎo)電，成為自由電子。這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)（也稱熱激發(fā)）。因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時(shí)成對(duì)出現(xiàn)的，稱為電子空穴對(duì)。游離的部分自由電子也可能回到空穴中去，稱為復(fù)合。在一定溫度下本征激發(fā)和復(fù)合會(huì)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)，載流子濃度一定，且自由電子數(shù)和空穴數(shù)相等。4、半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理自由電子的定向運(yùn)動(dòng)形成了電子電流，空穴的定向運(yùn)動(dòng)也可形成空穴電流，因此，在半導(dǎo)體中有自由電子和空穴兩種承載電流的粒子（即載流子），這是半導(dǎo)體的特殊性質(zhì)?？昭▽?dǎo)電的實(shí)質(zhì)是:相鄰原子中的價(jià)電子（共價(jià)鍵中的束縛電子）依次填補(bǔ)空穴而形成電流。由于電子帶負(fù)電，而電子的運(yùn)動(dòng)與空穴的運(yùn)動(dòng)方向相反，因此認(rèn)為空穴帶正電。5、雜質(zhì)半導(dǎo)體摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體是半導(dǎo)體器件的基本材料。在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)元素（如磷），就形成N型（電子型）半導(dǎo)體；摻入三價(jià)元素（如硼、鎵、銦等）就形成P型（空穴型）半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能與其摻雜濃度和溫度有關(guān)，摻雜濃度越大、溫度越高，其導(dǎo)電能力越強(qiáng)。在N型半導(dǎo)體中，電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。多子（自由電子）的數(shù)量＝正離子數(shù)＋少子（空穴）的數(shù)量在P型半導(dǎo)體中，空穴是多數(shù)載流子，電子是少數(shù)載流子。多子（空穴）的數(shù)量＝負(fù)離子數(shù)＋少子（自由電子）的數(shù)量6、PN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦园雽?dǎo)體中的載流子有兩種有序運(yùn)動(dòng)：載流子在濃度差作用下的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和電場(chǎng)作用下的漂移運(yùn)動(dòng)。同一塊半導(dǎo)體單晶上形成P型和N型半導(dǎo)體區(qū)域，在這兩個(gè)區(qū)域的交界處，當(dāng)多子擴(kuò)散與少子漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，空間電荷區(qū)（亦稱為耗盡層或勢(shì)壘區(qū)）的寬度基本上穩(wěn)定下來(lái)，PN結(jié)就形成了。當(dāng)P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位時(shí)，稱為加正向電壓（或稱為正向偏置），此時(shí)，PN結(jié)導(dǎo)通，呈現(xiàn)低電阻，流過(guò)mA級(jí)電流，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合；當(dāng)N區(qū)的電位高于P區(qū)的電位時(shí)，稱為加反向電壓（或稱為反向偏置），此時(shí)，PN結(jié)截止，呈現(xiàn)高電阻，流過(guò)μA級(jí)電流，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。PN結(jié)是半導(dǎo)體的基本結(jié)構(gòu)單元，其基本特性是單向?qū)щ娦裕杭串?dāng)外加電壓極性不同時(shí)，PN結(jié)表現(xiàn)出截然不同的導(dǎo)電性能。PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流；PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。這正是PN結(jié)具有單向?qū)щ娦缘木唧w表現(xiàn)。7、PN結(jié)伏安特性PN結(jié)伏安特性方程： 式中：Is為反向飽和電流；UT為溫度電壓當(dāng)量，當(dāng)T＝300K時(shí)，≈26mV當(dāng)u＞0且u>>時(shí)，，伏安特性呈非線性指數(shù)規(guī)律；當(dāng)u＜0且︱u︱>>時(shí)，，電流基本與u無(wú)關(guān)；由此亦可說(shuō)明PN結(jié)具有單向?qū)щ娦阅?。PN結(jié)的反向擊穿特性：當(dāng)PN結(jié)的反向電壓增大到一定值時(shí)，反向電流隨電壓數(shù)值的增加而急劇增大。PN結(jié)的反向擊穿有兩類：齊納擊穿和雪崩擊穿。無(wú)論發(fā)生哪種擊穿，若對(duì)其電流不加以限制，都可能造成PN結(jié)的永久性損壞。8、PN結(jié)溫度特性當(dāng)溫度升高時(shí)，PN結(jié)的反向電流增大，正向?qū)妷簻p小。這也是半導(dǎo)體器件熱穩(wěn)定性差的主要原因。9、PN結(jié)電容效應(yīng)PN結(jié)具有一定的電容效應(yīng)，它由兩方面的因素決定:一是勢(shì)壘電容CB，二是擴(kuò)散電容CD，它們均為非線性電容。勢(shì)壘電容是耗盡層變化所等效的電容。勢(shì)壘電容與PN結(jié)的面積、空間電荷區(qū)的寬度和外加電壓等因素有關(guān)。擴(kuò)散電容是擴(kuò)散區(qū)內(nèi)電荷的積累和釋放所等效的電容。擴(kuò)散電容與PN結(jié)正向電流和溫度等因素有關(guān)。PN結(jié)電容由勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容組成。PN結(jié)正向偏置時(shí)，以擴(kuò)散電容為主；反向偏置時(shí)以勢(shì)壘電容為主。只有在信號(hào)頻率較高時(shí)，才考慮結(jié)電容的作用。第二講半導(dǎo)體二極管本講重點(diǎn)1、二極管的伏安特性、單向?qū)щ娦约暗刃щ娐罚ㄈ齻€(gè)常用模型）；2、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓原理及簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路；3、二極管的箝位、限幅和小信號(hào)應(yīng)用舉例；本講難點(diǎn)1、二極管在電路中導(dǎo)通與否的判斷方法，共陰極或共陽(yáng)極二極管的優(yōu)先導(dǎo)通問(wèn)題；2、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓原理；教學(xué)組織過(guò)程本講以教師講授為主。用多媒體演示二極管的結(jié)構(gòu)、伏安特性以及溫度對(duì)二極管特性的影響等，便于學(xué)生理解和掌握。二極管的箝位、限幅和小信號(hào)應(yīng)用舉例可以啟發(fā)討論。主要內(nèi)容1、半導(dǎo)體二極管的幾種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用場(chǎng)合在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分為點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型三大類。點(diǎn)接觸型二極管PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，常用于檢波和變頻等高頻電路。面接觸型二極管PN結(jié)面積大，結(jié)電容大，用于工頻大電流整流電路。平面型二極管PN結(jié)面積可大可小，PN結(jié)面積大的，主要用于功率整流；結(jié)面積小的可作為數(shù)字脈沖電路中的開(kāi)關(guān)管。2、二極管的伏安特性以及與PN結(jié)伏安特性的區(qū)別半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線如P7圖1.9所示，處于第一象限的是正向伏安特性曲線，處于第三象限的是反向伏安特性曲線。1）正向特性：當(dāng)V＞0，即處于正向特性區(qū)域。正向區(qū)又分為兩段：（1）當(dāng)0＜V＜Uon時(shí)，正向電流為零，Uon稱為死區(qū)電壓或開(kāi)啟電壓。（2）當(dāng)V＞Uon時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)正向電流，并按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。2）反向特性：當(dāng)V＜0時(shí)，即處于反向特性區(qū)域。反向區(qū)也分兩個(gè)區(qū)域：（1）當(dāng)VBR＜V＜0時(shí)，反向電流很小，且基本不隨反向電壓的變化而變化，此時(shí)的反向電流也稱反向飽和電流IS。（2）當(dāng)V≤VBR時(shí)，反向電流急劇增加，VBR稱為反向擊穿電壓。從擊穿的機(jī)理上看，硅二極管若|VBR|≥7V時(shí)，主要是雪崩擊穿；若VBR≤4V則主要是齊納擊穿，當(dāng)在4V～7V之間兩種擊穿都有，有可能獲得零溫度系數(shù)點(diǎn)。3）二極管的伏安特性與PN結(jié)伏安特性的區(qū)別：二極管的基本特性就是PN結(jié)的特性。與理想PN結(jié)不同的是，正向特性上二極管存在一個(gè)開(kāi)啟電壓Uon。一般，硅二極管的Uon=0.5V左右，鍺二極管的Uon=0.1V左右；二極管的反向飽和電流比PN結(jié)大。3、溫度對(duì)二極管伏安特性的影響溫度對(duì)二極管的性能有較大的影響，溫度升高時(shí)，反向電流將呈指數(shù)規(guī)律增加，硅二極管溫度每增加8℃，反向電流將約增加一倍；鍺二極管溫度每增加12℃，反向電流大約增加一倍。另外，溫度升高時(shí)，二極管的正向壓降將減小，每增加1℃，正向壓降UD大約減小2mV，即具有負(fù)的溫度系數(shù)。4、二極管的等效電路（或稱為等效模型）1）理想模型：即正向偏置時(shí)管壓降為0，導(dǎo)通電阻為0；反向偏置時(shí)，電流為0，電阻為∞。適用于信號(hào)電壓遠(yuǎn)大于二極管壓降時(shí)的近似分析。2）簡(jiǎn)化電路模型：是根據(jù)二極管伏安特性曲線近似建立的模型，它用兩段直線逼近伏安特性，即正向?qū)〞r(shí)壓降為一個(gè)常量Uon；截止時(shí)反向電流為0。3）小信號(hào)電路模型：即在微小變化范圍內(nèi)，將二極管近似看成線性器件而將它等效為一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻rD。這種模型僅限于用來(lái)計(jì)算疊加在直流工作點(diǎn)Q上的微小電壓或電流變化時(shí)的響應(yīng)。5、二極管的主要參數(shù)1）最大整流電流IＦ：二極管長(zhǎng)期工作允許通過(guò)的最大正向電流。在規(guī)定的散熱條件下，二極管正向平均電流若超過(guò)此值，則會(huì)因結(jié)溫過(guò)高而燒壞。2）最高反向工作電壓UBR：二極管工作時(shí)允許外加的最大反向電壓。若超過(guò)此值，則二極管可能因反向擊穿而損壞。一般取UBR值的一半。3）電流IR：二極管未擊穿時(shí)的反向電流。對(duì)溫度敏感。IR越小，則二極管的單向?qū)щ娦栽胶谩?）最高工作頻率fM：二極管正常工作的上限頻率。若超過(guò)此值，會(huì)因結(jié)電容的作用而影響其單向?qū)щ娦浴?、穩(wěn)壓二極管（穩(wěn)壓管）及其伏安特性穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體二極管，通過(guò)反向擊穿特性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用。穩(wěn)壓管的伏安特性與普通二極管類似，其正向特性為指數(shù)曲線；當(dāng)外加反壓的數(shù)值增大到一定程度時(shí)則發(fā)生擊穿，擊穿曲線很陡，幾乎平行于縱軸，當(dāng)電流在一定范圍內(nèi)時(shí)，穩(wěn)壓管表現(xiàn)出很好的穩(wěn)壓特性。7、穩(wěn)壓管等效電路穩(wěn)壓管等效電路由兩條并聯(lián)支路構(gòu)成：①加正向電壓以及加反向電壓而未擊穿時(shí)，與普通硅管的特性相同；②加反向電壓且擊穿后，相當(dāng)于理想二極管、電壓源Uz和動(dòng)態(tài)電阻rz的串聯(lián)。如P16圖1.18所示。8、穩(wěn)壓管的主要參數(shù)1）穩(wěn)定電壓UZ：規(guī)定電流下穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓。2）最大穩(wěn)定工作電流IZMAX和最小穩(wěn)定工作電流IZMIN：穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定工作電流取決于最大耗散功率，即PZmax=UZIZmax。而Izmin對(duì)應(yīng)UZmin。若IZ＜IZmin，則不能穩(wěn)壓。3）額定功耗PZM：PZM＝UZIZMAX，超過(guò)此值，管子會(huì)因結(jié)溫升太高而燒壞。4）動(dòng)態(tài)電阻rZ：rz=DVZ/DIZ，其概念與一般二極管的動(dòng)態(tài)電阻相同，只不過(guò)穩(wěn)壓二極管的動(dòng)態(tài)電阻是從它的反向特性上求取的。RZ愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡，穩(wěn)壓效果愈好。5）溫度系數(shù)α：溫度的變化將使UZ改變，在穩(wěn)壓管中，當(dāng)êUZê＞7V時(shí)，UZ具有正溫度系數(shù)，反向擊穿是雪崩擊穿；當(dāng)êUZê＜4V時(shí)，UZ具有負(fù)溫度系數(shù)，反向擊穿是齊納擊穿；當(dāng)4V＜êVZê＜7V時(shí)，穩(wěn)壓管可以獲得接近零的溫度系數(shù)。這樣的穩(wěn)壓二極管可以作為標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)壓管使用。9、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管在工作時(shí)應(yīng)反接，并串入一只電阻。電阻有兩個(gè)作用：一是起限流作用，以保護(hù)穩(wěn)壓管；二是當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流變化時(shí)，通過(guò)該電阻上電壓降的變化，取出誤差信號(hào)以調(diào)節(jié)穩(wěn)壓管的工作電流，從而起到穩(wěn)壓作用。如P17圖1.19所示。10、特殊二極管 與普通二極管一樣，特殊二極管也具有單向?qū)щ娦?。利用PN結(jié)擊穿時(shí)的特性可制成穩(wěn)壓二極管，利用發(fā)光材料可制成發(fā)光二極管，利用PN結(jié)的光敏特性可制成光電二極管。第三講雙極型晶體管本講重點(diǎn)1、BJT電流放大原理及其電流分配關(guān)系式；2、BJT的輸入、輸出特性；3、BJT三種工作狀態(tài)的判斷方法；本講難點(diǎn)1、BJT放大原理及電流分配關(guān)系式；2、BJT三種工作狀態(tài)的判斷方法；教學(xué)組織過(guò)程本講以教師講授為主。用多媒體演示三極管的結(jié)構(gòu)、輸入與輸出特性以及溫度對(duì)三極管特性的影響等，便于學(xué)生理解和掌握。三極管工作狀態(tài)、電位和管型的判斷方法可以啟發(fā)討論。主要內(nèi)容1、晶體管的主要類型和應(yīng)用場(chǎng)合雙極型晶體管BJT是通過(guò)一定的工藝，將兩個(gè)PN結(jié)接合在一起而構(gòu)成的器件，是放大電路的核心元件，它能控制能量的轉(zhuǎn)換，將輸入的任何微小變化不失真地放大輸出，放大的對(duì)象是變化量。BJT常見(jiàn)外形有四種，分別應(yīng)用于小功率、中功率或大功率，高頻或低頻等不同場(chǎng)合。2、BJT具有放大作用的內(nèi)部條件和外部條件1）BJT的內(nèi)部條件為：BJT有三個(gè)區(qū)（發(fā)射區(qū)、集電區(qū)和基區(qū)）、兩個(gè)PN結(jié)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)）、三個(gè)電極（發(fā)射極、集電極和基極）組成；并且發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，基區(qū)厚度很小。2）BJT放大的外部條件為：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。3、BJT的電流放大作用及電流分配關(guān)系晶體管具有電流放大作用。當(dāng)發(fā)射結(jié)正向偏置而集電結(jié)反向偏置時(shí)，從發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的非平衡少子中僅有很少部分與基區(qū)的多子復(fù)合，形成基極電流，而大部分在集電結(jié)外電場(chǎng)作用下形成漂移電流IC，體現(xiàn)出IB對(duì)的IC控制作用。此時(shí)，可將IC看成電流IB控制的電流源。三個(gè)重要的電流分配關(guān)系式：IE＝IB＋I(xiàn)CIC＝βIB＋I(xiàn)CEO≈βIBIC＝αIE＋I(xiàn)CBO≈αIE4、晶體管的輸入特性和輸出特性晶體管的輸入特性和輸出特性表明各電極之間電流與電壓的關(guān)系。現(xiàn)以共射電路為例說(shuō)明。1）共射輸入特性：iB＝f(uBE)︱VCE=常數(shù)如P24圖1.26所示。輸入特性曲線分為三個(gè)區(qū)：死區(qū)、非線性區(qū)和線性區(qū)。其中vCE=0V的那一條相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向特性曲線。當(dāng)vCE≥1V時(shí)，特性曲線將會(huì)向右稍微移動(dòng)一些。但vCE再增加時(shí)，曲線右移很不明顯。曲線的右移是三極管內(nèi)部反饋所致，右移不明顯說(shuō)明內(nèi)部反饋很小。2）共射輸出特性：iC＝f(uCE)︱iB=常數(shù)如P25圖1.27所示，它是以iB為參變量的一族特性曲線。對(duì)于其中某一條曲線，當(dāng)vCE=0V時(shí)，iC=0；當(dāng)vCE微微增大時(shí)，iC主要由vCE決定；當(dāng)vCE增加到使集電結(jié)反偏電壓較大時(shí)，特性曲線進(jìn)入與vCE軸基本平行的區(qū)域(這與輸入特性曲線隨vCE增大而右移的原因是一致的)。因此，輸出特性曲線可以分為三個(gè)區(qū)域：飽和區(qū)、截止區(qū)和放大區(qū)。3）晶體管工作在三種不同工作區(qū)外部的條件和特點(diǎn)工作狀態(tài)NPN型PNP型特點(diǎn)截止?fàn)顟B(tài)E結(jié)、C結(jié)均反偏VB＜VE、VB＜VCE結(jié)、C結(jié)均反偏VB＞VE、VB＞VCIC≈0放大狀態(tài)E結(jié)正偏、C結(jié)均反偏VC＞VB＞VEE結(jié)正偏、C結(jié)均反偏VC＜VB＜VEIC≈βIB飽和狀態(tài)E結(jié)、C結(jié)均正偏VB＞VE、VB＞VCE結(jié)、C結(jié)均正偏VB＜VE、VB＜VCVCE＝VCES5、晶體管的主要參數(shù)1）直流參數(shù)(1)共射直流電流放大系數(shù)：=（IC－ICEO）/IB≈IC/IB|，在放大區(qū)基本不變。(2)共基直流放大系數(shù)：=（IC－ICBO）/IE≈IC/IE顯然與之間有如下關(guān)系：=IC/IE=IB/(1+)IB=/(1+)(3)穿透電流ICEO：ICEO=（1+）ICBO；式中ICBO相當(dāng)于集電結(jié)的反向飽和電流。2）交流參數(shù)(1)共射交流電流放大系數(shù)β：b=DIC/DIB?，在放大區(qū)b值基本不變。(2)共基交流放大系數(shù)α：α=DIC/DIE?當(dāng)ICBO和ICEO很小時(shí)，≈a、≈b，可以不加區(qū)分。(3)特征頻率fT：三極管的b值不僅與工作電流有關(guān)，而且與工作頻率有關(guān)。由于結(jié)電容的影響，當(dāng)信號(hào)頻率增加時(shí)，三極管的b將會(huì)下降。當(dāng)b下降到1時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率稱為特征頻率。3）極限參數(shù)和三極管的安全工作區(qū)（1）最大集電極電流ICM：當(dāng)集電極電流增加時(shí)，b就要下降，當(dāng)b值下降到線性放大區(qū)b值的70～30％時(shí)，所對(duì)應(yīng)的集電極電流稱為最大集電極電流ICM。至于b值下降多少，不同型號(hào)的三極管，不同的廠家的規(guī)定有所差別?？梢?jiàn)，當(dāng)IC＞ICM時(shí)，并不表示三極管會(huì)損壞。（2）最大集電極耗散功率PCM：PCM=iCuCE。對(duì)于確定型號(hào)的晶體管，PCM是一個(gè)定值。當(dāng)硅管的結(jié)溫大于150℃、鍺管的結(jié)溫大于70℃時(shí)，管子的特性明顯變壞，甚至燒壞。（3）極間反向擊穿電壓：晶體管某一級(jí)開(kāi)路時(shí)，另外兩個(gè)電極之間所允許加的最高反向電壓，即為極間反向擊穿電壓，超過(guò)此值管子會(huì)發(fā)生擊穿現(xiàn)象。極間反向電壓有三種：UCBO、UCEO和UEBO。由于各擊穿電壓中UCEO值最小，選用時(shí)應(yīng)使其大于放大電路的工作電源VCC。（4）三極管的安全工作區(qū)：由PCM、ICM和擊穿電壓V(BR)CEO在輸出特性曲線上可以確定四個(gè)區(qū)：過(guò)損耗區(qū)、過(guò)電流區(qū)、擊穿區(qū)和安全工作區(qū)。使用時(shí)應(yīng)保證三極管工作在安全區(qū)。如P28圖1.29所示。6、溫度對(duì)晶體管特性及參數(shù)的影響1）溫度對(duì)反向飽和電流的影響：溫度對(duì)ICBO和ICEO等由本征激發(fā)產(chǎn)生的平衡少子形成的電流影響非常嚴(yán)重。2）溫度對(duì)輸入特性的影響：當(dāng)溫度上升時(shí)，正向特性左移。當(dāng)溫度變化1℃時(shí)，UBE大約下降2～2.5mV，UBE具有負(fù)溫度系數(shù)。3）溫度對(duì)輸出特性的影響溫度升高時(shí)，由于ICEO和β增大，且輸入特性左移，導(dǎo)致集電極電流IC增大，輸出特性上移?？傊?dāng)溫度升高時(shí)，ICEO和β增大，輸入特性左移，最終導(dǎo)致集電極電流增大。第四講場(chǎng)效應(yīng)管本講重點(diǎn)1、MOS管結(jié)構(gòu)原理；2、MOS管的伏安特性及其在三個(gè)工作區(qū)的工作條件；本講難點(diǎn)：1、MOS管各工作區(qū)的工作條件；教學(xué)組織過(guò)程本講以教師講授為主。用多媒體演示FET的結(jié)構(gòu)原理、輸出與轉(zhuǎn)移特性等，便于學(xué)生理解和掌握。FET的工作區(qū)、管型的判斷方法可以啟發(fā)討論。主要內(nèi)容１、效應(yīng)管及其類型效應(yīng)管FET是一種利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制其電流大小的半導(dǎo)體器件。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可分為兩大類：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）和金屬－氧化物－半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET簡(jiǎn)稱MOS管）。每一類又有N溝道和P溝道兩種類型。其中MOS管又可分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種。2、N溝道增強(qiáng)型MOS管結(jié)構(gòu)N溝道增強(qiáng)型MOSFET基本上是一種左右對(duì)稱的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它是在P型半導(dǎo)體上生成一層SiO2薄膜絕緣層，然后用光刻工藝擴(kuò)散兩個(gè)高摻雜的N型區(qū)，從N型區(qū)引出兩個(gè)電極，漏極D，和源極S。在源極和漏極之間的絕緣層上鍍一層金屬鋁作為柵極G。P型半導(dǎo)體稱為襯底，用符號(hào)B表示。因?yàn)檫@種MOS管在VGS=0V時(shí)ID=0；只有當(dāng)UGS＞UGS(th)后才會(huì)出現(xiàn)漏極電流，所以稱為增強(qiáng)型MOS管。如P42圖1.44所示。3、N溝道增強(qiáng)型MOS管的工作原理1）夾斷區(qū)工作條件UGS=0時(shí)，D與S之間是兩個(gè)PN結(jié)反向串聯(lián)，沒(méi)有導(dǎo)電溝道，無(wú)論D與S之間加什么極性的電壓，漏極電流均接近于零；當(dāng)0﹤UGS﹤UGS(th時(shí)，由柵極指向襯底方向的電場(chǎng)使空穴向下移動(dòng)，電子向上移動(dòng)，在P型硅襯底的上表面形成耗盡層，仍然沒(méi)有漏極電流。工作條件UGS>UGS(th)時(shí)，柵極下P型半導(dǎo)體表面形成N型導(dǎo)電溝道(反型層)，若D、S間加上正向電壓后可產(chǎn)生漏極電流ID。若uDS＜uGS-UGS(th)，則溝道沒(méi)夾斷，對(duì)應(yīng)不同的uGS，ds間等效成不同阻值的電阻，此時(shí)，F(xiàn)ET相當(dāng)于壓控電阻。3）恒流區(qū)（或飽和區(qū)）工作條件當(dāng)uDS=uGS-UGS(th)時(shí)，溝道預(yù)夾斷；若uDS＞uGS-UGS(th)，則溝道已夾斷，iD僅僅決定于uGS，而與uDS無(wú)關(guān)。此時(shí)，iD近似看成uGS控制的電流源，F(xiàn)ET相當(dāng)于壓控流源?？梢?jiàn)，對(duì)于N溝道增強(qiáng)型MOS管，柵源電壓VGS對(duì)導(dǎo)電溝道有控制作用，即UGS>UGS(th)時(shí)，才能形成導(dǎo)電溝道將漏極和源極溝通。如果此時(shí)加有漏源電壓，就可以形成漏極電流ID。當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)時(shí)，利用柵－源之間外加電壓uGS所產(chǎn)生的電場(chǎng)來(lái)改變導(dǎo)電溝道的寬窄，從而控制多子漂移運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的漏極電流ID。此時(shí)，可將ID看成電壓uGS控制的電流源。4、N溝道耗盡型MOSFETN溝道耗盡型MOSFET是在柵極下方的SiO2絕緣層中摻入了大量的金屬正離子，所以當(dāng)UGS=0時(shí)，這些正離子已經(jīng)感應(yīng)出反型層，形成了溝道。如P45圖1.48所示。于是，只要有漏源電壓，就有漏極電流存在。當(dāng)UGS＞0時(shí)，將使ID進(jìn)一步增加。UGS＜0時(shí)，隨著UGS的減小漏極電流逐漸減小，直至ID=0。對(duì)應(yīng)ID=0的UGS稱為夾斷電壓，用符號(hào)UGS(off)表示，5、P溝道增強(qiáng)型和耗盡型MOSFETP溝道MOSFET的工作原理與N溝道MOSFET完全相同，只不過(guò)導(dǎo)電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這如同雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。6、場(chǎng)效應(yīng)管的伏安特性場(chǎng)效應(yīng)三極管的特性曲線類型比較多，根據(jù)導(dǎo)電溝道的不同以及是增強(qiáng)型還是耗盡型可有四種轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線，其電壓和電流方向也有所不同。以增強(qiáng)型N溝MOSFET為例，輸出特性：iD＝f(uDS)︱UGS=常數(shù)反映UGS＞UGS(th)且固定為某一值時(shí)，UDS對(duì)ID的影響；轉(zhuǎn)移特性：iD＝f(uGS)︱UDS=常數(shù)反映UGS對(duì)漏極電流的控制關(guān)系；輸出特性和轉(zhuǎn)移特性反映了場(chǎng)效應(yīng)管工作的同一物理過(guò)程，因此，轉(zhuǎn)移特性可以從輸出特性上用作圖法一一對(duì)應(yīng)地求出。場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性可分為四個(gè)區(qū)：夾斷區(qū)、可變阻區(qū)、飽和區(qū)（或恒流區(qū)）和擊穿區(qū)。在放大電路中，場(chǎng)效應(yīng)管工作在飽和區(qū)。7、場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)：直流參數(shù)（1）開(kāi)啟電壓UGS(th)：開(kāi)啟電壓是MOS增強(qiáng)型管的參數(shù)，柵源電壓小于開(kāi)啟電壓的絕對(duì)值，場(chǎng)效應(yīng)管不能導(dǎo)通。（2）夾斷電壓UGS(off)：夾斷電壓是耗盡型FET的參數(shù)，當(dāng)UGS=UGS(off)時(shí)，漏極電流為零。（3）飽和漏極電流IDSS：IDSS是耗盡型FET的參數(shù)，當(dāng)UGS=0時(shí)所對(duì)應(yīng)的漏極電流。（4）直流輸入電阻RGS（DC）：FET的柵源輸入電阻。對(duì)于JFET，反偏時(shí)RGS約大于107Ω；對(duì)于MOSFET，RGS約是109～1015Ω。交流參數(shù)（1）低頻跨導(dǎo)gm：低頻跨導(dǎo)反映了柵壓對(duì)漏極電流的控制作用，這一點(diǎn)與電子管的控制作用十分相像。gm可以在轉(zhuǎn)移特性曲線上求取，單位是mS(毫西門子)。（2）級(jí)間電容：FET的三個(gè)電極間均存在極間電容。通常Cgs和Cgd約為1～3pF,而Cds約為0.1～1pF。在高頻電路中，應(yīng)考慮極間電容的影響。極限參數(shù)（1）最大漏極電流IDM：是FET正常工作時(shí)漏極電流的上限值。（2）漏--源擊穿電壓U(BR)DS：FET進(jìn)入恒流區(qū)后，使iD驟然增大的uDS值稱為漏—源擊穿電壓，uDS超過(guò)此值會(huì)使管子燒壞。（3）最大耗散功率PDM：可由PDM=VDSID決定，與雙極型三極管的PCM相當(dāng)。8、場(chǎng)效應(yīng)管FET與晶體管BJT的比較FET是另一種半導(dǎo)體器件，在FET中只是多子參與導(dǎo)電，故稱為單極型三極管；而普通三極管參與導(dǎo)電的既有多數(shù)載流子，也有少數(shù)載流子，故稱為雙極型三極管（BJT）。由于少數(shù)載流子的濃度易受溫度影響，因此，在溫度穩(wěn)定性、低噪聲等方面FET優(yōu)于BJT。BJT是電流控制器件，通過(guò)控制基極電流達(dá)到控制輸出電流的目的。因此，基極總有一定的電流，故BJT的輸入電阻較低；FET是電壓控制器件，其輸出電流取決于柵源間的電壓，柵極幾乎不取用電流，因此，F(xiàn)ET的輸入電阻很高，可以達(dá)到109～１014Ω。高輸入電阻是FET的突出優(yōu)點(diǎn)。FET的漏極和源極可以互換使用，耗盡型MOS管的柵極電壓可正可負(fù)，因而FET放大電路的構(gòu)成比BJT放大電路靈活。FET和BJT都可以用于放大或作可控開(kāi)關(guān)。但FET還可以作為壓控電阻使用，可以在微電流、低電壓條件下工作，且便于集成。在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中應(yīng)用極為廣泛。本章小節(jié)本章首先介紹了半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)，然后闡述了半導(dǎo)體二極管、晶體管（BJT）和場(chǎng)效應(yīng)管（FET）的工作原理、特性曲線和主要參數(shù)?，F(xiàn)將各部分歸納如下：1、雜質(zhì)半導(dǎo)體與PN結(jié)本征半導(dǎo)體中摻入不同的雜質(zhì)就形成N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體，控制摻入雜質(zhì)的多少就可以有效地改變其導(dǎo)電性能，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性能的可控性。半導(dǎo)體中有兩種載流子：自由電子與空穴。載流子有兩種有序運(yùn)動(dòng)：因濃度差異而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，因電位差而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。將兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體制作在同一塊硅片（或鍺片）上，在它們的交界面處，上述兩種運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，從而形成PN結(jié)。正確理解PN結(jié)單向?qū)щ娦?、反向擊穿特性、溫度特性和電容效?yīng)，有利于了解半導(dǎo)體二極管、晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管等電子器件的特性和參數(shù)。2、半導(dǎo)體二極管一個(gè)PN結(jié)經(jīng)封裝并引出電極后就構(gòu)成二極管。二極管加正向電壓時(shí)，產(chǎn)生擴(kuò)散電流，電流與電壓成指數(shù)關(guān)系；加反向電壓時(shí)，產(chǎn)生漂移電流，其數(shù)值很小，體現(xiàn)出單向?qū)щ娦?。、、和是二極管的主要參數(shù)。特殊二極管與普通二極管一樣，具有單向?qū)щ娦?。利用PN結(jié)擊穿時(shí)的特性可制成穩(wěn)壓二極管，利用發(fā)光材料可制成發(fā)光二極管，利用PN結(jié)的光敏性可制成光電二極管。3、晶體管晶體管具有電流放大作用。當(dāng)發(fā)射結(jié)正向偏置而集電結(jié)反向偏置時(shí)，從發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的非平衡少子中僅有很少部分與基區(qū)的多子復(fù)合，形成基極電流，而大部分在集電結(jié)外電場(chǎng)作用下形成漂移電流，體現(xiàn)出（或、）對(duì)的控制作用。此時(shí)，可將看成為電流控制的電流源。晶體管的輸入特性和輸出特性表明各極之間電流與電壓的關(guān)系，β、α、()、、、和是它的主要參數(shù)。晶體管有截止、放大、飽和三個(gè)工作區(qū)域，學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)特別注意使管子工作在不同工作區(qū)的外部條件。4、場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管分為結(jié)型和絕緣柵型兩種類型，每種類型均分為兩種不同的溝道：N溝道和P溝道，而MOS管又分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種形式。場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)時(shí)，利用柵一源之間外加電壓所產(chǎn)生的電場(chǎng)來(lái)改變導(dǎo)電溝道的寬窄，從而控制多子漂移運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的漏極電流。此時(shí)，可將看成電壓控制的電流源，轉(zhuǎn)移特性曲線描述了這種控制關(guān)系。輸出特性曲線描述、和三者之間的關(guān)系。、或、、、和極間電容是它的主要參數(shù)。和晶體管相類似，場(chǎng)效應(yīng)管有夾斷區(qū)（即截止區(qū)）、恒流區(qū)（即線性區(qū)）和可變電阻區(qū)三個(gè)工作區(qū)域。盡管各種半導(dǎo)體器件的工作原理不盡相同，但在外特性上卻有不少相同之處。例如，晶體管的輸入特性與二極管的伏安特性相似；二極管的反向特性（特別是光電二極管在第三象限的反向特性）與晶體管的輸出特性相似，而場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的輸出特性也相似。第二章基本放大電路本章主要內(nèi)容本章重點(diǎn)講述基本放大電路的組成原理和分析方法，分別由BJT和FET組成的三種組態(tài)基本放大電路的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合。多級(jí)放大電路的耦合方式和分析方法。首先介紹基本放大電路的組成原則。三極管的低頻小信號(hào)模型。固定偏置共射放大電路的圖解法和等效電路法靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析，最大不失真輸出電壓和波形失真分析。分壓式偏置共射放大電路的分析以及穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的方法。共集和共基放大電路的分析，由BJT構(gòu)成的三種組態(tài)放大電路的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合。然后介紹由FET構(gòu)成的共源、共漏和共柵放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析、特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合。最后介紹多級(jí)放大電路的兩種耦合方式、直接耦合多級(jí)放大電路的靜態(tài)偏置以及多級(jí)放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析。通過(guò)習(xí)題課掌握放大電路的靜態(tài)偏置方法和性能指標(biāo)的分析計(jì)算方法。學(xué)時(shí)分配本章有七講，每講兩個(gè)學(xué)時(shí)。第五講放大電路的主要性能指標(biāo)及基本共射放大電路組成原理本講重點(diǎn)1、放大的本質(zhì)；2、放大電路工作原理及靜態(tài)工作點(diǎn)的作用；3、利用放大電路的組成原則判斷放大電路能否正常工作；本講難點(diǎn)1、放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法；2、利用放大電路的組成原則判斷放大電路能否正常工作；教學(xué)組織過(guò)程本講以教師講授為主。用多媒體演示放大電路的組成原理、信號(hào)傳輸過(guò)程和設(shè)置合適Q點(diǎn)的必要性等，便于學(xué)生理解和掌握。判斷放大電路能否正常工作舉例可以啟發(fā)討論。主要內(nèi)容1、放大的概念在電子電路中，放大的對(duì)象是變化量，常用的測(cè)試信號(hào)是正弦波。放大電路放大的本質(zhì)是在輸入信號(hào)的作用下，通過(guò)有源元件（BJT或FET）對(duì)直流電源的能量進(jìn)行控制和轉(zhuǎn)換，使負(fù)載從電源中獲得輸出信號(hào)的能量，比信號(hào)源向放大電路提供的能量大的多。因此，電子電路放大的基本特征是功率放大，表現(xiàn)為輸出電壓大于輸入電壓，輸出電流大于輸入電流，或者二者兼而有之。在放大電路中必須存在能夠控制能量的元件，即有源元件，如BJT和FET等。放大的前提是不失真，只有在不失真的情況下放大才有意義。2、電路的主要性能指標(biāo)輸入電阻：從輸入端看進(jìn)去的等效電阻，反映放大電路從信號(hào)源索取電流的大小。輸出電阻：從輸出端看進(jìn)去的等效輸出信號(hào)源的內(nèi)阻，說(shuō)明放大電路帶負(fù)載的能力。放大倍數(shù)（或增益）：輸出變化量幅值與輸入變化量幅值之比?；蚨叩恼医涣髦抵?，用以衡量電路的放大能力。根據(jù)放大電路輸入量和輸出量為電壓或電流的不同，有四種不同的放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)、互阻放大倍數(shù)和互導(dǎo)放大倍數(shù)。電壓放大倍數(shù)定義為：電流放大倍數(shù)定義為：互阻放大倍數(shù)定義為：互導(dǎo)放大倍數(shù)定義為：注意：放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻通常都是在正弦信號(hào)下的交流參數(shù)，只有在放大電路處于放大狀態(tài)且輸出不失真的條件下才有意義。4）最大不失真輸出電壓：未產(chǎn)生截止失真和飽和失真時(shí)，最大輸出信號(hào)的正弦有效值或峰值。一般用有效值UOM表示；也可以用峰—峰值UOPP表示。5）上限頻率、下限頻率和通頻帶：由于放大電路中存在電感、電容及半導(dǎo)體器件結(jié)電容，在輸入信號(hào)頻率較低或較高時(shí)，放大倍數(shù)的幅值會(huì)下降并產(chǎn)生相移。一般，放大電路只適合于放大某一特定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)。如P75圖2.1.4所示。上限頻率fH（或稱為上限截止頻率）：在信號(hào)頻率下降到一定程度時(shí)，放大倍數(shù)的數(shù)值等于中頻段的0.707倍時(shí)的頻率值即為上限頻率。下限頻率fL（或稱為下限截止頻率）：在信號(hào)頻率上升到一定程度時(shí)，放大倍數(shù)的數(shù)值等于中頻段的0.707倍時(shí)的頻率值即為上限頻率。通頻帶fBW：fBW=fH-fL通頻帶越寬，表明放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力越強(qiáng)。6）最大輸出功率POM與效率：POM是在輸出信號(hào)基本不失真的情況下，負(fù)載能夠從放大電路獲得的最大功率，是負(fù)載從直流電源獲得的信號(hào)功率。此時(shí)，輸出電壓達(dá)到最大不失真輸出電壓。為直流電源能量的利用率。式中為電源消耗的功率7）非線性失真系數(shù)D：在某一正弦信號(hào)輸入下，輸出波形因放大器件的非線性特性而產(chǎn)生失真，其諧波分量的總有效值與基波分量之比。即，式中：為基波幅值，、…為各次諧波幅值；3、兩種常見(jiàn)的共射放大電路組成及各部分作用1）直接耦合共射放大電路：信號(hào)源與放大電路、放大電路與負(fù)載之間均直接相連。適合于放大直流信號(hào)和變化緩慢的交流信號(hào)。2）阻容耦合共射放大電路：信號(hào)源與放大電路、放大電路與負(fù)載之間均通過(guò)耦合電容相連。不能放大直流信號(hào)和變化緩慢的交流信號(hào)；只能放大某一頻段范圍的信號(hào)。如P72圖2.7所示。3）放大電路中元件及作用（1）三極管T——起放大作用。（2）集電極負(fù)載電阻RC——將變化的集電極電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。（3）偏置電路VCC，Rb——使三極管工作在放大區(qū)，VCC還為輸出提供能量。（4）耦合電容C1，C2——輸入電容C1保證信號(hào)加到發(fā)射結(jié)，不影響發(fā)射結(jié)偏置。輸出電容C2保證信號(hào)輸送到負(fù)載，不影響集電結(jié)偏置。4、靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置的必要性對(duì)放大電路的基本要求一是不失真，二是能放大。只有保證在交流信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)三極管均處于放大狀態(tài)，輸出信號(hào)才不會(huì)產(chǎn)生失真。故需要設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。Q點(diǎn)不僅電路是否會(huì)產(chǎn)生失真，而且影響放大電路幾乎所有的動(dòng)態(tài)參數(shù)。5、基本共射放大電路的工作原理及波形分析對(duì)于基本放大電路，只有設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，使交流信號(hào)馱載在直流分量之上，以保證晶體管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)始終工作在放大狀態(tài)，輸出電壓波形才不會(huì)產(chǎn)生非線性失真。波形分析見(jiàn)P74圖2.8所示?；竟采浞糯箅娐返碾妷悍糯笞饔檬抢镁w管的電流放大作用，并依靠將電流的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。6、放大電路的組成原則1）為了使BJT工作于放大區(qū)、FET工作于恒流區(qū),必須給放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，以保證放大電路不失真。2）在輸入回路加入ui應(yīng)能引起uBE的變化,從而引起iB和iC的變化。3）輸出回路的接法應(yīng)當(dāng)使iC盡可能多地流到負(fù)載RL中去,或者說(shuō)應(yīng)將集電極電流的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化送到輸出端。第六講放大電路的基本分析方法本講重點(diǎn)1、基本放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的估算；2、BJT的h參數(shù)等效模型及放大電路輸入電阻、輸出電阻與電壓放大倍數(shù)的計(jì)算；本講難點(diǎn)放大電路的微變等效電路的畫法；2、放大電路輸入電阻、輸出電阻與電壓放大倍數(shù)的計(jì)算；教學(xué)組織過(guò)程本講以教師講授為主。用多媒體演示圖解法求Q點(diǎn)、及分析非線形失真；用直流通路估算Q點(diǎn)；BJT的h參數(shù)模型建立、微變等效電路的畫法及動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算等，便于學(xué)生理解和掌握。主要內(nèi)容1、直流通路、交流通路及其畫法（1）直流通路：在直流電源的作用下，直流電流流經(jīng)的通路，用于求解靜態(tài)工作點(diǎn)Q的值。（2）直流通路的畫法：電容視為開(kāi)路、電感視為短路；信號(hào)源視為短路，但應(yīng)保留內(nèi)阻。（3）交流通路：在輸入信號(hào)作用下，交流信號(hào)流經(jīng)的通路，用于研究和求解動(dòng)態(tài)參數(shù)。（4）交流通路的畫法：耦合電容視為短路；無(wú)內(nèi)阻直流電源視為短路；2、放大電路的靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析（1）靜態(tài)分析：就是求解靜態(tài)工作點(diǎn)Q，在輸入信號(hào)為零時(shí)，BJT或FET各電極間的電流和電壓就是Q點(diǎn)?？捎霉浪惴ɑ驁D解法求解。（2）動(dòng)態(tài)分析就是求解各動(dòng)態(tài)參數(shù)和分析輸出波形。通常，利用三極管h參數(shù)等效模型畫出放大電路在小信號(hào)作用下的微變等效電路，并進(jìn)而計(jì)算輸入電阻、輸出電阻與電壓放大倍數(shù)。或利用圖解法確定最大不失真輸出電壓的幅值、分析非線性失真等情況。放大電路的分析應(yīng)遵循“先靜態(tài)，后動(dòng)態(tài)”。的原則，只有靜態(tài)工作點(diǎn)合適，動(dòng)態(tài)分析才有意義；Q點(diǎn)不但影響電路輸出信號(hào)是否失真，而且與動(dòng)態(tài)參數(shù)密切相關(guān)。3、圖解法確定Q點(diǎn)和最大不失真輸出電壓（1）用圖解法確定Q點(diǎn)的步驟：已知晶體管的輸出特性曲線族→由直流通路求得IBQ→列直流通路的輸出回路電壓方程得直流負(fù)載線→在輸出特性曲線平面上作出直流負(fù)載線→由IBQ所確定的輸出特性曲線與直流負(fù)載線的交點(diǎn)即為Q點(diǎn)。（2）輸出波形的非線性失真非線性失真包括飽和失真和截止失真。飽和失真是由于放大電路中三極管工作在飽和區(qū)而引起的非線性失真。截止失真是由于放大電路中三極管工作在截止區(qū)而引起的非線性失真。放大電路要想獲得大的不失真輸出，需要滿足兩個(gè)條件：一是Q點(diǎn)要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；二是要有合適的交流負(fù)載線。（3）直流負(fù)載線和交流負(fù)載線由放大電路輸出回路電壓方程所確定的直線稱為負(fù)載線。由直流通路確定的負(fù)載線為直流負(fù)載線；由交流通路確定的負(fù)載線為交流負(fù)載線，可通過(guò)Q、B兩點(diǎn)作出。對(duì)于放大電路與負(fù)載直接耦合的情況，直流負(fù)載線與交流負(fù)載線是同一條直線；而對(duì)于阻容耦合放大電路，只有在空載情況下，兩條直線才合二為一。（4）最大不失真輸出電壓有效值 式中：說(shuō)明：當(dāng)放大電路帶上負(fù)載后，在輸入信號(hào)不變的情況下，輸出信號(hào)的幅度變小。舉例：如P83例2.2圖2.17所示，放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)范圍的確定。4、等效電路法求解靜態(tài)工作點(diǎn)即利用直流通路估算靜態(tài)工作點(diǎn)、、和。其中硅管的；鍺管的，無(wú)須求解；其余三個(gè)參數(shù)的求解方法為：（1）列放大電路輸入回路電壓方程可求得；（2）根據(jù)放大區(qū)三極管電流方程可求得；（3）列放大電路輸出回路電壓方程可求得；5、BJT的h參數(shù)等效模型（1）BJT等效模型的建立：三極管可以用一個(gè)二端口模型來(lái)代替；對(duì)于低頻模型可以不考慮結(jié)電容的影響；小信號(hào)意味著三極管近似在線性條件下工作，微變也具有線性同樣的含義。（2）BJT的h參數(shù)方程及等效模型BJT的h參數(shù)等效模型如P31圖1.31所示。（3）h參數(shù)的物理意義1即rbe：三極管的交流輸入電阻，對(duì)于小功率三極管可用近似公式計(jì)算如下：2電壓反饋系數(shù)：反映三極管內(nèi)部的電壓反饋，因數(shù)值很小，一般可以忽略。3：在小信號(hào)作用時(shí)，表示晶體管在Q點(diǎn)附近的的電流放大系數(shù)b。4：三極管輸出電導(dǎo)，反映輸出特性上翹的程度。常稱1/為c-e間動(dòng)態(tài)電阻。通常的值小于10-5S，當(dāng)其與電流源并聯(lián)時(shí)，因分流極小，可作開(kāi)路處理。注意：h參數(shù)都是小信號(hào)參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。h參數(shù)與工作點(diǎn)有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。h參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對(duì)交流小信號(hào)的分析6、等效電路法求解放大電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)將BJT的h參數(shù)等效模型代入放大電路的交流通路，即為放大電路的微變等效電路。放大電路的動(dòng)態(tài)分析就是利用放大電路的微變等效電路計(jì)算輸入電阻、輸出電阻與電壓放大倍數(shù)。舉例：如P86例2.3圖2.20所示放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的求解和性能指標(biāo)計(jì)算。第七講放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定本講重點(diǎn)1、放大電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理和常用方法；分壓式偏置電路Q的估算；分壓式偏置電路動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的計(jì)算；本講難點(diǎn)1、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理和措施；2、分壓式偏置電路微變等效電路畫法及動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的計(jì)算；教學(xué)組織過(guò)程本講以教師講授為主。用多媒體演示穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理和常用方法、分壓式偏置電路Q的估算、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的計(jì)算等，便于學(xué)生理解和掌握。主要內(nèi)容1、靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的必要性靜態(tài)工作點(diǎn)不但決定了電路是否產(chǎn)生失真，而且還影響著電壓放大倍數(shù)和輸入電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。實(shí)際上，電源電壓的波動(dòng)、元件老化以及因溫度變化所引起的晶體管參數(shù)變化，都會(huì)造成靜態(tài)工作點(diǎn)的不穩(wěn)定，從而使動(dòng)態(tài)參數(shù)不穩(wěn)定，有時(shí)甚至造成電路無(wú)法正常工作。在引起Q點(diǎn)不穩(wěn)定的諸多因素中，溫度對(duì)晶體管的影響是最主要的。2、溫度變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)產(chǎn)生的影響溫度變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響主要表現(xiàn)為，溫度變化影響晶體管的三個(gè)主要參數(shù)：、β和。這三者隨溫度升高產(chǎn)生變化，其結(jié)果都使值增大。硅管的小，受溫度影響小，故其β和受溫度影響是主要的；鍺管的大，受溫度影響是主要的。3、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原則和措施為了保證輸出信號(hào)不失真，對(duì)放大電路必須設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，并保證工作點(diǎn)的穩(wěn)定。（1）采用不同偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原則是：當(dāng)溫度升高使增大時(shí)，要自動(dòng)減小以牽制的增大。（2）穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)可以歸納為三種方法：P89圖2.21所示。（1）溫度補(bǔ)償；（2）直流負(fù)反饋；（3）集成電路中采用恒流源偏置技術(shù)；4、典型靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路——分壓式偏置電路的分析1）Q點(diǎn)穩(wěn)定原理分壓偏置電路如P90圖2.22所示。穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的條件為：I1＞＞IB和VB＞＞UBE；此時(shí)，，即當(dāng)溫度變化時(shí)，基本不變。T（℃）↑→T（℃）↑→↑（↑）→↑（因?yàn)榛静蛔儯?dāng)溫度降低時(shí)，各物理量向相反方向變化。這種將輸出量（）通過(guò)一定的方式（利用將的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化）引回到輸入回路來(lái)影響輸入量的措施稱為反饋?？梢?jiàn)，在Q點(diǎn)穩(wěn)定過(guò)程中，作為負(fù)反饋電阻起著重要的作用。典型靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路利用直流負(fù)反饋來(lái)穩(wěn)定Q點(diǎn)。2）分壓式偏置電路的靜態(tài)分析分壓式偏置電路的靜態(tài)分析有兩種方法：一是戴維南等效電路法；二是估算法，這種方法的使用條件為I1＞＞IBE，或者。3）分壓式偏置電路的動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析時(shí)，射極旁路電容應(yīng)看成短路。畫放大電路的微變等效電路時(shí)，要特別注意射極電阻有無(wú)被射極旁路電容旁路，正確畫出“交流地”的位置，根據(jù)實(shí)際電路進(jìn)行計(jì)算即可。第八講共集放大電路和共基放大電路本講重點(diǎn)1、共集和共基放大電路的性能指標(biāo)計(jì)算；2、三種接法放大電路的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合；本講難點(diǎn)1、共集和共基放大電路微變等效電路的畫法；2、共集和共基放大電路微變等效電路的輸入、輸出電阻計(jì)算；；教學(xué)組織過(guò)程本講以教師講授為主。用多媒體演示三種接法電路的構(gòu)成方法，便于學(xué)生理解和掌握。啟發(fā)討論三種不同接法電路各自特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。主要內(nèi)容1、三極管放大電路的基本接法三極管放大電路的基本接法亦稱為基本組態(tài)，有共射（包括工作點(diǎn)穩(wěn)定電路）、共基和共集三種。共射放大電路以發(fā)射極為公共端，通過(guò)iB對(duì)ic的控制作用實(shí)現(xiàn)功率放大。共集放大電路以集電極為公共端，通過(guò)iB對(duì)iE的控制作用實(shí)現(xiàn)功率放大。共基放大電路以基極為公共端，通過(guò)iE對(duì)iB的控制作用實(shí)現(xiàn)功率放大。2、共集放大電路的組成及靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析共集放大電路的組成共集放大電路亦稱為射極輸出器如P92圖2.23（a）所示，為了保證晶體管工作在放大區(qū)，在晶體管的輸入回路，、與VCC共同確定合適的靜態(tài)基極電流；晶體管輸出回路中，電源VCC，提供集電極電流和輸出電流，并與配合提供合適的管壓降UCE。2）共集放大電路的靜態(tài)分析與共射電路靜態(tài)分析方法基本相同。（1）列放大電路輸入方程可求得；（2）根據(jù)放大區(qū)三極管電流方程可求得；（3）列放大電路輸出方程可求得；3）共集放大電路的動(dòng)態(tài)分析共集放大電路的動(dòng)態(tài)分析方法與共射電路基本相同，只是由于共集放大電路的“交流地”是集電極，一般習(xí)慣將“地”畫在下方，所以微變等效電路的畫法略有不同，如P92圖2.23（d）所示。3、共基放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析1）共基放大電路的靜態(tài)分析與共射電路靜態(tài)分析方法基本相同。（1）列放大電路輸入回路電壓方程可求得；（2）根據(jù)放大區(qū)三極管電流方程可求得；（3）列放大電路輸出回路電壓方程可求得；2）共基放大電路的動(dòng)態(tài)分析共基放大電路的動(dòng)態(tài)分析方法與共射電路基本相同，只是由于共基放大電路的“交流地”是基極，一般習(xí)慣將“地”畫在下方，所以微變等效電路的畫法略有不同。如P94圖2.24所示。4、三種接法的比較共射放大電路既有電壓放大作用又有電流放大作用，輸入電阻居三種電路之中，輸出電阻較大，適用于一般放大。共集放大電路只有電流放大作用而沒(méi)有電壓放大作用，因其輸入電阻高而常做為多級(jí)放大電路的輸入級(jí)，因其輸出電阻低而常做為多級(jí)放大電路的輸出級(jí)，因其放大倍數(shù)接近于1而用于信號(hào)的跟隨。共基放大電路只有電壓放大作用而沒(méi)有電流放大作用，輸入電阻小，高頻特性好，適用于寬頻帶放大電路。第九講場(chǎng)效應(yīng)管放大電路本講重點(diǎn)1、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法；2、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路小信號(hào)模型分析法；3、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的特點(diǎn)本講難點(diǎn)1、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法；2、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路小信號(hào)模型分析法；教學(xué)組織過(guò)程本講以教師講授為主。用多媒體演示FET放大電路Q點(diǎn)設(shè)置方法、小信號(hào)模型及其分析方法等，便于學(xué)生理解和掌握。啟發(fā)討論FET與BJT三種不同接法電路特性及應(yīng)用對(duì)比。主要內(nèi)容1、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的三種接法場(chǎng)效應(yīng)管的三個(gè)電極源極、柵極和漏極與晶體管的三個(gè)電極發(fā)射極、基極和集電極相對(duì)應(yīng)，因此在組成電路時(shí)也有三種接法：共源放大電路、共柵放大電路和共漏放大電路。2、FET放大電路的直流偏置FET是電壓控制器件，因此放大電路要求建立合適的偏置電壓，而不要求偏置電流。FET有JFET、MOSFET，N溝、P溝，增強(qiáng)型、耗盡型之分。它們各自的結(jié)構(gòu)不同，伏安特性有差異，因此在放大電路中對(duì)偏置電路有不同要求。JFET必須反極性偏置，即UGS與UDS極性相反；增強(qiáng)型MOSFET的UGS與UDS必須同極性偏置；耗盡型MOSFET的UGS可正偏、零偏或反偏。因此，JFET和耗盡型MOSFET通常采用自給偏壓和分壓式偏置電路，而增強(qiáng)型MOSFET通常采用分壓式偏置電路。3、FET放大電路的靜態(tài)分析考慮FET管子的輸入電阻很高，F(xiàn)ET的柵極幾乎不取用電流，可以認(rèn)為IGQ=0。對(duì)FET放大電路進(jìn)行靜態(tài)分析有兩種方法：圖解法和估算法。靜態(tài)分析時(shí)只須計(jì)算三個(gè)參數(shù)：UGSQ、IDQ和UDSQ即可，下面分別舉例說(shuō)明。1）自給偏壓放大電路共源自給偏置放大電路及其直流通路如圖2.25所示UGS=VG－VS≈－ISRs<0可見(jiàn)依靠JFET自身的源極電流IS所產(chǎn)生的電壓降ISRs，使得柵-源極間獲得了負(fù)偏置電壓。（1）估算法靜態(tài)分析列輸入回路電壓方程：JFET（或耗盡型FET）的電流方程：聯(lián)解上述兩式并舍去不合理的一組解，可求得和。列輸出回路電壓方程求得（2）圖解法靜態(tài)分析①列輸出直流負(fù)載線方程：UDS=VDD－ID(Rd+Rs)在JFET的輸出特性曲線上作出直流負(fù)載線，與晶體管類似，直流負(fù)載線與橫軸交點(diǎn)為VDD，縱軸交點(diǎn)為，斜率為。②根據(jù)負(fù)載線與UGS為不同值的各條輸出特性曲線的交點(diǎn)為坐標(biāo)，可在iD~uGS坐標(biāo)平面上作出iD=f(uGS)曲線，（動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移特性曲線）③列輸入直流負(fù)載線方程：UGS=－IDRs在轉(zhuǎn)移特性曲線平面上，作出輸入回路的直流負(fù)載線，它通過(guò)原點(diǎn)，斜率為。顯然，靜態(tài)的UGS與IS既要滿足動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移特性曲線所確定的約束關(guān)系，又要滿足輸入回路直流負(fù)載線所確定的約束關(guān)系，因此靜態(tài)工作點(diǎn)位于兩條線的交點(diǎn)Q。在圖2.26（a）和（b）圖上讀出Q點(diǎn)的值（UGSQ、IDQ和UDSQ）。2）增強(qiáng)型FET分壓式偏置電路增強(qiáng)型FET分壓式偏置電路如圖2.27所示。該電路利用電阻對(duì)電源VDD進(jìn)行分壓，從而給柵極提供固定的偏置電壓：源極對(duì)地的電壓和自偏置時(shí)一樣：VS=ISRs因此柵源極間偏置電壓由上述兩部分所構(gòu)成（1）估算法由直流通路輸入回路電壓方程：和得：增強(qiáng)型FET的電流方程：聯(lián)解上述兩式并舍去不合理的一組解，可求得和。列輸出回路電壓方程求得（2）圖解法作出動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移特性曲線；作出輸入回路的直流負(fù)載線，它與橫越軸交于，縱軸交于，斜率為。顯然，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移特性曲線與負(fù)載線的交點(diǎn)Q即為該電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。4、FET低頻小信號(hào)等效模型將FET看成一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，柵極與源極之間為輸入端口，漏極與源極之間為輸出端口。與雙極型三極管相比，輸入電阻無(wú)窮大，相當(dāng)于開(kāi)路。VCCS的電流源s還并聯(lián)了一個(gè)輸出電阻rds，在雙極型三極管的簡(jiǎn)化模型中，因輸出電阻很大可視為開(kāi)路，在此可暫時(shí)保留。其它部分與雙極型三極管放大電路情況一樣。MOS管小信號(hào)工作時(shí)的電壓方程為：式中，為那條轉(zhuǎn)移特性曲線上Q點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)，即以Q點(diǎn)為切點(diǎn)的切線的斜率。是輸出回路電流與輸入回路電壓之比，故稱為跨導(dǎo)，其量綱為電導(dǎo)。可通過(guò)對(duì)MOS管電流方程求導(dǎo)，得出的表達(dá)式。MOS管低頻小信號(hào)模型如P48圖1.51所示。5、共源、共漏和共柵放大電路的動(dòng)態(tài)分析將FET的小信號(hào)等效模型代入放大電路的交流通路中畫出微變等效電路，與BJT相比，F(xiàn)ET輸入電阻無(wú)窮大，相當(dāng)開(kāi)路。VCCS的電流源s還并聯(lián)了一個(gè)輸出電阻rds，在BJT的簡(jiǎn)化模型中，因輸出電阻很大視為開(kāi)路，在此可暫時(shí)保留。其它部分與雙極型三極管放大電路情況基本一致。6、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的特點(diǎn)FET放大電路與BJT放大電路相比，最突出的優(yōu)點(diǎn)是可以組成高輸入電阻的放大電路，此外，由于它還有噪聲低、溫度穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)、便于集成等特點(diǎn)，廣泛用于各種電子電路中。場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的共源接法、共漏接法與晶體管放大電路的共射、共集接法相對(duì)應(yīng)，但比晶體管電路輸入電阻高、噪聲系數(shù)低、電壓放大倍數(shù)小，適用于做電壓放大電路的輸入級(jí)。第十講多級(jí)放大電路本講重點(diǎn)1、多級(jí)放大電路的耦合方式及其特點(diǎn)、直接耦合放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置；2、兩級(jí)阻容耦合電路的動(dòng)態(tài)分析；本講難點(diǎn)直接耦合放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置；多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析方法；教學(xué)組織過(guò)程本講以教師講授為主。用多媒體演示直接耦合放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置、兩級(jí)阻容耦合電路的動(dòng)態(tài)分析方法等，便于學(xué)生理解和掌握。啟發(fā)討論多級(jí)放大電路的耦合方式及其特點(diǎn)。主要內(nèi)容1、單管放大電路的局限性和多級(jí)放大電路的提出在實(shí)際應(yīng)用中，一般對(duì)放大電路的性能有多方面的要求：如輸入電阻大于2MΩ、電壓放大倍數(shù)大于2000、輸出電阻小于100Ω等，依靠單管放大電路的任何一種，都不可能同時(shí)滿足要求。這時(shí)，就可以選擇多個(gè)基本放大電路，并將它們合理連接，從而構(gòu)成多級(jí)放大電路。組成多級(jí)放大電路的每一個(gè)基本單管放大電路稱為一級(jí)，級(jí)與級(jí)之間的連接稱為級(jí)間耦合。2、多級(jí)放大電路的基本耦合方式及其特點(diǎn)1）直接耦合：耦合電路采用直接連接或電阻連接，不采用電抗性元件。直接耦合放大電路存在溫度漂移問(wèn)題，但因其低頻特性好，能夠放大變化緩慢的信號(hào)且便于集成，而得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但直接耦合電路各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)之間會(huì)相互影響，應(yīng)注意靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問(wèn)題。2）阻容耦合：將放大電路前一級(jí)的輸出端通過(guò)電容接到后一級(jí)的輸入端。阻容耦合放大電路利用耦合電容隔離直流，較好地解決了溫漂問(wèn)題，但其低頻特性差，不便于集成，因此僅在分立元件電路中采用。3）變壓器耦合：將放大電路前一級(jí)的輸出端通過(guò)變壓器接到后一級(jí)的輸入端或負(fù)載電阻上。采用變壓器耦合也可以隔除直流，傳遞一定頻率的交流信號(hào)，各放大級(jí)的Q互相獨(dú)立。但低頻特性差，不便于集成。變壓器耦合的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)輸出級(jí)與負(fù)載的阻抗匹配，以獲得有效的功率傳輸。常用作調(diào)諧放大電路或輸出功率很大的功率放大電路。4）光電耦合：以光信號(hào)為媒介來(lái)實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的耦合與傳遞。光電耦合放大電路利用光電耦合器將信號(hào)源與輸出回路隔離，兩部分可采用獨(dú)立電源且分別接不同的“地”，因而，即使是遠(yuǎn)距離傳輸，也可以避免各種電干擾。3、直接耦合多級(jí)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置直接耦合或電阻耦合使各放大級(jí)的工作點(diǎn)互相影響，這是構(gòu)成直接耦合多級(jí)放大電路時(shí)首先要加以解決的問(wèn)題。(1)電位移動(dòng)直接耦合放大電路如果將基本放大電路去掉耦合電容，前后級(jí)直接連接，則VC1=VB2，VC2=VB2+VCB2＞VB2（VC1）這樣，集電極電位就要逐級(jí)提高，為此后面的放大級(jí)要加入較大的發(fā)射極電阻或在后級(jí)的發(fā)射極加穩(wěn)壓管，如P108圖2.32所示。由于集電極電位逐級(jí)升高，以至于接近電源電壓，從而使后級(jí)無(wú)法設(shè)置正確的工作點(diǎn)。這種方式只適用于級(jí)數(shù)較少的電路。(2)NPN+PNP組合電平移動(dòng)直接耦合放大電路級(jí)間采用NPN管和PNP管搭配的方式，由于NPN管集電極電位高于基極電位，PNP管集電極電位低于基極電位，它們的組合使用可避免集電極電位的逐級(jí)升高，如P109圖2.33所示。(3)電流源電平移動(dòng)放大電路在模擬集成電路中常采用一種電流源電平移動(dòng)電路，電流源在電路中的作用實(shí)際上是個(gè)有源負(fù)載，其上的直流壓降小，通過(guò)R1上的壓降可實(shí)現(xiàn)直流電平移動(dòng)。但電流源交流電阻大，在R1上的信號(hào)損失相對(duì)較小，從而保證信號(hào)的有效傳遞。同時(shí)，輸出端的直流電平并不高，實(shí)現(xiàn)了直流電平的合理移動(dòng)。如圖2.34所示。4、直接耦合多級(jí)放大電路的零點(diǎn)漂移問(wèn)題1）零點(diǎn)漂移：當(dāng)放大器的輸入信號(hào)時(shí)，其輸出電壓往往不為常數(shù)，或者三極管的工作點(diǎn)隨時(shí)間而逐漸偏離原有靜態(tài)值的現(xiàn)象。2）產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的原因：電路中參數(shù)變化，如電源電壓波動(dòng)、元件老化、半導(dǎo)體元件參數(shù)隨溫度而變化。其中主要原因是溫度的影響，所以有時(shí)也用溫度漂移或時(shí)間漂移來(lái)表示。工作點(diǎn)參數(shù)的變化往往由相應(yīng)的指標(biāo)來(lái)衡量。一般將在一定時(shí)間內(nèi)，或一定溫度變化范圍內(nèi)的輸出級(jí)工作點(diǎn)的變化值除以放大倍數(shù)，即將輸出級(jí)的漂移值歸算到輸入級(jí)來(lái)表示的。例如mV/°C或mV/min。5、多級(jí)放大電路的靜態(tài)分析1）直接耦合放大電路的靜態(tài)分析直接耦合放大電路各級(jí)之間的直流通路相連，靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，因而在求解Q點(diǎn)時(shí)，應(yīng)寫出直流通路中各個(gè)回路的方程，然后求解。使用各種計(jì)算機(jī)輔助分析軟件可使電路設(shè)計(jì)和Q點(diǎn)的求解過(guò)程大大簡(jiǎn)化。2）阻容耦合多級(jí)放大電路的靜態(tài)分析阻容耦合多級(jí)放大電路中，由于級(jí)間耦合電容的隔直作用，所以，每一級(jí)Q點(diǎn)都可以按單管放大電路求解。6、多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析多級(jí)放大電路的總電壓放大倍數(shù)等于組成它的各級(jí)放大電路電壓放大倍數(shù)的乘積，即，其輸入電阻是第一級(jí)的輸入電阻，輸出電阻是末級(jí)的輸出電阻。在求解某一級(jí)電壓放大倍數(shù)時(shí)，有兩種處理方法：一是將后一級(jí)的輸入電阻作為前一級(jí)的負(fù)載考慮（后級(jí)的Ri就是前級(jí)的），簡(jiǎn)稱輸入電阻法；二是將后一級(jí)與前一級(jí)之間開(kāi)路，計(jì)算前一級(jí)的開(kāi)路電壓和輸出電阻，作為后一級(jí)的信號(hào)源和內(nèi)阻，簡(jiǎn)稱開(kāi)路電壓法。舉例：兩級(jí)放大電路的分析，如P110圖2.35所示。第十一講習(xí)題課本講的教學(xué)目的為了使同學(xué)們?cè)趯W(xué)完第一～二章常用半導(dǎo)體器件，以及由其組成的基本放大電路和多級(jí)放大電路后,能熟練掌握二極管、三極管和放大電路的基本概念；半導(dǎo)體器件的特性、主要參數(shù)的物理意義及其選用原則；放大電路組成原則和工作原理、分析方法；穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性和穩(wěn)定Q點(diǎn)的措施；以及輸出波形產(chǎn)生失真的原因和改善方法。同時(shí)提高同學(xué)們實(shí)際選用半導(dǎo)體器件、設(shè)計(jì)與使用放大電路的能力，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，我們特地安排這次習(xí)題課。本講教學(xué)內(nèi)容1、電路中的二極管工作狀態(tài)（導(dǎo)通與截止）判斷，二極管的箝位與限幅作用；2、在放大電路中，三極管管腳電位與管型、材料、電極名稱之間的關(guān)系；3、三極管在電路中所處狀態(tài)（放大、飽和、截止）的判斷；4、單管放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析；5、多級(jí)放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析。本講教學(xué)方法課前布置學(xué)生思考上述相關(guān)習(xí)題；根據(jù)學(xué)生做題情況，選擇優(yōu)秀學(xué)生上講臺(tái)講授自己的解題思路和解題方法；.教師根據(jù)學(xué)生講解情況，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行討論；教師總結(jié)；四、課堂例題1、習(xí)題1.42、習(xí)題1.193、習(xí)題2.19 4、習(xí)題2.26本章小節(jié)本章是學(xué)習(xí)后面各章的基礎(chǔ)，因此是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)之一。主要內(nèi)容如下：1、放大的概念在電子電路中，放大的對(duì)象是變化量，常用的測(cè)試信號(hào)是正弦波。放大的本質(zhì)是在輸入信號(hào)的作用下，通過(guò)有源元件（晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管）對(duì)直流電源的能量進(jìn)行控制和轉(zhuǎn)換，使負(fù)載從電源中獲得的輸出信號(hào)能量，比信號(hào)源向放大電路提供的能量大得多，因此放大的特征是功率放大。放大的前提是不失真，換言之，如果電路輸出波形產(chǎn)生失真便談不上放大。2、放大電路的組成原則①放大電路的核心元件是有源元件，即晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管；②正確的直流電源電壓數(shù)值、極性與其它電路參數(shù)應(yīng)保證晶體管工作在放大區(qū)、場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，即建立起合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，保證電路不失真；③輸入信號(hào)應(yīng)能夠有效地作用于有源元件的輸入回路，即晶體管的b-e回路，場(chǎng)效應(yīng)管的g-s回路；輸出信號(hào)能夠作用于負(fù)載之上。3、放大電路的主要性能指標(biāo)放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、最大不失輸出電壓、下限、上限截止頻率和、通頻帶、最大輸出功率、效率。4、放大電路的分析方法1）靜態(tài)分析就是求解靜態(tài)工作點(diǎn)Q，在輸入信號(hào)為零時(shí)，晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管各電極間的電流與電壓就是Q點(diǎn)?？捎霉浪惴ɑ驁D解法求解。2）動(dòng)態(tài)分析就是求解各動(dòng)態(tài)參數(shù)和分析輸出波形。通常，利用h參數(shù)等效電路計(jì)算小信號(hào)作用時(shí)的、和。利用圖解法分析和失真情況。放大電路的分析應(yīng)遵循“先靜態(tài)、后動(dòng)態(tài)”的原則，Q點(diǎn)不但影響電路輸出是否失真，而且與動(dòng)態(tài)參數(shù)密切相關(guān)。5、晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路1）晶體管基本放大電路有共射、共集、共基三種接法。共射放大電路即有電流放大作用又有電壓放大作用，輸入電阻居三種電路之中，輸出電阻較大，適用于一般放大。共集放大電路只放大電流不放大電壓，因輸入電阻高而常做為多級(jí)放大電路的輸入級(jí)，因輸出電阻低而常做為多級(jí)放大電路的輸出級(jí)，因電壓放大倍數(shù)接近1而用于信號(hào)的跟隨。共基電路只放大電壓不放大電流，輸入電阻小，高頻特性好，適用于寬頻帶放大電路。2）場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的共源接法、共漏接法與晶體管放大電路的共射、共集接法相對(duì)應(yīng)，但比晶體管電路輸入電阻高、噪聲系數(shù)低、電壓放大倍數(shù)小，適用于做電壓放大電路的輸入級(jí)。6、多級(jí)放大電路的耦合方式直接耦合放大電路存在溫度漂移問(wèn)題，但因其低頻特性好，能夠放大變化緩慢的信號(hào)，便于集成化，而得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。阻容耦合放大電路利用耦合電容隔離直流，較好地解決了溫漂問(wèn)題，但其低頻特性差，不便于集成化，因此僅在分立元件電路情況下采用。7、多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)多級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)等于組成它的各級(jí)電路電壓放大倍數(shù)之積。其輸入電阻是第一級(jí)的輸入電阻，輸出電阻是末級(jí)的輸出電阻。在求解某一級(jí)的電壓放大倍數(shù)時(shí)，應(yīng)將后級(jí)輸入電阻做為負(fù)載。多級(jí)放大電路輸出波形失真時(shí)，應(yīng)首先判斷從哪一級(jí)開(kāi)始產(chǎn)生失真，然后再判斷失真的性質(zhì)。在前級(jí)所有電路均無(wú)失真的情況下，末級(jí)的最大不失真輸出電壓就是整個(gè)電路的最大不失真輸出電壓。第三章放大電路的頻率響應(yīng)本章主要內(nèi)容本章重點(diǎn)講述有關(guān)頻率響應(yīng)的基本概念，晶體管的高頻小信號(hào)等效模型，單管共射放大電路的頻率特性分析，以及放大電路頻率響應(yīng)改善與增益帶寬積。本章學(xué)時(shí)分配本章有2講，每講2學(xué)時(shí)。第十二講頻率響應(yīng)概念、RC電路頻率響應(yīng)及晶體管的高頻等效模型本講重點(diǎn)頻率響應(yīng)的概念及近似分析方法：重點(diǎn)講清概念的意義和掌握繪制幅頻特性和相頻特性的波特圖的方法。三極管的高頻參數(shù)的定義及相互轉(zhuǎn)換。本講難點(diǎn)頻率響應(yīng)的近似分析三極管的高頻小信號(hào)模型教學(xué)組織過(guò)程本講內(nèi)容比較難，可采用多媒體生動(dòng)的表現(xiàn)頻率特性，分析三極管的高頻小信號(hào)模型。主要內(nèi)容頻率響應(yīng)的基本概念放大電路的頻率響應(yīng)可由放大器的放大倍數(shù)對(duì)頻率的關(guān)系來(lái)描述，即式中A(f)稱為幅頻特性，它是放大倍數(shù)的幅值與頻率的函數(shù)式。φ(f)稱為相頻特性，它是放大倍數(shù)的相位角與頻率的函數(shù)式。兩種特性綜合起來(lái)可全面表征放大倍數(shù)的頻率響應(yīng)。由圖可見(jiàn)，在一個(gè)較寬的頻率范圍內(nèi)，曲線是平坦的，即放大倍數(shù)不隨信號(hào)頻率變化，其電壓放大倍數(shù)用Aum表示，在此頻率范圍內(nèi)，所有電容（耦合電容、旁路電容和器件的極間電容等）的影響可以忽略不計(jì)。當(dāng)頻率降低時(shí)，耦合電容和旁路電容的影響不可忽略，致使放大倍數(shù)下降。當(dāng)頻率升高時(shí)，器件的極間電容的影響不可忽略，放大倍數(shù)亦下降。fL和fH分別稱為下限截止頻率（簡(jiǎn)稱下限頻率）和上限截止頻率（簡(jiǎn)稱上限頻率）它們是放大倍數(shù)下降到中頻放大倍數(shù)的倍時(shí)所確定的兩個(gè)頻率。低頻區(qū)：低于fL的頻率范圍稱為低頻區(qū)。高頻區(qū)：高于fH的頻率范圍稱為高頻區(qū)。中頻區(qū)：介于fL和fH之間頻率范圍稱為中頻區(qū)，通常又稱為放大電路的通頻帶fbw=fH－fL。頻率響應(yīng)的基本分析方法波特圖：一種頻率響應(yīng)曲線圖，此圖為半對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖，即頻率采用對(duì)數(shù)分度，而幅值（以dB表示的電壓放大倍數(shù)）或相位角則采用線性分度。在近似分析中，為了縮短坐標(biāo)，擴(kuò)大視野，常采用折線化的近似波特圖法描繪幅頻特性和相頻特性曲線。3、RC低通電路和高通電路（1）放大電路的頻率響應(yīng)的特征可用RC低通電路和高通電路來(lái)模擬。（2）截止頻率fL和fH是頻率響應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn)，無(wú)論是幅頻特性還是相頻特性，基本都是以它為中心而變化的，求出fL和fH后就可近似地描繪放大電路完整的頻率響應(yīng)曲線。（3）fL和fH都是與對(duì)應(yīng)的回路時(shí)間常數(shù)τ=RC成反比。4、晶體管的高頻等效模型晶體管的混合π模型，是采用物理模擬的方法，從三極管的物理模型抽象成的等效電路。P132圖3.7和P133圖3.8分別為晶體管的完整的混合π模型和簡(jiǎn)化的混合π模型。5、三極管的高頻參數(shù)（1）fβ：共射電流放大倍數(shù)β的截止頻率，其值主要決定于管子的參數(shù)，即（2）fT：特征頻率，使β下降到1時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率。fT=βfβ第十三講共射放大電路的頻率響應(yīng)以及增益帶寬積本講重點(diǎn)1、單管放大電路頻率響應(yīng)的分析，重點(diǎn)掌握下限截止頻率和上限截止頻率求解方法。2、掌握增益帶寬積的概念。本講難點(diǎn)1、單管放大電路的上、下限截止頻率與電路中哪些參數(shù)有關(guān)。2、如何改善放大電路的頻率響應(yīng)。教學(xué)組織過(guò)程本講內(nèi)容比較難，可采用多媒體生動(dòng)的表現(xiàn)頻率特性，分析電路的頻率響應(yīng)。主要內(nèi)容1、單管共射放大電路的頻率響應(yīng)共射放大電路如P135圖3.10所示。其全頻段交流等效電路如P136圖3.11所示。中頻放大倍數(shù)（1）中頻交流等效電路如P136圖3.12所示。大容量電容看成短路，三極管極間電容看成開(kāi)路。（2）中頻放大倍數(shù)表達(dá)式低頻放大倍數(shù)的頻率響應(yīng)（1）由耦合電容引起，三極管極間電容看成開(kāi)路。（2）低頻交流等效電路如P139圖3.14所示。（3）低頻放大倍數(shù)表達(dá)式式中fL為下限頻率，其表達(dá)式為（4）幅頻特性和相頻特性的表達(dá)式高頻放大倍數(shù)的頻率響應(yīng)（1）由三極管極間電容引起，大容量電容看成短路。（2）高頻交流等效電路如P137圖3.13所示。（3）高頻放大倍數(shù)表達(dá)式式中R=rb’e∥（rb’b+Rs∥Rb），fH為上限頻率，其表達(dá)式為（4）幅頻特性和相頻特性的表達(dá)式2、大電路頻率響應(yīng)的改善與增益帶寬積1）放大電路的耦合電容是引起低頻響應(yīng)的主要原因，下限截止頻率主要由低頻時(shí)間常數(shù)中較小的一個(gè)決定；2）三極管的結(jié)電容和分布電容是引起放大電路高頻響應(yīng)的主要原因，上限截止頻率由高頻時(shí)間常數(shù)中較大的一個(gè)決定；3）由于若電壓放大倍數(shù)K增加，C￠b￠e也增加，上限截止頻率就下降，通頻帶變窄。增益和帶寬是一對(duì)矛盾，所以常把增益帶寬積作為衡量放大電路性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)；4）CB組態(tài)放大電路由于輸入電容小，所以CB組態(tài)放大電路的上限截止頻率比CE組態(tài)要高許多。本章小結(jié)頻率響應(yīng)描述放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力。耦合電容和旁路容所在回路為高通電路，在低頻段使放大倍數(shù)的數(shù)值下降，且產(chǎn)生超前相移。極間電容所在回路為低通電路，在高頻段使放大倍數(shù)的數(shù)值下降，且產(chǎn)生滯后相移。在研究頻率響應(yīng)時(shí)，應(yīng)采用放大管的高頻等效模型。在晶體管高頻等效模型中，極間電容等效為C’π。放大電路的上限截率fH和下限頻率fL決定于電容所在回路的時(shí)間常數(shù)τ。通頻帶fbw等于fH與fL之差（fH－fL）。若已知單管共射放大電路的fH、fL和中頻放大倍數(shù)（或），便可畫出波特圖，并可寫出適于頻率從零到無(wú)窮大情況下的放大倍數(shù)（或）的表達(dá)式。當(dāng)f=fL或f=fH時(shí)，增益下降3dB，附加相移為＋45o或－45o。學(xué)完本章后，應(yīng)掌握以下幾方面：掌握以下概念：上限頻率，下限頻率，通頻帶，波特圖。能夠計(jì)算放大電路中只含一個(gè)時(shí)間常數(shù)時(shí)的fH和fL，并能畫出波特圖。第四章功率放大電路本章主要內(nèi)容本章主要闡明功率放大電路的組成、最大輸出功率和效率的估算、以及集成功放的應(yīng)用。本章學(xué)時(shí)分配本章有2講，每講2學(xué)時(shí)。第十四講功率放大電路概述和互補(bǔ)功率放大電路本講重點(diǎn)功率放大電路的特點(diǎn)（與電壓放大電路比較）及類型。OCL甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及工作原理。功率、效率和管耗的計(jì)算及相互關(guān)系。功放管的選擇。本講難點(diǎn)功率放大電路的分析與計(jì)算。教學(xué)組織過(guò)程本講以講授為主，并通過(guò)例題掌握功率、效率和管耗的計(jì)算。主要內(nèi)容功率放大電路的基本概念和分類功率放大電路的特點(diǎn)（1）大信號(hào)工作，采用圖解分析法（2）功率、效率、非線性失真為主要技術(shù)指標(biāo)（3）功率器件的安全工作非常重要功率放大電路的幾種工作狀態(tài)（1）甲類工作狀態(tài)，晶體管的導(dǎo)通角θ＝2π，最大效率為50%。（2）乙類工作狀態(tài)，晶體管的導(dǎo)通角θ＝π，最大效率為78.5%。（3）甲乙類工作狀態(tài)，晶體管的導(dǎo)通角π＜θ＜2π，最大效率介于甲類和乙類之間。功率放大電路的類型（1）變壓器耦合功率放大電路變壓器耦合功率放大電路如P474圖9.1.3所示。這種電路的優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)阻抗變換，缺點(diǎn)是體積龐大、笨重、消耗有色金屬，且效率低，低頻和高頻特性較差。（2）無(wú)輸出變壓器的功率放大電路無(wú)輸出變壓器的功率放大電路（簡(jiǎn)稱OTL電路）用一個(gè)大電容代替了變壓器，如P475圖9.1.4所示。該電路在靜態(tài)時(shí)電容上的電壓為VCC／2。由于一般情況下功率放大電路的負(fù)載電流很大，電容容量常選為幾千微法，且為電解電容。電容容量愈大，電路低頻特性愈好。但是，當(dāng)電容容量增達(dá)到一定程度時(shí)，電解電容不再是純電容，而存在漏阻和電感，使得低頻特性不會(huì)明顯改善。（3）無(wú)輸出電容的功率放大電路無(wú)輸出電容的功率放大電路（簡(jiǎn)稱OCL電路）如P476圖9.1.5所示。此電路采用正、負(fù)電源交替供電，兩個(gè)晶體管輪流導(dǎo)通，輸出與輸入之間雙向跟隨。靜態(tài)時(shí)兩個(gè)管子均截止，輸出電壓為零。（4）橋式推挽功率放大電路橋式推挽功率放大電路（簡(jiǎn)稱BTL電路）如P477圖9.1.6所示。該電路為單電源供電，且不用變壓器和大電容。由圖可見(jiàn)電路由四只特