《電子技術及應用 第2版》 課件全套 張靜之 第1-8章 半導體器件- 觸發(fā)器和時序邏輯電路

主編：張靜之電子技術及應用

第2版第一章半導體器件電子技術及應用

第2版主要內容

通過本章節(jié)的學習可以達到：

1、了解物質導電性能的分類，了解本征半導體、雜質半導體的結構和性能，掌握PN結的構成和特性；

2、了解二極管的結構和符號，理解二極管的伏安特性；掌握二極管的參數(shù)，能夠根據(jù)實際應用的要求分析和選擇合適的二極管；

3、初步了解穩(wěn)壓二極管、光電二極管和發(fā)光二極管基本原理和應用；

4、理解半導體晶體管的基本結構和符號，理解并掌握晶體管的電流放大作用和特性曲線，在理解晶體管的主要參數(shù)的基礎上，能夠根據(jù)實際需求選擇適應的晶體管；第一章半導體器件教學導航1.1PN結的形成1.2

二極管1.3晶體管電子技術及應用

第2版物質的導電特性主要取決于其原子結構，根據(jù)導電性能不同，物體分為導體、半導體和絕緣體三大類。

導電特性較好，如金、銀、銅、鋁、鐵等金屬物質被稱為導體，這類物質的原子最外層電子極易掙脫原子核的束縛成為自由電子；

導電性能很差，如玻璃、橡膠、塑料、陶瓷等物質被稱為絕緣體，其最外層電子極不易擺脫原子核的束縛成為自由電子；

導電能力介于導體和絕緣體之間的物質，如硅、鍺、硒等物質稱為半導體。1.1PN結的形成電子技術及應用

第2版1.1.1本征半導體

本征半導體是一種純凈的，具有晶體結構的半導體，也稱為晶體。常用的半導體材料是單晶硅（Si）和單晶鍺（Ge），其原子結構圖如下圖a、b所示。硅和鍺的最外層都有四個價電子，是四價元素。簡化原子結構模型如下圖所示。硅和鍺的原子結構及其簡化模型1.1PN結的形成電子技術及應用

第2版1.1.1本征半導體在本征半導體的晶體結構中，每一個原子與相鄰的四個原子結合，每一個原子的一個價電子與另一原子的一個價電子組成一個電子對，形成晶體中的共價鍵結構，如下圖所示為硅的共價鍵結構示意圖。硅共價鍵結構示意圖1.1PN結的形成在本征半導體中，電子和空穴總是成對出現(xiàn)的，稱為電子——空穴對，若電子和空穴結合則稱為復合。電子技術及應用

第2版1.1.1本征半導體

當共價鍵中出現(xiàn)了空穴后，鄰近共價鍵中的價電子就很容易過來填補到這個空位上，同時又會出現(xiàn)新的空位，然后其它的價電子又可能會填補新的空穴，這種過程持續(xù)進行，就相當于一個空穴在晶體中移動，如下圖所示。脫離共價鍵的自由電子帶負電，而空穴失掉一個電子則帶正電。當在外電場作用下，帶負電荷的自由電子產生定向移動，形成電子電流；另一方面，價電子也按一定方向依次填補空穴，相當于空穴產生了定向移動，形成空穴電流。硅晶體中的兩種載流子1.1PN結的形成電子技術及應用

第2版1.1.2雜質半導體2、N型半導體在純凈半導體硅或鍺中摻入磷、砷等五價元素，這類五價元素與相鄰的四個硅（或鍺）原子形成共價鍵后，還多余一個電子，故而產生大量不受共價鍵束縛的自由電子，這種半導體主要靠自由電子導電，稱為電子半導體或N型半導體，如右圖a所示。其中自由電子為多數(shù)載流子，熱激發(fā)形成的空穴為少數(shù)載流子。（a）N型半導體和P型半導體的結構示意圖1、N型半導體在純凈半導體硅或鍺中摻入硼、鋁等三價元素，這類三價元素與相鄰的四個硅（或鍺）原子形成共價鍵中，有一對是缺少一個電子的，故而形成大量空穴，這類摻雜后的半導體其導電作用主要靠空穴運動，稱為空穴半導體或P型半導體，如左圖b所示。其中空穴為多數(shù)載流子，熱激發(fā)形成的自由電子是少數(shù)載流子。（b）1.1PN結的形成電子技術及應用

第2版1.1.3PN結及其特性

將P型半導體和N型半導體用特殊的工藝結合在一起時，就會在兩種半導體的交界面處形成一個特殊的薄層，稱為PN結，如下圖所示。PN結的形成過程中，半導體中載流子的運動方式包含了擴散運動和漂移運動兩種。PN結的形成1PN結的形成1.1PN結的形成電子技術及應用

第2版1.1.3PN結及其特性

由于兩種摻雜半導體材料中載流子的濃度相差很大，使P型半導體中的空穴向N型半導體擴散，同時N型半導體中的電子向P型半導體擴散，稱為擴散運動，如下圖所示。擴散運動

擴散運動的結果是在交界面的P區(qū)一側出現(xiàn)了一個負電荷區(qū)，而在N區(qū)一側出現(xiàn)了一個正電荷區(qū)，從而形成了一個由N區(qū)指向P區(qū)的內電場。內電場形成后，阻擋了多數(shù)載流子的擴散運動，同時使P區(qū)的少數(shù)載流子——電子和N區(qū)的少數(shù)載流子——空穴越過空間電荷區(qū)進入對方區(qū)域，這種少數(shù)載流子在電場作用下的定向運動稱為漂移運動，如下圖所示。漂移運動結論：當擴散與漂移達到動態(tài)平衡形成一定寬度的PN結。1.1PN結的形成電子技術及應用

第2版1.1.3PN結及其特性

PN結正向偏置如右圖所示，此時，P區(qū)接電到電源E的正極，是高電位，N區(qū)經過限流電阻R接電源E的負極，是低電位。在正向偏置狀態(tài)下，外電場方向與PN結中內電場方向相反，削弱了內電場，使空間電荷區(qū)變窄，增強擴散動運，減弱漂移運動，使多數(shù)載流子能夠在外加電場的作用下順利地穿過PN結，形成了一個較大的正向電流I，PN結處于導通狀態(tài)。PN結正向偏置2PN結的特性（1）外加正向電壓（亦稱正向偏置，簡稱正偏）1.1PN結的形成電子技術及應用

第2版1.1.3PN結及其特性

PN結反向偏置如右圖所示，此時，P區(qū)接電到電源E的負極，是低電位，N區(qū)經過限流電阻R接電源E的正極，是高電位。在反向偏置狀態(tài)下，外電場方向與PN結中內電場方向一致，增強了內電場的作用，使空間電荷區(qū)變寬，減弱擴散運動，增強漂移運動，多數(shù)載流子受PN結的阻擋無法通過，只有少數(shù)載流子在外加電場的作用能夠通過PN結，形成一個很小的反向電流，PN結處于截止狀態(tài)。PN結反向偏置（2）外加反向電壓（亦稱反向偏置，簡稱反偏）

由以上分析可知，在PN結兩端外加不同方向的電壓，會呈現(xiàn)出“正向導通，反向截止”的單向導電特性。

在一定的溫度條件下，反向電流達到一定數(shù)值后就不會再隨著反向電壓的增加而增大，稱為反向飽和電流。反向飽和電流對溫度十分敏感，隨溫度升高反向飽和電流急劇增大。1.1PN結的形成電子技術及應用

第2版1.2.1二極管的類型、結構及符號

在PN的兩端各引出一個電極引線，并用管殼封裝起來，就構成了半導體二極管，簡稱二極管。二極管圖形符號如下圖所示，其中的箭頭，表示正向電流的方向，與P區(qū)相連的正極也叫做陽極，與N區(qū)相連的負極也叫做陰極。二極管的電路圖形符號1.2二極管

按結構的不同，二極管可分為點接觸型、面接觸型和平面型三種類型。點接觸型二極管PN結面積很小，結電容很小，多用于高頻檢波及脈沖數(shù)字電路中的開關元件，如下圖所示。面接觸型二極管PN結面積大，結電容也大，多用在低頻整流電路中，如下圖所示。平面型二極管，結面積較大時，可作大功率整流；結面積較小時，結電容也小，適合在數(shù)字電路中作開關二極管用。如下圖c所示。

（a）（b）（c）二極管的分類電子技術及應用

第2版1.2.2二極管的伏安特性曲線1.2二極管

二極管的性能可用其伏安特性來描述，如下圖a圖所示為硅二極管伏安特性，b圖所示為鍺二極管伏安特性。圖中橫坐標為電壓，縱坐標表示電流，二極管的伏安特性就是加在二極管兩端的電壓與流過二極管電流之間的關系。

（a）（b）二極管的伏安特性電子技術及應用

第2版1.2.2二極管的伏安特性曲線1.2二極管

1、正向特性當二極管兩端的外加正向電壓較小時，正向電流很小，幾乎為零，稱為死區(qū)。當正向電壓超過某一數(shù)值時，如圖1-12所示的A點，正向電流明顯增大，A點所對應的電壓稱為死區(qū)電壓（或稱導通電壓）。——死區(qū)電壓

硅管的死區(qū)電壓約0.5V,鍺管約0.1V。當正向電壓超過死區(qū)電壓后，隨著電壓升高，正向電流迅速增大，即二極管處于導通狀態(tài)。當二極管正向導通后，其正向壓降基本為一常數(shù)，硅二極管為0.6～0.7V，鍺二極管為0.2～0.3V。二極管的伏安特性電子技術及應用

第2版1.2.2二極管的伏安特性曲線1.2二極管

2、反向特性

如上圖所示，當二極管外加反向電壓時，只有很小的反向漏電流，稱為反向飽和電流。此時，二極管處于反向截止狀態(tài)。當反向電壓加到一定值時，反向電流急劇增加，產生擊穿。普通二極管的反向擊穿電壓一般在幾十伏以上。二極管的伏安特性電子技術及應用

第2版1.2.3二極管的主要參數(shù)1.2二極管電子技術及應用

第2版1.2.4二極管的應用1.2二極管

（a）

(b)

例1-1二極管的限幅電路電子技術及應用

第2版1.2.4二極管的應用1.2二極管

（a）

(b)

例1-1二極管的限幅電路電子技術及應用

第2版1.2.5穩(wěn)壓二極管和其他特殊二極管簡介1.2二極管

穩(wěn)壓管是一種采用特殊工藝制造的，可以工作在反向擊穿區(qū)的半導體二極管，其圖形符號如下圖所示。穩(wěn)壓管就是利用二極管在反向擊穿時，流過二極管的電流變化很大，而二極管兩端電壓基本不變的特性來實現(xiàn)穩(wěn)壓的，其穩(wěn)定電壓就是反向擊穿電壓。1、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管圖形符號電子技術及應用

第2版1.2.5穩(wěn)壓二極管和其他特殊二極管簡介1.2二極管2、發(fā)光二極管

發(fā)光二極管(LightEmittingDiode,LED)，是一種半導體組件。初時多用作為指示燈、顯示發(fā)光二極管板等；隨著白光LED的出現(xiàn)，也被用作照明。當發(fā)光二極管的PN結加上正向電壓時，電子與空穴復合過程以光的形式放出能量。不同材料制成的發(fā)光二極管會發(fā)出不同顏色的光，如：砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光，氮化鎵二極管發(fā)藍光。發(fā)光二極管外形如右圖a所示，其圖形符號如右圖b所示。（a）（b）發(fā)光二極管的外形和圖形符號電子技術及應用

第2版1.3.1晶體管的基本結構1.3晶體管3、光電二極管

光電二極管的又稱為光敏二極管。當光線照射到光電二極管的PN結時，能激發(fā)更多的電子，使之產生更多的電子空穴對，從而提高了少數(shù)載流子的濃度。在PN結兩端加反向電壓時反向電流會增加，所產生反向電流的大小與光的照度成正比，所以光電二極管正常工作時所加的電壓為反向電壓。為使光線能照射到PN結上，在光電二極管的管殼上設有一個小的通光窗口。光電二極管的外形如右圖（a）所示，其圖形符號如右圖（b）所示。（a）b）光電二極管電子技術及應用

第2版1.3.1晶體管的基本結構1.3晶體管

半導體晶體管又稱為晶體管。由于在晶體管中參與導電的有電子和空穴兩種載流子，因此稱為“雙極型”晶體管（BipolarJunctionTransistor）。按照晶體管內部結構的不同，晶體管分為NPN型和PNP型兩種類型。

（a）（b）NPN型晶體管的結構示意圖和電路圖形及文字符號

如左圖a所示為NPN型晶體管的結構示意圖。三層半導體分成基區(qū)、發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，三個區(qū)引出引腳分別是基極B、發(fā)射極E和集電極C；它具有兩個PN結：基區(qū)和發(fā)射區(qū)之間的PN結，稱為發(fā)射結；基區(qū)和集電區(qū)之間的PN結，稱為集電結。NPN型晶體管的電路圖形及文字符號如左圖b所示，圖形符號中的箭頭方向表示發(fā)射結加正向電壓時的電流方向。電子技術及應用

第2版1.3.1晶體管的基本結構1.3晶體管如右圖a所示為PNP型晶體管的結構示意圖。三層半導體同樣分成基區(qū)、發(fā)射區(qū)和集電區(qū)。分別引出基極B、發(fā)射極E和集電極C。具有發(fā)射結和集電結兩個PN結。PNP型晶體管的電路圖形及文字符號如右圖b所示，圖形符號中的箭頭方向表示發(fā)射結加正向電壓時的電流方向。（a）（b）PNP型晶體管的結構示意圖和電路圖形及文字符號電子技術及應用

第2版1.3.2晶體管的電流放大作用1.3晶體管

晶體管具有放大電流的作用，為使晶體管實現(xiàn)放大，晶體管的內部結構和外部條件都必須滿足一定的條件。（a）（b）圖1-20晶體管的電流方向和發(fā)射結、集電結的極性

內部結構：

第一、發(fā)射區(qū)進行高摻雜，遠大于集電區(qū)，其中的多數(shù)載流子濃度很高；

第二、基區(qū)做得很薄，而且摻雜較小，多數(shù)載流子濃度最低；

第三、集電區(qū)與基區(qū)接觸面積大，可保證盡可能多的收集到發(fā)射區(qū)發(fā)射的電子。電子技術及應用

第2版1.3.2晶體管的電流放大作用1.3晶體管

晶體管的電流放大原理（a）（b）NPN型晶體管中載流子運動和電流分配

如上圖a所示為晶體管中的載流子運動；電流分配如圖1-21b所示?！癜l(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射自由電子●載流子在基區(qū)擴散和復合●集電極收集自由電子

根據(jù)基爾霍夫電流定律，晶體管的三個電極的電流關系為：通常將集電極電流與基極電流變化量之比定義為晶體管的交流電流放大系數(shù)。電子技術及應用

第2版1.3.2晶體管的電流放大作用1.3晶體管例1-2有兩個晶體管分別接在放大電路中都正常工作，起電流放大作用，今測得它們三個管腳對參考點的電位，如表所示。試判斷：（1）是硅管還是鍺管；（2）是NPN型還是PNP型；（3）管子的三個電極（B、C、E）。晶體管VT1VT2引腳號123123電位/V6.1125.4-2-2.3-7電子技術及應用

第2版1.3.3晶體管的特性曲線1.3晶體管

晶體管的特性曲線是指用來描述晶體管各極電壓與電流的相互關系曲線，包括輸入特性曲線和輸出特性曲線。下圖所示為NPN型晶體管特性曲線測試電路。NPN型晶體管極特性曲線測試電路電子技術及應用

第2版1.3.3晶體管的特性曲線1.3晶體管1、輸入特性曲線圖1-23晶體管輸入特性曲線電子技術及應用

第2版1.3.3晶體管的特性曲線1.3晶體管2、輸出特性曲線圖1-24晶體管輸出特性曲線電子技術及應用

第2版1.3.3晶體管的特性曲線1.3晶體管圖1-24晶體管輸出特性曲線電子技術及應用

第2版1.3.3晶體管的特性曲線1.3晶體管（a）（b）（c）圖1-25【例1-3】圖

例1-3已知在某電路中，三個晶體管的它們三個電極的電位分別如圖1-25a、b、c所示，試判斷它們分別處于什么工作狀態(tài)？電子技術及應用

第2版1.3.4晶體管的主要參數(shù)1.3晶體管電子技術及應用

第2版1.3.4晶體管的主要參數(shù)1.3晶體管圖1-26晶體管的安全工作區(qū)電子技術及應用

第2版主編：張靜之電子技術及應用

第2版第二章基本放大電路主要內容

通過本章節(jié)的學習可以達到：1、了解放大電路的基本概念和基本組成；理解并掌握共發(fā)射極放大電路靜態(tài)分析；2、掌握晶體管的微變等效模型，運用微變等效電路法求解放大電路的動態(tài)性能指標；3、理解放大電路動態(tài)性能指標（放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻）的意義；并能分析放大電路波形失真的原因；4、了解放大電路的三種組態(tài)；理解多級放大器的耦合方式及參數(shù)計算；電子技術及應用

第2版教學導航第二章基本放大電路2.4共集電極放大電路2.3分壓式固定偏置放大電路2.1放大電路的概述2.2共發(fā)射極基本放大電路2.6多極放大電路電子技術及應用

第2版2.5共基極放大電路

如圖所示為擴音器電路示意圖。所謂放大，從表面上看是將小信號變大，其實質是將直流電源的能量轉換為負載獲取的能量。這里需要注意的是，能量的控制和轉換是以不失真為前提的，這樣的信號放大才有意義。擴音器電路示意圖2.1放大電路的概述電子技術及應用

第2版2.1.1放大電路的三種組態(tài)

晶體管有三個電極，其對小信號實現(xiàn)放大作用的電路三種不同的連接方式，也稱為三種組態(tài)。以NPN管為例，如圖a所示的電路以發(fā)射極作為輸入回路和輸出回路的公共端，稱為共發(fā)射極接法；如圖b所示的電路以集電極作為輸入回路和輸出回路的公共端，稱為共集電極接法；如圖c所示基極作為輸入回路和輸出回路的公共端，稱為共基極接法。放大電路的三種組態(tài)（a）

（b）

（c）電子技術及應用

第2版2.1放大電路的概述2.1.1放大電路的三種組態(tài)2.1.2放大電路中的符號規(guī)定2.2共發(fā)射極基本放大電路

放大電路中存在著兩類性質截然不同的電壓源：交流信號源和直流電壓源，在分析放大電路時，必須將這兩類信號各自討論分析，不能混淆，如表所示。電子技術及應用

第2版2.2.1共發(fā)射極基本放大電路的組成圖2-3

共發(fā)射極放大電路2.2共發(fā)射極基本放大電路（a）實際電路

（b）簡化畫法

電子技術及應用

第2版2.2.1共發(fā)射極基本放大電路的組成2.2共發(fā)射極基本放大電路電子技術及應用

第2版圖2-3

共發(fā)射極放大電路（a）實際電路

（b）簡化畫法

2.2.1共發(fā)射極基本放大電路的組成2.2共發(fā)射極基本放大電路電子技術及應用

第2版圖2-3

共發(fā)射極放大電路（a）實際電路

（b）簡化畫法

2.2.1共發(fā)射極基本放大電路的組成2.2共發(fā)射極基本放大電路電子技術及應用

第2版圖2-3

共發(fā)射極放大電路（a）實際電路

（b）簡化畫法

2.2.1共發(fā)射極基本放大電路的組成2.2共發(fā)射極基本放大電路電子技術及應用

第2版圖2-3

共發(fā)射極放大電路（a）實際電路

（b）簡化畫法

2.2.1共發(fā)射極基本放大電路的組成2.2共發(fā)射極基本放大電路電子技術及應用

第2版圖2-3

共發(fā)射極放大電路（a）實際電路

（b）簡化畫法

2.2.2共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析2.2共發(fā)射極基本放大電路圖2-4放大電路的直流通路（a）

（b）

電子技術及應用

第2版2.2.2共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析2.2共發(fā)射極基本放大電路圖2-5靜態(tài)工作點的計算電路（a）

（b）

式（2-1）式（2-2）式（2-3）電子技術及應用

第2版2.2.2共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析2.2共發(fā)射極基本放大電路圖2-6靜態(tài)工作點的確定電子技術及應用

第2版2.2.2共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析2.2共發(fā)射極基本放大電路圖2-7【例2-1】電路（a）

（b）

電子技術及應用

第2版2.2.2共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析2.2共發(fā)射極基本放大電路圖2-8【例2-1】輸出直流負載線和靜態(tài)工作點當時：當時：電子技術及應用

第2版2.2.3共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析2.2共發(fā)射極基本放大電路圖2-9動態(tài)電路1、共發(fā)射極放大電路的交流通路電子技術及應用

第2版2.2.3共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析2.2共發(fā)射極基本放大電路圖2-10動態(tài)電路1、共發(fā)射極放大電路的交流通路

（b）

（a）

為簡化問題，便于交流分析，對如圖2-9所示的共發(fā)射極放大電路作如下處理，便可以得到它的交流通路，如圖2-10a所示，整理后可得到圖2-10b所示的電路。電子技術及應用

第2版2.2.3共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析2.2共發(fā)射極基本放大電路圖2-12晶體管的微變等效電路2、晶體管的微變等效模型

由于晶體管是非線性元件，在進行放大電路的交流分析時，需要將晶體管線性化，等效為一個線性元件，進而將放大電路等效成為一個線性電路，即微變等效電路，這樣就可用分析線性電路的方法，來分析晶體管放大電路，計算相關的動態(tài)性能指標。電子技術及應用

第2版2.2.3共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析2.2共發(fā)射極基本放大電路圖2-13共射極發(fā)達電路的微變等效電路3、用微變等效電路法分析動態(tài)工作情況（a）

（b）

晶體管放大電路空載:晶體管放大電路負載:電子技術及應用

第2版2.2.3共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析2.2共發(fā)射極基本放大電路圖2-16【例2-2】題圖

（a）

（b）

電子技術及應用

第2版2.2.3共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析2.2共發(fā)射極基本放大電路圖2-16【例2-2】題圖

（b）

（2）?。弘娮蛹夹g及應用

第2版2.2.3共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析2.2共發(fā)射極基本放大電路圖2-16【例2-2】題圖

（b）

（3）放大電路的輸入電阻

放大電路的輸出電阻

放大電路的電壓放大倍數(shù)（4）輸入電壓

輸出電壓電子技術及應用

第2版2.2.3共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析2.2共發(fā)射極基本放大電路圖2-17放大電路中電壓電流波形圖

電子技術及應用

第2版2.2.4放大電路的非線性失真2.2共發(fā)射極基本放大電路

正常工作的放大電路要求輸出信號不能失真。所謂失真是指輸出信號偏離輸入信號的波形。當放大電路的靜態(tài)工作點設置不合適或者當信號源電壓過大，就會使輸出信號超出了晶體管的線性放大區(qū)，進入了飽和區(qū)或者截止區(qū)，產生非線性失真。由此可見，放大電路的失真包括飽和失真和截止失真兩種情況。電子技術及應用

第2版2.2.4放大電路的非線性失真2.2共發(fā)射極基本放大電路

當靜態(tài)工作點設置過低，在信號源的正半周可以正常工作，但在信號源的負半周時，輸入信號電壓的波形進入了截止區(qū)，導致輸出電壓的正半周波形失真，稱為截止失真，如圖2-18所示。圖2-18截止失真電子技術及應用

第2版2.2.4放大電路的非線性失真2.2共發(fā)射極基本放大電路

當靜態(tài)工作點設置過高時，就會出現(xiàn)與截止失真完全相反的現(xiàn)象。在信號源的正半周，有些工作點已進入飽和區(qū)，引起輸出電壓的正半周波形失真，稱為飽和失真，如圖2-19所示。圖2-19飽和失真

此外當信號源的電壓過大時也會導致截止失真和飽和失真的情況。電子技術及應用

第2版2.3.1分壓式固定偏置放大電路的基本組成2.3分壓式固定偏置放大電路的分析圖2-20分壓式固定偏置放大電路

（a）

（b）

電子技術及應用

第2版2.3.2分壓式固定偏置放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2.3分壓式固定偏置放大電路的分析圖2-20分壓式固定偏置放大電路

（a）

（b）

電子技術及應用

第2版2.3.2分壓式固定偏置放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2.3分壓式固定偏置放大電路的分析

通過分析可以看出，分壓式固定偏置放大電路具有自動穩(wěn)定靜態(tài)工作點的能力。電子技術及應用

第2版2.3.3分壓式固定偏置放大電路的分析2.3分壓式固定偏置放大電路的分析1、靜態(tài)分析圖2-20分壓式固定偏置放大電路

（b）

電子技術及應用

第2版2.3.3分壓式固定偏置放大電路的分析2.3分壓式固定偏置放大電路的分析2、動態(tài)分析圖2-21分壓式固定偏置電路的交流通路和微變等效電路

（b）

分壓式固定偏置放大電路的交流通路如圖2-21a所示，圖2-21b為其微變等效電路。（a）

電子技術及應用

第2版2.3.3分壓式固定偏置放大電路的分析2.3分壓式固定偏置放大電路的分析圖2-20分壓式固定偏置放大電路

（a）

（b）

電子技術及應用

第2版2.3.3分壓式固定偏置放大電路的分析2.3分壓式固定偏置放大電路的分析解:（1）利用放大電路的直流通路，如圖2-20b所示電子技術及應用

第2版2.3.3分壓式固定偏置放大電路的分析2.3分壓式固定偏置放大電路的分析解:（2）先求出晶體管的輸入電阻根據(jù)如圖2-21b所示的放大電路的微變等效電路，可得電壓放大倍數(shù):輸入電阻:輸出電阻:電子技術及應用

第2版2.3.3分壓式固定偏置放大電路的分析2.3分壓式固定偏置放大電路的分析圖2-22無旁路電容的交流通路和微變等效電路

（a）

（b）

電子技術及應用

第2版2.3.3分壓式固定偏置放大電路的分析2.3分壓式固定偏置放大電路的分析無旁路電容時電壓放大倍數(shù)為：

輸入電阻和輸出電阻的分析在此恕不贅述，請讀者根據(jù)兩次電壓法自行分析。由以上的計算分析可知，如果射極電阻旁沒有并聯(lián)旁路電容，會使電壓放大倍數(shù)大大下降。電子技術及應用

第2版2.4.1共集電極放大電路組成2.4共集電極放大電路1、電路的基本組成

共集電極放大電路如圖2-23a所示。圖2-23c所示為共集電極放大電路的交流通路，從圖中可以看出，輸入信號是從基極和集電極輸入，輸出信號是從發(fā)射極和集電極送出，也就是說，集電極是輸入與輸出電路的公共端，因此被稱為共集電極放大電路。由于負載電阻是接在發(fā)射極的，輸出信號從晶體管發(fā)射極取出，所以共集電極放大電路也稱為“射極輸出器”。

（a）（b）（c）圖2-23共集電極放大電路電子技術及應用

第2版2.4.2共集電極放大電路靜態(tài)分析

（b）圖2-23共集電極放大電路如圖2-23b所示為共集電極放大電路的直流通路，可得：電子技術及應用

第2版2.4共集電極放大電路2.4.3共集電極放大電路動態(tài)分析圖2-24共集電極放大電路如圖2-24所示為共集電極放大電路的微變等效電路。（1）輸入電阻（2）輸入電阻（3）放大倍數(shù)電子技術及應用

第2版2.4共集電極放大電路2.4.4共集電極放大電路的特點2.5共基極放大電路

2）共集電極放大電路的輸入電阻高，可以用作多級放大電路的輸入級，使電路的輸入信號與信號源信號基本相等。3）共集電極放大電路的輸出電阻低，可用作多級放大電路的輸出級，以提高電路的帶負載能力。電子技術及應用

第2版2.4.4共集電極放大電路的特點

例2-4電路如圖2-26a所示，負載開路，試根據(jù)圖中所示已知條件計算放大電路的靜態(tài)工作點、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。（a）（b）圖2-26例2-4題圖

解:（1）畫出電路的直流通路如圖2-26b所示，計算靜態(tài)工作點。電子技術及應用

第2版2.5共基極放大電路

（2）晶體管的輸入電阻（3）電壓放大倍數(shù)（4）由于負載開路，得輸入電阻（5）輸出電阻電子技術及應用

第2版2.5共基極放大電路2.4.4共集電極放大電路的特點2.5.1共基極放大電路組成

（a）（b）（c）圖2-27共基極放大電路電子技術及應用

第2版2.5共基極放大電路2.5.2共基極放大電路靜態(tài)分析（b）圖2-27共基極放大電路如圖2-27b所示為共基極放大電路的直流通路，可得出：電子技術及應用

第2版2.5共基極放大電路2.5.3共基極放大電路動態(tài)分析圖2-28共基極放大電路微變等效電路

如圖2-28所示為共基極放大電路的微變等效電路。輸入電阻：輸出電阻：電壓放大倍數(shù)：電流放大倍數(shù)：電子技術及應用

第2版2.5共基極放大電路2.6.1多級放大電路的耦合方法2.6多級放大電路

用一個晶體管管構成的放大電路，稱為單級放大電路。實際運用時常常要把多個單級放大電路級聯(lián)起來，組成多級放大電路。多級放大電路的第一級稱為輸入級，對輸入級的要求往往與輸入信號有關；中間級的用途是進行信號放大，提供足夠大的放大倍數(shù)，常由幾級放大電路組成；多級放大電路的最后一級是輸出級，它與負載相接，因此對輸出級的要求要考慮負載的性質。

信號源和放大器之間，放大器中各級之間，放大器與負載之間的連接方式稱為耦合方式。常用的耦合方式有三種：阻容耦合、直接耦合和變壓器耦合。

（a）（b）圖2-30

多級放大電路

阻容耦合應用于分立元件多級交流放大電路，不能放大緩慢變化信號和直流信號，也不便于集成化。如圖2-30a所示。

如圖2-30b所示為直接耦合多級放大電路，這種電路既能放大交流信號，也能放大緩慢變化信號和直流信號，并且便于集成化。但直接耦合使前后級之間存在著直流通路，造成各級工作點相互影響，存在零點漂移問題。電子技術及應用

第2版2.6.2多級放大電路的分析

（1）電壓放大倍數(shù)

圖2-31所示方框圖為級放大電路的交流等效電路。

圖2-31多級放大電路方框圖

根據(jù)放大電路電壓放大倍數(shù)的定義，可得

（2）輸入電阻和輸出電阻

根據(jù)放大電路輸入電阻和輸出電阻的定義，多級放大電路的輸入電阻就是輸入級（即第一級）的輸入電阻，而多級放大電路的輸出電阻就是輸出級（即最后一級）的輸出電阻。在具體計算輸入電阻或輸出電阻時，有時它們不僅僅決定于本級參數(shù)，也與后級或前級的參數(shù)有關。電子技術及應用

第2版2.6多級放大電路2.6.2多級放大電路的分析

圖2-32【例2-5】題圖解：微變等效電路如圖2-33所示。

圖2-33【例2-5】微變等效電路電子技術及應用

第2版2.6多級放大電路2.5.2多級放大電路的分析（1）分別求兩級的輸入電阻和輸出電阻第一級：第二級：

2）兩級的放大倍數(shù)和放大器對信號源的放大倍數(shù)第一級：第二級：放大器對信號源的放大倍數(shù)（3）放大電路的輸入電阻和輸出電阻電子技術及應用

第2版2.6多級放大電路2.5.2多級放大電路的分析

解：根據(jù)要求畫出直流通路，如圖2-35所示，并計算兩級的靜態(tài)工作點。

圖2-35【例2-6】題圖

圖2-34【例2-6】題圖電子技術及應用

第2版2.6多級放大電路2.5.2多級放大電路的分析第一級為共發(fā)射極放大電路，靜態(tài)工作點的計算為：取：

第二級為共集電極放大電路，靜態(tài)工作點的計算為：電子技術及應用

第2版2.6多級放大電路主編：張靜之電子技術及應用

第2版第三章功率放大和場效應管放大電路電子技術及應用

第2版主要內容

通過本章節(jié)的學習可以達到：1、理解功率放大器的分類；2、理解無輸出電容（OCL）功率放大器的工作原理，掌握電路的分析方法；3、理解無輸出變壓器（OTL）功率放大器的工作原理，掌握電路的分析方法；4、了解絕緣柵場效應晶體管的結構，理解絕緣柵場效應晶體管的結構的工作原理，能夠正確運用管子的參數(shù)；5、理解場效應管放大電路的連接方式，掌握場效應管放大電路的靜態(tài)和動態(tài)分析方法。教學導航3.3場效應管放大電路3.1功率放大電路的概述3.2絕緣柵場效應晶體管電子技術及應用

第2版第三章功率放大和場效應管放大電路

1、在實際應用的電子電路中，有很多的大功率負載，如：揚聲器、伺服電機、指示表頭、記錄器等，這就要求放大電路的輸出要有足夠大的功率；3.1功率放大電路3.1.1功率放大電路的要求

2、功率放大器簡稱功放，是要求給負載提供足夠大功率的不失真的輸出信號去驅動負載，并能高效率地實現(xiàn)能量轉換的放大電路；

3、功率放大器一般設置在多級放大電路的最后一級，又稱輸出級；

4、功率放大器通常工作于大電壓、大電流狀態(tài)，管子的損耗功率和發(fā)熱都會很嚴重，所以在使用時不僅要選用大功率三極管，而且要按照規(guī)定要求加裝散熱裝置。電子技術及應用

第2版

如圖3-1所示，按照靜態(tài)工作點設置位置不同，可以將功率放大器的工作狀態(tài)可以分為甲類、乙類和甲乙類放大等形式。

3.1功率放大電路3.1.2功率放大電路的分類圖3-1不同類型功放的靜態(tài)工作點設置電子技術及應用

第2版

甲類工作狀態(tài)的靜態(tài)工作點Q處于晶體管的放大區(qū)內，基本選在負載線的中點，如圖3-1a所示。其優(yōu)點是非線性失真小，缺點是整個周期內晶體管中都有電流流過，管耗大，在理想情況下功放管的效率也僅僅是50％，除了對保真度要求非常高的場合外已經很少應用。

3.1功率放大電路3.1.2功率放大電路的分類

如圖3-1b所示為乙類工作狀態(tài)，它是將靜態(tài)工作點設置在放大區(qū)和截止區(qū)的交界處靜態(tài)時電流為零,管耗低，效率高。從圖3-1b中可以看出，在乙類工作狀態(tài)下，輸出信號只有輸入信號的半個周期，另外半個周期被截止了。因此在實際應用中，往往選用兩個不同管型的晶體管，在輸入信號的正、負半周交替導通，然后在負載上合成一個完整的輸出信號，稱為乙類互補對稱功率放大電路。

如圖3-1c所示為甲乙類工作狀態(tài)。在此狀態(tài)下，功放管的靜態(tài)工作點的位置設置低于甲類，高于乙類，靜態(tài)時ICQ稍大于零，管耗不大，效率高。

電子技術及應用

第2版

1、乙類雙電源互補對稱OCL電路的工作原理3.1功率放大電路3.1.3雙電源互補對稱功率放大電路

在如圖3-2所示的電路中，晶體管VT1是NPN管型，晶體管VT1是PNP管型，兩只管子的性能參數(shù)完全相同，均接成共集電極狀態(tài)。電路由雙電源供電（+UCC和-UEE），無輸出電容，所以又稱為OCL電路。圖3-2乙類雙電源互補對稱OCL電路圖3-3乙類雙電源互補對稱OCL電路的輸出特性電子技術及應用

第2版

1、乙類雙電源互補對稱OCL電路的工作原理3.1功率放大電路3.1.3雙電源互補對稱功率放大電路圖3-2乙類雙電源互補對稱OCL電路圖3-3乙類雙電源互補對稱OCL電路的輸出特性圖3-2乙類雙電源互補對稱OCL電路圖3-3乙類雙電源互補對稱OCL電路的輸出特性電子技術及應用

第2版

1、乙類雙電源互補對稱OCL電路的工作原理3.1功率放大電路3.1.3雙電源互補對稱功率放大電路圖3-2乙類雙電源互補對稱OCL電路圖3-3乙類雙電源互補對稱OCL電路的輸出特性電子技術及應用

第2版

2、電路的參數(shù)分析3.1功率放大電路3.1.3雙電源互補對稱功率放大電路圖3-3乙類雙電源互補對稱OCL電路的輸出特性（1）最大輸出功率電子技術及應用

第2版

2、電路的參數(shù)分析3.1功率放大電路3.1.3雙電源互補對稱功率放大電路（2）管耗由此可得：電子技術及應用

第2版

2、電路的參數(shù)分析3.1功率放大電路3.1.3雙電源互補對稱功率放大電路（3）直流電源供給的功率當輸入信號足夠大時:（4）效率電子技術及應用

第2版

3、甲乙類雙電源互補對稱OCL電路3.1功率放大電路3.1.3雙電源互補對稱功率放大電路

在乙類雙電源互補對稱OCL電路中，由于沒有直流偏置，當輸入信號電壓小于VT1和VT2的死區(qū)電壓時，兩只晶體管均處于截止狀態(tài)，只有當輸入信號電壓大于死區(qū)電壓時，VT1和VT2才能導通。由此可見，在乙類工作狀態(tài)下，兩只晶體管輪流導通銜接不好，會使輸出信號在正弦波在過零點時產生了嚴重的失真現(xiàn)象，這種失真就稱為交越失真，如圖3-4所示。圖3-4乙類工作狀態(tài)交越失真電子技術及應用

第2版

3、甲乙類雙電源互補對稱OCL電路3.1功率放大電路3.1.3雙電源互補對稱功率放大電路

從交越失真產生的原因可知，只要能夠解決晶體管“死區(qū)”影響，就能克服交越失真。通常給晶體管VT1和VT2的發(fā)射結加上較小的正向偏置電壓，使靜態(tài)時晶體管VT1和VT2都工作在微導通的狀態(tài)，即電路工作在甲乙類狀態(tài)，如圖3-5所示。圖3-5甲乙類雙電源互補對稱OCL電路電子技術及應用

第2版3.1功率放大電路3.1.4單電源互補對稱功率放大電路

雙電源互補對稱功率放大電路采用雙電源供電，在使用和維護上有許多不便之處，為了克服這個缺點，可采用單電源供電的互補對稱電路，這種電路的輸出端不連接變壓器，通過電容C與負載RL耦合，又稱為OTL電路。如圖3-6a所示為乙類工作狀態(tài)單電源互補對稱OTL放大電路。（a）（b）圖3-6單電源互補對稱OTL放大電路電子技術及應用

第2版3.1功率放大電路3.1.4單電源互補對稱功率放大電路（b）圖3-6單電源互補對稱OTL放大電路電子技術及應用

第2版3.1功率放大電路3.1.4單電源互補對稱功率放大電路（b）圖3-6單電源互補對稱OTL放大電路電子技術及應用

第2版3.2絕緣柵場效應晶體管3.2.1絕緣柵場效應晶體管的結構

場效應晶體管（FieldEffectTransistor縮寫（FET））簡稱場效應管。具有輸入電阻高、噪聲小、功耗低、動態(tài)范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域寬等優(yōu)點。場效應管按照其結構可分為兩大類：結型場效應管（JunctionFieldEffectTransistor）和絕緣柵場效應管（InsulatedGateFieldEffectTransistor）。

絕緣柵場效應晶體管按照其導電類型的不同，分為N溝道和P溝道，它們的工作原理相同，只是電源極性相反而已，每種結構的場效應管又可分為增強型和耗盡型兩種。電子技術及應用

第2版3.2絕緣柵場效應晶體管3.2.1絕緣柵場效應晶體管的結構

（a）（b）圖3-7N溝道增強型MOS管結構及圖形符號電子技術及應用

第2版3.2絕緣柵場效應晶體管3.2.2絕緣柵場效應晶體管工作原理

圖3-8N溝道增強型場效應管的工作過程1、增強型場效應晶體管工作原理電子技術及應用

第2版3.2絕緣柵場效應晶體管3.2.2絕緣柵場效應晶體管工作原理（a）(b)圖3-9N溝道增強型場效應管的特性曲線電子技術及應用

第2版3.2絕緣柵場效應晶體管3.2.2絕緣柵場效應晶體管工作原理（a）(b)圖3-10N溝道耗盡型絕緣柵場效應管工作原理和圖形符號2、耗盡型場效應管工作原理電子技術及應用

第2版3.2絕緣柵場效應晶體管3.2.2絕緣柵場效應晶體管工作原理（a）(b)圖3-12P溝道耗盡型和增強型絕緣柵場效應管的圖形符號（a）(b)圖3-11N溝道耗盡型場效應管轉移特性曲線和輸出特性曲線電子技術及應用

第2版3.2絕緣柵場效應晶體管3.2.3絕緣柵場效應晶體管主要參數(shù)電子技術及應用

第2版3.2絕緣柵場效應晶體管3.2.3絕緣柵場效應晶體管主要參數(shù)電子技術及應用

第2版3.2絕緣柵場效應晶體管3.2.4絕緣柵場效應晶體管特點和注意事項

1、特點（1）場效應管是電壓控制器件，它通過柵源電壓來控制漏極電流；

（2）場效應管的控制輸入端電流極小，因此它的輸入電阻（107～1015Ω）很大。（3）它是利用多數(shù)載流子導電，因此它的溫度穩(wěn)定性較好；

（4）它組成的放大電路的電壓放大系數(shù)要小于晶體管組成放大電路的電壓放大系數(shù)；（5）場效應管的抗輻射能力強；（6）由于它不存在雜亂運動的電子擴散引起的散粒噪聲，所以噪聲低。電子技術及應用

第2版3.2絕緣柵場效應晶體管3.2.4絕緣柵場效應晶體管特點和注意事項2、使用注意事項

（1）絕緣柵場效應管的輸入電阻很高，柵極上很容易積累較高的靜電電壓將絕緣層擊穿，在保存場效應管時應將它的3個電極短接起來，柵極禁止懸空；

（2）在電路中，柵、源極間應有固定電阻或穩(wěn)壓管并聯(lián)，以保證有一定的直流通道；

（3）在進行絕緣柵場效應晶體管焊接時，應使電烙鐵外殼良好接地，最好能夠斷電后在焊接。電子技術及應用

第2版3.3場效應管放大電路3.3.1場效應管放大電路的三種接法

由場效應管構成的放大電路必須建立合適的靜態(tài)工作點，以使場效應管工作在線性放大區(qū)。場效應管是電壓控制器件，它的偏置電路只需柵極偏壓，不需柵極偏流，其轉移特性體現(xiàn)了柵極電壓對漏極電流的控制作用。電子技術及應用

第2版3.3場效應管放大電路3.3.1場效應管放大電路的三種接法

場效應管組成放大電路時也有三種組態(tài)，即共源放大電路、共漏放大電路和共柵放大電路。以N溝道結型場效應管為例，如圖a所示為共源放大電路交流通路；如圖b所示為共漏放大電路交流通路；如圖c所示為共柵放大電路交流通路。場效應管放大電路的三種組態(tài)電子技術及應用

第2版3.3場效應管放大電路3.3.2場效應管放大電路靜態(tài)分析電子技術及應用

第2版3.3場效應管放大電路3.3.2場效應管放大電路靜態(tài)分析1、自給偏壓電路圖3-13自給偏壓共源極放大電路電子技術及應用

第2版3.3場效應管放大電路3.3.2場效應管放大電路靜態(tài)分析2、分壓式偏置電路圖3-14分壓式偏置共源極放大電路電子技術及應用

第2版3.3場效應管放大電路3.3.3場效應管放大電路動態(tài)分析1、MOS管的微變等效模型圖3-15MOS管及其微變等效模型電子技術及應用

第2版3.3場效應管放大電路3.3.3場效應管放大電路動態(tài)分析2、利用微變等效電路計算參數(shù)

把MOS管用其微變等效模型代替，作出放大電路的微變等效電路，就可以計算放大電路的性能指標，下面以圖3-14為例說明計算過程。圖3-14分壓式偏置共源極放大電路圖3-16圖3-14的微變等效電路電子技術及應用

第2版3.3場效應管放大電路3.3.3場效應管放大電路動態(tài)分析2、利用微變等效電路計算參數(shù)如圖3-16所示所以電壓放大倍數(shù)為：電路的輸入電阻為：圖3-16圖3-14的微變等效電路電子技術及應用

第2版3.3場效應管放大電路3.3.3場效應管放大電路動態(tài)分析圖3-17源極輸出器

圖3-17是源極輸出器的電路，它與晶體管構成的射極輸出器一樣，具有電壓放大倍數(shù)小于1但接近1，輸入電阻高和輸出電阻低的特點。電子技術及應用

第2版3.3場效應管放大電路3.3.3場效應管放大電路動態(tài)分析解：（1）由圖可知

因此，靜態(tài)工作點可由下列方程組求得解之得或者

由此得：電子技術及應用

第2版3.3場效應管放大電路3.3.3場效應管放大電路動態(tài)分析(2)電壓放大倍數(shù)為:輸入電阻為:輸出電阻為：電子技術及應用

第2版主編：張靜之電子技術及應用

第2版第四章集成運算放大器主要內容

通過本章節(jié)的學習可以達到：1、理解零點漂移的現(xiàn)象；掌握差動放大電路的工作原理及放大作用；2、理解集成運算放大器的基本組成，掌握理想集成運算放大器的特性；3、掌握集成運算放大器在線性區(qū)的基本運算電路；

4、理解集成運算放大器非線性應用；電子技術及應用

第2版教學導航第四章集成運算放大器4.1差動放大電路4.2集成運算放大器4.3集成運算放大的線性應用4.4集成運算放大構成的比較電路電子技術及應用

第2版

在實際的電子線路中，經常采用直接耦合的放大電路來傳遞一些變化緩慢的信號和直流信號，直接耦合也存在這一些問題。首先，直接耦合方式前后級之間靜態(tài)工作點相互影響；其次，直接耦合電路存在零點漂移的問題。4.1差動放大電路4.1.1差動放大電路的結構

零點漂移是指當輸入信號為零時，在放大器的輸出端出現(xiàn)緩慢而無規(guī)則的電壓波動。這主要是由于晶體管的參數(shù)受溫度影響較大，或者電源電壓不穩(wěn)定等因素造成的。差動放大電路也稱差分放大電路，能夠有效的抑制零點漂移。電子技術及應用

第2版（a）（b）圖4-1基本差動放大電路

如圖4-1a所示是基本差動放大電路的原理圖。圖中，晶體管VT1和VT2是兩個特性相同的晶體管，由發(fā)射極電阻RE耦合成對稱的共射極電路，左右兩邊RC相等；電路由正負電源（+UCC和-UEE）供電，且UCC=UEE；電路具有兩個輸入端，輸入信號從兩個基極與地之間輸入；兩個輸出端，輸出信號從兩個集電極輸出，所以又稱為雙端輸入雙端輸出。4.1.1差動放大電路的結構4.1差動放大電路電子技術及應用

第2版（b）圖4-1基本差動放大電路4.1.2雙端輸入雙端輸出差動放大電路的靜態(tài)分析4.1差動放大電路電子技術及應用

第2版圖4-2共模信號輸入時的交流通路4.1.3雙端輸入雙端輸出差動放大電路的動態(tài)分析1、共模信號輸入及共模放大倍數(shù)4.1差動放大電路電子技術及應用

第2版圖4-3差模信號輸入時的交流通路4.1.3雙端輸入雙端輸出差動放大電路的動態(tài)分析2、差模信號輸入和差模放大倍數(shù)4.1差動放大電路電子技術及應用

第2版4.1.3雙端輸入雙端輸出差動放大電路的動態(tài)分析3、雙端輸入雙端輸出差動放大電路的共模抑制比4.1差動放大電路電子技術及應用

第2版4.1.3雙端輸入雙端輸出差動放大電路的動態(tài)分析4、雙端輸入雙端輸出差動放大電路的差模輸入電阻和差模輸出電阻圖4-4差模輸入電阻的計算

如圖4-4所示，雙端輸入雙端輸出差動放大電路差模輸入電阻的定義為：經推導可得，雙端輸入雙端輸出差動放大電路的差模輸出電阻為：4.1差動放大電路電子技術及應用

第2版4.1.3雙端輸入雙端輸出差動放大電路的動態(tài)分析5、比較信號（a）（b）圖4-5比較輸入時的交流通路及輸入信號等效變換或4.1差動放大電路電子技術及應用

第2版4.1.4差動放大電路其他輸入方式的動態(tài)分析（a）（b）圖4-6單端輸入雙端輸出差動放大電路的交流通路及信號變換

差動放大電路除了雙端輸入雙端輸出方式外，還可以采用雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出和單端輸入單端輸出三種工作狀態(tài)。1、單端輸入雙端輸出4.1差動放大電路電子技術及應用

第2版4.1.4差動放大電路其他輸入方式的動態(tài)分析（a）（b）圖4-7基本差動放大電路雙端輸入單端輸出的交流通路及信號變換2、雙端輸入單端輸出

如圖4-7a所示為雙端輸入單端輸出差動放大電路的交流通路電路，設電路的輸入信號是一對比較輸入信號，將信號分解成共模信號與差模信號線性疊加的等效變換電路如圖4-7b所示。輸出電阻為：4.1差動放大電路電子技術及應用

第2版4.1.4差動放大電路其他輸入方式的動態(tài)分析（3）單端輸入單端輸出

在單端輸入單端輸出差動放大電路分析時，先將輸入端的輸入信號分解成一對差模信號和一對共模信號，然后再進行性能指標的分析，就可以得出相應的結論了，請讀者自行分析不再贅述。4.1差動放大電路電子技術及應用

第2版4.2集成運算放大器簡介4.2.1集成運算放大器的基本結構

圖4-8是典型集成運放的原理框圖，它主要由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路四個主要環(huán)節(jié)構成。圖4-8集成運算放大器原理框圖

輸入級通常采用差動放大電路，它有同相和反相兩個輸入端。要求其輸入電阻高，抑制干擾，減小零點漂移。它是集成運算放大器性能的關鍵環(huán)節(jié)。

中間級主要是完成電壓放大任務，要求有較高的電壓增益，一般采用帶有源負載的共射極電壓放大器。

輸出級的作用是驅動負載，要求其輸出電阻低，帶負載能力搶，能夠提供一定的功率，一般采用互補對稱的功率放大器。

偏置電路是為上述各級電路提供穩(wěn)定、合理的偏置電流，使各級電路有合適的靜態(tài)工作點，一般由各種恒流源電路構成。電子技術及應用

第2版4.2集成運算放大器簡介4.2.2集成運算放大器的主要參數(shù)

集成運放的參數(shù)是評價其性能好壞的主要指標，是正確選擇和使用各種不同類型的集成運放的依據(jù)，常用的參數(shù)如下：電子技術及應用

第2版4.2集成運算放大器簡介4.2.3理想集成運算放大器的特性

1、理想集成運算放大器的符號和特點圖4-9集成運算放大器的符號電子技術及應用

第2版4.2集成運算放大器簡介4.2.3理想集成運算放大器的特性

2、電壓傳輸特性（a）（b）4-10運算放大器的電壓傳輸特性電子技術及應用

第2版4.2集成運算放大器簡介4.2.3理想集成運算放大器的特性

3、運算放大器的重要特性

理想運算放大器同相輸入端與反相輸入端電位相等稱為“虛短”。電子技術及應用

第2版4.2集成運算放大器簡介4.2.3理想集成運算放大器的特性

3、運算放大器的重要特性

（2）如果集成運算放大器處于開環(huán)狀態(tài)或者引入了正反饋時，集成運放就工作在非線性區(qū)，此時微小的輸入電壓變化都會使運算放大器的輸出電壓達到飽和，即：電子技術及應用

第2版4.3集成運算放大器的線性應用4.3.1集成運算放大器的比例運算電路1、反相比例運算電路

將輸入信號按比例放大的電路，稱為比例運算電路，包括反向比例運算電路和同相比例運算電路。圖4-11反相比例運算電路就構成了一個反相器，即：若：則：且：即：可得：或：電子技術及應用

第2版4.3集成運算放大器的線性應用4.3.1集成運算放大器的比例運算電路2．同相比例運算電路（a）（b）圖4-12同相比例運算電路和電壓跟隨器由于運算放大器的虛短和虛斷可得出：可得：

整理得：或：

電子技術及應用

第2版4.3集成運算放大器的線性應用4.3.2集成運算放大器的加法運算電路1、反相輸入加法運算電路圖4-13反相輸入加法運算電路且：

可得：又因為：

因為：可得：整理得：當：則：電子技術及應用

第2版4.3集成運算放大器的線性應用4.3.2集成運算放大器的加法運算電路2、同相輸入加法運算電路圖4-14同相輸入加法運算電路同相輸入端電壓滿足關系式：

該電路運放的反相輸入端電壓為：當：則：

由同相輸入加法運算電路的推導過程可以看出，該電路的電阻阻值調整比較麻煩，實際使用中不如反相輸入加法運算電路方便。電子技術及應用

第2版4.3集成運算放大器的線性應用4.3.3集成運算放大器的減法運算電路圖4-15減法運算電路當：則：由圖4-15可得：所以從上列式可得出：當：則：電子技術及應用

第2版4.3集成運算放大器的線性應用4.3.3集成運算放大器的減法運算電路例4-1電路如圖4-16所示為有運算放大器構成的兩級電路，試求輸出電壓圖4-16例3-1電路圖電子技術及應用

第2版4.3集成運算放大器的線性應用4.3.4集成運算放大器的積分和微分運算電路1、積分運算電路（a）（b）圖4-17積分運算電路根據(jù)電路可知:電子技術及應用

第2版4.3集成運算放大器的線性應用4.3.4集成運算放大器的積分和微分運算電路圖4-18例4-2積分電路圖4-19例4-2輸入和輸出波形輸出電壓的波形如圖4-19b所示。電子技術及應用

第2版4.3集成運算放大器的線性應用4.3.4集成運算放大器的積分和微分運算電路2、微分運算電路（a）（b）圖4-20微分運算電路

如圖4-20（a）所示電路為微分運算電路，由圖可得：電子技術及應用

第2版4.4集成運算放大器構成的比較電路4.4.1電壓比較器與過零比較器（a）（b）圖4-21電壓比較器及其電壓傳輸特性電子技術及應用

第2版4.4集成運算放大器構成的比較電路4.4.1電壓比較器與過零比較器（a）（b）圖4-22過零比較器及其電壓傳輸特性（a）（b）圖4-23帶限幅輸出的過零比較器及其電壓傳輸特性電子技術及應用

第2版4.4集成運算放大器構成的比較電路4.4.2滯回比較器（a）（b）圖4-24滯回比較器及其電壓傳輸特性

電壓比較器工作靈敏，但是抗干擾能力差，輸出信號受輸入信號影響較大，尤其是在參考電壓附近，輸入信號的任何微小變化都會引起輸出信號的躍變。滯回比較器具有一定的滯回效應，即具有慣性，抗干擾能力較強。圖4-24a所示電路是帶限幅輸出的滯回比較器電路，輸入信號從運算放大器的反向端輸入，滯回比較器電路中引入了正反饋。圖4-24b所示為其電壓傳輸特性。

圖4-24a所示電路是帶限幅輸出的滯回比較器電路，輸入信號從運算放大器的反向端輸入，滯回比較器電路中引入了正反饋。圖4-24b所示為其電壓傳輸特性。滯回比較器電路中的集成運算發(fā)放大器工作在非線性區(qū)。電子技術及應用

第2版電子技術及應用

第2版4.4集成運算放大器構成的比較電路4.4.2滯回比較器（a）（b）圖4-24滯回比較器及其電壓傳輸特性主編：張靜之電子技術及應用

第2版第五章放大電路中的反饋主要內容

通過本章節(jié)的學習可以達到：

1、理解反饋的基本概念和原理；

2、理解瞬時極性法，掌握反饋類型的判定方法；

3、掌握交流負反饋四種組態(tài)；

4、理解負反饋對放大電路性能的影響