模拟电子电路期末复习 习题课件课件

1、Xiaohui LingDepartment of Physics and Electronic Information Science第一讲第一讲 半导体二极管半导体二极管1.1 半导体基本知识半导体基本知识 P P型、型、N N型半导体，型半导体，PNPN结的形成及其结的形成及其特性特性1.2 二极管二极管 二极管伏安特性曲线，二极管的四二极管伏安特性曲线，二极管的四种模型，稳压二极管的模型与应用种模型，稳压二极管的模型与应用本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体中存在数量相等的两种载流本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即子，即电子电子(electron)和和空穴空穴(ho

2、le) 。 温度越高，载流子的浓度越高。因此本温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度和光照是影征半导体的导电能力越强，温度和光照是影响半导体性能的两个重要的外部因素，这是响半导体性能的两个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。半导体的一大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子的本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。浓度。杂质半导体杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质，在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。大大增加。使自

3、由电子浓度大大增加的杂质半导体使自由电子浓度大大增加的杂质半导体称为称为N N型半导体型半导体（电子半导体），使空穴浓（电子半导体），使空穴浓度大大增加的杂质半导体称为度大大增加的杂质半导体称为P P型半导体型半导体（空穴半导体）。（空穴半导体）。N N型半导体型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相临的半导体原子形成共价键，其中四个与相临的半导体原子形成共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不受

4、束缚，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原子给出一个电子，称为子给出一个电子，称为施主原子施主原子。+4+4+5+4N N型半导体型半导体多余电子多余电子磷原子磷原子P P型半导体型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相临的半导体原子形成共价

5、键时，产生一个空相临的半导体原子形成共价键时，产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼原子接受电子，所以称为原子接受电子，所以称为受主原子受主原子。+4+4+3+4空穴空穴P P型半导体型半导体硼原子硼原子练习题练习题1 1N N型半导体是在本征半导体中掺入型半导体是在本征半导体中掺入 价价元素，其多数载流子是元素，其多数载流子是 ，少数载流子，少数载流子是是 。P P型半导体是在本征半导体中掺型半导体是在本征半导体中掺入入 价元素，其多数载流子是价元素，其多数载流

6、子是 ，少数载流子是少数载流子是 。2. 2.半导体中的少数载流子产生的原因是半导体中的少数载流子产生的原因是( )( )A.A.外电场外电场 B. B.内电场内电场 C. C.热激发热激发 D. D.掺杂掺杂5 5电子电子空穴空穴3 3空穴空穴电子电子C C载流子的漂移与扩散载流子的漂移与扩散漂移运动：漂移运动： 在电场作用引起的载流子的运动称为在电场作用引起的载流子的运动称为漂漂移运动移运动。扩散运动：扩散运动： 由载流子浓度差引起的载流子的运动称由载流子浓度差引起的载流子的运动称为为扩散运动扩散运动。 PN结的形成及其特性结的形成及其特性 PN结的形成结的形成 在一块本征半导体两侧通过扩

7、散不同的杂质在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质, ,分别形成分别形成N N型半导体和型半导体和P P型半导体。此时将在型半导体。此时将在N N型半型半导体和导体和P P型半导体的结合面上形成如下物理过程型半导体的结合面上形成如下物理过程: : 因浓度差因浓度差 空间电荷区形成内电场空间电荷区形成内电场 内电场促使少子漂移内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散内电场阻止多子扩散 最后最后, ,多子的多子的扩散扩散和少子的和少子的漂移漂移达到达到动态平衡动态平衡。多子的扩散运动多子的扩散运动 由由杂质离子形成空间电荷区杂质离子形成空间电荷区 PN结的单向导电性结的单向导电性 当外加电压使当外加

8、电压使PNPN结中结中P P区的电位高于区的电位高于N N区的电位，称区的电位，称为加为加正向电压正向电压，简称，简称正偏正偏；反之称为加；反之称为加反向电压反向电压，简称，简称反偏反偏。 (1) PN(1) PN结加正向电压时结加正向电压时 低电阻低电阻 大的正向扩散电流大的正向扩散电流 势垒区变薄势垒区变薄 PN结的单向导电性结的单向导电性 当外加电压使当外加电压使PNPN结中结中P P区的电位高于区的电位高于N N区的电位，称区的电位，称为加为加正向电压正向电压，简称，简称正偏正偏；反之称为加；反之称为加反向电压反向电压，简称，简称反偏反偏。 (2) PN(2) PN结加反向电压结加反向

9、电压时时 高电阻高电阻 很小的反向漂移电流很小的反向漂移电流势垒区变厚势垒区变厚 在一定的温度条件下，由本征激在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，所加反向电压的大小无关，这个电流这个电流也称为也称为反向饱和电流反向饱和电流。 PNPN结加正向电压时，呈现低电阻结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；，具有较大的正向扩散电流； PNPN结加反向电压时，呈现高电阻结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。，具有很小的反向漂移电流。 由

10、此可以得出结论：由此可以得出结论：PNPN结具有单结具有单向导电性。向导电性。练习题练习题3. PN3. PN结加正向电压时，耗尽层（结加正向电压时，耗尽层（ ）。）。A A变宽变宽 B B变窄变窄C. C. 不变不变 D D以上三种情况均有可能以上三种情况均有可能4. 4. 温度升高后，二极管的反向电流将温度升高后，二极管的反向电流将( )( )A A减小减小 B B增大增大C. C. 不变不变 D D锗二极管减小，硅二极管增加锗二极管减小，硅二极管增加B BB B 二极管的二极管的V-I 特性特性二极管的二极管的V-I 特性曲线可用下式表示特性曲线可用下式表示)1e (/SDD TVIiv

11、锗二极管锗二极管2AP152AP15的的V V- -I I 特性特性硅二极管硅二极管2CP102CP10的的V V- -I I 特性特性例例 电路如图所示，已知二极管的电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源特性曲线、电源VDD和电和电阻阻R，求二极管两端电压，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流和流过二极管的电流iD 。 解：由电路的解：由电路的KVLKVL方程，可得方程，可得 RViDDDDv DDDD11VRRi v即即 是一条斜率为是一条斜率为- -1/R的直线，称为的直线，称为负载线负载线 Q的坐标值（的坐标值（VD，ID）即为所求。）即为所求。Q点称为电路的点称为电路的工作

12、点工作点 二极管电路简化模型二极管电路简化模型（1 1）理想模型）理想模型 （a a）V V- -I I特性特性 （b b）代表符号）代表符号 （c c）正向偏置时的电路模型）正向偏置时的电路模型 （d d）反向偏置时的电路模型）反向偏置时的电路模型（2 2）恒压降模型）恒压降模型（a）V-I特性特性 （b）电路模型）电路模型 （3 3）折线模型）折线模型（a）V-I特性特性 （b）电路模型）电路模型 0.7V0.5V0.7V0.5V 二极管电路简化模型二极管电路简化模型（4 4）小信号模型）小信号模型 过过Q点的切线点的切线可以等效成可以等效成对小信号的一个微变电阻对小信号的一个微变电阻DD

13、dir v即即常温下（常温下（T T=300K=300K）)mA()mV(26DDdIIVrT （a）V-I 特性特性 （b）电路模型）电路模型 二极管电路简化模型二极管电路简化模型例：图示电路中，例：图示电路中，VDD = 5V，R = 5k ，恒压降模型的，恒压降模型的VD=0.7V，vs = 0.1sinw wt V。（。（1）求输出电压）求输出电压vO的交流量和总量；（的交流量和总量；（2）绘出）绘出vO的波形。的波形。 (1)2,26(4)V IrIDDdD把电路分解为直流通路、交流通路（）求直流通路（恒压降模型）的直流工作点mV（3）求交流通路的交流电阻求交流信号电压大小（5）叠加

14、求总大小练习题练习题 5. 5. 电路如图所示，设二极管的正向压降电路如图所示，设二极管的正向压降V VD D= = 0.6V0.6V，则流过二极管的电流，则流过二极管的电流I ID D为（为（ ）。）。（A）0.775 mA（B）1.31 mA（C）0.55 mA（D）1 mAB B练习题练习题 6. .在下述电路中，能使二极管导通的电路是在下述电路中，能使二极管导通的电路是 （ ）。）。A A20V10V1K10V20V1K(A)(B)练习题练习题7.二极管电路如图所示，试判断二极管二极管电路如图所示，试判断二极管D D是导通还是截止，是导通还是截止，并求并求AOAO两端电压两端电压V V

15、AOAO。假设二极管是理想的。假设二极管是理想的。假设假设D D从电路中断开，从电路中断开，以以O O为参考点。为参考点。这样，可得到这样，可得到D D的阳极电的阳极电位为位为-6V-6V，阴极电位为，阴极电位为-12V-12V，阳极电位高于阴极电位，因阳极电位高于阴极电位，因此得出结论，该二极管导通。此得出结论，该二极管导通。AOAO两端电压为两端电压为V VAOAO=-6 V=-6 V。齐纳二极管齐纳二极管（杂质浓度高）杂质浓度高）. 符号及稳压特性符号及稳压特性 利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极管稳压时工作在反向电击穿状态管稳压时工作在反向

16、电击穿状态。0ZZZZVVr I26正常稳压时正常稳压时 VO =VZ齐纳二极管齐纳二极管P86 例例 3.5.1假设假设V VI I为为不稳压不稳压直流电源，直流电源， D DZ Z为稳压管、为稳压管、 R R为为限流电阻，限流电阻，R RL L为负载电阻。因负载与稳压管并联为负载电阻。因负载与稳压管并联，故称，故称并联稳压电路。并联稳压电路。练习题练习题8.由稳压管组成的稳压电路如图所示，已知由稳压管组成的稳压电路如图所示，已知Vi=18V，稳压管，稳压管DZ1的稳压值为的稳压值为7V，稳压管，稳压管DZ2的稳压值为的稳压值为6V，稳压管具，稳压管具有理想特性，则输出有理想特性，则输出Vo

17、为（为（ ）。）。B B（A） 13V（B） 1V（C） 6V（D） 7V练习题练习题9. 9. 发光二极管发光时，其工作在发光二极管发光时，其工作在( )( )。A A、正向导通区、正向导通区 B B、反向截止区、反向截止区C C、反向击穿区、反向击穿区A第二讲第二讲 三极管及其放大电路三极管及其放大电路2.1 三极管三极管 三极管结构特点，电流分配关系三极管结构特点，电流分配关系2.2 2.2 三极管静态工作点的计算，小信号三极管静态工作点的计算，小信号模型，放大电路的分析方法，三种组态模型，放大电路的分析方法，三种组态的放大电路的放大电路三三 极极 管管 的的 符符 号号BECNNPBE

18、CPPNNPN型型PNP型型CollectorBaseEmitterBECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极基区较薄，基区较薄，掺杂浓度低掺杂浓度低集电结面集电结面积较大积较大发射区掺杂发射区掺杂浓度较高浓度较高放大的内部条件：放大的内部条件： 电电 流流 放放 大大 原原 理理N PNebc三极管内部载流子运动规律三极管内部载流子运动规律BECNNPRBIE基区空基区空穴向发穴向发射区的射区的扩散可扩散可忽略。忽略。IBE集电结反偏，集电结反偏，少子形成的反少子形成的反向电流。向电流。ICBOVBBRCVCC发射区向发射区向基区注入基区注入电子。电子。电子在基区电子在基区中的扩散与中的扩

19、散与复合。复合。集电区收集集电区收集扩散过来的扩散过来的电子。电子。ICE演示演示三极管内部载流子运动规律三极管内部载流子运动规律IE=IB+IC 综上所述，三极管的放大作用，主要是依综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。达集电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：内部条件：发射区杂质浓度远大于基区发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：外部条件：发射结正向偏置，集电结反发射结正向偏置，集电结反向偏置。向偏

20、置。在电路中测出某硅材料在电路中测出某硅材料NPN三极管的三个电三极管的三个电极对地电位为极对地电位为Vb=1.3V、Ve=0.6V、Vc=5V，则该三极管处于，则该三极管处于 状态。状态。衡量双极型三极管放大能力的参数是衡量双极型三极管放大能力的参数是 ，衡量其温度稳定性的参数是衡量其温度稳定性的参数是_ _。 练习题练习题放大放大ICBO静态工作点的静态工作点的图解分析法 采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。 共射极放大电路共射极放大电路图解分析法1. 静态工作点的图解分析 列输入回路方程列输入回路方程 列输出回路方程（直流负载线）列输出回路方程（直流负载线）VCE

21、=VCCICRc 首先，画出直流通路直流通路直流通路 BEBBBbVI RV 在输出特性曲线上，作出直流负载线在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCCICRc，与，与IBQ曲曲线的交点即为线的交点即为Q点，从而得到点，从而得到VCEQ 和和ICQ。 在输入特性曲线上，作出直线在输入特性曲线上，作出直线 ，两线的交点，两线的交点即是即是Q点，得到点，得到IBQ。BEBBBbVI RV 根据vs的波形，在BJT的输入特性曲线图上画出vBE 、 iB 的波形动态工作情况的图解分析tsinsmsV vbBsBBBERiV vv 根据iB的变化范围在输出特性曲线图上画出iC和vCE 的波形动态工

22、作情况的图解分析cCCCCERiV v动态工作情况的图解分析 共射极放大电路中的电压、电流波形 静态工作点对波形失真的影响截止失真的波形截止失真的波形 饱和失真的波形饱和失真的波形静态工作点对波形失真的影响在一个由在一个由NPN晶体管组成的基本共射放大电路中，晶体管组成的基本共射放大电路中，当输入信号为当输入信号为1kHz、5mV的正弦波时，输出电压波的正弦波时，输出电压波形出现了顶部削平的失真。这种失真形出现了顶部削平的失真。这种失真是（是（ ） A.饱和失真饱和失真 B.截止失真截止失真 C.交越失真交越失真 D.频率失真频率失真2. 以下属于电压跟随器的电路有以下属于电压跟随器的电路有

23、（ ） A共射极电路共射极电路 B共集电极电路共集电极电路 C共基极电路共基极电路 D. 共栅极电路共栅极电路练习题练习题B BB B练习题练习题3.电路如图所示，已知晶体管的饱和压降电路如图所示，已知晶体管的饱和压降V VCESCES=0.3V=0.3V，R RC C=R=RL L=2k=2k，静态工作点，静态工作点I ICQCQ=2mA=2mA，V VCEQCEQ=6V=6V。该放大。该放大电路的最大不失真输出正弦电压的幅值为（电路的最大不失真输出正弦电压的幅值为（ ）B B（A） 6V（B） 5.7V（C） 6.6V（D） 2V小信号等效电路的画法小信号等效电路的画法等效等效ebcbec

24、IBrbe三极管的低频小信号模型三极管的低频小信号模型（简化）（简化）1.先画出最简等效模型IB2.再依据交流通路中各元件的连接位置，画出小信号模型rbe ibibiiic+VivORBRCRLRB+VCCRCC1C2b bc ce e小信号模型分析法小信号模型分析法前提：前提：画出小信号等效电路画出小信号等效电路bebirIU LboRIU beLurRALCLR/RR rbeRBRCRLiU iI bI cI oU BI 求电压增益（重点）求电压增益（重点）输入电阻的计算输入电阻的计算 对于为电路提供信号的信号源来说，电对于为电路提供信号的信号源来说，电路是负载，这个负载的大小可以用输入电

25、阻路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。来表示。输入电阻的定义：输入电阻的定义：iiIUri 输入电阻是动态电阻。输入电阻是动态电阻。iiIUri beBr/R ber 电路的输入电阻越大，从信号源取电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。较大的的输入电阻。rbeRBRCRLiU iI bI cI oU BI ri输出电阻的计算输出电阻的计算对于负载而言，放大电路相当于信号源，对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。的内

26、阻就是输出电阻。计算输出电阻的方法（计算输出电阻的方法（加压求电流法加压求电流法）所有独立电源置零，保留受控源，加电压所有独立电源置零，保留受控源，加电压求电流法。求电流法。oU oI 0rbeRBRCiI bI cI bI 0coooRIUr 所以：所以：用加压求流法用加压求流法求输出电阻：求输出电阻：分析：基极分压式射极偏置电路分析：基极分压式射极偏置电路（2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析静态工作点静态工作点CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 电压增益电压增益画小信号等效电路画小

27、信号等效电路（2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析电压增益电压增益输出回路：输出回路：)/(LcboRRi v输入回路：输入回路：ebbebeebebi)1(RiriRiri v电压增益：电压增益：ebeLcebebLcbio)1()/()1()/(RrRRRriRRiA vvv画小信号等效电路画小信号等效电路确定模型参数确定模型参数 已知，求已知，求r rbebebeEQ26(mV)300(1)(mA)rI增益增益（2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析输入电阻输入电阻则输入电阻则输入电阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻（2 2）放大电路指标

28、分析）放大电路指标分析)1(ebebiRri vb2ib1iei)1( RRRriiivvv bebibRb2b1eiii11)1(11RRRriR bevb1b2beebee|(1)(1)RRr Rr R输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻oco/ RRR 求输出电阻的等效电路求输出电阻的等效电路 网络内独立源置零网络内独立源置零 负载开路负载开路 输出端口加测试电压输出端口加测试电压0)()(ecbsbeb RiiRri0)()(ebccebct Riiriiv其中其中b2b1ss/RRRR 则则)1(esbeecectoRRrRriR v当当coRR 时，时，ocRR一般一般cceoRrR

29、（）（2 2）放大电路指标分析）放大电路指标分析练习题练习题1.电路如图所示，该电路的静态电流表达式电路如图所示，该电路的静态电流表达式I ICQ CQ = =（ ）2. 2. 在一个三在一个三级放大电路中，已知级放大电路中，已知Av1=20；Av2=-100；Av3=1，则可知则可知这三级放大电路中这三级放大电路中A A1 1是是 组态；组态；A A2 2是是_ 组态；组态；A A3 3是是 组态。组态。C C共基极共基极共射极共射极共集电极共集电极2. 电路如图（电路如图（a）所示，其等效电路如图（）所示，其等效电路如图（b）所示。）所示。该电路的电压放大倍数表达式为该电路的电压放大倍数表

30、达式为( )练习题练习题ebeLebeLRrRBRrRA)1 ()()1 ()(ebeLebeLRrRDRrRC)()(B B练习题练习题3. 3. 带负载能力强的放大器一定是：带负载能力强的放大器一定是： A A输出电阻高输出电阻高 B B输出电阻低输出电阻低C. C. 放大倍数大放大倍数大 D D输出电阻和负载匹配输出电阻和负载匹配B B3. 电路如图所示，已知晶体管的电路如图所示，已知晶体管的=50，VBE=0.6V，rbe=1.5k。该电路的输入电阻。该电路的输入电阻Ri为为 ( )练习题练习题（A） 1.36k （B B）15k（C） 13.4k ( D ) 1.5kC CRi=rb

31、e+(1+ )Re|Rb1|Rb2 练习题练习题4. 4. 有两个放大倍数相同，输入和输出电阻不有两个放大倍数相同，输入和输出电阻不同的放大电路和，对同一个具有内阻同的放大电路和，对同一个具有内阻的信号源电压进行放大，在负载开路条件的信号源电压进行放大，在负载开路条件下测得的输出电压小，这说明的下测得的输出电压小，这说明的 A. A.输入电阻大输入电阻大 B. B.输入电阻小输入电阻小 C. C.输出电阻大输出电阻大 D. D.输出电阻小输出电阻小B B复合管复合管复合管的组成规则（见教材）复合管的组成规则（见教材）第三讲第三讲 场效应管场效应管3.1 了解结型场效应管原理了解结型场效应管原理

32、3.2 了解了解MOS管原理管原理 场效应管（简称场效应管（简称FETFET）是）是利用输入电压产生的电场效利用输入电压产生的电场效应来控制输出电流的应来控制输出电流的，所以又称之为，所以又称之为电压控制型器件电压控制型器件。它工作时只有一种载流子（多数载流子）参与导电，故它工作时只有一种载流子（多数载流子）参与导电，故也叫单极型半导体三极管。因它也叫单极型半导体三极管。因它具有很高的输入电阻具有很高的输入电阻，能能满足高内阻信号源对放大电路的要求，所以是较理想满足高内阻信号源对放大电路的要求，所以是较理想的前置输入级器件的前置输入级器件。它还具有热稳定性好、功耗低、噪。它还具有热稳定性好、功

33、耗低、噪声低、制造工艺简单、便于集成等优点，因而得到了广声低、制造工艺简单、便于集成等优点，因而得到了广泛的应用。泛的应用。 根据结构不同，场效应管可以分为根据结构不同，场效应管可以分为结型场效应管结型场效应管（JFETJFET）和）和绝缘栅型场效应管（绝缘栅型场效应管（IGFETIGFET）或称）或称MOSMOS型场效应型场效应管管两大类。根据场效应管制造工艺和材料的不同，又可两大类。根据场效应管制造工艺和材料的不同，又可分为分为N N型沟道场效应管和型沟道场效应管和P P型沟道场效应管。型沟道场效应管。P沟道沟道耗尽型耗尽型P沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道增强型增强型N沟道沟道N沟道沟道（耗

34、尽型）（耗尽型）FET场效应管场效应管JFET结型结型MOSFET绝缘栅型绝缘栅型(IGFET)耗尽型耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在增强型增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道场效应管的分类：场效应管的分类：练习题练习题半导体三极管通过基极电流控制输出电流，所以它属于半导体三极管通过基极电流控制输出电流，所以它属于 电电流流 控制器件。其输入电阻控制器件。其输入电阻 较低较低 ；场效应管通过栅极；场效应管通过栅极电压控制输出电流，所以它属于电压控制输出电流，所以它属于电压电压 控制器

35、件。其输入控制器件。其输入电阻电阻 很高很高 。晶体管的三个工作区是晶体管的三个工作区是 放大区放大区 ， 截止区截止区 ，饱和区饱和区 。场效应的三个工作区是。场效应的三个工作区是 可变电阻区可变电阻区 ， 饱和区饱和区 ，截止截止区区 。场效应管又称单极型管，是因为场效应管又称单极型管，是因为 只有一种载流子参与导电只有一种载流子参与导电 ；半导体三极管又称双极型管，是因为；半导体三极管又称双极型管，是因为 有两种载流子参与有两种载流子参与导电导电 。第四讲第四讲 模拟集成电路模拟集成电路4.1电流源及其应用、共模抑制电流源及其应用、共模抑制4.2差分放大电路工作原理，输入输出差分放大电路

36、工作原理，输入输出方式，差模增益，差模输入和输出电方式，差模增益，差模输入和输出电阻，运放的主要参数阻，运放的主要参数 4.3 集成运算放大电路集成运算放大电路 BJT电流源电路电流源电路1. 镜像电流源镜像电流源BE1BE2=VVE1E2= IIC1C2= IIT T1 1、T T2 2的参数全同的参数全同 即即12，ICEO1ICEO2 当当BJT的的较大时，基极电流较大时，基极电流IB可以忽略可以忽略 IoIC2IREF RVVRVVVEECCEEBECC)( 代表符号代表符号BJT电流源电路电流源电路1. 镜像电流源镜像电流源动态电阻动态电阻 2B12CE2Co)(Ivir 一般一般r

37、o在几百千欧以上在几百千欧以上ce r BJT电流源电路电流源电路2. 微电流源微电流源e2BE2BE1RVV E2C2OIII e2BERV 由于由于很小，很小，BEV 所以所以IC2也很小。也很小。rorce2（1 ） e2be2e2RrR （参考射极偏置共射放大电路的输出电阻（参考射极偏置共射放大电路的输出电阻 ）oR 差分式放大电路的一般结构差分式放大电路的一般结构1. 用三端器件组成的差分式放大电路用三端器件组成的差分式放大电路差分式放大电路的一般结构差分式放大电路的一般结构2. 有关概念有关概念i2i1id=vvv 差模信号差模信号)(21=i2i1icvvv 共模信号共模信号id

38、od=vvv A差模电压增益差模电压增益icoc=vvv A共模电压增益共模电压增益icciddooo =vvvvvvvAA 总输出电压总输出电压其中其中ov 差模信号产生的输出差模信号产生的输出ov 共模信号产生的输出共模信号产生的输出共模抑制比共模抑制比反映抑制零漂能力的指标反映抑制零漂能力的指标cdCMR=vvAAK差分式放大电路的一般结构差分式放大电路的一般结构2. 有关概念有关概念根据根据2=idici1vvv 2=idici2vvv i2i1id=vvv )(21=i2i1icvvv 有有 共模信号相当于两个共模信号相当于两个输入端信号中相同的部分输入端信号中相同的部分 差模信号相

39、当于两个差模信号相当于两个输入端信号中不同的部分输入端信号中不同的部分 两输入端中的共模信两输入端中的共模信号大小相等，相位相同；差号大小相等，相位相同；差模信号大小相等，相位相反模信号大小相等，相位相反。射极耦合差分式放大电路射极耦合差分式放大电路1. 电路组成及工作原理电路组成及工作原理练习题练习题差动放大电路如图所示，已知差动放大电路如图所示，已知 |A|Avdvd|=100|=100，A Avcvc=0=0，v vi1i1=10mV=10mV，v vi2i2=5mV=5mV，则输出电压，则输出电压 |Vo| |Vo| 为为（ ）（A A）500mV 500mV （B B） 200mV

40、200mV （C C） 250mV 250mV （D D） 125mV 125mVA2. 2. 在集成电路中广泛采用的恒流源电路，在实际电路中在集成电路中广泛采用的恒流源电路，在实际电路中，经常作为，经常作为 和和 广泛使用。广泛使用。3. 3. 通用型集成运放的输入级一般采用差分放大电路电路通用型集成运放的输入级一般采用差分放大电路电路，其主要目的是，其主要目的是 。4. 4.在差动式放大电路中，差模输入信号等于两个输人端在差动式放大电路中，差模输入信号等于两个输人端信号的信号的 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；共模输入信号等于两个输入信号的；共模输入信号等于两个输入信号的_ _

41、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。练习题练习题偏置电路偏置电路有源负载有源负载抑制抑制零零点漂移点漂移 之差之差之和的一半之和的一半5. 5. 差动放大电路中，共模抑制比差动放大电路中，共模抑制比K KCMRCMR是指是指 差模电压放差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比的绝对值大倍数与共模电压放大倍数之比的绝对值. . 练习题练习题集成运放集成运放 集成运算放大器的内部电路是集成运算放大器的内部电路是由由 偏置电路偏置电路 , 中间放大器中间放大器 , 输入级输入级和和 输出级输出级 四部分组成。四部分组成。实际集成运放的主要参数（了解）实际集成运放的主要参数（了解）输入直流误差特

42、性（输入失调特性）输入直流误差特性（输入失调特性）1. 输入失调电压输入失调电压VIO 在室温（在室温（25）及标准电源电压下，输入电压为）及标准电源电压下，输入电压为零时，为了使集成运放的输出电压为零，在输入端加零时，为了使集成运放的输出电压为零，在输入端加的补偿电压叫做失调电压的补偿电压叫做失调电压VIO。2. 输入偏置电流输入偏置电流IIB实际集成运放的主要参数（了解）实际集成运放的主要参数（了解）输入直流误差特性（输入失调特性）输入直流误差特性（输入失调特性）3. 输入失调电流输入失调电流IIO 输入失调电流输入失调电流IIO是指当输入电压为零时流是指当输入电压为零时流入放大器两输入端

43、的静态基极电流之差，即入放大器两输入端的静态基极电流之差，即IIO|IBPIBN| 4. 温度漂移温度漂移（1）输入失调电压温漂）输入失调电压温漂 VIO / T（2）输入失调电流温漂）输入失调电流温漂 IIO / T图图2.1.3 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型通常（实际）：通常（实际）： 开环电压增益开环电压增益 Avo的的105 （很高）（很高） 输入电阻输入电阻 ri 106 （很大）（很大） 输出电阻输出电阻 ro 100 （很小）（很小） vOAvo(vPvN) ，当（，当（V vO V） 注意输入输出的相位关系注意输入输出的相位关系运算放大器的电路模型运算放大器的电路模

44、型当当Avo(vPvN) V 时时 vO V 当当Avo(vPvN) V- -时时 vO V- -电压传输特性电压传输特性 vO f (vPvN)线性范围内线性范围内 vOAvo(vPvN)Avo斜率斜率虚短与虚断虚短与虚断3. 虚短虚短 图中输出通过负反馈的作用图中输出通过负反馈的作用，使，使vn n自动地跟踪自动地跟踪vp p，即即vp pvn n，或或vididvp pvn n0 0。这种现象称为虚假短路，简称这种现象称为虚假短路，简称虚短虚短。 由于运放的输入电阻由于运放的输入电阻ri很大，所以，运放两输入端之间的很大，所以，运放两输入端之间的 ip- -in (vpvn) / ri

45、0，这种现象称为，这种现象称为虚断。虚断。 由运放引入负反馈而得到的由运放引入负反馈而得到的虚短虚短和和虚断虚断两个重要概念，是两个重要概念，是分析由运放组成的各种线性应用电路的利器，必须熟练掌握。分析由运放组成的各种线性应用电路的利器，必须熟练掌握。1.1.由运算放大器组成的电路如图所示，则电流由运算放大器组成的电路如图所示，则电流I I2 2= =（ ）。练习题练习题D（A） 0.5 mA（B） 1 mA（C） 1.5 mA（D） -0.5 mA根据虚短与虚断的概念求解。根据虚短与虚断的概念求解。2. 2.设图中运放为理想器件，试求电路的输出设图中运放为理想器件，试求电路的输出电压电压 v

46、o。 练习题练习题利用虚短和虚断的概念，利用虚短和虚断的概念，可得可得因此可列出下面的方程：因此可列出下面的方程：解得，解得，vo=6V. 3. 3.运算放大器组成的放大电路如图所示，运放的饱和运算放大器组成的放大电路如图所示，运放的饱和电压为电压为12V 12V 。其电压传输特性如图（）所示，。其电压传输特性如图（）所示，则电路中的电阻则电路中的电阻R R1 1应为（应为（ ）。）。练习题练习题(A) 3k(B) 5k(C) 10k(D) 15kB第五讲第五讲 反馈放大电路反馈放大电路熟练掌握：熟练掌握：（1 1）反馈基本概念，）反馈基本概念， 反馈放大电路反馈放大电路类型和极性判断类型和极

47、性判断（2 2）负反馈对放大电路性能的影响）负反馈对放大电路性能的影响（3 3）深度负反馈下的闭环增益）深度负反馈下的闭环增益（4 4）自激及稳定工作条件）自激及稳定工作条件（5 5）稳定性分析）稳定性分析正确理解：正确理解：f f= =/ /（1+1+）公式的含义）公式的含义反馈的分类反馈的分类2 直流反馈与交流反馈：反馈量是交流还是直流？直流反馈与交流反馈：反馈量是交流还是直流？3 正反馈与负反馈：净输入量是增大还是减小了？正反馈与负反馈：净输入量是增大还是减小了？4 串联反馈与并联反馈：反馈通路与输入端的接法是串联反馈与并联反馈：反馈通路与输入端的接法是串联还是并联？串联还是并联？1 什

48、么是反馈？什么是反馈？5 电压反馈与电流反馈：从输出端取样的是电压还是电电压反馈与电流反馈：从输出端取样的是电压还是电流？流？正反馈与负反馈正反馈与负反馈判别方法：判别方法：瞬时极性法瞬时极性法。即在电路中，从输入端开始，沿着。即在电路中，从输入端开始，沿着 信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率 （正斜率或负斜率，用（正斜率或负斜率，用“+”+”、“-”-”号表示）。号表示）。反馈通路反馈通路净输入量减小净输入量减小负反馈负反馈净输入量减净输入量减小小负反负反馈馈反馈通路反馈通路串联反馈与并联反馈串联反馈与并联反馈判断是并联反馈还是串联反馈的

49、经验法判断是并联反馈还是串联反馈的经验法a)输入短路法：输入短路法：将输入端交流短路将输入端交流短路，若，若反馈量作用不到反馈量作用不到放大电路输入端放大电路输入端，则为并联反馈；若反馈量仍能作用到，则为并联反馈；若反馈量仍能作用到放大电路输入端，则为串联反馈。放大电路输入端，则为串联反馈。b)一般规律法：反馈量加到非信号输入端的是一般规律法：反馈量加到非信号输入端的是串联反馈串联反馈；反馈量加到信号输入端则为；反馈量加到信号输入端则为并联反馈并联反馈。电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈判断方法：负载短路法判断方法：负载短路法 将将负载负载短路，反馈量仍然存在短路，反馈量仍然存在电流反馈。电

50、流反馈。 将将负载负载短路（未接负载时输出对地短路），反馈短路（未接负载时输出对地短路），反馈量为零量为零电压反馈。电压反馈。电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈反馈反馈通路通路反馈反馈通路通路特点小结：特点小结：串联负反馈串联负反馈 并联负反馈并联负反馈 电压负反馈电压负反馈 电流负反馈电流负反馈 增大输入电阻增大输入电阻减小输入电阻减小输入电阻减小输出电阻，稳定输出电压减小输出电阻，稳定输出电压增大输出电阻，稳定输出电流增大输出电阻，稳定输出电流 负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增益为代价的，且益为代价的，且仅对环内的性能仅对环内的性能产生影响。产生影

51、响。1. 闭环增益的一般表达式闭环增益的一般表达式开环增益开环增益idoxxA ofxxF 反馈系数反馈系数iofxxA 闭环增益闭环增益因为因为fiidxxx 所以所以iofxxA fidoxxx FxAxxooo/ 已知已知AFA 1fidixxx 闭环增益的一般表达式闭环增益的一般表达式即即AFAA 1f负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式1 1. .为了稳定放大电路的静态工作点，可以引入为了稳定放大电路的静态工作点，可以引入 _ _ ，为了稳定放大倍数应引，为了稳定放大倍数应引入入 _ _。2.2.在放大电路的设计中，主要引入在放大电路的设计中，主要引入_ _

52、_反馈以改善放大反馈以改善放大电路的性能。此外利用这种反馈，还可增加电路的性能。此外利用这种反馈，还可增加增益的恒定增益的恒定性，减少非线性失真，抑制噪声，扩展频带以及控制输性，减少非线性失真，抑制噪声，扩展频带以及控制输入和输出阻抗入和输出阻抗，所有这些性能的改善是以牺牲，所有这些性能的改善是以牺牲_ _ _ _为代价的。为代价的。练习题练习题直流负反馈直流负反馈交流负反馈交流负反馈负负放大倍数放大倍数3 3. .设计一个负反馈放大电路，若要稳定输出电压设计一个负反馈放大电路，若要稳定输出电压，应引入，应引入 负反馈；若要稳定输出电流负反馈；若要稳定输出电流，应引入，应引入 负反馈；若要增加

53、输入电阻负反馈；若要增加输入电阻，应引入，应引入 负反馈。负反馈。练习题练习题电压电压电流电流串联串联4. 判断反馈组态判断反馈组态(+)(-)(+)(+)电压串联负反馈电压串联负反馈(+)练习题练习题练习题练习题5. 5. 所谓放大器工作在闭环状态是指所谓放大器工作在闭环状态是指 A.A.考虑信号源内阻考虑信号源内阻 B. B.有反馈通路有反馈通路 C. C.接入负载接入负载 D. D.信号源短路信号源短路6.6.若要实现若要实现 U0=-(10U1+5U2+U3)的运算关系，则的运算关系，则可选用可选用 A.A.反相比例运算电路反相比例运算电路 B. B.同相比例运算电路同相比例运算电路C

54、.C.反相求和运算电路反相求和运算电路 D. D.同相求和运算电路同相求和运算电路BC练习题练习题* *7. 7.如图所示为一深度负反馈放大电路，所有电容认为如图所示为一深度负反馈放大电路，所有电容认为对交流短路。该电路的闭环电压放大倍数对交流短路。该电路的闭环电压放大倍数Avf=Vo/Vi=( )。 10 -10 11A.-11C* *7 7 解：根据深度负反馈的概念，并判断瞬时解：根据深度负反馈的概念，并判断瞬时极性，可知输入接在同相端。因此，上图极性，可知输入接在同相端。因此，上图可简化为一个运放电路，如图：可简化为一个运放电路，如图： 再根据虚短和虚断的概念，列方程，可再根据虚短和虚断

55、的概念，列方程，可解得放大倍数为解得放大倍数为11 11 。注：。注：R Rf2 f2为直流反馈通为直流反馈通路，不用在此模型图中给出路，不用在此模型图中给出 。Rf1Re1ViVo注：此题较难。解此题需理解深度负反馈注：此题较难。解此题需理解深度负反馈的含义，并判断反馈是正反馈还是负反的含义，并判断反馈是正反馈还是负反馈，然后才能画出等效的运放电路模型馈，然后才能画出等效的运放电路模型。最后根据虚短和虚断的概念求解。最后根据虚短和虚断的概念求解。第六讲第六讲 功率放大电路功率放大电路1 功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题3 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电

56、路2 射极输出器射极输出器甲类放大的实例甲类放大的实例1. 功率放大电路的特点及主要研究对象功率放大电路的特点及主要研究对象(1) 功率放大电路的主要特点功率放大电路的主要特点 功率放大电路是一种以输出较大功率为目功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。因此，的的放大电路。因此，要求同时输出较大的电要求同时输出较大的电压和电流。压和电流。管子工作在接近极限状态。管子工作在接近极限状态。 (2) 要解决的问题要解决的问题 输出功率尽可能大输出功率尽可能大 减小失真减小失真 管子的保护管子的保护 一般直接驱动负载，带载能力要强。一般直接驱动负载，带载能力要强。 提高效率提高效率2. 功率

57、放大电路提高效率的主要途径功率放大电路提高效率的主要途径 降低静态功耗，即减小静态电流。降低静态功耗，即减小静态电流。四种工作状态四种工作状态 根据正弦信号整个周期根据正弦信号整个周期内三极管的导通情况划分内三极管的导通情况划分乙类：乙类：导通角等于导通角等于180甲类：甲类：一个周期内均导通一个周期内均导通甲乙类：甲乙类：导通角大于导通角大于180丙类：丙类：导通角小于导通角小于180射极输出器（甲类）射极输出器（甲类）简化电路简化电路带电流源详图的电路图带电流源详图的电路图 特点：特点：电压增益近似为电压增益近似为1，电流增益很大，可获得较，电流增益很大，可获得较大的功率增益，输出电阻小，

58、带负载能力强。大的功率增益，输出电阻小，带负载能力强。乙类双电源互补对称电路乙类双电源互补对称电路 由一对由一对NPN、PNP特性相同的特性相同的互补三极管组成，采用正、负双互补三极管组成，采用正、负双电源供电。这种电路也称为电源供电。这种电路也称为OCL互补功率放大电路。互补功率放大电路。1. 电路组成电路组成2. 工作原理工作原理 两个三极管在信号正、两个三极管在信号正、负半周轮流导通，使负半周轮流导通，使负载得负载得到一个完整的波形。到一个完整的波形。静态时，两管均不导通！静态时，两管均不导通！1. 最大不失真输出功率最大不失真输出功率Pomax实际输出功率实际输出功率L2omLomom

59、ooo222=RVRVVIVP 分析计算分析计算忽略忽略VCES时时cesccomVVV分析计算分析计算单个管子在半个周期内的管耗单个管子在半个周期内的管耗)(d )(21=0LooCCT1tRvvVPw w 2. 管耗管耗PT两管管耗两管管耗)d( sin)sin(210LomomCCtRtVtVVw ww ww w )d( )sinsin(2102L2omLomCCttRVtRVVw ww ww w )4(12omomCCLVVVR T2T1T=PPP)4(22omomCCLVVVR 3. 电源供给的功率电源供给的功率PV ToV=PPPLomCC2RVV当当时，时， CComVV 2L2

60、CCVmRVP 4. 效率效率 CComVo4=VVPP 当当时，时， CComVV % 78.54 分析计算分析计算乙类互补对称电路存在的问题乙类互补对称电路存在的问题 交越失真出现在乙类放大电路，甲类放大电路失真最小交越失真出现在乙类放大电路，甲类放大电路失真最小但是效率较低，乙类有交越失真但是其效率高，所以出现了但是效率较低，乙类有交越失真但是其效率高，所以出现了甲乙类放大电路，比甲类效率高，比乙类失真小。甲乙类放大电路，比甲类效率高，比乙类失真小。甲乙类双电源互补对称电路甲乙类双电源互补对称电路1. 静态偏置静态偏置可克服交越失真可克服交越失真2. 动态工作情况动态工作情况二极管等效为