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1、1第1章 半导体二极管 1-1 半导体的基础知识 1-2 半导体二极管的结构及特性 1-3 二极管电路的分析方法 1-4 特殊二极管 21-1 半导体的基础知识 1-1-1 本征半导体1-1-2 杂质半导体1-1-3 PN结及其特性 31-1 半导体的基础知识 用来制造半导体器件的材料主要是硅（Si）、锗（Ge）和砷化镓（GaAs）等，硅的使用较为广泛。1-1-1 本征半导体 所谓本征半导体是指纯净的半导体。硅、锗都是四价元素，其原子核最外层有四个价电子。它们的晶体为共价键结构，如下图所示。 41-1-1 本征半导体 硅和锗的原子结构及本征激发示意图 51-1-2 杂质半导体为了提高半导体的导

2、电能力，可在本征半导体中掺入微量杂质元素，掺杂后的半导体称为杂质半导体。按掺入杂质的不同有N型半导体和P型半导体之分。 P型半导体和N型半导体的结构如下图所示。61-1-2 杂质半导体 N型 P型 71PN结的形成 采用特定的制造工艺，在同一块半导体基片的两边分别形成N型和P型半导体。 由于P型和N型半导体交界面两侧的两种载流子浓度有很大的差异，会产生载流子从高浓度区向低浓度区的运动，这种运动称为扩散，如下图（a）所示。内电场方向由N区指向P区，如下图（b）所示。1-1-3 PN结及其特性81-1-3 PN结及其特性91-1-3 PN结及其特性2PN结的单向导电性（1）PN结外加正向电压 通常

3、我们将外加在PN结上的电压称为偏置电压。如果PN结的P区电位高于N区电位，称为正向偏置，简称正偏。如下图（a）所示。（2）PN结外加反向电压 如果PN结的P区电位低于N区电位，称为反向偏置，简称反偏。如下图（b）所示 。 101-1-3 PN结及其特性N型 P型 111-1-3 PN结及其特性3PN结的结电容 PN结的结电容包括势垒电容CB和扩散电容CD两部分。 势垒电容是由空间电荷区引起的。用CB表示。 扩散电容CD是由多数载流子扩散引起的。用CD来表示。 121-2 半导体二极管的结构及特性 1-2-1 半导体二极管的结构和类型1-2-2 二极管的伏安特性1-2-3 二极管的主要参数 13

4、1-2-1 半导体二极管的结构和类型 半导体二极管如图（a），其电路符号如图（b）。由P区引出的电极称正极（或阳极），由N区引出的电极称负极（或阴极），电路符号中的箭头方向表示正向电流的流通方向。1-2 半导体二极管的结构及特性14 按PN结面积的大小，半导体二极管可分为点接触型和面接触型两类。点接触如图（c）。面接触型如图（d）。 1-2-1 半导体二极管的结构和类型151-2-2 二极管的伏安特性1PN结的伏安特性方程 I= 2二极管的伏安特性（1）正向特性（2）反向特性（3）反向击穿特性实际的二极管伏安特性如下图所示。161-2-2 二极管的伏安特性硅二极管 锗二极管 171-2-2 二

5、极管的伏安特性3温度对二极管特性的影响 温度对二极管的特性有显著影响，如图所示。当温度升高时，正向特性曲线向左移，反向特性曲线向下移。181-2-3 二极管的主要参数1-2-3 二极管的主要参数1最大整流电流IF2最高反向工作电压URM3反向电流IR4最高工作频率fM191-3 二极管电路的分析方法 1-3-1 理想二极管及二极管特性的 折线近似1-3-2 二极管电路的图解法和解析法1-3-3 二极管应用电路 201-3 二极管电路的分析方法1-3-1 理想二极管及二极管特性的折线近似1理想二极管（a）伏安特性曲线（b）符号（c）等效电路模型（a） （c） （b） 211-3-1 理想二极管及

6、二极管特性的折线近似2二极管特性的折线近似 二极管正向特性曲线用两段直线来逼近，称为特性曲线折线近似，如下图（a）所示，等效电路如图（b）所示。 221-3-1 理想二极管及二极管特性的折线近似 由于二极管的导通电阻rD很小，通常可以将其略去，则二极管的特性曲线和等效电路可进一步简化为下图所示的恒压特性。 231-3-2 二极管电路的图解法和解析法1二极管电路的图解法 二极管电路及其直流图解如下图（a）、（b）所示，VDD为直流电源电压。 241-3-2 二极管电路的图解法和解析法 由上图（a）可列出方程： uD=VDD-iDR （1-2） iD=f(uD) （1-3） 式中，uD与iD分别表

7、示二极管两端直流压降和流过二极管的电流。 式（1-3）为二极管的伏安特性，其曲线如上图（b）中线段OQP所示，它为一非线性曲线。251-3-2 二极管电路的图解法和解析法 图（a）中，二极管处于直流工作状态，此时二极管呈现的电阻称为直流电阻RD。 RD= （1-4） RD值等于Q点与原点间所连直线斜率的倒数，工作电流IQ不同，相应的RD值也就不同，IQ越大，RD越小。261-3-2 二极管电路的图解法和解析法2二极管电路的解析法 在分析二极管电路时，图解法有时很不方便，因此一般均采用二极管理想特性与恒压特性分析方法来分析二极管电路 。271-3-2 二极管电路的图解法和解析法【例1-1】 试判

8、断如图所示电路中的二极管是导通还是截止?并求出AO两端的电压UAO（设二极管为理想器件）。281-3-2 二极管电路的图解法和解析法解：首先判断电路中两个二极管的工作状态。因为二极管导通后，其正向压降基本恒定（理想器件正向压降为零），又由于V1、V2所在的两条支路相互并联，故可以看出，在V1、V2两者中，只能有一个导通，且只能是V2导通。又因为电路满足V2导通的条件，所以电路的状态为V1截止、V2导通。 UAO=E2=15V 291-3-2 二极管电路的图解法和解析法【例1-2】 二极管电路如图（a）所示，二极管为硅管，R=2k，试用二极管的理想模型和恒压降模型求出VDD=2V和VDD=10V

9、时回路电流IO和输出电压UO的值。 301-3-2 二极管电路的图解法和解析法解：分别作出图（a）所示电路的等效电路如图（b）、（c）所示，由图可分别求出IO和UO。（1）VDD=2V由图（b）可得：UO=VDD=2V，IO=VDD/R=2V/2k=1mA 由图（c）可得： UO=VDD-UD(on) = (2-0.7)V=1.3V 311-3-2 二极管电路的图解法和解析法（2）VDD=10V由图（b）可得：UO=VDD=10V，IO=10V/2k=5mA由图（c）可得：321-3-2 二极管电路的图解法和解析法 上例说明，VDD越大，UD(on) 的影响就越小。如果电源电压远大于二极管的管

10、压降时，可采用理想二极管模型，将UD(on) 略去进行直流电路的计算，所得到的结果与实际值误差不大，如果电源电压较低时，采用恒压降模型较为合理。331-3-2 二极管电路的图解法和解析法【例1-3】 二极管电路如图所示，设二极管为硅管，试计算回路中的电流ID。解：首先要判断电路中二极管V是否导通。为此，可先假设把二极管移去，然后对余下的二端线性网络应用戴维南定理，其等效电路如图所示。如果等效的电动势E0.7V，则二极管导通，否则二极管截止。341-3-2 二极管电路的图解法和解析法 二极管电路 戴维南等效电路351-3-2 二极管电路的图解法和解析法根据戴维南定理有：所以，二极管导通。361-

11、3-2 二极管电路的图解法和解析法【例1-4】 二极管构成的门路如图所示，设V1、V2均为理想二极管，当输入电压UA、UB为低电压0V和高电压5V不同组合时，求输出电压UO的值。解：在数字电子电路中，常利用二极管的开关特性构成各种逻辑运算电路，图所示电路称为二极管与门电路，其功能是当A、B端均为高电压输入时，Y端才有高电压，否则输出为低电压，现具体分析电路的功能。371-3-2 二极管电路的图解法和解析法先令UA=UB=0V，V1、V2均为正向偏置而导通，所以输出电压UOUA=UB=0V，为低电压输出。当UA=0V、UB=5V时，虽然刚接通UA、UB时，V1、V2均为正向偏置而有可能导通，但由

12、于V1导通后，将使Y点电位下降为0V，迫使V2反偏而截止。所以这时V1导通、V2截止，输出电压UO=0V。当UA=5V、UB=0V时，V1截止、V2导通，输出电压UO=0V。当UA=UB=5V时，V1、V2均为正偏而导通，输出高电压，即UO=5V。 381-3-3 二极管应用电路 二极管在使用时，应考虑不超过IF、URM等极限参数，以保证二极管不致于损坏。一般地，硅管适用于正向电流大、反向电压高、反向电流小的应用场合；锗管适用于正向压降小、工作频率高的场合。下面介绍几种常见的二极管应用电路。391-3-3 二极管应用电路1整流电路 利用二极管的单向导电性，将交流电变换为单向脉动直流电的电路，称

13、为整流电路，常见的有单相半波、全波和桥式整流电路等。401-3-3 二极管应用电路如图所示的单相桥式整流电路的工作原理如下：设电源变压器二次侧绕组的电压为： u2=U2sint 交流电压波形 负载电压波形 411-3-3 二极管应用电路2限幅电路利用二极管的单向导电性和导通后两端电压基本不变的特点，可组成限幅（削波）电路，用于限制输出电压的幅度。在下图（a）所示的电路中，设ui为幅值大于直流电源电动势E1、E2值的正弦波，二极管为理想器件。421-3-3 二极管应用电路电路波形431-3-3 二极管应用电路3续流电路 在具有感性负载（如继电器线圈）的开关电路中，常常在感性负载上并联一个续流二极

14、管。它在开关闭合时反偏截止，在开关断开时则导通，使负载中的电流得以泄放。这样可以避免开关通断时产生高压和电弧损坏电路元件。441-4 特殊二极管 1-4-1 稳压二极管1-4-2 发光二极管（LED）1-4-3 光电二极管1-4-4 变容二极管 451-4-1 稳压二极管1稳压管及其伏安特性 稳压管的电路符号与伏安特性曲线如下图所示。461-4-1 稳压二极管2稳压管的主要参数（1）稳定电压UZ（2）稳定电流IZ（3）动态电阻Rz（4）最大工作电流IZM和最大耗散功率PZM（5）稳定电压温度系数Z 471-4-1 稳压二极管3简单的稳压管稳压电路481-4-2 发光二极管（LED）发光二极管简

15、称LED，是一种通以正向电流就会发光的二极管，它用某些自由电子和空穴复合时就会产生光辐射的半导体制成，采用不同材料，可发出红、黄、绿、蓝色光 。491-4-3 光电二极管光电二极管又叫光敏二极管，它是一种将光信号转换为电信号的器件。501-4-4 变容二极管变容二极管是利用PN结结电容效应的特殊二极管。变容二极管工作在反偏状态下，此时，PN结结电容的数值随外加电压的大小而变化。因此，变容二极管可做可变电容使用。51本章小结1半导体有自由电子和空穴两种载流子参与导电。本征半导体的载流子由本征激发产生，电子和空穴成对出现，其浓度随温度升高而增加。杂质半导体的多子主要由掺杂产生，浓度很大且基本不受温

16、度影响，少子由本征激发产生。52本章小结2PN结零偏时扩散运动和漂移运动达到动态平衡，通过PN结的总电流为零；PN结正偏时，正向电流主要由多子的扩散运动形成，其值较大，PN结处于导通状态；PN结反偏时，反向电流主要由少子的漂移运动形成，其值很小，PN结处于截止状态。 因此PN结具有单向导电性。反偏电压超过反向击穿电压值后，PN结被反向击穿，单向导电性被破坏。53本章小结3二极管由PN结构成，伏安特性的近似表达式为 正向导通电压 硅管UD(on)0.7V 锗管UD(on)0.2V 普通二极管主要参数是最大整流电流和最高反向工作电压，使用中还应注意二极管的最高工作频率和反向电流，硅管的反向电流比锗

17、管小得多。温度对二极管的特性有显著影响。54本章小结4普通二极管电路的分析主要采用模型分析法。在大信号状态，往往将二极管等效为理想二极管，即正偏时导通，电压降为零，相当于理想开关闭合；反偏时截止，电流为零，相当于理想开关断开。55本章小结5稳压二极管和光电二极管结构与普通二极管类似，均由PN结构成。但稳压二极管工作在反向击穿区，主要用途是稳压。 光电二极管是用以实现光、电信号转换的半导体器件，它在信号处理、传输中获得广泛的应用。 变容二极管主要用在可变小容器场合。 第2章 半导体三极管及其基本放大电路 本章首先介绍半导体三极管的工作原理、特性曲线和主要参数，并重点讨论共射、共基和共集放大电路的

18、工作原理及分析方法，然后介绍特殊三极管，最后介绍场效应管工作管理特性曲线和主要参数，着重探讨共源极放大电路的工作原理及分析方法。56第2章 半导体三极管及其基本放大电路 2-1 双极型半导体三极管 2-2 共发射极基本放大电路 2-3 共集电极放大电路和共基极放大电路 2-4 多级放大电路 2-5 特殊三极管 2-6 场效应管及其基本放大电路 572-1 双极型半导体三极管 通过特殊工艺将两个PN结结合在一起就构成了双极型半导体三极管。由于PN结之间的相互影响，使晶体三极管具有放大作用。根据结构有NPN和PNP两种类型，本节主要讨论NPN型晶体三极管，但讨论的结果同样适用于PNP型三极管。 5

19、82-1 双极型半导体三极管 2-1-1 半导体三极管的结构及工作原理 2-1-2 半导体三极管特性曲线 2-1-3 三极管主要参数 592-1-1 半导体三极管的结构及工作原理1三极管的结构与符号 三极管内部结构和符号如下图所示，其中图（a）是NPN型管，图（c）是PNP型管。由图（a）可见，它们的3个区域分别称为发射区、基区和集电区。它们的图形符号如图（b）和（d）所示 。 602-1-1 半导体三极管的结构及工作原理612-1-1 半导体三极管的结构及工作原理2电流放大原理（1）三极管放大的条件 除三极管内部具备放大条件外，还必须具有合适的外部条件，即发射结正偏和集电结反偏。 （2）三极

20、管内部载流子的传输过程 发射区向基区流入载流子 载流子在基区的扩散与复合 集电区收集扩散过来的载流子 如下图所示622-1-1 半导体三极管的结构及工作原理63NPN型三极管中载流子的运动和 各极电流 2-1-1 半导体三极管的结构及工作原理（3）三极管内电流的分配关系 电子在基区的复合使从发射区注入基区的电子不能全部到达集电极，当管子制成后，复合所占的比例就确定了。 三极管的集电极电流是基极电流的倍。或者说，用较小的基极电流去控制三极管，可以使集电极有较大的电流输出，这就是三极管的电流放大作用。 642-1-1 半导体三极管的结构及工作原理（4）三极管的放大作用 如下图所示的共发射极放大电路

21、中 ，若在基极输入端接入一个小的输入信号电压UI，集电极电流和基极电流会发生相应的变化，变化量分别用IC和IB表示。 IC和IB的比值称为共发射极交流电流放大系数，用表示，即： =IC/IB 652-1-1 半导体三极管的结构及工作原理66共发射极放大电路 2-1-1 半导体三极管的结构及工作原理 是表征三极管电流放大能力的参数，一般为几十到几百，这种以较小的输入电流变化控制较大的输出电流变化的作用，就是三极管的电流放大作用。 为了将电流的放大作用转化成电压放大作用，在集电极回路中接入集电极负载电阻Rc，就实现了三极管的电压放大作用。 672-1-2 半导体三极管特性曲线 三极管各电极电流与电

22、压间的关系可用伏安特性曲线来表示，特性曲线可用晶体管特性图示仪测得，下面对共发射极电路的特性曲线进行讨论。682-1-2 半导体三极管特性曲线1输入特性曲线 实测的NPN型硅三极管的输入特性曲线如图所示。 692-1-2 半导体三极管特性曲线2输出特性曲线 NPN型硅管的输出特性曲线族如图所示。 702-1-2 半导体三极管特性曲线3温度对特性曲线的影响 温度对三极管特性影响较大，输入、输出特性曲线族都随温度而变化。温度每升高1，三极管的导通电压约减小22.5mV。 712-1-3 三极管主要参数三极管的参数用来表征管子各方面的性能和它所适用的范围，可作为选择三极管、计算和调试电路的参考。三极

23、管的参数很多，这里只介绍主要参数。722-1-3 三极管主要参数1电流放大系数（1）共发射极电流放大系数（2）共基极电流放大系数2极间反向电流（1）集电极-基极反向饱和电流ICBO（2）集电极-发射极反向饱和电流ICEO732-1-3 三极管主要参数3极限参数（1）集电极最大允许电流ICM（2）集电极最大允许功率损耗PCM（3）反向击穿电压U(BR)CEO74三极管的安全工作区 2-2 共发射极基本放大电路 放大电路的功能是把微弱的电信号不失真地放大到所需要的数值。放大电路有共射极、共基极和共集电极3种形式。本节以共射极基本放大电路为例，说明放大电路的组成及工作原理。 1放大电路中各元件的作用

24、2共发射极放大电路的静态分析752-2 共发射极基本放大电路 76静态工作点 直流通路 共发射极放大电路的直流通路和静态工作点 2-2 共发射极基本放大电路（1）用估算法确定静态工作点（2）用图解法确定静态工作点例题如下。【例2-1】 试用估算法和图解法求下图（a）所示放大电路的静态工作点，已知该电路中的三极管=37.5，其输出特性曲线如图（b）所示。 772-2 共发射极基本放大电路78（b）输出特性曲线（a）电路图（c）直流通路图2-12 2-2 共发射极基本放大电路解： 用估算法求静态工作点 首先画出图（a）电路的直流通路如图（c）所示，由直流通路可知： 用图解法求静态工作点 首先在输出

25、特性曲线的坐标平面内作出直流负载线。由直流通路列出输出回路的直流负载线方程为：792-2 共发射极基本放大电路uCE=VCC-iCRC=12-4iC令iC=0，则uCE=VCC=12V，得M点（12，0）；又令uCE=0，则iC= =3mA，得N点（0，3）。连接MN两点，便得到直流负载线，与iB=IBQ=40A的一条输出特性曲线相交，其交点Q就是静态工作点，如图（b）所示，从曲线上查出：IBQ=40A，ICQ=1.5mA，UCEQ=6V。与估算法所得结果一样。 802-2 共发射极基本放大电路3电路参数对静态工作点的影响可见，只要改变Rb、Rc、VCC，就可以改变Q点。通常，是通过改变Rb来

26、调整静态工作点的。4共射极放大电路的动态分析（1）用图解法分析动态工作情况812-2 共发射极基本放大电路【例2-2】 已知例2-1的电路的直流负载线MN及静态工作点Q所示。 试绘出该电路的交流负载线。 当输出端不接负载RL（即RL=）时，该电路的交流负载线如何变化?解： 为方便起见，将例2-1中的图（a）、（b）重画于下图（a）、（b），由图可知： 822-2 共发射极基本放大电路83（a）电路图（b）输出特性曲线及交直流负载线2-2 共发射极基本放大电路 在上图（b）输出特性曲线的横轴上取一点C，使C=UCEQ+ICQRL=6+1.52=9V，连接C、Q两点并延长与纵轴交于D点，则CD为交

27、流负载线。842-2 共发射极基本放大电路 当输出端不接负载RL时，交流负载电阻与直流负载电阻Rc相同，所以，此时交流负载线与直流负载线重合为一条直线，放大电路的动态工作点沿该直线移动。从上图可见，由于交流负载电阻RLRC，故交流负载线比直流负载线陡一些。852-2 共发射极基本放大电路（2）微变等效电路分析法 用图解法进行交流分析具有直观的优点，但图解法较麻烦，而且输入信号过小时，作图的精度较低。当输入交流信号足够小时，通常用三极管的小信号电路模型进行交流分析。862-2 共发射极基本放大电路（3）用微变等效电流法来分析放大电路 在小信号工作条件下，可以用h参数等效电路来代替放大电路中的三极

28、管，从而可以运用线性网络理论来分析放大电路的性能。这里讨论用h参数等效电路如何求放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。872-2 共发射极基本放大电路 画出放大电路的交流通路 画出微变等效电路 求电压放大倍数 求输入电阻和输出电阻882-2 共发射极基本放大电路5稳定工作点的共射极放大电路 理论和实践都表明，温度的变化会使三极管的ICBO、与UBE发生变化，最终导致IC发生变化。除了温度影响以外，电源电压不稳，电路中元件因老化而参数变化，都会引起静态工作点的漂移。 892-2 共发射极基本放大电路（1）稳定静态工作点的原理（2）静态分析（3）动态分析90例【2-3】 在如图所示电路中，已

29、知三极管=100，rbb=200，UBEQ=0.7V，Rs=1k，RB1=62k，RB2=20k，Rc=3k，RE=1.5k，RL=5.6k，VCC=15V，各电容的容量足够大。试求：（1）静态工作点；（2）Au、Ri、Ro和Aus；（3）如果发射极旁路电容CE开路，画出此时放大电路的交流通路和小信号等效电路，并求此时放大电路的Au、Ri、Ro。 共发射极放大电路 2-2 共发射极基本放大电路解：（1）静态工作点的计算求得静态工作点为：912-2 共发射极基本放大电路（2）Au、Ri、Ro和Aus的计算 先求三极管的输入电阻。 画出微变等效电路 如图所示： 922-2 共发射极基本放大电路由上

30、图可得： 93由于信号源内阻的存在，使得us不可能全部加到放大电路的输入端，使信号源电压的利用率下降。Rs越大，放大电路的输入电阻越小时，us的利用率就越低。考虑到Rs对放大电路放大特性的影响，常引用源电压放大倍数Aus这一指标，它定义为输出电压uo与信号源电压us之比，即：2-2 共发射极基本放大电路式（2-49）可改写成：94式中，Au=uo/ui，ui/us为考虑Rs影响后放大电路输入端的分压比，ui/us=Ri/(Rs+Ri)。因此，式（2-49）可写成：将已知数代入，则得： 2-2 共发射极基本放大电路（3）断开CE后，求Au、Ri、RoCE开路后，晶体管发射极E将通过RE接地，因此

31、，可得放大电路的微变等效电路，如图所示。可得：ui=ibrbe+ieRE=ibrbe+(1+)REuo=-ib(RC/RL)由此可得电压放大倍数：952-3 共集电极放大电路和共基极放大电路 2-3-1 共集电极放大电路 2-3-2 共基极放大电路 962-3-1 共集电极放大电路 图（a）是共集电极放大电路，图（b）是直流通路，图（c）是交流通路。 972-3-1 共集电极放大电路 1静态分析静态工作点电流为： 集电极回路可得：2动态分析共集电极放大电路输出电阻的等效电路如图：共集电极放大电路的输出电阻为： Ro 982-3-1 共集电极放大电路 3电路特点 电压放大倍数小于1而接近1；输入

32、电阻高；输出电阻低；输入与输出同相位。 此电路虽然没有电压放大作用，但仍然有电流和功率放大作用。 992-3-2 共基极放大电路100 共基极放大电路如图所示。由图可见，交流信号通过晶体三极管基极旁路电容Cb接地，因此输入信号ui由发射极引入、输出信号uo由集电极引出，它们都以基极为公共端，故称共基极放大电路。2-3-2 共基极放大电路1静态分析与共射极分压式电流负反馈偏置电路相同 1012-3-2 共基极放大电路2动态分析放大倍数为正值，表明共基极放大电路为同相放大。输出电阻为： 1022-3-2 共基极放大电路3电路特点 当共基共射电路元件参数相同时，其电压放大倍数Au数值也是相同的，即电

33、压放大倍数较高。 共基极放大电路输入电阻小，因此输入信号源电压不能有效地激励放大电路，在Rs相同的情况下，共基电路的源电压放大倍数将远远小于共射极电路的源电压放大倍数。 输出电阻较大。 输入电压与输出电压同相位。 高频特性较好，广泛用于高频或宽带放大电路中。1032-4 多级放大电路 单级放大电路的电压放大倍数一般为几十倍左右。实际应用时，有时需要把微弱的电压信号放大几百倍甚至几千倍。在这种情况下。可以把几个单级放大电路串接起来，构成多级放大电路。电压信号经前级放大电路放大以后，再送到下级放大电路继续放大。1042-4 多级放大电路 2-4-1 多级放大电路的组成 2-4-2 多级放大电路的分

34、析方法 1052-4-1 多级放大电路的组成多级放大电路组成如下图所示。通常把与信号源相连接的第一级放大电路称为输入级，与负载相连接的末级放大电路称为输出级，输出级与输入级之间的放大电路称为中间级。 106多级放大电路的组成框图 2-4-2 多级放大电路的分析方法1静态分析两级阻容耦合放大电路 如图，多级放大电路的静态分析与单级放大电路的静态分析完全相同 。1072-4-2 多级放大电路的分析方法2动态分析（1）电压放大倍数（2）输入电阻 （3）输出电阻108Au=Au1Au2AunRi=Ri1=RB1/rbe1Ro=Ro2=Rc22-4-2 多级放大电路的分析方法【例2-4】 两级共发射极阻

35、容耦合放大电路如下图所示，已知晶体管V1的1=60，rbe1=2k，V2的2=100，rbe2=2.2k，其他参数如下图所示，各电容的容量足够大。试求放大电路的Au、Ri、Ro。1092-4-2 多级放大电路的分析方法解：在小信号工作情况下，两级共发射极放大电路的小信号等效电路如图（b）、（c）所示，其中下图（b）中的负载电阻Ri2即为后级放大电路的输出电阻，即：因此第一级的总负载为： RL1=R3/Ri2=5.1k/1.7k1.3k 1102-4-2 多级放大电路的分析方法第一级电压增益为： 第二级电压增益为： 1112-4-2 多级放大电路的分析方法式中没有负号，说明两级共发射极放大电路的

36、输出电压与输入电压同相。两级放大电路的输入电阻等于第一级的输入电阻，即：输出电阻等于第二级的输出电阻，即： Ro=R8=4.7k 1122-5 特殊三极管1光敏三极管 光敏三极管是一种相当于在基极和集电极接入光敏二极管的晶体管。为了对光有良好的响应，其基区面积比发射区面积大得多，以扩大光照面积。 2光耦合器 光耦合器是把发光二极管和光敏晶体管组装在一起而成的光电转换器件，其主要原理是以光为媒介，实现了电-光-电的传递与转换。 1132-6 场效应管及其基本放大电路 场效应管（简称FET）又称单极型三极管，其主要特点是输入电阻非常高，可达1081015。另外还有噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、

37、寿命长等优点。 场效应管根据结构的不同，有结型场效管（JFET）和金属-氧化物-半导体场应管（MOSEET）两种类型。MOS场效应管具有制造工艺简单、占用芯片面积小、器件特性便于控制以及成品率高、成本低、功耗小等优点，因而广泛应用于集成电路中，特别是在大规模和超大规模集成电路中得到广泛的应用。1142-6 场效应管及其基本放大电路 2-6-1 结型场效应管 2-6-2 绝缘栅型场效应管 2-6-3 场效应管基本放大电路 1152-6-1 结型场效应管1结型场效应管的结构与符号2结型场效应晶体管的基本工作原理3特性曲线 116（a）N沟道结构示意图（c）P沟道符号（b）N沟道符号（c）P沟道符号

38、（b）N沟道符号2-6-2 绝缘栅型场效应管1基本结构和符号2N沟道增强型场效应管的基本工作原理3特性曲线4耗尽型绝缘栅型场效应管的基本工作原理5场效应管与三极管的比较6场效应管的主要参数1172-6-3 场效应管基本放大电路 场效应管也可构成3种组态电路，它们分别称为共源、共漏和共栅放大电路。虽然场效应管放大电路的组成原则与晶体三极管放大电路相同，但由于场效应管是电压控制器件，且种类较多，故在电路组成上仍有其特点。1182-6-3 场效应管基本放大电路【例2-5】 由N沟道增强型场效应管组成的共源放大电路如图所示，已知场效应管在工作点上gm=0.8mA/V，试求放大电路的Au、Ri、Ro。解

39、：可得电压放大倍数为：1192-6-3 场效应管基本放大电路由式（2-53）得输入电阻为：输出电阻为：120Ro=RD=15k本章小结 本章讨论了双极型三极管和场效应管的工作原理及其特性，介绍了它们的基本放大电路及其分析方法，即静态分析和动态分析。1三极管是电流控制器件，场效应管是电压控制器件。2放大电路的分析方法有两种，即图解法和微变等效电路法。3三极管基本放大电路有3种接法，即共射极、共集电极、共基极接法，由于电路不同，它们各有特点，在实际工作中可根据不同要求来选用。121本章小结4场效应管基本放大电路也有3种。5多级放大电路的耦合方式有直接耦合、阻容耦合、变压器耦合等。本章以阻容耦合方式

40、为例，介绍了多级放大电路的分析方法。6光敏三极管能把光信号转换成电信号，而且还具有放大作用，光照越强其集电极电流越大。光耦合器件使输入回路与输出回路实现了电的隔离，可以避免电信号的干扰。122第3章 功率放大电路 多级放大电路的末端通常都是功率放大器，它用于将前级放大的信号送到负载，以驱动负载工作。例如，收音机中的扬声器、计算机监视器或电视机的扫描监视器等。这类主要用于向负载提供功率的放大电路称为功率放大电路。简称功放。 本章重点介绍功放电路的特点，并以互补对称功率放大电路为例讲述其原理及计算。并介绍了集成功率放大器的应用实例。123第3章 功率放大电路3-1 乙类互补对称功率放大器 3-2

41、甲乙类互补对称功率放大器 3-3 功率管散热问题 1243-1 乙类互补对称功率放大器 3-1-1 功率放大器的主要特点及工作状态 3-1-2 双电源乙类互补对称功率放大电器工作原理及计算 1253-1-1 功率放大器的主要特点及工作状态1功率放大器的特点 一个放大器通常是由前置放大器和功率放大器组成。如下图所示。1263-1-1 功率放大器的主要特点及工作状态（1）要求输出足够大的功率（2）效率要高（3）非线性失真要小（4）考虑功放管的散热和保护（5）在分析方法上，通常采用图解法1273-1-1 功率放大器的主要特点及工作状态2功率放大电路的3种工作状态 根据放大管静态工作点Q在特性曲线中的

42、位置不同，可分为3种工作状态：甲类、乙类、甲乙类工作状态。如下图所示。128（a）甲类工作状态； （b）乙类工作状态； （c）甲乙类工作状态 3-1-1 功率放大器的主要特点及工作状态（1）甲类工作状态（2）乙类工作状态（3）甲乙类工作状态 无论是乙类或甲乙类工作状态与甲类工作状态相比，虽然提高了转换效率，但都有波形严重失真问题。 1293-1-2 双电源乙类互补对称功率放大电器工作原理及计算 1工作原理1303-1-2 双电源乙类互补对称功率放大电器工作原理及计算 2互补对称放大电路主要参数估算（1）输出功率（2）直流电源提供的输出功率1313-1-2 双电源乙类互补对称功率放大电器工作原理

43、及计算 （3）互补对称功放的效率互补对称功率放大器的效率为：乙类功放的最大理论效率为： 1323-1-2 双电源乙类互补对称功率放大电器工作原理及计算 （4）管耗 每只功率晶体管的管耗为： 每只管子的最大管耗与最大输出功率的关系为： 1333-1-2 双电源乙类互补对称功率放大电器工作原理及计算 （5）功率晶体管的选择在OCL互补对称功率放大电路中工作的功率晶体管选择上要满足下列条件： 1343-2 甲乙类互补对称功率放大器 3-2-1 双电源甲乙类互补对称功率放大器的特点及工作原理 3-2-2 复合管互补对称功率放大电路 3-2-3 单电源互补对称功率放大器 3-2-4 集成功率放大器的典型

44、应用 1353-2-1 双电源甲乙类互补对称功率放大器的特点及工作原理如图所示，通常在两基极之间二极管（或二极管和电阻相结合），以供给V1、V2管一定的正偏，使两个管子在静态时都处于微导通状。1363-2-1 双电源甲乙类互补对称功率放大器的特点及工作原理【例3-1】 如上图所示OCL功率放大电路，已知VCC=15V，负载RL=8，晶体管饱和压降UCES=3V，输入电压为正弦波。（1）求负载上可能获得的最大功率和效率。（2）求晶体管的最大集电极电流、最大管压降和集电极最大功耗。（3）当管耗达到最大时，电路的输出功率是多少？解：（1）根据式（3-3），得：1373-2-1 双电源甲乙类互补对称功

45、率放大器的特点及工作原理再根据（3-6），得：（2）最大不失真输出电压的峰值为： UOM=VCC-UCES=15-3=12V因而负载电流最大值，即晶体管集电极最大电流为 ：1383-2-1 双电源甲乙类互补对称功率放大器的特点及工作原理最大管压降为：UCemax=2UOM=24V根据式（3-9）晶体管集电极最大功耗为 POM=0.29=1.8W （3）当管耗达到最大时，输出电压有效值 所以： 1393-2-2 复合管互补对称功率放大电路 前述的互补对称放大电路需要一对特性对称的功放管，但由于工艺上的原因，导电类型不同的大功率管难以做到特性对称，因此在大功率输出电路中，常采用复合管互补对称电路。

46、1403-2-2 复合管互补对称功率放大电路1复合管2复合管特点3复合管的作用4采用复合管的功率放大电路1413-2-3 单电源互补对称功率放大器1基本电路2OTL互补对称功率放大电路工作原理3OTL互补对称功率放大电路主要性能指标的估算1423-2-4 集成功率放大器的典型应用1LM386小功率通用型集成功率放大电路2BTL功率放大器3集成电路BTL功率放大器LM1875集成功率放大器1433-3 功率管散热问题 为了使放大器能输出更大的功率，而又不致于损坏晶体管，必须给功率管加散热器，以散发集电结所产生的热量。否则将不能充分利用功率管输出的功率。必要时还可采用风冷、水冷、油冷等方法来散热。

47、 144本章小结1功率放大器的任务是向负载提供符合要求的交流功率，对功率放大器的要求是在尽可能小失真的前提下，得到最大的输出功率。晶体管损耗要小，效率要高。主要技术指标是输出功率、管耗、效率等。2提高功率放大电路的途径是提高直流电源电压，应选用耐压高、允许工作电流大，耗散功率大的功率晶体管。145本章小结3OCL电路、OTL电路及准互补对称功放电路的特点、工作原理。4集成功率放大器的应用。其优势在于能在低电源电压的条件下，输出很大的功率。具有远大的发展前景。5功率管的散热问题是十分重要的。在使用功率管时应输出最大的功率，但又是以不损坏功放管为前提的。146第4章 集成运算放大器 在自动控制和自

48、动测量系统中，会遇到很多非电量，如温度、压力、转速、照度等，这些非电量变化极为缓慢，频率很低，利用传感器可以把这些非电量转化为微弱的频率很低的电信号，对这些电信号必须加以放大，才能推动测量机构或控制执行元件。用来放大这些缓慢变化信号的放大电路，不能采用阻容耦合和变压器耦合方式，因为电容和变压器是不能传递缓变信号的，所以只能采用直接耦合放大电路。147第4章 集成运算放大器4-1 差分式放大电路 4-2 通用型集成运算放大器的组成及其基本特性 1484-1 差分式放大电路 差分放大电路又称差动放大电路，它的输出电压与两个输入电压之差成正比，由此得名，它是另一类基本放大电路，由于它在电路和性能方面

49、具有有效抑制直接耦合中的零点漂移等很多优点，因而它广泛应用于集成电路的输入级中。1494-1 差分式放大电路 4-1-1 差分放大电路的工作原理 4-1-2 具有电流源的差分放大电路 4-1-3 差分式放大器的输入输出方式 1504-1-1 差分放大电路的工作原理1差分放大电路的组成及静态分析 两管的集电极电流均为：两管集电极对地电压为：静态两管集电极之间的输出电压为零 1514-1-1 差分放大电路的工作原理2差分放大电路的动态分析（1）差模输入与差模特性uid称为差模输入电压 ：差模输出电压为：差模电压放大倍数 ：差模输入电阻rid ：差模输出电阻rO ：152 4-1-1 差分放大电路的

50、工作原理【例4-1】 如图所示差分放大电路中，已知，RC=10k，REE=20k晶体管，=80， rbb= 200，UBEO=0.6V，两输出端之间外接负载电阻20k，试求：放大电路的静态工作点；放大电路的差模电压放大倍数Aud，差模输入电阻rid和输出电阻rO。1534-1-1 差分放大电路的工作原理解：求静态工作点：1544-1 差分式放大电路（2）共模输入 在差分放大电路的两个输入端加上大小相等、极性相同的信号，称为共模输入。（3）共模抑制比KCMR 差分放大电路的输入信号可以看成一个差模信号与共模信号的叠加。 1554-1-2 具有电流源的差分放大电路加大电阻REE可使共模抑制比提高，

51、但REE过大，为了保证三极管有合适的静态工作点，必须加大负电源VEE的值，这显然是不合适的，为了提高差分放大电路对共模信号的抑制能力，常采用电流源代替REE。 1564-1-2 具有电流源的差分放大电路1电流源电路 三极管构成的电流源基本电路实际上就是以前讨论过的具有分压式电流负反馈偏置电路的共发射极电路。 2具有电流源的差分放大电路 157 采用晶体三极管构成的电流源来代替电阻REE的差分放大电路如图所示。4-1-3 差分式放大器的输入输出方式 根据输入信号的不同输入输出方式，差动放大器可以有以下4种接法。1双端输入、双端输出2双端输入、单端输出3单端输入、双端输出4单端输入、单端输出158

52、4-2 通用型集成运算放大器的组成及其基本特性 4-2-1 集成电路的特点 4-2-2 通用型集成运算放大器内部电路简介 4-2-3 集成运算放大器电路符号及其理想化条件 4-2-4 集成放大器的主要参数 1594-2-1 集成电路的特点1集成运放的耦合方式均采用直接耦合，在需要大容量电容和高阻值电阻的场合，采用外接法。2在集成电路中大量采用差分放大器作用的输入电路。1604-2-1 集成电路的特点3因为在硅片上制作三极管比制作电阻还容易，所以在集成电路中大量采用恒流源电路作为放大器的偏置电路，在需要大电阻的场合也是采用外接法。4集成电路内部放大器所用的晶体管通常采用复合管结构来改善性能。16

53、14-2-2 通用型集成运算放大器内部电路简介 集成运放内部电路由输入级、中间级、输出级和偏置电路4部分组成，通用集成运放F007的内部电路结构如图所示。1624-2-3 集成运算放大器电路符号及其理想化条件1集成运放的符号2集成运放的理想化条件 开环差模电压放大倍数Aod=；1634-2-3 集成运算放大器电路符号及其理想化条件 输入电阻rid=； 输出电阻； 共模抑制比KCMR=； 失调电压、失调电流均为零； 上限频率fH=。理想运放并不存在 。1644-2-3 集成运算放大器电路符号及其理想化条件3理想运算放大器的特点（1）线性区“虚断” 、“虚短” （2）非线性区虚断仍然 （3）集成运

54、算放大器的电压传输特性1654-2-4 集成放大器的主要参数1输入失调电压UOS2输入失调电流IOS3输入偏置电流IB4开环差模电压放大倍数AOd5共模抑制比KCMR6最大差模输入电压Uidm7最大共模输入电压Uicm166本章小结 1差分放大电路是利用电路结构的对称性来抑制零点漂移的，它对差模信号具有较大的放大能力，对共模信号包括放大器本身的零点漂移具有很强的抑制作用。差分放大电路的主要性能指标有差模电压放大倍数、差模输入和输出电阻、共模抑制比等。167本章小结2差分放大电路的输入、输出连接方式有4种，可根据输入信号源和负载电路灵活应用。单端输入和双端输入方式虽然接法不同，但性能指标相同。单

55、端输出差分放大电路性能比双端输出差，差模电压放大倍数仅为双端输出的一半，共模抑制比下降。根据单端输出电压取出位置的不同，有同相输出和反相输出之分。168本章小结3电流源的特点是直流电阻小、交流电阻大。具有温度补偿作用，常用作有源负载或用来提供偏置电流。差分放大电路中采用电流源后，可使性能显著提高。 169本章小结4组成运算电路的核心器件是集成运算放大器，集成运算放大器有两个输入端和一个输出端。信号从反向输入端输入的，输出信号与输入信号反向；信号从同向输入端输入的，输出信号输入信号同向。170本章小结 集成运算放大器的工作区有线性和非线性之分。工作在线性工作区的集成运放，输出信号与输入信号的关系

56、是线性的关系。因理想集成运算放大器的差模电压放大倍数为无穷大，要使其工作在线性工作区，必须在电路中引入浓度负反馈，由此可得判断集成运算放大器工作在线性工作区重要依据是：电路中存在着负反馈网络。171本章小结 分析运算电路要掌握的主要概念是：“虚短”、“虚断”和“电阻平衡”，这些概念的表达式是：172第5章 负反馈放大电路 反馈技术在电路中应用十分广泛。在放大电路中采用负反馈，可以改善放大电路的工作性能。本章介绍了反馈的基本概念与分类，负反馈的一般表达式，引入负反馈改善放大电路的工作性能及深度负反馈的分析方法 。173第5章 负反馈放大电路5-1 反馈的基本概念与分类 5-2 负反馈放大电路介绍

57、 5-3 深度负反馈放大电路的分析方法 1745-1 反馈的基本概念与分类1反馈的基本概念 将放大电路输出信号的一部分或全部经反馈网络送回到输入端，称为反馈。如图所示为反馈放大器框图。175图5-1 反馈放大器框图5-1 反馈的基本概念与分类2反馈的分类（1）正反馈与负反馈 如果反馈信号使净输入信号加强，这种反馈就称为正反馈；反之，称为负反馈。（2）直流反馈与交流反馈 如果反馈信号中只有直流成分，称为直流反馈；如果反馈信号中只有交流成分，称为交流反馈；如果两者都有则称为交、直流反馈。1765-1 反馈的基本概念与分类（3）电压反馈与电流反馈 若反馈信号与输出电压成正比，就是电压反馈；与输出电流

58、成正比，就是电流反馈。 （4）串联反馈与并联反馈 如果反馈信号在放大器输入端以电压的形式出现，就是串联反馈。如果反馈信号在放大器输入端以电流的形式出现，就是并联反馈。1775-2 负反馈放大电路介绍 5-2-1 负反馈放大电路基本类型 5-2-2 负反馈放大电路的方框图 5-2-3 负反馈的一般表达式 5-2-4 负反馈对放大电路性能的影响 1785-2-1 负反馈放大电路基本类型1电压串联负反馈 电压串联负反馈实际电路和连接方框图分别如图所示。 电压负反馈放大器具有恒压源的性质。 1795-2-1 负反馈放大电路基本类型2电压并联负反馈 电压并联负反馈实际电路和连接方框图分别如图所示。 电压

59、负反馈能够稳定输出电压。 1805-2-1 负反馈放大电路基本类型3电流串联负反馈 电流串联负反馈实际电路和交流通路分别如图所示。电流负反馈放大器具有恒流源的性质。 1815-2-1 负反馈放大电路基本类型4电流并联负反馈 电流并联负反馈实际电路和交流通路分别如图所示。 该电路是一个交、直流电压并联负反馈放大电路。 1825-2-2 负反馈放大电路的方框图根据反馈网络与基本放大电路在输入、输出端不同的连接方式，负反馈放大电路有4种基本类型：电压反馈和电流反馈、串联反馈和并联反馈。如下图所示。1835-2-2 负反馈放大电路的方框图1845-2-3 负反馈的一般表达式净输入信号： （5-1） 开

60、环放大倍数： （5-2）反馈网络中的反馈系数： （5-3）反馈放大器的闭环放大倍数： （5-4） 将式（5-1）、（5-2）和式（5-3）代入（5-4）中，得：1855-2-4 负反馈对放大电路性能的影响1提高放大倍数的稳定性2减小非线性失真3扩展频带和抑制噪声4改变放大电路的输入电阻和输出电阻1865-3 深度负反馈放大电路的分析方法 1深度负反馈放大电路的特点 基本放大电路的两输入端满足“虚短”和“虚断”。2深度负反馈放大电路性能的估算 下面通过例题来说明估算方法。1875-3 深度负反馈放大电路的分析方法【例5-1】 估算图5-12所示负反馈放大电路的电压放大倍数Auf=uo/ui 。1