模拟电路电子教案

.z.第1章半导体器件根底教学目的：了解半导体根底知识教学重点：PN结教学难点：PN结单向导电性教学内容：1.1半导体根底知识教学方法：理论讲解与举例相结合，讲例题时边讲边练〔学生先作，教师后讲〕。教学进度：本内容为2学时参考资料：模拟电子技术根底教学内容1.1半导体及其特性一、半导体特点半导体特点：1、受光、热激发，导电性能↑↑2、掺杂质导电性能↑↑二、本征半导体1.概念：纯洁的、构造完整的半导体，叫本征半导体。它在物理构造上为共价键、呈单晶体形态。在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导体不导电。2.半导体的本征激发与复合现象:当导体处于热力学温度0K时，导体中没有自由电子。当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚而参与导电，成为自由电子。这一现象称为本征激发〔也称热激发〕。因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。游离的局部自由电子也可能回到空穴中去，称为复合。在一定温度下本征激发和复合会到达动态平衡，此时，载流子浓度一定，且自由电子数和空穴数相等。三、杂质半导体掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。杂质半导体是半导体器件的根本材料。在本征半导体中掺入五价元素〔如磷〕，就形成N型〔电子型〕半导体；掺入三价元素〔如硼、镓、铟等〕就形成P型〔空穴型〕半导体。杂质半导体的导电性能与其掺杂浓度和温度有关，掺杂浓度越大、温度越高，其导电能力越强。1.P型半导体〔空穴半导体〕多数载流子是空穴形成：在本征半导体中掺三价杂质N型半导体〔电子型半导体〕多数载流子是电子形成：在本征半导体中掺五价杂质1.2PN结的形成及特性一、PN结的形成1、半导体中的载流子有两种有序运动：载流子在浓度差作用下的扩散运动和电场作用下的漂移运动。同一块半导体单晶上形成P型和N型半导体区域，在这两个区域的交界处，当多子扩散与少子漂移到达动态平衡时，空间电荷区〔亦称为耗尽层或势垒区〕的宽度根本上稳定下来，PN结就形成了。2、PN结形成的物理过程3、扩散与飘移的平衡扩散——载流子由浓度大→小运动〔浓度差作用〕漂移——少子在内电场作用下的运动〔内电场作用〕内电场的作用：1〕阻碍多子的扩散2〕帮助少子的漂移二、PN结的单向导电性单向导电性在外加电压时显示出来1、外加正向电压，PN结导通2、外加反向电压，PN结截止单向导电性：PN结的正向电阻很小〔PN结导通〕，反向电阻很大〔PN结截止〕。3、PN结的反向击穿小结：本次课要求熟练掌握半导体的根本知识，正确理解PN结的形成及特性。掌握PN结的单向导电性。课后作业：1.21.3教学目的：熟练掌握二极管、稳压管的外特性及主要参数，以及二极管根本电路及其分析方法与应用。教学重点：二极管的根本电路及分析方法。稳压管工作原理及应用教学难点：二极管的根本电路及分析方法。二极管、稳压管的外特性及主要参数教学内容：1.3半导体二极管教学方法：理论讲解与举例相结合，讲例题时边讲边练〔学生先作，教师后讲〕。教学进度：本内容为2学时参考资料：模拟电子技术根底教学内容1.3半导体二极管一、二极管的组成将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。二、半导体二极管的构造１.点接触型:点接触型二极管PN结面积小，结电容小，常用于检波和变频等高频电路。2.面接触型:面接触型二极管PN结面积大，结电容大，用于工频大电流整流电路。3.平面型:平面型二极管PN结面积可大可小，PN结面积大的，主要用于功率整流三、二极管的V-I特性二极管的V-I特性见图2.3.半导体二极管的伏安特性曲线如下图2.3.1〕正向特性：当V＞0，即处于正向特性区域。正向区又分为两段：〔1〕当0＜V＜Uon时，正向电流为零，Uon称为死区电压或开启电压。〔2〕当V＞Uon时，开场出现正向电流，并按指数规律增长。2〕反向特性：当V＜0时，即处于反向特性区域。反向区也分两个区域：〔1〕当VBR＜V＜0时，反向电流很小，且根本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称反向饱和电流IS。〔2〕当V≤VBR时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电压。从击穿的机理上看，硅二极管假设|VBR|≥7V时，主要是雪崩击穿；假设VBR≤4V则主要是齐纳击穿，当在4V～7V之间两种击穿都有，有可能获得零温度系数点。四、二极管的参数1〕最大整流电流IＦ：二极管长期工作允许通过的最大正向电流。在规定的散热条件下，二极管正向平均电流假设超过此值，则会因结温过高而烧坏。2〕最高反向工作电压UBR：二极管工作时允许外加的最大反向电压。假设超过此值，则二极管可能因反向击穿而损坏。一般取UBR值的一半。3〕电流IR：二极管未击穿时的反向电流。对温度敏感。IR越小，则二极管的单向导电性越好。4〕最高工作频率fM：二极管正常工作的上限频率。假设超过此值，会因结电容的作用而影响其单向导电性。五、二极管根本电路及其分析方法理想模型恒压降模型折线模型小信号模型六、稳压管稳压管是一种特殊的面接触型半导体二极管，通过反向击穿特性实现稳压作用。稳压管的伏安特性与普通二极管类似，其正向特性为指数曲线；当外加反压的数值增大到一定程度时则发生击穿，击穿曲线很陡，几乎平行于纵轴，当电流在一定范围内时，稳压管表现出很好的稳压特性。1、硅稳压管的稳压电路稳压管等效电路由两条并联支路构成：①加正向电压以及加反向电压而未击穿时，与普通硅管的特性一样；②加反向电压且击穿后，相当于理想二极管、电压源Uz和动态电阻rz的串联。2、稳压管的主要参数1〕稳定电压UZ：规定电流下稳压管的反向击穿电压。2〕最大稳定工作电流IZMA*和最小稳定工作电流IZMIN：稳压管的最大稳定工作电流取决于最大耗散功率，即PZma*=UZIZma*。而Izmin对应UZmin。假设IZ＜IZmin，则不能稳压。3〕额定功耗PZM：PZM＝UZIZMA*，超过此值，管子会因结温升太高而烧坏。4〕动态电阻rZ：rz=DVZ/DIZ，其概念与一般二极管的动态电阻一样，只不过稳压二极管的动态电阻是从它的反向特性上求取的。RZ愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡，稳压效果愈好。5〕温度系数α：温度的变化将使UZ改变，在稳压管中，当êUZê＞7V时，UZ具有正温度系数，反向击穿是雪崩击穿；当êUZê＜4V时，UZ具有负温度系数，反向击穿是齐纳击穿；当4V＜êVZê＜7V时，稳压管可以获得接近零的温度系数。这样的稳压二极管可以作为标准稳压管使用。小结：本次课要求熟练掌握二极管的根本电路及分析方法。稳压管工作原理及应用。课后作业：1.51.7教学目的：熟练掌握BJT的构造、BJT的电流分配与放大作用、BJT的特性曲线及主要参数教学重点：BJT的电流分配与放大作用、BJT的特性曲线及主要参数教学难点：BJT的电流分配与放大作用及BJT的特性曲线。教学内容：1.4半导体三极管及其应用教学方法：理论讲解与举例相结合，讲例题时边讲边练〔学生先作，教师后讲〕。教学进度：本内容为2学时参考资料：模拟电子技术根底教学内容1.4半导体BJTBJT的构造简介几种BJT的外形如图二、概念：双极型晶体管BJT是通过一定的工艺，将两个PN结接合在一起而构成的器件。BJT有三个区〔发射区、集电区和基区〕、两个PN结〔发射结和集电结〕、三个电极〔发射极、集电极和基极〕组成；并且发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，基区厚度很小。三、BJT的电流分配与放大作用1.BJT内部载流子的传输过程见图1〕发射区向基区注入电子2〕电子在基区中的扩散与复合3〕集电区收集扩散过来的电子2.电流分配关系IE＝IB＋ICIC＝βIB＋ICEO≈βIBIC＝αIE＋ICBO≈αIE3.放大作用：晶体管具有电流放大作用。当发射结正向偏置而集电结反向偏置时，从发射区注入到基区的非平衡少子中仅有很少局部与基区的多子复合，形成基极电流，而大局部在集电结外电场作用下形成漂移电流IC，表达出IB对的IC控制作用。此时，可将IC看成电流IB控制的电流源4.共射极连接方式以发射极作为输入回路与输出回路的公共端——共射电路。四、温度对晶体管特性及参数的影响1〕温度对反向饱和电流的影响：温度对ICBO和ICEO等由本征激发产生的平衡少子形成的电流影响非常严重。2〕温度对输入特性的影响：当温度上升时，正向特性左移。当温度变化1℃时，UBE大约下降2～2.5mV，UBE3〕温度对输出特性的影响温度升高时，由于ICEO和β增大，且输入特性左移，导致集电极电流IC增大，输出特性上移。总之，当温度升高时，ICEO和β增大，输入特性左移，最终导致集电极电流增大。小结：本次课要求熟练掌握BJT的构造、BJT的电流分配与放大作用课后作业：1.81.10教学目的：熟练掌握三极管的伏安特性教学重点：三极管工作状态教学难点：三极管输入，输出特性曲线教学内容：1.5三极管的共射特性曲线教学方法：理论讲解与举例相结合，讲例题时边讲边练〔学生先作，教师后讲〕。教学进度：本内容为2学时参考资料：模拟电子技术根底教学内容1.5晶体管的输入特性和输出特性(共e)晶体管的输入特性和输出特性说明各电极之间电流与电压的关系。现以共射电路为例说明1、输入特性iB=f〔vBE〕∣vCE=常数共射输入特性：iB＝f(uBE)︱VCE=常数如如图3.17所示。输入特性曲线分为三个区：死区、非线性区和线性区。其中vCE=0V的那一条相当于发射结的正向特性曲线。当vCE≥1V时，特性曲线将会向右稍微移动一些。但vCE再增加时，曲线右移很不明显。曲线的右移是三极管内部反应所致，右移不明显说明内部反应很小。2、输出特性iC=f〔vCE〕∣iB=常数共射输出特性：iC＝f(uCE)︱iB=常数如P25图1.27所示，它是以iB为参变量的一族特性曲线。对于其中*一条曲线，当vCE=0V时，iC=0；当vCE微微增大时，iC主要由vCE决定；当vCE增加到使集电结反偏电压较大时，特性曲线进入与vCE轴根本平行的区域(这与输入特性曲线随vCE增大而右移的原因是一致的)。因此，输出特性曲线可以分为三个区域：饱和区、截止区和放大区。三、晶体管工作在三种不同工作区外部的条件和特点工作状态NPN型PNP型特点截止状态E结、C结均反偏VB＜VE、VB＜VCE结、C结均反偏VB＞VE、VB＞VCIC≈0放大状态E结正偏、C结均反偏VC＞VB＞VEE结正偏、C结均反偏VC＜VB＜VEIC≈βIB饱和状态E结、C结均正偏VB＞VE、VB＞VCE结、C结均正偏VB＜VE、VB＜VCVCE＝VCES四、BJT的主要参数1、直流参数(1)共射直流电流放大系数：=〔IC－ICEO〕/IB≈IC/IB|，在放大区根本不变。(2)共基直流放大系数：=〔IC－ICBO〕/IE≈IC/IE显然与之间有如下关系：=IC/IE=IB/(1+)IB=/(1+)(3)穿透电流ICEO：ICEO=〔1+〕ICBO；式中ICBO相当于集电结的反向饱和电流。2、交流参数(1)共射交流电流放大系数β：b=DIC/DIB½，在放大区b值根本不变。(2)共基交流放大系数α：α=DIC/DIE½当ICBO和ICEO很小时，≈a、≈b，可以不加区分。(3)特征频率fT：三极管的b值不仅与工作电流有关，而且与工作频率有关。由于结电容的影响，当信号频率增加时，三极管的b将会下降。当b下降到1时所对应的频率称为特征频率。3、极限参数和三极管的平安工作区〔1〕最大集电极电流ICM：当集电极电流增加时，b就要下降，当b值下降到线性放大区b值的70～30％时，所对应的集电极电流称为最大集电极电流ICM。至于b值下降多少，不同型号的三极管，不同的厂家的规定有所差异。可见，当IC＞ICM时，并不表示三极管会损坏。〔2〕最大集电极耗散功率PCM：PCM=iCuCE。对于确定型号的晶体管，PCM是一个定值。当硅管的结温大于150℃、锗管的结温大于70℃时，管子的特性明显变坏，甚至烧坏。〔3〕极间反向击穿电压：晶体管*一级开路时，另外两个电极之间所允许加的最高反向电压，即为极间反向击穿电压，超过此值管子会发生击穿现象。极间反向电压有三种：UCBO、UCEO和UEBO。由于各击穿电压中UCEO值最小，选用时应使其大于放大电路的工作电源VCC。〔4〕三极管的平安工作区：由PCM、ICM和击穿电压V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定四个区：过损耗区、过电流区、击穿区和平安工作区。使用时应保证三极管工作在平安区。小结：本次课要求熟练掌握BJT输入、输出特性及三个工作区域课后作业：1.111.121.13第2章放大电路分析根底教学目的：熟练掌握共射极放大电路的组成教学重点：共射极放大电路的组成图解分析法教学难点：图解分析法教学内容：2.1共射放大电路分析根底教学方法：理论讲解与举例相结合，讲例题时边讲边练〔学生先作，教师后讲〕。教学进度：本内容为2学时参考资料：模拟电子技术根底教学内容2.1共射放大电路分析根底一、概念在电子电路中，放大的对象是变化量，常用的测试信号是正弦波。放大电路放大的本质是在输入信号的作用下，通过有源元件〔BJT或FET〕对直流电源的能量进展控制和转换，使负载从电源中获得输出信号的能量，比信号源向放大电路提供的能量大的多。因此，电子电路放大的根本特征是功率放大，表现为输出电压大于输入电压，输出电流大于输入电流，或者二者兼而有之。二、电路的组成共射极根本放大电路如下图〔1〕三极管T——起放大作用。〔2〕集电极负载电阻RC——将变化的集电极电流转换为电压输出。〔3〕偏置电路VCC，Rb——使三极管工作在放大区，VCC还为输出提供能量。〔4〕耦合电容C1，C2——输入电容C1保证信号加到发射结，不影响发射结偏置。输出电容C2保证信号输送到负载，不影响集电结偏置。三、静态工作点设置的必要性对放大电路的根本要求一是不失真，二是能放大。只有保证在交流信号的整个周期内三极管均处于放大状态，输出信号才不会产生失真。故需要设置适宜的静态工作点。Q点不仅电路是否会产生失真，而且影响放大电路几乎所有的动态参数。对于根本放大电路，只有设置适宜的静态工作点，使交流信号驮载在直流分量之上，以保证晶体管在输入信号的整个周期内始终工作在放大状态，输出电压波形才不会产生非线性失真。根本共射放大电路的电压放大作用是利用晶体管的电流放大作用，并依靠将电流的变化转化为电压的变化来实现的。四、放大电路的组成原则1〕为了使BJT工作于放大区、FET工作于恒流区,必须给放大电路设置适宜的静态工作点，以保证放大电路不失真。2〕在输入回路参加ui应能引起uBE的变化,从而引起iB和iC的变化。3〕输出回路的接法应当使iC尽可能多地流到负载RL中去,或者说应将集电极电流的变化转化为电压的变化送到输出端。五、电路的主要性能指标输入电阻：从输入端看进去的等效电阻，反映放大电路从信号源索取电流的大小。输出电阻：从输出端看进去的等效输出信号源的内阻，说明放大电路带负载的能力。放大倍数〔或增益〕：输出变化量幅值与输入变化量幅值之比。或二者的正弦交流值之比，用以衡量电路的放大能力。根据放大电路输入量和输出量为电压或电流的不同，有四种不同的放大倍数：电压放大倍数、电流放大倍数、互阻放大倍数和互导放大倍数。电压放大倍数定义为：电流放大倍数定义为：互阻放大倍数定义为：互导放大倍数定义为：注意：放大倍数、输入电阻、输出电阻通常都是在正弦信号下的交流参数，只有在放大电路处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义。4〕最大不失真输出电压：未产生截止失真和饱和失真时，最大输出信号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〕上限频率、下限频率和通频带：由于放大电路中存在电感、电容及半导体器件结电容，在输入信号频率较低或较高时，放大倍数的幅值会下降并产生相移。一般，放大电路只适合于放大*一特定频率范围内的信号。如P75图所示。上限频率fH〔或称为上限截止频率〕：在信号频率下降到一定程度时，放大倍数的数值等于中频段的0.707倍时的频率值即为上限频率。下限频率fL〔或称为下限截止频率〕：在信号频率上升到一定程度时，放大倍数的数值等于中频段的0.707倍时的频率值即为上限频率。通频带fBW：fBW=fH-fL通频带越宽，说明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。小结：本次课要求熟练掌握共射极放大电路的组成课后作业：2.12.22.3教学目的：熟练掌握共射极放大电路的分析方法教学重点：共射极放大电路静态、动态分析教学难点：图解分析法教学内容：2.2共射放大电路分析教学方法：理论讲解与举例相结合，讲例题时边讲边练〔学生先作，教师后讲〕。教学进度：本内容为2学时参考资料：模拟电子技术根底教学内容2.2共射放大电路分析一、直流通路、交流通路及其画法〔1〕直流通路：在直流电源的作用下，直流电流流经的通路，用于求解静态工作点Q的值。〔2〕直流通路的画法：电容视为开路、电感视为短路；信号源视为短路，但应保存内阻。〔3〕交流通路：在输入信号作用下，交流信号流经的通路，用于研究和求解动态参数。〔4〕交流通路的画法：耦合电容视为短路；无内阻直流电源视为短路；二、放大电路的静态分析和动态分析〔1〕静态分析：就是求解静态工作点Q，在输入信号为零时，BJT或FET各电极间的电流和电压就是Q点。可用估算法或图解法求解。〔2〕动态分析就是求解各动态参数和分析输出波形。通常，利用三极管h参数等效模型画出放大电路在小信号作用下的微变等效电路，并进而计算输入电阻、输出电阻与电压放大倍数。或利用图解法确定最大不失真输出电压的幅值、分析非线性失真等情况。放大电路的分析应遵循"先静态，后动态〞。的原则，只有静态工作点适宜，动态分析才有意义；Q点不但影响电路输出信号是否失真，而且与动态参数密切相关。三、图解法确定Q点和最大不失真输出电压〔1〕用图解法确定Q点的步骤：晶体管的输出特性曲线族→由直流通路求得IBQ→列直流通路的输出回路电压方程得直流负载线→在输出特性曲线平面上作出直流负载线→由IBQ所确定的输出特性曲线与直流负载线的交点即为Q点。〔2〕输出波形的非线性失真非线性失真包括饱和失真和截止失真。饱和失真是由于放大电路中三极管工作在饱和区而引起的非线性失真。截止失真是由于放大电路中三极管工作在截止区而引起的非线性失真。放大电路要想获得大的不失真输出，需要满足两个条件：一是Q点要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；二是要有适宜的交流负载线。〔3〕直流负载线和交流负载线由放大电路输出回路电压方程所确定的直线称为负载线。由直流通路确定的负载线为直流负载线；由交流通路确定的负载线为交流负载线，可通过Q、B两点作出。对于放大电路与负载直接耦合的情况，直流负载线与交流负载线是同一条直线；而对于阻容耦合放大电路，只有在空载情况下，两条直线才合二为一。〔4〕最大不失真输出电压有效值式中：说明：当放大电路带上负载后，在输入信号不变的情况下，输出信号的幅度变小。举例：如P83例2.2图2.17所示，放大电路静态工作点和动态范围确实定。四、等效电路法求解静态工作点即利用直流通路估算静态工作点、、和。其中硅管的；锗管的，无须求解；其余三个参数的求解方法为：〔1〕列放大电路输入回路电压方程可求得；〔2〕根据放大区三极管电流方程可求得；〔3〕列放大电路输出回路电压方程可求得；小结：本次课要求熟练掌握共射极放大电路的分析方法课后作业：2.42.52.7教学目的：熟练掌握小信号模型分析法及用H参数小信号模型分析共射极根本放大电路教学重点：BJT的小信号建模及用H参数小信号模型分析共射极根本放大电路教学难点：用H参数小信号模型分析共射极根本放大电路教学内容：小信号模型分析法教学方法：理论讲解与举例相结合，讲例题时边讲边练〔学生先作，教师后讲〕。教学进度：本内容为2学时参考资料：模拟电子技术根底教学内容2.3共射放大电路等效电路分析一、BJT的小信号建模1．BJTH参数的引出输入回路：vBE=f1〔iB，vCE〕输出回路：iC=f2〔iB，vCE〕2.H参数小信号模型〔1〕BJT等效模型的建立：三极管可以用一个二端口模型来代替；对于低频模型可以不考虑结电容的影响；小信号意味着三极管近似在线性条件下工作，微变也具有线性同样的含义。〔2〕BJT的h参数方程及等效模型BJT的h参数等效模型如下图。〔3〕h参数的物理意义1、即rbe：三极管的交流输入电阻2、电压反应系数：反映三极管内部的电压反应，因数值很小，一般可以忽略。3、：在小信号作用时，表示晶体管在Q点附近的的电流放大系数b。4、：三极管输出电导，反映输出特性上翘的程度。常称1/为c-e间动态电阻。通常的值小于10-5S，当其与电流源并联时，因分流极小，可作开路处理。注意：h参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。h参数与工作点有关，在放大区根本不变。h参数都是微变参数，所以只适合对交流小信号的分析二、化简H参数等效模型及rbe表达式1、化简H参数等效模型2、rbe表达式三、用H参数小信号模型分析共射极根本放大电路分析的步骤如下：画出小信号等效电路画交流通路用H参数小信号模型代替BJT，其他元件按位置接入3〕标出电压极性、电流方向求电压增益按定义：VoAV=——Vi计算输入电阻和输出电阻小结：本次课要求熟练掌握小信号模型分析法及用H参数小信号模型分析共射极根本放大电路课后作业：2.82.9教学目的：熟练掌握温度对工作点的影响、射极偏置电路的工作原理及分析计算教学重点：射极偏置电路的工作原理及分析计算教学难点：射极偏置电路的分析计算教学内容：放大电路的工作点稳定问题教学方法：理论讲解与举例相结合，讲例题时边讲边练〔学生先作，教师后讲〕。教学进度：本内容为2学时参考资料：模拟电子技术根底教学内容2.3射极偏置电路的分析计算一、静态工作点稳定的必要性静态工作点不但决定了电路是否产生失真，而且还影响着电压放大倍数和输入电阻等动态参数。实际上，电源电压的波动、元件老化以及因温度变化所引起的晶体管参数变化，都会造成静态工作点的不稳定，从而使动态参数不稳定，有时甚至造成电路无法正常工作。在引起Q点不稳定的诸多因素中，温度对晶体管的影响是最主要的。二、温度对工作点的影响ICBO、β、VBE——随T变化而变温度对工作点的影响最终导致T↑→IC↑→Q变化〔移向饱和区〕设想：1〕针对ICBO的影响，设法使IB随T的升高而自动↓2〕针对VBE的影响，设法使发射结的外加电压随T的↑而自动↓。三、稳定静态工作点的原则和措施为了保证输出信号不失真，对放大电路必须设置适宜的静态工作点，并保证工作点的稳定。1、采用不同偏置电路稳定静态工作点的原则是：当温度升高使增大时，要自动减小以牵制的增大。2、稳定静态工作点可以归纳为三种方法：P89图2.21所示。〔1〕温度补偿；〔2〕直流负反应；〔3〕集成电路中采用恒流源偏置技术；二、射极偏置电路见图电路的根本特点Rb1、Rb2——基极分压电阻Re——射极电阻电路分析：从VCC出发有两股直流电流一般从VCC+→Rc→管c→e→Re→⊥〔VCC-〕另一股从VCC+→Rb1分两股：╱b→e→Re→⊥〔VCC-〕╲Rb2→⊥〔VCC-〕试近似估算上图的Q点，并计算它的电压增益、输入电阻和输出电阻。1〕Q点稳定原理稳定静态工作点的条件为：I1＞＞IB和VB＞＞UBE；此时，，即当温度变化时，根本不变。T〔℃〕T〔℃〕↑→↑〔↑〕→↑〔因为根本不变〕→↓→↓↓当温度降低时，各物理量向相反方向变化。这种将输出量〔〕通过一定的方式〔利用将的变化转化为电压的变化〕引回到输入回路来影响输入量的措施称为反应。可见，在Q点稳定过程中，作为负反应电阻起着重要的作用。典型静态工作点稳定电路利用直流负反应来稳定Q点。2〕分压式偏置电路的静态分析分压式偏置电路的静态分析有两种方法：一是戴维南等效电路法；二是估算法，这种方法的使用条件为I1＞＞IBE，或者。3〕分压式偏置电路的动态分析动态分析时，射极旁路电容应看成短路。画放大电路的微变等效电路时，要特别注意射极电阻有无被射极旁路电容旁路，正确画出"交流地〞的位置，根据实际电路进展计算即可。小结：本次课要求熟练掌握射极偏置电路的工作原理及分析计算课后作业：2.10教学目的：熟练掌握共集电极电路的特点及分析与计算，掌握复合管电路教学重点：共集电极电路的特点及分析与计算教学难点：共集与共基电极电路分析与计算教学内容：2.4共集放大电路2.5共基放大电路教学方法：理论讲解与举例相结合，讲例题时边讲边练〔学生先作，教师后讲〕。教学进度：本内容为2学时参考资料：模拟电子技术根底教学内容2.4共集放大电路一、共集电极电路见图共集放大电路以集电极为公共端，通过iB对iE的控制作用实现功率放大。共基放大电路以基极为公共端，通过iE对iB的控制作用实现功率放大。二、电路特点：出、入——公共端CVi与Vo只相差Vbe——跟随〔射极跟随器〕输出从射极引出，〔又叫射极输出器〕，RL’=Re//RL三、共集放大电路的组成及静态和动态分析共集放大电路的组成共集放大电路亦称为射极输出器如P92图2.23〔a〕所示，为了保证晶体管工作在放大区，在晶体管的输入回路，、与VCC共同确定适宜的静态基极电流；晶体管输出回路中，电源VCC，提供集电极电流和输出电流，并与配合提供适宜的管压降UCE。2〕共集放大电路的静态分析与共射电路静态分析方法根本一样。〔1〕列放大电路输入方程可求得；〔2〕根据放大区三极管电流方程可求得；〔3〕列放大电路输出方程可求得；3〕共集放大电路的动态分析共集放大电路的动态分析方法与共射电路根本一样，只是由于共集放大电路的"交流地〞是集电极，一般习惯将"地〞画在下方，所以微变等效电路的画法略有不同四、共集放大电路计算求Q点(2)电压增益Vo-βIbRL’-βRL’AV=——=————————=————————ViIb[rbe+(1+β)Re]rbe+(1+β)Re(3)输入电阻VTRi=——=Rb//[rbe+〔1+β〕Re]IT〔4〕输出电阻VTVTRo=——=————=Ro’//Rc≈Rc(∵Ro’>>Rc)ITIc+IRc电压跟随器的特点：a.AV小于1而近于1，Vo与Vi同相；b.Ri高；c.Ro低。采用复合管以进一步提高输入电阻见图复合管的两个主要参数为β≈β1β2rbe≈rbe1+β1rbe22.5共基放大电路一、共基放大电路的静态和动态分析1〕共基放大电路的静态分析与共射电路静态分析方法根本一样。〔1〕列放大电路输入回路电压方程可求得；〔2〕根据放大区三极管电流方程可求得；〔3〕列放大电路输出回路电压方程可求得；2〕共基放大电路的动态分析共基放大电路的动态分析方法与共射电路根本一样，只是由于共基放大电路的"交流地〞是基极，一般习惯将"地〞画在下方，所以微变等效电路的画法略有不同。二、三种接法的比拟共射放大电路既有电压放大作用又有电流放大作用，输入电阻居三种电路之中，输出电阻较大，适用于一般放大。共集放大电路只有电流放大作用而没有电压放大作用，因其输入电阻高而常做为多级放大电路的输入级，因其输出电阻低而常做为多级放大电路的输出级，因其放大倍数接近于1而用于信号的跟随。共基放大电路只有电压放大作用而没有电流放大作用，输入电阻小，高频特性好，适用于宽频带放大电路。小结：本次课要求熟练掌握共集与共基电极电路的特点及分析与计算课后作业：2.112.122.15第3章放大电路频率特性分析教学目的：熟练掌握单时间常数RC电路的频率响应教学重点：RC低通电路的频率响应及RC高通电路的频率响应教学难点：RC低通电路的频率响应教学内容：放大电路的频率响应教学方法：理论讲解与举例相结合，讲例题时边讲边练〔学生先作，教师后讲〕。教学进度：本内容为2学时参考资料：模拟电子技术根底教学内容3.1频率特性分析一、频率响应的根本概念放大电路的频率响应可由放大器的放大倍数对频率的关系来描述，即式中A(f)称为幅频特性，它是放大倍数的幅值与频率的函数式。φ(f)称为相频特性，它是放大倍数的相位角与频率的函数式。两种特性综合起来可全面表征放大倍数的频率响应。由图可见，在一个较宽的频率范围内，曲线是平坦的，即放大倍数不随信号频率变化，其电压放大倍数用Aum表示，在此频率范围内，所有电容〔耦合电容、旁路电容和器件的极间电容等〕的影响可以忽略不计。当频率降低时，耦合电容和旁路电容的影响不可忽略，致使放大倍数下降。当频率升高时，器件的极间电容的影响不可忽略，放大倍数亦下降。fL和fH分别称为下限截止频率〔简称下限频率〕和上限截止频率〔简称上限频率〕它们是放大倍数下降到中频放大倍数的倍时所确定的两个频率。低频区：低于fL的频率范围称为低频区。高频区：高于fH的频率范围称为高频区。中频区：介于fL和fH之间频率范围称为中频区，通常又称为放大电路的通频带fbw=fH－fL。频率响应的根本分析方法波特图：一种频率响应曲线图，此图为半对数坐标图，即频率采用对数分度，而幅值〔以dB表示的电压放大倍数〕或相位角则采用线性分度。在近似分析中，为了缩短坐标，扩大视野，常采用折线化的近似波特图法描绘幅频特性和相频特性曲线。二、单时间常数RC电路的频率响应RC低通电路的频率响应见图幅频响应：当f<<fH时AVH=1/√1+(f/fH)2≈1用分贝表示:20lgAVH≈20lg1=0dB是一条与横轴平行的零分贝线(2)当f>>fH时AVH=1/√1+(f/fH)2≈fH/f用分贝表示：20lgAVH≈20lgfH/f相频响应当f<<fH时，φH→0，得一条φH=0的直线。当f>>fH时，φH→-90°,得一条φH=-90°的直线。当f=fH时，φH=-45°。见图RC高通电路的频率响应小结：RC耦合放大器，用RC高、低通电路模拟低、高频响应。频率响应的关键点fH、fL〔转折、上下限频率〕fH、fL都与RC回路的时间常数τ=RC成反比11fH=————fL=————2πR1C12πR2三、RC低通电路和高通电路〔1〕放大电路的频率响应的特征可用RC低通电路和高通电路来模拟。〔2〕截止频率fL和fH是频率响应的关键点，无论是幅频特性还是相频特性，根本都是以它为中心而变化的，求出fL和fH后就可近似地描绘放大电路完整的频率响应曲线。〔3〕fL和fH都是与对应的回路时间常数τ=RC成反比。四、晶体管的高频等效模型晶体管的混合π模型，是采用物理模拟的方法，从三极管的物理模型抽象成的等效电路。P132图3.7和P133图3.8分别为晶体管的完整的混合π模型和简化的混合π模型。五、三极管的高频参数〔1〕fβ：共射电流放大倍数β的截止频率，其值主要决定于管子的参数，即〔2〕fT：特征频率，使β下降到1时所对应的频率。fT=βfβ小结：本次课要求熟练掌握RC低通电路的频率响应及RC高通电路的频率响应课后作业：3.13.3教学目的：掌握单管放大电路频率响应的分析教学重点：下限截止频率和上限截止频率求解方法教学难点：单管放大电路的上、下限截止频率与电路中哪些参数有关教学内容：共射放大电路的频率响应以及增益带宽积教学方法：理论讲解与举例相结合，讲例题时边讲边练〔学生先作，教师后讲〕。教学进度：本内容为2学时参考资料：模拟电子技术根底教学内容3.2共射放大电路的频率响应以及增益带宽积一、单管共射放大电路的频率响应中频放大倍数〔1〕中频交流等效电路如P136图3.12所示。大容量电容看成短路，三极管极间电容看成开路。〔2〕中频放大倍数表达式低频放大倍数的频率响应〔1〕由耦合电容引起，三极管极间电容看成开路。〔2〕低频交流等效电路如P139图3.14所示。〔3〕低频放大倍数表达式式中fL为下限频率，其表达式为〔4〕幅频特性和相频特性的表达式高频放大倍数的频率响应〔1〕由三极管极间电容引起，大容量电容看成短路。〔2〕高频交流等效电路如P137图3.13所示。〔3〕高频放大倍数表达式式中R=rb’e∥〔rb’b+Rs∥Rb〕，fH为上限频率，其表达式为〔4〕幅频特性和相频特性的表达式二、大电路频率响应的改善与增益带宽积1〕放大电路的耦合电容是引起低频响应的主要原因，下限截止频率主要由低频时间常数中较小的一个决定；2〕三极管的结电容和分布电容是引起放大电路高频响应的主要原因，上限截止频率由高频时间常数中较大的一个决定；3〕由于假设电压放大倍数K增加，C¢b¢e也增加，上限截止频率就下降，通频带变窄。增益和带宽是一对矛盾，所以常把增益带宽积作为衡量放大电路性能的一项重要指标；4〕CB组态放大电路由于输入电容小，所以CB组态放大电路的上限截止频率比CE组态要高许多。小结：本次课要求熟练掌握频率响应描述放大电路对不同频率信号的适应能力。耦合电容和旁路容所在回路为高通电路，在低频段使放大倍数的数值下降，且产生超前相移。极间电容所在回路为低通电路，在高频段使放大倍数的数值下降，且产生滞后相移课后作业：3.43.5第4章场效应管放大电路特性分析教学目的：熟练掌握场效管的主要参数教学重点：场效应管工作原理教学难点：场效应管的特性教学内容：场效应管教学方法：理论讲解与举例相结合，讲例题时边讲边练〔学生先作，教师后讲〕。教学进度：本内容为2学时参考资料：模拟电子技术根底4.1场效应管特性一、效应管及其类型效应管FET是一种利用电场效应来控制其电流大小的半导体器件。根据构造不同可分为两大类：结型场效应管〔JFET〕和金属－氧化物－半导体场效应管〔MOSFET简称MOS管〕。每一类又有N沟道和P沟道两种类型。其中MOS管又可分为增强型和耗尽型两种。二、N沟道增强型MOS管构造N沟道增强型MOSFET根本上是一种左右对称的拓扑构造，它是在P型半导体上生成一层SiO2薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区，从N型区引出两个电极，漏极D，和源极S。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。P型半导体称为衬底，用符号B表示。因为这种MOS管在VGS=0V时ID=0；只有当UGS＞UGS(th)后才会出现漏极电流，所以称为增强型MOS管。如P42图1.44所示。三、N沟道增强型MOS管的工作原理1〕夹断区工作条件UGS=0时，D与S之间是两个PN结反向串联，没有导电沟道，无论D与S之间加什么极性的电压，漏极电流均接近于零；当0﹤UGS﹤UGS(th时，由柵极指向衬底方向的电场使空穴向下移动，电子向上移动，在P型硅衬底的上外表形成耗尽层，仍然没有漏极电流。工作条件UGS>UGS(th)时，栅极下P型半导体外表形成N型导电沟道(反型层)，假设D、S间加上正向电压后可产生漏极电流ID。假设uDS＜uGS-UGS(th)，则沟道没夹断，对应不同的uGS，ds间等效成不同阻值的电阻，此时，FET相当于压控电阻。3〕恒流区〔或饱和区〕工作条件当uDS=uGS-UGS(th)时，沟道预夹断；假设uDS＞uGS-UGS(th)，则沟道已夹断，iD仅仅决定于uGS，而与uDS无关。此时，iD近似看成uGS控制的电流源，FET相当于压控流源。可见，对于N沟道增强型MOS管，栅源电压VGS对导电沟道有控制作用，即UGS>UGS(th)时，才能形成导电沟道将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流ID。当场效应管工作在恒流区时，利用栅－源之间外加电压uGS所产生的电场来改变导电沟道的宽窄，从而控制多子漂移运动所产生的漏极电流ID。此时，可将ID看成电压uGS控制的电流源。四、N沟道耗尽型MOSFETN沟道耗尽型MOSFET是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子，所以当UGS=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。如P45图1.48所示。于是，只要有漏源电压，就有漏极电流存在。当UGS＞0时，将使ID进一步增加。UGS＜0时，随着UGS的减小漏极电流逐渐减小，直至ID=0。对应ID=0的UGS称为夹断电压，用符号UGS(off)表示，五、P沟道增强型和耗尽型MOSFETP沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全一样，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。六、场效应管的伏安特性场效应三极管的特性曲线类型比拟多，根据导电沟道的不同以及是增强型还是耗尽型可有四种转移特性曲线和输出特性曲线，其电压和电流方向也有所不同。以增强型N沟MOSFET为例，输出特性：iD＝f(uDS)︱UGS=常数反映UGS＞UGS(th)且固定为*一值时，UDS对ID的影响；转移特性：iD＝f(uGS)︱UDS=常数反映UGS对漏极电流的控制关系；输出特性和转移特性反映了场效应管工作的同一物理过程，因此，转移特性可以从输出特性上用作图法一一对应地求出。场效应管的输出特性可分为四个区：夹断区、可变阻区、饱和区〔或恒流区〕和击穿区。在放大电路中，场效应管工作在饱和区。七、场效应管的主要参数：直流参数〔1〕开启电压UGS(th)：开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值，场效应管不能导通。〔2〕夹断电压UGS(off)：夹断电压是耗尽型FET的参数，当UGS=UGS(off)时，漏极电流为零。〔3〕饱和漏极电流IDSS：IDSS是耗尽型FET的参数，当UGS=0时所对应的漏极电流。〔4〕直流输入电阻RGS〔DC〕：FET的栅源输入电阻。对于JFET，反偏时RGS约大于107Ω；对于MOSFET，RGS约是109～1015Ω。交流参数〔1〕低频跨导gm：低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用，这一点与电子管的控制作用十分相像。gm可以在转移特性曲线上求取，单位是mS(毫西门子)。〔2〕级间电容：FET的三个电极间均存在极间电容。通常Cgs和Cgd约为1～3pF,而Cds约为0.1～1pF。在高频电路中，应考虑极间电容的影响。极限参数〔1〕最大漏极电流IDM：是FET正常工作时漏极电流的上限值。〔2〕漏--源击穿电压U(BR)DS：FET进入恒流区后，使iD骤然增大的uDS值称为漏—源击穿电压，uDS超过此值会使管子烧坏。〔3〕最大耗散功率PDM：可由PDM=VDSID决定，与双极型三极管的PCM相当。八、场效应管FET与晶体管BJT的比拟FET是另一种半导体器件，在FET中只是多子参与导电，故称为单极型三极管；而普通三极管参与导电的既有多数载流子，也有少数载流子，故称为双极型三极管〔BJT〕。由于少数载流子的浓度易受温度影响，因此，在温度稳定性、低噪声等方面FET优于BJT。BJT是电流控制器件，通过控制基极电流到达控制输出电流的目的。因此，基极总有一定的电流，故BJT的输入电阻较低；FET是电压控制器件，其输出电流取决于栅源间的电压，栅极几乎不取用电流，因此，FET的输入电阻很高，可以到达109～１014Ω。高输入电阻是FET的突出优点。FET的漏极和源极可以互换使用，耗尽型MOS管的栅极电压可正可负，因而FET放大电路的构成比BJT放大电路灵活。FET和BJT都可以用于放大或作可控开关。但FET还可以作为压控电阻使用，可以在微电流、低电压条件下工作，且便于集成。在大规模和超大规模集成电路中应用极为广泛。小结：本次课要求熟练掌握场效应管的特性课后作业：4.14.3教学目的：熟练掌握场效管的主要参数，共源、共漏组态放大电路工作原理教学重点：用小信号模型法分析场效管放大器的Av、Ri、Ro教学难点：小信号模型法分析FET放大电路教学内容：场效应管教学方法：理论讲解与举例相结合，讲例题时边讲边练〔学生先作，教师后讲〕。教学进度：本内容为2学时参考资料：模拟电子技术根底第四章小信号模型法分析FET放大电路根本要求：熟练掌握场效应管的主要参数，共源、共漏组态放大电路工作原理，用小信号模型法分析AV、Ri、Ro，正确理解图形分析法，正确理解场效应管的工作原理。教学内容4.2结型场效应管分析一、JFET的构造和工作原理构造JFET的构造示意图如下图2.工作原理利用PN结的特性采用外加反压控制PN结厚薄的方法控制电流的变化。加反偏后↑→耗尽区宽→i↓iD的控制：vGS→PN反偏→沟道宽度→iD放大：vi→vGS→沟道宽度→iD→vo=iDRd在电场作用下，产生载流子的运动，所以叫场效应。由一种载流子〔电子〕参加导电，所以叫单极型器件。区别：三极管：电流控制器件，输入电流控制输出电流。场效应管：电压控制器件，输入电压控制输出电流。二、JFET的特性曲线输出特性见图iD=f〔vDS〕|vGS=常数2.转移特性iD=f〔vGS〕|vDS=常数三、场效应管的分析1、场效应管放大电路的三种接法场效应管的三个电极源极、栅极和漏极与晶体管的三个电极发射极、基极和集电极相对应，因此在组成电路时也有三种接法：共源放大电路、共栅放大电路和共漏放大电路。2、FET放大电路的直流偏置FET是电压控制器件，因此放大电路要求建立适宜的偏置电压，而不要求偏置电流。FET有JFET、MOSFET，N沟、P沟，增强型、耗尽型之分。它们各自的构造不同，伏安特性有差异，因此在放大电路中对偏置电路有不同要求。JFET必须反极性偏置，即UGS与UDS极性相反；增强型MOSFET的UGS与UDS必须同极性偏置；耗尽型MOSFET的UGS可正偏、零偏或反偏。因此，JFET和耗尽型MOSFET通常采用自给偏压和分压式偏置电路，而增强型MOSFET通常采用分压式偏置电路。3、FET放大电路的静态分析考虑FET管子的输入电阻很高，FET的栅极几乎不取用电流，可以认为IGQ=0。对FET放大电路进展静态分析有两种方法：图解法和估算法。静态分析时只须计算三个参数：UGSQ、IDQ和UDSQ即可，下面分别举例说明。1〕自给偏压放大电路共源自给偏置放大电路及其直流通路如图2.25所示UGS=VG－VS≈－ISRs<0可见依靠JFET自身的源极电流IS所产生的电压降ISRs，使得栅-源极间获得了负偏置电压。〔1〕估算法静态分析列输入回路电压方程：JFET〔或耗尽型FET〕的电流方程：联解上述两式并舍去不合理的一组解，可求得和。列输出回路电压方程求得〔2〕图解法静态分析①列输出直流负载线方程：UDS=VDD－ID(Rd+Rs)在JFET的输出特性曲线上作出直流负载线，与晶体管类似，直流负载线与横轴交点为VDD，纵轴交点为，斜率为。②根据负载线与UGS为不同值的各条输出特性曲线的交点为坐标，可在iD~uGS坐标平面上作出iD=f(uGS)曲线，〔动态转移特性曲线〕③列输入直流负载线方程：UGS=－IDRs在转移特性曲线平面上，作出输入回路的直流负载线，它通过原点，斜率为。显然，静态的UGS与IS既要满足动态转移特性曲线所确定的约束关系，又要满足输入回路直流负载线所确定的约束关系，因此静态工作点位于两条线的交点Q。在图2.26〔a〕和〔b〕图上读出Q点的值〔UGSQ、IDQ和UDSQ〕。2〕增强型FET分压式偏置电路增强型FET分压式偏置电路如图2.27所示。该电路利用电阻对电源VDD进展分压，从而给栅极提供固定的偏置电压：源极对地的电压和自偏置时一样：VS=ISRs因此栅源极间偏置电压由上述两局部所构成〔1〕估算法由直流通路输入回路电压方程：和得：增强型FET的电流方程：联解上述两式并舍去不合理的一组解，可求得和。列输出回路电压方程求得〔2〕图解法作出动态转移特性曲线；作出输入回路的直流负载线，它与横越轴交于，纵轴交于，斜率为。显然，动态转移特性曲线与负载线的交点Q即为该电路的静态工作点。四、FET低频小信号等效模型将FET看成一个二端口网络，栅极与源极之间为输入端口，漏极与源极之间为输出端口。与双极型三极管相比，输入电阻无穷大，相当于开路。VCCS的电流源s还并联了一个输出电阻rds，在双极型三极管的简化模型中，因输出电阻很大可视为开路，在此可暂时保存。其它局部与双极型三极管放大电路情况一样。MOS管小信号工作时的电压方程为：式中，为那条转移特性曲线上Q点处的导数，即以Q点为切点的切线的斜率。是输出回路电流与输入回路电压之比，故称为跨导，其量纲为电导。可通过对MOS管电流方程求导，得出的表达式。五、共源、共漏和共栅放大电路的动态分析将FET的小信号等效模型代入放大电路的交流通路中画出微变等效电路，与BJT相比，FET输入电阻无穷大，相当开路。VCCS的电流源s还并联了一个输出电阻rds，在BJT的简化模型中，因输出电阻很大视为开路，在此可暂时保存。其它局部与双极型三极管放大电路情况根本一致。六、场效应管放大电路的特点FET放大电路与BJT放大电路相比，最突出的优点是可以组成高输入电阻的放大电路，此外，由于它还有噪声低、温度稳定性好、抗辐射能力强、便于集成等特点，广泛用于各种电子电路中。场效应管放大电路的共源接法、共漏接法与晶体管放大电路的共射、共集接法相对应，但比晶体管电路输入电阻高、噪声系数低、电压放大倍数小，适用于做电压放大电路的输入级。小结：本次课要求熟练掌握JFET的构造和工作原理及应用小信号模型法分析FET放大电路课后作业：4.44.5负反应放大电路教学目的：熟练掌握反应的根本概念及四种类型的反应组态的判断教学重点：反应的根本概念及四种类型的反应组态的判断教学难点：四种类型的反应组态的判断教学内容：反应放大电路教学方法：理论讲解与举例相结合，讲例题时边讲边练〔学生先作，教师后讲〕。教学进度：本内容为2学时参考资料：模拟电子技术根底根本要求：熟练掌握用集成运放组成的反应放大电路类型和极性判断，负反应对放大电路性能的影响，深度负反应下的闭环增益，正确理解虚短，AF=A/〔1+AF〕公式的含义，根据要求引入反应。教学内容5.1负反应概念及分析方法一、反应的根本概念反应：将放大器输出信号的一局部或全部经反应网络送回输入端。反应的示意图见以下图所示。反应信号的传输是反向传输。开环：放大电路无反应，信号的传输只能正向从输入端到输出端。闭环：放大电路有反应，将输出信号送回到放大电路的输入回路，与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。图示中是输入信号，是反应信号，称为净输入信号。所以有2)负反应和正反应负反应：参加反应后，净输入信号<，输出幅度下降。应用：负反应能稳定与反应量成正比的输出量，因而在控制系统中稳压、稳流。正反应：参加反应后，净输入信号>，输出幅度增加。应用：正反应提高了增益，常用于波形发生器。3)交流反应和直流反应直流反应：反应信号只有直流成分；交流反应：反应信号只有交流成分；交直流反应：反应信号既有交流成分又有直流成分。直流负反应作用：稳定静态工作点；交流负反应作用：从不同方面改善动态技术指标，对Au、Ri、Ro有影响。二、反应的判断1〕有无反应的判断〔1〕是否存在除前向放大通路外，另有输出至输入的通路——即反应通路；〔2〕反应至输入端不能接地，否则不是反应。2〕正、负反应极性的判断之一—瞬时极性法〔1〕在输入端，先假定输入信号的瞬时极性；可用"+〞、"-〞或"↑〞、"↓〞表示；〔2〕根据放大电路各级的组态，决定输出量与反应量的瞬时极性;〔3〕最后观察引回到输入端反应信号的瞬时极性，假设使净输入信号增强，为正反应，否则为负反应。注意：*极性按中频段考虑；*必须熟悉放大电路输入和输出量的相位关系。 *反应类型主要取决于电路的连接方式，而与Ui的极性无关。对单个运放一般有：反应接至反相输入端为负反应反应接至同相输入端为正反应3〕电压反应和电流反应〔1〕电压反应：反应信号的大小与输出电压成比例〔采样输出电压〕；〔2〕电流反应，反应信号的大小与输出电流成比例〔采样输出电流〕。〔3〕判断方法：将输出电压‘短路’，假设反应回来的反应信号为零，则为电压反应；假设反应信号仍然存在，则为电流反应。应用中，假设要稳定输出端*一电量，则采样该电量，以负反应形式送输入端。电压负反应作用：稳定放大电路的输出电压。电流负反应作用：稳定放大电路的输出电流。4〕串联反应和并联反应〔根据反应信号在输入端的求和方式〕〔1〕串联反应：反应信号与输入信号加在放大电路输入回路的两个电极上，此时反应信号与输入信号是电压相加减的关系。〔2〕并联反应，反应信号加在放大电路输入回路的同一个电极，此时反应信号与输入信号是电流相加减的关系。〔3〕判别方法：将反应节点对地短接，假设输入信号仍能送入放大电路，则反应为串联反应，否则为并联反应。对于三极管来说，反应信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射极，则为并联反应；一个加在基极，另一个加在发射极则为串联反应。对于运算放大器来说，反应信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反应；一个加在同相输入端，另一个加在反相输入端则为串联反应。5〕正、负反应极性的判断法之二：在明确串联反应和并联反应后，正、负反应极性可用以下方法来判断：〔1〕反应信号和输入信号加于输入回路同一点时：瞬时极性一样的为正反应；瞬时极性相反的是负反应；〔2〕反应信号和输入信号加于输入回路两点时：瞬时极性一样的为负反应；瞬时极性相反的是正反应。对三极管放大电路来说这两点是基极和发射极，对运算放大器来说是同相输入端和反相输入端。注意：输入信号和反应信号的瞬时极性都是指对地而言，这样才有可比性。6〕直、交流反应方法判断：根据反应网络中是否有动态元件进展判断。〔1〕假设反应网络无动态元件〔通常为电容〕，则反应信号交、直流并存；〔2〕假设反应网络有电容串联，则只有交流反应；〔3〕假设反应网络有电容并联，则只有直流反应。三、负反应放大电路的四种根本组态1〕负反应的根本组态类型： 电压串联负反应，电压并联负反应，电流串联负反应，电流并联负反应。2)负反应放大电路反应组态的判断方法：〔1〕从放大器输出端的采样物理量，看反应量取自电压还是电流；〔2〕从输入端的连接方式，判断反应是串联还是并联。3〕四种负反应组态及组态的判断〔1〕电压串联负反应*表现形式：输出和反应均以电压的形式出现 (a)分立元件放大电路(b)集成运放放大电路在放大器输出端，采样输出电压,反应量与成正比，为电压反应；在放大器输入端,信号以电压形式出现,与相串联,为串联反应；*参量表示：因输出端采样电压，在输入端是输入电压和反应电压相减，所以：闭环放大倍数：反应系数。对于图上(a)，对于图下(b)*判断方法对上图(a)所示电路，根据瞬时极性法判断，经Rf加在发射极E1上的反应电压为‘+’，与输入电压极性一样，且加在输入回路的两点，故为串联负反应。反应信号与输出电压成比例，是电压反应。后级对前级的这一反应是交流反应，同时Re1上还有第一级本身的负反应。对图(b)，因输入信号和反应信号加在运放的两个输入端，故为串联反应，根据瞬时极性判断是负反应，且为电压负反应。结论是交直流串联电压负反应。〔2〕电流串联负反应*表现形式：输出采样输出电流，而反应量则以电压的形式出现电路如以下图所示。图(a)是共射根本放大电路将Ce去掉而构成。图(b)是由集成运放构成。(a)(b)*参量表示：对图(b)的电路，求其互导增益于是1/R，这里忽略了Rf的分流作用。电压增益为*判断方法：对图(a)，反应电压从Re上取出，根据瞬时极性和反应电压接入方式，可判断为串联负反应。因输出电压短路，反应电压仍然存在，故为串联电流负反应。〔3〕电压并联负反应*表现形式：输出采样输出电压，而反应量则以电流的形式出现.电路如以下图所示。*参量表示：称为互阻增益，称为互导反应系数，相乘无量纲。而电压增益为*判断方法：因反应信号与输入信号在一点相加，为并联反应。根据瞬时极性法判断，为负反应，且为电压负反应。因为并联反应，在输入端采用电流相加减。即为电压并联负反应。〔4〕电流并联负反应电流并联负反应的电路如以下图(a)、(b)所示。*表现形式：输出和反应均以电流的形式出现(a)(b)*参量表示：电流反应系数是，以图(b)为例,有:电流放大倍数显然，电流放大倍数根本上只与外电路的参数有关，与运放内部参数无关。电压放大倍数为*判断方法：因反应信号与输入信号在一点相加，为并联反应。根据瞬时极性法判断，为负反应，且因输出电压短路，反应电压仍然存在，因为并联反应，在输入端采用电流相加减。即为电流并联负反应。对于图(a)电路，反应节点与输入点一样，所以是电流并联负反应。对于图(b)电路，也为电流并联负反应。小结：本次课要求熟练掌握反应的根本概念及四种类型的反应组态的判断作业：5.15.2教学目的：熟练掌握深度负反应条件下的近似计算教学重点：深度负反应条件下的近似计算教学难点：深度负反应条件下的近似计算教学内容：负反应放大电路的分析方法教学方法：理论讲解与举例相结合，讲例题时边讲边练〔学生先作，教师后讲〕。教学进度：本内容为2学时参考资料：模拟电子技术根底教学内容5.2负反应放大电路的分析方法一、深度负反应条件下的近似计算1.增益的近似表达式在深度负反应的条件下*oA1AF=——=————≈——〔∣1+AF∣>>1〕*i1+AFF2.虚短概念的应用二、小信号模型分析法小信号模型分析法是分析、计算负反应放大电路各项指标的另一种方法，因为是带星号的内容，课堂上不作介绍了，我们只是给出它的结论，因为做实验时要用到这局部内容。我们仅介绍划分负反应放大电路为根本放大电路A和反应网络F的方法。关键：找出根本放大电路A除去反应考虑F对A的负载影响1.划分A、F的原则〔1〕使反应减小为0，F的负载影响不变。〔2〕忽略F的正向传输作用〔即直通作用〕。2.划分A、F的方法〔1〕A的输入回路电压负反应：Vo=0——输出短路画输入回路╲|→负反应↓02〕电流负反应：Io=0——输出开路画输入回路╱〔2〕A的输出回路并联负反应：Vi=0——输入短路画输出回路╲|→无直接传输串联负反应：Ii=0——输入开路画输出回路╱三、反应深度环路增益||是指放大电路和反应网络所形成环路的增益，，当||>>1时称为深度负反应，相当于||>>1。则：闭环放大倍数在深度负反应条件下，闭环放大倍数与有源器件的参数根本无关。一般反应网络是无源元件构成的，其稳定性优于有源器件，因此深度负反应时的放大倍数比拟稳定。将称为反应深度。=它反映了反应对放大电路影响的程度。可分为以下三种情况①当||＞1时，||＜||，相当负反应②当||＜1时，||＞||，相当正反应③当||=0时，||=∞，相当于输入为零时仍有输出，故称为"自激状态〞。四、深度负反应放大电路放大倍数的分析在深度负反应条件下往往采用的近似计算。1〕利用闭环放大倍数求解。这里的是广义的，其含义因反应组态而异：对于电压串联负反应为；对于电流并联负反应为；对于电压并联负反应为；对于电流串联负反应为。如要估算电压放倍数，了外，其它几种增益都要转换。反应系数确实定：如果是并联反应，将输人端对地短路，可求出反应系数，如果是串联反应，将输人回路开路，可求出反应系数’2〕利用求解。对于串联反应，，相当于根本放大器输人端电压为O〔虚短特性表达〕。对于并联反应，，相当于根本放大器输入端电流为0〔虚断特性表达〕。抓住这个特点写出有关方程式，往往可以直接而且简捷地得到电压放大倍数。这是分析反应电路的一种实用方法。3〕对非深反应电路，利用由方块图导出的公式求解Rif、Rofy及。关键：找出A和F，即把闭环的反应放大器分解成根本放大器和反应网络两个独立局部。确定A的原则：不计主反应作用；计入反应网络的负载效应。小结：本次课要求熟练掌握负反应放大电路在深度负反应条件下的近似计算作业：5.35.5教学目的：熟练掌握负反应对放大倍数的影响教学重点：负反应对放大器性能的影响和改善教学难点：非深度负反应电路的计算。可只讲参数的含义和计算方法教学内容：负反应对放大倍数的影响教学方法：理论讲解与举例相结合，讲例题时边讲边练〔学生先作，教师后讲〕。教学进度：本内容为2学时参考资料：模拟电子技术根底教学内容5.3负反应对放大电路性能影响1〕负反应对放大倍数的影响根据负反应根本方程，不管何种负反应，都可使反应放大倍数下降|1+AF|倍，只不过不同的反应组态AF的量纲不同而已。在负反应条件下放大倍数的稳定性也得到了提高。有反应时，增益的稳定性比无反应时提高了(1+AF)倍。2〕负反应对输入和输出电阻的影响负反应对输入电阻的影响与反应参加的方式有关，即与串联反应或并联反应有关，而与电压反应或电流反应无关。负反应对输出电阻的影响与反应采样的方式有关，即与电压反应或电流反应有关，而与串联反应或并联反应无关。〔1〕对输入电阻的影响串联负反应使输入电阻增加，并联负反应使输入电阻减小〔2〕电压负反应使输出电阻减小，电流负反应可以使输出电阻增加，电压负反应可以使输出电阻减小，这与电压负反应可以使输出电压稳定是相一致的。输出电阻小，带负载能力强，输出电压的降落就小。3〕负反应对通频带的影响放大电路参加负反应后，增益下降，但通频带却加宽了。有反应时的通频带为无反应时的通频带的(1+AmF)倍。负反应放大电路扩展通频带有一个重要的特性，即增益与通频带之积为常数4〕负反应对非线性失真的影响负反应可以改善放大电路的非线性失真，但是只能改善反应环内产生的非线性失真。因参加负反应，放大电路的输出幅度下降，不好比照，因此必须要加大输入信号，使参加负反应以后的输出幅度根本到达原来有失真时的输出幅度才有意义。5〕负反应对噪声、干扰和温漂的影响负反应只对反应环内的噪声和干扰有抑制作用，且必须加大输入信号后才使抑制作用有效。6〕放大电路中引人负反应的一般原则小结：本次课要求熟练掌握负反应放大电路增益的一般表达式及负反应对放大电路性能的改善作业：5.85.9第6章功率放大电路教学目的：熟练掌握甲乙类双电源互补对称电路的组成及甲乙类单电源互补对称电路的组成与工作原理，理解交越失真的概念。教学重点：甲乙类单电源互补对称电路的组成及分析计算教学难点：甲乙类单电源互补对称电路的分析计算教学内容：甲乙类互补对称功率放大电路教学方法：理论讲解与举例相结合，讲例题时边讲边练〔学生先作，教师后讲〕。教学进度：本内容为2学时参考资料：模拟电子技术根底教学内容6.5甲乙类互补对称功率放大电路一、甲乙类单电源互补对称电路〔无输出变压器OTL〕根本电路见图〔1〕电路组成1)输入级——前置级：T3——共射R1、R2、Re、Ce——偏置元件D1、D2、Rc3——T3集电极负载2〕输出级：互补对称输出级a.T1——NPNT2——PNPb.D1、D2——T1、T2基偏D1、D2作用：消除交越失真c.C的作用：T3管电源，隔直传交〔采用单电源的目的〕〔2〕导通情况当T3加vi后，输出级的输入信号为T3的输出信号vo3。vi-→vo3+→T1导→有ic1→vo+，同时给C充电最大至VC=VCE1=VCE2=1/2VCCVi+→vo3-→T2导→有ic3→vo-，同时C放电，时间常数RLC>>T周期信号，放电慢。选择C时，应满足C>〔5——10〕/2πfLRL，〔fL为下限频率〕。在T2导电时间内，C上电压起了-VCC的作用〔即-1/2VCC〕，适当调节R1、R2可使VK=VC=1/2VCC。可以认为用电容C和一个电源VCC可代替原来的+VCC和-VCC两个电源的作用。二、功率放大电路的根本概念和分类功率放大电路的特点〔1〕大信号工作，采用图解分析法〔2〕功率、效率、非线性失真为主要技术指标〔3〕功率器件的平安工作非常重要功率放大电路的几种工作状态〔1〕甲类工作状态，晶体管的导通角θ＝2π，最大效率为50%。〔2〕乙类工作状态，晶体管的导通角θ＝π，最大效率为78.5%。〔3〕甲乙类工作状态，晶体管的导通角π＜θ＜2π，最大效率介于甲类和乙类之间。功率放大电路的类型〔1〕变压器耦合功率放大电路变压器耦合功率放大电路如P474图所示。这种电路的优点是可实现阻抗变换，缺点是体积庞大、笨重、消耗有色金属，且效率低，低频和高频特性较差。〔2〕无输出变压器的功率放大电路无输出变压器的功率放大电路〔简称OTL电路〕用一个大电容代替了变压器，如P475图所示。该电路在静态时电容上的电压为VCC／2。由于一般情况下功率放大电路的负载电流很大，电容容量常选为几千微法，且为电解电容。电容容量愈大，电路低频特性愈好。但是，当电容容量增到达一定程度时，电解电容不再是纯电容，而存在漏阻和电感，使得低频特性不会明显改善。〔3〕无输出电容的功率放大电路无输出电容的功率放大电路〔简称OCL电路〕如P476图所示。此电路采用正、负电源交替供电，两个晶体管轮流导通，输出与输入之间双向跟随。静态时两个管子均截止，输出电压为零。〔4〕桥式推挽功率放大电路桥式推挽功率放大电路〔简称BTL电路〕如P477图所示。该电路为单电源供电，且不用变压器和大电容。由图可见电路由四只特性对称的晶体管组成，静态时管子均处于截止状态，负载上的电压为零。BTL电路所用管子数量最多，难于做到管子特性理想对称；且管子的总损耗大，使得电路的效率降低；另外电路的输入和输出均无接地点，因此有些场合不适用。OTL、OCL和BTL电路各有优缺点，且均有集成电路，使用时应根据需要合理选择。三、OCL互补对称功率放大电路OCL乙类互补对称功率放大电路〔1〕电路的组成OCL乙类互补对称功率放大电路见P476图。〔2〕存在的问题——交越失真分析电路可知，当输入电压的数值|ui|＜Uon〔Uon为晶体管b－e间的开启电压〕时，T1和T2均截止，输出电压uO为0；只有当|ui|＞Uon时，T1或T2才导通，它们的基极电流失真，如P478图所示，因而输出电压波形产生交越失真。OCL甲乙类互补对称功率放大电路〔1〕电路组成及工作原理OCL甲乙类互补对称功率放大电路如P478图所示。静态时，从+VCC经过R1、R2、D1、D2、R3到－VCC有一个直流电流，它在T1和T2管两个基极间所产生的电压为UB1、B2＝UR2＋UD1＋UD2使UB1、B2略大于T1管发射结和T2管发射结开启电压之和，从而使两只管子均处于微导通状态。另外静态时应调节R2，使发射极电位UE为0，即输出电压uO为0。当所加信号按正弦规律变化时，由于D1、D2的动态电阻很小，而且R2的阻值也很小，所以认为T1和T2管的基极电位的变化近似相等。这样，当ui＞0且逐渐增大时，T1管基极电流随之增大，而T2管基极电流随之减小，最后截止，负载电阻上得到正方向的电流。同样道理，当ui＜0且逐渐减小时，T2管基极电流随之增大，而T1管基极电流随之减小，最后截止，负载电阻上得到负方向的电流。这样，即使ui很小，总能保证至少有一只晶体管导通，从而消除了交越失真。〔2〕分析计算，求输出功率、管耗、电源提供的功率及效率当输入电压足够大，且又不产生饱和失真时，电路的图解分析如P480图所示。由图示可知电路最大输出电压等于电源电压减去晶体管的饱和电压，即〔VCC－UCES〕。另外由图可知，负载电阻上通过的电流就是管子的发射极电流。①最大输出功率Pom电路的输出功率Po为式中UOM为输出电压的幅值。当输出最大不失真电压时UOM＝VCC－UCES，此时输出功率为最大，即②管耗PT每只管子的管耗为显然当UOM＝0时，管子的损耗为零。当UOM＝VCC－UCES时，管子的损耗为总管耗为：PT＝PT1＋PT2