教案合集-2026年大学生信息工程系模拟电子技术全册教案 - 副本新版

模拟电子技术教案理第四章第五章框图第八章场效应管习题课模拟集成电路基础波形发生与信号转换电路第二十六讲电压比较器第二十七讲非正弦波发生电路第二十八讲利用集成运放实现信号的转换第九章直流电源第二十九讲直流电源的概述及单相整流电路第三十讲滤波电路和稳压管稳压电路第三十一讲串联型稳压电路第三十二讲总复习第一章半导体基础知识首先介绍构成PN结的半导体材料、PN结的形成及其特点。其例。然后介绍两种三极管(BJT和FET)的结构原理、伏安特性、主本章分为4讲，每讲2学时。第一讲常用半导体器件本讲重点本讲难点2、掺杂半导体中的多子和少子本讲宜教师讲授。用多媒体演示半导体的结构、导电机主要内容1、半导体及其导电性能工材料，半导体的电阻率为10²~10⁹Q●cm。典型的半导体有硅Si2、本征半导体的结构及其导电性能本征半导体是纯净的、没有结构缺陷的半导体单晶。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%,常称为“九个9”,它在物理结构上为共价键、呈单晶体形态。在热力学温度零度和没有3、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。游离的部分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达到动态平衡，此时，载流子浓度一定，且自由电子数和空穴数相等。4、半导体的导电机理自由电子的定向运动形成了电子电流，空穴的定向运动也可形成空穴电流，因此，在半导体中有自由电子和空穴两种承载电流的粒子(即载流子),这是半导体的特殊性质。空穴导电的实质是：相邻原子中的价电子(共价键中的束缚电子)依次填补空穴而形成电流。由于电子带负电，而电子的运动与空穴的运动方向相反，因此认为空穴带5、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基本材料。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。在N型半导体中，电子是多数载流子，空穴是少数载流子。多子(自由电子)的数量=正离子数+少子(空穴)的数量在P型半导体中，空穴是多数载流子，电子是少数载流子。多子(空穴)的数量=负离子数+少子(自由电子)的数量6、PN结的形成及其单向导电性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达到动态平衡时，空间电荷区(亦称为耗尽层或势垒区)的宽度基本上稳定下来，PN结就形成了。当P区的电位高于N区的电位时，称为加正向电压(或称为正向偏置),此时，PN结导通，呈现低电阻，流过mA级电流，相当于开当N区的电位高于P区的电位时，称为加反向电压(或称为反向偏置),此时，PN结截止，呈现高电阻，流过μA级电流，相当于开关断开。PN结是半导体的基本结构单元，其基本特性是单向导电性：即当外加电压极性不同时，PN结表现出截然不同的导电性能。PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。这正是PN结具有单向导电性的具体表现。7、PN结伏安特性式中：Is为反向饱和电流；U为温度电压当量，当T=300K时，当u>0且u>>U时，i≈1se%,伏安特性呈非线性指数规律；可说明PN结具有单向导电性能。PN结的反向击穿特性：当PN结的反向电压增大到一定值时，反向电流随电压数值的增加而急剧增大。PN结的反向击穿有两类：齐纳击穿和雪崩击穿。无论发生哪种击穿，若对其电流不加以限制，都可能造成PN结的永久性损坏。8、PN结温度特性当温度升高时，PN结的反向电流增大，正向导通电压减小。这也是半导体器件热稳定性差的主要原因。容CB,二是扩散电容CD,它们均为非线性电容。与PN结正向电流和温度等因素有关。PN结电容由势垒电容和扩散电容组成。PN结正向偏置时，以扩第二讲半导体二极管本讲重点1、二极管的伏安特性、单向导电性及等效电路(三个常用模型);本讲难点1、二极管在电路中导通与否的判断方法，共阴极或共阳极二极管的教学组织过程本讲以教师讲授为主。用多媒体演示二极管的结构、伏安特性以在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构点接触型二极管PN结面积小，结电容小，常用于检波和高频电路。面接触型二极管PN结面积大，结电容大，用于工频大电2、二极管的伏安特性以及与PN结伏安特性的区别半导体二极管的伏安特性曲线如P7图1.9所示，处于第一象限1)正向特性：当V>0,即处于正向特性区域。正向区又分为两电压。2)反向特性：当V<0时，即处于反向特性区域。反向区也分两从击穿的机理上看，硅二极管若|VBR|≥7V时，主要是雪崩击穿；若VBR≤4V则主要是齐纳击穿，当在4V～7V之间两种击穿都3)二极管的伏安特性与PN结伏安特性的区别：二极管的基本特性就是PN结的特性。与理想PN结不同的是一个开启电压Uon。一般，硅二极管的Lon=0.5V左右，锗二极管的Lon=0.1V左右；二极管的反向饱和电流比PN结大。3、温度对二极管伏安特性的影响指数规律增加，硅二极管温度每增加8℃,反向电流将约增加一倍；锗二极管温度每增加12℃,反向电流大约增加一倍。另外，温度升高时，二极管的正向压降将减小，每增加1℃,正向压降L大约减小2mV,即具有负的温度系数。4、二极管的等效电路(或称为等效模型)1)理想模型：即正向偏置时管压降为0,导通电阻为0;反向偏置时，电流为0,电阻为∞。适用于信号电压远大于二极管压降时的2)简化电路模型：是根据二极管伏安特性曲线近似建立的模型，它用两段直线逼近伏安特性，即正向导通时压降为一个常量Uon;截止时反向电流为0。3)小信号电路模型：即在微小变化范围内，将二极管近似看成线性器件而将它等效为一个动态电阻r。这种模型仅限于用来计算叠加在直流工作点Q上的微小电压或电流变化时的5、二极管的主要参数1)最大整流电流I:二极管长期工作允许通过的最大正向电流。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。若超过此值，则二极管可能因反向击穿而损坏。一般取UBR值的一半。则二极管的单向导电性越好。4)最高工作频率f:二极管正常工作的上限频率。若超过此值，会因结电容的作用而影响其单向导电性。6、稳压二极管(稳压管)及其伏安特性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。7、稳压管等效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，与普通硅管的特性相同；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。如P16图1.18所示。8、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IzMAX和最小稳定工作电流IzMIN:稳压管3)额定功耗PzM:Pzm=UzIZMAX,超过此值，管子会因结温升太高而烧坏。4)动态电阻rz:rz=△Vz/Δlz,其概念与一般二极管的动态电阻相同，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a:温度的变化将使Uz改变，在稳压管中，当|Uz时，Uz具有负温度系数，反向击穿是齐纳击穿；当4V<|vz<7V一是起限流作用，以保护稳压管；二是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。如P17图1.19所示。10、特殊二极管与普通二极管一样，特殊二极管也具有单向导电性。利用PN结击穿时的特性可制成稳压二极管，利用发光材料可制成发光二极管，利用PN结的光敏特性可制成光电二极管。第三讲双极型晶体管1、BJT电流放大原理及其电流分配关系式；2、BJT的输入、输出特性；3、BJT三种工作状态的判断方法；本讲难点1、BJT放大原理及电流分配关系式；2、BJT三种工作状态的判断方法；本讲以教师讲授为主。用多媒体演示三极管的结构、输入与输出特性以及温度对三极管特性的影响等，便于学生理解和掌握。三极管工作状态、电位和管型的判断方法可以启发讨论。1、晶体管的主要类型和应用场合双极型晶体管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，是放大电路的核心元件，它能控制能量的转换，将输入的任何微小变化不失真地放大输出，放大的对象是变化量。BJT常见外形有四种，分别应用于小功率、中功率或大功率，高频或低频等不同场合。2、BJT具有放大作用的内部条件和外部条件两个PN结(发射结和集电结)、三个电极(发射极、集电极和基极)2)BJT放大的外部条件为：发射结正偏，集电结反偏。3、BJT的电流放大作用及电流分配关系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部分与基区的多子复合，形成基极电流，而大部分在集电结外电场作用下形成漂移电流I,体现出I对的I控制作用。此时，可将I看成电流I控制的电流源。三个重要的电流分配关系式：4、晶体管的输入特性和输出特性晶体管的输入特性和输出特性表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)共射输入特性：iB=f(uBE)|VCE=常数如P24图1.26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馈所致，右移不明显说明内部反馈很小。2)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。对于其中某一条曲线，当VcE=0反偏电压较大时，特性曲线进入与VCE轴基本平行的区域(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。3)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E结、C结均反偏放大状态E结正偏、C结均反偏偏饱和状态E结、C结均正偏E结、C结均正偏5、晶体管的主要参数1)直流参数(1)共射直流电流放大系数：(2)共基直流放大系数：α=(Ic-IcBo)/Ie≈1cleIc/lE=PIB/(1+P)B=P/(1+P)(3)穿透电流IcEo:IcEo=(1+P)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:,在放大区β值基本不变。(2)共基交流放大系数a:a=△Ic/△e当IcBo和IcEo很小时，a≈α、β(3)特征频率f:三极管的β值不仅与工作电流有关，而且与工会下降。当β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安全工作区(1)最大集电极电流IcM:当集电极电流增加时，β就要下降，当β值下降到线性放大区β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β值下降多少，不同型号的三极管，不同的厂家的规定有所差别。可见，当Ic>Icm时，并不表示三极管(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：晶体管某一级开路时，另外两个电极之全工作区。使用时应保证三极管工作在安全区。如P28图1.29所示。6、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I和Ic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3)温度对输出特性的影响温度升高时，由于Ic和β增大，且输入特性左移，导致集电极电流I增大，输出特性上移。总之，当温度升高时，IcB和β增大，输入特性左移，最终导致第四讲场效应管本讲重点件。根据结构不同可分为两大类：结型场效应管(JFET)和金属一氧N沟道增强型MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构，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Ib=0;只有当UGs>UGsm)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。1)夹断区工作条件论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动，在P型硅衬底的上表面形成耗尽层，仍然没有漏极电流。工作条件Ugs>Uosch)时，栅极下P型半导体表面形成N型导电沟道(反型3)恒流区(或饱和区)工作条件道已夹断，ip仅仅决定于uGs,而与ups无关。此时，ip近似看成uGs可见，对于N沟道增强型MOS管，栅源电压V对导电沟道有控制此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流Ip。当场效应管工作在恒流区时，利用栅一源之间外加电压ucs所产极电流I。此时，可将Ip看成电压uGs控制的电流源。N沟道耗尽型MOSFET是在栅极下方的S;O₂绝缘层中掺入了大量成了沟道。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Ip进一步增加。UGs≤0时，随着UGs的减小漏极电流逐渐减小，直至b=0。对应Ib=0的Ugs称为夹断电P沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同，只不有NPN型和PNP型一样。6、场效应管的伏安特性值时，Ubs对ID的影响；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(或恒流区)和击穿区。在放大电路中，场效应管工作在饱和区。1)直流参数(1)开启电压UGs(h):开启电压是MOS增强型管的参数，栅源(2)夹断电压UGS(off):夹断电压是耗尽型FET的参数，当UGs=UGSof)时，漏极电流为零。(3)饱和漏极电流Ipss:Ibss是耗尽型FET的参数，当UGs=0(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107Q;对于MOSFET,Ros约是10⁹~10¹Ω。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，(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Cs约为0.1～1pF。在高频电路中，应考虑极(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UBRs:FET进入恒流区后，使ip骤然增大(3)最大耗散功率PDM:可由PDM=VbsIp决定，与双极型三极管的PcM相当。8、场效应管FET与晶体管BJT的比较1)FET是另一种半导易受温度影响，因此，在温度稳定性、低噪声等方面FET优于BJT。2)BJT是电流控制器件，通过控制基极电流达到控制输出电电流，因此，FET的输入电阻很高，可以达到10⁹~10¹⁴Ω。高输入电阻是FET的突出优点。压可正可负，因而FET放大电路的构成比BJT放大电路灵活。4)FET和BJT都可以用于放大或作可控开关。但FET还可以晶体管(BJT)和场效应管(FET)的工作原理、特性曲线和主要参1、杂质半导体与PN结本征半导体中掺入不同的杂质就形成N型半导体和P型半导体，生的运动称为漂移运动。将两种杂质半导体制作在同一块硅片(或锗片)上，在它们的交界面处，上述两种运动达到动态平衡，从而形成PN结。正确理解PN结单向导电性、反向击穿特性、温度特性和电容效应，有利于了解半导体二极管、晶体管和场效应管等电子器件的特性和参数。2、半导体二极管一个PN结经封装并引出电极后就构成二极管。二极管加正向电压时，产生扩散电流，电流与电压成指数关系；加反向电压时，产生漂移电流，其数值很小，体现出单向导电性。I、1g、Uπ和fa是二极管的主要参数。特殊二极管与普通二极管一样，具有单向导电性。利用PN结击穿时的特性可制成稳压二极管，利用发光材料可制成发光二极管，利用PN结的光敏性可制成光电二极管。3、晶体管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部分与基区的多子复合，形成基极电流，而大部分在集电结外电场作用下形成漂移电流电流ls控制的电流源。晶体管的输入特性和输出特性表明各极之间电的主要参数。晶体管有截止、放大、饱和三个工作区域，学习时应特别注意使管子工作在不同工作区的外部条件。4、场效应管场效应管分为结型和绝缘栅型两种类型，每种类型均分为两种不同的沟道：N沟道和P沟道，而MOS管又分为增强型和耗尽型两种形式。场效应管工作在恒流区时，利用栅一源之间外加电压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I看成电压UGs控制的电流源，转移特性曲线描述了管相类似，场效应管有夹断区(即截止区)、恒流区(即线性区)和可变电阻区三个工作区域。尽管各种半导体器件的工作原理不尽相同，但在外特性上却有不少相同之处。例如，晶体管的输入特性与二极管的伏安特性相似；二极管的反向特性(特别是光电二极管在第三象限的反向特性)与晶体管的输出特性相似，而场效应管与晶体管的输出特性也相似。第二章基本放大电路本章主要内容本章重点讲述基本放大电路的组成原理和分析方法，分别由BJT和FET组成的三种组态基本放大电路的特点和应用场合。多级放大电路的耦合方式和分析方法。首先介绍基本放大电路的组成原则。三极管的低频小信号模型。固定偏置共射放大电路的图解法和等效电路法静态和动态分析，最大不失真输出电压和波形失真分析。分压式偏置共射放大电路的分析以及稳定静态工作点的方法。共集和共基放大电路的分析，由BJT构成的三种组态放大电路的特点和应用场合。然后介绍由FET构成的共源、共漏和共栅放大电路的静态和动态分析、特点和应用场合。最后介绍多级放大电路的两种耦合方式、直接耦合多级放大电路的静态偏置以及多级放大电路的静态和动态分析。通过习题课掌握放大电路的静态偏置方法和性能指标的分析计算方法。学时分配本章有七讲，每讲两个学时。第五讲放大电路的主要性能指标及基本共射放大电路组成原理本讲重点1、放大的本质；2、放大电路工作原理及静态工作点的作用；3、利用放大电路的组成原则判断放大电路能否正常工作；本讲难点1、放大电路静态工作点的设置方法；2、利用放大电路的组成原则判断放大电路能否正常工作；教学组织过程本讲以教师讲授为主。用多媒体演示放大电路的组成原理、信号传输过程和设置合适Q点的必要性等，便于学生理解和掌握。判断放大电路能否正常工作举例可以启发讨论。主要内容1、放大的概念在电子电路中，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行控制和转换，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，电子电路放大的基本特征是功率放大，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。在放大电路中必须存在能够控制能量的元件，即有源元件，如BJT和FET等。放大的前提是不失真，只有在不失真的情况下放大才有意义。2、电路的主要性能指标1)输入电阻R: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。2)输出电阻R: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。3)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：互阻放大倍数定义为：电流放大倍数定义互导放大倍数定义注意：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；也可以用峰一峰值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某一特定频率范围内的信号。如P75图2.1.4所示。上限频率f(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。下限频率无(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通频带fBw:fsw=fia-f通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。6)最大输出功率PoM与效率7:Pom是在输出信号基本不失真的情况下，负载能够从放大电路获得的最大功率，是负载从直流电源获得的信号功率。此时，输出电压达到最大不失真输出电压。7为直流电源能量的利用率。式中P,为电源消耗的功率7)非线性失真系数D:在某一正弦信号输入下，输出波形因放大器件的非线性特性而产生失真，其谐波分量的总有效值与基波分量之比。即3、两种常见的共射放大电路组成及各部分作用1)直接耦合共射放大电路：信号源与放大电路、放大电路与负载之间均直接相连。适合于放大直流信号和变化缓慢的交流信号。2)阻容耦合共射放大电路：信号源与放大电路、放大电路与负载之间均通过耦合电容相连。不能放大直流信号和变化缓慢的交流信号；只能放大某一频段范围的信号。如P72图2.7所示。3)放大电路中元件及作用(1)三极管T——起放大作用。(2)集电极负载电阻R——将变化的集电极电流转换为电压输(3)偏置电路Vc,R——使三极管工作在放大区，V&还为输出提供能量。(4)耦合电容C,C——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。4、静态工作点设置的必要性对放大电路的基本要求一是不失真，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。故需要设置合适的静态工作点。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。5、基本共射放大电路的工作原理及波形分析对于基本放大电路，只有设置合适的静态工作点，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。波形分析见P74图2.8所示。基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。6、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合适的静态工作点，以保证放大电路不失真。2)在输入回路加入u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。本讲重点1、基本放大电路静态工作点的估算；2、BJT的h参数等效模型及放大电路输入电阻、输出电阻与电压放大倍数的计算；本讲难点1、放大电路的微变等效电路的画法；2、放大电路输入电阻、输出电阻与电压放大倍数的计算；教学组织过程本讲以教师讲授为主。用多媒体演示图解法求Q点、Uow及分析非线形失真；用直流通路估算Q点；BJT的h参数模型建立、微变等效电路的画法及动态参数计算等，便于学生理解和掌握。1、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，但应保留内阻。(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2、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，只有静态工作点合适，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。(1)用图解法确定Q点的步骤：已知晶体管的输出特性曲线族→由直流通路求得I→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In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；二是要有合适的交流负载线。(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VoM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的确定。4、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UBEe、IBoe、o和UcEe。其中硅锗管的UaEo=0.5v,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¹;(2)根据放大区三极管电流方程¹=Blno可求得c0;(3)列放大电路输出回路电压方程可求得Uc;5、BJT的h参数等效模型(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P31图1.31所示。(3)h参数的物理意义1h¹0即rbe:三极管的交流输入电阻，对于小功率三极管可用近似公式计算如下：2h₁₂e电压反馈系数：反映三极管内部的电压反馈，因数值很小，一般可以忽略。3h2: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β。4h₂2:三极管输出电导，反映输出特性上翘的程度。常称1/h22e为c-e间动态电阻e。通常22的值小于10⁵S,当其与电流源并联时，因分流极小，可作开路处理。6、等效电路法求解放大电路的动态参数将BJT的h参数等效模型代入放大电路的交流通路，即为放大举例：如P86例2.3图2.20所示放大电路静态工作点的求解和第七讲放大电路静态工作点的稳定本讲重点2、分压式偏置电路Q的估算；本讲难点本讲以教师讲授为主。用多媒体演示稳定静态工作点的原理和常用方法、分压式偏置电路Q的估算、动态性能指标的计算等，便于引起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。2、温度变化对静态工作点产生的影响锗管的'co大，受温度影响是主要的。3、稳定静态工作点的原则和措施点，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当温度升高使c增大时，Is要自动减小以牵制¹c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)直流负反馈；(3)集成电路中采用恒流源偏置技术；4、典型静态工作点稳定电路——分压式偏置电路的分析1)Q点稳定原理分压偏置电路如P90图2.22所示。稳定静态工作点的条件为：I₁>>I和V₃>>U;此时，,即当温度变化时，Uo基本不变。静态工作点的稳定过程为：当温度降低时，各物理量向相反方向变化。这种将输出量(Ic)通过一定的方式(利用R将Ic的变化转化为电压Uε的变化)引回到输入回路来影响输入量UE的措施称为反馈。可见，在Q点稳定过程中，R.作为负反馈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馈来稳定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流地”的位置，根据实际电路进行计算即可。第八讲共集放大电路和共基放大电路本讲重点1、共集和共基放大电路的性能指标计算；2、三种接法放大电路的特点及应用场合；本讲难点1、共集和共基放大电路微变等效电路的画法；2、共集和共基放大电路微变等效电路的输入、输出电阻计算；;教学组织过程本讲以教师讲授为主。用多媒体演示三种接法电路的构成方法，便于学生理解和掌握。启发讨论三种不同接法电路各自特点及应用场合。主要内容1、三极管放大电路的基本接法三极管放大电路的基本接法亦称为基本组态，有共射(包括工作点稳定电路)、共基和共集三种。共射放大电路以发射极为公共端，通过iB对ic的控制作用实现功率放大。共集放大电路以集电极为公共端，通过i对e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e对iB的控制作用实现功率放大。2、共集放大电路的组成及静态和动态分析1)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，R、R与Va共同确定合适的静态基极电流；晶体管输出回路中，电源V,提供集电极电流和输出电流，并与R.配合提供合适的管压降LE。2)共集放大电路的静态分析与共射电路静态分析方法基本相同。(1)列放大电路输入方程可求得1B;(2)根据放大区三极管电流方程¹o=(1+β)IBo可求得E0;(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基本相同，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，如P92图2.23(d)所示。3、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基本相同。(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B0;(3)列放大电路输出回路电压方程可求得Uce;2)共基放大电路的动态分析微变等效电路的画法略有不同。如P94图2.24所示。4、三种接法的比较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第九讲场效应管放大电路本讲重点3、场效应管放大电路的特点本讲难点教学组织过程本讲以教师讲授为主。用多媒体演示FET放大电路Q点设置方法、2、FET放大电路的直流偏置JFET必须反极性偏置，即Ugs与Uos极性相反；增强型MOSFET的UGs与Uos必须同电路，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Ico=0。对FET放大电路进行静态分析有两种方法：图解法和估算法。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：Uaso=Uao-Uso=-IsoR,=-ImpR,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UGs和¹og。列输出回路电压方程求得Unso=Vo-Ino列输入回路电压方程：Uaso=Uao-Uso=-IsoR,=-ImpR,(2)图解法静态分析①列输出直流负载线方程：UDs=VDD-Ib(Ra+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io~uGs坐标平面上作出ip=f(ucs)曲线，(动态转移特性曲线)③列输入直流负载线方程：UGs=—IbR₅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 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进行分压，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=IsR因此栅源极间偏置电压由上述两部分所构成(1)估算法由直流通路输入回路电压方程：联解上述两式并舍去不合理的一组解，可求得UGse和¹no。列输出回路电压方程求得Unso=Vo-Ipo(R+R,)(2)图解法①作出动态转移特性曲线；②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4、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8mVgs,还并联了一个输出电阻ras,在双极型三极管的简化模型中，因输出电阻'ce很大可视为开路，在此可暂时保留。其它部分与双极型三极管放大电路情况一样。式中，8m为Uns=Unse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。8m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8m的表达式。MOS管低频小信号模型如P48图1.51所示。5、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流源8mVgs,还并联了一个输出电阻ras,在BJT的简化模型中，因输出电阻很大视为开路，在此可暂时保留。其它部分与双极型三极管放大电路情况基本一致。6、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。第十讲多级放大电路本讲重点1、多级放大电路的耦合方式及其特点、直接耦合放大电路静态工作2、两级阻容耦合电路的动态分析；本讲难点1、直接耦合放大电路静态工作点的设置；2、多级放大电路的动态分析方法；教学组织过程本讲以教师讲授为主。用多媒体演示直接耦合放大电路静态工作点的设置、两级阻容耦合电路的动态分析方法等，便于学生理解和掌握。启发讨论多级放大电路的耦合方式及其特点。主要内容1、单管放大电路的局限性和多级放大电路的提出在实际应用中，一般对放大电路的性能有多方面的要求：如输入电阻大于2MΩ、电压放大倍数大于2000、输出电阻小于100Ω等，依靠单管放大电路的任何一种，都不可能同时满足要求。这时，就可以选择多个基本放大电路，并将它们合理连接，从而构成多级放大电路。组成多级放大电路的每一个基本单管放大电路称为一级，级与级之间的连接称为级间耦合。2、多级放大电路的基本耦合方式及其特点1)直接耦合：耦合电路采用直接连接或电阻连接，不采用电抗性元件。直接耦合放大电路存在温度漂移问题，但因其低频特性好，能够放大变化缓慢的信号且便于集成，而得到越来越广泛的应用。但直接耦合电路各级静态工作点之间会相互影响，应注意静态工作点的稳定问题。2)阻容耦合：将放大电路前一级的输出端通过电容接到后一级的输入端。阻容耦合放大电路利用耦合电容隔离直流，较好地解决了温漂问题，但其低频特性差，不便于集成，因此仅在分立元件电路中采用。3)变压器耦合：将放大电路前一级的输出端通过变压器接到后一级的输入端或负载电阻上。采用变压器耦合也可以隔除直流，传递一定频率的交流信号，各放大级的Q互相独立。但低频特性差，不便于集成。变压器耦合的优点是可以实现输出级与负载的阻抗匹配，以获得有效的功率传输。常用作调谐放大电路或输出功率很大的功率放大电路。4)光电耦合：以光信号为媒介来实现电信号的耦合与传递。光电耦合放大电路利用光电耦合器将信号源与输出回路隔离，两部分可采用独立电源且分别接不同的“地”,因而，即使是远距离传输，也可以避免各种电干扰。3、直接耦合多级放大电路静态工作点的设置直接耦合或电阻耦合使各放大级的工作点互相影响，这是构成直接耦合多级放大电路时首先要加以解决的问题。(1)电位移动直接耦合放大电路Vci=VB2,Vc₂=VB₂+VCB₂>VB₂(Vci)这样，集电极电位就要逐级提高，为此后面的放大级要加入较大的发射极电阻或在后级的发射极加稳压管，如P108图2.32所示。由于集电极电位逐级升高，以至于接近电源电压，从而使后级无法设置正确的工作点。这种方式只适用于级数较少的电路。级间采用NPN管和PNP管搭配的方式，由于NPN管集电极电可避免集电极电位的逐级升高，如P109图2.33所示。路中的作用实际上是个有源负载，其上的直流压降小，通过R₁上的压降可实现直流电平移动。但电流源交流电阻大，在R₁上的信号损不高，实现了直流电平的合理移动。如图2.34所示。4、直接耦合多级放大电路的零点漂移问题不为常数，或者三极管的工作点随时间而逐渐偏离原有静态值的现2)产生零点漂移的原因：电路中参数变化，如电源电压波动、5、多级放大电路的静态分析1)直接耦合放大电路的静态分析大简化。2)阻容耦合多级放大电路的静态分析每一级Q点都可以按单管放大电路求解。6、多级放大电路的动态分析多级放大电路的总电压放大倍数等于组成它的各级放大电路电压放大倍数的乘积，即A=AA.₂…A,其输入电阻是第一级的输入有两种处理方法：一是将后一级的输入电阻作为前一级的负载考虑(后级的Ri就是前级的RL),简称输入电阻法；二是将后一级与前一举例：两级放大电路的分析，如P110图2.35所示。第十一讲习题课本讲教学内容1、电路中的二极管工作状态(导通与截止)判断，二极管的箱位与2、在放大电路中，三极管管脚电位与管型、材料、电极名称之间的3、三极管在电路中所处状态(放大、饱和、截止)的判断；4、单管放大电路的静态和动态分析；5、多级放大电路的静态和动态分析。本讲教学方法1.课前布置学生思考上述相关习题；2.根据学生做题情况，选择优秀学生上讲台讲授自己的解题思路和解题方法；.4.教师总结；1、习题1.42、习题1.193、习题2.194、习题2.26放大的本质是在输入信号的作用下，通过有源元件(晶体管或场效应管)对直流电源的能量进行控制和转换，使负载从电源中获得的输出2、放大电路的组成原则晶体管的b-e回路，场效应管的g-s回路；输出信号能够作用于负载3、放大电路的主要性能指标放大倍数A、输入电阻R、输出电阻R、最大不失输出电压U、下限、上限截止频率f和fa、通频带fw、最大输出功率P、效率7。4、放大电路的分析方法1)静态分析就是求解静态工作点Q,在输入信号为零时，晶体管和场效应管各电极间的电流与电压就是Q点。可用估算法或图解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h参数等效电路计算小信号作用时的A、R和R。利用图解法分析U5、晶体管和场效应管基本放大电路1)晶体管基本放大电路有共射、共集、共基三种接法。共射放低而常做为多级放大电路的输出级，因电压放大倍数接近1而用于信2)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6、多级放大电路的耦合方式放大变化缓慢的信号，便于集成化，而得到越来越广泛的应用。阻容耦合放大电路利用耦合电容隔离直流，较好地解决了温漂问7、多级放大电路的动态参数第三章放大电路的频率响应本章学时分配本章有2讲，每讲2学时。本讲重点本讲难点高频小信号模型。主要内容1、频率响应的基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A(f)=Af)∠φf)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。放大电路的幅频响应由图可见，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。无和f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11√2倍时所确定的两个频率。低频区：低于无的频率范围称为低频区。高频区：高于f的频率范围称为高频区。中频区：介于无和fi之间频率范围称为中频区，通常又称为放大电路的通频带fw=fH一f。2、频率响应的基本分析方法1)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。2)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。3、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(2)截止频率无和f拍是频率响应的关键点，无论是幅频特性还是相频特性，基本都是以它为中心而变化的，求出无和fH后就可近似地描绘放大电路完整的频率响应曲线。(3)无和fi都是与对应的回路时间常数t=RC成反比。4、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。5、三极管的高频参数(1)fn: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)f:特征频率，使β下降到1时所对应的频率。fr=βfo第十三讲共射放大电路的频率响应以及增益带宽积本讲重点1、单管放大电路频率响应的分析，重点掌握下限截止频率和上限截止频率求解方法。2、掌握增益带宽积的概念。本讲难点1、单管放大电路的上、下限截止频率与电路中哪些参数有关。2、如何改善放大电路的频率响应。教学组织过程本讲内容比较难，可采用多媒体生动的表现频率特性，分析电路的频率响应。主要内容1、单管共射放大电路的频率响应共射放大电路如P135图3.10所示。其全频段交流等效电路如P136图3.11所示。1)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2)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无为下限频率，其表达式为(4)幅频特性和相频特性的表达式φ=-90°-arctanf/f.3)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=ne//(rb+Rs//Rb),f为上限频率，其表达式为(4)幅频特性和相频特性的表达式201gIAu=201g|A2、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；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。本章小结且产生超前相移。极间电容所在回路为低通电路，在高频段使放高频等效模型中，极间电容等效为C’。3、放大电路的上限截率fa和下限频率无决定于电容所在回路的4、若已知单管共射放大电路的fi、f和中频放大倍数Am(或Am),便可画出波特图，并可写出适于频率从零到无穷大情况下的放大倍数A。(或Am)的表达式。当ff或ff时，增益下降3dB,附加相移为+45°或—45。1)掌握以下概念：上限频率，下限频率，通频带，波特图。2)能够计算放大电路中只含一个时间常数时的fi和无，并能画出波本章主要内容本章主要阐明功率放大电路的组成、最大输出功率和本章学时分配本章有2讲，每讲2学时。第十四讲功率放大电路概述和互补功率放大电路本讲重点1、功率放大电路的特点(与电压放大电路比较)及类型。本讲难点主要内容1、功率放大电路的基本概念和分类1)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)功率器件的安全工作非常重要2)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3)功率放大电路的类型(1)变压器耦合功率放大电路(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(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9.1.5(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9.1.6所示。1)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9.1.5。(2)存在的问题——交越失真分析电路可知，当输入电压的数值|u|<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lu|>因而输出电压波形产生交越失真。2)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9.2.2所示。电流，它在T₁和T₂管两个基极间所产生的电压为使UBI、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u<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，(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9.2.4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9.2.2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P₀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Pr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：Pr=PTi+PT₂=2PTI③直流电源提供的功率PvPv=PTi+PT₂+Po=2PTI+Po当UoM=Vcc-UCES时④效率ηη=P₀/Pv,当UoM≈Vcc(忽略UcEs)时，η=π/4=78.5%(3)最大管耗PT1max与输出功率的关系最大管耗不是发生在输出功率最大时。由管耗的计算公式知，管耗是输出电压幅值UoM的函数，用求极限的方法可求得，最大管耗时的UoM=2Vcc/π故最大管耗为式中的P为不考虑晶体管饱和压降(即UcEs为0)时的最大输出功率。(4)功放管的选择由前面的分析知，在查阅手册选择功放管时，应使极限参数UBRXCEo>2Vcc,IcM>Vcc/RL,Pem>0.2P,另外一定要严格按手册要求安装散热片。第十五讲改进型OCL电路本讲重点1、功率管的散热问题，主要说明管子的安全使用。2、复合管的构成原则及其电流放大倍数；3、集成功率放大电路的结构、功能、性能指标的意义及其应用。本讲难点1、功率管的散热问题。2、集成功率放大电路的应用。主要内容1)功率管的安全工作区，受集电极允许的最大电流IcM,最大电2)功率管的散热问题另一方面，环境温度T.越低，允许的功耗Pa也越大。2、复合管的组成及其电流放大系数1)复合管的组成原则(1)在正确的外加电压下，每只管子的各极电流均有合适的通(2)应将第一只管子的集电极或发射极电流做为第二只管子的(3)后级管子的UE不能将前级管子的Uc箱位；(4)当使用FET构成复合管时，FET只能作为第一级；2)复合管的电流放大系数采用复合管结构可使等效管的电流放大系数约增大到组成的各3、复合管共射放大电路的动态分析及其特点1)复合管共射放大电路的动态分析2)复合管共射放大电路的特点3)四种类型的复合管4、甲乙类互补功率放大电路(a)利用二极管提供偏置电压(b)利用三极管恒压源提供偏置5、准互补对称功率放大电路当输出功率较大时，输出级的推动级，即末前级也应该是一个功率放大级。此时往往采用复合管。复合管的极性由前面的一个三极管决定。由NPN-NPN或PNP-PNP复合而成的一般称为达林顿管。本章小结1、功率放大电路是在电源电压确定情况下，以输出尽可能大的不失真的信号功率和具有尽可能高的转换效率为组成原则，功放管常常工作在尽限应用状态。低频功放有变压器耦合乙类推挽电路、2、功放的输入信号幅值较大，分析时应采用图解法。OCL电路为直接耦合功率放大电路，为了消除交越失真，静态时应使功放管微导通，因而OCL电路中功效管常工作在甲乙类状态。所选用的功放管的极限参数应满足U(BR)CEo>2Vcc,IcM>Vcc3、OTL、OCL和BTL均有不同性能指标的集成电路，只需外接少量元件，就可成为实用电路。在集成功放内部均有保护电路，以防止功放管过流、过压。过损耗或二次击穿。第五章模拟集成电路基础1、镜像电流源、比例电流源、微电流源和多路电流源等及有本章学时分配本章分为3讲，每讲2学时。第十六讲集成电路概述、电流源电路和有源负载放大电路本讲重点1、集成电路结构形式上的特点2、电流源电路本讲难点教学组织过程主要内容1、概述1、集成电路中的元器件是在相同的工艺条件下做出的，邻近的2、集成工艺制造的电阻、电容数值范围有3、集成工艺制造晶体管、场效应管最容易，众多数量的晶体管通过一次综合工艺完成。集成晶体管有纵向NPN型管、横向PNP型值高，用的也最多；而横向PNP管是利用制造纵向NPN管的工艺或4、集成电路结构形式上的特点采用直接耦合方式采用较复杂的电路结构适当利用外接分立元件2、电流源电路及电路及有源负载放大电路电流源是一个使输出电流恒定的电源电路，与电压源相对应。在模拟集成电路中，常用的电流源电路有：镜像电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源等。1)镜像电流源图镜像电流源电路如上图所示镜像电流源电路，它的特点是工作三极管的集电极电流是电流源电路电流的镜像(相等)。三极管T₁、T₂匹配，β=β₂=β,VBEI=VB2=V,则,当β>>2时，Ic2=IREF,Ic₂和IREF是镜像关系。2)微电流源微电流源电路如下图所示，通过接入Re电阻得到一个比基准电流小许多倍Ie图微电流源的微电流源，适用于微功耗的集成电路中。由图可得：3)多路电流源通过一个基准电流源稳定多个三极管的工作点电流，即可构成多路电流源，电路见下图。图中一个基准电流IREF可获得多个恒定电流Ic₂.Ic₃…。图多路电流源第十七讲差动放大电路本讲重点典型差动放大电路——长尾电路的特点，静态和动态计算。本讲难点1、差动放大电路中共模负反馈电阻R。的作用，及其对差模信号和共模信号的不同处理方法；2、差动放大电路动态参数计算；教学组织过程本讲以教师讲授为主。用多媒体演示典型差动放大电路——长尾电路的特点、静态和动态计算等，便于学生理解和掌握。主要内容1、直接耦合放大电路的零点漂移直接耦合放大电路的零点漂移主要是晶体管的温漂造成的。在基本差动放大电路中，利用参数的对称性进行补偿来抑制温漂。在长尾电路和具有恒流源的差动放大电路中，还利用共模负反馈或恒流源抑制每只放大管的温漂。2、差动放大电路组成及特点1)电路组成差分放大器是由对称的两个基本放大电路通过射极公共电阻耦合构成的。“对称”的含义是两个三极管的特性一致，电路参数对应相等，即Re=R₂,Rbɪ=Rb₂,β=β₂,VBEI=VBE2,Fbel=Mbe2,IcBoi=IcBO2。2)电路特性(1)差动放大电路对零漂在内的共模信号有抑制作用；(2)差动放大电路对差模信号有放大作用；(3)共模负反馈电阻Re的作用：①稳定静态工作点。②对差模信号无影响。③对共模信号有负反馈作用：Re越大对共模信号的抑制作用越强；也可能使电路的放大能力变差。3、差动放大电路的输入和输出方式1)差动放大电路可以有两个输入端：同相输入端和反相输入端。根据规定的正方向，在某输入端加上一定极性的信号，如果输出信号的极性与其相同，则该输入端称为同相输入端。反之，如果输出信号的极性与其相反，则该输入端称为反相输入端。2)信号的输入方式：若信号同时加到同相输入端和反相输入端，称为双端输入；若信号仅从一个输入端加入，称为单端输入。3)信号的输出方式：差动放大电路可以有两个输出端：集电极C₁和C₂。从C₁和C₂输出称为双端输出；仅从集电极C₁或C₂对地输出称为单端输出。按照信号的输入、输出方式，或输入端与输出端接地情况的不同，差动放大电路有四种接法：双端输入/双端输出；双端输入/单端输出；单端输入/双端输出；单端输入/单端输出；4、差模信号和共模信号1)差模信号：幅度相等、极性相反的一对输入信号。通常为有用信号。2)共模信号：幅度相等、极性相同的一对输入信号。通常为温漂和干扰信号。3)比较输入：“a和“2可以分解为一对差模信号“和一对共模差模信号为：“w=ua-a,共模信号为："a和“2均接地，故信号的输入方式无关，可分两种情况进行：双端输出和单端输出。1)双端输出双端输出“cQi=“cQ2,所以，与电路有无接负载无关。1列输入回路电压方程，并根据放大区¹=(1+β)Io≈100即可求得1B22)单端输出Igo=1B2;在放大区有¹coi=Ic2;但是，Ucqi≠Uco2,Uczgi≠UceQ2。所以，应该采用戴维南等效定理将原电路的Uc1和Uc2或Uc1和UceQ26、差动放大电路的动态性能指标(1)差模电压放大倍数Ad:描述电路放大差模信号的能力；(2)差模输入电阻Rid:差模信号作用下的输入电阻。(3)差模输出电阻Rod:差模信号作用下的输出电阻。(4)共模电压放大倍数Ac:描述电路抑制共模信号的能力；(5)共模抑制比理想情况下，共模放大倍数为0,共模抑制比为∞。7、差动放大电路的动态分析求解动态参数的关键是针对差模参数和共模参数，应分别画出微变等效电路进行计算。差模和共模微变等效电路的主要区别是对Re的处理不同：在差模等效电路中，双端输入时Re视为短路；单端输入时Re视为开路。在共模信号作用下对单边电路而言，发射极等效电阻为2Re。虽然差动放大电路有四种接法，且有三种不同的输入信号。由于单端输入可以转换为双端输入；比较输入可以看成是差模输入和共模输入的叠加。实际分析计算时，只须考虑两种情况：差模信号作用下的双入一双出、双入一单出；共模信号作用下的双入一双出、双入一单出。8、改进型为了既能采用较低的电源电压又能有很大的Re等效电阻，可采用恒流源电路来替代Re,这样可以大大增加电路抑制共模信号的能力。第十八讲集成运算放大电路本讲重点集成运放的组成及各部分的作用，正确理解主要指标参数的物理意义及其使用注意事项。本讲难点集成运算放大电路的选择和使用。教学组织过程本讲首先介绍集成运放电路的组成及各部分的作用，然后采用学生自学为主的方法学习运放典型电路F007的工作原理，辅以讲授其外部电路特性，最后简单讲述集成运放电路的类型选择及其使用。主要内容1、集成运算放大电路的组成及各部分的作用集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路，它的方框图如下图所示。偏置电流源中间放大级运算放大器方框图1)输入级要使用高性能的差分放大电路，它必须对共模信号有很强的抑制力，而且采用双端输入、双端输出的形式。2)中间放大级要提供高的电压增益，以保证运放的运算精度。中间级的电路形式多为差分电路和带有源负载的高增益放大器。3)互补输出级由PNP和NPN两种极性的三极管或复合管组成，以获得正负两个极性的输出电压或电流。具体电路参阅功率放大器。4)偏置电流源可提供稳定的几乎不随温度而变化的偏置电流，以稳定工作点。2、集成运算放大器的引线和符号1)集成运算放大器的符号中有三个引线端，两个输入端，一个输出端。一个称为同相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用符号‘+’或'IN+’表示；另一个称为反相输入端，即该端输入信号变有正、负电源端有的品种还有补偿端和调零端。2)集成运算放大器的符号按照国家标准符号如下图所示。(a)国家标准符号(b)原符号模拟集成放大器的符号F007通用集成运放电路简介3、集成运放的主要性能指标运算放大器的技术指标很多，其中一部分与差分放大器和功率放大器相同，另一部分则是根据运算放大器本身的特点而设立的。各种主要参数均比较适中的是通用型运算放大器，对某些项技术指标有特殊要求的是各种特种运算放大器。(1)运算放大器的静态技术指标1)输入失调电压V₀(inputoffsetvoltage):输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，即为折算到输入端的失调电压。V₀是表征运放内部电路对称性的指标。2)输入失调电流I₀(inputoffsetcurrent):在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，用于表征差分级输入电流不对称的程度。3)输入偏置电流I(inputbiascurrent):运放两个输入端偏置电流的平均值，用于衡量差分放大对管输入电流的大小。4)输入失调电压温漂dV:/aT:在规定工作温度范围内，输入失调电压随温度的变化量与温度变化量之比值。5)输入失调电流温漂dl₁₀/dT:在规定工作温度范围内，输入失调电流随温度的变化量与温度变化量之比值。6)最大差模输入电压Yimax(maximumdifferentialmodeinputvoltage):运放两输入端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时，差分管将出现反向击穿现象。voltage):在保证运放正常工作条件下，共模输入电压的允许范围。共模电压超过此值时，输入差分对管出现饱和，放大器失去共模抑制(2)运算放大器的动态技术指标1)开环差模电压放大倍数Ad(openloopvoltagegain):运放在无外加反馈条件下，输出电压与输入电压的变化量之比。2)差模输入电阻r(inputresistance):输入差模信号时，运放的输入电阻。3)共模抑制比KCMR(commonmoderejectionratio):与差动放大电路中的定义相同，是差模电压增益A与共模电压增益A之比，常用分贝数来表示。4)—3dB