电子技术(西交大版)教学教案288

PAGE288PAGE285第1章半导体存器件1.1学习要求（1）了解半导体的特性和导电方式，理解PN结的单向导电特性。（2）了解半导体二极管、三极管的结构。（3）理解二极管的工作原理、伏安特性和主要参数。（4）理解双极型三极管的放大作用、输入和输出特性及其主要参数。（5）1.2学习指导本章重点：（1）PN结的工作原理。（2）二极管的工作原理、伏安特性和主要参数。（3）双极型三极管的放大作用、输入和输出特性及其主要参数。本章难点：（1）半导体二极管的限幅、钳位等作用。（2）双极型三极管的电流分配与电流放大作用。本章考点：（1）本征半导体、杂质半导体的相关概念。（2）PN结的单向导电特性。（3）半导体二极管、稳压管的限幅、钳位等电路分析。（4）双极型三极管的管脚、工作状态及放大条件的判别。1.2.1PN结1．半导体的导电特征半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。纯净的半导体称为本征半导体，其导电能力在不同的条件下有着显著的差异。本征半导体在温度升高或受光照射时产生激发，形成自由电子和空穴，使载流子数目增多，导电能力增强。2．PN结及其单向导电性在同一硅片两边分别形成N型半导体和P型半导体，交界面处就形成了PN结。PN的形成是多数载流子扩散和少数载流子漂移的结果。PN结具有单向导电性：PN结加正向电压（P区接电源正极，N区接电源负极）时，正向电阻很小，PN结导通，可以形成较大的正向电流。PN结加反向电压（P区接电源负极，N区接电源正极）时，反向电阻很大，PN结截止，反向电流基本为零。1.2.2半导体二极管在PN结的两端各引出一个电极便构成了半导体二极管。由P区引出的电极称为阳极或正极，由N区引出的电极称为阴极或负极。二极管的核心实质是一个PN结。1．二极管的伏安特性（1）（2）2．二极管的主要参数（1）最大整流电流IOM。指二极管长期使用时允许通过的最大正向平均电流。（2）反向工作峰值电压UDRM。指二极管使用时允许加的最大反向电压。（3）反向峰值电流IRM。指二极管加上反向峰值电压时的反向电流值。（4）最高工作频率fM。指二极管所能承受的外施电压的最高频率。二极管在电路中主要用于整流、限幅、钳位等。整流是将输入的交流电压变换为单方向脉动的直流电压，限幅是将输出电压限制在某一数值以内，钳位是将输出电压限制在某一特定的数值上。3．特殊二极管（1）稳压管。稳压管的反向击穿特性曲线比普通二极管陡，正常工作时处于反向击穿区，且在外加反向电压撤除后又能恢复正常。稳压管工作在反向击穿区时，电流虽然在很大范围内变化，但稳压管两端的电压变化很小，所以能起稳定电压的作用。如果稳压管的反向电流超过允许值，将会因过热而损坏，所以与稳压管配合的电阻要适当，才能起稳压作用。稳压管除用于稳压外，还可用于限幅、欠压或过压保护、报警等。（2）光电二极管。光电二极管用于将光信号转变为电信号输出，正常工作时处于反向工作状态，没有光照射时反向电流很小，有光照射时就形成较大的光电流。（3）发光二极管。发光二极管用于将电信号转变为光信号输出，正常工作时处于正向导通状态，当有正向电流通过时，电子就与空穴直接复合而发出光来。4．二极管应用电路的分析方法（1）判断二极管是导通还是截止。判断方法是：假设将二极管开路，计算接二极管阳极处的电位UA和接二极管阴极处的电位UK。当将二极管视为理想元件（即忽略二极管正向压降和反向漏电流）时，若UA≥UK，则接上二极管必然导通，其两端电压为零。否则接上二极管必然截止，其反向电流为零。当计及二极管的正向压降UD时，若UA-UK≥UD，则接上二极管必然导通，其两端电压通常硅管取0.7Ｖ，锗管取0.2Ｖ。否则接上二极管必然截止，其反向电流为零。（2）由二极管的工作状态画出等效电路，由于在等效电路中不含二极管，故可根据电路分析方法（如支路电流法、叠加定理、戴维南定理等）分析计算。例如，在如图1.1（a）所示电路中，设二极管VD的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，试求A点电位UA。将二极管断开，得电路如图1.1（b）所示，此时A、K两点的电位分别为：（V）（V）因为UAO>UKO，所以如图1.1（a）所示电路中的二极管是导通的，可以用短路线代替，如图1.1（c）所示，运用节点电压法即可求出A点电位为：（V）图1.1二极管电路计算示例1.2.3双极型三极管1．结构与工作原理双极型三极管简称晶体管或三极管，有NPN型和PNP型两种类型。晶体管有发射区、基区和集电区3个区，从这3个区分别引出发射极E、基极B和集电极C，基区和发射区之间的PN结称为发射结，基区与集电区之间的PN结称为集电结。晶体管具有电流放大作用的内部条件是：（1）发射区的掺杂浓度大，以保证有足够的载流子可供发射。（2）集电区的面积大，以便收集从发射区发射来的载流子。（3）晶体管实现电流放大作用的外部条件是：发射结正向偏置，集电结反向偏置。对NPN型晶体管，电源的接法应使3个电极的电位关系为。对PNP型晶体管，则应使。工作于放大状态的晶体管，基极电流IB远小于集电极IC和发射极电流IE，只要发射结电压UBE有微小变化，造成基极电流IB有微小变化，就能引起集电极IC和发射极电流IE大的变化，这就是晶体管的电流放大作用。2．特性曲线晶体管的输入特性曲线与二极管的正向特性曲线相似，也有同样的死区电压和管压降范围，如图1.2（a）所示。晶体管的输出特性曲线是一簇曲线，如图1.2（b）所示。根据晶体管工作状态的不同，输出特性曲线分为放大区、截止区和饱和区3个工作区。晶体管在不同工作状态下的特点如表1.1所示。（a）输入特性曲线（b）输出特性曲线图1.2晶体管的特性曲线3．主要参数（1）电流放大系数和β。直流（静态）电流放大系数：交流（动态）电流放大系数：小功率晶体管，大功率管的β值一般较小。选用晶体管时应注意，β太小的管子放大能力差，而β太大则管子的热稳定性较差，一般以左右为宜。（2）反向饱和电流ICBO和穿透电流ICEO。二者的关系为，它们随温度升高而增大，影响电路工作的稳定性。（3）集电极最大允许电流ICM。集电极电流超过ICM时β值将明显下降。（4）（6）集电极最大允许耗散功率PCM。。ICM、U（BR）CEO和PCM称为晶体管的极限参数，由它们共同确定晶体管的安全工作区。工作状态截止放大饱和偏置情况发射结反偏集电结反偏发射结正偏集电结反偏发射结正偏集电结正偏特点(NPN硅管)UBE≤0VUCC>UCE>UBEVIB≥V<UBE4．晶体管工作状态、类型和管脚的判别方法（1）晶体管的工作状态可根据发射结和集电结的偏置情况判断。对NPN型晶体管，若UBE≤0，则发射结反偏，晶体管工作在截止状态。若，则发射结正偏，这时可再根据集电结的偏置情况判断晶体管是工作在放大状态还是饱和状态，集电结反偏为放大状态，集电结正偏为饱和状态；也可根据IB与IBS的关系判断，为放大状态，IB≥为饱和状态。（2）晶体管的类型（NPN型还是PNP型，硅管还是锗管）和管脚可根据各极电位来判断。NPN型集电极电位最高，发射极电位最低，即，；PNP型集电极电位最低，发射极电位最高，即，。硅管基极电位与发射极电位大约相差0.6或0.7V；锗管基极电位与发射极电位大约相差0.2或0.3V。此外，还可根据各极电流来判断晶体管的管脚以及是NPN型还是PNP型。根据晶体管各极电流关系和可知，发射极电流最大，基极电流最小，并且发射极电流从晶体管流出的为NPN型，流入晶体管的为PNP型。例如，在如图1.3所示的电路中，已知kΩ，kΩ，V，晶体管的，Ｖ，Ｖ。试分别计算V，V以及V时的IB、IC和Uo，并指出晶体管所处的工作状态。图1.3晶体管工作状态计算示例当V时，晶体管发射结反偏，工作在截止状态，故有：（V）当V时，晶体管发射结正偏，因而导通，故有：（mA）（mA）（V）计算结果表明，晶体管的发射结正偏，集电结反偏，处于放大状态。或由：（mA）得，所以晶体管处于放大状态。当V时，晶体管发射结正偏，因而导通，故有：（mA）（mA）（V）（V）在饱和状态下，集电极电流IC和基极电流IB之间已不存在的关系，这时的集电极电流IC为：（mA）1.2.4场效应晶体管绝缘栅型场效应管共有4种类型，它们的特性比较如表1.2所示。沟道类型结构类型电源极性符号及电流方向转移特性漏极特性UDSUGSN耗尽型+±增强型++P耗尽型-增强型--晶体管与场效应管的区别如表1.3所示。比较项目晶体管场效应管载流子两种不同极性的载流子（电子与空穴）同时参与导电，故又称为双极型晶体管只有一种极性的载流子（电子或空穴）参与导电，故又称为单极型晶体管控制方式电流控制电压控制类型NPN型和PNP型两种N沟道和P沟道两种放大参数mA/V输入电阻Ω较小Ω很大输出电阻rce很大rds很大热稳定性差好制造工艺较复杂简单，成本低，便于集成对应电极基极-栅极，发射极-源极，集电极-漏极1.3习题解答1.1在如图1.4所示的各个电路中，已知直流电压V，电阻kΩ，二极管的正向压降为0.7V，求Uo。图1.4习题1.1的图分析Uo的值与二极管的工作状态有关，所以必须先判断二极管是导通还是截止。若二极管两端电压为正向偏置则导通，可将其等效为一个0.7Ｖ的恒压源；若二极管两端电压为反向偏置则截止，则可将其视为开路。解对图1.4（a）所示电路，由于V，二极管VD承受正向电压，处于导通状态，故：（V）对图1.4（b）所示电路，由于V，二极管VD承受反向电压截止，故：（V）对图1.4（c）所示电路，由于V，二极管VD承受正向电压导通，故：（V）1.2在如图1.5所示的各个电路中，已知输入电压V，二极管的正向压降可忽略不计，试分别画出各电路的输入电压ui和输出电压uo的波形。分析在ui和5V电源作用下，分析出在哪个时间段内二极管正向导通，哪个时间段内二极管反向截止。在忽略正向压降的情况下，正向导通时可视为短路，截止时可视为开路，由此可画出各电路的输入、输出电压的波形。图1.5习题1.2的图解对图1.5（a）所示电路，输出电压uo为：ui≥5V时二极管VD承受正向电压导通，UD=0，uo=5V；ui<5V时二极管VD承受反向电压截止，电阻R中无电流，uR=0，uo=ui。输入电压ui和输出电压uo的波形如图1.6（a）所示。图1.6习题1.2解答用图对图1.5（b）所示电路，输出电压uo为：ui≥5V时二极管VD承受正向电压导通，UD=0，uo=ui；ui<5V时二极管VD承受反向电压截止，电阻R中无电流，uR=0，uo=5V。输入电压ui和输出电压uo的波形如图1.6（b）所示。对图1.5（c）所示电路，输出电压uo为：ui≥5V时二极管VD承受反向电压截止，电阻R中无电流，uR=0，uo=ui；ui<5V时二极管VD承受正向电压导通，UD=0，uo=5V。输入电压ui和输出电压uo的波形如图1.6（c）所示。1.3在如图1.7所示的电路中，试求下列几种情况下输出端F的电位UF及各元件（R、VDA、VDB）中的电流，图中的二极管为理想元件。（1）V。（2），V。（3）V。图1.7习题1.3的图分析在一个电路中有多个二极管的情况下，一些二极管的电压可能会受到另一些二极管电压的影响，所以，在判断各个二极管的工作状态时，应全面考虑各种可能出现的因素。一般方法是先找出正向电压最高和（或）反向电压最低的二极管，正向电压最高者必然导通，反向电压最低者必然截止，然后再根据这些二极管的工作状态来确定其他二极管承受的是正向电压还是反向电压。解（1）因为V而UCC=6V，所以两个二极管VDA、VDB承受同样大的正向电压，都处于导通状态，均可视为短路，输出端F的电位UF为：（V）电阻中的电流为：（mA）两个二极管VDA、VDB中的电流为：（mA）（2）因为，V而UCC=6V，所以二极管VDB承受的正向电压最高，处于导通状态，可视为短路，输出端F的电位UF为：（V）电阻中的电流为：（mA）VDB导通后，VDA上加的是反向电压，VDA因而截止，所以两个二极管VDA、VDB中的电流为：（mA）（mA）（3）因为V而UCC=6V，所以两个二极管VDA、VDB承受同样大的正向电压，都处于导通状态，均可视为短路，输出端F的电位UF为：（V）电阻中的电流为：（mA）两个二极管VDA、VDB中的电流为：（mA）1.4在如图1.8所示的电路中，试求下列几种情况下输出端F的电位UF及各元件（R、VDA、VDB）中的电流，图中的二极管为理想元件。（1）V。（2）V，。（3）V。图1.8习题1.4的图分析本题与上题一样，先判断出两个二极管VDA、VDB的工作状态，从而确定出输出端F的电位，再根据输出端F的电位计算各元件中的电流。解（1）因为V，所以两个二极管VDA、VDB上的电压均为0，都处于截止状态，电阻R中无电流，故：（mA）输出端F的电位UF为：（V）（2）因为V，V，所以二极管VDA承受的正向电压最高，处于导通状态，可视为短路，输出端F的电位UF为：（V）电阻中的电流为：（mA）VDA导通后，VDB上加的是反向电压，VDB因而截止，所以两个二极管VDA、VDB中的电流为：（mA）（mA）（3）因为V，所以两个二极管VDA、VDB承受同样大的正向电压，都处于导通状态，均可视为短路，输出端F的电位UF为：（V）电阻中的电流为：（mA）两个二极管VDA、VDB中的电流为：（mA）1.5在如图1.9所示的电路中，已知V，V。试用波形图表示二极管上的电压uD。分析设二极管为理想元件，则二极管导通时uD=0，二极管截止时因电阻R中无电流，，因此，判断出二极管VD在ui和E作用下哪个时间段内导通，哪个时间段内截止，即可根据uD的关系式画出其波形。解设二极管为理想元件，则当≥0，即e≥V时二极管导通，uD=0；当，即V时二极管截止，V。由此可画出uD的波形，如图1.10所示。图1.9习题1.5的图图1.10习题1.5解答用图1.6在如图1.11所示的电路中，已知V，Ω，Ω。稳压管VDZ的稳定电压V，最大稳定电流mA。试求稳压管中通过的电流IZ，并判断IZ是否超过IZM？如果超过，怎么办？分析稳压管工作于反向击穿区时，电流虽然在很大范围内变化，但稳压管两端的电压变化很小，所以能起稳压的作用。但与稳压管配合的电阻要适当，否则，要么使稳压管的反向电流超过允许值而过热损坏，要么使稳压管因为没有工作在稳压区而不能稳压。图1.11习题1.6的图解设稳压管VDZ工作正常，则电阻R1和R2中的电流分别为：（mA）（mA）稳压管中通过的电流IZ为：（mA）可见。如果IZ超过IZM，则应增大R1，也可减小R2。但R2一般是负载电阻，不能随意改变，若R1不能变，则应限制R2的最大值，或另选稳压管。1.7有两个稳压管VDZ1和VDZ2，其稳定电压分别为5.5V和8.5V，正向压降都是0.5V，如果要得到0.5V、3V、6V、9V和14V几种稳定电压，这两个稳压管（还有限流电阻）应该如何连接，画出各个电路。分析稳压管工作在反向击穿区时，管子两端电压等于其稳定电压；稳压管工作在正向导通状态时，管子两端电压等于其正向压降。因此，可通过两个稳压管的不同组合来得到不同的稳定电压。解应按如图11.12（a）～（e）所示各个电路连接，可分别得到上述几种不同的稳定电压，图中的电阻均为限流电阻。图1.12习题1.6的图1.8分析晶体管的类型（NPN型还是PNP型，硅管还是锗管）和管脚可根据各极电位来判断。NPN型集电极电位最高，发射极电位最低，即，；PNP型集电极电位最低，发射极电位最高，即，。硅管基极电位与发射极电位大约相差0.6或0.7V；锗管基极电位与发射极电位大约相差0.2或0.3V。解设晶体管3个电极分别为1、2、3，即V、V、V。因为2、3两脚的电位差为0.2V，可判定这是一个锗管，且1脚为集电极。由于集电极电位最低，可判定这是一个PNP型管。又由于2脚电位最高，应为发射极，而3脚为基极。因为发射极与基极之间的电压V，基极与集电极之间的电压V，可见发射结正偏，集电结反偏，晶体管工作在放大状态。综上所述，可知这是一个PNP型的锗晶体管。1.9晶体管工作在放大区时，要求发射结上加正向电压，集电结上加反向电压。试就NPN型和PNP型两种情况讨论：（1）UC和UB的电位哪个高？UCB是正还是负？（2）UB和UE的电位哪个高？UBE是正还是负？（3）UC和UE的电位哪个高？UCE是正还是负？分析晶体管工作在放大区时，要求发射结上加正向电压，集电结上加反向电压。对NPN型晶体管，电源的接法应使3个电极的电位关系为。对PNP型晶体管，则应使。解（1）对NPN型晶体管，由可知：，，；，，。（2）对PNP型晶体管，由可知：，，；，，。1.10一个晶体管的基极电流μA，集电极电流mA，能否从这两个数据来确定它的电流放大系数？为什么？分析晶体管工作在不同状态时，基极电流和集电极电流的关系不同。工作在截止状态时，；工作在放大状态时；工作在饱和状态时。解不能由这两个数据来确定晶体管的电流放大系数。这是因为晶体管的电流放大系数是放大状态时的集电极电流与基极电流的比值，而题中只给出了基极电流和集电极电流的值，并没有指明这两个数据的测试条件，无法判别晶体管是工作在放大状态还是饱和状态，所以不能由这两个数据来确定晶体管的电流放大系数。1.11分析晶体管的发射结和集电结都加正向电压时工作在饱和状态，IC不随IB的增大而成比例地增大，晶体管已失去了线性放大作用。解发射结和集电结都加正向电压时对晶体管的放大作用不是更为有利，而是反而不利。这是因为这时晶体管工作在饱和状态，集电极电流IC虽然比发射结加正向电压、集电结加反向电压（即放大状态）时更大，但是IC已不再随IB线性增大，IB对IC已失去控制作用，所以已没有放大能力。另一方面，晶体管工作在饱和状态时集电极与发射极之间的电压V，虽然IC更大，但晶体管的输出电压反而更小，所以也不能把电流放大作用转换为电压放大作用。1.12有两个晶体管，一个管子的、μA，另一个管子的、μA，其他参数都一样，哪个管子的性能更好一些？为什么？分析虽然在放大电路中晶体管的放大能力是一个非常重要的指标，但并非β越大就意味着管子性能越好。衡量一个晶体管的性能不能光看一、两个参数，而要综合考虑它的各个参数。在其他参数都一样的情况下，β太小，放大作用小；β太大，温度稳定性差。一般在放大电路中，以左右为好。ICBO受温度影响大，此值越小，温度稳定性越好。ICBO越大、越大的管子，则ICEO越大，稳定性越差。解第二个管子的性能更好一些。这是因为在放大电路中，固然要考虑晶体管的放大能力，更主要的是要考虑放大电路的稳定性。1.13有一晶体管的mW，mA，V，试问在下列几种情况下，哪种为正常工作状态？（1）V，mA。（2）V，mA。（3）V，mA。分析解第（1）种情况晶体管工作正常，这是因为，，。其余两种情况晶体管工作不正常1.14某场效应管漏极特性曲线如图1.13所示，试判断：（1）该管属哪种类型？画出其符号。（2）该管的夹断电压UGS(off)大约是多少？（3）该管的漏极饱和电流IDSS大约是多少？分析根据表1.2所示绝缘栅型场效应管的漏极特性曲线可知，N沟道场效应管当UGS由正值向负值变化时ID减小，P沟道场效应管当UGS由正值向负值变化时ID增大；耗尽型场效应管在时，增强型场效应管在时。解由图1.13可知，因为该管当UGS由正值向负值变化时ID减小，且时，所以该管属N沟道耗尽型场效应管，并且夹断电压V，漏极饱和电流mA，其符号如图1.14所示。图1.13习题1.14的图图1.14习题1.14解答用图1.15试由如图1.13所示的场效应管漏极特性曲线，画出V时的转移特性曲线，并求出管子的跨导gm。分析根据场效应管漏极特性曲线画转移特性曲线的方法是：首先根据UDS在漏极特性曲线上作垂线，然后确定出该条垂线与各条漏极特性曲线的交点所对应的ID值和UGS值，最后根据各个ID值和UGS值画出转移特性曲线。解根据V在漏极特性曲线上作垂线，如图1.15（a）所示。该条垂线与各条漏极特性曲线的交点所对应的ID值和UGS值如表1.4所示。根据表1.4画出的转移特性曲线如图1.15（b）所示。UGS(V)-4-202ID(mA)481216（a）漏极特性曲线（b）转移特性曲线图1.15习题1.15解答用图1.4习题与考研试题精选1-1试判断如图1.16所示各电路中的二极管是导通还是截止，并求出AO两端的电压UAO（设二极管是理想器件）。图1.16习题1-1的图1-2试计算如图1.17所示各电路中流过二极管的电流ID和A点的电位UA，设二极管的正向压降为0.7V。图1.17习题1-2的图1-3在如图1.18所示的电路中，试求下列几种情况下输出端F的电位UF及各元件（R、VDA、VDB）中的电流，图中的二极管为理想元件。（1）V，。（2）V，。（3）V。1-4用直流电压表测得放大电路中几个晶体管3个电极的对地电位分别如表1.5所示，试判断这几个晶体管是NPN型还是PNP型？是锗管还是硅管？并确定每个管子的3个电极及电压UBE和UBC。图1.18习题1-3的图ⅠⅡⅢⅣU1(V)2.82.958U2(V)2.12.685.5U3(V)77.58.78.31-5试分析如图1.19所示各电路中的晶体管各工作在什么状态，设各晶体管的V，。图1.19习题1-5的图第2章单级交流放大电路2.1学习要求（1）理解共发射极单管放大电路的基本结构和工作原理。（2）掌握放大电路的静态工作点估算和微变等效电路分析方法。（3）了解放大电路输入电阻和输出电阻的概念。（4）理解射极输出器的电路结构、性能特点及应用。（5）了解场效应管共源极放大电路的结构和性能特点。2.2学习指导本章重点：（1）共发射极单管放大电路的工作原理。（2）放大电路静态工作点的估算。（3）放大电路的微变等效电路分析方法。（4）射极输出器的性能特点及应用。本章难点：（1）放大电路的微变等效电路分析方法。（2）放大电路静态工作点的稳定。（3）放大电路的非线性失真及其抑制措施。本章考点：（1）共发射极固定偏置放大电路的静态、动态分析计算。（2）共发射极分压式偏置放大电路的静态、动态分析计算。（3）射极输出器的静态、动态分析计算及应用。（4）电路参数（RB、RC及UCC）与静态工作点的关系。（5）静态工作点与非线性失真的关系。2.2.1放大电路的组成和工作原理不管放大电路的结构形式如何，组成放大电路时只要遵循以下几个原则就能实现放大作用：（1）外加直流电源的极性必须使晶体管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，以保证晶体管工作在放大区。此时，若基极电流iB有一个微小的变化量ΔiB，将控制集电极电流iC产生一个较大的变化量ΔiC，二者之间的关系为：（2）输入回路的接法，应该使输入电压的变化量能够传送到晶体管的基极回路，并使基极电流产生相应的变化量ΔiB。（3）输出回路的接法，应该使集电极电流的变化量ΔiC能够转化为集电极电压的变化量ΔuCE，并传送到放大电路的输出端。（4）为了保证放大电路能够正常工作，在电路没有外加信号时，不仅必须要使晶体管处于放大状态，而且要有一个合适的静态工作电压和静态工作电流，即要合理地设置放大电路的静态工作点。2.2.2放大电路的主要分析方法放大电路的分析方法主要有以下几种：（1）放大电路的特点是直流和交流共存。静态分析：以直流通路为依据，主要分析放大电路的各直流电流、电压值。动态分析：以交流通路和微变等效电路为依据，主要分析放大电路的电压放大倍数、输入电阻ri和输出电阻ro等。（2）放大电路的静态分析有估算法和图解法两种。估算法：固定偏置放大电路的求解顺序为：IB→IC→UCE；分压式偏置放大电路的求解顺序为：UB→IC→UCE（IB）。图解法：其步骤为：用估算法求出基极电流IB→根据IB在输出特性曲线中找到对应的曲线→作直流负载线→确定静态工作点Q及其相应的IC和UCE值。（3）放大电路的动态分析有图解法和微变等效电路法两种。微变等效电路法：用于分析小信号情况下放大电路的动态性能，关键在于正确作出放大电路的微变等效电路。晶体管的微变等效电路如图2.1所示。（a）晶体管（b）微变等效电路图2.1晶体管的微变等效电路晶体管的输入电阻常用下式估算：（Ω）2.2.3几种常见基本放大电路的静态与动态分析1．共发射极固定偏置放大电路（a）放大电路（b）直流通路（c）交流通路（d）微变等效电路图2.2共发射极固定偏置放大电路（1）静态分析：（2）动态分析：式中。2．共发射极分压式偏置放大电路共发射极分压式偏置放大电路及其直流通路、交流通路和微变等效电路如图2.3所示。（a）放大电路（b）直流通路（c）交流通路（d）微变等效电路图2.3共发射极分压式偏置放大电路（1）静态分析：（2）动态分析：式中。3．带直流负反馈的共发射极分压式偏置放大电路带直流负反馈的共发射极分压式偏置放大电路及其直流通路、交流通路和微变等效电路如图2.4所示。（a）放大电路（b）直流通路（c）交流通路（d）微变等效电路图2.4带直流负反馈的共发射极分压式偏置放大电路（1）静态分析：（2）动态分析：式中。4．射极输出器（共集电极放大电路）射极输出器及其直流通路、交流通路和微变等效电路如图2.5所示。（a）射极输出器（b）直流通路（c）交流通路（d）微变等效电路图2.5射极输出器（1）静态分析：（2）动态分析：式中。式中。5．放大电路（a）放大电路（b）直流通路（c）交流通路（d）微变等效电路图2.6共源极分压式偏置放大电路（1）静态分析：（2）动态分析：式中。5．几点说明（1）电压放大倍数与RC、RL、β及IE等因数有关。RC或RL增大，电压放大倍数也增大。β的增大对提高电压放大倍数效果不明显，反而是IE稍微增大一些，就能使电压放大倍数在一定范围内有明显的提高，但IE的增大是有限制的。此外，电压放大倍数式子中的负号表示电路的输出电压uo与输入电压ui反相，正号表示输出电压uo与输入电压ui同相。（2）输入电阻ri是从放大电路输入端求得的等效交流电阻，其中不包括信号源内阻Rs。输出电阻ro是从放大电路输出端求得的等效交流电阻，其中不包括放大电路的负载电阻RL。（3）由于输入电阻高，常被用作多级放大电路的输入级，以减少信号源的负担；由于输出电阻低，常被用作多级放大电路的输出级，以提高带负载能力；由于它的阻抗变换作用，可作为两个共发射极放大电路之间的中间缓冲级，以改善工作性能。2.2.4影响放大质量的几个因素（1）静态工作点设置不合理。影响静态工作点的电路参数是RB、RC及UCC。如RB过小，则IB过大，使静态工作点过高，会产生饱和失真；RB过大，则IB过小，使静态工作点过低，会产生截止失真。这些都是晶体管的非线性特性引起的，统称非线性失真。一般是改变RB的阻值来调节静态工作点。（2）静态工作点不稳定。静态工作点不稳定主要是由于受温度变化的影响。温度变化要影响晶体管的参数ICBO、β和UBE。这些参数随温度升高的变化，都使集电极电流的静态值IC增大。稳定静态工作点的方法之一是采用分压式偏置放大电路。2.3习题解答2.1根据组成放大电路时必须遵循的几个原则，分析如图2.7所示各电路能否正常放大交流信号？为什么？若不能，应如何改正？分析判断电路能否正常放大交流信号，只要判断是否满足组成放大电路时必须遵循的几个原则。对于定性分析，只要判断晶体管是否满足发射结正偏、集电结反偏的条件，以及有无完善的直流通路和交流通路即可。解如图2.7所示各电路均不能正常放大交流信号。原因和改进措施如下：图2.7（a）中没有完善的交流通路。这是因为，恒定，所以输入端对交流信号短路，输入信号不能送入。应在电源UBB支路中串联电阻RB。图2.7（b）中没有完善的直流通路。这是因为电容C1的隔直作用，晶体管无法获得偏流，。应将C1改接在交流信号源与RB之间。图2.7习题2.1的图图2.7（c）中发射结零偏，，晶体管无法获得偏流，。应将RB接电源UCC与晶体管基极之间。图2.7（d）中电容C1接在电源UCC与晶体管基极之间带来两个问题：一是由于C1的隔直作用，晶体管无法获得偏流，；二是由于C1对交流信号短路，输入信号不能送入。应将C1改接成电阻。图2.7（e）中电源UCC和电容C1、C2的极性连接错误。应将它们的极性对调。图2.7（f）中电容C2连接错误。应将C2由与负载并联改成与负载串联。2.2在如图2.8（a）所示的放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，三极管的。（1）试用直流通路估算静态值IB、IC、UCE。值（3）在静态时C1和C2上的电压各为多少？并标出极性。分析解（1）用估算法求静态值，得：图2.8习题2.2的图（2）用图解法求静态值。在图2.8（b）中，根据mA、V作直流负载线，与μA的特性曲线相交得静态工作点Q，根据点Q查坐标得：mAV（3）静态时，V。C1和C2的极性。图2.9习题2.2解答用图分析设计放大电路的一个重要环节就是RB、RC等元件RB、RC是根据晶体管的参数β等和希望设置的静态工作点（静态值IC、UCE）计算出RB、RC的阻值。2.4在如图2.8（a）所示电路中，若三极管的，其他参数与2.2题相同，重新计算电路的静态值，并与2.2题的结果进行比较，说明三极管β值的变化对该电路静态工作点的影响。分析影响静态工作点的有电路参数RB、RC和UCC以及晶体管的参数ICBO、β和UBE。在其他参数不变的情况下，β增大将使晶体管集电极电流的静态值IC增大，静态工作点上移。解用估算法求静态值，得：集电结和发射结都加正向电压，晶体管饱和。实际上这时UCE和IC分别为：与2.2题的结果比较可知，在其他参数不变的情况下，三极管β值由40变为100时，IB不变，但IC和UCE分别由2mA和6V变为4mA和0.3V，静态工作点从放大区进入了饱和区。2.5在如图2.8（a）所示电路中，已知V，三极管的。若要使V，mA，试确定RC、RB的值。解由得：由得：2.6在如图2.8（a）所示电路中，若输出电压uo波形的正半周出现了平顶畸变，试用图解法说明产生失真的原因，并指出是截止失真还是饱和失真。分析如图2.8（a）所示电路的输出电压uo（uCE的交流分量uce）与输入电压ui（uBE的交流分量ube）反相，而ib、ic与ui同相，所以uo与ib反相。解由于uo与ib反相，所以uo波形的正半周出现平顶畸变时，iB波形的负半周出现平顶畸变，可见这是由于静态工作点设置得太低，致使iB的负半周进入输入特性曲线的死区，使iB波形的负半周不能正常放大而引起失真，属于截止失真。图解过程如图2.10所示。（a）输入回路（b）输出回路图2.10题2.6解答用图2.7画出如图2.11所示各电路的直流通路、交流通路和微变等效电路，图中各电路的容抗均可忽略不计。若已知V，kΩ，kΩ，三极管的，求出各电路的静态工作点。分析放大电路的直流通路是直流电源单独作用时的电流通路，在直流通路中电容可视为开路。放大电路的交流通路是交流信号源单独作用时的电流通路，在交流通路中电容和直流电源可视作短路。将交流通路中的晶体管用其微变等效电路代替，便可得到放大电路的微变等效电路。图2.11习题2.7的图解如图2.11（a）所示电路的直流通路、交流通路和微变等效电路分别如图2.12所示。由直流通路列KVL方程，得：将代入上式，解之得：（a）（b）（c）图2.12习题2.7解答用图如图2.11（b）所示电路的直流通路、交流通路和微变等效电路分别如图2.13所示。由直流通路列KVL方程，得：将代入上式，解之得：(mA)（a）（b）（c）图2.13习题2.7解答用图2.8在如图2.14所示的电路中，三极管是PNP型锗管。请回答下列问题：（1）UCC和C1、C2的极性如何考虑？请在图上标出。（2）设V，kΩ，，如果要将静态值IC调到1.5mA，问RB应调到多大？（3）在调整静态工作点时，如不慎将RB调到零，对晶体管有无影响？为什么？通常采取何种措施来防止发生这种情况？分析PNP型三极管与NPN型三极管工作原理相似，不同之处仅在于使用时工作电源极性相反，相应地，电容的极性也相反。解（1）UCC和C1、C2的极性如图2.15所示。图2.14习题2.8的图图2.15习题2.8解答用图（2）（3）如不慎将RB调到零，则12V电压全部加到晶体管的基极与发射极之间，使IB大大增加，会导致PN结发热而损坏。通常与RB串联一个较小的固定电阻来防止发生这种情况。2.9在如图2.8（a）所示的放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，三极管的。试分别计算空载和接上负载（kΩ）两种情况下电路的电压放大倍数。分析电路的电压放大倍数与RC、RL、β及IE等因数有关。RC或RL增大，电压放大倍数也增大。空载时电压放大倍数最大。解三极管基极电流静态值和集电极电流静态值分别为：三极管的输入电阻为：（Ω）空载时电路的电压放大倍数为：接上kΩ负载时电路的电压放大倍数为：其中kΩ。2.10在如图2.16所示的放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，三极管的，。（1）求静态值IB、IC、UCE。（2）画出微变等效电路。（3）求输入电阻ri和输出电阻ro。（4）求电压放大倍数和源电压放大倍数。分析分压式偏置放大电路可以保持静态工作点基本稳定。这种电路稳定工作点的实质，是由于输出电流IC的变化通过发射极电阻RE上电压降（）的变化反映出来，而后引回到输入回路，和UB比较，使UBE发生变化来抑制IC的变化。RE越大，静态工作点越稳定。但RE会对变化的交流信号产生影响，使电压放大倍数下降。用电容CE与RE并联可以消除RE对交流信号的影响。解（1）求静态值IB、IC、UCE。（mA）（mA）（V）（2）微变等效电路如图2.17所示。图2.16习题2.10的图图2.17习题2.10解答用图（3）求输入电阻ri和输出电阻ro。（Ω）（kΩ）（kΩ）（4）求电压放大倍数和源电压放大倍数。2.11在如图2.18所示的放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，kΩ，Ω，kΩ，Ω，kΩ，三极管的，。（1）求静态值IB、IC、UCE。（2）画出微变等效电路。（3）求输入电阻ri和输出电阻ro。（4）求电压放大倍数和源电压放大倍数。分析由于电阻RE1没有与电容并联，所以RE1中既有直流电流通过，又有交流电流通过，对电路的静态性能和动态性能都有影响。解（1）求静态值IB、IC、UCE。（V）（mA）（mA）（V）（2）微变等效电路如图2.19所示。图2.18习题2.11的图图2.19习题2.11解答用图（3）求输入电阻ri和输出电阻ro。（kΩ）（kΩ）（kΩ）（4）求电压放大倍数和源电压放大倍数。2.12在如图2.20所示的放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，三极管的。（1）求静态值IB、IC、UCE。（2）画出微变等效电路。（3）求输入电阻ri和输出电阻ro。（4）求电压放大倍数。分析与上题一样，由于电阻RE没有与电容并联，所以RE中既有直流电流通过，又有交流电流通过，对电路的静态性能和动态性能都有影响。解（1）求静态值IB、IC、UCE。根据图2.20可画出该放大电路的直流通路，如图2.21（a）所示。由图2.21（a）可得：而：所以，基极电流的静态值为：（mA）集电极电流的静态值为：（mA）集-射极电压的静态值为：（V）图2.20习题2.12的图（2）画出微变等效电路。根据图2.20可画出该放大电路的交流通路和微变等效电路，如图2.21（b）、（c）所示。（3）求输入电阻ri和输出电阻ro。晶体管的输入电阻为：（kΩ）由图2.21（c）可得：所以输入电阻为：（kΩ）计算输出电阻ro的等效电路如图2.21（d）所示。由于，有，，所以输出电阻为：（kΩ）（4）求电压放大倍数。由图2.21（c）可得：式中：所以，电压放大倍数为：（a）直流通路（b）交流通路（c）微变等效电路（d）计算ro的电路图2.21习题2.12解答用图2.13在如图2.22所示的放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，kΩ，三极管的。（1）求静态值IB、IC、UCE。（2）画出微变等效电路。（3）求输入电阻ri和输出电阻ro。（4）求电压放大倍数。分析本题电路为解（1）求静态值IB、IC和UCE，为：（mA）（mA）（V）（2）微变等效电路如图2.23所示。图2.22习题2.13的图图2.23习题2.13解答用图（2）求电压放大倍数、输入电阻ri和输出电阻ro，为：（kΩ）式中：（kΩ）（kΩ）（Ω）式中：（Ω）分析对于负载而言，解根据如图2.24（a）所示放大电路的微变等效电路，应用戴维南定理将其等效变化为如图2.24（b）所示的电路，由此可得（V）2.15比较共源极场效应管放大电路和共发射极晶体管放大电路，在电路结构上有何相似之处。为什么前者的输入电阻较高？解如果共源极场效应管放大电路采用分压式偏置电路，则和分压式偏置电路的共发射极晶体管放大电路在结构上基本相似，惟一不同之处是为了提高输入电阻而在场效应管栅极接了电阻RG。但因场效应管是电压控制型器件，栅极无电流，故其输入电阻很高，而电阻RG也可以选得很大，因此场效应管放大电路的输入电阻较高。（a）微变等效电路（b）图（a）的等效电路图2.24习题2.14解答用图2.16在如图2.25所示的共源极放大电路中，已知，kΩ，kΩ，kΩ，MΩ，kΩ，kΩ，。（1）求静态值ID、UDS。（2）画出微变等效电路。（3）求输入电阻ri和输出电阻ro。（4）求电压放大倍数。分析场效应晶体管放大电路的与晶体管放大电路的分析方法完全一样。静态分析采用估算法，可认为，从而求出ID和UDS；动态分析则根据放大电路的微变等效电路来求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。解（1）求静态值ID和UDS，为：（V）（mA）（V）（2）微变等效电路如图2.26所示。图2.25习题2.16的图图2.26习题2.16解答用图（3）求输入电阻ri和输出电阻ro，为：（kΩ）（kΩ）（4）求电压放大倍数，为：（kΩ）2.17在如图2.27所示电路中，已知V，MΩ，MΩ，kΩ，kΩ，场效应管的mA/V。（1）求静态值ID、UDS。（2）画出微变等效电路。（3）求输入电阻ri和输出电阻ro。（4）求电压放大倍数。分析本题电路与上题相比仅少了电阻RG，因RG可以选得很大，故本题电路的输入电阻与上题相比要小得多。解（1）求静态值ID和UDS，为：（V）（mA）（V）（2）微变等效电路如图2.28所示。图2.27习题2.17的图图2.28习题2.17解答用图（3）求输入电阻ri和输出电阻ro。（kΩ）（kΩ）（4）电压放大倍数为：（kΩ）2.18图2.29习题2.18的图分析本题电路为共漏极放大电路，求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等动态性能指标同样可用微变等效电路法。解微变等效电路，有：式中所以，电压放大倍数为：输入电阻为：（MΩ）求输出电阻的电路如图2.30（b）所示，由图可得：（a）微变等效电路（b）求ro的电路图2.30题1.18解答用图而：所以：输出电阻为：（kΩ）2.4习题与考研试题精选2-1在如图2.31所示的放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，kΩ，电位器总阻值MΩ，晶体管的，V。试求：（1）当RP调到零时的静态值IB、IC、UCE，并判断晶体管的工作状态。（2）当RP调到最大值时的静态值IB、IC、UCE，并判断晶体管的工作状态。（3）若使静态时V，则RP应调到多大？2-2在如图2.32所示的放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，三极管的，UBE可忽略不计。（1）求静态值IB、IC、UCE。（2）画出微变等效电路。（3）求输入电阻ri和输出电阻ro。（4）求、时的电压放大倍数。（5）求kΩ、kΩ时的源电压放大倍数。图2.31习题2-1的图图2.32习题2-2解答用图2-3在如图2.33所示的放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，晶体管的，。（1）求静态值IB、IC、UCE。（2）如果换上一个的同类晶体管，放大电路能否正常工作？（3）如果换上PNP型的晶体管，电路应作那些改动才能正常工作？2-4在如图2.34所示的放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，三极管的，。试求：（1）静态值IB、IC、UCE。（2）电压放大倍数、输入电阻ri和输出电阻ro。（3）电容CE开路时的电压放大倍数、输入电阻ri和输出电阻ro。图2.33习题2-3的图图2.34习题2-4的图2-5在如图2.35所示的放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，kΩ，Ω，kΩ，Ω，kΩ，三极管的，V。试求：（1）静态值IC、UCE，电压放大倍数，输入电阻ri和输出电阻ro。（2）换用的同类三极管后的静态值IC、UCE，电压放大倍数，输入电阻ri和输出电阻ro。2-6在如图2.36所示的放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，kΩ，三极管的，V。试求：（1）电压放大倍数和。（2）输出电阻ro1和ro2。（3）输出电压uo1和uo2的相位关系。2-7在如图2.37所示的场效应管放大电路中，已知V，MΩ，MΩ，kΩ，kΩ，场效应管的mA/V。（1）场效应管V属于什么类型，元件RS1、RS2、RG、CS分别起什么作用？（2）求电路的电压放大倍数、输入电阻ri和输出电阻ro。2-8场效应管源极输出放大电路如图2.38所示，已知V，MΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，mA/V。试求：（1）静态值ID、UDS。（2）电压放大倍数、输入电阻ri和输出电阻ro。图2.35习题2-5的图图2.36习题2-6的图图2.37习题2-7的图图2.38习题2-8的图第3章多级放大电路3.1学习要求（1）了解多级放大电路的概念，掌握两级阻容耦合放大电路的分析方法。（2）了解差动放大电路的工作原理及差模信号和共模信号的概念。（3）理解基本互补对称功率放大电路的工作原理。（4）了解集成运算放大器的基本组成、特点以及各主要参数的意义。（5）理解集成运算放大器的电压传输特性和理想化的主要条件。（6）掌握集成运算放大器线性应用和非线性应用的基本条件和分析依据。（7）理解反馈的概念，了解反馈的类型和负反馈对放大电路性能的影响。3.2学习指导本章重点：（1）多级放大电路的分析方法。（2）差动放大电路的工作原理及分析方法。（3）集成运算放大器的电压传输特性和理想化的主要条件。（4）集成运算放大器线性应用和非线性应用的基本条件和分析依据。（5）负反馈对放大电路性能的影响。本章难点：（1）多级放大电路电压放大倍数的计算。（2）差动放大电路的工作原理及分析方法。（3）反馈的极性与类型的判断。本章考点：（1）阻容耦合多级放大电路的静态和动态分析计算。（2）简单差动放大电路的分析计算。（3）集成运算放大器线性应用和非线性应用的基本条件和分析依据。（4）负反馈极性与类型的判断。（5）负反馈对放大电路性能的影响。3.2.1多级放大电路的耦合方式1．阻容耦合各级之间通过耦合电容和下一级的输入电阻连接。优点是各级静态工作点互不影响，可单独调整、计算，且不存在零点漂移问题；缺点是不能用来放大变化很缓慢的信号和直流分量变化的信号，且不能在集成电路中采用阻容耦合方式。静态分析：各级分别计算。其中。多级放大电路的输入电阻就是第一级的输入电阻，输出电阻就是最后一级的输出电阻。2．直接耦合各级优点是可缺点是各级静态工作点互相影响，且存在零点漂移问题，即当时（有静态电位）。引起零点漂移的原因主要是三极管参数（ICBO，UBE，β）随温度的变化，电源电压的波动，电路元件参数的变化等。3.2.2差动放大电路1．电路组成和工作原理差动放大电路由完全相同的两个单管放大电路组成，两个晶体管特性一致，两侧电路参数对称，是抑制直接耦合放大电路零点漂移的最有效电路。2．信号输入（1）共模输入。两个输入信号的大小相等、极性相同，即。在共模输入信号作用下，电路的输出电压，共模电压放大倍数。（2）差模输入。两个输入信号的大小相等、极性相反，即。在共模输入信号作用下，电路的输出电压，差模电压放大倍数。（3）比较输入。两个输入信号大小不等、极性可相同或相反，即，可分解为共模信号和差模信号的组合，即：式中uic为共模信号，uid为差模信号，分别为：输出电压为：3．共模抑制比共模抑制比是衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力的重要指标，定义为Ad与Ac之比的绝对值，即：或用对数形式表示为：（dB）提高共模抑制比的方法有：调零电位器RP，增大发射极电阻RE，采用恒流源。4．差动放大电路的输入输出方式差动放大电路有4种输入输出方式，如图3.1所示。双端输出时差动放大电路的差模电压放大倍数为：式中，，相当于每管各带一半负载电阻。单端输出时差动放大电路的差模电压放大倍数为：（反相输出）（同相输出）式中，。3.2.3互补对称功率放大电路1．对功率放大电路的基本要求（1）能向负载提供足够大的功率，因此晶体管要工作在大信号极限运用状态。（2）非线性失真要小，为此可采用互补对称电路。（3）效率要高，为此可采用乙类和甲乙类工作状态。2．功率放大电路的类型（1）（2）乙类：静态工作点Q设置在负载线与横轴的交点上，集电极静态电流，非线性失真大，效率高。（3）甲乙类：静态工作点Q设置在集电极电流IC很小处，效率高于甲类工作状态，而非线性失真也不像乙类工作状态时那样严重。（a）双端输入双端输出（b）双端输入单端输出（c）单端输入双端输出（d）单端输入单端输出图3.1差动放大电路的输入输出方式3．OCL功率放大电路甲乙类OCL功率放大电路如图3.2所示。图中V1为NPN管，V2为PNP管，两管特性相同。两管的发射极相连接到负载上，基极相连作为输入端。静态（）时，由二极管VD1、VD2给V1、V2发射结加适当的正向偏压，以便产生一个不大的静态偏流，由于电路对称，UE仍为零，负载中仍无电流流过。4．OTL功率放大电路甲乙类OTL功率放大电路如图3.3所示。它是用一个大容量的电容器代替OCL电路中的负电源。因电路对称，静态时两个晶体管发射极连接点的电位为电源电压的一半，由于电容C的隔直作用，负载RL中没有电流，输出电压为零。动态时，在ui的正半周V1导通而V2截止，V1以射极输出器的形式将正半周信号输出给负载，同时对电容C充电；在ui的负半周V2导通而V1截止，电容C通过V2和RL放电，V2以射极输出器的形式将负半周信号输出给负载，电容C在这时起到负电源的作用。为了使输出波形对称，必须保持电容C上的电压基本维持在UCC/2不变，因此C的容量必须足够大。图3.2甲乙类OCL电路图3.3甲乙类OTL电路3.2.4集成运算放大器1．集成运算放大器的的特点（1）内部电路采用直接耦合，没有电感和电容，需要时可外接。（2）用于差动放大电路的对管在同一芯片上制成，对称性好，温度漂移小。（3）大电阻用晶体管恒流源代替，动态电阻大，静态压降小。（4）二极管由晶体管构成，把发射极、基极、集电极三者适当组配使用。2．集成运算放大器的组成（1）输入级：是双端输入、单端输出的差动放大电路，两个输入端分别为同相输入端和反相输入端，作用是减小零点漂移、提高输入电阻。（2）中间级：是带有源负载的共发射极放大电路，作用是进行电压放大。（3）输出级：是互补对称射极输出电路，作用是为了提高电路的带负载能力。（4）偏置电路：由各种恒流源电路构成，作用是决定各级的静态工作点。3．集成运放的理想模型集成运放的主要参数有：差模开环电压放大倍数Ado，共模开环电压放大倍数Aco，共模抑制比KCMR，差模输入电阻rid，输入失调电压Uio，失调电压温度系数ΔUio/ΔT，转换速率SR等。在分析计算集成运放的应用电路时，通常将运放的各项参数都理想化。集成运放的理想参数主要有：（1）开环电压放大倍数（2）差模输入电阻（3）输出电阻（4）共模抑制比理想运放的符号以及运放的电压传输特性如图3.4所示。（a）理想运放的符号（b）运放的电压传输特性图3.4理想运放的符号和电压传输特性4．运放工作在线性区的分析依据引入深度负反馈时运放工作在线性区。工作在线性区的理想运放的分析依据为：（1）两个输入端的输入电流为零，即，称为“虚断”。即5．运放工作在非线性区的分析依据处于开环状态或引入正反馈时运放工作在非线性区。工作在非线性区的理想运放的分析依据为：（1）时，时。（2）。3.2.5放大电路中的负反馈1．反馈的基本概念反馈：将放大电路输出信号（电压或电流）的一部分或全部，通过某种电路（称为反馈电路）送回到输入回路，从而影响输入信号的过程。正反馈：反馈信号增强输入信号。负反馈：反馈信号削弱输入信号。负反馈放大电路的原理框图如图3.5所示。放大倍数（闭环放大倍数）为：式中是基本放大电路的放大倍数（开环放大倍数），是反馈网络的反馈系数。图3.5负反馈放大电路的原理框图应用瞬时极性法判别反馈极性（判别是正反馈还是负反馈）的方法：（1）任意设定输入信号的瞬时极性为正或为负（以或标记）。（2）沿反馈环路逐步确定反馈信号的瞬时极性。（3）根据反馈信号对输入信号的作用（增强或削弱）确定反馈极性。晶体管、场效应管及集成运算放大器的瞬时极性如图3.6所示。（a）晶体管（b）场效应管（c）集成运算放大器图3.6晶体管、场效应管及集成运算放大器的瞬时极性3.5.2负反馈的类型及其判别电压反馈和电流反馈的判别：电压反馈的反馈信号取自输出电压，反馈信号与输出电压成正比，所以反馈电路是直接从输出端引出的，若输出端交流短路（即），则反馈信号消失；电流反馈的反馈信号取自输出电流，反馈信号与输出电流成正比，所以反馈电路不是直接从输出端引出的，若输出端交流短路，反馈信号仍然存在。串联反馈和并联反馈的判别：串联反馈的反馈信号和输入信号以电压串联方式叠加，即，以得到基本放大电路的净输入电压ud，所以反馈信号与输入信号加在两个不同的输入端；并联反馈的反馈信号和输入信号以电流并联方式叠加，即，以得到基本放大电路的净输入电流id，所以反馈信号与输入信号加在同一个输入端。3．负反馈对放大电路性能的影响（1）减小放大倍数，。（2）稳定放大倍数，。（3）减小非线性失真。（4）展宽通频带。（5）改变输入电阻和输出电阻。对输入电阻的影响：串联负反馈使输入电阻增大，并联负反馈使输入电阻减小。对输出电阻的影响：电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈使输出电阻增大。3.3习题解答3.1如图3.7所示为两级阻容耦合放大电路，已知V，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，，V。（1）求前、后级放大电路的静态值。（2）画出微变等效电路。（3）求各级电压放大倍数、和总电压放大倍数。图3.7习题3.1的图分析各级电路的静态值可分别计算，。解（1）各级电路静态值的计算采用估算法。第一级：（V）（mA）（mA）（V）第二级：（V）（mA）（mA）（V）（2）微变等效电路如图3.8所示。图3.8习题3.1解答用图（3）求各级电路的电压放大倍数、和总电压放大倍数。三极管V1的动态输入电阻为：(Ω)三极管V2的动态输入电阻为：(Ω)第二级输入电阻为：（kΩ）第一级等效负载电阻为：（kΩ）第二级等效负载电阻为：（kΩ）第一级电压放大倍数为：第二级电压放大倍数为：两级总电压放大倍数为：3.2在如图3.9所示的两级阻容耦合放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，，V。（1）求前、后级放大电路的静态值。（2）画出微变等效电路。（3）求各级电压放大倍数、和总电压放大倍数。（4）后级采用射极输出器有何好处？图3.9习题3.2的图分析解（1）各级电路静态值的计算采用估算法。第一级：（V）（mA）（mA）（V）第二级：（mA）（mA）（V）（2）微变等效电路如图3.10所示。图3.10习题3.2解答用图（3）求各级电路的电压放大倍数、和总电压放大倍数。三极管V1的动态输入电阻为：(Ω)三极管V2的动态输入电阻为：(Ω)第二级输入电阻为：（kΩ）第一级等效负载电阻为：（kΩ）第二级等效负载电阻为：（kΩ）第一级电压放大倍数为：第二级电压放大倍数为：两级总电压放大倍数为：（4）后级采用射极输出器是由于3.3在如图3.11所示的两级阻容耦合放大电路中，已知V，MΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，kΩ，。（1）求前、后级放大电路的静态值。（2）画出微变等效电路。（3）求各级电压放大倍数、和总电压放大倍数。（4）前级采用射极输出器有何好处？图3.11习题3.3的图分析解（1）各级电路静态值的计算采用估算法。第一级：（mA）（mA）（V）第二级：（V）（mA）（mA）（V）（2）微变等效电路如图3.12所示。图3.12习题3.3解答用图（3）求各级电路的电压放大倍数、和总电压放大倍数。三极管V1的动态输入电阻为：(Ω)三极管V2的动态输入电阻为：(Ω)第二级输入电阻为：（kΩ）第一级等效负载电阻为：（kΩ）第二级等效负载电阻为：（kΩ）第一级电压放大倍数为：第二级电压放大倍数为：两级总电压放大倍数为：（4）前级采用射极输出器是由于3.4如图3.13所示是两级放大电路，前级为场效应管放大电路，后级为晶体管放大电路。已知mA/Ｖ，Ｖ，。（1）求前、后级放大电路的静态值。（2）画出微变等效电路。（3）求各级电压放大倍数、和总电压放大倍数。（4）求放大电路的输入电阻和输出电阻。图3.13习题3.4的图分析场效应管和晶体管的混合型放大电路，解：（1）各级电路静态值的计算采用估算法。第一级：（V）（mA）（V）第二级：（V）（mA）（mA）（V）（2）微变等效电路如图3.14所示。（3）求各级电路的电压放大倍数、和总电压放大倍数。三极管V2的动态输入电阻为：(Ω)第二级输入电阻为：（kΩ）第一级等效负载电阻为：（kΩ）第二级等效负载电阻为：（kΩ）第一级电压放大倍数为：第二级电压放大倍数为：两级总电压放大倍数为：（4）求放大电路的输入电阻和输出电阻。（kΩ）（kΩ）图3.14习题3.4解答用图3.5如图3.15所示双端输入双端输出差动放大电路，V，V，kΩ，kΩ，，V，输入电压mV，mV。（1）计算放大电路的静态值IB、IC及UC。（2）把输入电压ui1、ui2分解为共模分量uic和差模分量uid。（3）求单端共模输出uoc1和uoc2（共摸电压放大倍数为）。（4）求单端差模输出uod1和uod2。（5）求单端总输出uo1和uo2。（6）求双端共摸输出uoc、双端差模输出uod和双端总输出uo。分析双端输入双端输出差动放大电路进行静态分析和动态分析。静态分析时，由于电路对称，计算一个管子的静态值即可。解（1）计算放大电路的静态值IB、IC及UC。静态时由于，由直流通路列KVL方程，得：所以：（mA）（mA）（V）图3.15习题3.5的图（2）把输入电压ui1、ui2分解为共模分量uic和差模分量uid，为：（mV）（mV）（3）求单端共模输出uoc1和uoc2。（mV）（4）求单端差模输出uod1和uod2。（Ω）（mV）（mV）（5）求单端总输出uo1和uo2。（mV）（mV）（6）求双端共摸输出uoc、双端差模输出uod和双端总输出uo。（mV）（mV）（mV）或：（mV）3.6如图3.16所示为单端输入单端输出差动放大电路，V，V，kΩ，kΩ，，V，试计算静态值IC、UC和差模电压放大倍数。图3.16习题3.6的图分析单端输入单端输出差动放大电路进行静态分析和动态分析。由于差动放大电路的对称性，信号从单端输入时，只要RE阻值足够大，作用在两个晶体管V1和V2的发射结上的电压仍是差模信号，即，与双端输入时一样，同样具有电压放大作用。解（1）计算静态值IC、UC。静态时，由直流通路列KVL方程，得：所以：（mA）（V）（2）计算差模电压放大倍数Ad。（Ω）3.7OCL电路如图3.17所示，已知V，Ω，若晶体管处于临界饱和状态时集电极与发射极之间的电压为V，求电路可能的最大输出功率。分析可见，要使输出功率达到最大，就必须使达到最大。解根据KVL，显然，晶体管处于临界饱和状态时uCE最小，为：达到最大，为：所以，电路的最大输出功率为：（W）3.8OTL电路如图3.18所示，已知V，Ω，若晶体管处于临界饱和状态时集电极与发射极之间的电压为V，求电路可能的最大输出功率。分析OTLC上的电压基本维持在UCC/2不变。解根据KVL，显然，晶体管处于临界饱和状态时uCE最小，为：达到最大，为：所以，电路的最大输出功率为：（W）图3.17习题3.7的图图3.18习题3.8的图3.9一负反馈放大电路的开环放大倍数A的相对误差为±25％时，闭环放大倍数Af的相对误差为100±1％，试计算开环放大倍数A及反馈系数F。解由得：由得：解得：3.10一负反馈放大电路的开环放大倍数，反馈系数，若A减小了10%，求闭环放大倍数Af及其相对变化率。解反馈深度为：闭环放大倍数为：闭环放大倍数的相对变化率为：3.11指出如图3.19所示各放大电路中的反馈环节，判别其反馈极性和类型。图3.19习题3.11的图分析在判别反馈极性和类型之前，首先要判断放大电路是否存在反馈。如果电路中存在既同输入电路有关，又同输出电路有关的元件或网络，则电路存在反馈，否则不存在反馈。在运用瞬时极性法判别反馈极性时，注意晶体管的基极和发射极瞬时极性相同，而与集电极瞬时极性相反。解与没有反馈时相比减小了，故为负反馈。其次，由于反馈电路不是直接从输出端引出的，若输出端交流短路（即），反馈信号uf仍然存在（），故为电流反馈。此外，由于反馈信号与输入信号加在两个不同的输入端，两者以电压串联方式叠加，故为串联反馈。对图3.19（b）所示电路，引入反馈的是电阻RE，为电压串联负反馈，理由如下：首先，如图3.20（b）所示，设ui为正，则uf亦为正，净输入信号与没有反馈时相比减小了，故为负反馈。其次，由于反馈电路是直接从输出端引出的，若输出端交流短路（即），反馈信号uf消失（），故为电压反馈。此外，由于反馈信号与输入信号加在两个不同的输入端，两者以电压串联方式叠加，故为串联反馈。图3.20习题3.11解答用图对图3.19（c）所示电路，引入反馈的是电阻RB，为电压并联负反馈，理由如下：首先，如图3.20（c）所示，设ui为正，则ii为正，uo为负，if为正，净输入信号与没有反馈时相比减小了，故为负反馈。其次，由于反馈电路是直接从输出端引出的，若输出端交流短路（即），反馈信号if消失（），故为电压反馈。此外，由于反馈信号与输入信号加在同一个输入端，两者以电流并联方式叠加，故为并联反馈。3.12指出如图3.21所示各放大电路中的反馈环节，判别其反馈极性和类型。图3.21习题3.12的图分析本题电路由两级运算反馈极性和类型的判别方法与晶体管放大电路的判别方法一样，反馈极性运用瞬时极性法判别，电压反馈和电流反馈的判别看反馈电路是否直接从输出端引出，并联反馈和串联反馈的判别看反馈信号与输入信号是否加在同一个输入端。解对图3.21（a）所示电路，引入反馈的是电阻R4，为电流串联负反馈，理由如下：首先，如图3.22（a）所示，设ui为正，则第一级运放的输出为负，第二级运放的输出为正，uf亦为正，净输入信号与没有反馈时相比减小了，故为负反馈。其次，由于反馈电路不是直接从输出端引出的，若输出端交流短路（即），反馈信号uf仍然存在（），故为电流反馈。此外，由于反馈信号与输入信号加在两个不同的输入端，两者以电压串联方式叠加，故为串联反馈。图3.22习题3.12解答用图对图3.21（b）所示电路，引入反馈的是电阻RL，为电压串联负反馈，理由如下：首先，如图3.22（b）所示，设ui为正，则第一级运放的输出为负，第二级运放的输出为正，uf亦为正，净输入信号与没有反馈时相比减小了，故为负反馈。其次，由于反馈电路是直接从输出端引出的，若输出端交流短路（即），反馈信号uf消失（），故为电压反馈。此外，由于反馈信号与输入信号加在两个不同的输入端，两者以电压串联方式叠加，故为串联反馈。3.13指出如图3.23所示放大电路中的反馈环节，判别其反馈极性和类型。图3.23习题3.13的图分析本题电路由两级共发射极分压式放大电路本级反馈；