计算机电路基础（上）

前言在“以应用为目的，以必须够用为度”、“面向生产第一线的技术应用型人才”的墙养目标的指引下，本书在编写过程中遵循下列原则：第一，本着以“应用”为主旨。第二，强调适应性。第三，在内容叙述上力求深入浅出，尽量避免繁琐的数学推导；在内容编排上力求简洁、形式新颖、目标明确，有利于促进读者的求知欲和学习的主动性。第1章电路分析基础知识1.1电路的组成及电路分析的概念1.2电路的基本元件1.3简单电路的分析方法1.4基尔霍夫定律1.5正弦交流电小结1.1电路的组成及电路分析的概念1.1.1电路的组成和作用电路的形式是多种多样的，但从电路的本质来说，其组成都有电源、负载、中间环节三个最基本的部分。例如，图1-1所示的手电简电路中，电池把化学能转换成电能供给灯泡，灯泡却把电能转换成光能作照明之用。电路的种类繁多，但从电路的功能来说，其作用有两个方面：其一是实现电能的传输和转换；其二是进行信号的传递与处理。电路的作用不同，对其提出的技术要求也不同，前者较多地侧重于传输效率的提高，后者多侧重于信号在传递过程中的保真、运算的速度和抗干扰等。下一页1.1电路的组成及电路分析的概念1.1.2理想元件和电路模型用于构成电路的电工、电子元器件或设备统称为实际电路元件，简称实际元件。用来表征上述物理性质的理想电路元件(以后理想两字常略去)分别称为恒压源Vs、恒流源Is,、电阻元件R、电容元件C、电感元件L。图1-2是它们的电路模型图形符号。它们为电路结构的基本模型，由这些基本模型构成电路的整体模型。例如，手电简电路的电路模型如图1-3所示。下一页上一页1.1电路的组成及电路分析的概念1.1.

3电流、电压的参考方向电路中电流的方向是指正电荷定向移动的方向;电路中两点之间电压的方向是高电位指向低电位的方向(即电位降落的方向);电动势的方向在电源内部是由低电位指向高电位的方向(即电位升高的方向)。图1-4所示电路中分别标出了电流、电压、电动势的方向。电流、电压的参考方向是人为任意设定的，图1-5电路中箭头所示方向就是电流和电压的参考方向。下一页上一页1.1电路的组成及电路分析的概念1.1.

3电流、电压的参考方向按参考方向求解得出的电流和电压值有两种可能：得正值，说明设定的参考方向与实际方向一致;若为负值，则表明参考方向与实际方向相反。参考方向也称正方向，除了用箭标标示外，还可以用双下标标示。当一个元件或一段电路上的电流、电压参考方向一致时，则称它们为关联的参考方向，如图1-6(a)所示。这时电阻R两端电压为

U=IR若采用非关联参考方向，如图1-6(b)所示，则电阻R两端的电压为

U=-IR下一页上一页1.1电路的组成及电路分析的概念1.1.

4电功率的正负P=UI(1)当电流、电压取关联的参考方向时P=UI(2)当电流、电压取非关联参考方向时P=-UI在此规定下，将电流I和电压U数值的正负号如实代入公式，如果计算结果为P>0时，表示元件吸收功率，该元件为负载；反之，P<0时，表示元件发出功率，该元件为电源。下一页上一页1.1电路的组成及电路分析的概念1.1.

5电路的状态电路在不同的工作条件下，将分别处于通路、开路和短路状态。1.通路在图1-10(a)中，当电源与负载接通时，电路称为通路。下一页上一页1.1电路的组成及电路分析的概念1.1.

5电路的状态2.开路在图1-10(b)中，开关打开，电源与负载没有接通，电路称为开路。由于电路未构成闭合电路，电路中电流为零，电源产生的功率和输出的功率都为零。处于开路状态下的电源两端的电压称为开路电压，用U0表示，其值等于电源的电动势E(或Us)，即U0=E=Us下一页上一页1.1电路的组成及电路分析的概念1.1.

5电路的状态3.短路

在图1-10(c)中，由于某种原因，电源两端被直接连在一起，造成电源短路，称电路处于短路状态。电源的电动势全部降在内阻上，形成短路电流Is，即而电源产生的功率将全部消耗在内阻中，即电源短路是一种严重事故。下一页上一页1.1电路的组成及电路分析的概念1.1.

6电路中的电位在电力工程中规定大地为零电位的参考点，在电子电路中，通常以与机壳连接的输入、输出的公共导线为参考点，称之为“地”，在电路图中用符号“⊥”表示。图1-11(a)所示电路选择了P点为参考点，这时各点的电位是图1-11(b)就是图1-11(a)的习惯画法，图中正的电位值表示该端接正电源，即电源的正极接该端，负极接“地”，反之为负电源。图1-12为电子电路的习惯画法。上一页返回1.

2电路的基本元件1.2.1独立电源元件

1.恒压源和恒流源恒压源和恒流源都是理想的电源元件，它们的外特性U=f(I)和图形符号分别如图1-15(a)、(b)和图1-16(a)、(b)所示。恒压源能提供一个恒定值的电压Us。恒流源能提供一个恒定值的电流Is。下一页1.

2电路的基本元件1.2.1独立电源元件

2.实际电源的模型在对电路进行分析时，使用的实际电源通常可以用两种不同的模型来表示，这两种模型分别称为电源的电压源模型(简称电压源)和电流源模型(简称电流源)，它们用理想电源元件和理想电阻元件的组合来表征实际电源的特性。图1-17(a)、(b)和图1-18(a)、(b)分别所示了它们的外特性及电路模型。下一页上一页1.

2电路的基本元件1.2.1独立电源元件3.电压源与电流源的等效变换电压源、电流源都是一个实际电源的电路模型，无沦采用哪一种模型，在相同外接负载电阻的情况下，其输出电压、电流均和实际电源输出的电压、电流相等(外特性相同)。即两种电源对负载(或外电路)而言，相互间是等效的，可以等效变换(图1-19)。其中，Is=Us/R或Us=IsR下一页上一页1.

2电路的基本元件1.2.2电阻、电感和电容元件电阻R、电感L和电容C是三种具有不同物理性质的电路元件，也称为电路结构的基本模型。其图形符号分别如图1-21(a)~(c)所示。1.电阻元件电阻元件简称电阻，是用来表示负载耗能的电特性的。电阻元件的符号如图1-21(a)所示。电阻元件上电压和电流之间的关系为伏安特性。伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，则称为线性电阻元件，如图1-22中的曲线a所示。伏安特性曲线不是直线的称为非线性电阻元件，如图1-22中曲线b所示。下一页上一页1.

2电路的基本元件1.2.2电阻、电感和电容元件下一页上一页1.

2电路的基本元件1.2.2电阻、电感和电容元件2.电感元件电感元件简称电感，是用来反映具有存储磁场能量的电路元件。电感元件的符号如图1-21(b)所示。下一页上一页1.

2电路的基本元件1.2.2电阻、电感和电容元件3.电容元件电容元件简称电容，是用来反映存储电荷作用的电路元件。电容元件的符号如图1-21(c)所示。下一页上一页1.

2电路的基本元件1.2.2电阻、电感和电容元件4.实际元件的主要参数及电路模型电阻器的种类很多，如实芯电阻(Rs),绕线电阻(RX),碳膜电阻(RT)、金属膜电阻(RJ)

,氧化膜电阻(RY)等，括号内的字母为各种电阻型号中的标志。电阻器的主要参数为标称阻值、允许偏差和额定功率。电感器通常是用导线绕制而成的线圈。有的电感线圈含有铁心，称为铁心线圈。电感器的主要参数是电感值和额定电流。电容器通常由绝缘介质隔离开的金属极板组成。电容器的主要参数为电容的标称容量和额定电压。图1-23(a)为考虑电能损耗时的电容器模型，图1-23(b)是考虑电能损耗和磁场能储存时的电容器模型。表1-1给出了两个同性质的元件串联或并联时参数的讨论上一页返回1.3简单电路的分析方法1.3.1欧姆定律通常流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。对图1-24中的电路可下式表示：I=U/R(1)式前的正负号由U、I参考方向的关系确定。(2)U、I值本身的正负则说明实际方向与参考方向之间的关系。下一页1.3简单电路的分析方法1.

3.2电阻的串联和并联1.电阻的串联图1-25为三个电阻串联的电路。电阻串联(seriesconnection)的特点如下:(1)根据基尔霍夫电流定律，通过串联电阻的电流是同一个电流。(2)根据基尔霍夫电压定律，串联电路两端口总电压等于各个电阻上电压的代数和，即U=U1+U2+U3下一页上一页1.3简单电路的分析方法1.

3.2电阻的串联和并联2.电阻的并联图1-26是三个电阻并联的电路。电阻并联(parallelconnection)电路的特点如下:(1)根据基尔霍夫电压定律，各并联电阻的端电压是同一个电压。(2)根据基尔霍夫电流定律，通过并联电路的总电流是各并联电路中电流的代数和，即I=I1+I2+I3下一页上一页1.3简单电路的分析方法1.3.3电路中各点电位的计算电压可用“电位差”表示。以图1-29(a)所示电路为例，可以列出下列各式:参考点又叫“零电位点”。零电位一经选定，其他各点均有一定的电位。图1-30列举了两个例子，把一般电路的画法和电子电路中的习惯画法并列，以资比较和熟悉。上一页返回1.4基尔霍夫定律基尔霍夫电流定律和电压定律是分析电路问题的最基本的定律。基尔霍夫电流定律应用于节点，可确定电路中各支路电流之间的关系;基尔霍夫电压定律应用于回路，可确定电路中各部分电压之间的关系。基尔霍夫定律是一个普遍适用的定律，既适用于线性电路也适用于非线性电路，它仅与电路的结构有关，而与电路中的元件性质无关。下一页1.4基尔霍夫定律1.4.1基尔霍夫电流定律(KCL)1.定律内容在任一瞬时，流入某一节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和，即

2.定律推广基尔霍夫电流定律不仅适用于节点，也适用于任一闭合面。这种闭合面有时也称为广义节点(扩大了的大节点)。如图1-33(a)所示，由广义节点用KCL可得Ia+Ib+Ic=0再比如，图1-33(b)所示的晶体管，同样有IE=IB+IC下一页上一页1.4基尔霍夫定律1.

4.2基尔霍夫电压定律(KVL)1.定律内容在任一瞬时，沿任一闭合回路绕行一周，则在这个方向上电位升之和恒等于电位降之和，即

2.定律的推广基尔霍夫电压定律不仅适用于闭合电路，也可以推广应用于开口电路。图1-34所示不是闭合电路，但在电路的开口端存在电压UAB，可以假想它是一个闭合电路，如按顺时针方向绕行此开口电路一周，根据KVL则有下一页上一页1.4基尔霍夫定律1.

4.3基尔霍夫定律的应用—支路电流法支路电流法的解题步骤如下:(1)标出各支路电流的参考方向，确定支路数目。(2)根据节点数目用KCL列写出节点的电流方程。(3)根据网孔数目用KVL列写出网孔的电压方程。(4)解联立方程，求出各个支路电流。上一页返回1.5正弦交流电1.5.1正弦交流电的基本概念大小和方向都随时间做周期性变化的电动势、电压和电流统称为交流电。在交流电作用下的电路称为交流电路。工程上应用的交流电，一般是随时间按正弦规律变化的，称为正弦交流电，简称交流电。图1-40(a)为一最简单的交流发电机，标有N,S的为两个静止磁极。下一页1.5正弦交流电1.5.2表示正弦交流电特征的物理量如图1-40所示的发电机，当转子以等速旋转时，绕组中感应出的正弦交变电动势的波形如图1-41所示。1.周期、频率、角频率正弦交流电变化一周所需的时间叫周期，用T表示。1秒钟内交流电变化的周数，称为交流电的频率，用f表示，f=1/T，频率的单位是Hz(赫兹)。图1-41所示的正弦电动势，每一时刻的值都可与一个角度相对应。每秒钟经过的电角度叫角频率，用ω表示。

ω=2π/T=2πf下一页上一页1.5正弦交流电1.5.2表示正弦交流电特征的物理量2.瞬时值、最大值、有效值瞬时值:交流电在变化过程中，每一时刻的值都不同，该值称为瞬时值。最大值:正弦交流电波形图上的最大幅值便是交流电的最大值。有效值:正弦交流电的瞬时值是随时间变化的，计量时用正弦交流电的有效值来表示。交流电表的指示值和交流电器上标示的电流、电压数值一般都是有效值。下一页上一页1.5正弦交流电1.5.2表示正弦交流电特征的物理量3.正弦交流电的相位和相位差(1)相位。正弦交变电动势，它的瞬时值随着电度

而变化。电角度

叫做正弦交流电的相位。如图1-44所示。(2)初相。当t=0时的相位叫初相。(3)相位差。两个同频率的正弦交流电的相位之差叫相位差。上一页返回小结(1)电路理沦研究的对象，是由理想电路元件构成的电路模型。(2)电路分析的主要变量有电压、电流和电功率等。(3)KCL和KVL是电路中两个非常重要的基本定律。(4)实际电源具有两种电路模型：一是由电阻元件与理想电压源相串联构成的电压源模型；二是由电阻元件与理想电流源相并联构成的电流源模型。(5)“等效”这一概念贯穿于本书的始终，是电路分析中非常重要的基本概念。(6)电路中某一点电位等于该点与参考点之间的电压，计算电位时与所选择的路径无关。(7)受控源是一种电压或电流受电路中其他部分的电压或电流控制的非独立源。返回图1-1手电筒电路返回图1-2电路的基本模型一理想电路元件返回图1-3手电筒电路模型返回图1-4电流、电压的实际方向返回图1-5电流、电压的参考方向返回图1-6参考方向的关联性返回图1-10电路的二种状态(a)通路返回图1-10电路的二种状态(b)开路返回图1-10电路的二种状态(c)短路返回图1-11电路的电位返回图1-12电子电路的习惯画法返回图1-15恒压源外特性与符号返回图1-16恒流源外特性与符号返回图1-17电压源外特性和模型返回图1-18电流源外特性和模型返回图1-19电压源和电流源的等效变换返回图1-21电阻、电感和电容元件返回图1-22电阻元件的伏安特性返回图1-23电容器的模型返回表1-1两个元件串联和并联时参数的计算公式返回图1-24定律欧姆返回图1-25电阻串联电路返回图1-26电阻并联电路返回图1-29电位的计算图返回图1-30电子电路的习惯画法返回图1-33KCL的推广应用返回图1-34KVL的推广应用返回图1-40交流发电机返回图1-41当角度变到π/2时正弦电动势波形图返回图1-44返回第2章半导体二极管及其应用电路2.1半导体的基础知识2.2PN结与晶体二极管2.3特殊二极管小结2.1半导体的基础知识2.1.1半导体导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，我们称之为半导体。半导体有以下特点:常用的半导体材料有:元素半导体，如硅(Bi}、锗(Ge}等;化合物半导体，如砷化稼(GaAs}等；以及掺杂或制成其他化合物半导体材料，如硼(B)、磷(P)、锢(In)和锑(Sb)等。其中，硅是最常用的一种半导体材料。(1)半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间。(2)半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。(3)在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强。下一页2.1半导体的基础知识2.1.2本征半导体本征半导体是一种纯净的半导体晶体。常用的半导体材料是单晶硅(Si)和单晶锗(Ge)，其原子结构如图2-1(a)、(b)所示。在硅和锗等半导体材料中，内部原子排列是有规律的，即为晶体结构。每个原子受邻近四个原子的束缚，组成四个共价键。共价键像纽带一样将排列整齐的原子连接起来，如图2-2所示。由热激发产生的自由电子，也会释放能量返回到附近的空穴，这种现象称为复合。热激发和光激发统称为本征激发。在本征半导体中，随着温度的升高或光照的增强，电子一空穴对的数量将大大增加，导电能力将大大提高，这就是半导体具有热敏性和光敏性的基本原理。下一页上一页2.1半导体的基础知识2.1.3杂质半导体杂质半导体是指在本征半导体中掺入了微量其他元素(称为杂质)的半导体。1.N型半导体在纯净的半导体硅(或锗)中掺入微量五价元素(如磷)后，就可成为N型半导体，如图2-3(a)所示。2.P型半导体P型半导体是在本征半导体硅(或锗)中掺入微量的三价元素(如硼、锢等)而形成的，如图2-3(b)所示。上一页返回2.2PN结与晶体二极管2.2.1PN结的基本原理1.PN结的形成载流子扩散形成内建电场，内建电场形成PN结。因为在空间电荷区内多数载流子已扩散到对方并复合掉了，或者说消耗尽了，因此空间电荷区又称为耗尽层。2.PN结的单向导电特性在PN结两端外加电压，称为给PN结以偏置电压。1)PN结正向偏置——导通将PN结按图2-4(b)所示方式连接，此时称PN结为反向偏置(简称反偏)。PN结具有单向导电性，加正向电压时，PN结电阻很小，电流较大，是多数载流子的扩散运动形成的；加反向电压时，PN结电阻很大，电流很小，是少数载流子运动形成的。下一页2.2PN结与晶体二极管2.2.2晶体二极管1.半导体二极管的结构、符号及类型1)类型(1)按材料分:有硅二极管、锗二极管和砷化稼二极管等。(2)按结构分:根据PN结面积大小，有点接触型、面接触型二极管。(3)按用途分:有整流、稳压、开关、发光、光电、变容、阻尼等二极管。(4)按封装形式分:有塑封及金属封装等二极管。(5)按功率分:有大功率、中功率及小功率等二极管。2)结构及符号半导体二极管又称晶体二极管，简称二极管。二极管的结构与符号如图2-5所示。下一页上一页2.2PN结与晶体二极管2.2.1PN结的基本原理2.半导体二极管的命名方法半导体器件的型号由五个部分组成，如图2-6所示。

3.晶体二极管的伏安特性半导体二极管的核心是PN结，它的特性就是PN结的特性—单向导电性。利用伏安特性曲线可形象地描述二极管的单向导电性。二极管的伏安特性曲线，如图2-7所示。4.二极管的主要参数1)最大整流电流IFM2)最高反向工作电压URM3)最大反向电流IRM4)最高工作频率fM下一页上一页2.2PN结与晶体二极管2.2.1PN结的基本原理5.二极管的选择与使用注意事项(1)要求导通电压低时选锗管;要求反向电流小时选硅管。(2)要求导通电流大时选平面形;要求工作频率高时选点接触型。(3)要求反向击穿电压高时选硅管。(4)要求耐高温时选硅管。6.二极管的检测(1)一般情况下，可利用万用表判断普通二极管的极性，并粗略地鉴别其质量好坏。如图2-8所示。(2)当需要获知二极管的伏安特性时，可利用晶体管特性测试仪测得，也可利用测试电路测得。下一页上一页2.2PN结与晶体二极管2.2.1PN结的基本原理7.半导体二极管的应用二极管是电子电路中最常用的器件。1)钳位利用二极管正向导通时压降很小的特性，可组成钳位电路，如图2-9所示。2)限幅利用二极管正向导通后其两端电压很小且基本不变的特性，可以构成各种限幅电路。如图2-10所示。3)元件保护在电子线路中，常用二极管来保护其他元器件免受过高电压的损害，如图2-11所示电路，L和R是线圈的电感和电阻。上一页返回2.3特殊二极管2.3.1稳压管稳压二极管又称齐纳二极管，简称稳压管。它是一种特殊的面接触型硅二极管，其符号和伏安特性曲线如图2-12所示，它的正向特性曲线与普通二极管相似，而反向击穿特性曲线很陡。稳压二极管的主要参数如下:(1)稳定电压UZ(2)稳定电流IZ(3)最大耗散功率PM(4)动态电阻rZ下一页2.3特殊二极管2.3.2发光二极管发光二极管(LED)与普通二极管一样，也是由PN结构成的，同样具有单向导电性，但在正向导通时，由于空穴和电子的复合而发出能量，发出一定波长的可见光。光的波长不同，颜色也不同，常见的LED有红、绿、黄等颜色。电路符号如图2-13所示。下一页上一页2.3特殊二极管2.3.3光电二极管光电二极管又称光敏二极管，是一种将光信号转为电信号的半导体器件，其电路符号如图2-14所示。光电二极管的结构与普通二极管的结构基本相同，只是在它的PN结处，通过管壳上的一个玻璃窗口能接收外部的光照。光电二极管的PN结在反向偏置状态下运行，其反向电流随光照强度的增加而上升。下一页上一页2.3特殊二极管2.3.4变容二极管变容二极管是利用PN结电容可变原理制成的半导体器件，它仍工作在反向偏置状态。它的压控特性曲线和电路符号如图2-15所示。因其容量很小，为皮法数量级，所以主要用于高频场合下，例如，电调谐、调频信号的产生等。上一页返回小结(1)PN结是半导体器件的基础,PN结正偏导通、反偏截止，具有单向导电性、反向击穿性和非线性的特点。(2)二极管本质上是一个PN结，其主要特点是单向导电性。其全面的性质可用伏安特性来描述。(3)二极管可用于整流、限幅、保护、开关等电路中。(4)稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管等都是常用的特殊二极管，各自用在不同的电路中。返回图2-1原子结构示意图返回图2-2硅和锗的共价键结构返回图2-3掺杂质后的半导体返回图2-4PN结的单向导电性返回图2-5二极管的结构与符号返回图2-6半导体器件的型号组成返回图2-7二极管伏安特性曲线返回图2-8万用表简易测试二极管示意图返回图2-9二极管钳位电路返回图2-10二极管上限幅电路及波形返回图2-11二极管保护电路返回图2-12稳压管的伏安特性及符号返回图2-13发光二极管电路符号返回图2-14光电二极管电路符号返回图2-15变容二极管符号及特性返回第3章半导体三极管及其基本放大电路3.1双极型半导体三极管3.2三极管基本应用电路及其分析方法*3.3单极型半导体三极管及其电路分析小结3.1双极型半导体三极管3.1.1三极管的结构与分类1.三极管的结构与电路符号三极管的结构示意图如图3-1(a)所示，它是由三层不同性质的半导体组合而成的。按半导体的组合方式不同，可将其分为NPN型管和PNP型管。三极管的电路符号如图3-1(b)所示，符号中的箭头方向表示发射结正向偏置时的电流方向。2.三极管的分类(1)按其结构类型分为NPN管和PNP管。(2)按其制作材料分为硅管和锗管。(3)按工作频率分为高频管和低频管。(4)按载流子的类型分为双极性半导体三极管和单极性半导体三极管。下一页3.1双极型半导体三极管3.1.1三极管的结构与分类3.三极管的外形结构常见三极管的外形结构如图3-2所示。下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.2三极管的电流分配与放大作用1.三极管的工作状态及偏置方式三极管的工作状态由两个PN结的偏置方式决定，如表3-1所示。三极管实现放大作用的外部条件是发射结正向偏置，集电结反向偏置。图3-3(a)为NPN管的偏置电路，图3-3(b)为PNP管的偏置电路。2.三极管内部载流子的运动过程(以NPN管为例)图3-4为三极管内部载流子运动的示意图。(1)发射区向基区发射电子的过程。(2)电子在基区的扩散和复合过程。(3)电子被集电区收集的过程。下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.2三极管的电流分配与放大作用3.放大状态下三极管各极电流之间的关系由图3-4不难得出:下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.2三极管的电流分配与放大作用4.三极管的电流放大作用(1)综合载流子的运动规律，由于三极管的ICBO较小，所以电流分配关系可简写为(2)IC与IB的比值基本保持不变，其大小由三极管的内部结构决定。下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.2三极管的电流分配与放大作用(3)放大作用。要使三极管工作在放大状态，必须具备两个条件：一是必须以正确的连接方式将三极管接入输入输出回路；二是必须外加正确的直流偏置电压，即发射结正向偏置、集电结反向偏置。下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.3三极管的特性曲线及主要参数测试电路如图3-5所示。1.输入特性曲线共发射极输入特性曲线是指以集电极与发射极输出电压UCE为参变量，输入电流IB与输入电压UBE之间的关系曲线，即1)UCE=0时的输入特性(图3-6中曲线①)2)UCE≥1V时的输入特性(图3-6中曲线②)

2.输出特性曲线输出特性曲线是指当三极管基极电流IB为常数时，集电极电流入IC与集电极、发射极间电压UCE之间的关系，即下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.3三极管的特性曲线及主要参数输出特性曲线如图3-7所示。(1)放大区:指曲线上IB>0和UCE>1V之间的部分，此时发射结正偏、集电结反偏，三极管处于放大状态。(2)截止区:指曲线上IB≤0的区域，此时发射结反偏，三极管为截止状态，IC很小，集电极与发射极间相当于开路，三极管相当于断开的开关。(3)饱和区:指曲线上UCE≤UBE的区域，此时IC与IB无对应关系，集电极与发射极均处于正向偏置，集电极与发射极之间的压降称为饱和电压，用UCES表示。下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.4三极管的主要参数1.电流放大系数β2.极间反向截止电流1)集电极-基极反向饱和电流ICBO1)集电极-发射极反向饱和电流ICEO下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.4三极管的主要参数3.极限参数1)集电极最大允许电流ICM2)反向击穿电压U(BR)CEO3)集电极最大允许功耗PCM根据给定的PCM值可以作出一条PCM曲线如图3-8所示，由PCM、ICM和U(BR)CEO包围的区域为三极管安全工作区。下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.5温度对三极管的特性与参数的影响1.温度对UBE的影响

三极管的输入特性曲线与二极管的正向特性曲线相似，温度升高，曲线左移，如图3-9所示。2.温度对ICBO的影响三极管输出特性曲线随温度升高将向上移动，如图3-10所示。3.温度对β的影响温度升高，输出特性各条曲线之间的间隔增大，从而β值增大，如图3-10所示。下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.6三极管的判别及其手册的查阅方法1.三极管型号的意义三极管的型号一般由五大部分组成如3AX31A、3DG12B、3CG14G等。2.三极管手册的查阅方法1)三极管手册的基本内容(1)三极管的型号。(2)电参数符号说明。(3)主要用途。(4)主要参数。2)三极管手册的查阅方法(1)已知三极管的型号查阅其性能参数和使用范围。(2)根据使用要求选择三极管。下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.6三极管的判别及其手册的查阅方法3.判别三极管的管型和管脚(1)根据三极管外壳上的型号，初判其类型。(2)根据三极管的外形特点，初判其管脚。(3)用万用表判别三极管的管脚及管型。①基极的判别，如图3-11所示。②集电极和发射极的判别。具体测试方法如图3-12所示。③根据硅管的发射结正向压降大于锗管的正向压降的特点，来判断其材料。如图3-13所示。下一页上一页3.1双极型半导体三极管3.1.6三极管的判别及其手册的查阅方法4.三极管的质量粗判及代换方法1)判别三极管的质量好坏用指针式万用表测一般三极管，可将三极管看成两个“首首”相连或“尾尾”相连的二极管来看待，若“首”为正极“尾”为负极，则前者为PNP型，后者为NPN型。2)三极管的代换方法(1)更换时，尽量更换相同型号的三极管。(2)无相同型号更换时，新换三极管的极限参数应等于或大于原三极管的极限参数。(3)性能好的三极管可代替性能差的三极管。(4)在集电极耗散功率允许的情况下，可用高频管代替低频管。(5)开关三极管可代替普通三极管。上一页返回3.2三极管基本应用电路及其分析方法3.2.1三极管基本放大电路的组成三极管基本放大电路可由正弦波信号源US、晶体三极管V、输出负载RL及电源偏置电路(UBB、Rb、UCC、RC)组成，如图3-14所示。(1)图3-14中晶体三极管采用NPN型硅管，具有电流放大作用，使IC=βIB。(2)图3-14中基极电阻Rb又称偏流电阻，它和电源UBB一起给基极提供一个合适的基极直流IB，使晶体管能工作在特性曲线的线性部分。(3)图3-14中RC为集电极负载电阻。(4)图3-14中藕合电容C1、C2起到一个“隔直导交”的作用，它把信号源与放大电路之间，放大电路与负载之间的直流隔开。下一页3.2三极管基本应用电路及其分析方法3.2.2放大电路的两种工作状态1.静态工作情况分析在图3-15所示电路中，当Ui=0时，放大电路中没有交流成分，称为静态工作状态，这时藕合电容C1、C2视为开路，直流通路如图3-16(a)所示。三极管特性曲线上所确定的点称为静态工作点，用Q表示，如图3-16(b)所示。2.动态工作情况分析输入端加上正弦交流信号电压1l时，放大电路的工作状态为动态，如图3-17所示。这时电路中既有直流成分，也有交流成分，各极的电流和电压都是在静态值的基础上再叠加交流分量，如图3-18所示。下一页上一页3.2三极管基本应用电路及其分析方法3.2.3图解分析法1.用图解法确定静态工作点在分析静态值时，只需研究直流通路，图3-19用图解法分析电路的步骤如下:1)作直流负载线上式确定的直线就是直流负载线。2)确定静态工作点利用，求得IBQ的近似值。在输出特性曲线上，确定IB=IBQ的一条曲线。该曲线与直线MN的交点Q就是静态工作点。下一页上一页3.2三极管基本应用电路及其分析方法3.2.3图解分析法2.动态图解分析法1)空载分析放大电路的输入端有输入信号，输出端开路，这种电路称为空载放大电路，虽然电压和电流增加了交流成分，但输出回路仍与静态的直流通路完全一样。如图3-20所示。2)带负载的动态分析在图3-19(a)所示电路中接上负载RL，其交流通路如图3-21所示。下一页上一页3.2三极管基本应用电路及其分析方法3.2.4微变等效电路法1.晶体管微变等效1)输入端等效图3-22(a)是三极管的输入特性曲线，是非线性的。如果输入信号很小，在静态工作点Q附近的工作段可近似地认为是直线。2)输出端等效图3-22(b)是三极管的输出特性曲线族，若动态是在小范围内，特性曲线不但互相平行、间隔均匀，且与uCE轴线平行。由上述方法得到的晶体管微变等效电路如图3-23所示。2.放大电路的微变等效电路通过放大电路的交流通路和三极管的微变等效，可得出放大电路的微变等效电路，如图3-24所示。上一页返回*3.3单极型半导体三极管及其电路分析3.3.1单极型半导体三极管场效应管(简称FET)是利用输入电压产生的电场效应来控制输出电流的，所以又称之为电压控制型器件。它工作时只有一种载流子(多数载流子)参与导电，故也叫单极型半导体三极管。1.MOS场效应管由于这种场效应管是由金属(melal),氧化物(oxide)和半导体(setni-conductor)组成的，故称MOS管。1)增强型N沟道绝缘栅场效应管的结构和符号图3-25是N沟道增强型MOS管的示意图。下一页*3.3单极型半导体三极管及其电路分析3.3.1单极型半导体三极管2)工作原理和转移特性曲线(1)工作原理。图3-26是N沟道增强型MOS管的工作原理示意图，图3-26(b)是相应的电路图。(2)转移特性曲线。如图3-27所示。(3)输出特性曲线。图3-28为输出特性曲线，分为可变电阻区、恒流区(放大区)、夹断区(饱和区)。下一页上一页*3.3单极型半导体三极管及其电路分析3.3.1单极型半导体三极管2.耗尽型N沟道MOS场效应管N沟道耗尽型MOS管在制造时，在二氧化硅绝缘层中掺入了大量的正离子，这些正离子的存在，使得队、=0时，就有垂直电场进入半导体，并吸引自由电子到半导体的表层而形成N型导电沟道。这种管子的栅源电压UGS可以是正的，也可以是负的。改变UGS，就可以改变沟道的宽窄，从而控制漏极电流ID。下一页上一页*3.3单极型半导体三极管及其电路分析3.3.2结型场效应管1.结构和符号N沟道结型场效应管如图3-29所示。2.工作原理如图3-30所示，场效应管工作时它的两个PN结始终要加反向电压。当G、S两极间电压UGS改变时，沟道两侧耗尽层的宽度也随着改变，由于沟道宽度的变化，导致沟道电阻值的改变，从而实现了利用电压UGS控制电流ID的目的。下一页上一页*3.3单极型半导体三极管及其电路分析3.3.3场效应管的主要参数1.主要参数1)开启电压UGS(th)和夹断电压UGS(off)2)饱和漏极电流IDSS3)低频跨导gm(又称低频互导)4)直流输入电阻RGS5)漏源击穿电压U(BR)DS6)栅源击穿电压U(BR)GS7)最大耗散功率PDM下一页上一页*3.3单极型半导体三极管及其电路分析3.3.3场效应管的主要参数2.注意事项(1)在使用场效应管时，要注意漏源电压UDS、漏源电流ID、栅源电压UGS、及耗散功率等值不能超过最大允许值。(2)场效应管从结构上看漏源两极是对称的，可以互相调用，但有些产品制作时已将衬底和源极在内部连在一起，这时漏源两极不能对换用。(3)结型场效应管的栅源电压UGS、不能加正向电压，因为它工作在反偏状态。(4)绝缘栅型场效应管的栅源两极绝不允许悬空，因为栅源两极如果有感应电荷，就很难泄放，电荷积累会使电压升高，而使栅极绝缘层击穿，造成管子损坏。(5)注意各极电压的极性不能接错。上一页返回小结(1)三极管是具有放大作用的半导体器件，根据结构及工作原理的不同可分为双极型和单极型。(2)晶体三极管是由两个PN结组成的有源三端器件，分为NPN和PNP两种类型，根据材料不同有硅管和锗管之分。(3)晶体三极管因偏置条件不同，有放大、截止、饱和三种工作状态。(4)使用晶体三极管时应特别注意管子的极限参数。(5)场效应管是利用栅极电压改变导电沟道的宽、窄而实现对漏极电流的控制的，由于输入电流极小，故称为电压控制电流器件。(6)在三极管电路中，只研究直流电源作用下，电路中各直流量大小的称直流分析(或称为静态分析)，由此而确定的各极直流电压和电流称为静态工作点。返回图3-1常见三极管的外形结钩返回图3-2常见二极管的外形结构返回表3-1三极管的偏置方式及工作状态返回图3-3三极管具有放大作用的外部条件返回图3-4三极管内部载流子的运动情况返回图3-5电流分配关系测试电路返回图3-6三极管的输入特性曲线图返回图3-7三极管的输出特性曲线返回图3-8返回图3-9温度对输入特性的影响返回图3-10温度对输出特性的影响返回图3-11三极管基极的测试返回图3-12三极管集电极、发射极的判断返回图3-13判断硅管和锗管的电路返回图3-14基本共射极放大电路返回图3-15放大电路的习惯画法返回图3-16静态工作情况返回图3-17放大电路的交流通路返回图3-18放大电路的各极间波形返回图3-19放大电路图解法返回图3-20空载图解分析法返回图3-21交流通路返回图3-22二极管特性曲线返回图3-23晶体二极管及微变等效返回图3-24基本放大电路的交流通路及微变等效电路返回图3-25MOS管的结构及其图形符号返回图3-26N沟道增强型MOS管工作原理返回图3-27移特性曲线返回图3-28输出特性曲线返回图3-29N沟道结型场效应管返回图3-30场效应管的工作原理返回第4章放大电路基础4.1放大电路的基本知识4.2晶体管三种基本组态放大电路4.3多级放大电路小结4.1放大电路的基本知识4.1.1放大电路的组成1.电路组成方框图放大电路组成框图如图4-1所示。由于电路的输入端口和输出端口有四个头，而三极管只有三个电极，必然有一个电极共用，因而就有共发射极(简称共射极)、共基极、共集电极三种组态的放大电路。其中，共发射极放大电路基极为输入极，集电极为输出极，发射极为公共电极;共集电极放大电路基极为输入极，发射极为输出极，集电极为公共电极;共基极放大电路发射极为输入极，集电极为输出极，基极为公共电极，如图4-2所示。下一页4.1放大电路的基本知识4.1.2基本放大电路必须遵循的原则(1)直流电压源能够保证晶体三极管的发射结正偏，集电结反偏，适当选取Rb、Rc和UCC的值，使晶体三极管工作在放大状态。

(2)输入信号能有效地从输入端加到三极管的输入电极上，输出信号经放大后能有效地从输出端取出。下一页上一页4.1放大电路的基本知识4.1.3放大电路的主要性能指标对于放大电路的放大性能有两个方面的要求：一是放大倍数要尽可能大；二是输出信号要尽可能不失真。量放大电路性能的重要指标有放大倍数、输入电阻Ri和输出电阻Ro，如图4-3放大电路四端网络表示图。1)放大倍数下一页上一页4.1放大电路的基本知识4.1.3放大电路的主要性能指标2)输入电阻Ri3)输出电阻Ro4)通频带与频率失真图4-4是共发射极放大电路的频率特性。5)最大输出功率和效率上一页返回4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.1最基本的共射极放大电路1.电路的组成三极管基本放大电路可由信号源Us、晶体三极管V、输出负载RL及电源偏置电路(UBB、Rb、UCC、Rc)组成，图4-5为最基本的三极管共射极放大电路。2.静态分析静态分析时，首先画出直流电路图(图4-6)，然后分析各个值。3.动态分析动态分析主要是求解电压反大倍数、输入电阻、输出电阻。其交流通路和微变等效电路如图4-7所示。下一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.2共射极(分压)放大电路1.共发射极放大电路的组成如图4-9所示。2.直流分析开放大电路中的所有电容，即得到直流通路，如图4-10所示，此电路又称为分压偏置式工作点稳定直电流通路。3.主要性能指标分析将放大电路中的C1、C2、CE短路，电源VCC短路，得到交流通路，然后将三极管用H参数小信号电路模型代入，便得到放大电路小信号电路模型，如图4-11所示。下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.2共射极(分压)放大电路1)电压放大倍数2)输入电阻3)输出电阻下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.2共射极(分压)放大电路没有旁路电容CE时:(如图4-12)1)电压放大倍数2)输入电阻3)输出电阻下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.3共集电极放大电路1.共集电极电路组成共集电极放大电路如图4-13(a)所示，它是从基极输入信号，从发射极输出信号。从它的交流通路图4-13(b)可看出，输入、输出共用集电极，所以称为共集电极电路。2.共集电极电路的直流分析由图4-13(b)的直流通路可得下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.3共集电极放大电路3.主要性能指标分析1)电压放大倍数电压放大倍数可由图4-13(d)所示的微变等效电路得出。2)输入电阻3)输出电阻下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.3共集电极放大电路4.共集电极放大电路的应用1)共集电极电路作输入级由于共集电极放大电路的输入电阻比共射极基本放大电路的输入电阻大很多，因此可以把共集电极放大电路与内阻较大的信号源相匹配，用来获得较多的信号源电压。2)共集电极电路作输出级共集电极电路的输出电阻较小，一般只有几十欧，用共集电极电路作为输出级可以有效地提高放大器的带负载能力。3)共集电极电路作缓冲级在多级放大器中，共集电极电路也经常作为中间级用来隔离前、后级电路之间的影响，这就叫缓冲级。下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.4共基极放大电路共基极放大电路(简称共基放大电路)如图4-14(a)所示，直流通路采用的是分压偏置式，交流信号经C1从发射极输入，从集电极经C2输出，C1、C2为藕合电容，Cb为基极旁路电容，使基极交流接地，故称为共基极放大器。微变等效电路如图4-14(b)所示。下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.4共基极放大电路利用三极管的三种接法可以组成三种基本放大电路。下面是它们的主要特点及应用。

(1)共射电路具有较高的电压放大倍数和电流放大倍数，同时输入电阻和输出电阻适中。所以，在一般对输入电阻、输出电阻和频率响应没有特殊要求的地方，常被采用。例如，低频电压放大电路的输入级、中间级或输出级。(2)共基电路的特点是:输入电阻在三种基本放大电路中最大;输出电阻则最小;电压放大倍数最小，小于1且约等于1，具有电压跟随的性质。由于具有这些特点，故应用很广泛。常用于放大电路的输入级，也常用于电路的功率输出级。(3)共基电路的主要特点是输入电阻小，放大倍数和共射电路差不多，频率特性好。常用于宽频带放大器。下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.5共源极场效应管放大电路1.电路组成场效应管输入电阻很高，不需要提供栅极电流，只需要建立合适的静态偏压UGS，常用的偏置电路有自偏压和分压式两种。2.静态分析1)自偏压电路图4-15所示的自给偏压电路和三极管的射极偏置电路相似，一般是在源极接入电阻Rs而构成的。2)分压式偏置电路在图4-16所示的分压式偏置电路中，RC1和RC2为分压电阻。下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.5共源极场效应管放大电路3.交流分析1)场效应管的微变等效模型场效应管是一个三端的电压控制器件，将其输入和输出端口看成一个双口网络后，则和半导体三极管相似，可以得出相应的微变等效电路，如图4-17所示。2)微变等效电路分析法共源极放大电路从管子的栅极输入信号，漏极取出信号，以源极为输入和输出回路的公共端。共源极放大电路和微变等效电路如图4-18(a)所示。下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.5共源极场效应管放大电路(1)电压放大倍数。(2)输入电阻。(3)输出电阻。Ro=Rd下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.6共漏极放大电路——源极输出器共漏极电路的典型电路形式如图4-19(a)所示。由图4-19(b)的微变等效电路可求出电路的主要性能指标。1)电压放大倍数2)输入电阻3)输出电阻下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.7共栅极放大电路三种场效应管放大电路的主要性能比较列于表4-1中。最后指出，场效应管除了工作于饱和区作线性放大使用以外，如果使管子工作在可变电阻区，那么还可以把场效应管看作是受栅源电压uGS控制的压控可变电阻。当uGS改变时，管子可变电阻区输出特性的斜率随之改变，使场效应管漏源之间呈现出相应的可变电阻。上一页返回4.3多级放大电路多级放大电路由输入级、中间级及输出级组成，如图4-20所示。4.3.1级间藕合方式多级放大电路是将各单级放大电路连接起来，这种级间连接方式称为藕合。1.阻容机合1)阻容藕合的组成电路阻容藕合是利用电容器作为藕合元件将前级和后级连接起来。这个电容器称为藕合电容，如图4-21所示。2)阻容藕合的优点前级和后级直流通路彼此隔开，每一级的静态工件点相互独立，互不影响，便于分析和没计电路。下一页4.3多级放大电路4.3.1级间藕合方式3)阻容藕合的缺点信号在通过藕合电容加到下一级时会大幅衰减，对直流信号很难传输。在集成电路里制造大电容很困难，不利于集成化。所以，阻容藕合只适用于分立元件组成的电路。2.变压器藕合电路1)变压器藕合的组成电路变压器藕合是利用变压器将前级的输出端与后级的输入端连接起来，这种藕合方式称为变压器藕合，如图4-22所示。2)变压器藕合的优点由于变压器不能传输直流信号，且有隔直作用，因此各级静态工作点相互独立，互不影响。变压器在传输信号的同时还能够进行阻抗、电压、电流变换。下一页上一页4.3多级放大电路4.3.1级间藕合方式3)变压器藕合的缺点其体积大、笨重，不能实现集成化应用。3.直接藕合1)直接藕合的组成电路直接藕合是将前级放大电路和后级放大电路直接相连的藕合方式，这种藕合方式称为直接藕合，如图4-23所示。2)直接藕合的优点所用元件少，体积小，低频特性好，便于集成化。3)直接藕合的缺点由于失去隔离作用，使前级和后级的直流通路相通，静态电位相互牵制，使得各级静态工作点相互影响。另外还存在着零点漂移现象。下一页上一页4.3多级放大电路4.3.1级间藕合方式4)零点漂移现象由于温度变化等原因，放大电路在输入信号为零时输出信号不为零的现象称为零点漂移。产生零点漂移的主要原因是由于温度变化而引起的。因而，零点漂移的大小主要由温度所决定。下一页上一页4.3多级放大电路4.3.2藕合对信号传输的影响1.信号源和输入级之间的关系信号源接放大电路的输入级，输入级的输入电阻就是它的负载，因此可归结为信号源与负载的关系。如图4-24所示，放大电路的输入电压和输入电流计算如下:下一页上一页4.3多级放大电路4.3.2藕合对信号传输的影响2.各级间关系中间级级间的相互关系可归结为:前级的输出信号为后级的信号源，其输出电阻为信号源内阻，后级的输入电阻为前级的负载电阻。如图4-23所示，第二级的输入电阻为第一级的负载，第三级的输入电阻为第二级的负载，依次类推。1)多级放大电路电压放大倍数2)多级放大电路的输入电阻多级放大电路的输入电阻就是第一级的输入电阻。3)多级放大电路的输出电阻多级放大电路的输出电阻就是最后一级的输出电阻。上一页返回小结(1)本章讨沦由三极管构成的各种基本单元放大电路，以明确放大电路的基本知识、基本分析方法和基本调整测试技能。重点是电路的组成、基本性能的估算。

(2)三种组态电路中，主要介绍典型共发射极放大电路工作点的设置方法及静态工作点的估算、微变等效电路及性能指标的估算，要求应熟练掌握。

(3)由基本单元电路可以组成多级放大电路，级间常采用阻电容藕合、变压器藕合和直接藕合方式。返回图4-1放大电路组成框图返回图4-2基本的放大电路返回图4-3放大电路四端网络表示返回图4-4射极放大电路的频率特性返回图4-5二极管基本共射极放大电路返回图4-6直流电路图返回图4-7基本放大电路的交流通路及微变等效电路返回图4-9共发射极放大电路返回图4-10共发射极放大电路的直流通路返回图4-11典型共射放大电路的交流小信号等效电路返回图4-12发射极旁路电容开路的交流小信号等效电路返回图4-13共集电极放大电路返回图4-14共基极放大电路返回图4-15自偏压电路返回图4-16分压式偏置电路返回图4-17微变等效模型返回图4-18共源极放大电路返回图4-19共漏极放大电路返回表4-1场效应管三种基本放大电路的主要性能比较返回图4-20多级放大电路框图返回图4-21阻容耦合两级放大电路返回图4-22变压器耦合两级放大电路返回图4-23直接耦合放大电路返回图4-24信号源内阻、放大电路输入电阻对输入信号的影响返回第5章负反馈放大电路5.1反馈的基本概念5.2负反馈放大器的四种组态5.3反馈的表示方法5.4负反馈对放大电路性能的影响5.5负反馈放大电路应用中的几个问题小结5.1反馈的基本概念5.1.1反馈的定义所谓反馈，就是在电子系统中把输出量(电流量或电压量)的一部分或全部以某种方式送回输入端，使原输入信号增大或减小并因此影响放大电路某些性能的过程。这里有两种不同的信号流通方向：一个是从输入到输出的信号(放大)流向；一个是从输出到输入的信号(反馈)流向。下一页5.1反馈的基本概念5.1.2反馈放大电路的方框图所有的反馈放大电路都可以看成是由基本放大电路和反馈网络两部分组成，如图5-1所示。反馈可以在一级放大器内存在，称为本级反馈，也可以在多级放大电路中存在，称为级间反馈。级间反馈能改善整个放大电路的性能；本级反馈只能改善本级电路的性能。下一页上一页5.1反馈的基本概念5.1.3电路中的反馈形式从反馈的定义来看，一个电路中是否有反馈，一般有以下两种情况：一是有反馈支路一端接于放大电路的输出端，另一端接于放大电路的输入端，用以将输出信号送回输入端，如图5-2(a)中的反馈电阻RF；二是有反馈支路同时处于放大电路的输入回路和输出回路中，如图5-2(b)中的射极电阻RE，由于射极电阻RE上既有输入信号又有输出信号，因此，RE本身就已经担当了将输出信号送回输入端的作用。下一页上一页5.1反馈的基本概念5.1.3电路中的反馈形式1.正反馈与负反馈反馈极性的判别，通常采用瞬时极性法。方法如下:(1)先假定放大器输入端的输入信号在某一瞬间时的极性为正，说明该点瞬时电位的变化是升高的，在图中用“+”号表示。(2)根据各级电路输入输出电压的相位关系，依次推断出有瞬时输入信号所引起的各点电位的瞬时极性，分别用“+”或表示。(3)最后在放大器的输入回路比较反馈信号和原输入信号的极性。例如图5-3所示。下一页上一页5.1反馈的基本概念5.1.3电路中的反馈形式2.直流反馈和交流反馈如果反馈网络存在于放大电路的交流通路中，影响放大电路交流性能的称为交流反馈；如果反馈网络存在于放大电路的直流通路中，对放大电路的静态产生影响的称为直流反馈。图5-5给出了交流反馈和直流反馈的例子。直流反馈和交流反馈的区分可以通过画出整个反馈电路的交、直流通路来判定。直流反馈的作用是稳定放大器的静态工作点。交流负反馈的作用是改善放大器的动态特性。下一页上一页5.1反馈的基本概念5.1.3电路中的反馈形式3.电压反馈和电流反馈由于基本放大电路和反馈网络均是四端双口，因此基本放大电路AF与反馈网络的端口连接方式就有串联和并联的区别。基本放大电路A与反馈网络F在反馈放大电路输出端的连接方式，叫做采样方式。根据采样方式的不同，其分为电压反馈和电流反馈，如图5-6所示。区分电压反馈和电流反馈可以采用假想负载短路法。假设把输出负载短路，即u0=0，若反馈信号因此消失，则为电压反馈；如果反馈信号依然存在，则为电流反馈。下一页上一页5.1反馈的基本概念5.1.3电路中的反馈形式4.串联反馈和并联反馈基本放大电路A与反馈网络F在反馈放大电路输入端的连接方式，叫做比较方式。根据比较方式的不同，其分为串联反馈和并联反馈，如图5-8所示。区分串联反馈和并联反馈的方法是：如果反馈信号和输入信号在同一节点引入，为并联反馈；如果反馈信号和输入信号不在同一节点引入，为串联反馈。在图5-8(a)所示的电路中，反馈信号和输入信号在同一节点上，为串联反馈。对于图5-8(b)所示电路，反馈信号和输入信号不在同一节点上，为并联反馈。上一页返回5.2负反馈放大器的四种组态1.电压串联负反馈图5-9所示的放大电路称为电压串联负反馈电路。电压串联负反馈放大器的特点是：输出电压稳定，输出电阻小，输入电阻大。它是良好的电压-电压放大器。下一页5.2负反馈放大器的四种组态5.1.3电路中的反馈形式2.电流串联负反馈在图5-10所示电路中，由Rf构成输入、输出间的反馈回路。反馈回路能同时通过交流和直流信号，所以该反馈为交、直流反馈。图5-10为电流串联负反馈放大电路。电流串联负反馈放大器的特点是：输出电流稳定，输出电阻增大，输入电阻增大。它是良好的电压-电流放大器。下一页上一页5.2负反馈放大器的四种组态5.1.3电路中的反馈形式3.电流并联负反馈图5-11为两级放大电路，负载电阻RL接于V2的集电极。该电路为电流并联负反馈放大电路。电流并联负反馈放大器的特点是：输出电流稳定，输出电阻增大，输入电阻减小。它是良好的电流一电压放大器。4.电压并联负反馈在图5-12由集成运算放大器构成的反馈放大电路中，反馈电阻RF构成交直流反馈。图5-12为电压并联负反馈放大电路。电压并联负反馈放大器的特点是：输出电压稳定，输出电阻减小，输入电阻减小它是良好的中流一中压放大器。上一页返回5.3反馈的表示方法5.1.3电路中的反馈形式从图5-1反馈放大电路的框图中，还可以得到负反馈的几个一般表达式:基本放大电路的放大倍数(开环放大倍数)反馈网络的反馈系数反馈放大电路的放大倍数(闭环放大倍数)下一页5.3反馈的表示方法反馈放大电路闭环增益的一般表达式为式中，称为反馈深度，一般用D表来示，是衡量反馈强弱程度的一个重要指标。上一页返回5.4负反馈对放大电路性能的影响5.4.1闭环增益的三种结果(1)当

时，，即闭环增益降低了，说明此时放大电路引人了负反馈。)(2)如果

时，则，即闭环增益升高了，说明此时放大电路引入了正反馈。(3)若

，则说明放大电路在没有输入信号时，也会有信号输出，技术上称此种情况为自激振荡。下一页5.4负反馈对放大电路性能的影响5.4.2负反馈对放大器性能的影响1.交流负反馈可以提高放大器增益的稳定性引入负反馈后，电压放大倍数下降，但其相对变化量却大大减小了，从而提高了电压放大倍数的稳定性。结合具体的反馈组态，可得出：电压负反馈使输出电压稳定:电流负反馈使输出电流稳定。下一页上一页5.4负反馈对放大电路性能的影响5.4.2负反馈对放大器性能的影响2.交流负反馈可以减小非线性失真给三极管设置合适的工作点可以减小非线性失真。然而当输入信号的幅度较大时，三极管就可能工作在特性曲线的非线性部分，从而使输出波形失真，这是用合理设置工作点也解决不了的问题。用交流负反馈就可以解决这个问题。如图5-16(a)所示。图5-16中输出波形的失真是由三极管固有的非线性所造成的，下面以输出波形出现上大下小为例，说明负反馈对非线性失真的改善作用。下一页上一页5.4负反馈对放大电路性能的影响5.4.2负反馈对放大器性能的影响3.交流负反馈可以抑制电路内部的干扰和噪声对于三极管内部由于载流子的热运动而引起的干扰和噪声，负反馈也可以对其进行抑制，其原理与改善信号的非线性失真相同。4.交流负反馈可以扩展放大器的通频带把信号频率的变化看成为变动因素，当频率的变动引起放大倍数的下降时，引入负反馈，则负反馈具有抑制放大倍数下降的作用。这样可使放大倍数在高频段或低频段下降的速度变缓，意味着闭环放大倍数比中频时下降3dB所对应的上限频率将增大，下限频率将减小，因而使放大电路的带宽扩展。下一页上一页5.4负反馈对放大电路性能的影响5.4.2负反馈对放大器性能的影响5.交流负反馈可以改变放大电路的输入电阻和输出电阻1)串联负反馈使放大电路输入电阻增大，并联负反馈使输入电阻减小2)电压负反馈使放大电路输入电阻减小，电流负反馈使输入电阻增大(1)电压串联负反馈的输入电阻大、输出电阻小。(2)电流串联负反馈的输入电阻大、输出电阻大。(3)电压并联负反馈的输入电阻小、输出电阻小。(4)电流并联负反馈的输入电阻小、输出电阻大。上一页返回5.5负反馈放大电路应用中的几个问题5.5.1放大电路引入负反馈的一般原则1.为改善性能引入负反馈的一般原则(1)要稳定直流量(如静态工作点)，应引入直流负反馈。(2)要改善放大电路的动态(交流)性能(如稳定放大倍数、展宽通频带、减小非线性失真等)，应引入交流负反馈。(3)要稳定输出电压，减小输出电阻，提高带负载能力，应引入电压负反馈；要稳定输出电流，提高输出电阻，应引入电流负反馈。(4)要提高输入电阻，应引入串联负反馈；要减小输入电阻，应引入并联负反馈。(5)要得到一个电压控制的电压源，获得一个良好的电压放大电路，应选用电压串联负反馈。下一页5.5负反馈放大电路应用中的几个问题5.5.1放大电路引入负反馈的一般原则

(6)要得到一个电流控制的电流源，获得一个良好的电流放大电路，应选用电流并联负反馈。

(7)要得到一个电流控制的电压源，获得一个良好的电流一电压转换电路，应选用电压并联负反馈。

(8)要得到一个电压控制的电流源，获得一个良好的电压一电流转换电路，应选用电流串联负反馈。下一页上一页5.5负反馈放大电路应用中的几个问题5.5.1放大电路引入负反馈的一般原则2.引入负反馈应注意的问题(1)引入负反馈的前提是放大倍数要足够大，因为改善性能是以降低放大倍数为代价的。(2)性能的改善与反馈深度(1+AF)有关，负反馈越深，放大性能越好。(3)要确保引入负反馈。(4)为达到改善性能的目的，所引人的负反馈，可以在本级内部，也可以是在两级或多级之间，应视需要灵活掌握。下一页上一页5.5负反馈放大电路应用中的几个问题5.5.2深度负反馈放大电路的特点及估算1.