模拟电子技术

模拟电子技术【前言】本课程的教学，应使学生达到如下基本要求：1)熟悉常用电子元器件的特性和主要参数，具有识别元器件、检测元器件和选用元器件的能力。2)掌握常用基本单元电路和典型电路的结构、工作原理、主要性能的计算方法，熟练掌握电子电路分析的基本方法，能对电子电路进行定性分析和工程估算，具有根据需要选择适用电路和使用集成电路的能力。3)掌握电子技术的专业实践技能，培养基本电路制作、测试和调整的能力。课题一认识电子技术(绪论)[课题1.1]卡拉OK音响系统的连接调试[课题1.2]认识电子技术(绪论)[课题1.1]卡拉OK音响系统的连接调试1.1.1实训目的1)学习掌握卡拉OK音响系统的连接方法，了解各器材的功能及接口；2)了解卡拉OK扩音机的音量、均衡、混响等旋钮的作用，建立声音处理的初步概念；3)了解电子系统的组成结构。1.1.2实训器材影碟机、具有卡拉OK功能的扩音机、话筒和音箱。下一页[课题1.1]卡拉OK音响系统的连接调试1.1.1实训目的1)分别了解各器材的功能，认识器材的输入/输出端口；2)按图1-1所示的卡拉OK音响系统图连接系统；3)将扩音机的音量调节旋钮调到最小，依次接通影碟机和扩音机的电源，播放音乐；4)调节扩音机的音量旋钮，仔细聆听音箱声音的变化；5)调节扩音机的音乐均衡旋钮，仔细聆听音箱声音的变化；6)将话筒插入扩音机话筒的输入插口，并对着话筒讲话，调节话筒音量旋钮，仔细聆听音箱播放的话筒声音的变化；7)调节话筒均衡旋钮，仔细聆听音箱播放的话筒声音的变化；8)调节混响旋钮(ECHO)，仔细聆听音箱播放的话筒声音的变化。下一页上一页[课题1.1]卡拉OK音响系统的连接调试1.1.

4实训结论1)话筒可以将声音信号转换为电信号送入扩音机进行处理；2)扩音机可以对话筒信号进行多种形式的处理，如下所列：①对话筒信号添加混响效果，使声音得到美化；②将话筒信号与影碟机伴音信号进行混合；③提升或压缩信号中的高音(频)或低音(频)的比例；④将信号放大，推动音箱播放出大音量的声音。上一页返回[课题1.2]认识电子技术(绪论)1.2.1电子技术与人们的生活电子技术的诞生与发展，为人们提供了一种有效的信息处理方式。1837年，莫尔斯发明了有线电报。1875年，贝尔发明了电话。1894年，马可尼和波波夫同时发明无线电。20世纪初，弗莱明发明了具有单向导电作用的二极管。1947年，布拉丁、巴丁和肖克利发明了晶体三极管。1945年，第一台电子计算机的研制成功。20世纪中期，现代通信技术、广播电视技术、计算机技术等得到了突飞猛进的发展。1958年，基尔比等人发明了第一片集成电路。下一页[课题1.2]认识电子技术(绪论)1.2.1电子技术与人们的生活由于集成电路具有成本低、尺寸小、可靠性高和性能优良等优点而被广泛应用，从而引起了工业系统、通信系统、控制系统、计算机系统、测量系统、生物医学系统的革命性发展，使人类进入了信息技术时代。电磁场理论的建立和各种半导体器件的发明，促进了电子技术的发展和完善。借助于各种各样的传感器(比如话筒将声音信号转换为电信号，CCD感应器将图像信号转换为电信号，温度传感器将温度信号转换为电信号，光敏传感器将光信号转换为电信号，压力传感器将压力信号转换为电信号等)，人们可以将对电信号的处理能力迁移到对声音、图像、温度、光、压力等范畴，从而拥有了对这些不同类型物理量或物理表现形式的全方位的处理能力。下一页上一页[课题1.2]认识电子技术(绪论)1.2.2电子技术的研究内容电子技术的基本任务是研究电信号的产生、传输以及处理。根据信号变化规律的不同，可以将信号分为模拟信号和数字信号。模拟信号的幅值随时间连续变化，具有多个不同的状态值。另外一种信号是数字信号，它在时间和幅值上都是离散的，通常用脉冲信号来表示。数字信号只有两个相对立的状态，比如车辆的开与停、灯的亮与灭门的开与关等。近年来，数字处理技术发展迅速，大规模和超大规模数字集成电路不断涌现，采用数字方式处理模拟信号已经成为主流。下一页上一页[课题1.2]认识电子技术(绪论)1.2.3电子技术课程的性质和任务

本课程是高职高专电类专业通用的技术基础课，是实践性较强的主干课程，在专业课程体系中具有重要的地位和作用。通过本课程的理论学习和实验、实训和制作等实践教学，学生可获得电子电路及其应用的基本知识，认识常见电子元器件的特性和使用方法，掌握电子电路测量、调整以及故障分析和排除的基本技能，培养了学生的实践能力，为后续专业课程的学习和职业能力的培养打下坚实基础。下一页上一页[课题1.2]认识电子技术(绪论)1.2.4电子技术课程的特点及学习方法本课程主要研究如何利用电子系统对模拟信号进行处理，其中包括模拟信号的获得、处理和输出三个环节，在学习的过程中，要着眼于系统和应用的角度来理解课程内容。

1)模拟电子技术是以电子元器件为核心的电子电路，对于元器件的内容应重点了解其外特性和功能，以及应用方法，对其内部导电机理不作深入研究。

2)在分析时要从实际情况出发，抓住主要矛盾，忽略次要因素，采用工程经验公式进行近似估算，在适当的条件下将非线性特性的电子元器件转换为线性器件，使分析计算过程简化。

3)必须在实际应用中进行测试和调整，才能保证电路的性能指标达到设计要求。上一页返回图1-1卡拉OK音响系统

返回课题二制作直流稳压电源【教学目的和要求】

1.知识目标要求1)掌握二极管的单向导电性和伏安特性曲线；2)熟悉单相桥式整流电路的组成结构、工作原理及电路参数的计算；3)掌握电容滤波电路的工作原理及电路参数的计算；4)熟悉串联型稳压电路的组成结构和工作原理；5)掌握三端固定、可调集成稳压电路的基本应用方法。2.能力目标要求1)学会选择电子元器件，并熟练使用万用表检测其质量的好坏；2)能够完成直流稳压电源的设计、安装和调试，并能测定其参数。课题二制作直流稳压电源[课题2.1]直流稳压电源的设计[课题2.2]直流稳压电源的制作与调试小结[课题2.1]直流稳压电源的设计2.1.1直流稳压电源的作用几乎所有的电子设备都需要稳定的直流电源，而这些通常都是由交流电网供电，因此需要将交流电变成稳定的直流电。直流稳压电源的作用就是将交流电经过整流变成脉动的直流电，然后再通过滤波、稳压转换成稳定的直流电。2.1.2将交流电转换为直流电的方法小功率直流电源通常采用单相整流获得。其主要是利用二极管的单向导电特性，将交流电变为脉动直流电的。如图2-1所示，线性直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。下一页[课题2.1]直流稳压电源的设计2.1.2将交流电转换为直流电的方法1.电源变压器电源变压器的任务就是将交流电的幅度变换为直流电源所需要的幅度。2.整流电路整流电路的目的是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。3.滤波电路滤波电路的功能是将整流后的单向脉动电压中的脉动成分尽可能地滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。4.稳压电路稳压电路的功能是减小电源电压波动、负载变化和温度变化的影响，以维持输出电压的稳定。下一页上一页[课题2.1]直流稳压电源的设计2.1.3二极管的结构与导电特性1.PN结的形成如图2-2所示，在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN结。2.PN结的单向导电性(1)PN结外加正向电压如图2-3所示，PN结的P端接高电位，N端接低电位，称PN结外加正向电压，或称PN结正向偏置，简称为正偏。(2)PN结外加反向电压如图2-4所示，PN结的P端接低电位，N端接高电位，称PN结外加反向电压，或称PN结反向偏置，简称为反偏。下一页上一页[课题2.1]直流稳压电源的设计2.1.3二极管的结构与导电特性(3)PN结的单向导电性PN结外加正向电压时处于导通状态，外加反向电压时处于截止状态，PN结具有单向导电性。3.二极管的结构及符号二极管的结构外形及在电路中的文字符号如图2-5所示。在图2-5(b)所示的电路符号中，箭头的指向为正向导通电流的方向。4.二极管的导电特性因PN结具有单向导电性，所以二极管也具有单向导电性，即二极管外加正向电压时，导通；外加反向电压时，截止。这样，电路中的电流只能从二极管的正极流入，负极流出。下一页上一页[课题2.1]直流稳压电源的设计2.1.4二极管的伏安特性曲线若以电压为横坐标，电流为纵坐标，用作图法把电压、电流的对应值用平滑曲线连接起来，就构成了二极管的伏-安特性曲线，如图2-6所示。1.正向特性当正向电压达到且大于Vth后，二极管才能真正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变(锗管约为0.3V，硅管约为0.7V)，称为二极管的“正向压降”。3.反向击穿特性二极管反向电压加到一定数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿。此时的电压称为反向击穿电压用U(BR)表示，如图2-6中的CD(或C'D')段所示。下一页上一页[课题2.1]直流稳压电源的设计2.1.5单相桥式整流电路单相桥式整流电路如图2-7所示。1.工作原理分析设变压器次级电压，u2正半周时，a端电压极性为正，b端为负。二极管D1和D3正偏导通，D2和D4反偏截止。u2负半周时，b端电压极性为正，a端为负。二极管D2和D4正偏导通，D1和D3反偏截止。由此可见，在交流电压的正、负半周，电流都以同一个方向流过RL，从而达到整流的目的。四个二极管两个一组轮流导通，在负载上得到脉动的直流电压u0和流过二极管的电流及其截止时两端的电压波形如图2-8所示。下一页上一页[课题2.1]直流稳压电源的设计2.1.5单相桥式整流电路2.负载上的电压与电流的计算负载两端输出电压平均值：流过负载RL的电流平均值：

3.整流二极管的选择每只二极管在正、负半周轮流导通，所以其电流的平均值为负载电流的一半，即二极管最高反向工作电压为其截止时所承受的反向峰压，即下一页上一页[课题2.1]直流稳压电源的设计2.1.6滤波电路所谓滤波，就是将整流后脉动直流电的交流成分除去，使之变为平滑直流电的过程。

1.电容滤波电路在整流电路中，把一个大电容C并接在负载电阻两端就构成了电容滤波电路，其电路和工作波形如图2-9所示。工作原理可根据图2-9(b)所示的电流电压波形来分析。适用场合：输出电压的平滑度因负载电阻的大小而异，负载电阻越大滤波效果越好，输出越稳定；反之，输出电压波动就越大。因而，电容滤波电路只能用于负载变化不大的小电流整流场合。下一页上一页[课题2.1]直流稳压电源的设计2.1.6滤波电路2.其他形式的滤波电路(1)电感滤波电路由于电感的特点是阻碍电流的变化。因此，当负载电流变化越大时，滤波的效果就越好。一般适用于低电压、大功率的负载。如图2-10(a)所示。(2)π型滤波电路

π型滤波电路包括RCπ型滤波电路和LCπ型滤波电路。如图2-10(b)所示。一般情况下，对于大功率负载，通常选用LC滤波电路;小容量负荷一般选用RC滤波电路。下一页上一页[课题2.1]直流稳压电源的设计2.1.7集成稳压电路1.串联型稳压电路的工作原理如图2-11所示。图中V1为调整管，它工作在线性放大区；R3和稳压管V2构成基准电压源电路，为放大器A提供比较用的基准电压；R1、R2、R3组成取样电路；放大器A对取样电压和基准电压的差值进行放大。稳压原理分析：若负载变化使输出电路U0↓→放大器的净输入电压△U↓→调整管的基极电压UB1↑→IB1↑→IC1↑→管压降UCE↓

→U0↑。若负载变化使输出电压增大，则其调整的过程与之相反。下一页上一页[课题2.1]直流稳压电源的设计2.1.7集成稳压电路2.三端固定输出集成稳压器三端固定输出集成稳压器通用产品有CW7800系列(正电源)和CW7900系列(负电源)。其外形、封装形式和管脚排列如图2-12所示。(1)基本应用电路CW78oo系列的基本应用电路，如图2-13所示。该电路的输出电压为12V最大输出电流为1.5A。(2)提高输出电压的电路(如图2-14)由此可见，改变R2与R1比值的大小，就可改变输出电压的大小。其缺点是：若输人电压发生变化，则IQ也要变化，将会影响稳压器的精度。

下一页上一页[课题2.1]直流稳压电源的设计2.1.7集成稳压电路(3)输出正负电压的电路如图2-15所示为采用CW7815和CW7915两块三端稳压器所组成的，可同时输出+15V和-15V电压的稳压电路。下一页上一页[课题2.1]直流稳压电源的设计2.1.7集成稳压电路3.三端可调输出集成稳压器与78和79系列相比，其公共端的电流非常小，因此可以很方便地组成精密可调的稳压电源，应用更为灵活。其直插式塑封管脚排列，如图2-16所示。三端可调输出集成稳压器的基本应用电路，如图2-17所示。该电路输出电压的大小可表示为：由于基准电流IRFF≈50μA，可以忽略，基准电压URRF≈12.5V，所以有下一页上一页[课题2.1]直流稳压电源的设计2.1.7集成稳压电路可见，当R2=0时，U0=1.25V，当R2=2.2kΩ时，U0≈24V。为保证电路在负载开路时能正常工作，R1的选取很重要。由于元件参数具有一定的分散性，实际运用中可选取静态工作电流IQ=10mA，于是R1可确定为：取标称值120Ω。若R1的取值太大，就会使输出电压偏高。上一页返回[课题2.2]直流稳压电源的制作与调试2.2.1实训目的1)熟悉万用表、示波器等仪器的使用；2)加深对直流稳压电源工作原理的理解，掌握电路元器件的选择及检测方法；3)学会印制电路板手工制作工艺；4)了解电子产品的生产过程及工艺；5)熟悉三端可调输出稳压器的型号、参数及其应用；6)掌握直流稳压电源的调整与测试方法。2.2.2实训器材双踪示波器、万用表、电烙铁、电路板制作工具等。下一页[课题2.2]直流稳压电源的制作与调试2.2.3实训过程1.电路工作原理实用小型稳压电源电路如图2-18所示。因为LM317T具有这样的特性：由Vin端给它提供工作电压以后，它便可以保持其+Vout端(2脚)比其ADJ端(1脚)的电压高1.25V。图2-18中，C2的作用是对LM317T1脚的电压进行滤波，以提高输出电压的质量。D5的作用是当有意外情况使得LM317T的3脚电压比2脚电压还低的时候防止从C3上有电流倒灌人LM317T引起其损坏。下一页上一页[课题2.2]直流稳压电源的制作与调试2.2.3实训过程2.选择元件大部分元件的选择都有弹性。本制作需要的主要元件清单见表2-1。

3.制作印制电路板(PCB)利用ProtelDXP软件绘制原理图和PCB图。要求使用单面覆铜板。尺寸为：90mmX50mm，参考图如图2-19所示，用热转印法制作出PCB板。热转印法：主要采用了热转移的原理。下一页上一页[课题2.2]直流稳压电源的制作与调试2.2.3实训过程4.安装焊接调试电路装配时要注意的是二极管的极性，LM317T因工作电流较小，可以不加散热片。装好后再检查一遍，无误后接通电源。这时，用万用表测量C1两端，应有11V左右的电压，再测C3两端，应有2~7V的电压。再调节PR1、C3两端的电压应该能够改变，调到你所需要的电压即可。输出端可以接一根十字插头线，以便与用电器相连。下一页上一页[课题2.2]直流稳压电源的制作与调试2.2.3实训过程5.扩展应用LM317T的输出电压可以从1.25V连续调节到37V。其输出电压可以由下式算出：输出电压=1.25×(1+ADJ端到地的电阻/ADJ端到+Vout端的电阻)。如果需要其他的电压值，即可自选改变有关电阻的阻值来得到。值得注意的是，LM317T有一个最小负载电流的问题，即只有负载电流超过某一值时，它才能起到稳压的作用。这个电流随器件的生产厂家不同在3~8mA不等，可以通过在负载端接一个合适的电阻来解决。下一页上一页[课题2.2]直流稳压电源的制作与调试2.2.3实训过程6.实训报告1)整理实验数据，写出完整的实训报告。2)计算电路的输出电压调节范围，并与实测值比较，分析误差产生的原因。上一页返回小结1)直流稳压电源是电子设备中的重要组成部分，用来将交流电网电压变成稳定的直流电压。一般小功率直流电源由电源变压器、整流滤波电路和稳压电路等部分组成。2)整流电路的作用是利用二极管的单向导电性，将交流电压变成单方向的脉动直流电压，目前广泛采用整流桥构成桥式整流电路。为了消除脉动电压的纹波电压需采用滤波电路，单相小功率电源常采用电容滤波。

3)稳压电路用来在交流电源电压波动或负载变化时，稳定直流输出电压。目前广泛采用集成稳压器，在小功率供电系统中多采用线性集成稳压器，而中、大功率稳压电源一般采用开关稳压器。下一页小结

4)线性集成稳压器中调整管与负载相串联，且工作在线性放大状态，它由调整管、基准电压、取样电路、比较放大电路以及保护电路等组成。

5)制作直流稳压电源，一方面通过对电子元器件的选择，使我们学会并熟练使用万用表来检测电子元器件的质量好坏;另一方面通过安装、焊接和调试电路，让我们了解了电子产品的生产过程及制作工艺。上一页返回图2-1直流稳压电路的组成框图及其形图返回图2-2PN结的形式返回图2-3PN结外的正向电压返回图2-4PN结外加反向电压返回图2-5二极管的结构外形及符号返回图2-6二极管的伏安特性曲线返回图2-7单相桥式整流电路图返回图2-8桥式整流电路的电流电压波形返回图2-9桥式整流电容滤波电路及其电流电压波形返回图2-10电感滤波、LCπ型滤波电路返回图2-11串联型稳压电路返回图2-12三端固定稳压输出集成稳压器外形及管脚排列返回图2-13CW7800系列的基本应用电路返回图2-14提高输出电压的电路返回图2-15正、负电压同时输出的电路返回图2-16三端可调输出集成稳压器外形及管脚排列返回图2-17三端可调输出稳压器基本应用电路返回图2-18稳压电源电原理图返回图2-19稳压电源PCB图返回课题三放大小信号教学目析和要求1.能力目标要求1)认识三极管、场效应管等放大器件的电气特性，掌握其电极判断的方法；2)能够根据电路原理图搭建或制作放大电路，掌握放大电路静态、动态参数的测量方法；3)能够判断放大电路的非线性失真情况，并掌握调整电路以改善失真的方法。下一页课题三放大小信号教学目析和要求2.知识目标要求1)理解信号与放大的概念，掌握用三极管、场效应管组成放大电路的方法；2)掌握三极管、场效应管的电气特性，了解放大电路的非线性失真问题；3)理解三极管、场效应管的等效电路，掌握放大电路静态、动态参数的计算方法；4)理解基极分压式偏置电路的静态工作点稳定原理；5)了解多级放大电路的三种藕合方式的特点；6)理解放大电路频率响应的概念，了解共发射极放大电路中影响电路响应的元件因素。下一页上一页课题三放大小信号[课题3.1]蓄电池供电音响系统实训[课题3.2]用三极管实现小信号放大[课题3.3]其他组态的三极管放大电路[课题3.4]用场效应晶体管实现小信号放大[课题3.5]多级放大电路[课题3.6]差动放大电路[课题3.7]放大电路的频率响应小结[课题3.1]蓄电池供电音响系统实训3.1.1实训目的掌握蓄电池供电的汽车扩音机的连接及使用方法，建立对放大作用的感性认识，初步了解放大作用的特点。3.1.2实训器材汽车扩音机、蓄电池、MP3播放器(存放有一段1kHz频率正弦波的信号)、无源多媒体音箱、双踪示波器、耳机和连接线。下一页[课题3.1]蓄电池供电音响系统实训3.1.3实训步骤1)将耳机插入MP3播放器的输出插座，调节MP3的音量旋钮到合适位置，仔细聆听声音效果；2)将MP3播放器的输出接入多媒体音箱，MP3播放器音量调制最大，仔细聆听音箱的声音效果；3)将MP3播放器、汽车扩音机、音箱和示波器按图3-1所示进行连接，播放音乐，调节音量旋钮，仔细聆听音箱的声音效果，然后播放1kHz单频正弦波信号，通过示波器观察汽车扩音机输入端和输出端的信号波形(大小和波形)；4)断开蓄电池，音箱声音有什么变化?5)恢复蓄电池，断开MP3播放器，音箱声音有什么变化?6)用镊子碰触汽车扩音机的输入端，音箱有没有声音?下一页上一页[课题3.1]蓄电池供电音响系统实训3.1.4实训结论1)MP3输出的音乐信号太小，无法推动音箱正常发出声音；2)汽车扩音机能够将信号放大推动音箱正常工作；3)汽车扩音机输出的放大信号来源于蓄电池，变化与输入信号相同，所以音箱能够播放出MP3的音乐。上一页返回[课题3.2]用三极管实现小信号放大3.2.1信号放大的实质信号的本质特征就是变化，它的变化规律就反映了所携带的信息。将一个信号放大，是在不改变其变化规律的情况下，使它的幅度变得更大。在电子技术中，电信号通常用交流电压、交流电流和交流功率表示，出于分析、处理和测量的方便，以正弦交流电压代表电信号，本课程简称信号。放大的实质是控制，要实现信号的放大，需要具有控制作用的器件，也就是受控源器件。下一页[课题3.2]用三极管实现小信号放大3.2.2三极管是具有电流控制作用的半导体器件三极管是是具有电流控制特性的半导体器件。其外形如图3-2所示，根据结构不同，可分为NPN和PNP两种类型，三个电极分别是基极B、集电极C和发射极E，B和E之间称为发射结，C和B之间称为集电结，它们都具有基极电流几控制集电极电流左的特性，只是电流的方向不同。如图3-3所示。本课程以目前应用较为广泛的NPN三极管为例进行分析。通过对图3-4所示的电路测试数据进行分析，来了解三极管的电流控制特性。改变电路中的基极回路电源VBB使基极电流IB发生变化，测量对应的集电极电流IC和发射极电流IR，得到表3-1所示的数据。下一页上一页[课题3.2]用三极管实现小信号放大3.2.2三极管是具有电流控制作用的半导体器件对表中所列数据进行分析，得到以下结论:1)三极管三个电流IB、IC和IE的大小关系为

IE=IB+IC(3.2.1)2)IB=0时，IC=0.01mA，称为穿透电流ICEO，这是不受基极电流IB控制的电流部分，在电路中表现为器件噪声，这个值越小，三极管的噪声系数就越小；3)基极电流IB小，集电极电流IC大，有

IC/IB≈β(常量)(3.2.2)

即小电流IB增大，大电流IC也增大；小电流IE减小，大电流IC也减小，IC跟随IB变化，也就是IB能够控制IC，β称为直流电流放大倍数。下一页上一页[课题3.2]用三极管实现小信号放大3.2.2三极管是具有电流控制作用的半导体器件4)从表中可以看到，当IB增大或减小0.01mA，IC就会增大或减小0.58mA左右，IC的变化量明显大于IB的变化量，即IC跟随IB变化，同时具有更大的变化幅度。β=△IC/△IB称为交流电流放大倍数，它反映三极管对信号的放大能力。在低频的情况下，β与β近似相等，后面内容里不再加以区分。下一页上一页[课题3.2]用三极管实现小信号放大3.2.3三极管的伏安特性1.输入特性当UCE不变时，输入回路中的基极电流IB与发射极电压UBE之间的关系曲线称为输入特性，即

以硅材料NPN三极管为例，输入特性如图3-5所示。1)当UCE=0时，输入特性是左边那条曲线。2)当UBE=0~0.4V(死区电压)，IB=0，三极管截止。3)当UBE>0.4V(死区电压)后，三极管开始导通，IB>0，导通初期，IB与UBE呈曲线关系变化。4)三极管导通后，IB迅速增大，此时UBE基本维持稳定(约为0.7V)，如图中曲线AB之间区域。下一页上一页[课题3.2]用三极管实现小信号放大3.2.3三极管的伏安特性2.输出特性当IB不变时，输出回路中的集电极电流IC与集电极发射极之间电压UCE之间的关系曲线称为输出特性，即固定一个IB值，可以得到一条输出特性曲线，分别改变IB值可以得到一簇输出特性曲线，如图3-6所示。

1)IB=0mA时，IC=ICEO(穿透电流)，很小，有时为简化分析将其忽略。下一页上一页[课题3.2]用三极管实现小信号放大3.2.3三极管的伏安特性

2)以IB=40mA为例，如下所述。①UCE从0V开始增大时，IC迅速增大；②当UCE>1V以后，输出特性曲线变为近似水平，即UCE继续增大，IC保持稳定，UCE对IC的影响很小，要增大IC的值，需要将IB值增大。③IB维持不变，UCE增大到一定数值时，IC会急剧增加，如图中输出特性曲线的尾部所示，称为击穿。下一页上一页[课题3.2]用三极管实现小信号放大3.2.4三极管的三种工作状态以图3-7所示电路为例。1.截止当VBB=0V时，IB=0，IC=0，三极管处于截止状态，IB与IC没有形成控制关系，UCE=VCC-ICRC≈VCC。

2.放大当VBB大于死区电压时，三极管导通，IB>0，IC=IB，IC的大小没有超过VCC回路所能提供的最大值VCC/RC，IB与IC的比例关系得以保持，IB具有控制IC的作用，这个状态称为放大。下一页上一页[课题3.2]用三极管实现小信号放大3.2.4三极管的三种工作状态

3.饱和当VBB增大使IB很大时，维持β倍比例要求的IC(βIB)超出了VCC回路能提供的最大电流值VCC/RC，即IC达到最大值仍小于βIB，IB与IC比例关系不能保持，此时IB再增加，IC维持饱和，控制关系被破坏，这种状态称为饱和三极管的三种工作状态在输出特性曲线上分别对应于截止区、放大区和饱和区，如图3-6所示。下一页上一页[课题3.2]用三极管实现小信号放大3.2.5用三极管组成信号放大电路以三极管为核心，组成放大电路，需要满足以下条件：1)三极管要工作在放大(控制)状态；2)输入小信号ui能激发基极电流IB发生变化，使集电极电流IC发生更大幅度的变化；3)将集电极电流IC的更大幅度变化转化为电压uo的变化，向外送出。下一页上一页[课题3.2]用三极管实现小信号放大3.2.5用三极管组成信号放大电路下面按照上述要求来构建放大电路。1)三极管要工作在放大状态。如图3-8所示电路。2)输入信号ui。如图3-9所示。3)取出放大以后的信号(电压变化量)。图3-10所示电路需要VBB和VCC两组电源，为简化电路，将VBB改由VCC提供。本课程中，电源VCC通常省略不画，只用电气符号+VCC表示，得电路如图3-11所示。下一页上一页[课题3.2]用三极管实现小信号放大3.2.6共发射极放大电路静态工作点计算放大电路没有加入输入信号(ui=0)时，电路中的电压、电流都是直流状态，称为直流工作状态或静态工作点，简称静态。【例3.2.1】试估算图3-11所示共发射极放大电路的IBQ、ICQ和UCEQ，已知VCC=12V，RB=280KΩ，RC=3KΩ，β=50。解在直流状态，电容C1和C2可以看成开路，得放大电路的直流等效电路如图3-13所示，三极管导通时UBEQ=0.7V，对IBQ支路，有下一页上一页[课题3.2]用三极管实现小信号放大3.2.6共发射极放大电路静态工作点计算下一页上一页[课题3.2]用三极管实现小信号放大3.2.6共发射极放大电路静态工作点计算1.截止失真静态时，如果集电极电流IC很小，三极管接近截止状态，在正弦交流信号ui，输入时，IC跟随变化，就会在减小时(负半周)因进入截止状态而无法正常变化，如图3-14所示，这种失真称为截止失真。2.饱和失真静态时，如果集电极电流IC很大且靠近最大值，则三极管接近饱和状态，在正弦交流信号ui输入时，IC跟随变化，就会在增大时(正周)因达到最大值(饱和)而无法正常变化，如图3-15所示，这种失真称为饱和失真。下一页上一页[课题3.2]用三极管实现小信号放大3.2.7共发射极放大电路动态分析1.电压放大倍数Au、输入电阻Ri和输出电阻Ro电压放大倍数Au=u0/ui，它反映了放大电路的放大能力。放大器接受信号源的信号，是信号源的负载，放大电路输入端的等效电阻(输入电阻Ri)反映了放大电路与信号源的配合关系。输入电阻Ri越大，传入放大电路的信号比例越大，放大电路从信号源索取的电流就越小，对信号源的影响就越小。放大电路给负载提供信号，是负载的信号源。这个信号源的内阻(放大电路输出端等效电阻，即输出电阻Ro)反映了放大电路与负载的配合关系，输出电阻越小，带负载能力越强。下一页上一页[课题3.2]用三极管实现小信号放大3.2.6共发射极放大电路静态工作点计算2.三极管的简化等效电路三极管输入特性如图3-18所示，在三极管导通后，UBE与IB近似线性关系(图中AB段)，可以用等效电阻rbe表示，rbe的大小与三极管的IEQ有关。三极管输出特性如图3-19所示，在IB>0,UCE>1V时，集电极电流IC受基极电流IB控制，是受控电流源。在小信号作用下，三极管的线性等效电路如图3-20所示。上一页返回[课题3.3]其他组态的三极管放大电路3.3.1稳定静态工作点的分压式射极偏置电路放大电路工作一段时间后，器件的温度会升高，三极管的UBE随温度的升高而减小(增大)，三极管的ICEO和β随温度的升高而增大，因此IC=ICEO+βIB增大，严重时甚至会进入饱和状态而失去放大能力。为了克服上述问题，可以从电路结构上采取措施，使Ic增大而引发IB减小，从而将Ic回调，减少温度的影响。图3-22所示电路是最常应用的工作点稳定电路，称为分压式偏置电路。下一页[课题3.3]其他组态的三极管放大电路3.3.1稳定静态工作点的分压式射极偏置电路此电路的特点所下所述。1)利用电阻Rb1和Rb2的分压来稳定基极电位。2)利用发射极电阻RE使发射极电位从随IC增大而提高，使UBE下降，IB减小，将IC回调。通常UB>>UBE，所以发射极电流为下一页上一页[课题3.3]其他组态的三极管放大电路3.3.2共集电极放大电路(射极输出器)1.电路组成构建放大电路时，在三极管发射极串人电阻Re，使发射极电位UE随IC变化，通过C2将UE的变化量u0输出给负载，三极管集电极接到电源VCC构成共集电极放大电路，又称射极输出器。如图3-23所示。2.电路特点静态工作点下一页上一页[课题3.3]其他组态的三极管放大电路3.3.2共集电极放大电路(射极输出器)3.电压放大倍数Au、输入电阻Ri和输出电阻Ro共集电极放大电路的微变等效电路如图3-24所示，设RL’=Re∥RL。(1)电压放大倍数(2)输入电阻Ri下一页上一页[课题3.3]其他组态的三极管放大电路3.3.2共集电极放大电路(射极输出器)(3)输出电阻Ro下一页上一页[课题3.3]其他组态的三极管放大电路3.3.3共基极放大电路共基极放大电路如图3-26所示。ui从发射极输入，uo从集电极输出，基极是交流通路的公共端。由共基极放大电路的小信号等效电路图3-26(c)所示可知：可见，共基极电路的放大倍数与共发射极电路大小相同，符号相反。Au为正值，ui与uo相位相同。由小信号等效电路可求得输入电阻Ri和输出电阻Ro为下一页上一页[课题3.3]其他组态的三极管放大电路3.3.4三种组态的基本放大电路比较三极管的三种放大电路组态(共发射极、共集电极和共基极)由于其电压、电流放大能力、输入电阻和输出电阻不同，对信号的放大有各自不同的特点，因此适用于不同的应用场合。如表3-2所示。以上以NPN型三极管作为例子进行了讨论，对于PNP型三极管，其工作原理与应用方法与NPN型类似，以上分析的电路也适用于PNP型三极管，但由于PNP三极管的电极电流方向与NPN型相反，因此需将电路中电源的正负极性、电容的正负极性等互换。上一页返回[课题3.4]用场效应晶体管实现小信号放大场效应晶体管是电压控制型半导体器件(电压uGS控制电流iD)，简称场效应管。分类如下所示。下一页[课题3.4]用场效应晶体管实现小信号放大3.4.1N沟道增强型绝缘栅场效应晶体管特性及其放大电路1.结构与符号N沟道增强型绝缘栅场效应晶体管的结构示意图外形如图3-27所示，三个电极分别为栅极(g)、漏极(d)和源极(s)。2.N沟道增强型绝缘栅场效应晶体管的电气特性按图3-28连接电路，测试得N沟道增强型绝缘栅场效应晶体管的转移特性曲线(uGS~iD)和输出特性曲线(uDS~iD)如图3-29所示。下一页上一页[课题3.4]用场效应晶体管实现小信号放大3.4.1N沟道增强型绝缘栅场效应晶体管特性及其放大电路(1)转移特性曲线1)uGS<UGS(th)(开启电压)时，iD≈0;2)uGS>UGS(th)后，iD开始导通，iD随uGS的增大而增大，uGS具有控制iD的能力，iD与uGS的关系，可用下式近似表示:下一页上一页[课题3.4]用场效应晶体管实现小信号放大3.4.1N沟道增强型绝缘栅场效应晶体管特性及其放大电路(2)输出特性曲线1)uGS>UGS(th)且保持不变时，uGS由0开始增大，iD迅速升高，uGS越大，iD增速越快，D、S极间等效电阻的大小取决于uGS的大小，这个区域称为可变电阻区，见特性曲线中的①区。2)当uDS增大到一定程度(uDS>UGS(th))时，iD趋于饱和，其数值几乎不随uDS的变化而变化，表现出恒流特性，这个区域称为恒流区(饱和区)，见特性曲线中的②区。3)当uDS很大时，漏源极之间会发生击穿，iD急剧增大，若不加以限制，就容易造成场效应管损坏。这个区域称为击穿区，见特性曲线中的③区。下一页上一页[课题3.4]用场效应晶体管实现小信号放大3.4.1N沟道增强型绝缘栅场效应晶体管特性及其放大电路3.用N沟道增强型绝缘栅场效应管组成放大电路图3-30所示电路是分压式偏置共源极场效应管放大电路。(1)静态工作点的计算由图3-30所示的电路可以列出uGS与iD的方程(3.4.2)和(3.4.3)，联立求解即可算出电路的静态工作点(要满足uGS>UGS(th)的条件)。下一页上一页[课题3.4]用场效应晶体管实现小信号放大3.4.1N沟道增强型绝缘栅场效应晶体管特性及其放大电路(2)电压放大倍数AU、输入电阻Ri和输出电阻Ro的计算1)场效应管的小信号等效电路。可画出场效应管的简化小信号等效电路，如图3-31所示。2)用小信号等效电路法分析场效应管放大电路。应用小信号等效电路法来分析计算场效应管放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻，其步骤与分析三极管放大电路相同。图3-32所示为共源极放大电路的小信号等效电路。下一页上一页[课题3.4]用场效应晶体管实现小信号放大3.4.2N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管特性及其放大电路1.结构与符号N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管的外形如图3-33所示，三个电极分别为栅极(g)、漏极(d)和源极(s)。图3-34(a)所示为N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管的符号。图3-34(b)所示为P沟道耗尽型绝缘栅场效应管的图形符号。下一页上一页[课题3.4]用场效应晶体管实现小信号放大3.4.2N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管特性及其放大电路

2.N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管的电气特性

N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管的转移特性曲线(UGS~iD)和输出特性曲线(UDS~iD)如图3-35所示。(1)转移特性曲线

1)UGS=0时，iD=IDSS;2)iD随uGS增减而增减，当uGS减小到UGS(off)时，iD减小为0，称为夹断。iD与uGS的关系，可用下式近似表示:下一页上一页[课题3.4]用场效应晶体管实现小信号放大3.4.2N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管特性及其放大电路(2)输出特性曲线输出特性曲线与N沟道增强型绝缘栅场效应管相似，不同的是增强型场效应管的UGS只能取正值，而耗尽型场效应管的UGS既可取正值也可取负值。从输出特性可知，使MOS管工作在恒流区，同样可以用UGS来对iD进行控制，进而实现放大作用。下一页上一页[课题3.4]用场效应晶体管实现小信号放大3.4.2N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管特性及其放大电路3.用N沟道耗尽型绝缘栅场效应管组成放大电路图3-36所示电路是分压式自偏压共源极场效应管放大电路。(1)静态工作点的计算下一页上一页[课题3.4]用场效应晶体管实现小信号放大3.4.2N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管特性及其放大电路(2)电压放大倍数Au、输入电阻Ri和输出电阻Ro的计算下一页上一页[课题3.4]用场效应晶体管实现小信号放大3.4.2N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管特性及其放大电路4.自偏压场效应管放大电路由N沟道耗尽型绝缘栅场效应管的转移特性曲线知道，uGS也可以取负值，即在图3-36所示电路中，令Ug=0，电路仍然具有放大作用，如图3-37所示，称为自偏压电路。电路计算如下:(1)静态工作点的计算下一页上一页[课题3.4]用场效应晶体管实现小信号放大3.4.2N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管特性及其放大电路(2)电压放大倍数AU、输入电阻Ri和输出电阻Ro。自偏压场效应管放大电路的小信号等效电路如图3-38所示，有下一页上一页[课题3.4]用场效应晶体管实现小信号放大3.4.3N沟道结型场效应晶体管特性及其放大电路

1.结构与符号结型场效应管(Junction

TypeFieldEffectTransistor)的特性和耗尽型绝缘栅场效应管类似。图3-39所示分别为N沟道和P沟道的结型场效应管的图形符号。

2.N沟道结型场效应管的电气特性

N沟道结型场效应管的转移特性曲线(uGS~iD)和输出特性曲线(uGS~iD)如图3-40所示。下一页上一页[课题3.4]用场效应晶体管实现小信号放大3.4.3N沟道结型场效应晶体管特性及其放大电路3.用N沟道结型场效应管组成放大电路图3-41所示电路是分压式偏置共源极结型场效应管放大电路，图3-42所示为自偏压结型场效应管放大电路，二者的工作原理和参数计算与前面例子相似。下一页上一页[课题3.4]用场效应晶体管实现小信号放大3.4.4场效应晶体管的主要参数

1.夹断电压UGS(off)或开启电压UGS(on)

当UGS为某固定值时，使漏极电流iD接近零(或按规定等于一个微小电流)，这时的栅源极电压即为夹断电压UGS(off)耗尽型)或开启电压UGS(th)增强型)。2.零偏漏极电流IDSS

当UDS为固定值时，栅源电压UGS为零时的漏极电流。

3.漏极击穿电压U(BR)DS

当UDS增加，使ID开始剧增时的UDS称为U(BR)DS。使用时，UDS不允许超过此值，否则会烧坏管子。4.栅源击穿电压U(BR)GS

使二氧化硅绝缘层击穿时的栅源电压叫做栅源击穿电压U(BR)GS，一旦绝缘层击穿将造成短路现象，使管子损坏。下一页上一页[课题3.4]用场效应晶体管实现小信号放大3.4.4场效应晶体管的主要参数5.直流输入电阻RGS

是指栅源间所加一定电压与栅极电流的比值。MOS管的RGS数值很大，在1010Ω左右。

6.漏极最大功耗PDM

是管子允许的最大耗散功率。

7.跨导gm

在UDS为规定值的条件下，漏极电流变化量和引起这个变化的栅源电压变化量之比，称为跨导或互导，即下一页上一页[课题3.4]用场效应晶体管实现小信号放大3.4.5使用场效应晶体管的注意事项1)保存绝缘栅场效应管应使三个电极短接，避免栅极悬空。焊接时，电烙铁外壳应良好接地，或烧热电烙铁后切断电源再焊。测试绝缘栅场效应管时，应先接好线路再除去电极直接的短接，测试结束后应先短接各电极。测试仪器要接地良好。2)有些场效应管将衬底引出，故有4个管脚，这种管子的漏极与源极可以互换使用。但有些场效应管在内部已将衬底与源极连接在一起，只引出3个电极，这种管子的漏极和源极不能互换使用。上一页返回[课题3.5]多级放大电路3.5.1多级放大电路电压放大倍数Au、输入电阻Ri和输出电阻Ro图3-44所示为一个三级放大电路示意图，该电路的输入信号为ui，输出信号为uo，前级的输出信号就是后级的输入信号，各级的输入信号分别为ui1

、ui2和ui3，输出信号分别为uo1

、uo2和uo3

，电压放大倍数分别为Au1

、Au2和Au31.电压放大倍数多级放大电路的电压放大倍数=各单级电压放大倍数的乘积下一页[课题3.5]多级放大电路3.5.1多级放大电路电压放大倍数Au、输入电阻Ri和输出电阻Ro2.输入电阻多级放大电路的输入电阻R，就是第一级的输入电阻Ri1，即

Ri=Ri13.输出电阻多级放大电路的输出电阻等于最后一级(第n级)的输出电阻。下一页上一页[课题3.5]多级放大电路3.5.2多级放大电路级间耦合方式1.阻容耦合图3-45所示电路是用电容C2将两个单级放大电路连接起来的两级放大电路。阻容藕合的特点是：

由于前、后级之间是通过电容连接的，所以各级的直流电路互不相通，静态工作点各自独立，这样给电路的设计、调试和维修带来很大的方便。但由于耦合电容串接在信号通道中，对低频信号的阻碍作用大，低频信号衰减明显，故不适用于直流或缓慢变化信号的放大。下一页上一页[课题3.5]多级放大电路3.5.2多级放大电路级间耦合方式2.变压器耦合级与级之间通过变压器连接的方式，称为变压器耦合。图3-46所示电路为变压器藕合两级放大电路，第一级与第二级、第二级与负载之间均采用变压器耦合方式。变压器藕合的优点有：由于变压器隔断了直流，所以各级的静态工作点也是相互独立的。而且，在传输信号的同时，变压器还有阻抗变换作用，以实现阻抗匹配。但是，它的频率特性较差，常用于选频放大(如收音机中频放大)或要求不高的功率放大电路。下一页上一页[课题3.5]多级放大电路3.5.2多级放大电路级间耦合方式3.直接耦合前级的输出端直接与后级的输入端相连接的方式(也可以通过电阻连接)，称为直接耦合，如图3-47所示。直接耦合电路的频率特性好，变化缓慢的信号甚至是直流信号都可以正常藕合放大，但这个特点也容易引发零点漂移现象。由于直接耦合只用导线或电阻等元件，便于集成(大容量的电容和线圈都很难集成)，故直接耦合在集成电路中得到了广泛的应用。下一页上一页[课题3.5]多级放大电路3.5.3集成运算放大电路1.集成运放的符号和电路结构集成运算放大电路，简称集成运放或运放图3-48所示为理想集成运放的图形符号。集成运放的内部电路通常可以分为输入级、中间级、输出级和偏置电路四部分，如图3-49所示。2.集成运放的理想化理想化的集成运放具有以下特性：(1)开环差模电压放大倍数Aod→∞(2)开环差模输入电阻倍数rid→∞(3)开环输出电阻倍数ro→0(4)共模抑制比倍数KCMRR→∞(5)通频带倍数BW→∞下一页上一页[课题3.5]多级放大电路3.5.3集成运算放大电路表示输出电压和输入电压之间关系的特性曲线称为电压传输特性，从集成运放的传输特性(图3-50)看，可以分为线性区和非线性区。(1)线性区(2)非线性区由于Aod→∞，所以当u+略大于u-时，uo趋向输出正饱和电压Uom；当u+略小于u-时，uo趋向输出正饱和电压-Uom；输出电压的极性反映了两个输入电压的大小关系，可以用来比较两个输入电压的大小；运放的正、负饱和电压大小主要受正负电源电压限制。下一页上一页[课题3.5]多级放大电路3.5.3集成运算放大电路3.集成运放的分类(1)通用型运算放大器(2)高阻型运算放大器(3)低温漂型运算放大器(4)高速型运算放大器(5)低功耗型运算放大器(6)高压大功率型运算放大器下一页上一页[课题3.5]多级放大电路3.5.3集成运算放大电路4.集成运放的主要性能指标(1)输入失调电压(2)输入偏置电流(3)输入失调电流(4)开环差模电压放大倍数及其频率特性(5)最大差模输入电压(6)差模输入电阻(7)最大共模输入电压(8)共模输入电阻(9)共模抑制比(10)转换速率上一页返回[课题3.6]差动放大电路直接耦合放大电路的各级静态工作点会互相影响，还存在零点漂移现象。因此，需要通过采用差动放大电路进行克服。典型的差动放大电路如图3-51所示，电路有两个输入端和两个输出端，电路结构对称，对应位置的元器件的温度特性和参数相同，通常采用正负对称电源供电。输入电压从ui1和ui2送入，输出电压可以从uo1和uo2之间取出(uo=uo1-uo2)，称为双端输出，也可以从任一输出端对地取出，称为单端输出。静态时，ui1和ui2为零，由于电路和元器件参数对称，所以UC1=UC2，uo=UC1-UC2没有信号输入，也没有信号输出。如图3-52所示。下一页[课题3.6]差动放大电路给差动放大电路输入一对大小相等、极性相同的信号(称共模信号)时，由于电路对称、输入电压相同，所以uo1和uo2同步变化，如图3-53所示。给差动放大电路输入一对大小相等、极性相反的信号(称差模信号)时，uo1和uo2分别向相反的方向作等幅变化，如图3-54所示。如果只从差动放大电路的一个输出端取输出信号，即单端输出，则输出信号的大小只等于双端输出信号幅值的一半，同时，输出电阻等于单边电路的输出电阻。上一页返回[课题3.7]放大电路的频率响应放大电路的电压放大倍数与频率的关系称为幅频特性。图3-57所示的分别是阻容藕合单级放大电路的幅频特性和相频特性。它说明，在阻容藕合放大电路的某一段频率范围内，电压放大倍数|Au|与频率无关，是一个常数。随着频率的增高或降低，电压放大倍数要减小。同时输出电压与输入电压之间的相位差也随输入信号的频率而改变，这种特性称为相频特性。当放大倍数下降为时所对应的两个频率，分别称为下限频率fL和上限频率fH。在这两个频率之间的频率范围，称为放大器的通频带。以图3-58所示电路为例，在分析放大电路的频率特性时，将频率范围分为低、中、高三个频段。返回小结1)放大的实质是信号对能量的控制作用，放大电路输出的大信号来源于电源，变化规律受输入小信号的控制。2)三极管是一种电流控制器件，基极小电流可以控制集电极电流的变化，从而具有了电流放大(控制)的能力。3)用三极管组成放大电路，应遵循以下原则：要保证三极管处于放大状态，有合适的静态工作点，要放大要的交流小信号能输入，放大后的交流信号能输出。4)合适的静态工作点是信号放大的基础，对放大电路进行分析包括静态分析和动态分析两个部分。5)三极管放大电路有共射、共集和共基三种电路形式，共射电路的电压放大倍数较大，应用广泛，其中具有稳定静态工作点作用的分压偏置电路较为常见；共集电路输入电阻高，输出电阻小，电压放大倍数接近1，适用于信号的跟随；共基电路输入电阻小，适用于高频放大。下一页小结6)场效应晶体管是电压控制型器件，利用栅源极电压控制漏极电流。7)多级放大电路常见的稠合方式有阻容稠合、直接稠合和变压器稠合三种。8)采用直接藕合的多级放大电路容易出现零点漂移，它是由于环境温度的变化导致三极管参数发生改变而引起的，差动放大电路通过对称电路以及公共射极电阻的负反馈作用，有效地减少了温度变化对电路的影响。9)频率响应反映了放大电路对不同频率信号的放大能力。上一页返回图3-1蓄电池供电音响系统返回图3-2三极管外形图返回图3-3两种类型的三极管符号返回图3-4三极管特性测试电路返回表3-1三极管基极电流与集电极电流数据返回图3-5三极管输入特性返回图3-6三极管输出特性返回图3-7NPN三极管共射数测试电路返回图3-8三极管放大电路返回图3-9共射放大各点交流波形返回图3-10共射放大输出波形返回图3-11共发射极放大电路返回图3-13直流等效电路返回图3-14截止失真的IC和UCE波形返回图3-15饱和失真的IC和UCE波形返回图3-18三极管输入等效电路返回图3-19三极管输出等效电路返回图3-20三极管小信号等效电路返回图3-22分压式射极偏置电路返回图3-23共集电极放大电路返回表3-2三种组态放大电路比较返回图3-27增强型绝缘栅场效应晶体管返回图3-28增强型MOS电路返回图3-29N沟道增强型MOS特性返回图3-30分压式偏置电路返回图3-31场效应管简化小信号等效电路返回图3-32共源极放大电路的小信号等效电路返回图3-33N沟道耗尽型MOS结构示意图返回图3-34耗尽型绝缘栅场效应晶体管返回图3-35N沟道耗尽型MOS特性返回图3-36分压式自偏压电路返回图3-37自偏压电路返回图3-38共源小信号等效电路返回图3-39结型场效应晶体管返回图3-40N沟道结型MOS特性返回图3-41分压式偏置电路返回图3-42自偏压电路返回图3-44多级放大电路示意图返回图3-45两级阻容耦合放大电路返回图3-46两级变压器阻容耦合放大电路返回图3-47两级直接耦合放大电路返回图3-51差动放大电路返回图3-52差动放大电路静态返回图3-53共模输入返回图3-54差模输入返回图3-57放大电路单级的频率特性返回图3-58共发射极电路返回图3-24共集小信号等效电路返回图3-26共基极放大电路返回图3-48集成运放符号返回图3-49集成运放内部电路框图返回图3-50集成运放传输特性返回课题四改善放大器性能教学目析和要求1.能力目标要求1)在掌握反馈的基本概念和类型的基础上，判断反馈组态及其作用；2)在熟悉各种反馈对放大电路性能影响的基础上，按需求引入适当的负反馈；3)掌握深度负反馈电路交流性能指标的估算。下一页课题四改善放大器性能教学目析和要求2.知识目标要求1)理解反馈、反馈深度的概念，并能正确判断反馈类型和极性；2)牢固掌握负反馈放大器的四种组态并能正确判断；3)负反馈放大电路增益的一般表达式；4)了解负反馈对放大电路性能的影响，并能根据放大器性能的要求，正确选择负反馈；5)了解深度负反馈放大器闭环增益的估算法。下一页上一页课题四改善放大器性能[课题4.1]负反馈放大器[课题4.2]负反馈对放大性能的影响[课题4.3]深度负反馈放大电路放大倍数估算[课题4.4]负反馈放大电路测试小结[课题4.1]负反馈放大器4.1.1放大电路的线性失真及其改善方法放大器产生失真的原因主要有如下三种情况。1)放大器件的工作点进入了特性曲线的非线性区(饱和区或者截止区)，使输入信号和输出信号不再保持线性关系，这样产生的失真称为非线性失真。2)放大器的频率特性不好，对输入信号中不同频率成分的增益不同或延时不同，这样产生的失真称为线性失真。

3)由于放大电路中有隔直流电容、射极旁路电容、结电容和各种寄生电容，使得它对不同频率的输入信号所产生的增益及相移是不同的。这样，当入信号是非正弦波时，即使电路工作在线性区，也会产生失真，称为线性失真。下一页[课题4.1]负反馈放大器4.1.1放大电路的线性失真及其改善方法根据以上对产生失真原因的分析，可采用以下措施，以减少失真：合理选择放大器的工作点，使放大器工作于交流负载线的中部；在电路中引入负反馈以扩展放大器的通频带并改善其非线性失真。下一页上一页[课题4.1]负反馈放大器4.1.2反馈的基本概念1.反馈(1)开环放大器或基本放大器图4-1是一个放大器电路，它具有单向性的特点，信号只有从输入到输出一条通路，不存在其他通路，特别是没有从输出到输入的通路。这种放大器就叫做开环放大器或基本放大器。(2)闭环放大器为了改善基本放大器的性能，从基本放大器的输出端到输入端之间接入一个电阻R，如图4-2(a)所示，则在输入和输出间就引入了一条反向的信号通路，构成这条通路的网络叫做反馈网络(R)，这个反向传输的信号叫做反馈信号。由基本放大器和反馈网络构成的放大器叫做闭环放大器或反馈放大器。如图4-2(b)所示。下一页上一页[课题4.1]负反馈放大器4.1.2反馈的基本概念图4-3所示电路就是利用反馈控制原理组成的使静态工作点稳定的分压式偏置电路。T℃↑→ICQ↑→IE↑→URe↑→UBE(=UB-URe)↓→IB→

ICQ↓由于其改善的是电流ICQ，所以这种电路也称为电流负反馈式工作点稳定电路。下一页上一页[课题4.1]负反馈放大器4.1.2反馈的基本概念2.反馈的分类(1)按反馈的极性分类及判断负反馈：反馈信号xf削弱原来输入信号xi，使放大倍数|A|下降，多用于改善放大器的性能。正反馈：反馈信号xf加强原来输入信号xi，使放大倍数|A|上升，多用于振荡电路。它们的框图如图4-5所示。下一页上一页[课题4.1]负反馈放大器4.1.2反馈的基本概念(2)交流反馈与直流反馈这是按照反馈信号的成分来划分的。若反馈的信号仅有交流成分，则仅对输入回路中的交流成分有影响，这就是交流反馈；若反馈的信号仅有直流成分，则仅对输入回路中的直流成分有影响，这就是直流反馈。直流反馈用于稳定放大电路的静态工作点，交流反馈则用于改善放大器的交流性能。图4-11给出了交流反馈和直流反馈的例子。下一页上一页[课题4.1]负反馈放大器4.1.2反馈的基本概念(3)电流反馈和电压反馈若反馈信号与输出电压成正比，就是电压反馈；与输出电流成正比，就是电流反馈。判断是电压反馈还是电流反馈的常用办法是负载电阻短路法(亦称输出短路法)。这种办法是假设将负载电阻RL短路，也就是使输出电压为零。此时，若原来是电压反馈，则反馈信号一定随输出电压为零而消失；若电路中仍然有反馈存在，则原来的反馈应该是电流反馈。按电路结构也可用来判断电流、电压反馈。三极管和运算放大器中电压反馈和电流反馈的连接方式分别如图4-12和图4-13所示。下一页上一页[课题4.1]负反馈放大器4.1.2反馈的基本概念(4)串联反馈与并联反馈1)串联反馈。

反馈信号以电压形式串接在输入回路中，并以电压形式叠加决定净输入电压信号，即uid=ui-uf。从电路结构上看，反馈电路与输入端串接在输入回路。如图4-14所示。2)并联反馈。

反馈信号是并接在输入回路中，以电流形式在输入端叠加决定净输入电流信号，即iid=ii-if。如图4-14所示。3)串联、并联反馈对信号源内阻R:的要求是不同的。

为使反馈效果好，串联反馈要求RS越小越好，若RS太大则串联效果趋于零。并联反馈则要求RS越大越好，若RS太小则并联效果趋于零。下一页上一页[课