模拟电子技术367

第1章二极管1.1半导体材料 1.1.1本征半导体1.1.2杂质半导体1.1.3化合物半导体1.2PN结及其特性1.2.1PN结的结构1.2.2PN结的导电性能1.2.3PN结的电容效应1.3二极管 1.3.1二极管的结构、符号及分类1.3.2二极管的伏安特性1.3.3二极管的参数1.4二极管的应用1.4.1限幅1.4.2整流与滤波1.5其他类型二极管1.5.1稳压二极管1.5.2肖特基二极管1.5.3发光二极管1.5.4光敏二极管1.5.5变容二极管1.6二极管电路仿真1.6.1二极管基本特性仿真1.6.2二极管应用电路仿真本章目录本章内容要求：本章要初步认识半导体材料及其性质，进而学习半导体材料构成的PN结的结构、特性及二极管的分类与应用。1.1半导体材料导体：金、银、铜、铁等,具有良好的导电性能，导电率小于绝缘体：橡胶、塑料、玻璃等,导电性能极差，几乎不导电；

导电率大于半导体：导电性能介乎导体与绝缘体之间的物质，如硅、锗、硒等，导电率介于1.按导电性物质的分类2.半导体特性热敏特性：半导体在不同的温度条件下其导电性能不同，如热敏电阻。光敏特性：半导体材料的导电性能受照射光的波长、强度影响体现的特性，如光敏电阻、光敏二极管及光电池等。掺杂特性：掺入适量的杂质元素可以改变半导体材料的导电性能的特性，如二极管、三极管及场效应管等。1.1.1本征半导体纯净且不含杂质的半导体材料称为本征半导体。这一类的物质从原子微观结构上看通常具有4个价电子的典型特征，位于元素周期表的第IV主族，如硅和锗等。硅原子结构示意图

硅晶体结构在晶体中每个硅原子与相邻的4个硅原子之间通过共用最外层的价电子形成稳定的共价键结构，这样每个硅原子通过与相邻原子之间共用价电子形成8个最外层电子的稳定结构。自由电子与空穴：共价键断裂产生自由电子和空穴；自由电子带负电荷，空穴带正电荷。电子空穴对：自由电子与空穴总是成对出现，称为电子空穴对。电子电流：自由电子在半导体内部移动形成的导电电流称为电子电流。空穴电流：空穴参与导电形成的导电电流称为空穴电流。载流子：自由电子和空穴统称为载流子。图1-3载流子的形成载流子浓度：纯净的硅晶体在-273ºС（即热力学温度0K）内部没有可自由移动的载流子，不能导电，相当于绝缘体。当温度达到室温25ºС时，硅晶体中自由电子的浓度达到

。半导体材料具有

[填空1]

特性、

[填空2]

特性及

[填空3]

特性。作答正常使用填空题需3.0以上版本雨课堂填空题3分1.1.2杂质半导体P型半导体：在本征半导体中插入微量的+3价元素，如硼、铟等。受主元素：由于掺入的杂质元素可以接收自由电子形成共价键结构，因此把掺入的杂质元素称为受主元素。空穴浓度、高数量多：称为多数载流子，简称多子。自由电子的浓度低、数量极少，称为少数载流子，简称少子。1、P型半导体N型半导体：在本征半导体中掺入少量的+5价元素，如磷、砷等元素，即可构成N型半导体。图1-5N型半导体多数载流子：电子少数载流子：空穴+5价杂质原子：施主元素2.N型半导体1.1.3化合物半导体元素半导体：由单一的硅、锗等第IV主族元素构成的本征半导体也称元素半导体；化合物半导体：由几种元素化合而成的半导体材料称为化合物半导体，如砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）、碳化硅(SiC)及锑化铟（InSb）等。这一类的半导体材料由于在某些方面的突出特性而使其得到广泛的应用。化合物半导体材料也可以通过掺杂得到对应的杂质半导体。超高速集成电路高速计算机通信设备光纤通信航天系统半导体照明工程信息显示化合物半导体应用领域P型半导体掺入的杂质元素通常是（）+4价元素+3价元素+5价元素ABC提交单选题1分P型半导体中的杂质元素称为（）受主元素施主元素AB提交单选题1分N型半导体中多子和少子分别为（）空穴和电子电子和空穴AB提交单选题1分1.2PN结及其特性通过半导体加工工艺把P型半导体与N型半导体紧密的结合在一起，在两种材料的接触面之间就形成了PN结。1.2.1PN结的结构扩散运动：由于多子的浓度差引起的多子从浓度高的一侧向浓度低的一侧移动。图1-6扩散运动图1-7PN结漂移运动：少子彼此移动到对方参与导电，称为漂移运动。扩散运动和漂移运动达到平衡，耗尽层不再加宽，内电场也稳定下来，PN结形成。1.2.2PN结的导电性能1.正向伏安特性把P型区接电源的正极，N型区接电源的负极，此时称PN结加正向电压或PN结正偏；处于正偏状态下的PN结的电流与电压的关系称为PN结正向伏安特性。图1-8PN结正偏图1-9PN结正向伏安特性死区电压正向导通电压2.反向伏安特性P型区接直流电源的负极，N型区接直流电源正极，称PN结外加反向电压，或PN结反偏。处于反偏状态下的PN结的电流与电压的关系称为PN结反向伏安特性。图1-10PN结反偏图1-11PN结反向伏安特性反向饱和电流：把反偏状态下由于少子的漂移而形成的反向漏电流称为PN结的反向饱和电流，用IS表示。反向击穿：雪崩击穿+齐纳击穿1.2.3PN结的电容效应扩散电容CD：当PN结正偏导通时，P型区的空穴扩散到N型区，使得N型区的空穴浓度大幅提高，同样，N型区的电子也扩散到P型区，使得P型区的电子的浓度大幅提高，此时就相当于在PN结的N型区存储了一定量的正电荷，P型区存储了一定量的负电荷，从而产生扩散电容效应。扩散电容效应的大小与PN结的正偏电压的高低及导通的程度相关，正偏电压越高，导通程度越强，扩散电流越大，扩散电容效应愈强。势垒电容CT：当PN结反偏时，在PN结接触面两侧会体现出一定的势垒电容效应。在PN结接触面两侧存在耗尽层，耗尽层P型区一侧带负电，N型区一侧带正电，就相当于一个电容，当PN结反偏时，耗尽层会变宽，等效地相当于电容两极板的荷电量增加，势垒电容效应增强。在高频应用场合必须考虑PN结的电容效应。不同的二极管的结电容不同，用途也有较大差异。PN结具有[填空1]特性，当PN结加正偏电压时[填空2]，加反偏电压时

[填空3]

。作答正常使用填空题需3.0以上版本雨课堂可为此题添加文本、图片、公式等解析，且需将内容全部放在本区域内。正常使用需3.0以上版本此处添加答案解析答案解析答案解析填空题3分TheEnd!ThankYou!1.3二极管1.3.1二极管的结构、符号及分类图1-12二极管的结构图1-13二极管的符号按照制造二极管PN结的材料来分，可以分为锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管等；按照制造二极管采用的工艺来分又可以划分为点接触型、面接触型和平面型几种。点接触型二极管：结电容小，高频响应性能好，广泛应用于检波、混频等应用场合；不足在于由于PN结的面积小，能够流过的电流较小，能够承受的最大反向电压较低。面接触型二极管：PN结面积较大，因而可以允许较大电流通过，也能承受较高的反向电压及较高的工作温度，但由于结电容较大，不能用于高频，主要用于低频、大电流的电路中。平面型二极管：管子性能稳定；利于集成制造，二极管的参数一致性好；光刻及扩散工艺可以控，PN结的面积大小及二极管参数可控，能够生产不同性能的、满足不同场合的需求的产品。1.3.2二极管的伏安特性二极管的伏安特性就是PN结的伏安特性，将PN结的正向伏安特性和反向伏安特性画在一张图上就可以得到二极管的伏安特性，这里规定二极管所加电压的参考正方向为正偏电压方向，规定流过二极管电流的参考正方向为正偏电流方向。曲线①为硅二极管的伏安特性正偏导通后的管压降约为0.6V到0.7V左右；反向漏电流较小。曲线②为锗二极管的伏安特性正偏导通后的管压降约为0.2V到0.3V左右；反向漏电流较大。图1-15二极管的伏安特性图1-16温度对伏安特性的影响曲线①对应的温度为t1，曲线②对应的温度为t2，并且t1<t2当二极管正偏时，温度升高二极管的死区电压减小，管压降相同时温度越高产生的正偏导通电流越大；当二极管反偏时，温度越高反向饱和电流越大，反向击穿电压幅值越高。伏安特性的函数表达式：二极管的反向饱和电流为温度电压当量，在室温时其值近似为26mV。

当二极管正偏导通时，当二管反偏时，温度对二极管伏安特性的影响1.3.3二极管的参数1．最大正向平均电流指的是二极管长期工作时所允许通过的最大正向平均电流，也称为最大整流电流。2．反向击穿电压指的是二极管能够承受的最大反向电压，该参数为二极管的极限参数，当二极管所承受的反偏电压超过此参数时，二极管极易击穿损坏。3．反向饱和电流该参数是在常温条件下，给二极管施加一定的非击穿反偏电压测量得到的反向漏电流，此值越小，二极管反偏截止性能越好。该参数对温度很敏感。4．最高工作频率指保持二极管的单向导电性不被破坏情况下，能够给二极管施加的交流信号的最高频率。

5．直流电阻6．交流电阻温度升高时二极管的反向饱和漏电流将（）。增加减小保持不变ABC提交单选题1分保持二极管的正向导通压降不变，当温度升高时二极管的正向导通电流将（）不变减小增大不确定ABCD提交单选题1分1.4二极管的应用二极管的应用非常广泛，可以用于整流、检波以及限幅等，这些应用多是依据二极管的单向导电性原理工作的。理想二极管：认为二极管正偏即导通，并且导通后二极管的管压降也认为是零，二极管在反偏状态下完全截止，导通电流为零，并且认为二极管不会发生反向击穿。1.4.1限幅限幅电路又可以分为上限幅电路、下限幅电路及双向限幅电路等。1.上限幅电路图1-19上限幅电路图1-20上限幅波形2.下限幅电路图1-21下限幅电路图1-22下限幅波形3.双向限幅电路图1-23双向限幅电路图1-24双向限幅波形1.4.2整流与滤波整流电路是把交流信号转换直流信号的变换电路，在电源电路中应用广泛。整流电路也是利用二极管的单向导电性工作的。整流电路种类较多，这里主要介绍单相整流电路，它是把单相交流电转换为直流电的基本电路，按照结构单相整流电路又可以划分为单相半波整流电路、单相全波整流电路和单相桥式整流电路，1.单相半波整流输出电压平均值：负载RL上的平均电流：在半波整流及滤波电路中二极管在u2负半周承受的最高反向电压为为确保整流二极管不被反向击穿，电路中所选二极管的反向击穿电压应满足：半波整流滤波电路当满足，输出电压平均值可以按照下式估算图1-26单相半波整流滤波电路2.单相全波整流输出平均电压负载平均电流二极管实际所承受反向电压图1-27单相全波整流电路单相全波整流滤波电路当满足，输出电压平均值可以按照下式估算图1-28单相全波整流滤波电路3.单相桥式整流图1-29单相桥式整流电路输出平均电压负载平均电流二极管实际所承受反向电压单相桥式整流滤波电路当满足，输出电压平均值可以按照下式估算半波整流电路中二极管承受的最大反向电压为（）。ABCD提交单选题1分在全波整流电路中二极管所承受的最大反向电压为（）。ABCD提交单选题1分TheEnd,Thanks!1.5其他类型二极管前面主要讨论了普通二极管，另外还有一些特殊用途的二极管，如稳压二极管、肖特基二极管、发光二极管、光敏二极管和变容二极管等，1.5.1稳压二极管1）稳定电压指稳压二极管在反向击穿导通，并且流过规定测试电流IZ

的情况下测得的反向击穿电压值。2）最大调整电流指在一定温度条件下保持稳压管能够长时间稳定工作情况下测得的稳压管所能承受反向导通电流的最大值。3）最大浪涌电流指稳压管可以承受的瞬时冲击电流的最大值，通常该电流值远大于稳压管的最大调整电流值。4）最大耗散功率指稳压管能够承受的最大功率，稳压管在稳压状态下的功率为管压降与最大调整电流的乘积，最大耗散功率，即：1.稳压二极管及其参数5）动态电阻指稳压管在反向击穿导通的情况下，交流小信号引起的稳压管稳定电压的变化量与流过稳压管电流的变化量的比值，即6）电压温度系数使稳压管流过测试电流测量环境温度每变化1ºC引起的稳压管稳压值相对于稳定电压UZ的变化量与稳定电压之比的百分数。即负温系数：稳定电压小于4.5V的稳压管电压温度系数为负值，即温度升高稳压管的稳定电压减小；正温系数：稳定电压大于5.5V的稳压管电压温度系数为正值，即温度升高稳压管的稳定电压会增加；稳定电压介于4.5~5.5V之间的稳压管其电压温度系数可能为正，也可能为负，与具体的温度范围有关。2.二极管稳压电路分析输入信号输出电压图1-32二极管稳压电路图1-33交流等效电路交流输出电压由于因此当负载本身发生变化时，稳压二极管也可以实现输出电压的基本稳定。因此RL变化引起的输出变化并不大。输入的电压的变化在输出负载上引起的分量很小1）稳压原理分析1）稳压电路参数计算稳压二极管要取得较好的稳压效果，必须使稳压二极管上的电流保持在最小调整电流到最大调整电流范围内变化。稳压二极管电流为满足则即考虑输入信号和负载的变化，可得3设计举例例1-1：如图1-34所示，输入电压的范围5~7.5V，负载电阻RL=180Ω，选用稳压二极管1N4729实现稳压，已知1N4729的稳定电压为3.6V，调整电流的最大值为250mA，请选择合适的调整电阻R。解：选取最小调整电流为负载电流的1/4，根据前述结论可得：解得选取R=47Ω的电阻，此时R上的最大电流为则调整电阻上的功率为安全起见选择47Ω/1W的电阻。1.5.2肖特基二极管德国物理学家华特.肖特基（WalterHermannSchottky）发明并以其名命名这种类型的二极管以示纪念。PN结是P型半导体与N型半导体材料相结合的形成的，而肖特基二极管的PN结是由金属与N型半导体材料相结合形成的。正向导通的电压低，死区电压小，正向导通时的管耗更小；结电容效应小，开关的速度高，更适合高速场合应用；不足在于其反向耐压值小，通常在100V左右。肖特基二极管特点：1.5.3发光二极管（Light-EmittingDiode,简称LED）发光二极管是一种能把电能转换成光能的半导体器件。当发光二极管正偏导通时，P型区的空穴和N型区的电子相互扩散并进行复合时会以光的形式向外释放出能量；PN结的材料不同，掺杂的粒子浓度和种类不同发光的波长也不同，既可以发出可见光，也可以发出不可见光。发光二极管正偏导通时的管压降较高，通常根据材料及发光颜色不同管压降从1.5V到3.0V左右。序号光谱波长范围（nm）发光半导体材料1红外线740~1.0×109砷化镓、铝砷化镓、磷化铟镓2红色625~740砷化镓、铝砷化镓、磷化铟镓3橙色590~625磷化铝铟、镓砷化镓、磷化铟镓4黄色565~590磷砷化镓、磷化镓5绿色500~565氮化镓、铟氮化镓、碳化硅6青色485~500氮化镓7蓝色440~485铟氮化镓、碳化硅、硒化锌8紫色380~440氮化铝,氮化铝镓9紫外线100~440氮化铝,氮化铝镓信号指示信息显示信号传输照明元件发光管应用1.5.4光敏二极管光敏二极管也称光电二极管，是将光信号变成电信号的半导体器件。光敏二极管的PN结具有显著的光敏特性。把光敏二极管完全不受光照射的情况下测得的反向饱和漏电流称为暗电流，该电流很小，和普通的二极管反向饱和电流相当。把在光照射情况下测得的电流称为光电流，光照越强光电流越大，这实际上就是光敏二极管把光信号转换为电信号的基本原理。不同种类的光敏二极管对不同波长的光敏感，有些光敏二极管对可见光敏感，有些对不可见光敏感，例如家电遥控接收用光敏二极管就是对红外光敏感的。用途：各种光电检测及转换电路。1.5.5变容二极管变容二极管是靠PN结的电容效应工作的，在应用变容二极管时主要是利用其势垒电容，因此，变容二极管必须工作在反偏状态下。变容二极管的容量很小，通常为pF级，其应用场合主要是高频场合，如利用变容二极管实现调频、调相等。THEEND!THANKYOU!第2章三极管及其放大电路2.1三极管2.1.1三极管的结构2.1.2三极管的电流放大作用2.1.3三极管的特性曲线2.1.4三极管的参数2.2共射极放大电路及其静态分析2.2.1共射极放大电路组成原理2.2.2直流通路与交流通路 2.2.3静态工作点的解析法分析2.3共射极放大电路图解法分析2.3.1图解法分析2.3.2静态工作点设置对放大器的影响2.3.3输出带载时的动态分析2.4微变等效电路分析法2.4.1微变等效电路模型2.4.2共射极放大电路微变等效电路分析2.5其它放大电路分析2.5.1共集电极放大电路分析2.5.2共基极放大电路分析2.5.3基本放大电路比较2.6静态工作点稳定放大电路2.6.1温度对放大电路工作点的影响2.6.2分压式静态工作点稳定放大电路2.7多级放大器2.7.1级间耦合方式2.7.2多级放大器分析2.8三极管及其放大电路仿真2.8.1三极管特性测试2.8.2三极管放大电路仿真

本章目录及内容：本章内容要求：本章首先介绍三极管的结构及放大的基本原理；其次，介绍三极管放大电路的静态、动态分析方法及三种典型的三极管放大电路；最后，通过静态工作点稳定放大电路说明改善三极管放大电路性能的方法，并且说明了多级放大器组成原理及分析方法。2.1三极管三极管也称双极型三极管（BipolarJunctionTransistor-BJT），三极管的种类繁多，按照三极管的内部结构可分为NPN型和PNP型，按照三极管PN结的材料可分为硅管和锗管，按照三极管的工作频率范围可分为低频管、中频管及高频管，按照三极管的功率可分为小功率管、中功率管和大功率管等。图2-1三极管的结构与符号2.1.1三极管的结构集电区：掺杂浓度较低；基区：掺杂浓度低，且非常薄；发射区：掺杂浓度高发射结集电结基极（base---简称b极集电极（collector---简称c极）发射极（emitter---简称e极）2.1.2三极管的电流放大作用三极管的工作状态：放大状态、截止状态和饱和状态。放大状态是三极管最主要的工作状态，对于小信号的放大及传递通常都是通过放大状态来实现的。图2-2三极管电流放大示意图1.放大状态条件三极管要进入放大状态必须满足的条件：发射结正偏，集电结反偏。2.放大状态下载流子的运动分析1）发射极发射及多子的复合发射：发射区在发射结正偏情况下向基区因扩散而注入大量电子的过程；多子复合：注入基区的电子与基区空穴复合，复合后仍有大量的电子剩余。2）集电极收集及少子的复合集电极收集：基区的这些电子在集电结反偏电场的作用下顺利漂移到集电区，被集电区收集，这个过程就称为集电区的收集作用。少子复合：基区和集电区本来就有的少子也彼此漂移并相互复合。3.放大状态下的电流关系分析基区复合电流：基区与发射区多子之间复合形成的电流。收集电流：发射区注入到基区的电子扩散到集电结并被集电区收集的电子形成的电流。发射极电流：反向饱和电流：基区和集电区少子在集电结反偏情况下形成的漂移电流可得如下关系共基直流电流放大倍数反映了三极管把射极电流转换为集电极收集电流的能力，范围在0.95~0.995之间定义共射直流电流放大倍数定义三极管的穿透电流共射直流电流放大倍数反映了三极管基极电流对集电极电流的控制能力。当三极管处于放大状态时，基极有一个电流IB，则集电极就会产生一个倍的电流IC，这就是三极管的电流放大作用的体现，应用三极管进行信号放大实际上就是基于它的电流放大原理工作的。

1.三极管按照结构可以分为[填空1]和[填空2]两种。2.三极管的电流放大作用是在[填空3]状态下实现的，在该状态下基极电流对集电极电流具有控制作用，可表示为。作答正常使用填空题需3.0以上版本雨课堂填空题3分关于三极管结构的描述不正确的是基区很薄,掺杂浓度低；发射区掺杂浓度高；集电区掺杂浓度不高,但与基区的接触面积大；发射区和集电区是同样材质的半导体。ABCD提交单选题1分2.1.3三极管的特性曲线1.输入特性曲线死区电压导通后基极电流随UBE近似按照指数规律上升UCE增加输入曲线继续右移2.输出特性曲线三极管的输出特性是指保持三极管的发射结偏置电压或基极输入电流不变的情况下，三极管集电极电流iC与三极管管压降uCE之间的函数关系，即当三极管的发射极正偏，集电结也正偏就进入饱和工作状态。集电结正偏意味着集电极的电压很低，低于基极的电压，此时集电极相对于基极的电压为负，管压降uCE很小，在该状态下集电极电流iC随管压降uCE的增加近似成线性增加，这是由于在饱和状态下，集电结的收集作用由于集电结正偏大大减弱，在管压降很小时，集电结完全正偏，收集作用很弱，随着管压降uCE的增大集电结正偏程度减弱，并逐渐转向反偏，收集作用增强，电流iC增加。在饱和状态下，三极管的集电极电流与基极电流之间没有线性的关系，基极电流的上升并不会引起集电极电流成比例的上升。饱和区和饱和状态截止区与三极管的截止状态相对应，当三极管的发射结与集电结均处于反偏状态时，三极管即处在截止状态，在该状态下基极电流为零，发射结不能向基区注入电子，集电极电流近似为零，并且不会随管压降的变化而变化。此时的三极管没有电流放大作用，集电极与射极之间几乎截止，实际上此时从集电极到发射极之间有很小的漏电流，该电流就是截止区和截止状态2.1.4三极管的参数1.集电极-基极击穿电压U(BR)CBO指三极管发射极开路情况下集电极与基极之间的反向击穿电压，是集电极与基极之间能够承受反向电压的最大值。2.集电极-发射极击穿电压U(BR)CEO指三极管基极开路情况下集电极与发射极之间的击穿电压，是集电极与发射极之间能够承受电压的最大值。3.发射极-基极击穿电压U(BR)EBO指三极管集电极开路情况下基极与发射极之间的反向击穿电压，是基极与发射极之间能够承受的最大反向电压。4.集电极-基极漏电流ICBO指三极管发射极开路的情况下，集电极与基极之间施加反偏电压时集电极与基极之间的漏电流。正常情况下该参数值很小，只有微安级。5.集电极-发射极漏电流ICEO指三极管基极开路的情况下，集电极与发射极之间的漏电流，即集电极到发射极之间的穿透电流，通常也只有微安级。6.直流电流增益hEF该参数实际上就是前面提到的共射极直流电流放大倍数，通常中小功率的三极管的hEF在几十到几百之间，低频大功率三极管的hEF通常较低，只有十几。7.饱和管压降UCE(sat)指三极管饱和导通时集电极与发射极之间的压降，通常为零点几伏左右。8.集电极最大电流ICM指三极管工作时集电极允许流过的连续电流平均值的最大值，该电流是三极管工作时集电极电流的上限。9.最大耗散功率PCM指三极管工作时自身允许消耗功率的最大平均值。10.特征频率fT指三极管共射极交流电流放大倍数降低到1时所加输入信号的频率，用fT表示。低频管：fT<3MHz高频管：fT>30MHz中频管：3MHz<fT<30MHz三极管处于放大状态的条件是（）发射结正偏，集电结正偏；发射结反偏，集电结正偏；发射结正偏，集电结反偏；发射结反偏，集电结反偏；ABCD提交单选题1分三极管处于饱和状态的条件是（）发射结正偏，集电结正偏；ABCD提交发射结反偏，集电结正偏；发射结正偏，集电结反偏；发射结反偏，集电结反偏；单选题1分要使三极管处于截止状态应满足的条件是（）。ABCD提交发射结正偏，集电结正偏；发射结反偏，集电结正偏；发射结正偏，集电结反偏；发射结反偏，集电结反偏；单选题1分Theend2.2共射极放大电路及其静态分析由三极管组成的基本放大电路可分为共基极放大电路、共射极放大电路和共集电极放大电路，其中共射极放大电路应用最广泛，因此首先介绍它的电路组成及分析方法。2.2.1共射极放大电路组成原理基极回路集电极回路放大状态直流通路输入回路输出回路交流通路交流信号放大2.2.2直流通路与交流通路叠加定理告诉我们：在线性电路中，任一支路的电压或电流都是各个独立信号源单独作用下在该支路中产生的电压或电流的代数和。直流通路交流通路2.2.3静态工作点的解析法分析静态：放大电路的直流工作状态，即交流输入信号为零时电路的状态。静态工作点：放大电路的直流偏置状态，主要参数包括：基极的偏置电流IBQ、集电极偏置电流ICQ及集电极-发射极之间的管压降UCEQ等。两个回路：一个是基极回路，一个是集电极回路对于基极回路对于集电极回路直流负载线：集电极电流ICQ与集电极-发射极压降UCEQ的约束关系。例2-1

如图2-9（a）所示为某共射极放大电路，Rb=100k，Rc=1k，电源电压为+12V，三极管的放大倍数，请估算三极管的静态工作点，并画出放大器的交流通路。解：1.估算静态工作点2.画交流通路画交流通路的基本原则：直流电压源当零处理，正负极短接，把耦合电容短接。按照这个原则可以画出该放大电路的交流通路如图2-9（b）所示。2.3共射极放大电路图解法分析常采用的动态分析方法有图解分析法和解析法。2.3.1图解法分析图解法是通过放大电路和三极管的特性曲线揭示放大器如何工作的分析方法。1.基极电压电流映射关系基极偏流IBQ基极-射极偏压UBEQ集电极电流ICQ静态管压降为UCEQ静态工作点Q输入信号通过输入特性的映射，处于放大状态的三极管可以把基极-射极之间的微小电压变化转换为基极电流的变化。2.基极-集电极电流映射关系交流放大倍数为β：就是Q点切线的斜率。集电极电流为基极电流的变化可以被近似线性的转换为集电极电流的变化。3.集电极电流电压映射关系集电极回路方程空载交流负载线输入为集电极电流输出为集电极电压集电极电流的变化引起集电极电压的变化，使得叠加在ICQ之上的集电极交流电流ic转换为叠加在集电极直流电压UCEQ上的交流电压信号uce；输入交流信号ube与输出信号uce的相位是相反的。2.3.2静态工作点设置对放大器的影响1.工作点Q1太低，临近截止区，输入交流信号负半周很容易使三极管进入截止状态，集电极电流出现割底失真，输出交流电压信号出现削顶失真；2.工作点Q2太高，临近饱和区，在交流输入信号的正半周，由于集电极电流增大使得三极管的管压降接近饱和，集电极电流无法继续增大，出现集电极电流的削顶失真，输出交流电压信号出现割底失真。结论：工作点尽量位于负载线的中间，这样信号输出波形好，输出幅度大。2.3.3输出带载时的动态分析设静态工作点为Q（UCEQ，ICQ）集电极电流集电极-发射极电压由交流通路可知由于因此集电极-发射极电压令令带载时的交流负载线带载时的交流负载线过Q（UCEQ，ICQ）斜率为-1/ŔL对比可以看出带载后输出交流电压信号的幅值下降了。TheEnd2.4微变等效电路分析法2.4.1微变等效电路模型微变等效电路是在适当的静态偏置条件下，放大电路加入小信号时对三极管的线性化处理模型。1.微变等效电路从三极管的输入特性上可知，在静态工作点Q附近，发射结电压的变化与基极电流的变化近似是线性的。交流电流ib与发射结上的交流小信号ube成比例，那么按照欧姆定律基极与发射极之间可以等效为一个电阻rbe；在静态工作点Q附近，集电极电流变化可以看成是由基极电流变化控制的，于是，集电极电流变化可以看成基极电流变化量的受控源。2.rbe的计算基区体电阻rbb́：三极管的种类、型号不同而不同，一般低频小功率三极管约为几百欧；发射区体电阻re：发射区掺杂浓度高，体电阻小，通常只有几欧，。集电区体电阻rc：集电区体电阻由于有较高的掺杂和较大的面积因此也较小：́集电结电阻rćb́发射结电阻rb́e基极到发射极的总的等效电阻rberbe是三极管在动态时的交流等效参数，它的大小与三极管的静态工作点有关，但是rbe只能用于放大电路的动态分析，不能用于任何的静态分析。2.4.2共射极放大电路微变等效电路分析1.微变等效电路分析步骤微变等效电路分析方法通常遵从以下基本步骤进行：1）进行静态分析，根据静态参数估算rbe。2）画交流通路和微变等效电路。3）根据微变等效电路进行相关参数计算。2.共射极放大器微变等效电路分析1）进行静态分析，根据静态参数估算rbe射极静态电流根据射极静态电流计算rbe2）画交流通路和微变等效电路交流通路和微变等效电路均采用了相量。3）进行相关参数计算①求电压大倍数

②

求输入电阻③

求输出电阻例2-2

如图2-19（a）所示为某共射极放大电路，Rs=2kΩ，Rb=200kΩ，Rc=1kΩ，RL=1kΩ电源电压为+12V，三极管的放大倍数，请计算、ri、ro

及源电压增益解：首先，根据直流通路可知画出微变等效电路，根据微变等效电路可知源电压放大倍数是指输出信号与信号源开路输出电压之比2.5其它放大电路分析共集电极放大电路：从三极管的基极注入输入信号，从发射极取出输出信号，把集电极作为交流输入输出信号的公共参考地。共基极放大电路：从三极管的发射极注入信号，从集电极取出输出信号，把基极作为输入输出的公共参考地。2.5.1共集电极放大电路分析1.静态分析2.动态分析①

求电压放大倍数共集电极放大电路的电压放大倍数不会超过1，且相位相同，因此共集电极放大电路也称射极跟随器。射极跟随器虽然没有放大电压信号，但是却放大了电流信号，射极输出到Re和RL上的电流为基极输入电流的1+β倍。②

求输入电阻共集电极放大器输入电阻值远高于共射极放大电路，输入信号源在信号源内阻上的损耗小，使得信号源电压尽可能多的加载到放大器的输入端。③

求输出电阻理想电压源内阻Rs=0信号源的内阻不为零时共集电极放大器的输出电阻较小，带负载载的能力强例2-3

共集电极放大电路如图2-20所示，已知Ucc=12V，Re=2kΩ，Rb=100kΩ，信号源内阻Rs=10kΩ，RL=2kΩ，三极管的β=50。①

请估算放大电路的静态工作点；②

计算动态参数、、ri及ro。解：①

静态工作点估算②

计算动态参数2.5.2共基极放大电路分析1.静态分析Rb1和Rb2支路上的电流通常远大于三极管基极的偏置电流IBQ，认为基极的静态电压UB是由Rb1和Rb2分压决定。2.动态分析①

求电压放大倍数②

求输入电阻共基极放大器的输入电阻较小③

求输出电阻ro2.5.3基本放大电路比较

电

路参

数共射极放大电路共集电极放大电路共基极放大电路电压放大倍数

输入电阻

输出电阻

TheEnd2.6静态工作点稳定放大电路2.6.1温度对放大电路工作点的影响首先，温度升高会使处于正偏导通的发射结的导通压降降低，基极电流增加；其次，温度升高会使三极管的β值增加；最后，温度变化会使三极管的饱和漏电流ICEO增加当温度升高时基极电流的增加、β值的增加及ICEQ的增加都将使得基本共射极放大电路的静态工作点上移，三极管的管压降降低，动态范围减小，这样一来在低温时能够正常工作的放大器，温度升高时可能出现饱和失真甚至于无法正常工作，反之亦然。2.6.2分压式静态工作点稳定放大电路静态分析T↑→IBQ↑→ICQ↑→IEQ↑→UE↑→UBEQ↓→IBQ↓→ICQ↓β↑ICEO↑→ICQ↑→IEQ↑→UE↑→UBEQ↓→IBQ↓→ICQ↓反馈控制动态分析该电路的动态参数基本与共射极放大电路相同，由于射极耦合电容Ce的接入该放大电路的电压放大倍数并未受到影响.2.7多级放大器由于单级放大器的放大倍数有限，对于微弱信号的放大仅靠单级的放大器通常是难以满足要求的，此时就需要多级放大器对输入小信号进行逐级接力放大，这样才能把微弱信号放大到满足需要的程度。2.7.1级间耦合方式1.电容耦合优点：各级的静态工作点相互独立，互不影响。不足：对于低频信号具有较大的衰减作用，无法耦合直流信号；不利于集成。2.变压器耦合优点：各级之间的静态工作点互不影响，可以根据需要分别设定各级的静态工作点；易于实现各级之间阻抗的匹配。不足：对于低频信号和直流信号该耦合方式将造成信号的衰减或失效，无法正常工作；变压器体积通常较大，不易集成。3.直接耦合直接耦合是直接通过信号线实现多级放大器级间信号的传递，与前两种耦合方式相比较省掉了电容和变压器，电路体积小，易于集成；新的问题直接耦合的各级放大器之间由于有信号线的直接连接，静态工作点相互影响，必须彼此兼顾。直接耦合放大器存在温度漂移现象。直接耦合电路的改进2.7.2多级放大器分析1.电压放大倍数多级放大器的电压放大倍数等于各级放大倍数的乘积。在计算各级放大倍数的时候必须考虑级间的相互影响，后级的输入电阻相当于前级的负载，而前级的输出电阻相当于后级的信号源内阻。2.输入电阻多级放大器的输入电阻即为多级放大器输入级的输入电阻，即3.输出电阻多级放大器的输出电阻即为多级放大器输出级的输出电阻，即ro=ron，其中ron为多级放大器最后一级的输出电阻。例2-4

如图2-30（a）所示的两级放大器第一级是共射极放大器，第二级是共集电极放大器，电路中各元件的参数如图所示，三极管V1与V2的β值均为50，请1.估算两级放大器的静态工作点；2.计算放大器的动态参数例2-4

如图2-30（a）所示的两级放大器第一级是共射极放大器，第二级是共集电极放大器，电路中各元件的参数如图所示，三极管V1与V2的β值均为50，请1.估算两级放大器的静态工作点；2.计算放大器的动态参数解：1.估算静态工作点画微变等效电路2.计算动态参数第一级输入电阻ri即为放大器的输入电阻第一级输出电阻第二级输入电阻第二级的输出电阻即为整个放大器的输出电阻ro第一级电压放大倍数为第二级的电压放大倍数为则总的电压放大倍数例2-5

由共射极放大器和共基极放大器组成的两级共射-共基放大电路如图2-31所示，假设V1和V2的共射极电流放大倍数分别为β1和β2，基极与射极间的交流等效电阻分别为rbe1和rbe2，请分析该放大器的动态参数。解：画出放大电路的微变等效电路，由图可知输入电阻第二级输入电阻输出电电阻第一级电压放大倍数第二级电压放大倍数放大器总的电压放大倍THEEND!第3章场效应管及其放大电路3.1结型场效应管3.1.1结型场效应管结构与原理3.1.2工作特性3.2绝缘栅场效应管3.2.1N沟道MOS管3.2.2P沟道MOS管3.3场效应管参数3.3.1场效应管的参数3.3.2注意事项 3.4场效应管放大电路3.4.1静态工作点分析3.4.2场效应管放大电路动态分析3.5场效应管放大电路仿真 3.5.1共源极放大电路仿真3.5.2共漏极放大电路仿真本章目录及内容：内容概要：本章主要介绍各种常见场效应管的结构原理、工作特性及其基本放大电路。3.1结型场效应管场效应管（简称FET-FieldEffectTransistor）是电压控制型器件。场效应管工作时只有一种载流子参与导电，故也称单极型半导体三极管。场效应管通常具有输入电阻高，热稳定性好、功耗低、噪声低、制造工艺简单、便于集成等优点，应用广泛。结型场效应管（JFET-JunctionTypeFieldEffectTransistor）绝缘栅型场效应管（IGFET-Insulated-GateFieldEffectTransistor）金属氧化物半导体场效应管（MOS-Metal-Oxidesemiconductor）分类N沟道P沟道N沟道P沟道3.1.1结型场效应管结构与原理1.结型场效应管的结构图3-1N沟道结型场效应管图3-2P沟道结型场效应管2.工作原理以N沟道结型场效应管为例说明场效应管的工作原理。场效应管工作时它的两个PN结始终要加反偏电压。对于N沟道结型场效应管：即UGS≤0V；UDS≥0。1）UGS对沟道的控制作用A/UDS=0V当UGS=UGSoff时，两侧的耗尽层汇合到一起，导电沟道完全消失，这种状态称沟道夹断，UGSoff称为夹断电压。1）UGS对沟道的控制作用B/UDS=常数≠02）UDS与ID之间的关系UGS保持恒定时，UDS对导电沟道及D、S之间的导通电阻的影响。UDS=0V，UGS的幅值增加耗尽层变厚，导电沟道变窄，导电沟道呈现均匀分布，ID=0；UDS↑，ID↑，耗尽层变厚，并呈现不均匀分布，导电沟道呈现楔形分布；当UGD=UGS-UDS=UGSoff

时，即UDS=UGS-UGSoff，沟道预夹断；UDS>UGS-UGSoff后继续增大UDS，ID基本保持不变。2）UDS与ID之间的关系结论：当UGS满足UGSoff<UGS<0V，使UDS从零起逐渐增加时，漏极电流ID起初随UDS增加而增加；当UDS增加到使得沟道预夹断时，漏极电流ID不再随UDS的增加而上升，而是基本维持不变。1.转移特性3.1.2工作特性转移特性曲线是指在一定漏源电压uDS作用下，漏极电流iD与栅源极电压uGS之间的关系。IDSS称为饱和漏电流。2.输出特性输出特性曲线是指在一定栅极电压uGS作用下，漏极电流iD与uDS之间的关系曲线，即可变电阻区：当0>UGS>UGSoff,，并且UDS较小，D、S之间等效为一个受控于UGS的电阻；恒流区：对于特定的uGS，iD不再随uDS的增加而变化；截止区：当uGS<UGSoff时，导电沟道全部夹断，iD几乎为零。3.P沟道结型场效应管的工作特性当uGS=0V时，P沟道结型场效应管沟道完全敞开，导通电阻小，当uGS加正极性电压，并且不断增加时，沟道导通电阻逐渐增大，当uGS=UGSoff时，沟道夹断，场效应管进入阻断状态。P沟道结型场效应管的输出特性位于第Ⅲ象限，即uDS为负极性的电压，电流iD的实际方向为从S到D流动。3.2绝缘栅场效应管3.2.1N沟道MOS管1.结构与符号绝缘栅场效应管也称MOS管，MOS管的栅极与漏极和源极是完全绝缘的，输入电阻可高达109Ω以上，这非常有利于提高放大器的输入阻抗，有利于对高内阻、弱信号的信号源进行放大。2.工作原理（以N沟道增强型场效应管的工作原理）对于N沟道增强型场效应管，工作时栅源极之间与漏源极之间必须加正极性电压，即UGS≥0V，UDS≥0V。UDS=0V时，UGS的作用：UGS≥UGSth时出现导电沟道是富含电子的层，它与衬底富含空穴的性质相反，称为反型层，UGSth称为开启电压。使UGS≥UGSth，逐渐增加UDS，并且ID随着UDS的上升而上升，导电沟道出现楔形分布；当UGD=UGS-UDS=UGSth，即UDS=UGS-UGSth时，沟道预夹断；之后，ID不再跟随UDS的增加而上升，基本保持恒流。3.N沟道增强型MOS管工作特性1）转移特性MOS型场效应管的转移特性是指在uDS不变的情况下，漏极电流iD随着栅源电压uGS变化的规律，即当uGS≥UGSth时，iD开始出现，并且随着uGS的增加而增加，说明uGS越大感生导电沟道越宽，导电能力越强。iD与uGS的定量关系可以近似表示IDO是指uGS=2UGSth时的iD值，相当于结型管的IDSS当uGS<UGSth时，iD=0，说明感生导电沟道不存在；2）输出特性输出特性是指在uGS不变的情况下，漏极电流iD与漏源极电压uDS之间的关系，即三个区：即可变电阻区、恒流区和截止区；在恒流区，uGS控制iD大小变化，当uDS固定，输出电流的大小只有当uGS>UGSth时才随uGS的增大而增大。4.N沟道耗尽型MOS管工作特性N沟道耗尽型MOS管的导电沟道在栅源电压为零时已经存在，加入uGS的目的是人为控制沟道的宽窄及其导电能力，可以通过外加的uGS使导电沟道变窄，甚至完全关断。转移特性曲线：当uGS加负极性电压时，漏极电流减小，当uGS=UGSoff时，导电沟道完全关断，iD=0，N沟道耗尽型MOS管工作时正是利用了这一点来实现uGS对iD的控制的。输出特性曲线：分三个区，即可变电阻区、恒流区和截止区，在恒流区UGS的大小控制iD的大小。3.2.2P沟道MOS管1.P沟道MOS管符号2.工作特性P沟道增强型MOS管的工作特性栅源极之间加负极性电压，并且当uGS<UGSth时，漏极电流受控于uGS。输出特性：工作时uDS需加负极性电压，在恒流区uGS负极性电压幅值越高，漏极电流iD越大。P沟道增强型MOS管P沟道耗尽型MOS管转移特性：当uGS=0V时管子已经导通，uGS加正极性电压可以使沟道变窄甚至完全关断。P沟道耗尽型MOS管的输出特性与增强型相似，区别在于栅源电压的控制方式不同。TheEnd3.3场效应管参数3.3.1场效应管的参数1.夹断电压UGSoff是描述结型场效应管和耗尽型MOS管参数，它是指当漏源极电压保持不变时，外加栅源电压使得场效应管导电沟道临界夹断，此时所对应的栅源电压即为夹断电压UGsoff。2.开启电压UGSth是描述增强型MOS管的参数，它是指漏源电压uDS保持某一定值时，外加栅源电压使增强型MOS管临界导通，漏极电流iD开始出现并等于某一微小电流，此时，栅源之间所加的电压即为开启电压UGSth。3.饱和漏极电流IDSS保持漏源极电压为某一定值，当结型场效应管或者耗尽型MOS管栅源电压为零时，测得的漏极电流即为饱和漏电流IDSS4.低频跨导gm5.直流输入电阻RGS指漏源间短路时，栅源间的直流电压与栅极电流之比，RGS通常较大，对于结型场效应管RGS>106Ω，而MOS管的直流输入电阻RGS>109Ω。6.极间电容栅极与源极及漏极之间的等效电容分别表示为CGS和CGD，这两个电容是影响场效应高高频特性的主要参数，通常几个pF左右。7.漏源击穿电压U(BR)DS漏源击穿电压是指漏源间能承受的最大电压。8.栅源击穿电压U(BR)GS栅源击穿电压是指栅源极间所能承受的最大反向电压，uGS值超过此值时，栅源间发生击穿，iD由零开始急剧增加，极易损坏。9.最大耗散功率PDM最大耗散功率PDM=uDSiD，与半导体三极管的PCM类似，这部分功率将转化为热量，使管子的温度升高，因此最大耗散功率受管子最高工作温度的限制。3.3.2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，可以互换，但有些产品生产时已将衬底和源极在内部连在一起，这时漏源两极不能互换使用。3.结型场效应管的栅源极之间所加电压必须保证使沟道两侧的PN结反偏，不能加正偏电压。4.MOS管栅源极间电阻很高，当栅极开路情况下因感应等原因而带电时，所带电荷无法泄放，这极易造成栅极与源极之间的击穿损坏，因此在存放、运输及安装的过程中要做好保护。3.4场效应管放大电路场效应管放大电路是利用场效应管栅源极输入电压可以控制漏极电流的特性工作的。特点：场效应管输入电阻高，有利于提高放大器输入阻抗，有利于高内阻弱信号源信号的放大，常作为多级放大器的输入级。3.4.1静态工作点分析设置合适的工作点就是设置合适的栅源极静态电压和适当的漏极电流。保证场效应管工作在恒流区。1.自偏压电路分析共源极放大电路因为ID=IS联立求解联立求解可以求得UGS和ID，进而可求得UDS。自偏压电路利用源极电阻RS上的直流压降实现UGS偏压的，设置Rg主要是提高交流输入阻抗。自偏压电路要求放大电路中场效应管先导通，然后才能建立偏压，而增强型MOS管偏压未建立不会导通，要求偏压建立在前，因此，自偏压电路不适合作为增强型MOS管的偏压电路。2.分压式偏置电路分压式偏压电路通过分压网络设置栅极电压。N沟道增强型MOS管分压式偏压电路联立求解可得到UGS和ID，进而可以得到管压降UDS3.4.2场效应管放大电路动态分析1.场效应管微变等效电路(交流小信号等效电路模型)如果用ugs表示uGS中的交流变化量，用id表示iD中的电流的变化量，则ugs对id的控制作用可以表示为gm即是场效应管的跨导，工作点不同，gm的大小不同，该参数反映了场效应管把栅源极之间的交变信号转换为漏源极之间的电流的能力。2.共源极放大电路动态分析根据交流通路画出场效应管放大电路的微变等效电路根据等效电路分析电压放大倍数、输入电阻及输出电阻等参数。分析步骤

1）求电压放大倍数输入电压输出电压2）求输入电阻(a)图(b)图3）求输出电阻输入信号置零，从放大器的输出端看进去的等效电阻即为输出电阻。电压放大倍数例3-1

由结型场效应管组成的共源极放大电路如图所示，已知UDD=15V，结型场效应管的的饱和漏电流IDSS=5mA，夹断电压UGSoff=-4V，跨导gm=1.2mS，其他参数如图所示，请1）分析该电路的静态工作点2）求动态参数解：1）分析放大电路的静态工作点解得2）求动态参数输入电阻电压放大倍数输出电阻3.共漏极放大电路共漏极放大电路也称为源极输出器，与双极型三极管组成的共集电极放大电路（射极输出器）相似。1）电压放大倍数共漏极放大器的电压放大倍数小于1，这与射随器相似。2）输入电阻3）输出电阻为求得输出电阻，将输入置零，断开负载RL，在输出端加测试电压，测试电流。计算得输出电阻例3-2N沟道耗尽型MOS管构成的放大电路如图3-22所示，MOS管的开启电压UGSth=2V，IDO=5mA，gm=5mS,其他参数如图所示，请1）分析放大电路的静态参数2）分析放大电路的动态参数解：1）静态分析解方程得2）动态分析电压放大倍数为输入电阻输出电阻TheEnd第4章放大器的频率响应4.1频率响应4.1.1频率特性4.1.2基本RC网络的频率响应4.1.3频率失真4.2三极管放大电路频率特性分析4.2.1三极管混合π型电路模型4.2.2共射极放大电路低频特性4.2.3共射极放大电路高频特性4.2.4共射极放大器完整的频率特性4.3场效应管放大电路频率特性分析4.3.1共源极放大器低频特性4.3.2场效应管高频小信号模型4.3.3共源极放大器高频特性4.4多级放大器的频率特性分析4.4.1多级放大器频率特性4.4.2多级放大器的上、下限频率4.5放大器频率响应仿真4.5.1共射极放大器的频率特性仿真4.5.2多级放大器的频率特性仿真本章目录及内容：内容概要：本章主要介绍放大器频率特性的相关概念、描述方法以及典型放大电路的频率响应特性分析，这些放大电路包括：共射极放大电路、共源极放大电路及双极型晶体管组成的多级放大电路。4.1频率响应在一个放大电路中由于电抗元件的存在引起放大电路对不同频率范围内的输入信号的输出响应不同，这种特性称为放大电路的频率特性。4.1.1频率特性1.幅频特性和相频特性幅频特性：放大器电压放大倍数的幅值和频率之间的关系。相频特性：放大器放大倍数的相角与频率之间的关系。2.对数频率特性1)对数幅频特性2)对数相频特性电压放大倍数单位为分贝（dB），常把以分贝为单位的放大倍数称为放大器的增益。f>1Hz，频率轴被压缩，对数坐标每增加单位1，频率增加10倍；f<1Hz，频率轴被拉伸，对数坐标每增加单位1，频率拉伸10倍；频率特性主要是研究f>1Hz范围内的频率特性，因此在绘制频率轴时f<1Hz，即lgf<0的频率范围通常不绘出。相角Φ与频率f的映射关系本质并未发生变化，采用对数坐标轴。由对数幅频特性和相频特性绘制得到的特性曲线称为波特图。4.1.2基本RC网络的频率响应1.RC低通滤波器令相频特性幅频特性当频率f<<fH时当f>>fH时该电路具有通低频，阻高频的作用，应用于滤波电路称为RC低通滤波器。对数幅频特性当f<<fH时，当f>>fH时，当f=fH时，实际上当f=fH时当f<<fH时，Φ趋向于0º；当f>>fH时，Φ趋向于-90º；当f=fH时，Φ=-45ºfH----上限频率fH-0Hz---通频带对数相频特性2.RC高通滤波器令幅频特性相频特性当f<<fL时，当f>>fL时，下限频率RC高通滤波器对数幅频特性4.1.3频率失真由于放大电路对于不同频率信号的响应特性不同，从而造成放大器输出信号各频率成分在幅值比例和相互之间的相差上与输入信号各频率成分之间的幅值比例及相差不一致而引起的失真称为频率失真。线性失真：不会产生新的频率成分，只是原有信号中各信号的幅值比例和相差相对于输入发生了改变。幅频失真相频失真4.2三极管放大电路频率特性分析4.2.1三极管混合π型电路模型1.三极管混合π型电路模型rbb́为基极的的体电阻rb́e为发射结等效电阻Cb́e为发射结正偏导通的等效电容,导致放大器高频特性下降的主要因素。rb́c为集电极与基极之间的集电结等效电阻，较大。Cb́c为集电结等效电容，较小，几个pF左右。三极管发射结上的净输入信号控制的电流源rce集电极到射极等效电阻，反映集电极到射极之间的电压与漏电流之间的关系混合π参数模型简化rb́c较大，可看成无穷大，即开路。Rce较大，并且在实际电路中与负载（较小）相并联，可忽略。2.混合π型电路模型变换使用密勒定理将Cb́c等效为输入端电容和输出端电容。令令从基极回路看进去跨接在b́、c之间的电容Cb́c的作用和一个并接在b́、e之间的值为的电容的作用等效，这个等效电容就是

代入令把Cb́c分别等效到输入回路和输出回路的方法就是密勒定理3.三极管的频率参数截止频率：由于频率增加到足够高时，三极管的电流放大倍数衰减到中频放大倍数的0.707倍时对应的信号频率。特征频率：该参数曾在第二章介绍过，指三极管的共射极电流放大倍数下降到1时所对应的信号频率。4.2.2共射极放大电路低频特性令因为共射极放大器低频特性表达式中频放大倍数令下限频率对数幅频特性对数相频特性4.2.3共射极放大电路高频特性中频放大倍数上限频率幅频特性相频特性对数幅频特性和相频特性当频率高于上限频率时放大器的增益以20dB/十倍频程下降，频率越高增益衰减越厉害。相频特性曲线可知随着信号频率的增加，放大器的滞后相角加大，并趋向于-270°。4.2.4共射极放大器完整的频率特性4.3场效应管放大电路频率特性分析4.3.1共源极放大器低频特性三个转折频率、、、通常情况下，由于较大，如果较、大4倍以上，可以近似认为发现共源极放大器的低频特性与共射极放大器的低频特性相似，它的对数幅频特性和相频特性也与共射极放大器低频特性相似，因此，这里就不在赘述。

4.3.2场效应管高频小信号模型Cgs表示栅极与源极之间的等效电容Cgd表示栅极与漏极之间的等效电容Cds表示漏极与源极之间的等效电容rds表示漏极与源极之间的等效电阻采用密勒定理可以把Cgd分别等效到输入回路和输出回路其中4.3.3共源极放大器高频特性共源极放大器高频特性与三极管的高频特性相似4.4多级放大器的频率特性分析4.4.1多级放大器频率特性多级放大器的增益为各级放大器增益之和，即如果知道各级对数幅频响应曲线，那么把各级对数幅频特性曲线叠加就可以得到整个多级放大器的对数幅频特性。多级放大器总的相移为各级放大器相移的代数和4.4.2多级放大器的上、下限频率设这两级放大器的中频放大倍数为，上、下限频率分别为fL0和fH0，则相串联后的两级放大器的中频放大倍数为上限频率fH相较于fH0下降，下限频率fL相较于fL0上升，放大器的带宽变窄THEEND!第5章

集成运算放大器5.1电流源电路5.1.1镜像电流源5.1.2威尔逊电流源5.1.3比例电流源5.1.4微电流源5.1.5多路电流源5.2差动放大电路5.2.1零点漂移5.2.2基本差动放大电路5.2.3长尾式差动放大电路5.2.4恒流源差动放大电路5.2.5具有调零功能的差动放大电路5.3差动放大电路的参数5.3.1差动放大电路的主要参数5.3.2差动放大电路参数分析举例5.4集成运算放大器5.4.1典型集成运算放大器结构原理5.4.2运算放大器指标5.5集成电路仿真5.5.1电流源电路仿真5.5.2差动电路仿真本章目录及内容：内容概要：主要介绍集成运算放大器的内部电路结构及各部分的工作原理，为集成电路的应用打下基础。5.1电流源电路静态偏置-----提供静态偏置保证集成运算放大器中的各相关晶体管处于合适的工作状态；有源负载----充当运算放大器中的有源负载，提供较大的动态负载，又能够保证信号的动态范围，大大改善运算放大器的性能。5.1.1镜像电流源IB1=IB2=IB/25.1.2威尔逊电流源威尔逊电流源是具有更高稳定性的镜像电流源。设定电流5.1.3比例电流源当V1和V2的基极电流相差在10倍的范围内时，V1和V2的发射结压降相差微乎其微，可以认为相等。UBE1、UBE2近似相等，于是5.1.4微电流源由于UBE1和UBE2相差很小，因此UBE1-UBE2很小，这样就得到了一个微电压，该电压在Re2形成一个微电流IE2。设定电流输出电流可以通过下面的方程求出5.1.5多路电流源所谓多路电流源指由一路设定电流实现多路输出电流控制的电流源。V1与V2和V3分别组成两路微电流源V1与V4组成镜像电流源5.2差动放大电路差动放大电路往往作为运算放大器的输入级，它对运算放大器的性能和指标有着重要的作用，它是克服直接耦合放大电路温漂的重要手段。5.2.1零点漂移在零输入情况下去测量放大器的输出往往会发现输出为变化的不规则信号，这种现象称为零点漂移，简称零漂。零点漂移的本质：放大器静态工作点发生变化所引起的扰动信号。造成零点漂移的原因：电源电压的波动、元器件参数的改变、环境温度的变化，温度的变化所引起的零点漂移是最主要的，研究零漂主要是研究温漂。克服零漂是直接耦合放大器要解决的主要问题之一抑制零漂的措施：选择温度稳定性高的元器件；对元件进行老化处理；采用高稳定性电源；采用温度补偿措施；采用差动放大电路等。5.2.2基本差动放大电路1.基本差动放大电路结构基本差动放大电路具有抑制零漂的功能。假设输入信号为零，由于V1、V2组成的电路对称，因此V1、V2的集电极的电位也完全相同，输出电压uo为零；温度升高，两管的集电极电流增加，电路对称，两管集电极电压变化量相同，输出电压uo仍为零，不受温度变化的影响。2.差动放大器输入信号共模信号:两个输入端都有的对地公共信号，是两个输入端对地信号的算术平均值。差模信号:两个输入端对地信号之差。由于差动放大电路的对称性例5-1

设差动放大电路的两个输入端所加的信号分别为ui1=100mV，ui2=50mV，求两个输入端的共模信号与差模信号分别为多少。解：两输入端的共模信号相同，为两输入端的差模信号为分配到每个输入端的差模信号3.差动放大电路的输出信号双端输出：输出信号取两个对称管的集电极电压之差。单端输出：输出信号取两个对管中的某个管子的集电极对地的电压。4.差动放大电路的工作状态