硬件電路設(shè)計基礎(chǔ)知識

1、硬件電子電路基礎(chǔ)關(guān)丁本課程第一章半導(dǎo)體器件0-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識0-2 PN 結(jié)0-3二極管詢-4晶體三極管0-5場效應(yīng)管第二章基本放大電路§ 2-1晶體三極管基本放大電路§ 2-2反饋放大器的基本概念§ 2-3頻率特性的分析法§ 2-4小信號選頻放大電路§ 2-5場效應(yīng)管放大電路第三章模擬集成電路§ 3 1包流源電路§ 32差動放大電路§ 33集成運算放大電路§ 3 4集成運放的應(yīng)用§ 3 5限幅器（二極管接丁運放輸入電路中的限幅器）§ 36模擬乘法器第四章功率放大電路§ 4

2、 1功率放大電路的主要特點§ 4 2乙類功率放大電路§ 4 3丙類功率放大電路§ 4 4丙類諧振倍頻申，路第而竟正弦波振蕩器§ 5 1反饋型正弦波振蕩器的工作原理§ 5 2 LC止.弦波振蕩山路§ 5-3 LC 振蕩器的頻率穩(wěn)宇度§ 54石英晶體振蕩器§ 5 5 RC止眩波振蕩器弟八早 線性頻率交換振幅調(diào)制、松波、女頻§6 1調(diào)幅波的基本特性§6 2調(diào)幅電路§6 3檢波電路§6 4變頻第七章非線性頻率變換角度調(diào)制與解調(diào)§ 7 1 概述§7 2調(diào)角信號分析&

3、#167; 7 3調(diào)頻及調(diào)相信號的產(chǎn)生§ 7 - 4 頻率解調(diào)的基本原理和方法第八章反饋控制電路§ 8 1 自動增益控制（AGC）§ 8 2 自動頻率控制（AFC）§ 8 3自動相位控制（APC） PLL§-11弟、什么是半導(dǎo)體 半導(dǎo)體就是導(dǎo)電能力介丁導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。（導(dǎo)電能力即電導(dǎo)率） （如：硅Si錯Ge等+4價元素以及化合物） 、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性 本征半導(dǎo)體一一純凈、晶體結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。硅和錯的共價鍵結(jié)構(gòu)。（略）1、半導(dǎo)體的導(dǎo)電率會在外界因素作用下發(fā)生變化摻雜管子溫度熱敏元件光照光敏元件等2、半導(dǎo)體中的兩種載流子自由

4、電子和空穴.自由電子受束縛的電子（一）空穴 電子跳走以后留下的坑（+ ）三、雜質(zhì)半導(dǎo)體N型、P型（前講）摻雜可以顯著地改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性，從而制造出雜質(zhì)半導(dǎo)體。 N型半導(dǎo)體（自由電子多）摻雜為+5價元素。 如：磷；砰 P +5價 使自由電子大大增加原理： S +4價P與Si形成共價鍵后多余了一個電子。載流子組成：o本征激發(fā)的空穴和自由電子數(shù)量少。0摻雜后由P提供的自由電子數(shù)量多。0 空穴少子0 自由電子多子. P型半導(dǎo)體 （空穴多）摻雜為+ 3價元素。如：硼；鋁 使空穴大大增加原理： S +4價 B與Si形成共價鍵后多余了一個空穴。B+ 3價載流子組成：o本征激發(fā)的空穴和自由電子數(shù)量少。0摻

5、雜后由B提供的空 穴數(shù)量多。o 空穴多子0 自由電子少子結(jié)論：N型半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子為自由電子;P型半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子為空穴§-2 PN 結(jié) 一、PN結(jié)的基本原理1、什么是PN結(jié)將一塊P型半導(dǎo)體和一塊N型半導(dǎo)體緊密第結(jié)合在一起時，交界面兩側(cè)的那部分區(qū)域2、PN結(jié)的結(jié)構(gòu)F+分界面上的情況：P區(qū)： 空穴多N區(qū)： 自由電子多擴散運動：多的往少的那去，并被復(fù)合掉。留下了正、負離子。（正、負離子不能移動）留下了一個正、負離子區(qū)耗盡區(qū)。由正、負離子區(qū)形成了一個內(nèi)建電場（即勢壘高度）。方向：N-> P大小：與材料和溫度有關(guān)。（很小，約零點幾伏）漂移運動：由丁內(nèi)建電場的吸引，個別少數(shù)載流子

6、受電場力的作用與多子運動方向相反作運動。結(jié)論：在沒有外加電壓的情況下，擴散電流和漂移電流的大小相等，方向相反?？傠娏鳛?、PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦?、外加正向電壓時:結(jié)論：勢壘高度2、外加反向電壓時:PN結(jié)寬度（耗盡區(qū)寬度）】擴散電流（反偏）P+ + + + +N結(jié)論：勢壘高度PN結(jié)寬度（耗盡區(qū)寬度）擴散電流 （趨近丁 0）此時總電流=反向飽和電流（漂移電流）：I5注：反向飽和電流I5只與溫度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)?！綪N結(jié)的反向擊穿】：齊納擊穿：勢壘區(qū)窄，較高的反向電壓形成的內(nèi)建電場將價電子拉出共價鍵，導(dǎo)致反向 電流劇增。< 4V雪崩擊穿：勢壘區(qū)寬，載流子穿過 PN結(jié)時間長，速度高，將價電子

7、從共價鍵中撞出來, 撞出來的電子再去撞別的價電子，導(dǎo)致反向電流劇增。>7V當(dāng)反向電壓在4V和7V之間的時候，兩種擊穿均有?！綪N結(jié)的電容效應(yīng)】：.勢壘電容：外加電壓變化引起勢壘區(qū)寬窄的變化引起。它與平行板電熱器在外加電壓作 用下，電容極板上積累電荷情況相似。對外等效為非線性微變電容。（反偏減小，正偏 增大）.擴散電容：當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓時，由丁擴散作用，從另一方向本方注入少子，少子注 入后，將破壞半導(dǎo)體的電中性。為了維持電中性，將會有相同數(shù)量的異性載流子從外電 路進入半導(dǎo)體，在半導(dǎo)體中形成空穴-電子對儲存。外電壓增量引起空穴-電子對存儲 就象電容充電一樣。PN結(jié)等效為：兩個擴散電容+一

8、個勢壘電容。（對外等效為三個容性電流相加。等效對外 不對內(nèi)）反偏：擴散電流=0,以勢壘電容為主。正偏：擴散電流很大，以擴散電容為主。§-3二極管P N+ H、伏安特性曲線1. 正向特性：正向電壓較小時，正向電流幾乎為 0死區(qū)。當(dāng)正向電壓超過某一門限電壓時，二極管導(dǎo)通，電流隨電壓的增加成指數(shù)率的關(guān)系迅速增大。門限電壓（導(dǎo)通電壓） Ud :硅管 0.5-0.7V錯管0.1-0.2V2 .反向特性：當(dāng)外加電壓小丁反向擊穿電壓時，反向電流幾乎不隨電壓變化。當(dāng)外加電壓大丁反向擊穿電壓 Ub時，反向電流隨電壓急劇增大（擊穿）。3 .伏安特性解析式在理想條件下，PN結(jié)的伏安（電流與結(jié)電壓）關(guān)系式：

9、呈指數(shù)關(guān)系土 v i-D式中： q電子電荷量 1 一 I11-K波爾茲曼常數(shù)1宣-T絕對溫度0K（-273 C）也鼻令：0（室溫下 Ut = 26mV ）伏安關(guān)系式簡化為：當(dāng)電壓超過100mV時，公式可以簡化為：u_加正向電壓時：'"加反向電壓時：I = -Is4.二極管的等效電阻8Q點有關(guān)。從二極管的伏安特性曲線上可以看出：二極管是非線性元件，等效電阻的大小與59例:二極管應(yīng)用:1.整流：略直流電阻（靜態(tài)電阻）交流電阻2.3.例:R三魚用萬用表測電阻和二極管換不同檔測量電阻，結(jié)果一樣嗎?特殊二極管：穩(wěn)壓二極管；變?nèi)荻O管；發(fā)光二極管;穩(wěn)壓：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路限幅器：二極管限幅器

10、P22 Fig 1-3-16P24-26申聯(lián)、并聯(lián)、雙向。NPNPNPP52 1- 2§-4晶體三極管、結(jié)構(gòu)及符號 b區(qū)極薄. C結(jié)面積 e結(jié) e區(qū)攙雜濃度最大，b區(qū)攙雜濃度最低（不能將兩個二極管兌成一個三極管來用）、晶體管的四種工作狀態(tài)狀態(tài)發(fā)射結(jié)電壓集電結(jié)電壓放大正反截止反反飽和P 正正倒置反正、放大狀態(tài)下晶體管中的電流注： 交流有效值 大寫小寫；交流值 小寫小寫；瞬時值 小寫大寫；靜態(tài)值大寫大寫；*注意：實際電流的流向是與電子流的方向相反的。用很少量的Ib來控制Ic。即三極管實際上是一個電流控制電流源 -CCCS擴散已漂移8> >N+一P+ +N+ +UeUc三個電極

11、電流滿足：|E=|B+Ic工作在放大狀態(tài)下的NPN管一定為：Ib、Ic流入，Ie流出。工作在放大區(qū)的條件：NPN Uc > Ub > Ue;PN Uc < Ub < Ue ；發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。(C結(jié)漏電流例：集成電路中沒有三極管，是用三極管的一個結(jié)來代替，用哪個結(jié)？e結(jié)大)四、晶體管工作的三種組態(tài)【共射】對電壓、電流都有放大倍數(shù)。無電流放大倍數(shù)，有電壓放大倍數(shù)(Io： Ie)無電壓放大倍數(shù)，有電流放大倍數(shù)五、晶體三極管特性曲線共射組態(tài)放大電路的特性曲線: 輸入特性曲線(Ib-Ube)UceUbe為一個正偏的PN結(jié)，所以特性曲線和二極管的正向特性曲線相同。有:但伽U

12、aE(V),輸出特性曲線(|c_-Uce)|b因為三極管有三個電極，要想在二維坐標(biāo)系上表示出三個變量之間的關(guān)系。特性曲線就得 是一族。有:WV)特點：截止區(qū)：iB = 0 ；ic = 0; UCE = UCC ;放大區(qū)：ic受iB控制。-跑E各條曲線近似水平,ic和Uce的變化基本無關(guān)，呈近似包流特性。飽和區(qū)：ic不受iB控制。Uce = 0.3V六、晶體三極管的主要參數(shù)1. 電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù)交流短路電流放大系數(shù)共基極接法電流放大系數(shù)AZ.匕+以2. 極限參數(shù)集電極最大允許電流ICOM : P下降至正常值時候的0.707倍所對應(yīng)的IC值反向擊穿電壓BUceo :當(dāng)基極開路時集電極和

13、發(fā)射極之間的反向擊穿電壓集電極最大允許功耗PCM o3. 三極管的輸入電阻D % 如狼.ub'&. 26林 PRig =+ f盼 +p共射電路的輸入電阻：%* 上'絲&日 26mVrd =BE結(jié)電阻：七 '攻共基極輸入電阻：'L溫1+月）1 +月§ -5場效應(yīng)管場效應(yīng)管的特點：場效應(yīng)管只靠多子來導(dǎo)電。它是單極型晶體管。它只依靠一種載流子導(dǎo)電。三極管是靠多子、少子一起來導(dǎo)電的，乂叫雙極型晶體管。它靠兩種載流子導(dǎo)電。場效應(yīng)管的導(dǎo)電途徑：溝道利用外加電場改變半導(dǎo)體體電阻來進行工作。（電場效 應(yīng)來工作。）輸入阻抗十分高。場效應(yīng)管分類：結(jié)型場效應(yīng)

14、管、絕緣柵型場效應(yīng)管。一、結(jié)型場效應(yīng)管1. 結(jié)構(gòu)：N區(qū)為載流子的主要通道 N溝道。不飽和區(qū)%V)源極漏根2.符號:N溝道P溝道柵極 、Lt3.工作原理:靠UDG和USG使兩個PN結(jié)全部反偏，使耗盡層加寬。依靠反偏電壓的強弱來控制耗盡層的寬 窄，（即改變半導(dǎo)體的體電阻）達到控制電流的作用。VCCS并且應(yīng)有UD > Us,才能收集電子。漏極D和源極S,可以互換著使用。要求柵極G一定要反偏。工作在放大狀態(tài)時要求有:4. 輸入特性:柵極電流就是PN結(jié)的反向飽和電流。它幾乎不隨電壓變化。5. 輸出特性曲線：以UGS為參變量，描述ID和UDS之間的關(guān)系。1、絕緣柵型場效應(yīng)管1結(jié)構(gòu)：（以N溝道為例）增

15、強型耗盡型N溝道P溝道里2.符號:場效應(yīng)管特性比較 P47 Tab 1-23原理：增強型：原始沒有導(dǎo)電溝道，靠外加電壓后形成反型層導(dǎo)電溝道。要求必須給柵極G加正向偏壓。有:Ud > Ug > Us耗盡型：原來已經(jīng)有導(dǎo)電溝道存在（摻雜造成的），靠外加電壓使溝道中的載流子耗盡。 所加?xùn)艠O電壓可正、可負。正：同增強型;負：同結(jié)型；第二章基本放大電路§ 2-1晶體三極管基本放大電路§ 2-2反饋放大器的基本概念§ 2-3頻率特性的分析法§ 2-4小信號選頻放大電路§ 2-5場效應(yīng)管放大電路§ 2- 1晶體三極管基本放大電路、放大器

16、的組成1、放大電路的功能和主要研究問題什么是放大器：輸出信號能量 >輸入信號能量的器件。（增大的能量是由電源提供的。）放大器的要求：1、能放大；2、不失真；.主要問題：產(chǎn)生失真的條件和如何減小失真；.主要指標(biāo)是放大倍數(shù)：A = 2、三種基本放大電路（三種組態(tài)）三種組態(tài)：共射；共基；共集；要實現(xiàn)放大作用：必須滿足發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。（NPN, PNP都是這樣），即：NPN-Uc > Ub > Ue ;PN Uc < Ub < Ue ；3、基本共射放大電路一般 Rb >> Rc ； Rb 幾白 K, Rc 幾 K放大級的圖解分析放大級的圖解分析法是利用

17、晶體管的特性曲線通過作圖的方法來分析放大電路的基本性圖解分析法的特點是直觀。圖解分析法的步驟是：1、先分析無輸入信號時的靜態(tài)特性。2、再分析有信號輸入時的動態(tài)特性。（一）、靜態(tài)特性1、任務(wù)：求解靜態(tài)工作點Q。（管子各極電流和各電極之間的電壓）2、靜態(tài)工作點Q的定義：未加交流信號的情況下，在固定直流偏壓作用下,|bq、Icq、UbEQ、 UCEQ也為一個固定的值。它們在曲線上對應(yīng)著一個固定的點 Q點。3、在給定電路中求解靜態(tài)工作點 Q （以共射電路為例）。*解釋：由丁晶體管為非線性元件，它的輸出伏安關(guān)系符合它的輸出特性曲線。而晶體管所帶的負載是電阻，它是線性元件。伏安關(guān)系符合基爾霍夫定律，為一條

18、直線。（我們將在放大器直流輸出回路中滿足電壓和電流關(guān)系的這一條直線稱為直流負載線。）那么放大電路既要滿 足晶體管的非線性特性曲線，乂要滿足負載電阻的直線，結(jié)論是只能將這兩種線畫在同一個坐 標(biāo)系中，從中取它們的交點。這個交點 Q點。圖解法可以直觀地反映出Q點改變對放大作用的影響。求解靜態(tài)工作點的步驟:歹0輸入方程，求出Ibq：其中 Ube= 0.6V.歹0輸出方程，在IcUce圖中畫出直流負載線。 Uce = Ucc - IcRc 根據(jù)公式：分別取 當(dāng)IC = 0時：UCE= UCC;0 Uce= 0 時：|c= Ucc / Rc；將這兩點連上即得到直流負載線。從圖上找出交點靜態(tài)工作點Q在圖上對

19、應(yīng)標(biāo)出|BQ、UCEQ（二）、動態(tài)特性分析動態(tài)特性（在靜態(tài)特性求解完成的基礎(chǔ)上分析）電路工作在放大狀態(tài)條件下，外加交流電壓作用時，各個電極電壓、電流的變化情況。當(dāng)外加了交流電壓或電流信號時，由丁管子和負載也還是要同時滿足它們各自的伏安關(guān)系曲線，所以工作點將會沿著負載線上下移動。在有外加輸入信號作用時，輸出的信號為直流和交流的疊加。1 .作交流負載線畫出輸出回路的交流通路。由丁交流負載的改變，使得交流負載線為一條通過靜態(tài)工作點Q，、， 1但是斜率改變?yōu)?的直線。U 皿據(jù) V)斜率為-土凡日Vf氣2.失真分析靜態(tài)工作點、輸入信號幅度、負載電阻大小對輸出波形的影響。負載一定時： 從圖中可以看出：共射

20、電路有倒像。從上圖分析可知：Q1點 合適無失真Q2點 太高飽和失真Q3點太低 截止失真輸入信號幅度過大也會造成失真。（見上圖紅筆所畫） UCC一定時,Rc越小，負載線越陡。當(dāng)Rc過大時，會造成飽和失真。結(jié)論：放大器工作無失真條件為：1、Q點選擇合適；2、輸入信號幅度不能過大；3、負載大小要合適；三、放大級的等效電路分析法比較：圖解分析法：可以畫出來，直觀。用來研究大信號、非線性失真等效電路法：不好畫，用來分析小信號時，定量的計算等效：對外不對內(nèi)。（對晶體管的外部交流電壓、電流等效）當(dāng)加到發(fā)射結(jié)上的交流信號電壓足夠小時；當(dāng)管子工作在放大區(qū)內(nèi)時；這時，我們可以把管子視為一個線性的電流控制電流源（

21、CCCS）。并可以把它代換成為一個 線性有源四端網(wǎng)絡(luò)。（一）、晶體管h參數(shù)等效電路注意：其中受控源的極性要根據(jù) Ube的方向來確定。h-r輸出交流短路時的輸入電阻；方* =；e 4-0九r=j輸出交流短路時的電流放大系數(shù) 臼；"譴 4-0%帝=萬七輸出交流開路時的輸出電導(dǎo)，很小，可忽略"鴕 4-0（它說明輸出電壓對輸出電流的影響。）（二）、用h參數(shù)等效電路分析放大器共射極放大電路需要計算：A放大器的放大倍數(shù)二二一As= AS源電壓放大倍數(shù)分析步驟:畫出放大電路的交流通路。（電容短路，直流電源接地）畫h參數(shù)等效短路圖。（將晶體管h參數(shù)等效電路去替代交流通路中的晶體管。將等效

22、電路的e、b、c相應(yīng)地接在電路中的e、b、c上。其中：f弟、；2一?（負虧表小，輸入和輸出信虧之間有倒相）計算AS-s應(yīng)用戴維南等效電源定理可以將等效電路的左半部分進行化簡：里 W:;項"中卜T訕晟卜-梅化簡后的圖為：廣鑫u ； Rr& &=女；m _磯_ R加A RM I & *瓦 &+日（& +&山尺+&& + & &+如如果滿足R»Rs的條件，則有Rs =Rs/ Rb jyRs,上式可以化簡為：放大器的輸入電阻R% = & 如放大器的輸出電阻RoR波&（三）、放大倍數(shù)的對數(shù)

23、表示法采用對數(shù)表示的原因人的感官，對聲音和光線的強弱的感覺與它們功率的對數(shù)成正比。即： 聲音功率增強一倍，人沒覺得強烈了那么多。只有當(dāng)功率的對數(shù)值增強了一倍 時，人們才覺得強了 一倍。分貝（貝爾）貝爾取功率放大倍數(shù)以10為底的對數(shù)值。l"lg 萬大貝爾1貝爾=10分貝（dB）有:乂因為：功率和電壓/電流的平方成正比。dBj - -1 匚dB例：功率放大10倍 lg10=10dB電壓放大10倍 2lg10=20dB功率增大1倍 10lg2=3dB電壓增大1倍 2lg2=6dB（四）、共基極放大級的特點電路圖略。結(jié)論：電路有電壓放大倍數(shù)： 大小與共射電路相同；方向與共射電路相反;即：輸入

24、信號和輸出信號同相。無電流放大倍數(shù)IC陌IE 。五、多級放大級耦合方式：直接耦合、阻容耦合、變壓器耦合多級放大器的放大倍數(shù)：總放大倍數(shù)（增益）=各級放大器放大倍數(shù)（增益）的乘積總放大倍數(shù)（分貝）=各級放大器放大倍數(shù)（分貝）的和§ 2-2反饋放大器的基本概念、什么是反饋反饋 把放大器輸出信號（電壓或電流）的一部分（或全部）送回輸入端凈輸入信號Xi'=原外加信號Xi +反饋信號Xf顯然：正反饋使放大倍數(shù)增加；負反饋使放大倍數(shù)下降；負反饋在放大器中的作用：交流：穩(wěn)定放大量； 減小非線性失真；擴展同頻帶;直流：穩(wěn)定靜態(tài)工作點Q;二、單級反饋電路（a）無反饋（b） Re :申聯(lián)一電流一

25、負反饋(c) Rf ：并聯(lián)一電壓一負反饋首先判斷電路有無反饋存在。(a)無、(b) (c)有。圖(b)步驟：1、 先判斷有無反饋：有；反饋支路Rf；2、實際分析：t H U .Auc »乂墟棒招對彪定3、再判斷反饋類別：用瞬時極性法標(biāo)注 b (+) ; e (+);輸入信號和反饋信號加在管子不同電極，并且符號相同。負反饋速判斷反饋正、負性質(zhì)的方法瞬時極性法步驟：1、假定輸入信號的瞬時極性，逐步標(biāo)出放大器各級輸入和輸出電壓的極性2、將反饋電壓的瞬時極性和輸入電壓的瞬時極性相比較。判斷：兩個信號加到同一電極上，極性相反負反饋；極性相同正反饋；兩個信號加到不同電極上，極性相同負反饋；極性相

26、反正反饋；判斷反饋性質(zhì)：輸入端申/并聯(lián)反饋、輸出端電流/電壓反饋1、從輸入電路的連接方式上來加以區(qū)分判斷申、并聯(lián)反饋 從改變信號源內(nèi)阻Rs的大小，觀察反饋量的變化來區(qū)分申聯(lián)反饋：信號源短路反饋存在反饋不存在并聯(lián)反饋：信號源短路從反饋量的連接形式上區(qū)分申聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號加在晶體管的不同電極上；并聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號加在晶體管的同一電極上；2、從輸出電路的連接方式上來區(qū)分電壓反饋和電流反饋電壓反饋反饋電壓和輸出電壓成正比；電流反饋反饋電流和輸出電流成正比；從改變負載電阻Rc的大小，觀察反饋量的變化來區(qū)分當(dāng)：Rc 。 至0時， Uf。至0 , 電壓反饋；當(dāng)：Rc I至0時，IF依然存

27、在，,，電流反饋；從連接形式上區(qū)分：當(dāng)：反饋信號和輸出信號接在同一點上時電壓反饋；反饋信號和輸出信號接在不同點上時電流反饋；注意：當(dāng)負載不變的條件下，輸入信號變化，輸出信號也隨之變化，并且電壓和電流成 正比。可見：當(dāng)負載不變時，電壓反饋和電流反饋無區(qū)別。、兩級反饋電路判斷有無反饋：（本級； 越級；）本級：T1管：無反饋；T2管：有反饋，反饋支路 Re2；越級：T1管 T2管：有反饋，反饋支路 Rf；用瞬時極性法進行標(biāo)注：（見圖） 結(jié)論：本級：T1管：無反饋；T2管：有反饋，反饋支路 RE2；負反饋;越級：Ti管T2管：有反饋，反饋支路 Rf;負反饋；四、負反饋放大電路的一般表達式Ui%P） 放

28、大券 o卜I 反國悶常一開環(huán)電壓增益：-Uf電壓反饋系數(shù)：'環(huán)反饋系數(shù)：,'I'' uS電壓反饋深度：了 ：-一r閉環(huán)電壓增益：（加反饋后的電壓放大倍數(shù)）土 也 ；A_1深度負反饋反饋信號遠遠大丁放大器的有效輸入信號的負反饋電路。深度負反饋情況下：由丁 1+ AF>10時，有： A =-7 F五、負反饋對放大電路性能的影響（一）、放大器靜態(tài)工作點的穩(wěn)定1. 放大器靜態(tài)工作點不穩(wěn)定的因素：受溫度影響："BO； UBE； p ；都會使Q點提高晶體管p值的離散性。（20-200均合格）2. 穩(wěn)定Q點的偏置電路：電路為：申聯(lián)一電流負反饋*22,nL, U

29、E=UB - UBE由丁 Ib的忽略，UBQ可以視為不隨溫度變化的固定電位。電路穩(wěn)定Q點的過程：仗棒用對穩(wěn)定注：實際上穩(wěn)定的是電流Icq而不是電流Ibq3、放大倍數(shù)的穩(wěn)定性 電壓反饋穩(wěn)定輸出電壓；電流反饋穩(wěn)定輸出電流； 直流反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點；交流反饋改善交流性能;加入負反饋后，放大倍數(shù)比從前提高了 1 + AB倍。（二）、負反饋對輸入、輸出電阻的影響申聯(lián)反饋提高輸入電阻；并聯(lián)反饋降低輸入電阻；電壓反饋降低輸出電阻；電流反饋提高輸出電阻；（三）、負反饋對非線性失真的影響采用負反饋使有效輸入信號波形產(chǎn)生預(yù)失真，負反饋越深，非線性失真消除得越好，增益 也越小。但注意：在開環(huán)時，動態(tài)范圍必須留有余量

30、。（四）、負反饋對噪聲的影響反饋環(huán)前必須加一個放大器 Ao才可以提高信噪比，使得純信號增大，噪聲干擾信號降低 否則，和沒加一樣。六、兩種常用的負反饋放大電路（一）、射極輸出器（共集電極放大器）1、 電路介紹：電路為：申聯(lián)一電壓負反饋，并且輸出電壓全部反饋回到輸入端。2、特性分析:靜態(tài)工作點計算:交流等效電路圖:應(yīng)用戴維南等效電源定理:-、4 必 （1+垢&八電壓放大倍數(shù)：輸入電阻：.h h輸出電阻：（用外加電壓法計算,將信號源短路）u& + 冬 / ®廠 7 -1+初& = W成時3、射極輸出器的特點： 輸入電阻大，輸出電阻?。唬梢宰鳛槎嗉壏糯笃鞯妮斎爰?，或

31、作為隔離用。） 電壓放大倍數(shù)近似為1; 輸入、輸出信號同相；（二）、包流管電路1、 電路介紹: 電流一申聯(lián)負反饋，作為二端網(wǎng)絡(luò)來使用； 與分壓式穩(wěn)定Q點的共射電流類似，由丁 UB固定，輸出電流基本固定，而不隨UCD變化，從而實現(xiàn)包流作用。2、 特性分析： 輸出電流： 輸出直流電阻: 輸出交流電阻:§ 23頻率特性的分析法什么是放大器的頻率特性（響應(yīng)）：放大器的放大量隨著信號頻率變化的狀態(tài)。對比：非線性失食 由丁晶體管工作在非線性區(qū)，對幅度大小不同的信號放大量不同。頻率失真 放大器對不同頻率的信號放大量不同。（由丁電路中有（線性失真） L、C電抗元件造成。）即：將幅度相同而頻率不同的信

32、號加入放大電路的輸入端，將會出現(xiàn)輸出信 號的波形與輸入信號的波形不同的現(xiàn)象，稱為頻率失真。一、放大電路不產(chǎn)生頻率失真的條件理想：對所有頻率成分同等放大，相移和頻率成正比。.增益用復(fù)數(shù)表示： 妃/頻率特性參數(shù)：為了將失真控制在一定范圍內(nèi),率點，相當(dāng)丁電壓或電流的把半功率點作為放大器放大倍數(shù)下降的最大允許值。（半功或 0.707。）截止頻率：電壓或電流放大倍數(shù)減至0.707倍時的頻率下截頻fL；上截頻fho通頻帶：兩個截止頻率之間的頻帶。BW= fh- Fl、分析頻率特性的工程簡化法 分頻段簡化處理。步驟：畫出等效電路圖;分頻段對等效電路進行簡化；求時間常數(shù).至' =求上、下截頻；畫出波特

33、圖；三、晶體管的高頻參數(shù)及等效電路淤所有的放大器的放大倍數(shù)都會在高頻端下降。1. PN結(jié)電容：（它是引起高頻特性變化的主要原因）勢壘電容 是正、負離子層在外加電壓發(fā)生變化時發(fā)生變化，從而在外電路中產(chǎn)生容性電流的等效電容。擴散電容 當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓時，由丁擴散作用會破壞半導(dǎo)體的電中性。將會由外電路補充進來異性載流子來保持電中性。P區(qū)和N區(qū)即形成了空穴和電子對的貯存。這種因擴散作用而在外電路產(chǎn)生的容性電流的等效電容。2. 共射極混合n等效電路晶體管的高頻分析在高頻段，e結(jié)和c結(jié)都會產(chǎn)生容性電流。以共射電路為例：C結(jié)反偏：勢壘電容；E結(jié)正偏：擴散電容；_1因為當(dāng)頻率很局時，電容的容抗為,所以兩個

34、電容不能忽略。由丁 C結(jié)反偏，所以r很大，可以視為開路。共射極混合兀等效電路其中：rb基區(qū)體電阻。約為3001高頻段等效電路（將O'分別折合到輸入/輸出端來算）CM=(1+gRc)CbCb e/CM>>CbCm密勒電容.頻率參數(shù)：七：當(dāng)日下降為中頻時的0.707倍的時候，所對應(yīng)的頻率稱為截止頻率fT :當(dāng)b下降為1時的頻率，稱為特征頻率。四、純阻負載單極放大器的高頻特性電路及等效電路：增益：.：,由H-幅頻：-二刀：(r相頻："一 "二%五、單極放大器的頻率特性曲線波特圖1用折線表示幅頻特性的波特圖兩邊取對數(shù)得：-1,- = ，H：!"'

35、;"I；'- - = 10 jjij2hLl'l 2'） - = 0.圣上二.Ly；結(jié)論：頻率每上升10倍，幅模減小20dB。設(shè)：A0= 100;fH=1MHz作幅頻特性波特圖得：2. 用折線表示的相頻特性波特圖分析：,- = - 'H？ 一 i '1"；-:* 切=10佃h初?。?-90°切很大時* 切=0.1 /打欠（心）=0°仍很小時結(jié)論：頻率每升高10倍，產(chǎn)生-45相移。作相頻特性波特圖得：六、晶體管的帶寬增益乘積.放大器的帶寬丁增益是一對矛盾：負載增大增益增大上截頻下降；負載減小增益減小上截頻升高;為了全

36、面衡量一個器件的高頻放大能力，用放大倍數(shù)乘以上截頻的積來衡量 晶體管的帶寬增益乘積是由晶體管本身的參數(shù)決定的。要想提高增益帶寬乘積，應(yīng)選用rb、Cb小的管子。§ -4小信號選頻放大電路一、概述什么是小信號選頻放大器：信號幅度小，放大器工作在線性區(qū)。對所需要的信號放大；對不需要的信號抑制；即，只能放大某個頻率或某個頻率范圍的信號。小信號選頻放大器的結(jié)構(gòu)：膠大爵迭狽網(wǎng)磐n負簌選頻網(wǎng)絡(luò)：高頻：LC、石英晶體、陶瓷、聲表面波；低頻：RC;選頻網(wǎng)絡(luò)決定小信號選頻放大器的選擇性的好壞。頻率特性:通頻帶：（允許頻率通過的范圍） BW0.7 = fH fL.指標(biāo)：中心頻率（諧振頻率）：fo通頻帶:B

37、W0.7 = fH fL矩形系數(shù): 理想情況下，矩形系數(shù)=1;實際情況下，矩形系數(shù)1;品質(zhì)因數(shù)Q:UJ= 一周期耗能、LC單振蕩回路 回憶:-回路儲存能量X, ° 一周期耗能乂&L 2/LC申聯(lián)諧振回路:f > f0時：感性f < f0時:容性并聯(lián)諧振回路:f >和時：容性f < f。時：感性 LC單振蕩回路電路介紹:化簡:若：L、r支路為高Q支路，即：Q>>10時，有:L = L'諧振角頻率：回路總品質(zhì)因數(shù):R 總=Rs / R。/ Rl諧振時傳輸阻抗:Ztm = Uo / |S=Rt = R 總結(jié)論:Q值越高，曲線越尖銳，通頻帶

38、越窄，選擇性越好。.提高Q值的部分接入法電路步驟:根據(jù)功率等效，將部分接入電路轉(zhuǎn)化成全部接入電路:龍=()3內(nèi)阻：P *板*、具W £ 百 & R；&F舟信號源：FW肋""確"=1業(yè)輸出電壓：申述"=過=妒&& &剽5粕U CD接入系數(shù)：尺=室 . 日=蝠。血%短均為：-'n _烏'4+上% _1 i _ i i _ 5g i _ q= '" = "fa =2瓦1 + 1 陽 斗 + %i SC2 S(C+CJ SC2 Q +c2SC sc2sgq結(jié)論公式：,&

39、amp;d _ R$ 氏_ K婦s月°。按照全部接入電路的分析方法計算參數(shù)：諧振角頻率：R 總=Rs/ R0 / RlZtm = U0 / Is= R 總 Pl Ps回路總品質(zhì)因數(shù)：傳輸阻抗：三、雙耦合振蕩回路電路介紹（略）;頻率特性（略）；雙耦合回路的矩形系數(shù)也與電路參數(shù)無關(guān)，為一個常數(shù)。Kr雙 Kr單；四、集中參數(shù)選頻放大器集中參數(shù)選頻放大器包括：石英晶體、陶瓷濾波器、聲表面波濾波器。它們的優(yōu)點是：頻率高；可工作頻率范圍寬；穩(wěn)定；Q高；體積小；§45 場效應(yīng)管放大電路一、場效應(yīng)管偏置電路的靜態(tài)分析1、自給偏置電路回憶：各種場效應(yīng)管偏置電路的要求：結(jié)型場效應(yīng)管：要求柵極

40、G一定要反偏工作在放大狀態(tài)時要求有:Ud > Us > Ug絕緣柵型場效應(yīng)管:增強型：要求必須給柵極 G加正向偏壓。有：Ud > Ug > Us耗盡型： 所加?xùn)艠O電壓可正、可負正：同增強型；負：同結(jié)型；2、分壓偏置電路此電路帶有直流電流-申聯(lián)負反饋，可以穩(wěn)定靜態(tài)工作點靜態(tài)分析：由丁柵極上電流為0,所以，Rg3上無壓降。ugs=ug-us二、場效應(yīng)管放大電路的等效電路分析法1、場效應(yīng)管的簡化等效電路：2、共源放大電路分析：（以N溝道耗盡型絕緣柵型場效應(yīng)管放大電路為例）P 乩| f 二疽-也如盼陽。郁gAUGS=Ui3、共漏場效應(yīng)管放大電路分析共漏場效應(yīng)管放大電路乂稱為源極輸出器，它和前面講過的晶體管的射極輸出器很類似，具 有相同的特點。電路與分析（略）第三章模擬集成電路§ 3 1包流源電路§ 3 2差動放大電路§ 3 3集成運算放大電路§ 3 4集成運放的應(yīng)用§3 5限幅器（二極管接丁運放輸入電路中的限幅器）§ 3-6 模擬乘法器§ 3- 1 包流源電路用途：供給放大級作為偏流源或作為有源負載。在振蕩器中作為充、放電電流源一、鏡像電流源電路1、電路介紹：T1管、T2管具有完全相同的參數(shù)，并且發(fā)射結(jié)電壓相同。D % QD