模擬電子線路教（學(xué)）案

..第1章半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)教學(xué)目的：了解載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,PN結(jié)的形成及特性,掌握二極管、三極管的工作原理、特性曲線及主要參數(shù)。教學(xué)重點(diǎn)：二極管的應(yīng)用,三極管的特性曲線及工作狀態(tài)的分析。教學(xué)難點(diǎn)：穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用,三極管電路的分析教學(xué)內(nèi)容：半導(dǎo)體及其特性,PN結(jié)及其特性,半導(dǎo)體二極管,半導(dǎo)體三極管及其工作原理,三極管的共特性曲線及主要參數(shù)。教學(xué)方法：理論講解與舉例相結(jié)合,講例題時(shí)邊講邊練〔學(xué)生先作,老師后講。教學(xué)進(jìn)度：本內(nèi)容為12學(xué)時(shí),其中1.1、1.2、1.3節(jié)各2學(xué)時(shí),1.4,1.5節(jié)各3學(xué)時(shí)。參考資料：電子電路基礎(chǔ)〔林家儒主編,第2版,20XX,1-14頁(yè)。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)半導(dǎo)體及其特性一、半導(dǎo)體的基本知識(shí)1、概念：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。2、元素：半導(dǎo)體器件中用的最多的是硅和鍺?，F(xiàn)代電子學(xué)中,用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺,它們的最外層電子〔價(jià)電子都是四個(gè)。3、半導(dǎo)體的特點(diǎn)：<1>、當(dāng)受外界熱和光的作用時(shí),它的導(dǎo)電能力明顯變化。<2>、當(dāng)受外界熱和光的作用時(shí),它的導(dǎo)電能力明顯變化。<3>、純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì),會(huì)使它的導(dǎo)電能力明顯改變。二、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電形式1、兩種載流子：自由電子〔帶負(fù)電和空穴〔帶正電在常溫下,使一些價(jià)電子獲得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵的束縛,成為自由電子,同時(shí)共價(jià)鍵上留下一個(gè)空位,稱為空穴。這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā),也稱熱激發(fā)。2、電子空穴對(duì)：因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時(shí)成對(duì)出現(xiàn)的,3、本征半導(dǎo)體中電流由兩部分組成：自由電子移動(dòng)產(chǎn)生的電流和空穴移動(dòng)產(chǎn)生的電流。三、雜質(zhì)半導(dǎo)體1、概念：在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì),就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。2、N型半導(dǎo)體：自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體,也稱為〔電子半導(dǎo)體。加五價(jià)元素〔磷自由電子占大多數(shù),稱為多子；空穴占少數(shù),叫少子。3、P型半導(dǎo)體：空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體,也稱為〔空穴半導(dǎo)體。加三價(jià)元素〔硼空穴占大多數(shù),稱為多子；自由電子占少數(shù),叫少子。第二節(jié)PN結(jié)及其特性一、PN結(jié)的形成在同一片半導(dǎo)體基片上,分別制造P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體,經(jīng)過(guò)載流子的擴(kuò)散,在它們的交界面處就形成了PN結(jié)。二、重要特性單向?qū)щ娦裕篜N結(jié)加上正向電壓、正向偏置的意思都是：P區(qū)加正、N區(qū)加負(fù)電壓。三、注意〔1、空間電荷區(qū)中內(nèi)電場(chǎng)阻礙P中的空穴、N區(qū)中的電子〔都是多子向?qū)Ψ竭\(yùn)動(dòng)〔擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)?！?、P區(qū)中的電子和N區(qū)中的空穴〔都是少子,數(shù)量有限,因此由它們形成的電流很小。四、PN結(jié)的伏安特性測(cè)二極管的伏安特性曲線圖如下：正向：①正向電壓VF小于門坎電壓VT時(shí),二極管V截止,正向電流IF=0；其中,門檻電壓②VFVT時(shí),V導(dǎo)通,IF急劇增大。導(dǎo)通后V兩端電壓基本恒定：結(jié)論：正偏時(shí)電阻小,具有非線性。反向：反向電壓VRVRM<反向擊穿電壓>時(shí),反向電流IR很小,且近似為常數(shù),稱為反向飽和電流。VRVRM時(shí),IR劇增,此現(xiàn)象稱為反向電擊穿。對(duì)應(yīng)的電壓VRM稱為反向擊穿電壓。結(jié)論：反偏電阻大,存在電擊穿現(xiàn)象。電擊穿——可逆熱擊穿——不可逆雪崩擊穿——高反壓,碰撞電離齊納擊穿——較低反壓,場(chǎng)致激發(fā)第三節(jié)半導(dǎo)體二極管一、半導(dǎo)體二極管1、外型：實(shí)物2、內(nèi)部結(jié)構(gòu)：PN節(jié)3、二極管的電路符號(hào)：二、主要參數(shù)1.最大整流電流IOM：二極管長(zhǎng)期使用時(shí),允許流過(guò)二極管的最大正向平均電流。2.反向擊穿電壓UBR：二極管反向擊穿時(shí)的電壓值。擊穿時(shí)反向電流劇增,二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?甚至過(guò)熱而燒壞。手冊(cè)上給出的最高反向工作電壓UWRM一般是UBR的一半。3.反向電流IR指二極管加反向峰值工作電壓時(shí)的反向電流。反向電流大,說(shuō)明管子的單向?qū)щ娦圆?因此反向電流越小越好。反向電流受溫度的影響,溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小,鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍。三、常用二極管類型1．分類<1>按材料分：硅管、鍺管；<2>按PN結(jié)面積：點(diǎn)接觸型<電流小,高頻應(yīng)用>、面接觸型<電流大,用于整流>；<3>按用途：如圖所示,圖二極管圖形符號(hào)圖二極管圖形符號(hào)2．型號(hào)舉例如下整流二極管——2CZ82B穩(wěn)壓二極管——2CW50變?nèi)荻O管——2AC1等等四、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路：抑制電網(wǎng)電壓和整流電路負(fù)載的變化引起的輸出電壓變化,將平滑的直流電變成穩(wěn)定的直流電。1．硅穩(wěn)壓二極管的特性<1>穩(wěn)壓管工作在反向擊穿狀態(tài)。<2>當(dāng)工作電流滿足條件時(shí),穩(wěn)壓管兩端電壓幾乎不變。2．穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)<1>穩(wěn)定電壓——穩(wěn)壓管在規(guī)定電流下的反向擊穿電壓。<2>穩(wěn)定電流IZ——穩(wěn)壓管在穩(wěn)定電壓下的工作電流。<3>最大穩(wěn)定電流IZmax——穩(wěn)壓管允許長(zhǎng)期通過(guò)的最大反向電流。<4>動(dòng)態(tài)電阻rZ——穩(wěn)壓管兩端電壓變化量與電流變化量的比值,即rZVZ/IZ。此值越小,管子穩(wěn)壓性能越好。第四節(jié)半導(dǎo)體三極管及其工作原理一、三極管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)三極管是由兩個(gè)PN結(jié)組成,按PN結(jié)的組成方式,三極管有PNP型和NPN型兩種類型。從結(jié)構(gòu)上看,三極管內(nèi)部有三個(gè)區(qū)域,分別稱為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū),并相應(yīng)地引出三個(gè)電極,發(fā)射極<e>、基極<b>和集電極<c>。三個(gè)區(qū)形成的兩個(gè)PN結(jié)分別稱為發(fā)射結(jié)和集電結(jié)。二、三極管的三種連接方式因?yàn)榉糯笃饕话銥?端網(wǎng)絡(luò),而三極管只有3個(gè)電極,所以組成放大電路時(shí),勢(shì)必要有一個(gè)電極作為輸入與輸出信號(hào)的公共端。根據(jù)所選公共端電極的不同,有以下三種連接方式。⑴共基極、⑵共發(fā)射極、⑶共集電極。三、三極管的放大作用1.三極管實(shí)現(xiàn)放大的結(jié)構(gòu)要求和外部條件⑴結(jié)構(gòu)要求①發(fā)射區(qū)重?fù)诫s,多數(shù)載流子電子濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)多數(shù)載流子空穴濃度。②基區(qū)做的很薄,通常只有幾微米到幾十微米,而且是低摻雜。③集電極面積大,以保證盡可能收集到發(fā)射區(qū)發(fā)射的電子。⑵外部條件外加電源的極性應(yīng)使發(fā)射結(jié)處于正向偏置；集電結(jié)處于反向偏置狀態(tài)。2.電流關(guān)系IC≈IE第五節(jié)三極管的共射特性曲線及主要參數(shù)一、輸入特性當(dāng)UCE不變時(shí),輸入回路中的電流與IB與電壓UBE之間的關(guān)系曲線稱為輸入特性,即UCE＝0V時(shí),從三極管的輸入回路看,相當(dāng)于兩個(gè)PN結(jié)的并聯(lián),當(dāng)b、e間；加上正電壓時(shí),三極管的輸入特性就是兩個(gè)正向二極管的伏安特性。UCE≥1V,b、e間加正電壓,此時(shí)集電極電位比基極高,集電結(jié)為反向偏置,阻擋層變寬,基區(qū)變窄,基區(qū)電子復(fù)合減少,故基極電流IB下降。與UCE＝0V時(shí)相比,在相同條件下,IB要小得多。結(jié)果輸入特性曲線將右移。二、輸出特性當(dāng)IB不變時(shí),輸出回路中的電流IC與電壓UCE之間的關(guān)系曲線稱為輸出特性。固定一個(gè)IB值,得一條輸出特性曲線,改變IB值,可提一簇輸出特性曲線。在輸出特性曲線上可以劃分為三個(gè)區(qū)域。⑴截止區(qū)IB≤0的區(qū)域稱為截止區(qū)。在截止區(qū),集電結(jié)和發(fā)射結(jié)均處于反向偏置。即UBE<0、UBC<0⑵放大區(qū)發(fā)射結(jié)正向偏置,集電結(jié)反向偏置。對(duì)于硅NPN型三極管,UBE≥0.7UBC<0△IC=△IB⑶飽和區(qū)在靠近縱軸附近,各條輸出曲線的上升部分屬于飽和區(qū),在這個(gè)區(qū)域,不同IB值的各條曲線幾乎重疊在一起。IC不再隨IB變化,此時(shí)三極管失去了放大作用。發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于正向偏置狀態(tài)。對(duì)NPN型三極管,UBE>0UBC>0臨界飽和：UCE=UBE即UCB=0時(shí)過(guò)飽和：UCE<UBE在深度飽和時(shí),小功率管的管壓降為UCES通常小于0.三、三極管的主要參數(shù)〔1電流放大系數(shù)①共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)β②共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)③共基極交流電流放大系數(shù)α④共基極直流電流放大系數(shù)〔2極間反向電流①集電極-基極反向飽和電流ICBO②集電極-發(fā)射極穿透電流ICEO這兩項(xiàng)越小,管子質(zhì)量越高?！?極限參數(shù)①集電極最大允許電流ICM由于三極管的電流放大系數(shù)β值與工作電流有關(guān),工作電流太大,β就下降,使三極管的性能下降,也使放大的信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重失真。一般定義當(dāng)β值下降為正常值的1/3～2/3時(shí)的IC值為ICM。②集電極最大允許功率損耗PCMPC=ICUCEPC<PCM為安全區(qū)PC>PCM為過(guò)耗區(qū)課后作業(yè)：1.1、1.2、1.12、1.14、1.16、1.17、1.18第2章放大電路分析基礎(chǔ)教學(xué)目的：掌握共射放大電路的基礎(chǔ),圖解分析法和等效電路分析法,共基和共集放大電路。教學(xué)重點(diǎn)：靜態(tài)工作點(diǎn)的分析,放大電路的動(dòng)態(tài)特性,圖解分析和等效電路分析。教學(xué)難點(diǎn)：放大電路的動(dòng)態(tài)分析。教學(xué)內(nèi)容：共射放大電路分析基礎(chǔ),放大電路的圖解分析,放大電路的等效電路分析,共集放大電路,共基放大電路。教學(xué)方法：理論講解與舉例相結(jié)合,課后習(xí)題學(xué)生先做再講解。教學(xué)進(jìn)度：本內(nèi)容為14學(xué)時(shí),2.1節(jié)2學(xué)時(shí)、2.2節(jié)3學(xué)時(shí)、2.3節(jié)5學(xué)時(shí)、2,4、2.5節(jié)各2學(xué)時(shí)。參考資料：電子電路基礎(chǔ)〔林家儒主編,第2版,20XX,19-45頁(yè)。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)共射放大電路分析基礎(chǔ)一、放大電路的基本概念1、放大：所謂放大,表面上是將信號(hào)的幅度由小增大,但是放大的實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)換,即由一個(gè)較小的輸入信號(hào)控制直流電源,使之轉(zhuǎn)換成交流能量輸出,驅(qū)動(dòng)負(fù)載。注意：一定要有功率放大〔變壓器不是放大器2、放大電路的組成的原則是：⑴為保證三極管工作在放大區(qū),發(fā)射結(jié)必須正向偏置；集電結(jié)必須反向運(yùn)用。⑵電路中應(yīng)保證輸入信號(hào)能加至三極管的發(fā)射結(jié),以控制三極管的電流。同時(shí),也要保證放大了的信號(hào)從電路中輸出。二、放大電路的組成如圖,元件介紹：〔1、c1、c2耦合電容<隔直電容>的作用：使交流信號(hào)順利通過(guò),而無(wú)直流聯(lián)系。耦合電容容量較大,一般采用電解電容器,而電解電容分正負(fù)極,接反就會(huì)損壞?！?RBRC偏置電阻?！?核心元件為三極管?！?直流電源為能量提供者。上圖是NPN型三極管組成的放大電路,若用PNP型,則電源和電解電容極性反接就可以了。實(shí)際中,為了方便,采用單電源,如下左圖。習(xí)慣畫法如下圖。三、靜態(tài)特性分析1、靜態(tài)：無(wú)輸入信號(hào)ui時(shí)2、直流分析：又稱為靜態(tài)分析,用于求出電路的直流工作狀態(tài),即基極直流電流IB；集電極直流電流IC；集電極與發(fā)射極間的直流電壓UCE。求靜態(tài)工作點(diǎn)就是求IBICUCE1.求IB由于三極管導(dǎo)通時(shí),UBE變化很小,可視為常數(shù)。一般地硅管UBE＝0.6～0.8V取0.7V鍺管UBE＝0.1～0.3V取0.2V當(dāng)UCC、Rb已知,可求出IBQ2.求IC3.求UCE四、直流通路和交流通路當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí),電路只有直流電流；當(dāng)考慮信號(hào)的放大時(shí),我們應(yīng)考慮電路的交流通路。所以在分析、計(jì)算具體放大電路前,應(yīng)分清放大電路的交、直流通路。由于放大電路中存在著電抗元件,所以直流通路和交流通路不相同。直流通路：電容視為開路,電感視為短路；交流通路：電容和電感作為電抗元件處理,一般電容按短路處理,電感按開路處理。直流電源因?yàn)槠鋬啥说碾妷汗潭ú蛔?內(nèi)阻視為零,故在畫交流通路時(shí)也按短路處理。要求同學(xué)能畫出一個(gè)放大電路的直流通路和交流通路。第二節(jié)放大電路的圖解分析一、靜態(tài)工作特性的分析三極管電流、電壓關(guān)系可用其輸入特性曲線和輸出特性曲線表示。我們可以在特性曲線上,直接用作圖的方法來(lái)確定靜態(tài)工作點(diǎn)。圖解法求Q點(diǎn)的步驟：1、在輸出特性曲線所在坐標(biāo)中,按直流負(fù)載線方程,作出直流負(fù)載線。2、由基極回路求出IBQ3、找出這一條輸出特性曲線與直流負(fù)載線的交點(diǎn)即為Q點(diǎn)。讀出Q點(diǎn)的電流、電壓即為所求。[例]如下圖電路,已知Rb=280kΩ,Rc=3kΩ,Ucc=12V,三極管的輸出特性曲線也如下圖所示,試用圖解法確定靜態(tài)工作點(diǎn)。解：首先寫出直流負(fù)載方程,并做出直流負(fù)載線uCE=UCC－iCRciC=0,uCE=UCC=12V,得M點(diǎn)；uCE=0,iC=UCC/Rc=12/3=4mA,得N點(diǎn)；連接MN,即得直流負(fù)載線。直流負(fù)載線與iB=IBQ=40μA這一條特性曲線的交點(diǎn),即為Q點(diǎn),從圖上可得ICQ=2mA,UCEQ=6V。二、動(dòng)態(tài)特性分析1、畫交流負(fù)載線交流負(fù)載線具有如下兩個(gè)特點(diǎn)：⑴交流負(fù)載線必通過(guò)Q點(diǎn),因?yàn)楫?dāng)輸入信號(hào)ui的瞬時(shí)值為零時(shí),如忽略電容C1和C2的影響,則電路狀態(tài)和靜態(tài)相同。⑵交流負(fù)載線的斜率由決定。因此,按上述特點(diǎn),可做出交流負(fù)載線,即通過(guò)Q點(diǎn),作一條的直線,就是交流負(fù)載線。具體作法如下：首先作一條的輔助線<此線有無(wú)數(shù)條>,然后過(guò)Q點(diǎn)作一條平行于輔助線的直線即為交流負(fù)載線。由于,所以,故一般情況下交流負(fù)載線比直流負(fù)載線陡。交流負(fù)載線的另外一種作法：交流負(fù)載線也可以通過(guò)求出交流負(fù)載線在uCE坐標(biāo)的截距,再與Q點(diǎn)相連即可得到。設(shè)截距點(diǎn)為,則有：2、畫輸入輸出的交流波形圖設(shè)電路使則：從圖可讀出相應(yīng)的數(shù)據(jù),畫出波形,數(shù)據(jù)如下表所示ωt0ππ/2π3π/22πiB/uA4060402040IC/mA23212UCE/V64.567.56ic、ib、ube三者同相,uce與它們的相位相反。即輸出電壓與輸入電壓相位是相反的,這是共發(fā)射極放大電路的特征之一。三、放大電路的非線性失真工作點(diǎn)不合適引起的失真,分為截止失真和飽和失真。1、截止失真〔波形圖如下當(dāng)工作點(diǎn)設(shè)置過(guò)低<IB過(guò)小>,在輸入信號(hào)的負(fù)半周,三極管的工作狀態(tài)進(jìn)入截止區(qū)。因而引起iB、iC、uCE的波形失真,稱為截止失真。對(duì)于NPN型共e極放大電路,截止失真時(shí),輸出電壓uCE的波形出現(xiàn)頂部失真。對(duì)于PNP型共e極放大電路,截止失真時(shí),輸出電壓uCE的波形出現(xiàn)底部失真。2、飽和失真當(dāng)工作點(diǎn)設(shè)置過(guò)高<IB過(guò)大>,在輸入信號(hào)的正半周,三極管的工作狀態(tài)進(jìn)入飽和區(qū)。因而引起iC、uCE的波形失真,稱為飽和失真。對(duì)于NPN型共e極放大電路,飽和失真時(shí),輸出電壓uCE的波形出現(xiàn)底部失真。對(duì)于PNP型共e極放大電路,飽和失真時(shí),輸出電壓uCE的波形出現(xiàn)頂部失真。第三節(jié)共射放大電路等效電路分析一、BJT的小信號(hào)建模1．BJTH參數(shù)的引出輸入回路：vBE=f1〔iB,vCE輸出回路：iC=f2〔iB,vCE2.H參數(shù)小信號(hào)模型〔1BJT等效模型的建立：三極管可以用一個(gè)二端口模型來(lái)代替；對(duì)于低頻模型可以不考慮結(jié)電容的影響；小信號(hào)意味著三極管近似在線性條件下工作,微變也具有線性同樣的含義。〔2BJT的h參數(shù)方程及等效模型BJT的h參數(shù)等效模型如圖所示?！?h參數(shù)的物理意義a、即rbe：三極管的交流輸入電阻b、電壓反饋系數(shù)：反映三極管內(nèi)部的電壓反饋,因數(shù)值很小,一般可以忽略。c、：在小信號(hào)作用時(shí),表示晶體管在Q點(diǎn)附近的的電流放大系數(shù)b。d、：三極管輸出電導(dǎo),反映輸出特性上翹的程度。常稱1/為c-e間動(dòng)態(tài)電阻。通常的值小于10-5S,當(dāng)其與電流源并聯(lián)時(shí),因分流極小,可作開路處理。注意：h參數(shù)都是小信號(hào)參數(shù),即微變參數(shù)或交流參數(shù)。h參數(shù)與工作點(diǎn)有關(guān),在放大區(qū)基本不變。h參數(shù)都是微變參數(shù),所以只適合對(duì)交流小信號(hào)的分析二、化簡(jiǎn)H參數(shù)等效模型及rbe表達(dá)式1、化簡(jiǎn)H參數(shù)等效模型2、rbe表達(dá)式三、用H參數(shù)小信號(hào)模型分析共射極基本放大電路分析的步驟如下：畫出小信號(hào)等效電路畫交流通路用H參數(shù)小信號(hào)模型代替BJT,其他元件按位置接入3標(biāo)出電壓極性、電流方向求電壓增益按定義：VoAV=——Vi計(jì)算輸入電阻和輸出電阻第四節(jié)共集放大電路一、共集電極電路共集放大電路以集電極為公共端,通過(guò)iB對(duì)iE的控制作用實(shí)現(xiàn)功率放大。共基放大電路以基極為公共端,通過(guò)iE對(duì)iB的控制作用實(shí)現(xiàn)功率放大。二、電路特點(diǎn)1、出、入——公共端C2、Vi與Vo只相差Vbe——跟隨〔射極跟隨器3、輸出從射極引出,〔又叫射極輸出器,RL’=Re//RL三、共集放大電路的組成及靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析共集放大電路的組成共集放大電路亦稱為射極輸出器如P92圖2.23〔a所示,為了保證晶體管工作在放大區(qū),在晶體管的輸入回路,、與VCC共同確定合適的靜態(tài)基極電流；晶體管輸出回路中,電源VCC,提供集電極電流和輸出電流,并與配合提供合適的管壓降UCE。2、共集放大電路的靜態(tài)分析與共射電路靜態(tài)分析方法基本相同。〔1列放大電路輸入方程可求得；〔2根據(jù)放大區(qū)三極管電流方程可求得；〔3列放大電路輸出方程可求得；3、共集放大電路的動(dòng)態(tài)分析共集放大電路的動(dòng)態(tài)分析方法與共射電路基本相同,只是由于共集放大電路的"交流地"是集電極,一般習(xí)慣將"地"畫在下方,所以微變等效電路的畫法略有不同四、共集放大電路計(jì)算1、求Q點(diǎn)2、電壓增益Vo-βIbRL’-βRL’AV=——=————————=————————ViIb[rbe+<1+β>Re]rbe+<1+β>Re3、輸入電阻VTRi=——=Rb//[rbe+〔1+βRe]IT4、輸出電阻VTVTRo=——=————=Ro’//Rc≈Rc<∵Ro’>>Rc>ITIc+IRc電壓跟隨器的特點(diǎn)：a.AV小于1而近于1,Vo與Vi同相；b.Ri高；c.Ro低。采用復(fù)合管以進(jìn)一步提高輸入電阻見圖復(fù)合管的兩個(gè)主要參數(shù)為β≈β1β2rbe≈rbe1+β1rbe2第五節(jié)共基放大電路一、共基放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析1共基放大電路的靜態(tài)分析與共射電路靜態(tài)分析方法基本相同?！?列放大電路輸入回路電壓方程可求得；〔2根據(jù)放大區(qū)三極管電流方程可求得；〔3列放大電路輸出回路電壓方程可求得；2共基放大電路的動(dòng)態(tài)分析共基放大電路的動(dòng)態(tài)分析方法與共射電路基本相同,只是由于共基放大電路的"交流地"是基極,一般習(xí)慣將"地"畫在下方,所以微變等效電路的畫法略有不同。二、三種接法的比較共射放大電路既有電壓放大作用又有電流放大作用,輸入電阻居三種電路之中,輸出電阻較大,適用于一般放大。共集放大電路只有電流放大作用而沒有電壓放大作用,因其輸入電阻高而常做為多級(jí)放大電路的輸入級(jí),因其輸出電阻低而常做為多級(jí)放大電路的輸出級(jí),因其放大倍數(shù)接近于1而用于信號(hào)的跟隨。共基放大電路只有電壓放大作用而沒有電流放大作用,輸入電阻小,高頻特性好,適用于寬頻帶放大電路。課后作業(yè)：2.11、2.12、2.13、2.14、2.16第3章放大電路頻率特性分析教學(xué)目的：掌握單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng),單管放大電路頻率響應(yīng)的分析。教學(xué)重點(diǎn)：RC低通電路的頻率響應(yīng)及RC高通電路的頻率響應(yīng),下限截止頻率和上限截止頻率求解方法。教學(xué)難點(diǎn)：RC低通電路的頻率響應(yīng),單管放大電路的上、下限截止頻率在電路中的相關(guān)參數(shù)。教學(xué)內(nèi)容：放大電路的頻率響應(yīng),共射放大電路的頻率響應(yīng)以及增益帶寬積教學(xué)方法：理論講解與舉例相結(jié)合,講例題時(shí)邊講邊練〔學(xué)生先作,老師后講。教學(xué)進(jìn)度：本內(nèi)容為4學(xué)時(shí),其中4.1、4.2節(jié)各2學(xué)時(shí)。參考資料：電子電路基礎(chǔ)〔林家儒主編,第2版,20XX,51-67頁(yè)。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)頻率特性分析一、頻率響應(yīng)的基本概念放大電路的頻率響應(yīng)可由放大器的放大倍數(shù)對(duì)頻率的關(guān)系來(lái)描述,即式中A<f>稱為幅頻特性,它是放大倍數(shù)的幅值與頻率的函數(shù)式。φ<f>稱為相頻特性,它是放大倍數(shù)的相位角與頻率的函數(shù)式。兩種特性綜合起來(lái)可全面表征放大倍數(shù)的頻率響應(yīng)。由圖可見,在一個(gè)較寬的頻率范圍內(nèi),曲線是平坦的,即放大倍數(shù)不隨信號(hào)頻率變化,其電壓放大倍數(shù)用Aum表示,在此頻率范圍內(nèi),所有電容〔耦合電容、旁路電容和器件的極間電容等的影響可以忽略不計(jì)。當(dāng)頻率降低時(shí),耦合電容和旁路電容的影響不可忽略,致使放大倍數(shù)下降。當(dāng)頻率升高時(shí),器件的極間電容的影響不可忽略,放大倍數(shù)亦下降。fL和fH分別稱為下限截止頻率〔簡(jiǎn)稱下限頻率和上限截止頻率〔簡(jiǎn)稱上限頻率它們是放大倍數(shù)下降到中頻放大倍數(shù)的倍時(shí)所確定的兩個(gè)頻率。低頻區(qū)：低于fL的頻率范圍稱為低頻區(qū)。高頻區(qū)：高于fH的頻率范圍稱為高頻區(qū)。中頻區(qū)：介于fL和fH之間頻率范圍稱為中頻區(qū),通常又稱為放大電路的通頻帶fbw=fH－fL。頻率響應(yīng)的基本分析方法波特圖：一種頻率響應(yīng)曲線圖,此圖為半對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖,即頻率采用對(duì)數(shù)分度,而幅值〔以dB表示的電壓放大倍數(shù)或相位角則采用線性分度。在近似分析中,為了縮短坐標(biāo),擴(kuò)大視野,常采用折線化的近似波特圖法描繪幅頻特性和相頻特性曲線。二、單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)RC低通電路的頻率響應(yīng)如圖所示,幅頻響應(yīng)：當(dāng)f<<fH時(shí)AVH=1/√1+<f/fH>2≈1用分貝表示:20lgAVH≈20lg1=0dB是一條與橫軸平行的零分貝線<2>當(dāng)f>>fH時(shí)AVH=1/√1+<f/fH>2≈fH/f用分貝表示：20lgAVH≈20lgfH/f相頻響應(yīng)當(dāng)f<<fH時(shí),φH→0,得一條φH=0的直線。當(dāng)f>>fH時(shí),φH→-90°,得一條φH=-90°的直線。當(dāng)f=fH時(shí),φH=-45°。見圖RC高通電路的頻率響應(yīng)小結(jié)：RC耦合放大器,用RC高、低通電路模擬低、高頻響應(yīng)。頻率響應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn)fH、fL〔轉(zhuǎn)折、上下限頻率fH、fL都與RC回路的時(shí)間常數(shù)τ=RC成反比f(wàn)H=1/2πR1C1fL=1/2πR2三、RC低通電路和高通電路〔1放大電路的頻率響應(yīng)的特征可用RC低通電路和高通電路來(lái)模擬?！?截止頻率fL和fH是頻率響應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn),無(wú)論是幅頻特性還是相頻特性,基本都是以它為中心而變化的,求出fL和fH后就可近似地描繪放大電路完整的頻率響應(yīng)曲線?！?fL和fH都是與對(duì)應(yīng)的回路時(shí)間常數(shù)τ=RC成反比。四、晶體管的高頻等效模型晶體管的混合π模型,是采用物理模擬的方法,從三極管的物理模型抽象成的等效電路。P132圖3.7和P133圖3.8分別為晶體管的完整的混合π模型和簡(jiǎn)化的混合π模型。五、三極管的高頻參數(shù)〔1fβ：共射電流放大倍數(shù)β的截止頻率,其值主要決定于管子的參數(shù),即〔2fT：特征頻率,使β下降到1時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率。fT=βfβ第二節(jié)共射放大電路的頻率響應(yīng)以及增益帶寬積一、單管共射放大電路的頻率響應(yīng)中頻放大倍數(shù)〔1中頻交流等效電路如P136圖3.12所示。大容量電容看成短路,三極管極間電容看成開路?！?中頻放大倍數(shù)表達(dá)式低頻放大倍數(shù)的頻率響應(yīng)〔1由耦合電容引起,三極管極間電容看成開路?！?低頻交流等效電路如P139圖3.14所示?！?低頻放大倍數(shù)表達(dá)式式中fL為下限頻率,其表達(dá)式為〔4幅頻特性和相頻特性的表達(dá)式高頻放大倍數(shù)的頻率響應(yīng)〔1由三極管極間電容引起,大容量電容看成短路。〔2高頻交流等效電路如圖所示?！?高頻放大倍數(shù)表達(dá)式式中R=rb’e∥〔rb’b+Rs∥Rb,fH為上限頻率,其表達(dá)式為〔4幅頻特性和相頻特性的表達(dá)式二、大電路頻率響應(yīng)的改善與增益帶寬積1放大電路的耦合電容是引起低頻響應(yīng)的主要原因,下限截止頻率主要由低頻時(shí)間常數(shù)中較小的一個(gè)決定；2三極管的結(jié)電容和分布電容是引起放大電路高頻響應(yīng)的主要原因,上限截止頻率由高頻時(shí)間常數(shù)中較大的一個(gè)決定；3由于若電壓放大倍數(shù)K增加,C￠b￠e也增加,上限截止頻率就下降,通頻帶變窄。增益和帶寬是一對(duì)矛盾,所以常把增益帶寬積作為衡量放大電路性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)；4CB組態(tài)放大電路由于輸入電容小,所以CB組態(tài)放大電路的上限截止頻率比CE組態(tài)要高許多。小結(jié)：本次課要求熟練掌握頻率響應(yīng)描述放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力。耦合電容和旁路容所在回路為高通電路,在低頻段使放大倍數(shù)的數(shù)值下降,且產(chǎn)生超前相移。極間電容所在回路為低通電路,在高頻段使放大倍數(shù)的數(shù)值下降,且產(chǎn)生滯后相移課后作業(yè)：3.1,3.3,3.4,3.5第4章場(chǎng)效應(yīng)管放大電路特性分析教學(xué)目的：掌握MOS場(chǎng)效應(yīng)管的特性及工作原理,掌握共源、共漏放大電路工作原理及分析方法。教學(xué)重點(diǎn)：漏極特性,轉(zhuǎn)移特性,動(dòng)態(tài)分析方法。教學(xué)難點(diǎn)：場(chǎng)效應(yīng)管內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理。教學(xué)內(nèi)容：場(chǎng)效應(yīng)管特性,場(chǎng)效應(yīng)管的工作點(diǎn)設(shè)置及靜態(tài)特性分析,場(chǎng)效應(yīng)管的動(dòng)態(tài)特性分析。教學(xué)方法：理論講解為主,結(jié)合例題分析。教學(xué)進(jìn)度：本內(nèi)容為5學(xué)時(shí),其中4.1節(jié)2學(xué)時(shí),4.2、4.3節(jié)3學(xué)時(shí)。參考資料：電子電路基礎(chǔ)〔林家儒主編,第2版,20XX,70-77頁(yè)。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)場(chǎng)效應(yīng)管特性場(chǎng)效應(yīng)管分為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管〔JFET和絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管〔MOS管一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管

1.結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的分類結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管有兩種結(jié)構(gòu)形式。它們是N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管。從圖中我們可以看到,結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管也具有三個(gè)電極,它們是：G——柵極；D——漏極；S——源極。電路符號(hào)中柵極的箭頭方向可理解為兩個(gè)PN結(jié)的正向?qū)щ姺较颉?.結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理<以N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管為例>在D、S間加上電壓UDS,則源極和漏極之間形成電流ID,我們通過(guò)改變柵極和源極的反向電壓UGS,就可以改變兩個(gè)PN結(jié)阻擋層的〔耗盡層的寬度,這樣就改變了溝道電阻,因此就改變了漏極電流ID。3.結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線<以N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管為例>〔1輸出特性曲線：

如圖〔3所示,根據(jù)工作特性我們把它分為四個(gè)區(qū)域,即：可變電阻區(qū)、放大區(qū)、擊穿區(qū)、截止區(qū)。

對(duì)此不作很深的要求,只要求我們看到輸出特性曲線能判斷是什麼類型的管子即可。〔2轉(zhuǎn)移特性曲線：

我們根據(jù)這個(gè)特性關(guān)系可得出它的特性曲線如圖〔4所示。它描述了柵、源之間電壓對(duì)漏極電流的控制作用。從圖中我們可以看出當(dāng)UGS=UP時(shí)ID=0。我們稱UP為夾斷電壓。

注：轉(zhuǎn)移特性和輸出特性同是反映場(chǎng)效應(yīng)管工作時(shí),UGS、UDS、ID之間的關(guān)系,它們之間是可以互相轉(zhuǎn)換的。二、絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管<MOS管>1、絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的分類

絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管也有兩種結(jié)構(gòu)形式,它們是N溝道型和P溝道型。無(wú)論是什麼溝道,它們又分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種。2、絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理<以N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管>

我們首先來(lái)看N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管的符號(hào)圖：如圖<1>所示

它是利用UGS來(lái)控制"感應(yīng)電荷"的多少,以改變由這些"感應(yīng)電荷"形成的導(dǎo)電溝道的狀況,然后達(dá)到控制漏極電流的目的。3、絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線<以N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管>

它的轉(zhuǎn)移特性曲線如圖〔2所示；

它的輸出特性曲線如圖<3>所示,它也分為4個(gè)區(qū)：可變電阻區(qū)、放大區(qū)、截止區(qū)和擊穿區(qū)。注：對(duì)此我們也是只要求看到輸出特性曲線和轉(zhuǎn)移曲線能判斷出是什麼類型的管子,即可。三、場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)和特點(diǎn)1、直流參數(shù)

飽和漏極電流IDSS

它可定義為：當(dāng)柵、源極之間的電壓等于零,而漏、源極之間的電壓大于夾斷電壓時(shí),對(duì)應(yīng)的漏極電流。

夾斷電壓UP,它可定義為：當(dāng)UDS一定時(shí),使ID減小到一個(gè)微小的電流時(shí)所需的UGS

開啟電壓UT

,它可定義為：當(dāng)UDS一定時(shí),使ID到達(dá)某一個(gè)數(shù)值時(shí)所需的UGS

<2>交流參數(shù)低頻跨導(dǎo)gm它是描述柵、源電壓對(duì)漏極電流的控制作用。

極間電容：場(chǎng)效應(yīng)管三個(gè)電極之間的電容,它的值越小表示管子的性能越好。

<3>極限參數(shù)

漏、源擊穿電壓,當(dāng)漏極電流急劇上升時(shí),產(chǎn)生雪崩擊穿時(shí)的UDS。

柵極擊穿電壓,結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管正常工作時(shí),柵、源極之間的PN結(jié)處于反向偏置狀態(tài),若電流過(guò)高,則產(chǎn)生擊穿現(xiàn)象。第二節(jié)場(chǎng)效應(yīng)管的工作點(diǎn)設(shè)置及靜態(tài)特性分析第三節(jié)場(chǎng)效應(yīng)管的動(dòng)態(tài)特性分析場(chǎng)效應(yīng)管和半導(dǎo)體三極管一樣能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的控制作用,所以也能組成放大電路,不同的是,半導(dǎo)體三極管是通過(guò)基極電流來(lái)控制集電極電流,而場(chǎng)效應(yīng)管則是通過(guò)柵源電壓來(lái)控制漏極電流。場(chǎng)效應(yīng)管組成放大電路時(shí),也必須設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn),所不同的是,場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制器件,它只需合適的偏壓,而不需要偏流,不同類型的場(chǎng)效應(yīng)管,對(duì)偏置電壓的極性有不同的要求?！?偏置方式：固定偏壓、\o"給柵源間提供反偏壓,適用于JFET和耗盡型MOSFET"自偏壓、\o"給柵源間提供正、負(fù)及零偏壓,適用于JFET、耗盡型和增強(qiáng)型MOSFET"分壓式自偏壓?！?靜態(tài)分析：圖解法、近似計(jì)算法。〔3動(dòng)態(tài)分析：一般用小信號(hào)模型法。例題解析例1．分析共源放大電路解：〔1.靜態(tài)分析對(duì)于耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管,當(dāng)工作在飽和區(qū)時(shí),其漏極電流和漏源間電壓由下式近似決定

又ＶGS=ＩDＲs

將上兩式聯(lián)立,求得ＩD和ＶGS,則ＶGS=ＶDD-ＩD<Ｒd+Ｒs>〔2.動(dòng)態(tài)分析

〔1畫出微變等效電路

〔2電壓放大倍數(shù)

Ａv=-ｇm<Ｒd//ＲL>,式中符號(hào)表示輸出電壓與輸入電壓反相。由于一般場(chǎng)效應(yīng)管的跨導(dǎo)只有幾個(gè)毫西,故場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的放大倍數(shù)通常比三極管放大電路的要小。

〔3輸入電阻Ｒi=Ｒg

〔4輸出電阻Ｒo=Ｒd由上述分析可知,共源級(jí)放大電路的輸出電壓與輸入電壓反相,輸入電阻高,輸出電阻主要由漏極負(fù)載電阻決定。例2．圖<a>和圖<b>分別是增強(qiáng)型NMOS和耗盡型NMOS管作為可控電阻使用時(shí)的電路和輸出特性曲線,試畫出二者的電阻特性曲線。

解：對(duì)<a>圖,由于ｖGS=ｖDS,所以只要在輸出特性圖中找出VGS=VDS的相等點(diǎn),把這些點(diǎn)中的U和I求出,描出的曲線就是電阻特性曲線。

對(duì)<b>圖,由于VGS=0,所以VGS=0的這條輸出特性曲線就是電阻特性曲線。例3．已知場(chǎng)效應(yīng)管電路和場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線如圖所示,當(dāng)Vi電壓為1V、2V、3V、4V四種情況時(shí)MOS管的工作狀態(tài)如何?

解：只要在輸出特性上作出負(fù)載線：ｖDS=ＶDD-ｉD×Ｒd,負(fù)載線和每條輸出特性的交點(diǎn)決定Q點(diǎn),由Q點(diǎn)的位置來(lái)決定管子的工作狀態(tài)。

當(dāng)Vi電壓為1V時(shí),管子處于截止?fàn)顟B(tài)；2V、3V時(shí),管子處于放大狀態(tài)；4V時(shí)管子處于可變電阻區(qū)。例4．放大電路如圖示,電路中的電容器對(duì)輸入交流信號(hào)可視為短路,根據(jù)構(gòu)成放大電路的原則,試說(shuō)明下面的各種電路對(duì)交流信號(hào)有無(wú)放大作用,并說(shuō)明其理由。

解：〔a管子是P溝道,所以電源電壓應(yīng)該是負(fù)電源。

〔b>不能放大,因?yàn)闆]有偏置電壓。在電源和柵極間接電阻加以解決。例5.圖示場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的組態(tài)是〔〔1共漏；〔2共源；〔3共柵；〔4差動(dòng)放大解：共源組態(tài)。因?yàn)檩斎胄盘?hào)加在T1管的柵極,輸出信號(hào)取自T1管的漏極,所以為共源組態(tài)。T2為有源負(fù)載,作為T1管的漏極電阻。課后作業(yè)：4.3、4.4、4.5第5章負(fù)反饋放大電路教學(xué)目的：掌握反饋的分類與判別,負(fù)反饋放大器的特性分析,負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響。教學(xué)重點(diǎn)：負(fù)反饋類型的判別方法,負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響。教學(xué)難點(diǎn)：馬呂斯定律的有關(guān)計(jì)算。教學(xué)內(nèi)容：反饋基本概念及判定方法,負(fù)反饋放大電路的特性分析,負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響。教學(xué)方法：理論講解與舉例相結(jié)合,講例題時(shí)邊講邊練。教學(xué)進(jìn)度：本內(nèi)容為10學(xué)時(shí),其中5.1節(jié)3學(xué)時(shí),5.2節(jié)4學(xué)時(shí),5.3節(jié)3學(xué)時(shí)。參考資料：電子電路基礎(chǔ)〔林家儒主編,第2版,20XX,80-102頁(yè)。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)反饋基本概念及判定方法一、反饋的基本概念1、反饋的定義：所謂反饋就是把放大器的輸出量<電壓或電流>的一部分或全部,通過(guò)一定的方式送到放大器的輸入端的過(guò)程。2、框圖解說(shuō)：3、開環(huán)放大器和閉環(huán)放大器：引入反饋后,按照信號(hào)的傳輸方向,基本放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個(gè)閉合環(huán)路,所以有時(shí)把引入了負(fù)反饋的放大器叫閉環(huán)放大器,而未引入反饋的放大器叫開環(huán)放大器。定義：開環(huán)放大倍數(shù)反饋系數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)因?yàn)椋汉退裕?、反饋深度：上式是反饋放大器的基本關(guān)系式,它是分析反饋問(wèn)題的基礎(chǔ)。其中1＋AF叫反饋深度,用其表征反饋的強(qiáng)弱。二、反饋類型及判定1.電壓反饋與電流反饋按取樣方式劃分,反饋可分為電壓反饋和電流反饋。⑴電壓反饋反饋信號(hào)取自輸出電壓,即Xf正比于輸出電壓,Xf反映的是輸出電壓的變化,所以稱之為電壓反饋。這種情況下,基本放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)、負(fù)載三者在取樣端是并聯(lián)連接。⑵電流反饋反饋信號(hào)取自輸出電流,正比于輸出電流,反映的是輸出電流的變化,所串聯(lián)連接。⑶電壓反饋和電流反饋的判定在確定有反饋的情況下,則不是電壓反饋就是電流反饋。所以只要判定是否是電壓反饋或者是否是電流反饋即可,通常判定是否是電壓反饋較容易。判定方法之一：輸出短路法將放大器的輸出端對(duì)交流短路,若其反饋信號(hào)隨之消失,則為電壓反饋,否則為電流反饋。判定方法之二：按電路結(jié)構(gòu)判定在交流通路中,若放大器的輸出端和反饋網(wǎng)絡(luò)的取樣端處在同一個(gè)放大器件的同一個(gè)電極上,則為電壓反饋；否則是電流反饋。2.串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋按比較方式劃分,可分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。⑴串聯(lián)反饋對(duì)交流信號(hào)而言,輸入信號(hào)、基本放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)三者在比較端是串聯(lián)連接,則稱為串聯(lián)反饋。即輸入信號(hào)與反饋信號(hào)在輸入端串聯(lián)連接。串聯(lián)反饋要求信號(hào)源趨近于恒壓源,若信號(hào)源是恒流源,則串聯(lián)反饋無(wú)效。在串聯(lián)反饋電路中,反饋信號(hào)和原始輸入信號(hào)以電壓的形式進(jìn)行疊加,產(chǎn)生凈輸入電壓信號(hào),即。⑵并聯(lián)反饋對(duì)交流信號(hào)而言,輸入信號(hào)、基本放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)三者在比較端是并聯(lián)連接,則稱為并聯(lián)反饋。即輸入信號(hào)與反饋信號(hào)在輸入端并聯(lián)連接。并聯(lián)反饋要求信號(hào)源趨近于恒流源,若信號(hào)源是恒壓源,則并聯(lián)反饋無(wú)效。在并聯(lián)反饋電路中,反饋信號(hào)和原始輸入信號(hào)以電流的形式進(jìn)行疊加,產(chǎn)生凈輸入電流信號(hào),即。⑶串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判定方法之一：對(duì)于交流分量而言,若信號(hào)源的輸出端和反饋網(wǎng)絡(luò)的比較端接于同一個(gè)放大器件的同一個(gè)電極上,則為并聯(lián)反饋；否則為串聯(lián)反饋。方法之二：交流短路法,將信號(hào)源的交流短,如果反饋信號(hào)依然能加到基本放大器中,則為串聯(lián)反饋,否則為并聯(lián)反饋。3負(fù)反饋和正反饋按反饋極性分,可分為負(fù)反饋和正反饋。若反饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)減弱,則為負(fù)反饋,若反饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)加強(qiáng),則為正反饋。負(fù)反饋多用于改善放大器的性能；正反饋多用于振蕩電路。反饋極性的判定：瞬時(shí)極性法：①假定放大電路輸入的正弦信號(hào)處于某一瞬時(shí)極性<用－、＋號(hào)表示瞬時(shí)極性的正、負(fù)或代表該點(diǎn)瞬時(shí)信號(hào)變化的升高或降低>,然后按照先放大、后反饋的正向傳輸順序,逐級(jí)推出電路中有關(guān)各點(diǎn)的瞬時(shí)極性。②反饋網(wǎng)絡(luò)一般為線性電阻網(wǎng)絡(luò),其輸入、輸出端信號(hào)的瞬時(shí)極性相同。③最后判斷反饋到輸入回路信號(hào)的瞬時(shí)極性是增強(qiáng)還是減弱原輸入信號(hào)<或凈輸入信號(hào)>,增強(qiáng)者為正反饋,減弱者則為負(fù)反饋。第二節(jié)負(fù)反饋放大電路的特性分析負(fù)反饋放大器的四種基本組態(tài)1、組合分類：〔1串聯(lián)電壓負(fù)反饋〔2并聯(lián)電壓負(fù)反饋〔3串聯(lián)電流負(fù)反饋〔4并聯(lián)電流負(fù)反饋2、舉例一、串聯(lián)電壓負(fù)反饋Au無(wú)量綱,稱為開環(huán)電壓放大倍數(shù)。Fu無(wú)量綱,稱作電壓反饋系數(shù)。Auf無(wú)量綱,稱為閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。二、串聯(lián)電流負(fù)反饋Ag量綱是電導(dǎo),稱為開環(huán)互導(dǎo)放大倍數(shù)。Fr量綱為電阻,稱為互阻反饋系數(shù)Agf量綱為電導(dǎo),稱為閉環(huán)互導(dǎo)電壓放大倍數(shù)。三、并聯(lián)電壓負(fù)反饋Ar量綱是電阻,稱為開環(huán)互阻放大倍數(shù)。Fg量綱為電導(dǎo),稱為互導(dǎo)反饋系數(shù)Arf量綱為電阻,稱為閉環(huán)互阻放大倍數(shù)。四、并聯(lián)電流負(fù)反饋Ai無(wú)量綱,稱為開環(huán)電流放大倍數(shù)。Fi無(wú)量綱,稱為電流反饋系數(shù)Aif無(wú)量綱,稱為閉環(huán)電流放大倍數(shù)。第三節(jié)負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響一、使放大器的放大倍數(shù)下降根據(jù)負(fù)反饋的定義,負(fù)反饋總是使凈輸入信號(hào)減弱,所以對(duì)負(fù)反饋放大器而言,必有,可見,閉環(huán)放大倍數(shù)Af是開環(huán)放大倍數(shù)A的<1+FA>分之一。二、穩(wěn)定被取樣的輸出信號(hào)因?yàn)榉答佇盘?hào)只與被取樣的輸出信號(hào)成正比。所以反饋信號(hào)只能反映被取樣的輸出信號(hào)的變化,因而也只能對(duì)被取樣的輸出信號(hào)起到調(diào)節(jié)作用。1、電壓負(fù)反饋電壓反饋,被取樣有輸出信號(hào)是輸出電壓,所以凡是電壓反饋,必然能穩(wěn)定輸出電壓Uo。2、電流負(fù)反饋電流反饋,被取樣有輸出信號(hào)是輸出電流,所以凡是電流反饋,必然能穩(wěn)定輸出電流Io。3、使放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性用其相對(duì)變化量來(lái)表示,用A1和A2分別表示開環(huán)放大倍數(shù)變化前和變化后的值；Af1和Af2表示閉環(huán)放大倍數(shù)變化前和變化后的值。則△A/A1和△Af/Af1就分別表示開環(huán)和閉環(huán)放大倍數(shù)的穩(wěn)定程度。當(dāng)△A→0,可見,引入負(fù)反饋后,放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高了<1+FA>倍。4、可以展寬通頻帶由于負(fù)反饋可以提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性,所以在低頻區(qū)和高頻區(qū)放大倍數(shù)的下降程度將減小,從而使通頻帶展寬。由于在低頻區(qū)和高頻區(qū),旁路電容、耦合電容、分布電容和晶體管的結(jié)電容的影響不能同時(shí)忽略,所以公式中的各個(gè)量均為復(fù)數(shù)。當(dāng)反饋系數(shù)F不隨頻率變化時(shí)<如反饋網(wǎng)絡(luò)為純電阻時(shí)>,引入負(fù)反饋的高頻特性為。同理可以求得：當(dāng)時(shí),該式表明,引入負(fù)反饋后,可使通頻帶展寬約<1+FAm>倍。當(dāng)然這是以犧牲中頻放大倍數(shù)為代價(jià)的。5、對(duì)輸入電阻的影響負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響,只與比較方式有關(guān),而與取樣方式無(wú)關(guān)。作業(yè)：5.9、5.10、5.11、5.14、5.18、5.20第6章功率放大電路教學(xué)目的：掌握功率放大器的電路結(jié)構(gòu),甲乙類功放原理教學(xué)重點(diǎn)：甲類、乙類、甲乙類功率放大電路的分析。教學(xué)難點(diǎn)：功率放大電路的參數(shù)計(jì)算教學(xué)內(nèi)容：功率放大電路的特點(diǎn)與要求、乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路、甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路。教學(xué)方法：理論講解與舉例相結(jié)合。教學(xué)進(jìn)度：本內(nèi)容為8學(xué)時(shí),其中5.1節(jié)2學(xué)時(shí),5.2、5.3節(jié)各3學(xué)時(shí)。參考資料：電子電路基礎(chǔ)〔林家儒主編,第2版,20XX,107-126頁(yè)。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)功率放大電路的特點(diǎn)與要求一、功率放大電路的定義功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路。它一般直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載,帶負(fù)載能力要強(qiáng)。二、功率放大電路與電壓放大電路的區(qū)別1、本質(zhì)相同電壓放大電路或電流放大電路：主要用于增強(qiáng)電壓幅度或電流幅度。功率放大電路:主要輸出較大的功率。但無(wú)論哪種放大電路,在負(fù)載上都同時(shí)存在輸出電壓、電流和功率,從能量控制的觀點(diǎn)來(lái)看,放大電路實(shí)質(zhì)上都是能量轉(zhuǎn)換電路。因此,功率放大電路和電壓放大電路沒有本質(zhì)的區(qū)別。稱呼上的區(qū)別只不過(guò)是強(qiáng)調(diào)的輸出量不同而已。2、任務(wù)不同電壓放大電路：主要任務(wù)是使負(fù)載得到不失真的電壓信號(hào)。輸出的功率并不一定大。在小信號(hào)狀態(tài)下工作.功率放大電路：主要任務(wù)是使負(fù)載得到不失真〔或失真較小的輸出功率。在大信號(hào)狀態(tài)下工作。3、指標(biāo)不同電壓放大電路：主要指標(biāo)是電壓增益、輸入和輸出阻抗.功率放大電路：主要指標(biāo)是功率、效率、非線性失真。4、研究方法不同電壓放大電路：圖解法、等效電路法功率放大電路：圖解法總結(jié)板書如下：電壓放大電路功率放大電路<1>本質(zhì)相同能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換<2>任務(wù)不同不失真的輸出電壓不失真〔或失真較小的輸出功率<3>指標(biāo)不同電壓增益、輸入和輸出阻抗功率、效率、非線性失真<4>研究方法不同圖解法、等效電路法圖解法三、功率放大電路的特殊問(wèn)題1、功率要大：為了獲得大的功率輸出,要求功放管的電壓和電流都有足夠大的輸出幅度,因此管子往往在接近極限運(yùn)用狀態(tài)下工作。2、效率要高：所謂效率就是負(fù)載得到的有用信號(hào)功率和電源供給的直流功率的比值。它代表了電路將電源直流能量轉(zhuǎn)換為輸出交流能量的能力.3、失真要?。汗β史糯箅娐肥窃诖笮盘?hào)下工作,所以不可避免地會(huì)產(chǎn)生非線性失真,這就使輸出功率和非線性失真成為一對(duì)主要矛盾。在不同場(chǎng)合下,對(duì)非線性失真的要求不同,例如,在測(cè)量系統(tǒng)和電聲設(shè)備中,這個(gè)問(wèn)題顯得重要,而在工業(yè)控制系統(tǒng)等場(chǎng)合中,則以輸出功率為主要目的,對(duì)非線性失真的要求就降為次要問(wèn)題了。4、散熱要好：在功率放大電路中,有相當(dāng)大的功率消耗在管子的集電結(jié)上,使結(jié)溫和管殼溫度升高。為了充分利用允許的管耗而使管子輸出足夠大的功率,放大器件的散熱就成為一個(gè)重要問(wèn)題。四、放大電路的工作狀態(tài)分類根據(jù)放大電路中三極管在輸入正弦信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通情況,可將放大電路分為下列三種工作狀態(tài)：1、甲類放大在輸入正弦信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)三極管都導(dǎo)通,都有電流流過(guò)三極管。這種工作方式稱為甲類放大。或稱A類放大。此時(shí)整個(gè)周期都有,功率管的導(dǎo)電角θ=2π。圖1甲類放大圖2乙類放大乙類丙類甲乙類甲類〔2乙類放大圖1甲類放大圖2乙類放大乙類丙類甲乙類甲類圖3甲乙類放大圖4丙類放大圖3甲乙類放大圖4丙類放大2、乙類放大〔B類放大在輸入正弦信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi),只有半個(gè)周期三極管導(dǎo)通。稱為乙類放大。如圖2所示,此時(shí)功率管的導(dǎo)電角θ=π。3、甲乙類放大〔AB類放大在輸入正弦信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi),有半個(gè)周期以上三極管是導(dǎo)通的。稱為甲乙類放大。如圖3所示,此時(shí)功率管的導(dǎo)電角θ滿足：π<θ<2π。4、丙類放大〔c類放大功率管的導(dǎo)電角小于半個(gè)周期,即0<θ<π第二節(jié)乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路一、乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路1、電路組成圖1兩個(gè)射級(jí)輸出器組成的互補(bǔ)對(duì)稱電路該電路是由兩個(gè)射極輸出器組成的。圖中,T1和T2分別為NPN型管和PNP型管,兩管的基極和發(fā)射極相互連接在一起,信號(hào)從基極輸入,從射極輸出,RL為負(fù)載。工作原理:<a>乙類放大電路:由于該電路無(wú)基極偏置,所以VBE1=VBE2=Vi。當(dāng)Vi=0時(shí),T1、T2均處于截止?fàn)顟B(tài),所以該電路為乙類放大電路。<b>互補(bǔ)電路:考慮到BJT發(fā)射結(jié)處于正向偏置時(shí)才導(dǎo)電,因此當(dāng)信號(hào)處于正半周時(shí),VBE1=VBE2>0,則T2截止,T1承擔(dān)放大任務(wù),有電流通過(guò)負(fù)載RL；這樣,一個(gè)在正半周工作,而另一個(gè)在負(fù)半周工作,兩個(gè)管子互補(bǔ)對(duì)方的不足,從而在負(fù)載上得到一個(gè)完整的波形,稱為互補(bǔ)電路?；パa(bǔ)電路解決了乙類放大電路中效率與失真的矛盾。<c>互補(bǔ)對(duì)稱<OCL>電路:為了使負(fù)載上得到的波形正、負(fù)半周大小相同,還要求兩個(gè)管子的特性必須完全一致,即工作性能對(duì)稱。所以圖1所示電路通常稱為乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路。雙電源乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路又稱為OCL電路。圖2圖2乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放的工作原理二、乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放的圖解分析功率放大電路的分析任務(wù)是求解最大輸出功率、效率及三極管的工作參數(shù)等。分析的關(guān)鍵是Vo的變化范圍。在分析方法上,通常采用圖解法,這是因?yàn)锽JT處于大信號(hào)下工作.圖3〔a表示在Vi為正半周時(shí)T1的工作情況。圖中假定,只要VBE1=Vi>0,T1就開始導(dǎo)電,則在一周期內(nèi)T1導(dǎo)電時(shí)間約為半周期。隨著Vi的增大,工作點(diǎn)沿著負(fù)載線上移,則io=iC1增大,Vo也增大,當(dāng)工作點(diǎn)上移到圖中A點(diǎn)時(shí),VCE1=VCES,已到輸出特性的飽和區(qū),此時(shí)輸出電壓達(dá)到最大不失真幅值Vomax。Vomax〔aT1Vomax〔aT1管的工作情況voAT1T1管的工作情況T2T2管的工作情況兩管的輸出兩管的輸出圖3乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放的圖解分析根據(jù)上述圖解分析,可得輸出電壓的幅值為Vom=IomRL=VCC-VCE1其最大值為Vommax=VCC-VCES。T2管的工作情況和T1相似,只是在信號(hào)的負(fù)半周導(dǎo)電。兩管的工作情況：為了便于分析兩管的工作情況,將T2的特性曲線倒置在T1的右下方,并令二者在Q點(diǎn),即VCE=VCC處重合,形成T1和T2的所謂合成曲線,如圖3<b>所示。這時(shí)負(fù)載線通過(guò)VCC點(diǎn)形成一條斜線,其斜率為-1/RL。顯然,允許的io的最大變化范圍為2Iom,Vo的變化范圍為2Vom=2IomRL=2〔VCC-VCES。若忽略管子的飽和壓降VCES,則Vommax≈2VCC。根據(jù)以上分析,不難求出工作在乙類的互補(bǔ)對(duì)稱電路的輸出功率、管耗、直流電源供給的功率和效率。三、乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放的管耗考慮到T1和T2在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)各導(dǎo)電約180°,且通過(guò)兩管的電流和兩管兩端的電壓vCE在數(shù)值上都分別相等〔只是在時(shí)間上錯(cuò)開了半個(gè)周期。因此,為求出總管耗,只需先求出單管的損耗就行了。設(shè)輸出電壓為vo=Vomsinwt,則T1的管耗為而兩管的管耗為第三節(jié)甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路一、乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路的交越失真理想情況下,乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路的輸出沒有失真。實(shí)際的乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路〔圖1,由于沒有直流偏置,只有當(dāng)輸入信號(hào)Vi大于管子的門坎電壓〔NPN硅管約為0.6V,PNP鍺管約為0.2V時(shí),管子才能導(dǎo)通。當(dāng)輸入信號(hào)Vi低于這個(gè)數(shù)值時(shí),T1和T2都截止,ic1和ic2基本為零,負(fù)載RL上無(wú)電流通過(guò),出現(xiàn)一段死區(qū),如圖1所示。這種現(xiàn)象稱為交越失真。圖1乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路的交越失真二、甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路1、基本電路為了克服乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路的交越失真,需要給電路設(shè)置偏置,使之工作在甲乙類狀態(tài)。如圖2所示。圖2甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路圖中：T3組成前置放大級(jí)〔注意,圖中未畫出T3的偏置電路,給功放級(jí)提供足夠的偏置電流。T1和T2組成互補(bǔ)對(duì)稱輸出級(jí)。靜態(tài)時(shí),在D1、D2上產(chǎn)生的壓降為T1、T2提供了一個(gè)適當(dāng)?shù)钠珘?使之處于微導(dǎo)通狀態(tài),工作在甲乙類。這樣,即使Vi很小〔D1和D2的交流電阻也小,基本上可線性地進(jìn)行放大。上述偏置方法的缺點(diǎn)：偏置電壓不易調(diào)整,改進(jìn)方法可采用VBE擴(kuò)展電路。2、VBE擴(kuò)展電路VBE擴(kuò)展電路如圖3所示圖3VBE擴(kuò)展電路圖中,流入T4的基極電流遠(yuǎn)小于流過(guò)R1、R2的電流,則由圖可求出VCE4=VBE4〔R1+R2/R2由于VBE4基本為一固定值〔硅管約為0.6~0.7V,只要適當(dāng)調(diào)節(jié)R1、R2的比值,就可改變T1、T2的偏壓VCE4值。Vce4就是T1、T2的偏置電壓這種電路稱為VBE擴(kuò)展電路三、甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路1、電路組成甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路如圖4所示。圖4甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路圖中：T3組成前置放大級(jí),T2和T1組成互補(bǔ)對(duì)稱電路輸出級(jí)。2、工作原理在Vi=0時(shí),調(diào)節(jié)R1、R2,就可使IC3、VB2和VB1達(dá)到所需大小,給T2和T1提供一個(gè)合適的偏置,從而使K點(diǎn)電位VK=VC=VCC/2。Vi≠0時(shí),在信號(hào)的負(fù)半周,T1導(dǎo)電,有電流通過(guò)負(fù)載RL,同時(shí)向C充電；在信號(hào)的正半周,T2導(dǎo)電,則已充電的電容C起著雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路中電源-VCC的作用,通過(guò)負(fù)載RL放電。只要選擇時(shí)間常數(shù)RLC足夠大〔比信號(hào)的最長(zhǎng)周期還大得多,就可以認(rèn)為用電容C和一個(gè)電源VCC可代替原來(lái)的+VCC和-VCC兩個(gè)電源的作用。3、分析計(jì)算：采用一個(gè)電源的互補(bǔ)對(duì)稱電路,由于每個(gè)管子的工作電壓不是原來(lái)的VCC,而是VCC/2,即輸出電壓幅值Vom最大也只能達(dá)到約VCC/2,所以前面導(dǎo)出的計(jì)算Po、PT、和PV的最大值公式,必須加以修正才能使用。修正的方法也很簡(jiǎn)單,只要以Vcc/2代替原來(lái)的公式中的VCC即可。課后作業(yè)：6.11、6.12第7章差分放大電路教學(xué)目的：熟練掌握差放電路的工作原理,靜態(tài)分析與計(jì)算,差模增益。教學(xué)重點(diǎn)：基本差分式放大電路的工作原理及分析計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)：基本差分式放大電路的分析計(jì)算。教學(xué)內(nèi)容：概述,差分放大電路的靜態(tài)計(jì)算,差分放大電路的動(dòng)態(tài)計(jì)算。教學(xué)方法：理論講解與舉例相結(jié)合。教學(xué)進(jìn)度：本內(nèi)容為8學(xué)時(shí),其中7.1節(jié)2學(xué)時(shí),7.2、7.3節(jié)各3學(xué)時(shí)。參考資料：電子電路基礎(chǔ)〔林家儒主編,第2版,20XX,129-143頁(yè)。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)概述一、差分放大電路的組成差分放大電路是由對(duì)稱的兩個(gè)基本放大電路,通過(guò)射極公共電阻耦合構(gòu)成的。如圖所示。對(duì)稱的含義是兩個(gè)三極管的特性一致,電路參數(shù)對(duì)應(yīng)相等。即：即：1=2=VBE1=VBE2=VBErbe1=rbe2=rbeICBO1=ICBO2=ICBORC1=RC2=RCRb1=Rb2=Rb二、差分放大電路的輸入和輸出方式差分放大電路一般有兩個(gè)輸入端：同相輸入端,反相輸入端。信號(hào)的輸入方式：若信號(hào)同時(shí)加到同相輸入端和反相輸入端,稱為雙端輸入；若信號(hào)僅從一個(gè)輸入端對(duì)地加入,稱為單端輸入。差分放大電路可以有兩個(gè)輸出端,一個(gè)是集電極C1,另一個(gè)是集電極C2。從C1和C2輸出稱為雙端輸出,僅從集電極C1或C2對(duì)地輸出稱為單端輸出。三、差模信號(hào)和共模信號(hào)差模信號(hào)：是指在兩個(gè)輸入端加上幅度相等,極性相反的信號(hào)。共模信號(hào)：是指在兩個(gè)輸入端加上幅度相等,極性相同的信號(hào)。差分放大電路僅對(duì)差模信號(hào)具有放大能力,對(duì)共模信號(hào)不予放大。溫度對(duì)三極管電流的影響相當(dāng)于加入了共模信號(hào)。差分放大電路是模擬集成運(yùn)算放大器輸入級(jí)所采用的電路形式。第二節(jié)差分放大電路的靜態(tài)計(jì)算差分放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)計(jì)算方法與基本放大電路基本相同。為了使差分放大電路在靜態(tài)時(shí),其輸入端基本上是零電位,將Re從接地改為接負(fù)電源－VEE,如圖所示。由于接入負(fù)電源,所以偏置電阻Rb可以取消,改為－VEE和Re提供基極偏置電流?；鶚O電流為:由IB的計(jì)算式可知,Re對(duì)一半差分電路而言,只有2Re才能獲得相同的電壓降。第三節(jié)差分放大電路的動(dòng)態(tài)計(jì)算一、差模狀態(tài)動(dòng)態(tài)計(jì)算差分放大電路的差模工作狀態(tài)分為四種:1.雙端輸入、雙端輸出〔雙----雙2.雙端輸入、單端輸出〔雙----單3.單端輸入、雙端輸出〔單----雙4.單端輸入、單端輸出〔單----單主要討論的問(wèn)題有：差模電壓放大倍數(shù)差模輸入電阻輸出電阻1、差模電壓放大倍數(shù)Avd雙端輸入差放電路如圖所示。負(fù)載電阻接在兩集電極之間。vi接在兩輸入端之間,也可看成±vi/2各接在兩輸入端與地之間?！?雙端輸入雙端輸出差模電壓放大倍數(shù)這種方式適用于雙端輸入和雙端輸出,輸入、輸出均不接地的情況。差動(dòng)放大器雙入——雙出微變等效電路〔2雙端輸入單端輸出差模電壓放大倍數(shù)雙端輸入單端輸出因只利用了一個(gè)集電極輸出的變化量,所以它的差模電壓放大倍數(shù)是雙端輸出的二分之一。這種方式適用于將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端輸出的信號(hào)?！?單端輸入雙端輸出差模電壓放大倍數(shù)單端輸入信號(hào)可以轉(zhuǎn)換為雙端輸入,其轉(zhuǎn)換過(guò)程見圖。右側(cè)的Rs+rbe歸算到發(fā)射極回路的值[<Rs+rbe>/<1+b>]<<Re,故Re對(duì)Ie分流極小,可忽略。于是有:vi1=－vi2=vi/2這種方式用于將單端信號(hào)轉(zhuǎn)換成雙端差分信號(hào),可用于輸出負(fù)載不接地的情況。<4>單端輸入單端輸出通過(guò)從T1或T2的集電極輸出,可以得到輸出與輸入之間或電位反相或電位同相的關(guān)系。從T1的基極輸入信號(hào),從C1輸出,為反相；從C2輸出為同相。2、差模輸入電阻不論是單端輸入還是雙端輸入,差模輸入電阻Rid是基本放大電路的兩倍。3、輸出電阻輸出電阻在單端輸出時(shí),R0=Rc,在雙端輸出時(shí),R0=2Rc二、共模狀態(tài)動(dòng)態(tài)計(jì)算例如溫漂信號(hào)屬共模信號(hào),它對(duì)差分放大電路中Ic1和Ic2的影響相同。如果輸入信號(hào)極性相同,幅度也相同則是純共模信號(hào)。如果極性相同,但幅度不等,則可以認(rèn)為既包含共模信號(hào),又包含差模信號(hào),應(yīng)分開加以計(jì)算,如圖所示。1、共模放大倍數(shù)Avc計(jì)算共模放大倍數(shù)Avc的微變等效電路,如圖所示。其中Re用2Re等效,這與差模時(shí)不同。Avc的大小,取決于差分電路的對(duì)稱性,雙端輸出時(shí)可以認(rèn)為等于零。單端輸出時(shí)為:2、共模抑制比共模抑制比KCMR是差分放大器的一個(gè)重要指標(biāo)?；螂p端輸出時(shí)KCMR可認(rèn)為等于無(wú)窮大,單端輸出時(shí)共模抑制比三、恒流源差分放大電路為了提高共模抑制比應(yīng)加大Re。但Re加大后,為保證工作點(diǎn)不變,必須提高負(fù)電源,這是不經(jīng)濟(jì)的。為此可用恒流源T3來(lái)代替Re。恒流源動(dòng)態(tài)電阻大,可提高共模抑制比。同時(shí)恒流源的管壓降只有幾伏,可不必提高負(fù)電源之值。這種電路稱為恒流源差分放大電路,電路如圖所示。恒流源電流數(shù)值為IE=<VZ-VBE3>/Re課后作業(yè)：7.8、7.9、7.10、7.12、7.13、7.14第8章運(yùn)算放大器和電壓比較器教學(xué)目的：學(xué)習(xí)集成運(yùn)放的典型電路,掌握理想運(yùn)放的典型條件和電壓比較器。教學(xué)重點(diǎn)：運(yùn)算放大電路的分析方法,電壓比較器的工作原理。教學(xué)難點(diǎn)：運(yùn)算放大電路的交流參數(shù)。教學(xué)內(nèi)容：運(yùn)算放大器概述,運(yùn)算放大器的應(yīng)用,電壓比較器。教學(xué)方法：理論講解與舉例相結(jié)合。教學(xué)進(jìn)度：本內(nèi)容為6學(xué)時(shí),其中8.1、8.2、8.3節(jié)各2學(xué)時(shí)。參考資料：電子電路基礎(chǔ)〔林家儒主編,第2版,20XX,148-160頁(yè)。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)運(yùn)算放大器概述一、集成電路的簡(jiǎn)單介紹1、概念：把具有一定功能的電路元件做在一快小板上叫做集成電路2、特點(diǎn)：體積小重量輕功能強(qiáng)大等等3、分類：模擬集成電路：〔1運(yùn)算放大電路〔2集成穩(wěn)壓電路〔3集成功率放大電路〔4其它種類的集成電路。二、集成運(yùn)算放大器的介紹1、符號(hào)2、集成運(yùn)放的原理框圖如圖所示,由4個(gè)主要部分組成⑴輸入級(jí)：有兩個(gè)輸入端,一個(gè)輸入端與輸出端成同相關(guān)系,一個(gè)輸入端同輸出端成反相關(guān)系。溫度漂移要小。⑵中間級(jí)：主要完成電壓放大任務(wù)⑶輸出級(jí)：功率放大⑷偏置電路：向各級(jí)提供穩(wěn)定的靜態(tài)的工作電流。另外還有一些輔助電路：電平偏移電路短路保護(hù)電路等。3、理想運(yùn)算放大器開環(huán)電壓增益Aod=∞共模抑制比KCMRR=∞輸入電阻rid=∞輸出電阻ro=0失調(diào)電壓UOS=0,失調(diào)電壓溫漂dUO/dT=0失調(diào)電流IOS=0,失調(diào)電流溫漂dIOS/dT=04、運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性〔1、分析運(yùn)算放大器電路的兩條原則〔線性區(qū)〔"虛短"〔"虛斷"〔2、分析運(yùn)算放大器電路的原則〔非線性區(qū)〔"虛斷"第二節(jié)運(yùn)算放大器的應(yīng)用一、信號(hào)運(yùn)算電路電路特點(diǎn)：運(yùn)算放大器工作在閉環(huán)狀態(tài),在運(yùn)放外部,輸出端與一個(gè)反相輸入端有物理連接。1、反相比例運(yùn)算2、同相比例運(yùn)算3、反相加法運(yùn)算4、減法運(yùn)算分析過(guò)程略第三節(jié)其他方面的應(yīng)用一、電壓比較器——單限電壓比較器在比較器中加入限幅或鉗位電路二、矩形波和三角波產(chǎn)生電路三、測(cè)量放大器課后作業(yè)：8.3、8.4、8.5、8.11、18.13第9章正弦波振蕩器教學(xué)目的：掌握有源濾波器的基本概念及一階有源濾波電路的基本原理和分析計(jì)算。教學(xué)重點(diǎn)：LC振蕩電路的基本原理和分析計(jì)算教學(xué)難點(diǎn)：三點(diǎn)式LC振蕩電路的分析計(jì)算教學(xué)內(nèi)容：正弦波振蕩器的基本概念,LC振蕩器,石英晶體振蕩器教學(xué)方法：理論講解與舉例相結(jié)合,講例題時(shí)邊講邊練〔學(xué)生先作,老師后講。教學(xué)進(jìn)度：本內(nèi)容為8學(xué)時(shí),其中9.1、9..2節(jié)3學(xué)時(shí),9.3節(jié)2學(xué)時(shí)。參考資料：電子電路基礎(chǔ)〔林家儒主編,第2版,20XX,165-173頁(yè)。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)正弦波振蕩器的基本概念一、自激振蕩的工作原理LC回路中的自由振蕩,如圖<a>所示。自由振蕩——電容通過(guò)電感充放電,電路進(jìn)行電能和磁能的轉(zhuǎn)換過(guò)程。阻尼振蕩——因損耗等效電阻R將電能轉(zhuǎn)換成熱能而消耗的減幅振蕩。圖<b>所示。等幅振蕩——利用電源對(duì)電容充電,補(bǔ)充電容對(duì)電感放電的振蕩過(guò)程,圖<c>所示。這種等幅正弦波振蕩的頻率稱為L(zhǎng)C回路的固有頻率,即圖1LC回路中的電振蕩二、自激振蕩的條件振蕩電路如圖2所示。振蕩條件：相位平衡條件和振幅平衡條件。1．相位平衡條件反饋信號(hào)的相位與輸入信號(hào)相位相同,即為正反饋,相位差是180的偶數(shù)倍,即2n其中,為Vf與Vi的相位差,n是整數(shù)。Vi、Vo、Vf的相互關(guān)系參見圖3。2.振幅平衡條件反饋信號(hào)幅度與原輸入信號(hào)幅度相等。即AVF1圖2變調(diào)諧放大器為振蕩器圖3自激振蕩器方框圖三、自激振蕩建立過(guò)程自激振蕩器：在圖2中,去掉信號(hào)源,把開關(guān)S和點(diǎn)"2"相連所組成的電路。圖4振蕩的建立過(guò)程自激振蕩建立過(guò)程：電路接通電源瞬間,輸入端產(chǎn)生瞬間擾動(dòng)信號(hào)vi,振蕩管V產(chǎn)生集電極電流iC,因iC具有跳變性,它包含著豐富的交流諧波。經(jīng)LC并聯(lián)電路選出頻率為f0的信號(hào),由輸出端輸出vo,同時(shí)通過(guò)反饋電路回送到輸入端,經(jīng)過(guò)放大、選頻、正反饋、再放大不斷地循環(huán)過(guò)程,將振蕩由弱到強(qiáng)的建立起來(lái)。當(dāng)信號(hào)幅度進(jìn)入管子非線性區(qū)域后,放大器的放大倍數(shù)降低到AVF圖4振蕩的建立過(guò)程例:判斷圖5<a>所示電路能否產(chǎn)生自激振蕩。解<1>振幅條件：因V基極偏置電阻Rb2被反饋線圈Lf短路接地,使V處于截止?fàn)顟B(tài),故電路不能起振。<2>相位條件：采用瞬時(shí)極性法,設(shè)V基極電位為"正",根據(jù)共射電路的倒相作用,可知集電極電位為"負(fù)",于是L同名端為"正",根據(jù)同名端的定義得知,Lf同名端也為"正",則反饋電壓極性為"負(fù)"。顯然,電路不能自激振蕩。如果把圖5<a>改成圖<b>。因隔直電容Cb避免了Rb2被反饋線圈Lf短路,同時(shí)反饋電壓極性為"正",電路滿足振幅平衡和相位平衡條件,所以電路能產(chǎn)生自激振蕩。圖5自激振蕩的判別圖6共發(fā)射極變壓器耦合振蕩器第二節(jié)LC振蕩器一、變壓器耦合式LC振蕩器電路特點(diǎn)：用變壓器耦合方式把反饋信號(hào)送到輸入端。常用的有以下兩種。1．共發(fā)射極變壓器耦合LC振蕩器<1>電路結(jié)構(gòu)如圖6<a>所示。圖中V為振蕩放大管,電阻R1、R2、R3為分壓式穩(wěn)定工作點(diǎn)偏置電路,C1、C2為旁路電容,LC并聯(lián)回路為選頻振蕩回路,L3-4為反饋線圈,L7-8為振蕩信號(hào)輸出端,電位器RP和電容C1組成反饋量控制電路。<2>工作原理圖7共基極變壓器耦合振蕩電路交流通路如圖6<b>所示。對(duì)頻率ff0的信號(hào),LC選頻振蕩回路呈純阻性,此時(shí)和vf,反相,即φ1=180o。輸出電壓vo再通過(guò)反饋線圈L3-4,使4端為正電位,即與的φ2=180o。于是,保證了正反饋,滿足了相位條件。如果電路具有足夠大的放大倍數(shù),滿足振幅條件,電路就能振蕩。調(diào)節(jié)RP可改變輸出幅度。圖7共基極變壓器耦合振蕩電路2．共基極變壓器耦合LC振蕩器<1>電路結(jié)構(gòu)如圖7<a>所示。圖中V為振蕩放大管,電阻R1、R2、R3為分壓式穩(wěn)定工作點(diǎn)偏置電路,C1為基極旁路電容,C2為隔直耦合電容,L2為反饋線圈,L與C串聯(lián)組成選頻振蕩電路。<2>工作原理交流通路如圖L7<b>所示。接通電源瞬間,LC回路振蕩電壓加到管子基射之間,形成輸入電壓,經(jīng)V放大后,輸出信號(hào)經(jīng)反饋線圈L2與L之間的互感耦合反饋到管子基射之間,若形成正反饋。在滿足振幅平衡條件下,電路產(chǎn)生振蕩。綜上分析,變壓器反饋電路的反饋強(qiáng)度,可通過(guò)L2與L1之間的距離來(lái)調(diào)節(jié)。變壓器耦合振蕩電路的振蕩頻率為若調(diào)節(jié)L、C,可改變振蕩頻率。二、三點(diǎn)式LC振蕩電路電路特點(diǎn)：LC振蕩回路三個(gè)端點(diǎn)與晶體管三個(gè)電極相連。圖8電感三點(diǎn)式振蕩器圖9電容三點(diǎn)式振蕩器1．電感三點(diǎn)式振蕩器電路如圖8<a>,交流通路如圖8<b>所示。相位條件：當(dāng)線圈1端電位為""時(shí),3端電位為"",此時(shí)2端電位低于1端而高于3端,即vf與vo反相,經(jīng)倒相放大后,形成正反饋,即滿足相位條件。振幅條件：適當(dāng)選擇L2和L1的比值。使,滿足振幅條件。電路就能振蕩。由于反饋電壓vf取自L2兩端,故改變線圈抽頭位置,可調(diào)節(jié)振蕩器的輸出幅度。L2越大,反饋越強(qiáng),振蕩輸出越大,反之,L2越小,反饋越小,不易起振。電路振蕩頻率為其中M是L1與L2之間的互感系數(shù)。優(yōu)點(diǎn)：振蕩頻率很高,一般可達(dá)到幾十兆赫；缺點(diǎn)：波形失真較大。2．電容三點(diǎn)式振蕩器電容三點(diǎn)式振蕩器電路如圖9<a>所示,交流通路如圖9<b>所示。相位條件：當(dāng)線圈1端電位為""時(shí),3端電位為""。此電壓經(jīng)C1、C2分壓后,2端電位低于1端而高于3端,即vf與vo反相,經(jīng)V倒相放大后,使1端獲""電位,形成正反饋,滿足相位條件。振幅條件：適當(dāng)?shù)倪x擇C1、C2的數(shù)值,使電路具有足夠大的放大倍數(shù),電路可產(chǎn)生振蕩。電路振蕩頻率為而電路特點(diǎn)：頻率較高,可達(dá)100MHz以上。優(yōu)點(diǎn)：輸出波形好。缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)頻率不方便。第三節(jié)石英晶體振蕩器電路特點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度高,可達(dá)101011量級(jí)。一、石英晶體的基本特性及其等效電路1．壓電效應(yīng)石英晶體諧振器如圖11所示。它是在晶片的兩個(gè)對(duì)面上噴涂一對(duì)金屬極板,引出兩個(gè)電極