【電子設(shè)計(jì)】電子學(xué)習(xí)模擬電路課件

第一章半導(dǎo)體器件§1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)§1.2PN結(jié)及半導(dǎo)體二極管§1.3特殊二極管§1.4半導(dǎo)體三極管§1.5場(chǎng)效應(yīng)晶體管(1-1)§1.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)1.1.1導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，金屬一般都是導(dǎo)體。有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為半導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。(1-2)半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點(diǎn)。比如：當(dāng)受外界熱和光的作用時(shí)，它的導(dǎo)電能力明顯變化。往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會(huì)使它的導(dǎo)電能力明顯改變。(1-3)1.1.2本征半導(dǎo)體現(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)。GeSi(1-4)通過(guò)一定的工藝過(guò)程，可以將半導(dǎo)體制成晶體。完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體，稱為本征半導(dǎo)體。在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點(diǎn)陣，每個(gè)原子都處在正四面體的中心，而四個(gè)其它原子位于四面體的頂點(diǎn)，每個(gè)原子與其相臨的原子之間形成共價(jià)鍵，共用一對(duì)價(jià)電子。(1-5)硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)(1-6)硅和鍺的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵共用電子對(duì)+4+4+4表示除去價(jià)電子后的原子+4+4(1-7)形成共價(jià)鍵后，每個(gè)原子的最外層電子是八個(gè)，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。+4+4共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，+4+4使原子規(guī)則排列，形成晶體。共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價(jià)鍵成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。(1-8)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理在絕對(duì)0度（T=0K）和沒(méi)有外界激發(fā)時(shí),價(jià)電子完全被共價(jià)鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒(méi)有可以運(yùn)動(dòng)的帶電粒子（即載流子），它的導(dǎo)電能力為0，相當(dāng)于絕緣體。在常溫下，由于熱激發(fā)，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。(1-9)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理空穴+4+4自由電子+4+4束縛電子(1-10)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理在其它力的作用下，空穴吸引臨近的電子來(lái)填補(bǔ)，這樣的結(jié)果相當(dāng)于空穴的遷移，而空穴的遷移相當(dāng)于正電荷的移動(dòng)，因此可以認(rèn)為空穴是載流子。+4+4+4+4(1-11)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即自由電子和空穴。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個(gè)重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點(diǎn)。(1-12)1.1.3雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(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。使自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為N型半導(dǎo)體（電子半導(dǎo)體），使空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為P型半導(dǎo)體（空穴半導(dǎo)體）。(1-13)N型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的五價(jià)元素磷（或銻），晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有五個(gè)價(jià)電子，其中四個(gè)與相臨的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵，必定多出一個(gè)電子，這個(gè)電子幾乎不受束縛，很容易被激發(fā)而成為自由電子，這樣磷原子就成了不能移動(dòng)的帶正電的離子。每個(gè)磷原子給出一個(gè)電子，稱為施主原子。(1-14)N型半導(dǎo)體+4+4多余電子磷原子+5+4(1-15)N型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體中的載流子是什么？1、由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。2、本征半導(dǎo)體中成對(duì)產(chǎn)生的電子和空穴。3、摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)載流子（多子），空穴稱為少數(shù)載流子（少子）。(1-16)P型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價(jià)元素，如硼（或銦），晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，硼原子的最外層有三個(gè)價(jià)電子，與相臨的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)空穴。這個(gè)空穴可能吸引束縛電子來(lái)填補(bǔ)，使得硼原子成為不能移動(dòng)的帶負(fù)電的離子。由于硼原子接受電子，所以稱為受主原子。(1-17)P型半導(dǎo)體空穴+4+4+3+4硼原子(1-18)總結(jié)1、N型半導(dǎo)體中電子是多子，其中大部分是摻雜提供的電子，本征半導(dǎo)體中受激產(chǎn)生的電子只占少數(shù)。N型半導(dǎo)體中空穴是少子，少子的遷移也能形成電流，由于數(shù)量的關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主要是多子。近似認(rèn)為多子與雜質(zhì)濃度相等。2、P型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子。(1-19)雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法－－－－－－－－－－++++++－－++++++－－－－－－++++++－－－－－－++++++P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體(1-20)§1.2PN結(jié)及半導(dǎo)體二極管2.1.1PN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)。(1-21)PN結(jié)處載流子的運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)E－－－－－－－－－－++++++－－++++++－－－－－－++++++－－－－－－++++++空間電荷區(qū)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)(1-22)PN結(jié)處載流子的運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)E－－－－－－－－－－+++內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，就使漂+++++使空間電荷區(qū)變薄。++++++++－－+移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移+使空間電荷區(qū)變薄。++++－－－－－－+－－－－－－++++++擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)(1-23)PN結(jié)處載流子的運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)E－－－－－－－－－－++++所以擴(kuò)散和漂++移這一對(duì)相反+的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)+++到平衡，相當(dāng)+++沒(méi)有電荷運(yùn)動(dòng)，++－－+++－－－－－－+++于兩個(gè)區(qū)之間－－－－－－+++空間電荷區(qū)的厚度固定不變。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)(1-24)電位VV0－－－－－－－－－－++++++－－++++++－－－－－－++++++－－－－－－++++++P型區(qū)空間電荷區(qū)N型區(qū)(1-25)請(qǐng)注意1、空間電荷區(qū)中沒(méi)有載流子。2、空間電荷區(qū)中內(nèi)電場(chǎng)阻礙P中的空穴、N中的電子（都是多子）向?qū)Ψ竭\(yùn)動(dòng)（擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)）。3、P中的電子和N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。(1-26)2.1.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮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。PN結(jié)加上反向電壓、反向偏置的意思都是：P區(qū)加負(fù)、N區(qū)加正電壓。(1-27)PN結(jié)正向偏置變薄內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)能夠形成較大的－++－+擴(kuò)散電流。_P－+N－+內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)(1-28)PN結(jié)反向偏置變厚內(nèi)電場(chǎng)被被加強(qiáng)，多子的擴(kuò)散受抑制。少子漂移加強(qiáng)，但少子數(shù)量有限，只能形成較小的反向電流。+－+_－+P－+N－+內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)(1-29)2.1.3半導(dǎo)體二極管(1)、基本結(jié)構(gòu)PN結(jié)加上管殼和引線，就成為半導(dǎo)體二極管。觸絲線點(diǎn)接觸型引線基片外殼線(1-30)PN結(jié)PN面接觸型(1-31)(2)、伏安特性I導(dǎo)通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。死區(qū)電壓硅管0.6V,鍺管0.2V。U反向擊穿電壓U(BR)(1-32)(3)、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VBR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VWRM一般是VBR的一半。(1-33)（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娦圆睿虼朔聪螂娏髟叫≡胶?。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，鍺管的反向電流要大幾十到幾百倍。以上均是二極管的直流參數(shù)，二極管的應(yīng)用是主要利用它的單向?qū)щ娦园ㄕ?、限幅、保護(hù)等。下面介紹兩個(gè)交流參數(shù)。(1-34)（4）微變電阻rDiDr是二極管特性曲線工作點(diǎn)Q附近電壓的變化與電流的變化之比：DQIDiDvDvDrDiDvDVD顯然，rD是對(duì)Q附近的微小變化量的電阻。(1-35)（5）二極管的極間電容二極管的兩極之間有電容，此電容由兩部分組成：勢(shì)壘電容CB和擴(kuò)散電容CD。勢(shì)壘區(qū)是積累空間電荷的區(qū)域，當(dāng)電壓變化時(shí)，就會(huì)引起積累在勢(shì)壘區(qū)的空間電荷的變化，這樣所表現(xiàn)出的電容是勢(shì)壘電容。(1-36)為了形成正向電流（擴(kuò)散電流），注入P區(qū)的少子（電子）在P區(qū)有濃度差，越靠近PN結(jié)濃度越大，即在P區(qū)有電子的積累。同理，在N區(qū)有空穴的積累。正向電流大，積累的電荷多。+PN-這樣所產(chǎn)生的電容就是擴(kuò)散電容CD。(1-37)CB在正向和反向偏置時(shí)均不能忽略。而反向偏置時(shí)，載流子很少，擴(kuò)散電容可忽略。PN結(jié)高頻小信號(hào)時(shí)的等效電路：rd勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容的綜合效應(yīng)(1-38)例：二極管的應(yīng)用：uituRuiuRuoRRLtuot(1-39)§1.3特殊二極管曲線越陡，電壓越穩(wěn)定。1.3.1穩(wěn)壓二極管-I+UZU穩(wěn)壓誤差I(lǐng)ZIZUZIZmax(1-40)穩(wěn)壓二極管的參數(shù)（1）穩(wěn)定電壓UZ（2）電壓溫度系數(shù)U（%/℃）穩(wěn)壓值受溫度變化影響的的系數(shù)。（3）動(dòng)態(tài)電阻UrZIZZ(1-41)（4）穩(wěn)定電流IZ、最大、最小穩(wěn)定電流Izmax、Izmian。（5）最大允許功耗PZMUZIZmax(1-42)1.3.2光電二極管反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。IV照度增加(1-43)1.3.3發(fā)光二極管有正向電流流過(guò)時(shí)，發(fā)出一定波長(zhǎng)范圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到可見波段的光，它的電特性與一般二極管類似。(1-44)§1.4半導(dǎo)體三極管1.4.1基本結(jié)構(gòu)C集電極集電極CNPN型PNP型NPPBNB基極N基極PEE發(fā)射極發(fā)射極(1-45)集電區(qū)：C集電極面積較大N基區(qū)：較薄，BP摻雜濃度低基極N發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高E發(fā)射極(1-46)C集電極N集電結(jié)BP基極N發(fā)射結(jié)E發(fā)射極(1-47)發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴(kuò)散，形成發(fā)射極電流IE。1.4.2電流放大原理基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴(kuò)散可忽略。CNBPNEc進(jìn)入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的RB空穴復(fù)合，形成電流IBE，多數(shù)擴(kuò)散到集電結(jié)。IBEEIEEB1(1-48)IC=ICE+ICBOICEC從基區(qū)擴(kuò)集電結(jié)反偏，有少子形成的反向電流ICBO。B散來(lái)的電子作為集電結(jié)的少子，漂移Ec進(jìn)入集電結(jié)而被收集，形成IICBOCENPNIBERBEICE。IEEB2(1-49)IC=ICE+ICBOICECIB=IBE-ICBOIBEICBOICENBPNEcIBIBERBEIEEB3(1-50)ICE與IBE之比稱為電流放大倍數(shù)ICEICICBOICIBEIBICBOIB要使三極管能放大電流，必須使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。4(1-51)CICCICBBIBIIEBIEEENPN型三極管PNP型三極管(1-52)1.4.3特性曲線ICmAIBAECRBVUVUCEBEEB實(shí)驗(yàn)線路(1-53)工作壓降：硅管UBE0.6~0.7V,鍺管UBE0.2~0.3V。（1）輸入特性IB(A)8060U1VCE死區(qū)電40壓，硅管0.5V，鍺管0.2V。20UBE(V)0.40.8(1-54)（2）輸出特性I(mA)當(dāng)UCE大于一定的數(shù)值時(shí)，100AIC只與IB有關(guān)，C此區(qū)域滿4足IC=IB稱為線性3區(qū)（放大區(qū)）。2IC=80IB。A60A40A120AIB=036912UCE(V)(1-55)IC(mA)此區(qū)域中UCE100UBEA,集電結(jié)正偏，IB>IC，UCE800.3VA稱為飽和區(qū)。4360A40A2120AIB=036912UCE(V)(1-56)IC(mA)4此區(qū)域中100A:IB=0,IC=ICEO380A,U電壓，稱為60A截止區(qū)。BE<死區(qū)240A120AIB=036912UCE(V)(1-57)（3）主要參數(shù)1.電流放大倍數(shù)前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點(diǎn)，稱為共射接法，相應(yīng)地還有共基、共集接法。共射直流電流放大倍數(shù)：___ICIB(1-58)工作于動(dòng)態(tài)的三極管，真正的信號(hào)是疊加在直流上的交流信號(hào)?；鶚O電流的變化量為IB，相應(yīng)的集電極電流變化為IC，則交流電流放大倍數(shù)為：ICIB(1-59)例：UCE=6V時(shí)：IB=40A,IC=1.5mA；IB=60A,IC=2.3mA。___IC1.537.5IB0.04IC2.31.540IB0.060.04在以后的計(jì)算中，一般作近似處理：=(1-60)2.集-基極反向截止電流ICBOICBO是集電結(jié)反偏由少子的漂移形成的反向電流，受溫度的變化影響。ICBOA(1-61)3.集-射極反向截止電流ICEOAICEO(1-62)ICEO=IBE+ICBO集電結(jié)反偏有ICBOCICBOIBENBPNIBE根據(jù)放大關(guān)系，由于IBE的存在，必有電流IBE。EICBO進(jìn)入N區(qū)，形成IBE。(1-63)所以集電極電流應(yīng)為：IC=IB+ICEO而ICEO受溫度影響很大，當(dāng)溫度上升時(shí)，ICEO增加很快，所以IC也相應(yīng)增加。三極管的溫度特性較差。4.集電極最大電流ICM集電極電流IC上升會(huì)導(dǎo)致三極管的值的下降，當(dāng)值下降到正常值的三分之二時(shí)的集電極電流即為ICM。(1-64)5.集-射極反向擊穿電壓當(dāng)集---射極之間的電壓UCE超過(guò)一定的數(shù)值時(shí)，三極管就會(huì)被擊穿。手冊(cè)上給出的數(shù)值是25C、基極開路時(shí)的擊穿電壓U(BR)CEO。(1-65)6.集電極最大允許功耗PCM集電極電流IC流過(guò)三極管，所發(fā)出的焦耳熱為：PC=ICUCE必定導(dǎo)致結(jié)溫上升，所以PC有限制。PCPCM(1-66)ICICMICUCE=PCM安全工作區(qū)U(BR)CEUCEO(1-67)§1.5場(chǎng)效應(yīng)晶體管場(chǎng)效應(yīng)管與雙極型晶體管不同，它是多子導(dǎo)電，輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。場(chǎng)效應(yīng)管有兩種:結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管JFET絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管MOS(1-68)1.5.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管:（1）結(jié)構(gòu)基底：N型半導(dǎo)體D漏極NG(柵極)兩邊是P區(qū)PP導(dǎo)電溝道S源極(1-69)D漏極N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管DDNG(柵極)GGPPSSS源極(1-70)D漏極P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管DDPG(柵極)GGNNSSS源極(1-71)（2）工作原理（以P溝道為例）U較小時(shí)DSPN結(jié)反偏，U盡區(qū)越寬，導(dǎo)電溝道越窄。G越大則耗DGSPUDSNNUGSS(1-72)但當(dāng)UGS較小時(shí)，耗UDS較小時(shí)盡區(qū)寬度有限，存在導(dǎo)電溝道。DS間UGS越大耗盡區(qū)越寬，溝道越窄，電阻越大。D相當(dāng)于線性電阻。PUDSGNNUGSS(1-73)UGS達(dá)到一定值時(shí)UDS較小時(shí)（夾斷電壓VP）,耗盡區(qū)碰到一起，DS間被夾斷，漏極電流是ID=0。DPUDSGNNUGSS(1-74)UGS<Vp且UDS較大時(shí)UGD<VP時(shí)耗盡區(qū)的形狀越靠近漏端，PN結(jié)反壓越大DPUDSGNNUGSS(1-75)UGS<Vp且UDS較大時(shí)UGD<VP時(shí)耗盡區(qū)的形狀溝道中仍是電阻特性，但是是非線性電阻。DPUDSGNNUGSS(1-76)UGS<VpUGD=VP時(shí)漏端的溝道被夾斷，稱為予夾斷。DUDS增大則被夾斷區(qū)向下延伸。UDSGNNUGSS(1-77)此時(shí)，電流ID由未UGS<VpUGD=VP時(shí)被夾斷區(qū)域中的載流子形成，基本不隨U加，呈恒流特性。的增加而增DDSUDSGNNUGSS(1-78)（3）特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線一定UDS下的ID-UGS曲線ID0UGSVP夾斷電壓IDSS飽和漏極電流(1-79)輸出特性曲線夾斷區(qū)ID0UDS5V4V3V恒流區(qū)2V1V可變電阻區(qū)UGS=0V予夾斷曲線(1-80)N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線IDIDSSVPUGS0(1-81)N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線輸出特性曲線IDUGS=0V-1V-3V-4V-5V0UDS(1-82)1.5.2絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管:（1）結(jié)構(gòu)和電路符號(hào)SGD兩個(gè)N區(qū)NNPSiO2絕緣層P型基底(1-83)SGD金屬鋁DNNGPS導(dǎo)電溝道N溝道增強(qiáng)型(1-84)SGDDNNGP予埋了導(dǎo)電溝道SN溝道耗盡型(1-85)SGDDPPGNSP溝道增強(qiáng)型(1-86)SGDDPPGN予埋了導(dǎo)電溝道SP溝道耗盡型(1-87)（2）MOS管的工作原理以N溝道增強(qiáng)型為例UGSUDSSGDNNP(1-88)UGS=0時(shí)UGSUDSID=0SGD對(duì)應(yīng)截止區(qū)NND-S間相當(dāng)于兩個(gè)反接的PN結(jié)P(1-89)UGS足夠大時(shí)（UGS>VT）感應(yīng)出足夠多電子，這里以電子導(dǎo)電為主出現(xiàn)N型的導(dǎo)電溝道。UGS>0時(shí)UGSUDSSGDNN感應(yīng)出電子PVT稱為閾值電壓(1-90)對(duì)諧波分量:f越高,X信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，造成非線性失真。1、電路元件制作在一個(gè)芯片上，元件參數(shù)偏差R21R22R21R22判斷正負(fù)反饋，就要判斷反饋信號(hào)與輸入信為避免使用中因某種原因輸出短路或過(guò)幅頻特性：UiR12依次經(jīng)過(guò)反饋、比較、放大后，再回到輸出重點(diǎn)掌握相位條件的判別。手冊(cè)上給出的最高反向工作電壓VWRM一般r高:幾十k幾百k用運(yùn)放組成的RC振蕩器：(1)反相比例運(yùn)算放大器用傅氏級(jí)數(shù)對(duì)全波整流的輸出u0分解后三運(yùn)放電路是差動(dòng)放大器，放大倍數(shù)UGS較小時(shí)，導(dǎo)電溝道相當(dāng)于電阻將D-S連接起來(lái)，UGS越大此電阻越小。UGSUDSSGDNNP(1-91)當(dāng)UDS不太大UGSUDS時(shí)，導(dǎo)電溝道在兩個(gè)N區(qū)間是均勻的。SGD當(dāng)UDS較NN大時(shí)，靠近D區(qū)的導(dǎo)電溝道變窄。P(1-92)UDS增加，UGD=VT時(shí)，靠近D端的溝道被夾斷，稱為予夾斷。UGSUDSSGDIDNN夾斷后ID呈恒流特性。P(1-93)（3）增強(qiáng)型N溝道MOS管的特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線IDUGS0VT(1-94)輸出特性曲線IDUGS>00UDS(1-95)耗盡型N溝道MOS管的特性曲線耗盡型的MOS管UGS=0時(shí)就有導(dǎo)電溝道，加反向電壓才能夾斷。ID轉(zhuǎn)移特性曲線UGSVT0(1-96)輸出特性曲線IDUGS>0UGS=0UGS<00UDS(1-97)第二章基本放大電路§2.1概論§2.2放大電路的組成和工作原理§2.3放大電路的分析方法§2.4靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定§2.5射極輸出器§2.6場(chǎng)效應(yīng)管放大電路§2.7阻容耦合多級(jí)放大電路§2.8差動(dòng)放大電路(2-98)§2.1概論2.1.1放大的概念電子學(xué)中放大的目的是將微弱的變化信號(hào)放大成較大的信號(hào)。這里所講的主要是電壓放大電路。電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的四端網(wǎng)絡(luò)表示，如圖。uiAuuo(2-99)2.1.2放大電路的性能指標(biāo)(1)電壓放大倍數(shù)AuUoAuUiUi和Uo分別是輸入和輸出電壓的有效值。(2)輸入電阻ri放大電路一定要有前級(jí)（信號(hào)源）為其提供信號(hào)，那么就要從信號(hào)源取電流。輸入電阻是衡量放大電路從其前級(jí)取電流大小的參數(shù)。輸入電阻越大，從其前級(jí)取得的電流越小，對(duì)前級(jí)的影響越小。(2-100)IiUS~UiAuUi輸入電阻：riIi(2-101)(3)輸出電阻ro放大電路對(duì)其負(fù)載而言，相當(dāng)于信號(hào)源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個(gè)戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。US~AuroUs~(2-102)如何確定電路的輸出電阻？在電路的計(jì)算中求ro有兩個(gè)方法：1、所有的電源置零。2、加壓求流法。IUUroI將獨(dú)立源置零，保留受控源。(2-103)輸出電阻的測(cè)量方法roUs~Uo測(cè)量開路電壓(2-104)輸出電阻的測(cè)量方法roUs~RLUo測(cè)量接入負(fù)載后的輸出電壓UoRo(1)RLUo(2-105)(4)通頻帶放大倍數(shù)隨頻率變化曲線AuAum0.7Aum下限截止頻率上限截f止頻率ffLH通頻帶：fbw=fH–fL(2-106)2.1.3符號(hào)規(guī)定大寫字母、大寫下標(biāo)，表示直流量。UAuA小寫字母、大寫下標(biāo)，表示全量。ua小寫字母、小寫下標(biāo)，表示交流分量。(2-107)UA直流分量uuaA交流分量全量t(2-108)§2.2基本放大電路的組成和工作原理共射放大器三極管放大電路有三種形式以共射放大器為例講解工作原理共基放大器共集放大器(2-109)共射放大電路放大元件iC=iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。+ECRCC2C1TRBu輸出輸入uioEB參考點(diǎn)(2-110)共射放大電路集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。+ECRCC2C1TRBEB(2-111)共射放大電路集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷骸?ECRCC2C1TRBEB(2-112)共射放大電路組成+ECRCC2C1T使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)?；鶚O電源與基極電阻RBEB(2-113)共射放大電路組成隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時(shí)能使信號(hào)順利輸入輸出。+EC耦合電容RCC2C1TRBEB(2-114)單電源供電+ECRCC2C1T可以省去RBEB(2-115)單電源供電+ECRBRCC2C1T(2-116)基本放大電路的工作原理+EC由于電源的存在I0IC0RBRCIC2BC1CQTIBQui=0時(shí)IEQ=IBQ+ICQ(2-117)基本放大電路的工作原理+ECRBRCIC2C1CQT(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)IBQUUCEQBEQ(2-118)(IBQ,U輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。BEQ)和(ICQ,UCEQ)分別對(duì)應(yīng)于輸入IBICIQQBQICQUBEUCEUBEQUCEQ(2-119)交流放大原理IBICibibicQUBEUCEuiuCE怎么變化假設(shè)uBE有一微小的變化(2-120)ICicu條直線的變化沿一CEUCEuuCE相位如何cuCE與uBE反相！(2-121)各點(diǎn)波形iC+ECRBRCC2C1uCiBuoui(2-122)實(shí)現(xiàn)放大的條件1、晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2、正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，使整個(gè)波形處于放大區(qū)。3、輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。4、輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號(hào)。(2-123)§2.3放大電路的分析方法估算法靜態(tài)分析圖解法放大電路分析微變等效電路法動(dòng)態(tài)分析圖解法計(jì)算機(jī)仿真(2-124)2.3.1直流通道和交流通道放大電路中各點(diǎn)的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號(hào)。但是,電容對(duì)交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認(rèn)為它對(duì)交流不起作用，即對(duì)交流短路。而對(duì)直流可以看成開路，這樣，交直流所走的通道是不同的。這樣就有了交流通道（只考慮交流信號(hào)的分電路）和直流通道（只考慮直流信號(hào)的分電路）。不同的信號(hào)可以分別在不同的通道分析。(2-125)例：對(duì)直流信號(hào)（只有+EC）+ECRBRCC2C1開路開路(2-126)直流通道+ECRBRC(2-127)對(duì)交流信號(hào)(輸入信號(hào)ui)+EC置零RBRCC2C1短路短路(2-128)交流通道uRRCRLuoiB(2-129)2.3.2直流負(fù)載線+ECRBRCICUCE1、輸出特性。2、UCE=EC–ICRC。UCE~IC滿足什么關(guān)系？(2-130)UCE=EC–ICRCICEC與輸出特性的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)RC直流負(fù)載線QIBUCEEC(2-131)2.3.3交流負(fù)載線icuceuRRCRLuoiBic1其中：RLRL//RCuceRL(2-132)iC和uCE是全量，與交流量ic和uce有如下關(guān)系iciCi1uceuCE所以：CRLuCE這就是說(shuō)，交流信號(hào)的變化沿著斜率為：1R的直線。L這條直線通過(guò)Q點(diǎn)，稱為交流負(fù)載線。(2-133)交流負(fù)載線的作法ICEC交流負(fù)載線RCQIBUCEEC1過(guò)Q點(diǎn)作一條直線,斜率為:RL(2-134)2.3.3靜態(tài)分析1、估算法：（1）根據(jù)直流通道估算IBECUBEIB+ERBCRBRCEC0.7RBECIRBBUBERB稱為偏置電阻，IB稱為偏置電流。(2-135)（2）根據(jù)直流通道估算UCE、IB+ECICIBICEORBRCIICCUCEECICRCUCE(2-136)2、圖解法：先估算IB，然后在輸出特性曲線上作出直流負(fù)載線，與IB對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線與直流負(fù)載線的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)。ICECECUBERCIBRBQUCEEC(2-137)例：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：EC=12V，RC=4K，RB=300K，=37.5。解：EC12IB0.04mA40ARB300ICIB37.50.041.5mAUCEUCCICRC121.546V請(qǐng)注意電路中IB和IC的數(shù)量級(jí)(2-138)2.3.4動(dòng)態(tài)分析1、三極管的微變等效電路首先考察輸入回路當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性。iBuBEuberbeiBibiB對(duì)輸入的小交流信號(hào)而言，三極管相當(dāng)于電阻rbe。uBEuBE(2-139)對(duì)于小功率三極管：26(mV)rbe300()(1)IE(mA)rbe的量級(jí)從幾百歐到幾千歐。(2-140)考察輸出回路iC近似平行iCICic(IBib)IBib所以：icib輸出端相當(dāng)于一個(gè)受ib控制的電流源。uCE輸出端還要并聯(lián)一個(gè)大電阻rce。(2-141)rce的含義iCiCucerceicuCEuCE(2-142)icibiciibbuuberberucececeuberce很大，一般忽略。(2-143)弄清楚等效的概念：1、對(duì)誰(shuí)等效。2、怎么等效。bccb等效ee(2-144)2、放大電路的微變等效電路將交流通道中的三極管用微變等效電路代替iiibicibRLuiRBrberuceoRC(2-145)3、電壓放大倍數(shù)的計(jì)算：IiIbIcRLUiRBrIBUobeRCRLUiIbrbeAuRR//RrbeLCLUoIbRL負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。(2-146)4、輸入電阻的計(jì)算：對(duì)于為它提供信號(hào)的信號(hào)源來(lái)說(shuō)，電路是負(fù)載，這個(gè)負(fù)載的大小可以用輸入電阻來(lái)表示。輸入電阻的定義：UiriIi輸入電阻是動(dòng)態(tài)電阻。(2-147)IiIbIcUiriIiRLRB//rbeUiRBrIBUobeRCrbe電路的輸入電阻越大，從信號(hào)源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。(2-148)5、輸出電阻的計(jì)算：對(duì)于負(fù)載而言，放大電路相當(dāng)于信號(hào)源，可以將它進(jìn)行戴維南等效，戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。計(jì)算輸出電阻的方法：1、所有電源置零，然后計(jì)算電阻（對(duì)有受控源的電路不適用）。2、所有獨(dú)立電源置零，保留受控源，加壓求流法。(2-149)用加壓求流法求輸出電阻：00IiIbIcIoIbRBrbeUoRCUoroRc所以：Io(2-150)2.3.4失真分析：為了得到盡量大的輸出信號(hào)，要把Q設(shè)置在交流負(fù)載線的中間部分。如果Q設(shè)置不合適，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，造成非線性失真。(2-151)合適的靜態(tài)工作點(diǎn)iCib可輸出的最大不失真信號(hào)uCEuo(2-152)Q點(diǎn)過(guò)低，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)iC信號(hào)波形uCEuo稱為截止失真(2-153)Q點(diǎn)過(guò)高，信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū)iC信號(hào)波形uCEuo稱為飽和失真(2-154)§2.4靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合定適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)。但是，溫度的變化嚴(yán)重影響靜態(tài)工作點(diǎn)。對(duì)于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點(diǎn)由UBE、和ICEO決定，這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化，溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響主要體現(xiàn)在這一方面。UBETICEOQ(2-155)溫度對(duì)UBE的影響ECUBEiIBB50oCRB25oCTUBEIBuBEIC(2-156)溫度對(duì)值及ICEO的影響T、ICEOIC總的效果是：iC溫度上升時(shí)，輸出特性曲線上移，造成Q點(diǎn)上移。Q′QuCE(2-157)總之：TIC固定偏置電路的Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的。為此，需要改進(jìn)偏置電路，當(dāng)溫度升高、IC增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少IB，從而抑制Q點(diǎn)的變化。保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。常采用分壓式偏置電路來(lái)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。電路見下頁(yè)。(2-158)+ECI2IBIIECRB1RCI1C2C1I12BR1RB2BUBI2RB2IRL2RB2RB2RuECRB1RB2uiEoCEUBEUBUEUBIEREUBUBEUBICIEE偏置電路RER(2-159)+EC似乎I2越大越好，RB1RC但是RB1、RB2太小，將增加損耗，降低輸入電阻。因此一般取幾十K。I1C2C1IBIRL2RB2RuuiEoCEUBICE可以認(rèn)為與溫度無(wú)關(guān)。R(2-160)+ECRB1RCI1C2C1IB本電路穩(wěn)壓的過(guò)程實(shí)際是由于加了R形成了負(fù)反饋過(guò)程RI2LRuiB2REuoCEETICICUEUBEIB(2-161)+ECRB1RCI1C2C1IB如果去掉CE，放大倍數(shù)怎樣？IRL2RB2RuuiEoCECE將RE短路，RE對(duì)交流不起作用，放大倍數(shù)不受影響。(2-162)去掉CE后的微變等效電路IiIbIcrbeIbRLUiRBUo將R折算到基極ERRCEUiIbrbe(1)IbRERLUoIbRLAurbe(1)RE(2-163)去掉CE后的微變等效電路IiIbIcrbeIbRLUiRBUoRERCriRB//{rbe(1)RE}roRC(2-164)§2.5射極輸出器+ECRBRCC1C2uiRRLuoE(2-165)靜態(tài)分析：+ECECUBERRIBRB(1)REBCC2折算IE(1)IBIBIEUEIRCECEERE(2-166)動(dòng)態(tài)分析：1、電壓放大倍數(shù)IiIbIcRLRE//RLrbeIbUoIeRLRBUi（1）IbRLRERLUoUiIbrbeIeRLIbrbe(1)IbRL(1)IbRL（1）RLAuIbrbe(1)IbRLrbe(1)RL(2-167)討論1、rbe(1)RL,所以Au1，但是，輸出電流Ie增加了。2、輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。(2-168)2、輸入電阻IiIbIcrbeIbRBUiRRELUo輸入電阻高，對(duì)前級(jí)有利。riRB//{rbe(1)RL}(2-169)3、輸出電阻IiIbIcUsrbeIbRBUi置0RsREro用加壓求流法求輸出電阻。(2-170)RsRs//RBIiIbrbeIbRBUiIRsREIeUUUUIIbIbIerbeRsrbeRsRE(2-171)IiIbrbeIbRBUiIRsREIeUU1rbeRsroIRE//111rbeRsRE(2-172)一般（1）RErbeRsrbeRs所以ro1射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。(2-173)討論1、將射極輸出器放在電路的首級(jí)，可以提高輸入電阻。2、將射極輸出器放在電路的末級(jí)，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能。3、將射極輸出器放在電路的兩級(jí)之間，可以起到電路的匹配作用。(2-174)§2.6場(chǎng)效應(yīng)管放大電路2.6.1電路的組成原則及分析方法組成原則(1).靜態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，使FET工作在恒流區(qū)，場(chǎng)效應(yīng)管的偏置電路相對(duì)簡(jiǎn)單。(2).動(dòng)態(tài):能為交流信號(hào)提供通路。分析方法靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動(dòng)態(tài)分析：微變等效電路法。(2-175)2.6.2場(chǎng)效應(yīng)管的微變等效電路iiDf(uGS,uDS)DDiDiDiDuGSuDSuGSuDSGuDSugu1uGSSmGSrDSDSiDuDS漏極輸出電阻gm跨導(dǎo)rDSuGSiD(2-176)iddGDgudsugsgmugsudsugssrDSS很大，可忽略。(2-177)2.6.3靜態(tài)分析：+UDD+20VRD10KR1150KC2DC1GR10KGSRLuoui1MCSR210KRS50K求：UDS和ID。(2-178)+UDD+20V10K設(shè)：UG>>UGS則：UGUSR1RDC2C150KD1RG10K而：IG=0GSRLuui1MCo所以：R10KRS250KSR2UGUDD5VR1R2USUGID0.5mASRSRUDSUDDID(RSRD)10V(2-179)2.6.4動(dòng)態(tài)分析：IRLdgdRGUgsRDRLgUUoUimgsR2R1srrioUiUgsAugmR'LUogmUgs(RD//RL)(2-180)RLgdRGRDRLR2R1sriRGR1//R2ro=RD=10K1.0375M(2-181)2.6.4源極輸出器：+UDDDR1150KC1GC2RGS10KuiRuo1MSR210KRL50K(2-182)微變等效電路：IdgdUgsRGRsSRLUoUiR1R2gmUgsriroroUogmUgsRLgmRLAu11gmRLUiUgsgmUgsRL(2-183)求ro加壓求流法。IdgUgsRGRsSUoR1R2gmUgsrrooUoUgs1rogmroro//RSIdgmUgs(2-184)§2.7多級(jí)阻容耦合放大電路2.7.1典型電路2.7.2性能分析(2-185)耦合方式：直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合。耦合輸輸入第n-1級(jí)第n級(jí)出第一級(jí)第二級(jí)功放級(jí)(2-186)2.7.1典型電路+UCCR2R(+24V)設(shè):==50,rbe1=2.9K,rbe2=1.7KRC82KC210K1211M2C1C3TT1210KRS20KRRLURE27K1E2oUR38KCEi43KUS求：A、ri、ro。前級(jí)后級(jí)(2-187)對(duì)耦合電路要求：耦合電路：靜態(tài)：保證各級(jí)Q點(diǎn)設(shè)置要求波形不失真動(dòng)態(tài):傳送信號(hào)減少壓降損失(2-188)阻容耦合電路的頻率特性三極管結(jié)電容造成A耦合電容造成f(2-189)2.7.2性能分析1.靜態(tài):Q點(diǎn)同單級(jí)2.動(dòng)態(tài)性能:關(guān)鍵:考慮級(jí)間影響+UCCR2R(+24V)RC82KC210K11M2C1C3T1T2方法:10KRS20KRRLUri2=RL1RE27K1UE2oUi2R38KCEiUo143KUUo1Ui2Sri2(2-190)UoUoUo11AusAus1Au2UsUi2Usri,ro:概念同單級(jí)考慮級(jí)間影響2+UCCR2R(+24V)RC82KC210K11M2C1C3T1T210KRS20KRRLURE27K1UE2oUi2R38KCEiUo143KUSriri2ro(2-191)+UCCR2RC210K(+24V)R11MC282KC1C3T1T210KRS20KRERE2RLUoU27K1Ui2R38KCiUo143KEUSri2解:1.微變等效電路:ib1ib2ib1RSrrbe2ib2be1UiR1RC2RLUoUsR2R3RE1riri2ro(2-192)2.動(dòng)態(tài)參數(shù)：1ri=R1//[rbe1+（+1)RL1]其中RL1=RE1//ri2=RE1//R2//R3//rbe1=RE1//RL1=RE1//ri2=27//1.71.7Kri=1000K//(2.9+51×1.7)K82K2ro=RC2=10Kib1ib2ib1RSrrbe2ib2be1UiR1RC2RLUoUsR2R3RE1riri2ro(2-193)3中頻電壓放大倍數(shù):Aus1riAu1其中：riRs(11)RL1511.7Au10.968rbe1(11)RL12.9511.782Aus10.9680.7788220ib1ib2ib1RSrrbe2ib2be1UiR1RC2RLUoUsR2R3RE1riri2ro(2-194)2RL250(10//10)Au2147rbe11.7AusAus1Aus21470.778114.4ib1ib2ib1RSrrbe2ib2be1UiR1RC2RLUoUsR2R3RE1riri2ro(2-195)§2.8差動(dòng)放大電路2.8.1.直接耦合放大電路的特殊問(wèn)題2.8.2基本型差動(dòng)放大器2.8.3雙電源長(zhǎng)尾式差放2.8.4恒流源式差放2.8.5差動(dòng)電路的幾種接法(2-196)直接耦合電路的特殊問(wèn)題+UCCRRC1R1C2R2T1T2uouiRE2特殊問(wèn)題:1.前后級(jí)Q點(diǎn)相互影響:R、R加。:為設(shè)置合適的Q點(diǎn)而增2E2(2-197)+UCCRRC1R1C2R2T1T2uouiRE2特殊問(wèn)題:有時(shí)會(huì)將u信號(hào)淹沒(méi)o2.零點(diǎn)漂移:當(dāng)ui=0時(shí)：t0(2-198)2.8.2基本型差動(dòng)放大器1.結(jié)構(gòu):對(duì)稱+UCCRRCuRCR1o1RBRBT1T2uui1i2(2-199)+UCCRRCuRCR11oRBRBT1T2ui1ui22.抑制零漂的原理:當(dāng)ui1=ui2=0時(shí)：uo=uC1-uC2=0當(dāng)溫度變化時(shí)：uo=(uC1+uC1)-(uC2+uC2)=0(2-200)2.8.3雙電源長(zhǎng)尾式差放1.結(jié)構(gòu):+UCCRCuRCoRBRBT1T2uui1i2RE-UEE為了使左右平衡，可設(shè)置調(diào)零電位器:(2-201)2.靜態(tài)分析:+UCCui1=ui2=0RCuRCoRBRBT1T2ui1ui2RE-UEE1).RE抑制溫度漂移II=2IUE溫度TCEC自動(dòng)穩(wěn)定ICIBUBERE:強(qiáng)負(fù)反饋?zhàn)饔?2-202)2).Q點(diǎn)的計(jì)算:直流通路+UCCRIC1IC2RCuoCRBRBT1T2ui1IBIBui2IEREUEEUBE-UEEIBRB2(1)REIC1=IC2=IC=IBUE1=UE2=－IB×RB－UBEUC1=UC2=UCC－IC×RCUCE1=UCE2=UC1－UE1(2-203)3.動(dòng)態(tài)分析:1)輸入信號(hào)分類1差模輸入:2共模輸入:(differentialmode)(commonmode)u=-u=uui1=ui2=uCi1i2d差模電壓放大倍數(shù):共模電壓放大倍數(shù):uoduocAdAcuduc共模抑制比:AdAK=CMRRK=(dB)20logd(分貝)AcCMRRAc（Common-ModeRejectionRatio)(2-204)3任意輸入:ui1,ui2ui1-ui2差模分量:ud=2分解ui1+ui2共模分量:uC=u=u+u2i1Cd疊加ui2=uC-ud例題:ui1=20mv,ui2=10mv則：ud=5mv,uc=15mvui1=15mv+5mv,ui2=15mv-5mv(2-205)2)差模輸入+UCCRCuRCo均壓器RBRBT1T2RuiRRE-UEE1ui1uiud21即:ui2uiudu=u-u=2u2ii1i2d(2-206)+UCCRCic1uic2RCoRBRBT1T2Rib1iub2iiRERRE-UEE1RE對(duì)差模信號(hào)作用:uib1,ic1ic1=-ic2iRE=ie1+ie2=0i1ui2i,iuRE=0RE對(duì)差模信號(hào)不起作b2c2(2-207)用2差模信號(hào)通路:RCiic2RCc1uod1uod2uodC1C2RBib1ib2RBBT1T2Bui1R12Rui2ERBT1單邊微變等效電路B1C1iRCb1ui1rib1uod1be1E(2-208)RB3放大倍數(shù):B1C1ib1RCui1rbe1ib1uod1E差模電壓放大倍數(shù):iRuodAd1b1Cib1(RBrbe1)AduiRC單邊差模放大倍數(shù):RBrbe1uod1Ad1AAui1d1d2(2-209)總的差動(dòng)電壓放大倍數(shù)：uod1uod2Ad1ui1Ad2ui2AdAd1uiui若差動(dòng)電路帶負(fù)載RL(接在c1與c2之間),對(duì)于差動(dòng)信號(hào)而言，RL中點(diǎn)電位為0,所以放大倍數(shù)：1(RC//RL)A2d1RBrbe1(2-210)4輸入輸出電阻:roRCRCC1C2RBRBBT1T2B12RERriri輸入電阻：ri2[R//(rbe1RB)]輸出電阻：ro=2RC(2-211)3)共模輸入+UCRCRCic1uocic2RBC1C2RBuoc1uoc2TT12B1B2uCEREiREuRE-UEERE對(duì)共模信號(hào)起作用，并且iRE=2ie1。(2-212)共模信號(hào)通路:Ric1ic2RCuocCRBRBuuT2T1oc1oc2uuC1C2ie12RE2REie2E(2-213)T1單邊微變等效電路Ric1Bib1rbe1ib1uc1Ruoc1C2RiEe1uoc1RcAc1uc1RBrb12(1)REAc2(2-214)uoc1=Auoc2=AC1×uc1C2×uc2uoc=uoc1－uoc20AC0KCMRR負(fù)載影響共模放大倍數(shù)嗎？不影響！(2-215)2.8.4恒流源式差放電路電路結(jié)構(gòu):RC+UCCRCuoRC1C2BRBT1T2B1B2ui1Eui2IC3R1T3R3R2-UEE(2-216)T3:放大區(qū)+UCCRCRCC2C1uoiC恒流源RBT2RBQIB3B1T1B2IC3ui1uuCEEi2UCE3UCE3IC3R1T3Uce3R3Rrce3Ic3rce31M2-UEE(2-217)恒流源的作用恒流源相當(dāng)于阻值很大的電阻。恒流源不影響差模放大倍數(shù)。恒流源影響共模放大倍數(shù)，使共模放大倍數(shù)減小，從而增加共模抑制比，理想的恒流源相當(dāng)于阻值為無(wú)窮的電阻，所以共模抑制比是無(wú)窮。(2-218)2.8.5差放電路的幾種接法+UCCRCuoRC輸入端雙端單端RC1C2RBB接法B1B2ui1T1ET2ui2輸出端雙端I接法單端C3差模電壓放大倍數(shù)：-UEE雙端輸出：A=Add1單端輸出：1AdAd12(2-219)第三章放大電路中的負(fù)反饋§3.1負(fù)反饋的概念§3.2負(fù)反饋的類型及分析方法§3.3負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響(3-220)§3.1負(fù)反饋的概念凡是將放大電路輸出端的信號(hào)（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號(hào)迭加，就稱為反饋。若引回的信號(hào)削弱了輸入信號(hào)，就稱為負(fù)反饋。若引回的信號(hào)增強(qiáng)了輸入信號(hào)，就稱為正反饋。這里所說(shuō)的信號(hào)一般是指交流信號(hào)，所以判斷正負(fù)反饋，就要判斷反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的相位關(guān)系，同相是正反饋，反相是負(fù)反饋。(3-221)反饋框圖：XdXoXfXo基本放大反饋電路電路AoFXoXfAoFoXdX(3-222)反饋框圖：Xi+Xd基本放大Xo電路Ao–Xf反饋回電路F反饋電路的三個(gè)環(huán)節(jié)：放大：Xo反饋：XfAoFoXdX迭加：XdXiXf(3-223)例：+ECRB1RC1RB21RC2C3C1++uT1C2T2uduoiufRB22RE2CERE1––RfRf、RE1組成反饋網(wǎng)絡(luò)，反饋系數(shù)：UfRE1FRE1RfUo(3-224)§3.2負(fù)反饋的類型及分析方法§3.2.1負(fù)反饋的類型(1)根據(jù)反饋所采樣的信號(hào)不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。如果反饋信號(hào)取自電壓信號(hào)，叫電壓反饋。如果反饋信號(hào)取自電流信號(hào)，叫電流反饋。電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻的作用。電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻的作用。(3-225)電壓反饋采樣的兩種形式：uouoRLRL(3-226)電流反饋采樣的兩種形式：ioioRLiERLiERf(3-227)(2)根據(jù)反饋信號(hào)在輸入端與輸入信號(hào)比較形式的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)串聯(lián)，即反饋電壓信號(hào)與輸入信號(hào)電壓比較的，叫串聯(lián)反饋。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)并聯(lián)，即反饋信號(hào)電流與輸入信號(hào)電流比較的，叫并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增大，并聯(lián)反饋使電路的輸入電阻減小。(3-228)并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋ifiiubebuiufib=i-ifube=ui-uf(3-229)(3)交流反饋與直流反饋有的反饋只對(duì)交流信號(hào)起作用，稱為交流反饋。有的反饋只對(duì)直流起作用，稱為直流反饋。有的反饋對(duì)交直流均起作用。在反饋網(wǎng)絡(luò)中串接隔直電容，可以隔斷直流，此時(shí)反饋只對(duì)交流起作用。在起反饋?zhàn)饔玫碾娮鑳啥瞬⒙?lián)旁路電容，可以使其只對(duì)直流起作用。(3-230)+ECRB1RC1RB21RC2C3C1++T1C2T2uouiRRB22E2CERE1––RfC增加隔直電容C后，Rf只對(duì)交流起反饋?zhàn)饔?。注：本電路中C1、C2也起到隔直作用。(3-231)+ECRB1RC1RB21RC2C3C1++T1C2T2uouiRRCB22E2CERE1––Rf增加旁路電容C后，Rf只對(duì)直流起反饋?zhàn)饔谩?3-232)負(fù)反饋的分類電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋交流反饋負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋直流反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)(3-233)§3.2.2負(fù)反饋的分析方法分析步驟：1、找出反饋網(wǎng)絡(luò)（電阻）。2、是交流反饋還是直流反饋？3、是否負(fù)反饋？4、是負(fù)反饋！那么是何種類型的負(fù)反饋？（判斷反饋的組態(tài)）(3-234)判斷負(fù)反饋的方法：瞬時(shí)極性法：假設(shè)輸出端信號(hào)有一定極性的瞬時(shí)變化，依次經(jīng)過(guò)反饋、比較、放大后，再回到輸出端，若輸出信號(hào)與原輸出信號(hào)的變化極性相反，則為負(fù)反饋。反之為正反饋。如果是電壓反饋，則要從輸出電壓的微小變化開始。如果是電流反饋，則要從輸出電流的微小變化開始。判斷時(shí)在輸入端也要反映出反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的比較關(guān)系。(3-235)例：判斷Rf是否負(fù)反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。+ECRB1RC1RB21RC2uuc2C3C1c1ub2++T1C2T2ubeuuiufRRoB22E2CERE1––Rfuououfube=ui-ufuc1ub2uc2(3-236)例：判斷Rf是否負(fù)反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。+ECRB1RC1RB21RC2uuc2C3C1c1ub2++T1C2T2ubeuuiufRRoB22E2CERE1––Rf此電路是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，對(duì)直流不起作用。(3-237)分析中用到了三極管的集電極與基極相位相反這一性質(zhì)。(3-238)我們這里分析的是交流信號(hào)，不要與直流信號(hào)混淆。分析中用到的電壓、電流要在電路中標(biāo)出。并且注意符號(hào)的使用規(guī)則。如果反饋對(duì)交直流均起作用（本題即是），可以用全量。瞬時(shí)極性法所判斷的也是相位的關(guān)系。電路中兩個(gè)信號(hào)的相位不是同相就是反相，因此若兩個(gè)信號(hào)都上升，它們一定同相；若另一個(gè)信號(hào)下降而另一個(gè)上升，它們一定反相。(3-239)例：判斷Rf是否負(fù)反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。+UCCRC并聯(lián)反饋ifC2電壓反饋RfC1iibuouiuouoifib=i+if此電路是電壓并聯(lián)負(fù)反饋，對(duì)直流也起作用。(3-240)+UCCRCifC2RfC1iibuoui三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)如何提供？能否在反饋回路加隔直電容？不能！Rf為三極管提供靜態(tài)電流！(3-241)例：判斷Rf是否負(fù)反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。+UCC并聯(lián)反饋RC1RC2uC1iiBuB2電流反饋iE2uFuouiiRfFRRE1E2iE2uFiFiBiE2iB2uB2uC1(3-242)例：判斷Rf是否負(fù)反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。+UCCRC1RC2uC1iiBuB2iE2uFuouiiRfFRRE1E2電流并聯(lián)負(fù)反饋。對(duì)直流也起作用，可以穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。(3-243)例：判斷如圖電路中RE1、RE2的負(fù)反饋?zhàn)饔谩?UCCRRCB1C2C1電流串聯(lián)反饋ubeRieuRB2E1uoiR饋不起作用對(duì)交流反RE2CE2E對(duì)交流信號(hào)：ieueibube=ui-ueieRE1：電流串聯(lián)負(fù)反饋。(3-244)判斷電路中RE1、RE2的直流反饋?zhàn)饔谩?UCCURB2URBRB1RB2CCRB1CC2恒定CR直流均起作用，通過(guò)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。、R對(duì)1UBE1E2UUBEERIEuRB2E1uoiRE2CE反饋過(guò)程：IEIEUE=IE(RE1+RE2)UBE=UB–UEIB(3-245)例：判斷如圖電路中RE3的負(fù)反饋?zhàn)饔谩?UCCRC1RB2RB3RC3RC2