低頻電子線路課件

晶體二極管*1晶體二極管:由PN結(jié)構(gòu)成的電子器件..*2晶體二極管的主要特性:單向?qū)щ娦?*3晶體二極管結(jié)構(gòu).符號1.1半導體的基礎(chǔ)知識一、半導體特性*1導體.ρ<10-3Ω?cm

絕緣體.ρ>108Ω?cm

半導體10-3Ω?cm<ρ<108Ω?cm*2半導體的獨特性質(zhì)

1）摻雜性:ρ受‘摻雜’影響大

2）熱敏性：ρ隨溫度上升而下降

3）光敏性：ρ隨光照的增強而下降*3導電性有差異的根本原因:物質(zhì)內(nèi)部原子結(jié)構(gòu).1本征半導體

1)本征半導體

2)共價鍵3)本征半導體的導電性

①本征激發(fā).載流子

②空穴

③本征半導體兩種載流子:自由電子.空穴

④電子-空穴對

⑤復合

2、雜質(zhì)半導體

*雜質(zhì)半導體

1)N型半導體

①多子-電子,

少子-空穴

n>>p②施主雜質(zhì)

③熱平衡條件：n·p=ni2

電中性條件：n=Nd+p

2）P型半導體

①多子-空穴,

少子-電子，

p>>n②受主雜質(zhì)

③熱平衡條件：n·p=ni2

電中性條件：p=Na+n一、PN結(jié)的基本原理

1.PN結(jié)

1）PN結(jié)中載流子的運動→空間電荷區(qū)1.2PN結(jié)*1漂移電流

*2擴散電流

*3動態(tài)平衡：二.PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

1、正向特性

2、反向特性3、伏安特性

Is：反向飽和電流；

VT：熱電壓。常溫（300k）下，VT=26mV。4、溫度特性5、擊穿特性

①雪崩擊穿

②齊納擊穿

1.3晶體二極管一、符號及特性曲線1、符號2、特性曲線二、二極管模型

1、簡化電路模型

°°°D+-VD(on)RD2、小信號電路模型rsrd°°三.晶體二極管電路分析方法

1、圖解法2、簡化分析法采用簡化電路模型

3、小信號分析法（|ΔV|<5.2mV）例：電路如圖：1）利用硅二極管恒壓模型求電路的ID和uo=Uo=？2）在室溫（300K）的情況下，利用二極管小信號模型求uo的變化范圍。解：1）2）四、晶體二極管的應用1、整流電路：將交流電壓變換為單極性電壓

2、限幅電路（削波電路）3、門電路*1.晶體三極管的結(jié)構(gòu)及符號

（1）.晶體三極管組成：兩個結(jié)，三個區(qū)，三個極（2）晶體三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)：發(fā)射區(qū)進行高摻雜，多子濃度很高。基區(qū)做得很薄，摻雜少，多子濃度很低。集電結(jié)面積大于發(fā)射結(jié)面積*2.晶體三極管的工作模式：放大：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏飽和：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏截止：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏

*晶體三極管的主要特性與工作模式有關(guān)2.1放大狀態(tài)下晶體三極管的工作原理1.內(nèi)部載流子運動：滿足內(nèi)部和外部條件下，內(nèi)部載流子運動有三個過程

1）發(fā)射：IE=IEN+IEP

發(fā)射區(qū)多子電子通過阻擋層形成IEN

基區(qū)多子空穴通過阻擋層形成IEPIE=IEN+IEP≈IENIEN：發(fā)射區(qū)電子→基區(qū)

IEP：基區(qū)空穴→發(fā)射區(qū):全部被發(fā)射區(qū)電子復合掉

R2

+_+_

R1IB····N+PICN2····ICPNIEP·ICN1IENICIE

IC=ICP+ICN2+ICN1=ICN1+ICBO=ICN+ICBOIE=IEN=ICN+IBN=IC+IBIE=IEN+IEP≈IEN(IEN﹥﹥IEP)

IBN2)復合和擴散：發(fā)射區(qū)電子→基區(qū)

①少數(shù)與空穴復合—IBP②大多數(shù)在基區(qū)中繼續(xù)擴散到達靠近集電結(jié)的一側(cè)—ICN13)收集：

①集電結(jié)反偏阻止集電區(qū)多子電子向基區(qū)

②有利于基區(qū)擴散過來的電子收集到集電區(qū)而形成ICN(ICN1)

少子漂移電流ICBO(=ICP+ICN2)2)靜態(tài)直流電流IE=IEN+IEP≈IEN(IEN﹥﹥IEP)IC=ICP+ICN2+ICN1=ICN1+ICBO=ICN+ICBOICBO=ICP+ICN2

為反向飽和電流IE=IEN=ICN+IBP=IC+IB*VBE增加，IB增加，IC增加

|VBC|增加，IB略減小——基區(qū)寬度調(diào)制效應（集電結(jié)電壓調(diào)制效）

IC主要受VBE控制2電流傳輸方程1)共基直流電流放大系數(shù)2)共射直流電流放大系數(shù)

3)共射電流放大系數(shù)4)共基電流放大系數(shù)3一般模型1)指數(shù)模型2)簡化電路模型CBE+-+-EBCVBE(on)-+-?IBIBIC2.2晶體三極管的其他工作模式

1飽和模式：B-E加正偏，B-C加正偏

1）內(nèi)部載流子傳輸過程

①VBE>0VBC=0IF——αIF

發(fā)射極→

集電極正向傳輸

②VBE＝0VBC>0IＲ

——αIR

集電極→發(fā)射極反向傳輸

+_ICIBN+P

N．．．

．．．．．．．．．．IFαIFαRIRIRIE-+R1R2飽和模式NPN管中的載流子傳輸*1ICIE同時受兩個結(jié)正偏控制*2VBC↑→IR↑→IC，

IE↑*3正，反向傳輸?shù)妮d流子在基區(qū)均有復合，且增加了IR中的空穴電流成分即IR↑IR↑→

IB↑↑2）簡化電路模型（硅）VBES=0.7VVBCS=0.4VVCES=0.3V飽和條件IB＞IBS

VCES＜0.3V（VCE=VCB-VEB=VEB-VBC）+-+-VBESVCESCBE2截止模式

1）截止條件

B-E反偏，B-C反偏

IE≈0IB≈0IC≈02）電路模型BCE2.4晶體三極管的特性曲線一.輸入特性曲線族二.輸出特性曲線族*1考慮基區(qū)寬度調(diào)制效應*2極限參數(shù)

1.反向擊穿電壓V(BR)CEO2.集電極最大容許電流ICM3.集電極最大容許功耗PCM*3溫度對晶體管參數(shù)的影響

ICBO：

VBE(ON)：

β：2.5晶體三極管的小信號電路模型三極管各極電壓，電流均為直流量上疊加增量（或交流量）即一般電路模型+-+-β?BvBE?B?CvCE2.5.1小信號電路模型1數(shù)學分析

*1共射接法

*2用冪級數(shù)在Q點上對交流量展開*3未計及寬度調(diào)制效應2簡化小信號電路模型（1）共射(2)共射（3）共基++gmvbevbe?b?c--vcerberbeβ?bbecebcβ?brbe3參數(shù)計算又*考慮vce(引入gcegbc）++vbe?b?c--vcerbeβ?b4混合π型電路模型（考慮基區(qū)串聯(lián)電阻rbb?vb?e~vberbe=rbb?+rb?e=rbb?+(1+β)re++vbe?b?c--vcerb?eβ?brcecb?ecb?crbb?b?bce++vbe?b?c--vcerb?e=β?brcecb?ecb?crbb?b?bceVb?e+-gmvb?e2.6晶體三極管電路分析方法1圖解分析法1）直流分析直流電源供電，電容開路，電感短路輸入回路+--+-VBRBRCBEC+-VBE+-VCEVCCVBEIBVCEICQQVCEQVBEQIBQICQABCDIB=IBQ

輸出回路+--+-VBRBRCBEC+-VBE+-VCEVCCVBEIBVCEICQQVCEQVBEQIBQICQABCDIB=IBQ2）交流分析+--+-VBRBRCBEC+-vBE+-vCEVCCvBE?BQVBEQIBQABvvvbevBEωtωt?B?c①在輸入特性曲線上作輸出負載線AB②過軸vCE

上點VBB+Vm，VBB-Vm作輸入負載線的平行線兩條③在輸出特性曲線上作輸出負載線CD④對應?B得出vCE.?C?CQVCEQICQCDIB=IBQ?CvCEvCEωtωt3）小結(jié)（觀察波形）

*1當時放大電路中三極管的均圍繞各自的靜態(tài)值（Q點）基本上按正旋規(guī)律變化——交直流并存狀態(tài)。

*2輸入電壓微小變化，輸出電壓得到較大的變化——電壓放大作用。電壓放大倍數(shù)為

*3——倒相作用2工程近似分析法（簡化電路模型）

*確定三極管工作模式，采用相應的電路模型例1試求圖所示電路中三極管的各極電壓和電流值。已知β=100

解：等效電路ICIEIBVCC(12V)RB1100KRC3KRB220KRE1KICIEIBRB1100KRB220KRc3KVCCVB++--BBCERE1KICIEIBRBRc3KVCCVB++--BCERE1KRBVB++--EBCIBIEβIBVCCRc3KVD(ON)+-例2:1)試求圖所示電路中三極管的各極電壓和電流值。已知β=1002)若增大RC到20KΩ,試求IB,IC,VCE.3)若減小RB到10KΩ,試求IB,IC,VCE

解：1）設(shè)三極管導通ICIEIBRB100KRc5.8KVCC12VVB1.7V++--BCE確定三極管工作在放大模式RBVB++--EBCIBIEβIBVCCRc5.8KVD(ON)+-2）確定三極管工作在放大模式RBVB++--BCIBVBES+-E+-VCESVCCRCIC確定三極管工作在飽和模式3小信號等效電路分析法

1）當三極管工作在放大模式且疊加在Q點上的交流電壓或交流電流足夠小時，利用小信號電路模型對各種電路進行交流分析。

2）分析步驟

①對電路進行直流分析，求出Q點上各極直流電壓和電流（VBEQ，VCEQ，IBQ，ICQ，IEQ）

②計算微變等效電路的各參數(shù)值。

③進行交流分析，求疊加在Q點上各極交流量。

(vbe,,vce,,?b,?e,?c)④求瞬時值例：試求如圖所示電路中三極管的各極交流電壓和電流值。已知解：1）直流分析+--+-VBBRBRCBEC+-vBE+-vCEVCCv5K5.8K12V2)求微變等效電路參數(shù)+?b?c-vcerb?erceb?bc+-gmvb?evb?evRBRC3)交流分析4）瞬時值2.7晶體三極管應用原理*1三極管工作在放大區(qū)具有正向受控作用，等效受控電流源。*2三極管工作在飽和，截止區(qū)具有可控開關(guān)特性，等效可控開關(guān)。1電流源

1）理想電流源+-?=I0υI0?υ2）三極管等效受控電流源（在放大區(qū)）

①三極管等效受控電流源不是實際提供電流的源，?由VCC提供。

②三極管作用控制?（?=?C=β?B）VCC+-RC+--υCE??C?Bυ+-Q?Bυ?VCES2放大器作用：將輸入信號進行不失真的放大，使輸出信號強度（功率，電壓或電流）大于輸入信號強度，且不失真地重現(xiàn)輸入信號波形。

1）基本電路

2）原理

①+---++VCCυ?υO(shè)VIQRCT②VCC提供能量，放大器轉(zhuǎn)換能量（直流功率部分轉(zhuǎn)換為輸出功率）3跨導線性電路1）電路放大模式2）原理3）應用：實現(xiàn)電流量之間線性和非線性運算例1：平方運算T4T3T1T2?y?xVCC?O第3章場效應管*1場效應管：具有正向受控作用的半導體器件。是單極型晶體管。*2場效應管類型：結(jié)型（JFET）：P溝道，N溝道金屬-氧化物-半導體型（MOSFET）：增強型（EMOS）：P溝道，N溝道耗盡型（DMOS）：P溝道，N溝道MOS場效應管1EMOS場效應管（N溝道）

1）結(jié)構(gòu)符號WDGSUUSGDP+N+N+Pll2工作原理在VGS作用下，D-S間形成導電溝道；在VDS作用下，S區(qū)電子沿導電溝道進到D區(qū)。1）VGS=0VDS＞0

由于U-D極PN結(jié)是反向偏置的，中間P型襯底基本沒有電子，所以D極和S極彼此之間有效地絕緣開了。此時NMOS管處于截止狀態(tài)，ID=0。USGDP+N+N+PVGSVDSID=02）VGS＞0VDS＝0向下的電場將排斥氧化層下面P型襯底薄層（表面層）中的空穴，使受主負離子露出開始形成耗盡層?？蓜虞d流子很少，ID≈0USGDP+N+N+PVGSVDSE3）VGS↑=VGSTVDS＝0VGS↑→表面層感應負電荷↑→耗盡層↑→耗盡層上面的表面層內(nèi)感應自由電子濃度n↑

空穴濃度p↓→形成反型層→

產(chǎn)生導電溝道。*1反型條件：*2反型層*3開啟電壓VGSTUSGDP+N+N+PVGSVDS4）VGS

＞VGSTVDS＞0

在VDS作用下，ID＞05）VGS

＞VGSTVDS↑＞VGS–VGST*1VGS

＞VGST

時VDS↑→

靠近漏極的耗盡層↑*2當VDS↑＞VGS–VGST時，耗盡層將夾斷靠近漏端的導電溝道。——夾斷*3夾斷電壓：VDS=VGS–VGST*4夾斷時，漏極到源極之間仍然導電USGDP+N+N+PVGSVDS*5當VGS＞VGST

如果VDS＜VGS–VGST，那么

VDS↑→ID↑

如果VDS＞VGS–VGST，那么多余的電壓降落在耗盡層上，ID

飽和。飽和區(qū)電阻區(qū)IDVDSVDS=VGS–VGSTIDVGSVGSTVGS3伏安特性

IG=01）電阻區(qū)（線性區(qū)，非飽和區(qū)）條件：VGS＞VGSTVDS＜VGS-VGST

（VGD＞VGST）飽和區(qū)電阻區(qū)IDVDSVDS=VGS–VGSTDGSU2）飽和區(qū)（放大區(qū)）條件：VGS>VGST

VDS＞VGS-VGST（VGD＜VGST）

*1忽略溝道長度調(diào)制效應，令VDS=VGS-VGST代入*2計及溝道長度調(diào)制效應3）截止區(qū)條件：VGS＜VGST溝道未形成

ID=04）擊穿區(qū)

VDS↑→D-U間的PN結(jié)擊穿→ID↑↑*VGS

過大→SiO2絕緣層擊穿→管子永久損壞。保護電路DGSU*襯底效應：N（P）溝道MOS管襯底必須接在電路的最低（高）電位上。保證U-S，U-D間PN結(jié)反偏.4P溝道EMOS場效應管DGSUUSGDN+P+P+NIDVDSIDVGS=VGST---VGSIDVGST耗盡型MOS（DMOS）

1)N溝道DGSUUSGDP+N+N+PIDNVDS(V)ID(mA)VGS=0-0.5-1.50.51.51.5VGS(V)ID(mA)1.5VGSTVGST2）P溝道DGSUUSGDP+N+PIDNP+VGS=0VGS=+VGS=-VDSIDIDVGSVGST6小信號電路模型（工作在放大區(qū)）rdsμνgsvgsvdsgdsrdsgmνgsvgsgdsvdsμ=gmrds飽和區(qū)（放大區(qū)）若U-S間不連接，且存在交流量rdsgmνgsvgsgdsvdsrdsgmνgsvgsgdsvdsgmuνusididVGVS分析方法VDDRG1RG2RDRS例2：假設(shè)一個N溝道EMOS場效應管，通過測量得到VGST=2V，VGS=VDS=5V，ID=3mA。求飽和出現(xiàn)時VDS值，VDS=1V時ID值。解：1）飽和出現(xiàn)時

VDS=VGS-VGST=5V-2V=3VVDS>3V時MOS管飽和2）當VDS=1V（<VGS-VGST

）時，MOS管在電阻區(qū)。3.2結(jié)型場效應管1結(jié)構(gòu)符號1）N溝道JFET

P+P+NGSDDSG2）P溝道JFETN+N+PGSDDSG2工作原理

*工作時，VGS＜0，使G-溝道間的PN結(jié)反偏，

IG=0，場效應管呈現(xiàn)高（107Ω）的輸入電阻。VDS＞0，使N溝道中的多子（電子）在電場作用下由S→D運動，形成ID。

ID的大小受VGS控制。1）VGS對ID的控制作用設(shè)VDS=0

若a)VGS=0b)VGS（off)＜VGS＜0c)VGS≤VGS（off)

VGS（off):夾斷電壓P+P+NGSDP+P+NGSDP+P+GSDN(a)(b)(c)VGSVGS2)VDS對ID的影響（設(shè)VGS=0）

a）VDS=0b）0＜VDS＜VGS–VGS（off)（VGD＞VGS（off))P+P+NGSDP+P+NGSD(a)(b)ID=0VDSID迅速增大c）VDS=VGS–VGS（off)（VGD=VGS（off))d）VDS＞VGS–VGS（off)（VGD＜VGS（off))P+P+NGSD(d)VDSP+P+GSD(c)VDSID趨向飽和ID飽和N

*1結(jié)論1）JFET的G-溝道之間的PN結(jié)是反向偏置的，因此，IG=0，輸入電阻很高。2）JFET是電壓控制電流器件，ID受VGS控制。3）預夾斷前，ID與VDS呈近似線性關(guān)系；預夾斷后，ID趨于飽和。

*2P溝道JFET工作時，其電源極性與N溝JFET

的電源極性相反。3伏安特性

1）電阻區(qū)

VGS＞VGS（off)VDS＜VGS–VGS（off)

VDS=VGS–VGS（off)VDSID2)飽和區(qū)

VGS＞VGS（off)VDS＞VGS–VGS（off)（VGD＜VGS（off)）GDSVGSVDSIDVGS++--ID(VGS)ID

3)截止區(qū)

VGS＜VGS（off)ID=04）擊穿區(qū)

VDS≥V（BR）DSID↑↑V（BR）DS：漏極擊穿電壓4小信號電路模型

GDSvgsvds++--gmvgsidrds分析方法采用計算法例1:已知某ENMOS器件的參數(shù)VGST=2V,W=100μm，l=10μm，μnCox=20μA/V2，源極電位VS=0V，柵極電位VG=3.0V，試確定VD=0.5V，VD=5V時，器件分別工作在什么狀態(tài)，并且計算ID值(λ=0)。解：VGS=VG–VS=3V＞VGST

當VD=0.5V時VGD=VG–VD=2.5V＞VGST

器件工作在非飽和區(qū)（電阻區(qū)）

當VD=5V時VGD=VG–VD=2V<VGST

器件工作在飽和區(qū)例2:電路如圖,N溝道JFET共源放大器電路,已知

VGS(off)=-3.2V,IDSS=4.5mA，rds=∞.vs=120sinωt(mV).RS=51KΩ.試求:1)靜態(tài)工作點.2)場效應管的跨導gm.+-+--+vsvoVDDRDRSRg-1V+18V3.9K2.2MC1C2解：1）IG=0VGS=VG–VS=-1V＞VGS（off）設(shè)T工作在飽和區(qū)（放大區(qū)）2）3.3場效應管應用原理有源電阻1）用NEMOS管?ν+-ν?+-R2）用NDMOS管

?ν+-ν?+-R-VGSTνDS?DQ3)有源電阻構(gòu)成分壓器

V1+-+-V2I1I2T1T2VDD4）場效應管作為受VGS控制的線性電阻當場效應管工作在電阻區(qū)時開關(guān)1）理想開關(guān)2）利用三端器件的開關(guān)特性實現(xiàn)開關(guān)功能

*管子工作在電阻區(qū)，截止區(qū)νν??+-++--V3ν1ν2νIVORL++---5VVGa）NEMOST構(gòu)成模擬開關(guān)vIvORL++---5VVGRonvIVGH-VGST5VCMOS管構(gòu)成模擬開關(guān)

vIvORL++---5VVG+5VVGRonvIVGH-VGST5Ron1Ron24-4-53)應用舉例開關(guān)電容電路

++--+-S1（νC1）S2（νC2）Cν1ν2νC1νC2ttTν1ν2++--R?充放

第三章小結(jié)場效應管（MOS，JFET）結(jié)構(gòu)，工作原理。（*N溝道）2場效應管（MOS，JFET）伏安特性，轉(zhuǎn)移特性，電路模型。（*電阻區(qū)，放大區(qū)）場效應管（MOS，JFET）分析方法——計算方法。場效應管（MOS，JFET）應用——有源電阻模擬開關(guān)。

第四章放大器基礎(chǔ)1放大器功能：將輸入信號進行不失真地放大2放大器類型：結(jié)構(gòu)，信號3放大器的基本組成直流電源和相應的偏置電路輸入信號源輸入耦合電路有源器件輸出耦合電路輸出負載?C?E?BRBBRcVCCVBB++--+-RSC1C2RLν?νCE?B?Cνottttt+-νoνs-+ν?4.1偏置電路和耦合方式偏置電路

1）對偏置電路的要求

*1提供放大器所需的Q。截止失真飽和失真

*2Q穩(wěn)定。熱穩(wěn)定性.主要減小β變化對ICQ的影響。

QQQ'Q'Q"Q"?BνBEνCEVCEQ?CVIQν?00VCCVCCRCRC++++----VIQνBEνOν??B?CVCC2）分壓式偏置電路

*1I1=（5~10）IBQ*2RE對ICQ的自動調(diào)節(jié)作用

T℃↑→ICQ↑（IEQ↑）→VEQ↑→VBEQ↓→IBQ↓ICQ↓

工程上取VEQ=0.2VCC或VEQ=（1~3）VIBQRB1RB2RERCVBQVCCTVEQI1C*3場效應管偏置電路RG1RG2RSRDVDDI1TRGRSRDVDDTRGRDVDDT（a）分壓式（b）自偏置式（c）零偏置式2耦合方式

1）放大器與輸入信號源的連接

*1有效地將信號源的信號（功率，電壓或電流）加到放大器輸入端。

a)若要求加到放大器輸入端的信號功率最大，則放大器與信號源之間插入匹配網(wǎng)絡(luò)

b)若要求加到放大器輸入端的信號電壓最大，則

Z＞＞ZS+-νsZS。。。。Z信號源放大器IBQRB1RB2RERCVCCTVEQI1CECBRSνs+-+-+-ν?VBQ·····*2信號源的接入不影響放大器的Q點且保證信號特性——采用電容耦合

CE—旁路電容，防止交流（信號）電流在RE處產(chǎn)生交流壓降。2)級間連接

*1電容耦合優(yōu)點：①各級的Q點相互獨立；②只要耦合電容CB，CC，CL容量足夠大，放大器交流信號損失就小，放大倍數(shù)也高。缺點：①耦合電容隔斷直流，不能放大直流信號，且當信號頻率較低時，放大倍數(shù)下降；②耦合電容容量大，不易集成。R1R2R4R3T1CBRSνs+-+-+-ν?··R5R6R8R7VCCT2CC·········CLRL。。。νo+-*2直接耦合優(yōu)點：①電路中沒有電容，易于集成；②能放大交流信號，同時也能放大直流和變化緩慢的信號。缺點：①各級Q點相互影響，必須合理解決級間電平配置問題。RC1VCQ1·REnRCnVCC·RE2RC2VCQ2··RE3T3VCQ3·TnT2T1RC3VBQ1+--+--++RC1VCQ1·RC2RE2VCQ2··T2T1+--+VBEQ1+-。。。。。VCC。②產(chǎn)生零點漂移零點漂移——如果將直接耦合放大電路的輸入對地短接，并調(diào)整電路使輸出電壓等于零，從理論上來講，輸出電壓應一直為零保持不變，但實際上，輸出電壓將離開零點，緩慢地發(fā)生不規(guī)則的變化，這種現(xiàn)象稱為~。產(chǎn)生零點漂移的主要原因——放大電路中器件的參數(shù)隨溫度變化而變化，導致放大器Q點不穩(wěn)定。這種不穩(wěn)定可看作緩慢變化的干擾信號，由放大器逐級傳遞并放大。

*放大器中的第一級對整個放大器的零點漂移影響最大；放大器的級數(shù)越多，零點漂移問題越嚴重。抑制零點漂移措施：

①引入直流負反饋來穩(wěn)定Q點，如采用分壓式Q點穩(wěn)定電路；

②采用差分放大結(jié)構(gòu)，使輸出端的零點漂移相互抵消。4.2放大器的性能指標1輸入電阻輸出電阻增益1）小信號放大器的一般電路模型

RSR?RLRονοt+-νsν????o++--+-νοRS?s。。。。?οnRo放大器RS放大器Roν?+-2）增益①②?。ⅲ?對Ro的要求

?。┹敵隽繛棣蚾時，要求Ro＜＜RL，理想Ro→0ⅱ）輸出量為?o時，要求Ro＞＞RL，理想Ro→∞RSR?RLRονοt+-νsν?++--+-RSR?νsν?+--+νoRSR?RLRονο?s+-?οn???oRLRονο+-?οn?oRLRονοt+-+-νoRS?s??R?③源增益

?。?/p>

ⅱ）*對R?的要求

ⅰ）輸入量為ν?時，要求R?＞＞Rs，理想R?→∞ⅱ）輸出量為??時，要求R?＜＜Rs，理想R?→0RSR?RLRονοt+-νsν?++--+-RSR?νsν?+--+νoRSR?RLRονο?s+-?οn???oRLRονο+-?οn?oRLRονοt+-+-RS?s??R?3）多級放大器第一級放大器第二級放大器第三級放大器RsRLνs+++++-----ν?1νo1νo2νoRSR?1RLRο1νοt1+-νsν?1++--+-R?2Rο2νοt2+-νo1=ν?2+-R?3Rο3νοt3+-νo2=ν?3+-νο4.3基本組態(tài)放大器1實際電路.性能1）共射

①實際電路.交流通路C1RSνs+-+-+-ν?·RB1RB2RERCVCCTCE·····C2RL。。。νo+-RSνs+-+-ν?RBRCTRL。。νo+-②性能

ⅰ)R?

ⅱ)Ro

ⅲ)AνRSrb'eνsν?+--+RL。。νo+-gmνb‘eνb‘e+-rceRCRBceb'?b??RoRi?c?oⅳ)A?

未旁路RERSνs+-+-ν?RBRCTRL。。νo+-RERSrb'eνsν?+--+RL。。νo+-gmνb‘eνb‘e+-rceRCRBceb'?b??Ro?c?oR?RE①Aν

在C，E，B三個節(jié)點上有電流方程（忽略rce）②R?*3由于RE的存在，與旁路時相比R?大大增加了③A?④RoRo≈RC

2）共基①實際電路C1RSνs+-+-ν?·RCRB2R8VCCTCE··C2RL。。νo+-。RB1··RSνs+-+-ν?··Tνo+。。-RLRC··R8??-α???o②性能ⅰ）A?RSνs+-+-ν?·Tνo+。。-RLRC·???o····-α??*簡化電路（忽略rce）RS+-+-·o+。-RLRC·rb'erceeb'cνsνoRS+-+-·o+。-RLRC·rb'eeb'cνsνogmνb'eo+。-RLRCcνoRS+-+-··eνsb'regmνb'egmνb'eν?ν?ν????o?????o?ogmνb'eⅱ）R?ⅲ）RoRo=RCⅳ）Aν3）共集①實際電路C1RSνs+-+-+-ν?·RB1RB2R8VCCT·····C2RL。。。νo+-RSνs+-+-ν?RBRETRL。。νo+-o+。-RLREeνoRS+-+-··bνsrb'eν????ogmνb'ercecRB②性能（移去RB）?。㏑?o+。-RLREeνoRS+-+-··b'νsrb'eν????ogmνb'ercecRSνs+-+-ν?RETRL。。νo+-ⅱ）Ro+-REeνRS+-··b'rb'eν????gmνb'ercec·ⅲ）A?ⅳ)Av三種基本組態(tài)放大器比較①共射.共基電路的電壓放大倍數(shù)較高，共集電路的電壓放大倍數(shù)小于1但接近1。共射電路的輸出電壓與輸入電壓反相。②共集電路的輸入電阻最大，共基電路的輸入電阻最小。③共集電路的輸出電阻最小，共基電路的輸出電阻最大。④共射電路多用作多級放大器的中間級，共集電路可用作輸入級，隔離級，輸出級。而共基電路頻率特性好，適用于寬頻帶放大器。2.改進型放大器1）組合放大器①CE-CBCE：電壓放大倍數(shù)較高CB：共基電路的輸出電阻最大.RSRLT1T2νs+-②CC-CE：CC：電壓放大倍數(shù)接近1，輸入電阻大，輸出電阻小。CE：電壓放大倍數(shù)大。③CC-CB：CC：電流放大倍數(shù)大，輸入電阻大。CB：電流放大倍數(shù)接近1。.RSRLT1T2νs+-.RSRLT1T2νs+-2）發(fā)射極接RE的共射放大器3）采用有源負載的共射放大器T1。VCC。RC+-ν?ICQ1T1。VCC。+-ν?T2。IBQ1?C1?C2動態(tài)（交流）：T2等效rce2R'L=rce2∥RLT1。+-ν?RL。T1。+-ν?T2RL。rce23共源.共柵和共漏放大器的性能1）共源放大器①實際電路.交流通路C1RSνs+-+-+ν?RG1RG2RZRDVDDTCZ····C2RL。。。νo+-RSνs+-+-ν?RGRDTRL。。νo+-②性能?。〢νRSνsν?+--+RL。。νo+-gmνgsνgs+-rdsRDRGdsg??RoRi?o-?dⅱ)R?ⅲ)Roⅳ)A?2)共柵放大器①實際電路C1RSνs+-+-ν?·RDRG2RZVDDTC3·C2RL。。νo+-。RG1·RSνs+-+-ν?·Tνo+。。-RLRD·RZ???o②性能?。〢νRS+-+-·+。-RLRD·RZrdssgdνsνogmνgsν????oⅱ)R?ⅲ)A?

3)共漏①實際電路②性能ⅰ）AνC1RSνs+-+-+-ν?RG1RG2RZVDDT·C2RL。νo+-o+。-RLRZsνoRS+-+-·gνsν????ogmνgsrdsdRG+-νgsⅱ)R?ⅲ)A?ⅳ）Ro+。-RZsνRS·gν????gmνgsrdsdRG+-νgs*場效應管放大器比較

①共源.共柵和共漏場效應管放大器的特性類似于共射.共基和共集雙極型晶體管放大器的特性。

②共源放大器具有中等的Aν，A?

，R?，Ro。

③共柵放大器器具有低A?

，R?。

④共漏放大器器具有低Aν

，Ro。3集成MOS放大器（帶有源負載的MOS場效應管放大器）

①NMOS，具有增強型驅(qū)動管和耗盡型負載管（E/DMOS放大器）。

②NMOS，具有增強型驅(qū)動管和增強型負載管（E/EMOS放大器）。

③NMOS，具有增強型驅(qū)動管和PMOS電流源負載（CMOS放大器）。1）E/EMOS放大器1）E/EMOS放大器①電路νo+-RLν?+-。VDD。。。。。。T1T2-ν?+-。。T1+νo。。②性能。。。。。ν?+-νo+-。。。。ν?=νgs1+-νo+-。gm2νgs2gmu2νus2gm1νgs1rds1rds2rds1rds2gm1ν?gm21gmu21g1s1d1d2s2g2s2g1d1s1d2g2u22）E/DMOS放大器①電路νo+-RLν?+-VDD。。。。。。T1T2-ν?+-。。T1+νo。。T2②性能。。。。。ν?+-νo+-。。。。ν?=νgs1+-νo+-。gmu2νus2gm1νgs1rds1rds2rds1rds2gm1ν?gmu21g1s1d1d2s2g2s2g1d1s1d2g2u2CMOS放大器①電路(共源)νo+-RLν?+-VDD。。。。。。T1T2。。。+-VGG-ν?+-。。T1+νo。。。。。。。ν?+-νo+-gm1νgs1rds1rds2s2g1d1s1d2g2。。。。ν?=νgs1+-νo+-。rds1rds2gm1ν?g1s1d1d2s2g2＞＞2.改進型放大器1）組合放大器①CE-CBCE：電壓放大倍數(shù)較高CB：共基電路的輸出電阻最大.RSRLT1T2νs+-②CC-CE：CC：電壓放大倍數(shù)接近1，輸入電阻大，輸出電阻小。CE：電壓放大倍數(shù)大。③CC-CB：CC：電流放大倍數(shù)大，輸入電阻大。CB：電流放大倍數(shù)接近1。.RSRLT1T2νs+-.RSRLT1T2νs+-2）發(fā)射極接RE的共射放大器3）采用有源負載的共射放大器T1。VCC。RC+-ν?ICQ1T1。VCC。+-ν?T2。IBQ1?C1?C2動態(tài)（交流）：T2等效rce2R'L=rce2∥RLT1。+-ν?RL。T1。+-ν?T2RL。rce2

4.4差分放大器1差分放大器的組成與原理

1）電路（帶電阻負載的差動雙極型晶體管放大器）

2）差模信號.共模信號

ⅰ）差模信號

ν?1=-ν?2νo1=-νo2ⅱ）共模信號

ν?1=ν?2νo1=νo2

。。VCCVEERCRCRE。。RLRLT1T2。。++--ν?2ν?1ⅲ）一般信號

。。VCCVEERCRCRERLRLT1T2++-ν?c---++ν?c0.5ν?d0.5ν?dνo1νo2++---+νo3）輸入.輸出方式雙端輸入ν?1≠0ν?2≠0

單端輸入ν?1=0或ν?2=0

雙端輸出νo=νo1-νo2

單端輸出νo=νo1

或νo=νo24）抑制共模信號的原理

?。㏑E的作用

（IE2↑）（VBE1↓）T↑或VIC↑→IE1↑→2IERE↑→

VBE1↓→IB1↓IE1↓(IB2↓)

（IE2↓）

*1RE對共模信號有很強的抑制作用。

ⅱ)輸出取電壓差（νo1-νo2）抑制法