考研筆記 《模擬電子技術基礎》（第4版）筆記和課后習題（含考研真題）詳解

童詩白主編的《模擬電子技術基礎》(第4版)是我國高校電子信息類廣泛采用的權威教材之一，也被眾多高校(包括科研機構)指定為考研考博專業(yè)課參考書目。為了幫助參加研究生入學考試指定參考書目為童詩白主編的《模擬電子技術基礎》(第4版)的考生復習專業(yè)課，我們根據(jù)該教材的教學大綱和名?？佳姓骖}的命題規(guī)律精心編寫了童詩白《模擬電子技術基礎》(第4版)輔導用書(均提供免費下載，免費升級):1.童詩白《模擬電子技術基礎》(第4版)筆記和課后習題(含考研真題)詳解2.童詩白《模擬電子技術基礎》(第4版)配套題庫【名校考研真題+課后習題+章節(jié)題庫+模擬試題】本書是童詩白主編的《模擬電子技術基礎》(第4版)的配套e書，主要包括以下內(nèi)容：(1)梳理知識脈絡，濃縮學科精華。本書每章的復習筆記均對該章的重難點進行了整理，(2)詳解課后習題，鞏固重點難點。本書參考大量相關輔導資料，對童詩白主編的《模擬電子技術基礎》(第4版)的課后思考題進行了詳細的分析和解答，并對相關重要知識點進(3)精編考研真題，培養(yǎng)解題思路。本書精選詳析了部分名校近年來的相關考研真題，這(4)免費更新內(nèi)容，獲取最新信息。本書定期會進行修訂完善，補充最新的考研真題和答()提供全國各高校電子信息類專業(yè)考研考博輔導班【一對一輔導(面授/網(wǎng)授)、網(wǎng)授精講班等】、3D電子書、3D題庫(免費下載，免費升級)、全套資料(歷年真題及答案、筆記講義等)、電子信息類國內(nèi)外經(jīng)典教材名師講堂、考研教輔圖書等。加研究生入學考試指定考研參考書目為童詩白主編的《模擬電子技術基礎》(第4版)的考1.720度立體旋轉(zhuǎn)：好用好玩的全新學習體驗2.質(zhì)量保證：每本e書都經(jīng)過圖書編輯隊伍多次反復修改，顧問團隊嚴格審核目的考試要點，把重要考點全部固化為試題(或講義)形式，形成精準領先及時的備考e3.免費升級：更新并完善內(nèi)容，終身免費升級4.功能強大：記錄筆記、答案遮擋等十大功能(1)e書閱讀器——工具欄豐富實用【為考試教輔量身定做】(2)便箋工具——做筆記、寫反饋【獨家推出】(3)答案遮擋——先看題后看答案，學習效果好【獨家推出】5.品種齊全：包括全部職稱資格考試、、。主要包括：、、,共3萬余種，每天新上線約30種e書，每天下載約1萬次。我們聯(lián)系(1925044795@),我們定當聆聽您的意見并遵旨酌辦；如果有侵權行為請及時通知我們，我們會在第一時間為您處理!()是一家為全國各類考試和專業(yè)課學習提供輔導方案【保過班、網(wǎng)授班、3D電子書、3D題庫】的綜合性學習型視頻學習網(wǎng)站，擁有近100種考試(含418個考試科目)、194種經(jīng)典教材(含英語、經(jīng)濟、管理、證券、金融等共16大類),合計近萬小時的面授班、網(wǎng)授如您在購買、使用中有任何疑問，請及時聯(lián)系我們，我們將竭誠為您服務!全國熱線：(8:30-23:00),(8:30-23:00)詳情訪問：http://(理工類)第1章常用半導體器件1.1復習筆記1.2課后習題詳解第2章基本放大電路2.1復習筆記2.2課后習題詳解第3章多級放大電路3.1復習筆記3.2課后習題詳解3.3名?？佳姓骖}詳解第4章集成運算放大電路4.1復習筆記4.2課后習題詳解第5章放大電路的頻率響應5.1復習筆記5.2課后習題詳解5.3名?？佳姓骖}詳解第6章放大電路中的反饋6.1復習筆記6.3名校考研真題詳解第7章信號的運算和處理7.1復習筆記7.2課后習題詳解7.3名?？佳姓骖}詳解第8章波形的發(fā)生器和信號的轉(zhuǎn)換8.1復習筆記8.2課后習題詳解8.3名校考研真題詳解9.1復習筆記9.2課后習題詳解9.3名?？佳姓骖}詳解10.1復習筆記10.2課后習題詳解10.3名?？佳姓骖}詳解第11章模擬電子電路讀圖11.1復習筆記11.2課后習題詳解11.3名校考研真題詳解第1章常用半導體器件1.1復習筆記一、半導體基礎知識1.本征半導體本征半導體是指純凈的具有晶體結構的半導體。載流子：運載電荷的粒子稱為載流子。導體導電只有一種載流子，即自由電子導電；而本征半導體有兩種載流子，即自由電子和空穴，這是半導體導電的特殊性質(zhì)?？昭ǎ寒旊娮訏昝摴矁r鍵的束縛變成為自由電子后，在共價鍵中留下一個空位置，稱為空穴。2.雜質(zhì)半導體在本征半導體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會使半導體的導電性能發(fā)生顯著變化。(1)N型半導體：在純凈的硅晶體中摻入五價元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半導體。N型半導體中，自由電子的濃度大于空穴的濃度，故稱自由電子為多數(shù)載流子，空穴為少數(shù)載流子。(2)P型半導體：在純凈的硅晶體中摻入三價元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位置，就形成P型半導體。P型半導體中，空穴為多子，自由電子為少子。在同一片半導體硅片上，分別制造P型半導體和N型半導體，在它們的交界面處就形成了(1)PN結的單向?qū)щ娦裕篜N結外加正向電壓時處于導通狀態(tài)；PN結外加反向電壓時處于截止狀態(tài)。(2)PN結的電流方程：當PN結外加正向電壓時，i隨u按指數(shù)規(guī)律變化；當PN結外加反向電壓時，i≈-Is,稱為PN結的伏安特性。其中，u>0的部分稱為正向特性，u<0的部分稱為反向特性。二、半導體二極管1.二極管的結構和分類半導體二極管是由一個PN結加上相應的電極引線及管殼封裝而成的。由P區(qū)引出的電極稱為陽極，N區(qū)引出的電極稱為陰極。由于PN結的單向?qū)щ娦裕虼?，二極管導通時電流方向是由陽極通過管子內(nèi)部流向陰極。按材料的不同，二極管可分為硅管和鍺管；按用途的不同，二極管可分為普通二極管、整流二極管和穩(wěn)壓二極管等；按結構的不同，二極管可分為點接觸型、面接觸型和平面型，其中，點接觸型二極管適用于高頻電路的檢波或小電流整流，也可用作數(shù)字電路的開關元件，面接觸型二極管適用于低頻整流，平面型二極管適用于脈沖數(shù)字電路做開關管。2.二極管的伏安特性二極管的伏安特性方程二極管的伏安特性對溫度很敏感，溫度升高時，正向特性曲線向左移，反向特性曲線向下移，如圖1.1所示。0圖1.1二極管的伏安特性(1)正向特性當外加正向電壓很低時，正向電流幾乎為零；當正向電壓超過一定數(shù)值時，才有明顯的正向電流，這個使二極管開始導通的臨界電壓稱為開啟電壓U,通常硅管的開啟電壓約為0.5V,鍺管的開啟電壓約為0.1V。當正向電壓大于開啟電壓后，正向電流迅速增長，曲線接近上升直線，當電流迅速增加時，二極管的正向壓降變化很小，硅管的正向壓降約為0.6～0.7V,鍺管的正向壓降約為0.1~(2)反向特性二極管加上反向電壓時，形成很小的反向電流，當反向電壓在一定范圍內(nèi)增大時，反向電流的大小基本恒定，稱為反向飽和電流。當溫度升高時，少數(shù)載流子數(shù)目增加，使反向電流增大，特性曲線下移。(3)反向擊穿特性當二極管的外加反向電壓大于反向擊穿電壓時，反向電流突然急劇增加，稱為二極管反向擊穿。反向擊穿電壓一般在幾十伏以上；反向擊穿后，電流的微小變化會引起電壓很大變化。3.二極管的主要參數(shù)(1)最大整流電流IF:二極管長期運行時允許通過的最大正向平均電流。(2)最高反向工作電壓UR:二極管使用時允許加的最大反向電壓。(3)反向電流'R:二極管未擊穿時的反向電流。(4)最高工作頻率應：二極管單向?qū)щ娮饔瞄_始明顯退化時的交流信號頻率。4.二極管的等效電路(1)理想二極管：二極管導通時正向壓降為零，截止時反向電流為零。用空心的二極管符號來表示，如圖1.1(a)所示。(2)恒壓降模型：二極管導通時正向壓降為一個常量Uon,截止時反向電流為零。因而等效電路是理想二極管串聯(lián)電壓源Uon,如圖1.1(b)所示。(3)折線模型：當二極管正向電壓U大于Uon時，其電流I與U成線性關系，直線斜率為1/rp。二極管截止時，反向電流為零。因此，等效電路是理想二極管串聯(lián)電壓源Uon和電阻圖1.1由伏安特性折線化得到的等效電路(4)二極管的微變等效電路：在模擬電路里，二極管多數(shù)工作在某個很小的信號區(qū)域內(nèi)，所以通常用小信號模型來代替二極管，即把二極管看成一個等效電阻，如圖1.3所示。利用二極管的電流方程可得圖1.3二極管的微變等效電路圖5.穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓管在反向擊穿時，在一定的電流范圍內(nèi)(或者說在一定的功率損耗范圍內(nèi)),端電壓幾乎不變，表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性。穩(wěn)壓管正向壓降與普通二極管相近。穩(wěn)壓管的主要參數(shù)：TI(1)穩(wěn)定電z:反向擊穿電壓；不同型號的穩(wěn)壓管具有不同的穩(wěn)壓值。(2)最大穩(wěn)定電流Izmax::穩(wěn)壓管正常工作的最大電流值；超過該電流，穩(wěn)壓管將被燒毀。(3)最大耗散功率Pzv:穩(wěn)壓管正常工作時消耗的最大功率。PM=Uz·Izmax(4)動態(tài)電阻Rz:穩(wěn)壓管反向擊穿時的動態(tài)電阻。Rz(5)溫度系數(shù)α:環(huán)境溫度變化1℃,引起的穩(wěn)定電壓的相對變化量。α三、晶體三極管1.晶體管的結構晶體管是由兩個PN結組成的元器件，分為PNP和NPN兩種類型，它的三端分別稱為發(fā)射極e、基極b和集電極c。2.晶體管的電流放大作用Ig=αI,Ic=βIg,Ig=Ic+Ig=(1+β)Ig3.晶體管的共射特性曲線(1)輸入特性曲線：如圖1.2(a)所示，描述管壓降UcE為一常量時，基極電流Is與發(fā)射結(2)輸出特性曲線：如圖1.2(b)所示，描述基極電流IB為一常量時，集電極電流I。與管壓降UcE之間的函數(shù)關系，即①截止區(qū)：其特征是發(fā)射結電壓小于開啟電壓且且(a)輸入特性曲線(b)輸出特性曲線圖1.2晶體管的共射特性曲線4.晶體管的主要參數(shù)B即(2)極間反向電流(3)極限參數(shù)①集電極最大允許耗散功率Pcu:晶體管電流c與電壓UCE的乘積；②反向擊穿電：基極開路時，加于集電極—發(fā)射極之間的最大允許電壓。③集電極最大允許電流1cM:β值下降到正常值2/3時的集電極電流。5.溫度對晶體管參數(shù)的影響(2)溫度對β的影響：以25°℃時測得的β值為基數(shù)，溫度每升高1℃,β增加約(0.5~(3)溫度對發(fā)射結電壓UBE的影響：溫度每升高1℃,約減小2~2.5mV。1.結型場效應管(1)輸出特性曲線：如圖1.3(a)所示，描述當柵-源電壓UGs為常量時，漏極電流io與漏-源電壓Ups之間的函數(shù)關系，即場效應管有三個工作區(qū)域：①可變電阻區(qū)：該區(qū)域中曲線近似為不同斜率的直線。當UGs確定時，直線的斜率也唯一地被確定，直線斜率的倒數(shù)為d-s間等效電阻。②恒流區(qū)：當Ups增大時，ip僅略有增大，因而可將ip近似為電壓Ups控制的電流源。③夾斷區(qū)：當Ugs<UGsom時，導電溝道被夾斷，ip=0。(2)轉(zhuǎn)移特性曲線：如圖1.3(b)所示，描述當漏-源電壓Ups為常量時，漏極電流io與柵-源電壓UGs之間的函數(shù)關系，即在恒流中區(qū)ip的近似表達式為：式中，Ioss是UGs=0情況下產(chǎn)生預夾斷時的ip,稱為飽和漏極電流。(a)輸出特性曲線(b)轉(zhuǎn)移特性曲線圖1.3結型場效應管的特性曲線2.絕緣柵型場效應管(1)特性曲線：與結型場效應管一樣，MOS管也有可變電阻區(qū)、恒流區(qū)和夾斷區(qū)三個工作區(qū)域，如圖1.4所示。-~o(a)轉(zhuǎn)移特性曲線(b)輸出特性曲線圖1.4絕緣柵型場效應管的特性曲線(2)電流方程：與結型場效應管相類似，ip與Ugs的近似關系式為3.場效應管的主要參數(shù)(1)開啟電壓VGs(m(增強型)和夾斷電壓Vrr)(耗盡型):UDS為一常量時，使漏極(2)飽和漏極電流IDs:對于結型場效應管，當時所對應的漏極電流。(3)直流輸入電阻:指漏源間短路時，柵源間加反向電壓呈現(xiàn)的直流電阻；結型管4.場效應管與晶體管的比較單極型場效應管電子和空穴兩種載電子或空穴中一種載流子參與導電電流控制電壓控制輸入電臼102-10'0較低10'-10"Q較高輸出電歸差好電極(1)在本征半導體中加入元素可形成N型半導體，加入元素可形成P型半導體。C.三價C.減小C.100(4)當場效應管的漏極直流電流，。從2mA變?yōu)?mA時，它的低頻跨導gm將。B.不變C.減小解：(1)A,C;(2)A;(3)C;(4)A。1.2電路如圖1.1所示，已知u;=10sinot(V),試畫出ui與uo的波形。設二極管正向?qū)妷簣D1.21.3電路如圖1.3所示，已知u;=5sinot(V),二極管導通電壓Up=0.7V。試畫出ui與uo的波形，并標出幅值。圖1.3-3.7V<u;<3.7V,二極管Di、D?均截圖1.41.4電路如圖1.5所示，二極管導通電壓Up=0.7V,常溫下Ur≈26mV,電容C對交流信號可視為短路；ui為正弦波，有效值為10mV。試問二極管中流過的交流電流有效值為多少?圖1.51.5現(xiàn)有兩只穩(wěn)壓管，它們的穩(wěn)定電壓分別為6V和8V,正向?qū)妷簽?.7V。試問：解：(1)串聯(lián)的四種情況如圖1.6(a)所示，故兩只穩(wěn)壓管串聯(lián)時可得1.4V、6.7V、8.7V和14V等四種穩(wěn)壓值。%=14VU=6.7V或8.7VUa=1,4V(2)并連的四種情況如圖1.6(b)所示，故兩只穩(wěn)壓管串聯(lián)時可得0.7V、6V等兩種穩(wěn)壓值。1.6已知圖1.7所示電路中穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓Uz=6V,最小穩(wěn)定電流Izmin=5mA,最大穩(wěn)定圖1.7(2)若負載開路，則,穩(wěn)壓管會因功耗過大而損壞。1.7在圖1.8所示電路中，發(fā)光二極管導通電壓Up=1.5V,正向電流在5～15mA時才能正常工作。試問：(1)開關S在什么位置時發(fā)光二極管才能發(fā)光?(2)R的取值范圍是多少?圖1.8解：(1)S閉合時發(fā)光二級管才有正向電流，才有可能發(fā)光。(2)發(fā)光二級管的正向電流過小將不發(fā)光，過大將可能損壞，UR=V-Up,據(jù)已知條件有即可得R的取值范圍為0.233kQ≤R≤0.7kΩ。1.8現(xiàn)測得放大電路中兩只管子兩個電極的電流如圖1.9所示。分別求另一電極的電流，標出其實際方向，并在圓圈中畫出管子，且分別求出它們的電流放大系數(shù)口。圖1.9解：ig=ig+ic,且基極電流較小，集電極和射極電流屬于同一數(shù)量級，故(a)兩個電流均是流入三極管且大小相差懸殊，故分別是基極和集電極電流，且ig=10μA,ic=1mA。。另一個電流是射極電流，從管腳流出，該管是NPN管，(b)兩個電流一個流入三極管，另一個從三極管流出，故分別是基極和發(fā)射ig=5.1mA,該管是NPN管，每個管子電流大小和方向，如圖1.10所示。圖1.101.9測得放大電路中六只晶體管的直流電位如圖1.11所示。在圓圈中畫出管子，并分別說明它們是硅管還是鍺管。圖1.11解：對于放大狀態(tài)的NPN管，Vc>vB>VE,滿足集電極電壓最高，基極電壓次之；而PNP管滿足,射極電壓最高，基極電壓次之。兩個相差比較小的電壓分別是基極和發(fā)射極電壓，且對于硅管，兩者之間電壓為0.6～0.8V;對于鍺管，兩者之間電壓為0.1～0.3V。由此可以得出每個管子，如圖1.12所示。NPNS圖1.121.10電路如圖1.13所示，晶體管導通時UBE=0.7V,β=50。試分析VBB為0V、1V、3V圖1.13解：(1)當“=01時，三極管截止，uo=12V。uCE>uBE,可見假設成立,T處于放大狀態(tài),uo=9V。(3)當=3T時，假設三極管工作在放大區(qū)，則故假設不成立，三極管工作在飽和區(qū)，。1.11電路如圖1.14所示，晶體管的β=50,U|BE|=0.2V,飽和管壓降I穩(wěn)定電壓Uz=5V,正向?qū)妷篣D=0.5V。圖1.14當“=-5V時，,則基極電流而臨界飽和基極電流為1.12分別判斷圖1.15所示各電路中晶體管是否有可能工作在放大狀態(tài)。圖1.15解：因為圖(a)中T的發(fā)射結正偏，集電結有可能反偏，所以T有可能工作在放大狀態(tài)。同理可得，圖(b)和(e)中的晶體管可能工作在放大狀態(tài)。圖(c)中T的發(fā)射結反偏，所以T截止。因為圖(d)中的發(fā)射結會因電流過大而損壞，所以T不可能工作在放大狀態(tài)。1.13已知放大電路中一只N溝道場效應管三個極①、②、③的電位分別為4V、8V、12V,管子工作在恒流區(qū)。試判斷它可能是哪種管子(結型管、MOS管、增強型、耗盡型),并說明①、②、③與g、s、d的對應關系。解：管子可能是增強型管、耗盡型管和結型管，三個極①、②、③與g、s、d的對應關系如圖1.16所示。圖1.161.14已知場效應管的輸出特性曲線如圖1.17所示，畫出它在恒流區(qū)的轉(zhuǎn)移特性曲線。圖1.17解：在場效應管的恒流區(qū)讀出每一的指，以及其所對應的縱坐標值(即iD的指),建立=坐標系，描點，連線，即可得到轉(zhuǎn)移特性曲線，如圖1.18所示。當幼==時，假設場效應管工作在恒流區(qū)，此時的漏極電流為=就6,故uns=Vcc-ioRa=12-0.6×3.3≈10Vuc-uesm=(8-5)V=3V。解：圖(a)所示電路中的T為N溝道結型場效應管，夾斷電壓<歐。因為其柵-源電壓有可能是0~Uas(cn,所以T有可能工作在恒流區(qū)。眼為0,柵-源電壓不可大于GS(m),所以他們均處于截止狀態(tài)。圖(d)所示電路中的T為P溝道結型場效應管，夾斷電壓W②。。因為其柵-源電壓有可能是0~Ues()的某值，且VD有可能Ucb>UGs(or),所以T有可能工作在恒流區(qū)。習題1.17、習題1.18本部分習題主要是利用Multisim進行電路仿真與測試，基本上沒有學校的考研試題涉及到此內(nèi)容，所以讀者不必作為復習重點，因此，本書也就不再對此部分習題進行詳細解答。1.3名?？佳姓骖}詳解一、選擇題1.電路如圖1.25所示，設Dzi的穩(wěn)定電壓為6V,Dz?的穩(wěn)定電壓為12V,設穩(wěn)壓管的正向壓降為0.7V,則輸出電壓Uo等于()。(北京科技大學2011研)圖1.25D.6V【答案】B查看答案【解析】由電壓源可以判斷電流方向為順時針方向，Dzi是反向接入，Dz?是正向接入。又由于穩(wěn)壓管只有工作在反向區(qū)，才表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性，所以輸出電壓U。即為Dzi穩(wěn)定電壓6V與Dz?正向壓降0.7V之和，即6.7V。2.測得某晶體管三個電極之間的電壓分別為UBE=-0.2V,UcE=-5V,UBc=4.8V,則此晶體管的類型為()(北京科技大學2010研)【答案】A查看答案【解析】由U|BE|=0.2可判斷為鍺管，因為硅管的IUBE|=0.7。晶體管工作在放大狀態(tài)的外部條件是發(fā)射結正向偏置且集電結反向偏置，即NPN管UE<UB<Uc,PNP管Uc<UB<UE。由3.不加柵源電壓，存在導電溝道的場效應管是()。(北京郵電大學2010研)A.P溝道增強型場效應管B.N溝道耗盡型場效應管C.P溝道結型場效應管D.N溝道增強型場效應管【解析】凡柵源電壓為0時，漏極電流也為0的管子均屬于增強型管；凡柵源電壓為0時，漏極電流不為0的管子均屬于耗盡型管。結型場效應管當柵源電壓為0時，耗盡層較窄，導1.測量某硅BJT各電極對地的電壓值如下，試判別管子工作在什么區(qū)域。(5)Uc=3.6V,Un=4V,Ue=3.4V[哈爾濱工業(yè)大學2005研]UBE<0.6~0.7V;飽和(3)m=6-5.4=0.6(V).Un=Uc(4)度=4-3.6=0.4(V)<0.6V-0.7V.截止區(qū)。(5)e=4-3.4=0.6(V).Uax=3.6-3,4=0.2(V)<Ucs,2.已知某場效應管的Ipss=10mA,Up=-4V,試繪出該管的轉(zhuǎn)移特性曲線，并計算在ugs=0時的gmo。[北京航空航天大學2005研]解：由題意可知，該管為結型場效應管，利對應不同的uGs求出相應的漏極電流ivp,如表1.1所示。根據(jù)表1.1所列數(shù)據(jù)作出ups為定值的轉(zhuǎn)移特性曲線，如圖1.26所示。可見，零偏壓跨導gmo越大，表示場效應管的放大能力越強。圖1.263.穩(wěn)壓管電路如圖1.27所示，已知穩(wěn)定的電壓Uz=6V,允許功耗Pzm=180mW。試回答：(3)當RL=50Ω時，仍保持穩(wěn)定電路正常工作，須采取什么措施?[東南大學2002研]圖1.27超過了穩(wěn)壓管的擊穿電壓6V,故穩(wěn)壓管可擊穿而進入穩(wěn)壓狀態(tài)。因此有遠小于穩(wěn)壓管的擊穿電壓6V,故穩(wěn)壓管不工作。因此有總其電流為限流電阻R必須符合以下關系：故取限流電阻R=42Ω。2.1復習筆記一、放大的概念和放大電路的主要性能指標1.放大的基本概念電子技術中的放大是將微弱的變化信號放大成較大的電信號，以推動負載正常工作。放大電路放大的本質(zhì)是能量的控制和轉(zhuǎn)換；電子電路放大的基本特征是功率放大；放大的前提是不失真，即只有在不失真的情況下放大才有意義。2.放大電路的主要性能指標(1)放大倍數(shù)：輸出量X。(Uo或i0)與輸入量x(v或i)之比。(2)輸入電阻Ri:輸入電阻是從放大電路輸入端看進去的等效電阻，即(3)輸出電阻R?:從放大電路輸出端看進去的等效內(nèi)阻。R?愈小，負載電阻RL變化時U?的變化愈小，放大電路的帶負載能力愈強。(4)通頻帶fow:頻率下降使放大倍數(shù)的數(shù)值達到0.707|Am的信號頻率稱為下限截止頻率fi;頻率上升使放大倍數(shù)的數(shù)值達到0.707|Am|的信號頻率稱為上限截止頻率fH。通頻帶fbw=fH—f。(5)非線性失真系數(shù)D:輸出波形中的諧波成分總量與基波成分之比。(6)最大不失真輸出電壓Uom:當輸入電壓再增大就會使輸出波形產(chǎn)生非線性失真時的上限輸出電壓。(7)最大輸出功率Pom:在輸出信號不失真的情況下，負載上能夠獲得的最大功率。(8)效率η:最大輸出功率Pom與電源消耗的功率Pv之比，即二、基本共射放大電路的工作原理1.電路組成和各元件的作用基本共射放大電路如圖2.1所示。晶體管T是核心元件，要保證集電結反偏，發(fā)射結正偏，晶體管才能工作在放大區(qū)。集電極電源Vcc為電路提供能量，并保證集電結反偏，通常為幾伏到十幾伏。集電極電阻Rc將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?，通常為幾千歐到十幾千歐?；鶚O電源VgB和基極電阻R使發(fā)射結正偏，并提供適當?shù)撵o態(tài)工作點，VBB通常為幾伏，,R。為幾十千歐以上。圖2.1基本共射放大電路2.共射電路的靜態(tài)工作點在圖2.1所示電路中，令U?=0,可得到靜態(tài)工作點的表達式3.放大電路的組成原則(1)直流電源：提供能量；(2)正確設置靜態(tài)工作點Q,使三極管工作于放大狀態(tài)；(3)輸入信號能夠作用于放大管的輸入回路；(4)當負載接入時，必須保證放大管輸出回路的動態(tài)電流能作用于負載。三、放大電路的分析方法1.靜態(tài)分析和動態(tài)分析放大電路的分析總是遵循“先靜態(tài)，后動態(tài)”的順序進行，首先求出Q點，只有確定晶體管工作在放大區(qū)，動態(tài)分析才有意義。(1)靜態(tài)分析靜態(tài)分析時應利用放大電路的直流通路。直流通路是指在直流電源作用下的直流電流流經(jīng)的通路，對于直流通路有：電容視為開路；電感線圈視為短路；信號源視為短路，保留內(nèi)阻。靜態(tài)分析的方法有估算法和圖解法。①估算法基本共射放大電路的直流通路如圖2.2所示。圖2.2共射電路的直流通路圖T_先估算1B,然后在輸出特性曲線上作出直流負載線，的交點即為Q點，如圖2.3所示。IB對應的輸出特性曲線與直流負載線圖2.3利用圖解法求靜態(tài)工作點(2)動態(tài)分析基本共射放大電路的交流等效電路如圖2.4所示。圖2.4基本共射放大電路的動態(tài)分析(a)交流等效電路(b)輸出電阻的分析②圖解法用圖解法分析電壓放大倍數(shù)如圖2.5所示。ddA一/圖2.5利用圖解法求解電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)：2.波形失真分析為了得到盡量大的輸出信號，要把Q值設置在交流負載的中間部分。如果Q值過低，信號進入截止區(qū)，產(chǎn)生截止失真(削頂失真);如果Q值過高，信號進入飽和區(qū)，產(chǎn)生飽和失真(削底失真)。截止失真和飽和失真統(tǒng)稱為非線性失真。避免失真的方法：增大基極電源VBB,可以消除截止失真；增大基極電阻Rb,減小集電極電阻Rc,或者更換一只β較小的管子，可以消除飽和失真。四、放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定1.靜態(tài)工作點穩(wěn)定的必要性三極管是一種對溫度十分敏感的元件。溫度變化對管子參數(shù)的影響主要表現(xiàn)在：(2)β改變。溫度每升高1℃,β值約增加0.5%~1%,β溫度系數(shù)分散性較大。(3)IcBO改變。溫度每升高10℃,IcBO大致將增加一倍，說明ICBO將隨溫度按指數(shù)規(guī)律上升。靜態(tài)工作點不僅決定了輸出波形是否失真，而且還影響電壓放大倍數(shù)及輸入電阻等動態(tài)參數(shù)，所以在設計和調(diào)試放大電路時，必須設置一個合適的靜態(tài)工作點。2.穩(wěn)定靜態(tài)工作點的措施(1)Q點穩(wěn)定的分壓式偏置電路靜態(tài)工作點Q穩(wěn)定電路如圖2.6所示，圖(a)為直接耦合方式，圖(b)為阻容耦合方式，它們具有相同的直流通路如圖(c)所示。圖2.6靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路(a)直接耦合電路(b)阻容耦合電路(c)直流通路圖2.6(c)所示電路Q點穩(wěn)定的原因主要包括：U②在的情況下，BQ在溫度變化時基本不變。(2)溫度補償法穩(wěn)定靜態(tài)工作點當電源電壓不變時，三極管發(fā)射極電壓UBEQ會隨著溫度的工作點不穩(wěn)定。消除這種不穩(wěn)定因素的方法是補償法，如圖2.7RCvRB+圖2.7利用二極管VD補償uBE變化三種基本接法的典型電路、靜態(tài)分析、動態(tài)分析、性能參數(shù)、比較等歸納如表2.1所示。表2.1三種基本接法及其性能參數(shù)電路組態(tài)RRboRbOG0G西0西0靜態(tài)工作點Ic=臥小信號等效電路EE見8虎事t0見0CR表2.2三種基本接法晶體管放大電路的比較R',=R//R,(低)R,(高)多級放大電路的中間級高頻或?qū)掝l帶電路及恒流源電流場效應管通過柵-源之間電壓ugs來控制漏極電流ip,所以它和晶體管一樣可以實現(xiàn)能量的場效應管放大電路三種基本接法的典型電路、動態(tài)分析、性能參數(shù)、判斷等歸納如表2.3所表2.3場效應管放大電路一般形式(源極輸出器)電路形式ooō□ōT?6電壓增益A.(未考慮極間電容時)(當r.》>R.時)RRC輸出電阻R.(R.為信號源內(nèi)阻)特點1.電壓增益大反相3.輸人電阻高，輸入電電阻R.決定1.電壓增益小于1.但接近12.輸人輸出電壓同相3.輸人電阻高面輸人電容小變換用1.電壓增益大2.輸出輸出電壓同相3.輸入電阻小，輸入電容小表2.4晶體管放電電路基本接法的判斷bb6輸出eced5d七、基本放大電路的派生電路1.復合管為了進一步改善放大電路的性能，可用多只晶體管構成復合管來取代基本電路中的一只晶體管。兩只同類型(NPN或PNP)晶體管組成的復合管，等效成與組成它們的晶體管同類型的管子；不同類型晶體管組成的復合管，等效成與第一只管同類型的管子。2.復合管的組成原則(1)在正確的外加電壓下，每只管子的各極電流均有合適的通路，且均工作在放大區(qū)或恒流區(qū)。2.1分別改正圖2.1所示各電路中的錯誤，使它們有可能放大正弦波信號。要求保留電路原解：如圖2.2所示，修改的部分用紅色框標記。圖2.3圖2.22.2畫出圖2.3所示各電路的直流通路和交流通路。設圖中所有電容對交流信號均可視為短相當于短路，電感保留，如圖2.4所示。其中左側(cè)為直流通路，右側(cè)為交流通路。圖2.4解：(a)其直流和交流通路如圖2.4(a)所示，可見該電路是共射接法。Ic=βl(b)其直流和交流通路如圖2.11(b)所示，可見該電路是共基接法。為求解其Q點，首先利用戴維寧定理對輸入回路進行等效變換，得Ico=βln2.4電路如圖2.6(a)所示，圖(b)是晶體管的輸出特性，靜態(tài)時UBEQ=0.7V。利用圖解法分別圖2.6解：令=0,,得靜態(tài)基極電流為(1)空載時，負載線滿足,它D=204A的交點Q1即為靜態(tài)工作點，(2)帶負載時，輸出回路的戴維寧等效如圖2.7(b)所示。此時負載線滿,它與Bg=20μA的交點Q2即為靜態(tài)工作點。故最大不失真電壓為：Um=UcEo-Ucss≈UCEO-UBE有效值為1.63V。圖2.72.5在圖2.8所示電路中，已知晶體管的β=80,Tbe=1kΩ,Ui=20mV;靜態(tài)時UBEQ=0.7V,圖2.8解：電路的交流等效回路，如圖2.9所示。圖2.9由此可以判斷：(1)×;(2)×;(3)×;(4)√;(5)×;(6)×;(7)×;(8)√;2.6電路如圖2.10所示，已知晶體管β=120,UBE=0.7V,飽和管壓降UcEs=0.5V。在下列情(1)正常情況；(2)Rbi短路；(3)Rbi開路；(4)Rb?開路；(5)Rb2短路；(6)Re短路。00R0a0aōO-ō圖2.10(1)正常情況下(2)若1..短路，則由于UBE=0V,三極管截止，R.(5)若Rb?短路，三極管因be間電壓過大而損壞，若be間被燒斷，則Uc=15V;若be間被燒成短路，則Uc無法判斷。(6)若Rc短路，集電極直接接電源電壓，故Uc=15V。2.7電路如圖2.11所示，晶體管的β=80,Ib=100Ω。分別計算RL=和RL=3kΩ時的Q點、圖2.11解：(1)空載時，電路的靜態(tài)工作點為由此可得到be之間的動態(tài)電阻為畫出交流等效回路后，可得到電路的交流參數(shù)為(2)有負載時，電路的靜態(tài)工作點為由此可得到be之間的動態(tài)電阻為2.8若將圖2.11所示電路中的NPN型管換成PNP型管，其它參數(shù)不變，則為使電路正常放解：(1)要將電源換成負電源。(3)若輸出電壓波形底部失真，則說明電路截止失真，可以通過減小消除失真。2.9已知圖2.12所示電路中晶體管的β=100,Tbe=1.4kΩ。圖2.12(2)若測得和的有效值分別為1mV和100mV,則負載電阻RL約為多少千歐?2.10在圖2.12所示電路中，設靜態(tài)時Ico=2mA,晶體管飽和管壓降UcEs=0.6V。試問：當負載電阻RL=和RL=3kQ時電路的最大不失真輸出電壓各為多少伏?解：當電路空載時，交流與直流負載線是一條，且Uca=Vcc-ReIcg=6V,負載線過點電壓為2.11電路如圖2.13所示，晶體管的β=100,rbb=100Ω。(2)若改用β=200的晶體管，則O點如何變化?(3)若電容C。開路，則將引起電路的哪些動態(tài)參數(shù)發(fā)生變化?如何變化?圖2.13解：(1)畫出電路的直流通路后，進行靜態(tài)分析因為(1+β)(R?+R.)>(R//R),故由此可得到be之間的動態(tài)電阻為R,=R,//R//[L+(1+β)R,(2)若改用=200的晶體管，則IEg基本不變，因而UcEe也基本不變，分別為R?=R//R//[r.+(1+β)(R?+R.)]~4.12.12電路如圖2.14所示，晶體管的β=80,Fbe=1kΩ。圖2.14解：(1)電路的直流和交流通路，如圖2.15所示。圖2.15(2)當電路不帶負載時，動態(tài)參數(shù)為R?=R//Ir+(1+β)(R,//R)]=762.13電路如圖2.16所示，晶體管的β=60,rbb=100Ω。(2)設U?=10mV(有效值),問Ui=?U?=?若C3開路，則Ui=?U?=?圖2.16解：(1)靜態(tài)分析I=β-1.86mAUa=Kc-1(R.+R.)=4.56R=R、//n≈939Ω2.14改正圖2.17所示各電路中的錯誤，使它們有可能放大正弦波電壓。要求保留電路的共圖2.17解：改正后的電路如圖2.18所示，并用紅色框標注。R在圖2.17(a)中，為使輸入信號時柵源電壓不大于0,需在源極加電阻Rs,為柵-源設置負偏壓。改正后的電路如圖2.18(a)所示。在圖2.17(c)中，T為P溝道增強型管0 田06圖2.18解：(1)在轉(zhuǎn)移特性中作直線'圖2.19=,,它與轉(zhuǎn)移特性的交于點(-2V,1mA),即為在輸出特性中作直流負載線ups=VoD-ip(Rp+R),它與=-直線交的點為Q點，從而讀出=(2)交流等效電路如圖2.20(b)所示?？傻秒娐返膭討B(tài)參數(shù)為：故,可得4=-gR=-20。2.17電路如圖2.22所示。(2)若想增大4|,則可采取哪些措施?圖2.22解：(1)若輸出電壓波形底部失真，則可通過增大R?、R,減小R?、Ra的方法消除。(2)可通過減小R1、減小R、增大R2來增大Ioo,從而增大8m;或者增大Ra等方法來合管，否則不能。為敘述問題方便起見，設每個復合管從左起第一只管子為Ii,第二只管子為-2,依此類推。TT電路(g)構成NPN型管，上端為集電極，中端為基習題2.19、習題2.20本部分習題主要是利用Multisim進行電路仿真與測試，基本上沒有學校的考研試題涉及到一、選擇題基極電流?()[中山大學2010研]B.減小【解析】輸出頂部失真為飽和失真，原因是Q點過高，所以可以通過減小基極電流進行調(diào)2.若發(fā)現(xiàn)基本共射放大電路出現(xiàn)飽和失真，則為消除失真，可將()。[北京科技大學2011研]B.Rc減小C.Vcc減小【答案】B查看答案【解析】消除飽和失真的方法主要包括增大RB,減小Rc,或者更換一只放大倍數(shù)較小的管3.在放大電路中，線性失真是()。[北京郵電大學2010研]A.截止失真B.相位失真C.交越失真D.飽和失真4.單管放大電路中，無電壓放大能力的組態(tài)有()。[北京郵電大學2010研]A.共集B.共基1.單管放大電路如圖2.23所示，已知BJT的電流放大系數(shù)。圖2.23電路圖(4)如輸出端接入4kQ的電阻負載，計算A=0。U及A.=U/U[西安南開大學2002研]圖2.24等效電路2.電路如圖2.25所示，已知晶體管的β=100,Tbe=1KQ,靜態(tài)時|UREo|=0.7V,其余參數(shù)如圖);輸入電阻R=()≈()KQ;輸出電阻R?=()≈()KΩ。(3)空載時，若輸入電壓增大到定幅值，則電路首先出現(xiàn)()失真(飽和；截止);帶3KQ負載電阻時，若輸入電壓增大到定幅值，則電路首先出現(xiàn)()失真(飽和；截止)[北京科技大學2010研]圖2.25解：(1)靜態(tài)分析畫直流通路時，電容視為開路，信號源視為短路。Fc|=βPo|≈100×30.8×10Vcae|=Vc-IJcR=(15-3.08×10?3×3×10°(2)動態(tài)分析畫出微變等效電路，電容Ci,C2?短路，電源VCC對地短路。(3)①空載時，受飽和失真限制的輸出電壓的最大幅值3.電路參數(shù)如圖2.26所示。設FET的參數(shù)為gm=0.8mS,ra=200Ω,3AG29(VT?)的β=40,Tbe=1kΩ。試求放大電路的電壓增益A和輸入電阻Ri。[南開大學2006研]00RR圖2.26電路圖R上的電流為：圖2.27等效小信號模型由KCL定律in+i±i=0.可得故由KVL定律U=U+U,可得電壓增益為其中第3章多級放大電路3.1復習筆記1.直接耦合：指將前一級的輸出端直接連接到后一級的輸入端。2.阻容耦合：指將放大電路的前級輸出端通過電容接到后級輸入端。優(yōu)點：各級放大器的靜態(tài)工作點相互獨立；放大器對高缺點：不能放大變化緩慢的低頻信號(低頻特性差);不易集成，所以常用分立元件放大器。3.變壓器耦合：指將放大電路前級的輸出信號通過變壓器接到后級的輸入端優(yōu)點：各級的靜態(tài)工作點Q相互獨立，可實現(xiàn)阻抗變換，使負載獲得最大功率。4.光電耦合：以光信號為媒介來實現(xiàn)電信號的耦合和傳遞。一個N級放大電路的交流等效電路可用圖3.1所示方框圖表示。,即2.輸入電阻：多級放大電路的輸入電阻就是第一級的輸入電阻，即R,-Ra。3.輸出電阻：多級放大電路的輸出電阻就是最后一級的輸出電阻，即R。-R。圖3.1多級放大電路的方框圖三、直接耦合放大電路1.直接耦合放大電路的零點漂移現(xiàn)象(1)產(chǎn)生原因：在放大電路中，任何元件參數(shù)的變化，如電源電壓的波動、元件的老化、半導體器件參數(shù)隨溫度變化而產(chǎn)生的變化，都將產(chǎn)生輸出電壓的漂移。由溫度變化引起的半導體器件參數(shù)的變化是產(chǎn)生零點漂移的主要原因，因而零點漂移也稱溫度漂移，簡稱溫漂。若不抑制溫漂，就會逐級放大。(2)抑制溫度漂移的方法：①引入直流負反饋；②溫度補償；③差分放大電路。2.差分放大電路差分電路基本由穩(wěn)定靜態(tài)工作點的電路演變而來，具有電路對稱、抑制溫漂的特點。(1)長尾式差分放大電路①電路特點：加入射極電阻Re,加入負電源-VE(采用正負雙電源供電)。圖3.2長尾式差分放大電路②靜態(tài)分析：基極回路方程IBoRb+UBEQ+2IEoRe=VEE,所以③動態(tài)分析：“雙入→雙出”組態(tài)對共模輸入信號具有很強的抑制作用，對差模信號具有放大作用。共模放大倍數(shù)：用來描述差分放大電路對共模信號的抑制能力，即信號，也可以是正弦交流信號。差模放大倍數(shù)：差分放大電路是以犧牲一只管子的放大倍數(shù)為代價，來換取低溫漂的效果，即輸出電阻R。-2R.共模抑制比其值越大，說明電路性能越好。在電路參數(shù)理想對稱的情況下，Ac=0,:=。(2)差分放大電路的四種接法表3.1差分放大電路的四種接法差分輸入雙端輸出差分輸入單端輸出單端輸入雙端輸出單端輸入單端輸出很高R(3)改進型差分放大器在差分放大電路中，用工作穩(wěn)定電路來取代Re.,得到圖3.3所示具有恒流源的差分放大電路。RR.“圖3.3具有恒流源的差分放大電路恒流源的交流電阻很大，所以有共模放大倍數(shù)放大倍數(shù)輸入電阻輸出電阻3.直接耦合互補輸出級(1)基本電路圖3.4(a)為互補輸出級的基本電路，T?、T?參數(shù)相同，特性對稱，Ti、T?交替工作。圖3.4互補輸出級的基本電路及其交越失真(a)電路(b)T?管的輸入特性(c)交越失真晶體管的實際輸入特性如圖3.4(b)中虛線所示，只有當lu|>Uon時，輸出電壓才跟隨變化。因此，當輸入電壓為正弦波時，在“i過零附近輸出電壓將產(chǎn)生失真，即交越失真，波形如圖3.4(c)所示。(2)消除交越失真的方法：設置合適的靜態(tài)Q點，使兩個T管處于微導通狀態(tài)。3.2課后習題詳解3.1判斷圖3.1所示各兩級放大電路中，T1和T2管分別組成哪種組態(tài)(共射、共射……接法)。設圖中所有電容對于交流信號均可視為短路。tc)3.2設圖3.2所示各電路的靜態(tài)工作點均合適，分別畫出它們的交流等效電路，并寫出A、圖3.2解：交流等效回路如圖3.3所示。圖3.3多級放大電路的放大倍數(shù)等于各級放大倍數(shù)的乘積。R?=R?+R?=R?//[r+(1+β)(R?/R.=R,R.=R,RF0RcOR圖3.4(3)設圖(a)所示共射放大自路的空載電壓放大倍數(shù)為Aua,圖(b)所示共集放大電路的空載電路的輸入電阻較大，通常在信號源有內(nèi)阻情況下，圖(b)所示電路輸出電壓對信號源電壓的放大倍數(shù)仍近似為1;且由于輸出電阻較小，通常在帶負載情況下，圖(b)所示電路的電壓放大倍數(shù)也仍近似為1。解：交流等效回路，如圖3.5所示。+pR?O第一級為共射放大電路，第二級為共基放大電3.5電路如圖3.1(e)所示，晶體管的β為200,rbe為3kΩ,場效應管的gm為15mS;Q點合解：交流等效回路如圖3.6所示。圖3.6A=-g{R?//[rL+(1+β)R,]|≈-g_R?=3.6圖3.7所示電路參數(shù)理想對稱，晶體管的β均為100,Tbb=100Ω,UBEQ≈0.7。試計算Rw滑動端在中點時管T?和T?管的發(fā)射極靜態(tài)電流IEQ,以及動態(tài)參數(shù)Aa和Rj。0R圖3.7解：由于參數(shù)對稱，只分析T?管。其直流通路及輸入差模信號時的交流通路如圖3.8所示。圖3.83.7電路如圖3.9所示，已知T?管和T?管的β均為140,rbe均為4kΩ。試問：若輸入直流信號un=20mV,u1?=10mV,則電路的共模輸入電壓uie=?差模輸入電壓ud=?輸出動態(tài)電壓圖3.9用時，電路獲得的共模信號為ur2/2,差模信號為-un。所以當"n和ü12共同作用時，共模信號u正，差模信號"分別為：3.8電路如圖3.10所示，T?和T?的低頻跨導gm均為10ms。試求解差模放大倍數(shù)和輸入電圖3.103.9試寫出圖3.11所示電路Aa和R;的近似表達式。設T?和T?的電流放大系數(shù)分別為β1和圖3.11解：由于電路參數(shù)對稱，輸入差模信號時，左側(cè)Ti、T?組成的復合管的交流等效電路如圖3.12所示。圖3.12R3.由于復合管的電流放大系數(shù)約為M,因此：R,=2[+(1+β)r?3.10電路如圖3.13所示，T?~Ts的電流放大系數(shù)分別為β1~βs,b-e間動態(tài)電阻分別為Tbel~ATbes,寫出的表達式A、R;和RoH。圖3.13解：三級放大電路的交流等效電路，如圖3.14所示。圖3.14第一級為雙端輸入單端輸出的差分放大電路，第二級為共射放大電路，第三級為共集放大電路。各級的輸入輸出電阻為：解：(1)最大不失真輸出電壓有效值為若RL較大，則T?進入飽和區(qū)，使得uo=-(Vcc-UEB?-Ucesi)≈-11V(直流)若RL較小，則T?可能因功耗過大而損壞。圖3.16本部分習題主要是利用Multisim進行電路仿真與測試，基本上沒有學校的考研試題涉及到3.3名?？佳姓骖}詳解差分放大電路的輸入端未加輸入信號時，收到附近手機造成的10微伏電磁干擾，該電路的差模放大倍數(shù)是-30,共模抑制比是80dB,則該差分放大電路的差模輸出電壓是(),共模輸出電壓是()。[北京郵電大學2010研]二、選擇題1.差分放大電路中發(fā)射極接入電阻RE的主要作用是()。[北京郵電大學2010研]A.提高差模電壓增益B.增大差模輸入電阻C.抑制零點漂移D.減小差模輸入電阻【答案】C查看答案2.圖3.17電路中，電阻RE的作用是()。[北京科技大學2011研]圖3.17A.僅對共模信號起負反饋作用B.僅對差模信號起負反饋作用C.對共模、差模信號都起負反饋作用D.對共模、差模信號都無負反饋作用【答案】A查看答案【解析】差動電路對共模信號具有很強的抑制作用，在差模信號作用下Re中的電流變化為零，即Re對差模信號無反饋作用，相當于短路，因此大大提高了對差模信號的放大能力。3.直接耦合放大電路在高頻時，其放大倍數(shù)與中頻時相比會()。[北京科技大學2011三、計算分析題Rc=6.2kΩ,Re=5.1kΩ,βi=β2=β=50,I'bbl=r'bb2=300Ω,UBEi=UBE2=0.7V。[中山大學2004研]圖3.18(2)可以先畫出交流等效電路，由于Is遠小于射極電流IE,所以可以設Ig≈0。在共模的情況下，VT?和VT?的射極電流相等且均流入RE。差模時相當于VT?和VT?的射極均接地。單端輸出時，有所以2.圖示電路，已知三極管的β=100,rbe=10.3kΩ,Vcc=VEE=15V,Rc=36kΩ,RE=27Ω,Rw=100Ω,Rw的滑動端處于中點，RL=18Ω,試估算：(3)差模輸入電阻。[哈爾濱工業(yè)大學2004研]圖3.19解：(1)由放大電路的靜態(tài)基極回路及KVL定律可得VFE-UEO=IBo·R+Ipo(I+β)(0.5R則Ic=βIBo=100×0.0026mUo=Vα-lopRc=(15-0.26×36)V=5U=-IpoR=-(2.6×2.7)mV≈因此，差模電壓放大倍數(shù)為(3)差模輸入電阻為3.如圖3.20所示的放大電路中，已知Vcc=VEE=15V,Rc=10kQ,R=1kQ,恒流源電流I=0.2mA,假設三極管的β=50,UBEQ=0.7V,Tbel=13.5kΩ,Ibe2=1.2kΩ。(1)試分析差分輸入級屬于何種輸入、輸出接法；(2)若要求當輸入電壓等于零時，輸出電壓也等于零，則第二級的集電極負載電阻Rc3應多大?[清華大學2003研]圖3.20解：第一級為差分放大電路，第二級為共射放大電路。共模信號大小為Ui,差模信號大小為±U:/2。(1)VT?經(jīng)過電阻接地，輸出僅是通過VT?的集電極，因此電路差分輸入級屬于單端輸入、單端輸出接法。(2)u;=0時，即將輸入端短路，由對稱性可得要使u;=0時uo=0,則在RE3上的壓降應等于VEE,即Ic?RE=VEE,則第4章集成運算放大電路4.1復習筆記一、集成運算放大電路概述集成運算放大電路，簡稱集成運放，是一個高性能的直接耦合多級放大電路。因首先用于信號的運算，故而得名。1.集成運算的電路結構特點(1)集成運放采用直接耦合方式；(2)元件對稱性好，誤差趨向性一致；(3)集成度高；(4)常用有源元件取代電阻；(5)多用“差放”作輸入級，集成運放中常用復合管。2.集成運放電路的組成及其各部分的作用集成運放電路由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路等四部分組成，如圖4.1所示。圖4.1集成運放電路方框圖(1)輸入級：又稱前置級，它是一個雙端輸入的高性能差分放大電路。一般要求其輸入電(2)中間級：整個放大電路的主放大器，其作用是使集成運放具有較強的放大能力，多采(3)輸出級：具有輸出電壓線性范圍寬、輸出電阻小(即帶負載能力強)、非線性失真小等(4)偏置電路：用于設置集成運放各級放大電路的靜態(tài)工作點。3.集成運放的電壓傳輸特性o-圖4.2集成運放的符號和電壓傳輸特性二、集成運算中的電流源電路1.鏡像電流源，如圖4.3(a)所示。2.比例電流源，如圖4.3(b)所示。3.微電流源，如圖4.3(c)所示。4.加射極輸出器的電流源，如圖4.3(d)所示。5.威爾遜電流源，如圖4.3(e)所示。6.多路電流源，如圖4.3(f所示。因為IEN≈IcN,所以當確定了IEo、各級電阻R時，各路輸出電流IEN即可確定。圖4.3集成運算中的電流源電路7.有源負載共射放大電路圖4.4有源負載共射放大電路(a)電路(b)交流等效電路電路的電壓放大倍數(shù)8.有源負載差分放大電路利用鏡像電流源可以使單端輸出差分放大電路的差模放大倍數(shù)提高到接近雙輸出時的情況，常見的電路形式如圖4.5所示。圖4.5有源負載差分放大電路電路電壓放大倍數(shù)與有源負載共射放大電路的相同，說明利用鏡像電流源做有源負載，不但可以將T?管集電極電流變化轉(zhuǎn)換為輸出電流，而且還可以將所有變化電流流向負載R。三、集成電路的性能指標及低頻等效電路1.集成運放的主要參數(shù)(1)開環(huán)差模電壓增益Aod:集成運放無外加反饋時的差模放大倍數(shù)，即通用型集成運放的Aod通常在10?左右，即100dB左右。(2)共模抑制比：差模放大倍數(shù)與共模放大倍數(shù)之比的絕對值，即(3)差模輸入電阻rid:集成運放輸入差模信號的輸入電阻，rid越大，從信號源索取的電流(4)輸入失調(diào)電壓U?o及其溫漂dUo/dT:Uro是使輸出電壓為零時在輸入端所加的補償電(5)輸入失調(diào)電流Io及其溫漂dljo/dT:Io=IBi-IB2|;Io反映輸入級差放管輸入電流的不對(7)最大共模輸入電壓Uicmax:輸入級能正常放大差模信號情況下允許輸入的最大共模信(8)最大差模輸入電壓UIdmax:不至于使PN結反向擊穿所允許的最大差模輸入電壓。(9)-3dB帶寬fa:使Aod下降3dB(即下降到約0.707倍)時的信號頻率。(10)單位增益帶寬fc:使Aod下降到零分貝(即Aod=1,失去電壓放大能力)時的信號頻率。(11)轉(zhuǎn)換速率SR:在大信號作用下輸出電壓在單位時間變化量的最大值，即2.集成運放低頻等效電路Aod=00,Tid=0,ro=0,KcMR=,其他參數(shù)均忽略。①通用型②高阻型③高速型④低功耗型⑤高壓型⑥大功率型⑦高精度型(4)作內(nèi)阻為100kΩ信號源的放大器，應選用。ALI單位增益帶寬BV257A2275A22Ici、Ic2,所以：當β(1+β)>3時Ic=I≈1g=100μA。4.4電路如圖4.2所示，各晶體管的低頻跨導均為gm,T?和T?管D-S間的動態(tài)電阻分別為解：由T?和T?組成的鏡像電流源作為放大管T?的有源負載，若Ti、T?管D-S間動態(tài)電阻4.5電路如圖4.3所示，T?與T?管特性相同，它們的低頻跨導為gm;T?與T?管特性對稱；T?與T?管D-S間動態(tài)電阻為rds?和rds4。試求出電壓放大倍數(shù)Au=△uo/△(un-u12)的表達圖4.3圖4.4解：(1)Ti、T?組成的復合管與T?、T4組成的復合管構成雙端輸入、單端輸出的差分放大為源負載，將左半部分放大管的電流變化量轉(zhuǎn)換到右邊，故輸出電流變化量及電路電流方法倍數(shù)分別為圖4.5解：(1)在忽略二極管動態(tài)電阻的情況下4.8電路如圖4.6所示，T?與T?管為超β管，電路具有理想的對稱性。選擇合適的答案填入空內(nèi)。圖4.6(1)該電路采用了A.共集-共基接法B.共集-共射接法C.共射-共基接法(2)電路所采用的上述接法是為了。A.增大輸入電阻B.增大電流放大系數(shù)C.展寬頻帶(3)電路采用超口管能夠A.增大輸入級的耐壓值B.增大放大能力C.增大帶負載能力(4)T?與T?管的靜態(tài)管壓降約為C.不可知4.9在圖4.7所示電路中，已知T?~T3管的特性完全相同，β>>2;反相輸入端的輸入電流為in,同相輸入端的輸入電流為i12。試問：(1)icz≈?(2)iB?≈?(3)Aui=△uo/(ui-U12)≈?圖4.7解：(1)因為T?和T?為鏡像關系，且β>>2,所以(3)因為I=βIa,所以4.10比較圖4.8所示兩個電路，分別說明它是如何消除交越失真和如何實現(xiàn)過流保護的。圖4.8起過流保護作用。當T?導通時，up?=UBE2+°R-upl,未過流時OR較小，因uD?小于開啟電壓使D?截止；過流時因up?大于開啟電壓使D?導通，為T?基極分流。D?對T?起過流保護，原因與上述相同。流保護。當T?導通時，,未過流時OR?較小，因UBE?小于開啟電壓，故使T?截止；過流時因UBE6大于開啟電壓，故使T?導通，為T?基極分流。T?對T?起過流保護作用，原因與上述相同。4.11圖4.9所示電路是某集成運放電路的一部分，單電源供電。試分析：(1)100μA電流源的作用；(2)T?的工作狀態(tài)(截止、放大、飽和);(3)50μA電流源的作用；(4)Ts與R的作用。圖4.9解：(1)為T?提供靜態(tài)集電極電流、為T?提供基極電流，并作為T?的有源負載。(2)T?截止。因為UB4=uci=uo+uR+uB?+uB?,UE4=uo,UB?>UE4。(3)為T?提供射極電流，在交流回路中等效為阻值非常大的電阻。圖4.12(4)保護電路。UBES=1R,未過流時Ts電流很??；過流時使5>50μA,Ts更多地為T?4.12電路如圖4.10所示，試說明各晶體管的作用。圖4.104.13圖4.11所示為簡化的高精度運放電路原理圖，試分析：圖4.11解：(1)假設un為“+”,則各級電路的極性如圖4.12所示。因此，un為反相輸入端，UI?(2)T?和T?管組成鏡像電流源，作為T?和T?管的有源負載，使單端輸出差分放大電路的差模放大倍數(shù)近似等于雙端輸出時的放大倍數(shù)。(3)為T?設置靜態(tài)電流，且為T?的集電極有源負載，增大共射放大電路的放大能力。(4)消除交越失真。4.14通用型運放F747的內(nèi)部電路如圖4.13所示，試分析：(1)偏置電路由哪些元件組成?基準電流約為多少?(2)哪些是放大管?組成幾級放大電路?每級各是什么基本電路?(3)T19、T?o和R?組成的電路的作用是什么?圖4.13解：(1)觀察圖4.13所示電路，Rs(39kΩ)上的電流是惟一能夠估算出的電流，因而這個電流是偏執(zhí)電路中的基準電流，與之產(chǎn)生連帶關系的原件產(chǎn)生偏執(zhí)電路。T1o、Tn組成微電流源，T?、T?組成鏡像電流源，T1?、T13組成多路電流源。因此，偏置電路由T1o、Tu、基準電流：(2)電路為三級放大電路。信號從T?、T?的基極輸入，又從它們的發(fā)射極輸出，并作用于T?、T?的發(fā)射機，第一級電路從T?的集電極輸出；可見T?、T?為共集接法，T?、T?為共基接法。因此第一級是T?~T?構成的共集-共基差分放大電路，且為雙端輸入，單端輸出。第一級的輸出從T14的基極輸入，發(fā)射機輸出后作用于Tis的基極，并從Ti?的集電極輸出后作用于T16的基極，第二級是T14~T16構成的放大電路，T14為共集接法，Ti?為共射接法，T16為共集接法。故第二級放大電路是共集-共射-共集電路。第二級的輸出作用于T??、T24的基極，并從它們的發(fā)射機輸出，第三級是T??、T?4構成互補輸出級。(3)消除交越失真?；パa輸出級兩只管子的基極之間電壓Ug23-B24=UBg20+Ugn9使T??、T?4處于微導通，從而消除交越失真。1.利用集成運放構成放大電路時需要使用平衡電阻，其目的是為了()。[中山大學2010研]A.降低溫漂B.減小失小失調(diào)電流影響【答案】A查看答案極電阻Re上產(chǎn)生變化的電壓(即負反饋電壓),影響了晶體管b-e間靜態(tài)電壓，達到減小2.集成運放的輸入級選用差動放大電路的主要原因是()。[北京科技大學2011研]A.減小溫漂B.提高輸入電阻C.增大放大倍數(shù)【答案】A查看答案01.如圖4.20所示的威爾遜電流源，設三個管子參數(shù)相同，試證明京大學2000研]圖4.20Ic?=Ic?In=Ig?(4)當輸出端接一RL=12kΩ的負載時，電壓增益A為多少?[清華大學2006研]tR1M1何VT?基極電位為由KVL定律得-Ucs=Ua-(-VE)=I(Rg+Res)=[24-Uo?=V-IczRc-Ug=(12-0.37×10+0.7(2)電路為兩級放大電路，VT?、VT?構成差分放大電路，而后一級放大電路的輸入電阻是差放電路的負載，故在求放大倍數(shù)的同時應兩個電路同時求取，由及共射放大器輸入電阻Rg=r+(1+3)Rg=(2.3+81×3)kΩ=可得差分放大增益為由圖4.21所示電路的次級放大增益如圖4.22所示。圖4.22次級放大增益總的電壓增益為AJ=AmA=50.3×(-3.9)=-1u=5mV,a=Au=-196.2×5×10-3=-0.98(4)當輸出端接一RL=12kΩ的負載時則有所以電壓增益為第5章放大電路的頻率響應5.1復習筆記一、頻率響應概述由于放大電路中存在電抗性元件及晶體管極間電容，所以電路的放大倍數(shù)為頻率的函數(shù)，這種關系稱為頻率響應或頻率特性。1.高通電路高通電路及其頻率響應如圖5.1所示。設輸出電壓U。與輸入電壓U之比為A,下限截止頻率則,2.低通電路fw=fa-f3.波特圖1,相頻縱軸取度數(shù)()。圖5.4低通電路波特圖①電路的截止頻率決定于電容所在回路的時間常數(shù)T=RC。二、高頻等效模型1.晶體管的高頻等效模型古Cb8b0b0圖5.5晶體管的高頻等效模型2.晶體管電流放大倍數(shù)的頻率響應共射截止頻率是|β值下降到0.707A時的頻率，即f≈βof,f、fr和f之間的關系：2.場效應管的高頻等效模型(a)場效應管的高頻等效模型*=o(b)簡化模型圖5.6場效應管的高頻等效模型三、單管放大電路的頻率響應1.單管共射放大電路的頻率響應(1)中頻電壓放大倍數(shù)：(2)低頻電壓放大倍數(shù)：對數(shù)幅頻特性及相頻特性的表達式：(3)高頻電壓放大倍數(shù)：對數(shù)幅頻特性及相頻特性的表達式：綜上所述，若考慮耦合電容及結電容的影響，對于頻率從零到無窮大的輸入電壓，電壓放大倍數(shù)的表達式應為2.單管共源放大電路的頻率響應(1)中頻放大倍數(shù)：Au的表達式：3.放大電路頻率響應的改善和增益帶寬積(1)為了改善單管放大電路的低頻特性，需加大耦合電容及其回路電阻，以增大回路時間常數(shù)，從而降低下限頻率。然而這種改善是很有限的，因此在信號頻率很低的使用場合，應考慮采用直接耦合方式。(2)“帶寬增益積”為中頻放大倍數(shù)與通頻帶的乘積，即(3)場效應管的增益帶寬積為場效應選定后，增益帶寬積近似常量。因此，改善高頻特性的根本辦法是1.多級放大電路頻率特性的定性分析設N級放大電路各級的電壓放大倍數(shù)分別為Aul,Au?,.….,AuN,則電路電壓放大倍數(shù)：設一個N級放大電路各級的下限頻率分別為fu,fi,…,fix,上限頻率分別為fH,fH?,…,fHN,通頻帶分別為fbt,fbw?,…,fbwN,則該放大電路的下限頻率、2.截止頻率的估算(1)下限截止f:(2)上限截止fH:5.1在圖5.1所示電路中，已知晶體管的rbb'、Cμ、Cπ,Ri≈rbe。f將。圖5.3解：共射電路在中頻帶的相移為-180°,由波特圖可看出中頻放大倍數(shù)為1數(shù)：下限頻率為1Hz和10Hz,上限頻率為250kHz。5.4已知某電路的幅頻特性如圖5.4所示，試問：圖5.4解：(1)波特圖只有上限截止頻率，故電路是直接耦合電路。(2)因為在高頻段幅頻特性為-60dB/十倍頻，所以電路為三級放大電路。(4)從幅頻特性高頻段衰減斜率可知，該三級放大電路各級的上限頻率均為10?Hz,故電5.5已知某電路電壓放大倍數(shù)4試求解m、fi、fH,并畫出波特圖。解：把電壓放大倍數(shù)寫成下面的形式可以得出電路的波特圖如圖5.5所示。圖5.55.6已知兩級共射放大電路的電壓放大倍數(shù)解：把電壓放大倍數(shù)寫成下面的形式可以得出A.=2×103.無=10,波特圖如圖5.6所示。圖5.65.7電路如圖5.7所示。已知：晶體管的β、Tbb'、C均相等，所有電容的容量均相等，靜態(tài)時所有電路中晶體管的發(fā)射極電流IEQ均相等。定性分析各電路，將結論填入空內(nèi)。◎T0“OCO圖5.7(1)低頻特性最差即下限頻率最高的電路是;(2)低頻特性最好即下限頻率最低的電路是；(3)高頻特性最差即上限頻率最低的電路是。解：由于電容的容量均相等，只需要比較各個電容回路中電阻的大小即可，例如在低頻電容回路中電阻越大低頻特性越好。5.8在圖5