2-8-電氣類專業(yè)知識點(diǎn)--模擬電路知識點(diǎn)整理(電氣類必看)

1、1 模擬信號和數(shù)字信號 ·模擬信號：時間連續(xù)、幅度連續(xù)的信號（圖1.1.8）。·數(shù)字信號：時間、幅度離散的信號（圖1.1.10）2放大電路的基本知識·輸入電阻：是從放大器輸入口視入的等效交流電阻。是信號源的負(fù)載，從信號源吸收信號功率。·輸出電阻：放大器在輸出口對負(fù)載而言，等效為一個新的信號源（這說明放大器向負(fù)載輸出功率），該信號源的內(nèi)阻即為輸出電阻。·放大器各種增益定義如下：端電壓增益：源電壓增益：電流增益：互導(dǎo)增益：互阻增益：負(fù)載開路電壓增益（內(nèi)電壓增益）：，功率增益：·、的分貝數(shù)為；的分貝數(shù)為。·不同放大器增益不同，但任

2、何正常工作的放大器，必須。·任何單向化放大器都可以用模型來等效，可用模型有四種（圖1.2.2）。 ·頻率響應(yīng)及帶寬：或 幅頻相應(yīng)（圖1.2.7）：電壓增益的模與角頻率的關(guān)系。 相頻相應(yīng)：輸出與輸入電壓相位差與角頻率的關(guān)系。BW 帶寬：幅頻相應(yīng)的兩個半功率點(diǎn)間的頻率差。·線性失真：電容和電感引起，包括頻率失真和相位失真（圖1.2.9）·非線性失真：器件的非線性造成。晶體二極管及應(yīng)用電路一、半導(dǎo)體知識1本征半導(dǎo)體·單質(zhì)半導(dǎo)體材料是具有4價共價鍵晶體結(jié)構(gòu)的硅（Si）和鍺（Ge）（圖2.1.2），一些金屬化合物也具有半導(dǎo)體的性質(zhì)如砷化鎵GaAs。前者是

3、制造半導(dǎo)體IC的材料，后者是微波毫米波半導(dǎo)體器件和IC的重要材料。·本征半導(dǎo)體：純凈且具有完整晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。·本征激發(fā)（又稱熱激發(fā)或產(chǎn)生）：在一定的溫度下，本征激發(fā)產(chǎn)生兩種帶電性質(zhì)相反的載流子自由電子和空穴對。溫度越高，本征激發(fā)越強(qiáng)。·空穴：半導(dǎo)體中的一種等效載流子?？昭▽?dǎo)電的本質(zhì)是價電子依次填補(bǔ)本征晶格中的空位，使局部顯示電荷的空位宏觀定向運(yùn)動（圖2.1.4）。·復(fù)合：在一定的溫度下，自由電子與空穴在熱運(yùn)動中相遇，使一對自由電子和空穴消失的現(xiàn)象。復(fù)合是產(chǎn)生的相反過程，當(dāng)產(chǎn)生等于復(fù)合時，稱載流子處于平衡狀態(tài)。2雜質(zhì)半導(dǎo)體·在本

4、征硅（或鍺）中滲入微量5價（或3價）元素后形成N型（或P型）雜質(zhì)半導(dǎo)體（P型：圖2.1.5，N型：圖2.1.6）。·電離：在很低的溫度下，N型（P型）半導(dǎo)體中的雜質(zhì)會全部，產(chǎn)生自由電子和雜質(zhì)正離子對（空穴和雜質(zhì)負(fù)離子對）。·載流子：由于雜質(zhì)電離，使N型半導(dǎo)體中的多子是自由電子，少子是空穴，而P型半導(dǎo)體中的多子是空穴，少子是自由電子。·在常溫下，多子>>少子（圖1-7）。多子濃度幾乎等于雜質(zhì)濃度，與溫度無關(guān)；少子濃度是溫度的敏感函數(shù)。·在相同摻雜和常溫下，Si的少子濃度遠(yuǎn)小于Ge的少子濃度。二、PN結(jié)在具有完整晶格的P型和N型材料的物理界面附近

5、，會形成一個特殊的薄層PN結(jié)（圖2.2.2）。·PN結(jié)（又稱空間電荷區(qū)）：存在由N區(qū)指向P區(qū)的內(nèi)電場和內(nèi)電壓；PN結(jié)內(nèi)載流子數(shù)遠(yuǎn)少于結(jié)外的中性區(qū)（稱耗盡層）；PN結(jié)內(nèi)的電場是阻止結(jié)外兩區(qū)的多子越結(jié)擴(kuò)散的（稱勢壘層或阻擋層）。·單向?qū)щ娞匦裕赫玃N結(jié)（P區(qū)電位高于N）時，有隨正偏電壓指數(shù)增大的電流；反偏PN結(jié)（P區(qū)電位低于N區(qū)），在使PN結(jié)擊穿前，只有很小的反向。即PN結(jié)有單向?qū)щ娞匦裕ㄕ珜?dǎo)通，反偏截止）。·反向擊穿特性：當(dāng)反偏電壓達(dá)到一定值時，反向電流急劇增大，而PN結(jié)兩端的電壓變化不大（圖2.2.6）。· PN結(jié)的伏安方程為：，其中，在T = 30

6、0K時，熱溫度當(dāng)量。三、半導(dǎo)體二極管·普通二極管內(nèi)就是一個PN結(jié)，P區(qū)引出正電極，N區(qū)引出負(fù)電極（圖2.3.1）。·在低頻運(yùn)用時，二極的具有單向?qū)щ娞匦?，正偏時導(dǎo)通，Si管和Ge管導(dǎo)通電壓典型值分別是0.7V和0.3V；反偏時截止，但Ge管的反向飽和電流比Si管大得多（圖2.3.2、圖2.3.3）。·低頻運(yùn)用時，二極管是一個非線性電阻，其交流電阻不等于其直流電阻。二極管交流電阻：。二極管交流電阻估算：二極管直流電阻：·二極管的低頻小信號模型：就是交流電阻，它反映了在工作點(diǎn)Q處，二極管的微變電流與微變電壓之間的關(guān)系。·二極管的低頻大信號模型：是一

7、種開關(guān)模型，有理想開關(guān)、恒壓源模型和折線模型。三、二極管應(yīng)用1單向?qū)щ娞匦詰?yīng)用二極管正向充分導(dǎo)通時只有很小的交流電阻，近似于一個0.7V（Si管）或0.3V（Ge管）的恒壓源。·整流器：半波整流，全波整流，橋式整流·限幅器：頂部限幅，底部限幅，雙向限幅·鉗位電路*2反向擊穿及應(yīng)用·二極管反偏電壓增大到一定值時，反向電流突然增大的現(xiàn)象即反向擊穿。·反向擊穿的原因有價電子被碰撞電離而發(fā)生的“雪崩擊穿”和耗盡層中價電子強(qiáng)場激發(fā)而發(fā)生的“齊納擊穿”。·反向擊穿電壓十分穩(wěn)定，可以用來作穩(wěn)壓管（圖2.5.2）。·穩(wěn)壓管電路設(shè)計(jì)時，要正確

8、選取限流電阻，使穩(wěn)壓管在一定的負(fù)載條件下正常工作。3特殊二極管·光電二極管、變?nèi)荻O管、穩(wěn)壓二極管、激光二極管。雙極型晶體三極管及其放大電路一、半導(dǎo)體BJT結(jié)構(gòu)及偏置 ·雙極型晶體管（BJT）分為NPN管和PNP管兩類（圖3.1.3和3.1.2）。電流控制器件。·當(dāng)BJT發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏時，稱為放大偏置。在放大偏置時，NPN管滿足；PNP管滿足。· 放大偏置時，作為PN結(jié)的發(fā)射結(jié)的VI特性是：（NPN），（PNP）。·電流分配（圖3.1.4）：在BJT為放大偏置的外部條件下，發(fā)射極電流將幾乎轉(zhuǎn)化為集電流，而基極電流較小。·電流放

9、大系數(shù)：在放大偏置時，令（是由轉(zhuǎn)化而來的分量），導(dǎo)出兩個關(guān)于電極電流的關(guān)系方程：其中，是集電結(jié)反向飽和電流，是穿透電流。·放大偏置時，在一定電流范圍內(nèi)，、基本是線性關(guān)系，而三個電流與都是非線性指數(shù)關(guān)系。·放大偏置時：三電極電流主要受控于，而反偏，對電流有較小的影響。影響的規(guī)律是；集電極反偏增大時，增大而減小。·發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均反偏時BJT為截止?fàn)顟B(tài)，發(fā)射結(jié)與集電結(jié)都正偏時，BJT為飽和狀態(tài)。二、BJT靜態(tài)伏安特性曲線三端電子器件的伏安特性曲線一般是畫出器件在某一種雙口組態(tài)時輸入口和輸出口的伏安特性曲線族。BJT常用共射伏安特性曲線：輸入特性曲線：（圖3.1.7）輸

10、出特性曲線：（圖3.1.7）·輸入特性曲線一般只畫放大區(qū)，典型形狀與二極管正向伏安特性相似。·輸出特性曲線族把伏安平面分為4個區(qū)（放大區(qū)、飽和區(qū)、截止區(qū)和擊穿區(qū)）放大區(qū)近似的等間隔平行線，反映近似為常數(shù)（圖3.3.5）。·當(dāng)溫度增加時，會導(dǎo)致增加，增加和輸入特性曲線左移。三、BJT主要參數(shù)·電流放大系數(shù)：直流，直流；交流和，、也滿足。·極間反向電流：集電結(jié)反向飽和和電流；穿透電流·極限參數(shù)：集電極最大允許功耗；基極開路時的集電結(jié)反向擊穿電壓；集電極最大允許電流。·特征頻率BJT小信號工作，當(dāng)頻率增大時使信號電流與不同相，也不

11、成比例。若用相量表示為，則稱為高頻。是當(dāng)高頻的模等于1時的頻率。四、BJT小信號模型·放大作用：無論是共射組態(tài)或共基組態(tài)，其放大電壓信號的物理過程都是輸入信號使正偏發(fā)射結(jié)電壓變化，經(jīng)放大偏置BJT內(nèi)部的的正向控制過程產(chǎn)生較大的集電極電流變化（出現(xiàn)信號電流），在集電極電阻上的交流電壓就是放大的電壓信號（圖3.2.1）。·小信號：當(dāng)發(fā)射結(jié)上交流電壓mV時，BJT的電壓放大才是工程意義上的線性放大。·BJT混合小信號模型是在共射組態(tài)下推導(dǎo)出的一種物理模型（圖3.7.5），模型中有七個參數(shù)：基區(qū)體電阻 由廠家提供、高頻管的比低頻管小基區(qū)復(fù)合電阻 估算式：，發(fā)射結(jié)交流電阻跨

12、導(dǎo) 估算（ms），基調(diào)效應(yīng)參數(shù) 估算，厄利電壓估算以上參數(shù)滿足：高頻參數(shù)：集電結(jié)電容 由廠家給出；發(fā)射結(jié)電容 估算*·最常用的BJT模型是低頻簡化模型（1）電壓控制電流源（）模型（圖3.7.5c）（2）電流控制電流源（）模型（圖3.7.5d，常用），其中五、放大電路基本概念·向放大器輸入信號的信號源模型一般可以用由源電壓串聯(lián)源內(nèi)阻來表示，接受被放大的信號的電路模型一般可以用負(fù)載電阻來表示（圖3.4.4a）。·未輸入信號（靜態(tài)）時，放大管的直流電流、電壓在特性曲線上對應(yīng)的點(diǎn)稱為放大器的工作點(diǎn)。工作點(diǎn)由直流通路求解。·放大器工作時，信號（電流、電壓）均迭加在

13、靜態(tài)工作點(diǎn)上，只反映信號電流、電壓間關(guān)系的電路稱為交流通路。·放大器中的電壓參考點(diǎn)稱為“地”，放大器工作時，某點(diǎn)對“地”的電壓不變（無交流電壓），該點(diǎn)為“交流地”。·交流放大器中的耦合電容可以隔斷電容兩端的直流電壓，并無衰減地將電容一端的交流電壓傳送到另一端，耦合電容上應(yīng)基本上無交流電壓（交流短路）。傍路電容也是對交流電流短路的電容。·畫交流通路時應(yīng)將恒壓源短路（無交流電壓），恒流源開路（無交流電流）；耦合、傍路電容短路（無交流電壓）（圖3.4.4b）。·畫直流通路時應(yīng)將電容開路（電容不通直流），電感短路（電感上直流電壓為零）。六、BJT偏置電路1固定偏

14、置電路（圖3.4.4a）·特點(diǎn)：簡單，雖然隨溫度變化??；但輸出特性曲線上的工作點(diǎn)（、）隨溫度變化大。·Q點(diǎn)估算：，·直流負(fù)載線 ·作圖求Q點(diǎn)：在輸出特性曲線上，直流負(fù)載線與的交點(diǎn)。2基極分壓射極偏置電路（圖3.5.1）·特點(diǎn)：元件稍多。但在滿足條件（）時，工作點(diǎn)Q（，）隨溫度變化很小，工作點(diǎn)穩(wěn)定。原因是存在直流負(fù)反饋。·Q點(diǎn)估算：，直流負(fù)載線 以上近似計(jì)算在滿足時有足夠的準(zhǔn)確性。七、基本共射放大器的大信號分析·交流負(fù)載線（圖3.3.4）是放大器工作時，動點(diǎn)（，）的運(yùn)動軌跡。交流負(fù)載線經(jīng)過靜態(tài)工作點(diǎn)，且斜率為。·非線

15、性失真：因放大器中晶體管的伏安特性的非線性使輸出波形出現(xiàn)失真。非線性失真使輸出信號含有輸入信號所沒有的新的頻率分量。大信號時，使BJT進(jìn)入飽和區(qū)產(chǎn)生飽和失真；使BJT進(jìn)入截止區(qū)，產(chǎn)生截止失真。NPN管CE放大器的削頂失真是截止失真；削底失真是飽和失真。對于PNP管CE放大器則相反。·將工作點(diǎn)安排在交流負(fù)載線的中點(diǎn)，可以獲得最大的無削波失真的輸出。2CE、CB、CC放大器基本指標(biāo)，管端輸入電阻，管端輸出電阻。用電流控制電流源（）BJT低頻簡化模型（圖2-24）導(dǎo)出的三個組態(tài)的上述基本指標(biāo)由表3-1歸納。3 高輸入電阻和電流放大系數(shù)可采用復(fù)合管（圖3.6.4、3.6.5）復(fù)合BJT是模擬

16、IC中的一種工藝（又稱達(dá)林頓組態(tài)）。 CE放大器CB放大器CC放大器簡化交流通路AV（大，反相）(rbe>>rbb)（大，同相）(rbe>>rbb)（<1，同相）(rbe>>rbb)rbe (中)(1+)re (rbe>>rbb) (小)re (rbe>>rbb)rbe+(1+) (大)(1+)(re+) (rbe>>rbb)0.5rcerce (大，與信號源內(nèi)阻有關(guān))rce0.5rbc(很大，與信號源內(nèi)阻有關(guān))(小，與RS有關(guān)), ()應(yīng)用功率增益最大，RiRo適中，易于與前后級接口，使用廣泛。高頻放大時

17、性能好，常與CE和CC組態(tài)結(jié)合使用。如CE-CB組態(tài)CC-CB組態(tài)。Ri大而Ro小，可作高阻抗輸入級和低阻抗輸出級，隔離級和功率輸出級。表3.6.1 BJT三種基本放大器小信號指標(biāo)八、放大器的頻率響應(yīng)1. 基本知識·對放大器輸入正弦小信號，則輸出信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性即放大器的頻率響應(yīng)。·在小信號且不計(jì)非線性失真時，輸出信號仍為正弦信號。故可以用輸出相量與輸入相量之比，即放大器的增益的頻率特性函數(shù)來分析放大器的頻率響應(yīng)的特性。·表示輸出正弦信號與輸入正弦信號的振幅之比，反映放大倍數(shù)與輸入信號頻率的關(guān)系，故稱為增益的幅頻特性（圖3.7.15b）；是輸出信號與輸入信號的相

18、位差，它反映了放大器的附加相移與輸入信號頻率的關(guān)系，故稱為增益的相頻特性。· 放大器在低頻段表現(xiàn)出增益的頻率特性的原因是電路中的耦合電容和旁路電容在頻率很低時不能視為交流短路，使交流通路中有電抗元件，從而造成輸出的幅度和附加相位與信號頻率有關(guān)；放大器在高頻段表現(xiàn)出增益的頻率特性的原因是晶體管內(nèi)部電抗效應(yīng)在高頻時必須考慮（如PN結(jié)電容的容抗不能再視為），使等效電路中存在電抗，造成輸出與頻率有關(guān)。·當(dāng)信號頻率降低（或升高）到使下降到中頻段增益的0.707倍時所對應(yīng)的頻率稱為放大器的低頻截止頻率（或高頻截止頻率）。·放大器的通頻帶是定義為,又稱3dB帶寬。·當(dāng)

19、對放大器輸入頻帶信號，若輸入信號頻率的范圍超過時，輸出波形會因此發(fā)生畸變，此即放大器的頻率失真。頻率失真分為幅頻失真和相頻失真。前者是變化所致，后者是不與成正比所致。·頻率失真與非線性失真的重要區(qū)別：對于前者，輸出信號沒有新的頻率分量，且只有輸入信號頻超過時才有頻率失真的問題。·在直角坐標(biāo)系下畫出的曲線稱為幅頻特性曲線；曲線稱為相頻特性曲線。2. 波特圖放大器對數(shù)頻率特性曲線·波特圖的頻率軸按定刻度位置，但仍標(biāo)示頻率的值。對數(shù)頻率軸的特點(diǎn)是每10倍頻程相差一個單位長度，且點(diǎn)在頻率軸處。·幅頻波特圖的縱坐標(biāo)按的分貝刻度，即所謂分貝線性刻度。相頻波特圖的縱坐

20、標(biāo)仍按的角度刻度。·波特圖的優(yōu)點(diǎn)是易于用漸近線方法近似作頻率特性曲線。漸近線波特圖繪法*：·首先要判斷是低頻段還是高頻段的頻率特性函數(shù)（全頻段另行討論）。的通式為：若，則為；若，則為。1低頻波特圖畫法·將每個極零點(diǎn)因子化成以下形式（，）（1）畫幅頻波特圖；在幅頻特性平面上畫出每個因子（包括中頻增益）的幅頻漸近線波特圖，然后相加。每個因子對幅頻波特圖的貢獻(xiàn)如下：·的貢獻(xiàn)為，即一條與無關(guān)的水平線；·極點(diǎn)因子在極點(diǎn)頻率左側(cè)貢獻(xiàn)負(fù)分貝，斜率為20dB/dec。·零點(diǎn)因子在零點(diǎn)頻率右側(cè)貢獻(xiàn)正分貝，斜率為dB/dec。（2）畫相頻波特圖：在相頻特

21、性平面上畫出每個因子（包括）的相頻漸近線波特圖，然后相加。每個因子的貢獻(xiàn)如下：·，則對相頻波特圖貢獻(xiàn)為0o。·，則對相頻波特圖貢獻(xiàn)為。·極點(diǎn)因子，在頻點(diǎn)的左而貢獻(xiàn)正角度。在區(qū)間斜率為45o/dec。頻點(diǎn)為45o，小于處保持90o。·零點(diǎn)因子在左側(cè)貢獻(xiàn)角度，在區(qū)間斜率為/dec；在頻點(diǎn)處為45o（或），在0.1處為90o（或），小于0.1時保持90o（或），角度的符號與零點(diǎn)因子幅角的符號一致。2高頻波特圖的畫法將中每個極零點(diǎn)因子化成以下形式（，）（1）畫幅頻波特圖畫出每個因子（包括）對幅頻波特圖的貢獻(xiàn)，然后相加，其規(guī)律如下：·貢獻(xiàn)的分貝為，即一條

22、與無關(guān)的水平線·極點(diǎn)因子在右側(cè)貢獻(xiàn)負(fù)分貝，斜率是dB/dec。·零點(diǎn)因子在右側(cè)貢獻(xiàn)正分貝，斜率是20dB/dec。（2）畫出相頻波特圖畫出每個因子對相頻波特圖的貢獻(xiàn)，然后相加。其規(guī)律如下：·的貢獻(xiàn)是0o（）或180o（）。·極點(diǎn)因子在右側(cè)貢獻(xiàn)負(fù)角度，斜率/dec；在時，貢獻(xiàn)達(dá)到。·零點(diǎn)因子在0.1右側(cè)貢獻(xiàn)角度，斜率為45o/dec（或/dec）。在時，貢獻(xiàn)達(dá)到并保持90o（或）。角度符號與零點(diǎn)因子幅角的符號相同。3全頻段波特圖的繪制首先要畫出放大電路的交流通路，大電容視為短路，將BJT的高頻小信號模型帶入其中，得到高頻等效電路，求出高頻；保留大

23、電容，將BJT的低頻小信號模型帶入，求出低頻。識別中的高、低頻極點(diǎn)和零點(diǎn)，然后將極、零點(diǎn)因子分別寫成繪波圖所需形式，再按前面兩節(jié)的方法繪出波特圖。從中頻除法遇到的高、低頻段第一個柺點(diǎn)所對應(yīng)的頻率即為上限頻率和下限頻率。第四章 場效應(yīng)管（FET）及基本放大電路場效應(yīng)管（FET）是電壓控制半導(dǎo)體器件，體積小、重量輕、耗電省、壽命長；輸入阻抗高，在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。一、場效應(yīng)管（FET）原理·FET分別為JFET和MOSFET兩大類。每類都有兩種溝道類型：N溝道和P溝道。而MOSFET又分為增強(qiáng)型和耗盡型（JFET屬耗盡型），故共有6種類型FET（表4.3.1）。

24、·JFET和MOSFET內(nèi)部結(jié)構(gòu)有較大差別，但內(nèi)部的溝道電流都是多子漂移電流。一般情況下，該電流與、都有關(guān)。·溝道未夾斷時，F(xiàn)ET的D-S口等效為一個壓控電阻（控制電阻的大小），溝道全夾斷時，溝道電流為零；溝道在靠近漏端局部斷時稱部分夾斷，此時主要受控于，而影響較小。這就是FET放大偏置狀態(tài)；部分夾斷與未夾斷的臨界點(diǎn)為預(yù)夾斷。·在預(yù)夾斷點(diǎn)，與滿足預(yù)夾斷方程：耗盡型FET的預(yù)夾斷方程：（夾斷電壓）增強(qiáng)型FET的預(yù)夾斷方程：（開啟電壓）·各種類型的FET，偏置在放大區(qū)（溝道部分夾斷）的條件由下表總結(jié)。FET放大偏置時與應(yīng)滿足的關(guān)系 極 性放大區(qū)條件

25、VDSN溝道管：正極性(VDS>0)VDS>VGSVP(或VT)>0P溝道管：負(fù)極性(VDS<0)VDS<VGSVP(或VT)<0VGS結(jié)型管： 反極性增強(qiáng)型MOS管：同極性耗盡型MOS管：雙極型N溝道管：VGS>VP(或VT)P溝道管：VGS<VP(或VT)·偏置在放大區(qū)的FET，滿足平方律關(guān)系：耗盡型：（零偏飽和漏電流）增強(qiáng)型：*· FET輸出特性曲線反映關(guān)系，該曲線將伏安平面分為可變電阻區(qū)（溝道未夾斷），放大區(qū)（溝道部分夾斷）和截止區(qū)（溝道全夾斷）；FET轉(zhuǎn)移特性曲線反映在放大區(qū)的關(guān)系（此時參變量影響很小），表4.3.1

26、畫出以漏極流向源極的溝道電流為參考方向的6種FET的轉(zhuǎn)移特性曲線。二、FET放大偏置電路·源極自給偏壓電路（圖4.4.1a）。該電路僅適用于耗盡型FET。有一定穩(wěn)Q的能力，求解該電路工作點(diǎn)的方法是解方程組：·混合偏壓電路（圖4.4.1b）。該電路能用于任何FET，在兼顧較大的工作電流時，穩(wěn)Q的效果更好。求解該電路工作點(diǎn)的方法是解方程組：以上兩個偏置電路都不可能使FET全夾斷，故應(yīng)舍去方程解中使溝道全夾斷的根。三、FET小信號參數(shù)及模型·迭加在放大偏置工作點(diǎn)上的小信號間關(guān)系滿足一個近似的線性模型（圖4.4.2b低頻模型，圖4.4.3c高頻模型）。·小信號模

27、型中的跨導(dǎo)反映信號對信號電流的控制。等于FET轉(zhuǎn)移特性曲線上Q點(diǎn)的斜率。的估算：耗盡管增強(qiáng)管·小信號模型中的漏極內(nèi)阻是FET“溝道長度調(diào)效應(yīng)”的反映，等于FET輸出特性曲線Q點(diǎn)處的斜率的倒數(shù)。四、基本組態(tài)FET小信號放大器指標(biāo)1基本知識·FET有共源（CS）、共漏（CD）和共柵（CG）三組放大組態(tài)。·CS和CD組態(tài)從柵極輸入信號，其輸入電阻由外電路偏置電阻決定，可以很大。·CS放大器在其工作點(diǎn)電流和負(fù)載電阻與一個CE放大器相同時，因其較小，可能較小，但其功率增益仍可能很大。·CD組態(tài)又稱源極輸出器，其。在三種FET組態(tài)中，CD組態(tài)輸入電阻很大，

28、而輸出電阻較小，因此帶能力較強(qiáng)。·由于FET的電壓電流為平方關(guān)系，其非線性程度較BJT的指數(shù)關(guān)系弱。因此，F(xiàn)ET放大器的小信號線性條件對幅度限制會遠(yuǎn)大于BJT線性放大時對的限制（5mV）。2CS、CD和CG組態(tài)小信號指標(biāo)由表4.4.1歸納總結(jié)。表4.4.1FET基本組態(tài)放大器小結(jié) CS組態(tài)CD組態(tài)CG組態(tài)簡化交流通路AV大，反相放大器小于1，同相放大器( 條件：)大，同相放大器，很大，很大，較小 (條件：)rds ，較大，較小>rds ，最大AI決定于RG ，AI>>1決定于RG ，AI>>1AI<1類似CE放大器CC放大器CB放大器&#

29、160;功率放大器1基本概念·功率放大器作為多級放大器輸出級，目的是提高輸出信號的功率。器件工作于大信號狀態(tài)，故小信號等效電路分析方法不適用。·功放關(guān)注的指標(biāo)主要有：效率 最大輸出信號功率非線性失真系數(shù)D·功放管工作于接近極限參數(shù)狀態(tài)，故功放管安全使用是設(shè)計(jì)功放要考慮的問題。對BJT功放管，使用中不能超過，和。·按功放管的導(dǎo)通的時間不同，功放可分為甲類（A類）、乙類（B類）、丙類（C類）和丁類（D類）。對阻性負(fù)載功放，只能工作在甲類或乙類（雙管電路）。丙類功放一般是以LC回路作負(fù)載的高頻諧振功放。·甲類和乙類電阻負(fù)載功放比較： 甲 類

30、乙 類功放管單管（圖5.2.1b）對管（圖5.2.1a）非線性失真優(yōu)于乙類有交越失真問題電源功率與輸入信號無關(guān)，靜態(tài)時仍消耗功率。輸入越大，越大。靜態(tài)時電源幾乎不消耗功率管耗靜態(tài)時最大。靜態(tài)時為零，激勵在某一狀態(tài)時最大。效率<25%<78.5%對功放管的功率容量的利用低，高， 2OCL和OTL電路·OCL電路：正負(fù)雙電源供電的NPN-PNP互補(bǔ)推挽功放（圖5.2.1）。· OCL電路的分析計(jì)算：功放管工作在大信號狀態(tài)，用圖解法分析（圖5.2.2）·OTL電路：正負(fù)單電源供電的NPN-PNP互補(bǔ)推挽功放（圖5.3.4）。·OTL正常工

31、作的條件是：（1）靜態(tài)時兩發(fā)射極連接的節(jié)點(diǎn)處電壓；（2）耦合電容必須足夠大，使一個周期內(nèi)，保持幾乎不變。·OTL電路存在的問題及解決：自舉電路（圖5.3.5）OCL和OTL功放的公式匯集 OCL功放OTL功放原理電路指 標(biāo)Pomax（滿激勵時）（滿激勵時）PCCmax（滿激勵時）（滿激勵時）（滿激勵時）（滿激勵時）PT1max時時極限參數(shù)限制BVCEOICMPCM3. 功率BJT的選擇：；;4. 甲乙類功放：乙類功放在輸入信號過零時，因功放管未導(dǎo)通而使輸出為零的現(xiàn)象稱為交越失真（圖5.3.1b）?？梢越o功放管加一定的放大偏置使其工作在甲乙類（圖5.3.2、5.3.

32、3）來消除交越失真。但效率也會有所降低。集成電路（IC）運(yùn)算放大器一、半導(dǎo)體IC電路特點(diǎn)在半導(dǎo)體集成電路中，晶體管工藝簡單且占芯片面積??；電路結(jié)構(gòu)與元件參數(shù)具有對稱性；可制小電阻（用半導(dǎo)體體電阻實(shí)現(xiàn)），但大電阻用有源器件替代，；可實(shí)現(xiàn)小電容無法集成大電容及任何電感；多采用復(fù)合結(jié)構(gòu)的電路。根據(jù)IC工藝的這些特點(diǎn)，IC電路設(shè)計(jì)思想是盡量多用晶體管，少用電阻（特別是阻值大的電阻），盡量不用電容。二、恒流源1恒壓源與恒流源基本概念·恒壓源與恒流源都是耗能的電路裝置。·恒壓源的特點(diǎn)是：端口電壓隨電流變化很小，或即內(nèi)阻很小。·恒流源的特點(diǎn)是當(dāng)端口電壓變化時，流過恒流源的電流變

33、化很小，或即內(nèi)阻很大。二者比較如下表： 恒 壓 源恒 流 源理想模型伏安特性曲線實(shí) 際線性近似模型 2模擬IC中的恒流源·鏡像恒流源（圖6.1.1，圖5-13a）參考電流恒流源電流特點(diǎn)：時，故是的鏡像。該恒流源內(nèi)阻不夠大，鏡像精度不高。·微電流恒流源（圖6.1.3）參考電流恒流源電流關(guān)系式：特點(diǎn)：用不大的電阻兩個可以實(shí)現(xiàn)A級的恒流源，故易于集成。該恒流源內(nèi)阻大。對電源電壓波動不敏感。·多路恒流源（圖6.1.4）參考電流恒流源電流特點(diǎn)：內(nèi)阻大，使用靈活。3恒流源在模擬IC的應(yīng)用·IC放大器中的偏置電路（如恒流源差放圖6.2.1

34、，6.2.6）·用恒流源作（集電極）有源負(fù)載放大器（圖6.1.5）：采用集電極有源負(fù)載的CE放大器，在后級輸入電阻很大的條件下，可以大大提高電壓增益三、差分式放大電路（圖6.2.2）1基本知識·任模輸入信號，的差模和共模分量。差模輸入電壓：（輸入端的一對差模分量是）共模輸入電壓分量：·差放是一種具有兩輸入端的電路對稱、元件配對的平衡電路，它可以有效地放大差模信號（有用信號）；依靠對稱性和共模負(fù)反饋，差放可以有效抑制共模輸入信號（一般為干擾信號）。·零點(diǎn)漂移：當(dāng)放大電路的輸入端短路時，輸出短還有緩慢變化的電壓產(chǎn)生，是由溫度變化及電源電壓波動而引起。

35、3;差放作直流放大器，可以有效地抑制零點(diǎn)漂移。這是因?yàn)榱闫梢缘刃楣材８蓴_信號而被差放抑制。·差放基本指標(biāo)的定義差模增益（有單端輸入和雙端輸入，雙端輸出和單端輸出）共模增益（有雙端輸出和單端輸出兩種方式）共模抑制比2差放指標(biāo)的計(jì)算方法單邊等效電路法·當(dāng)信號差模輸入時，理想對稱差放在對稱位置上的點(diǎn)都是交流地（圖6.2.3）。據(jù)此，可畫差放的差模單邊交流通路，由該電路計(jì)算。·當(dāng)信號共模輸入時，兩對稱支路交匯成的公共支路上的交流電流是每支路的兩倍（圖6.2.4）。據(jù)此可畫出差放的共模單邊交流通路（圖6.2.5），由該電路求。理想對稱差放的。·對任意輸入信號，

36、可以將其分解成差模和共模分量后，按單邊等效電路法求出輸出，然后相加，其一般表式為：·差放增益的符號與參考方向、（或）以及單端輸出時輸出端都有關(guān)。·采用恒流源偏置的差放可以增大共模負(fù)反饋，使增大。·各種輸入、輸出情況下的差模增益、共模增益、差模輸入電阻、共模輸入電阻、單端輸出電阻和雙端輸出電阻見表6.2.13差放的小信號范圍及大信號限幅特性·由于差放的對稱性能有效抑制非線性輸出的偶次諧波分量，故差放的小信號范圍單管放大器寬。恒流源CE差放的小信號條件是mV。·恒流源CE差放當(dāng)mV時，輸出有明顯的限幅特性。該特性在通信電子電路中得到應(yīng)用。四、 多級

37、放大電路1. 基本概念:·多級放大器的級間耦合方式主要有電容耦合（阻容耦合）、變壓器耦合和直接耦合（圖6.3.2）三種方式。·對于直接耦合放大器，其工作頻率的下限可以為零（稱為直流放大器），但輸出易發(fā)生所謂“零點(diǎn)漂移”（輸出端靜態(tài)電壓緩慢變化），形成假信號。零點(diǎn)漂移的主要原因是前級工作點(diǎn)隨溫度變化，這種變化因級間直接耦合被逐級放大。在輸出端出現(xiàn)可觀的漂移電壓。·直流放大器由于輸入輸出不能使用隔直耦合電容，希望在無輸入信號時，輸入端口和輸出端口的靜態(tài)直流電壓為零。只有用正負(fù)雙電源供電的直流放大器才能實(shí)現(xiàn)零輸入和零輸出2. 多級放大器指標(biāo)計(jì)算·后級放大器的輸

38、入電阻是前級放大器的負(fù)載，在計(jì)算前級放大器的增益時，一定要把這個輸入電阻計(jì)為負(fù)載來計(jì)算增益。·第一級放大器的輸入電阻即多級放大器的輸入電阻；末級放大器的輸出電阻即多級放大器的輸出電阻。·計(jì)算多級放大器電壓增益的一般方法是求出各級增益，再將其相乘。· BJT兩種重要的組合放大電路是共射共基和共集共基組態(tài)，應(yīng)能畫出并計(jì)算這兩個電路的指標(biāo)。負(fù)反饋反饋放大電路放大器的輸出電壓（或電流）經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)在放大器輸入端產(chǎn)生反饋信號，該反饋信號與放大器原來輸入信號共同控制放大器的輸入，即構(gòu)成反饋放大器（圖3.5.1）。一、單環(huán)負(fù)反饋理想模型分析1基本定義：放大器及增益（開環(huán)增益）網(wǎng)絡(luò)

39、及反饋系數(shù)反饋放大器增益（閉環(huán)增益）當(dāng)，即凈輸入大于原輸入時為正反饋；反之則為負(fù)反饋。2 基本反饋方程基本反饋方程由信號流圖給出的理想反饋模型導(dǎo)出：3深負(fù)反饋及公式·當(dāng)時稱深負(fù)反饋，此時.·深負(fù)反饋的特征是：反饋信號接近原輸入信號，使凈輸入很?。淮藭r，閉環(huán)增益只由反饋網(wǎng)絡(luò)決定。4反饋類型及用雙口網(wǎng)路表示的理想模型·由于基本放大器與反饋網(wǎng)絡(luò)在輸出口的接法不同，取樣信號可能是輸出電壓或輸出電流；由于基本放大器與反饋網(wǎng)絡(luò)在輸入口的接法不同，求和信號（，）也可能為電壓或電流。因此有四種不同的反饋類型，表7.3.1給出了這四種類型的總結(jié)。表7.3.1 四種反饋類型各物理量的

40、含義 物理量 類型xs、xf、xIxoAAfF電壓取樣電壓求和反饋（電壓串聯(lián)反饋） 圖7.1.1 圖7.1.2電壓電壓電壓比電壓比電壓比電流取樣電流求和反饋（電流并聯(lián)反饋）圖7.1.3 圖7.1.4電流電流電流比電流比電流比電壓取樣電流求和反饋（電壓并聯(lián)反饋）圖7.1.5 圖7.1.6電流電壓互阻互阻互導(dǎo)電流取樣電壓求和反饋（電流串聯(lián)反饋）圖7.1.7 圖7.1.8電壓電流互導(dǎo)互導(dǎo)互阻二、實(shí)際放大器反饋類型和極性判斷1反饋類型·輸出節(jié)點(diǎn)有反饋電阻（或網(wǎng)絡(luò)）接至輸入口是電壓取樣電壓反饋·輸入節(jié)點(diǎn)有反饋電阻（或網(wǎng)絡(luò)）接至輸出口是電流求和并聯(lián)反饋2反饋極性判斷瞬時極性法假設(shè)輸入信

41、號（電壓或電流）任一瞬時的極性（即對地為或；流入或流出），分析由此極性產(chǎn)生的反饋信號的極性。若反饋信號削弱了輸入信號，使凈輸入減小，即為負(fù)反饋；反之則為正反饋。三、負(fù)反饋對放大器性能的影響1負(fù)反饋可以提高閉環(huán)增益的穩(wěn)定性。閉環(huán)增益相對變化率是開環(huán)增益相對變化率的。2負(fù)反饋可以擴(kuò)展閉環(huán)增益的通頻帶開閉環(huán)截正頻率有如下關(guān)系：，是中頻段的反饋深度。3負(fù)反饋可以減小非線性失真。4直流負(fù)反饋可以穩(wěn)定放大器工作點(diǎn)?；鶚O分壓射極偏置電路采用電流（）取樣電壓求和直流負(fù)反饋穩(wěn)定工作點(diǎn)電流。5負(fù)反饋改變輸出電阻與取樣方式有關(guān)。電壓取樣負(fù)反饋使輸出電阻減??；電流取樣負(fù)反饋使輸出電阻增大。6負(fù)反饋改變輸入電阻與求和方

42、式有關(guān)。電流求和負(fù)反饋使輸入電阻減??；電壓求和負(fù)反饋使輸入電阻增大。四、深負(fù)反饋條件下和的估算1判別反饋類型，正確識別并畫出反饋網(wǎng)絡(luò)。注意電壓取樣時不要把直接并在輸出口的電阻計(jì)入反饋網(wǎng)絡(luò)；電流求和時不要把并在輸入口的電阻計(jì)入反饋網(wǎng)絡(luò)。2在反饋網(wǎng)絡(luò)輸入口標(biāo)出反饋信號：電壓求和為開路電壓，電流求和時為短路電流，再由反饋網(wǎng)絡(luò)求出反饋系數(shù)F。要注意標(biāo)時在反饋網(wǎng)絡(luò)入口標(biāo)上正下負(fù)；標(biāo)時必須在反饋網(wǎng)絡(luò)入口以上端流入為參考方向。3求閉環(huán)增益，注意不同的反饋類型的量綱不同。4由求閉環(huán)源電壓增益。電壓取樣電壓求和時：電壓取樣電流求和時：電流取樣電壓求和時：電流取樣電流求和時：其中：是輸出管的管端輸出電流，即取樣電流。是取樣電流過的輸出負(fù)載電阻。五、負(fù)反饋放大器的穩(wěn)定性1由于電抗元件（管外與管內(nèi)，主要是電容），產(chǎn)生的附加相移，使一個中頻段的負(fù)反饋放大器在高、低頻段可能為成正反饋。正反饋滿足一定條件，會導(dǎo)致放大器自激。2自激振蕩條件一般情況下，可將開環(huán)增益和反饋系數(shù)表示成頻率特性函數(shù)，分別為和（對于電阻反饋網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)為常數(shù)）則自激條件為 振幅條件：相位條