硬件電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)

1、硬件電子電路基礎(chǔ)關(guān)于本課程 第一章 半導(dǎo)體器件 §1-1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)§1-2 PN結(jié)§1-3 二極管§1-4 晶體三極管 §1-5 場(chǎng)效應(yīng)管 第二章 基本放大電路 §2-1 晶體三極管基本放大電路§2-2 反饋放大器的基本概念§2-3 頻率特性的分析法§2-4 小信號(hào)選頻放大電路 §2-5 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路 第三章 模擬集成電路 §31 恒流源電路§32 差動(dòng)放大電路§33 集成運(yùn)算放大電路§34 集成運(yùn)放的應(yīng)用 §35 

2、  限幅器（二極管接于運(yùn)放輸入電路中的限幅器） §36    模擬乘法器 第四章 功率放大電路 §41 功率放大電路的主要特點(diǎn)§42 乙類(lèi)功率放大電路§43 丙類(lèi)功率放大電路§44 丙類(lèi)諧振倍頻電路 第五章  正弦波振蕩器 §51 反饋型正弦波振蕩器的工作原理 §52 LC正弦波振蕩電路 §53 LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度§54 石英晶體振蕩器§55 RC正弦波振蕩器第六章  線(xiàn)性頻率變換 

3、 振幅調(diào)制、檢波、變頻 §61  調(diào)幅波的基本特性§62  調(diào)幅電路§63  檢波電路§64  變頻 第七章   非線(xiàn)性頻率變換 角度調(diào)制與解調(diào)         §71 概述         §72 調(diào)角信號(hào)分析         §73 調(diào)頻及調(diào)相信號(hào)的產(chǎn)生

4、        §74 頻率解調(diào)的基本原理和方法 第八章  反饋控制電路 §81 自動(dòng)增益控制（AGC）§82 自動(dòng)頻率控制（AFC） §83 自動(dòng)相位控制（APC）PLL第一章 半導(dǎo)體器件§1-1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)§1-2 PN結(jié)§1-3 二極管§1-4 晶體三極管 §1-5 場(chǎng)效應(yīng)管 §1-1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)一、什么是半導(dǎo)體    半導(dǎo)體就是導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。（導(dǎo)電能力即電導(dǎo)率

5、）  （如：硅Si 鍺Ge等4價(jià)元素以及化合物）二、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性    本征半導(dǎo)體純凈、晶體結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體稱(chēng)為本征半導(dǎo)體。   硅和鍺的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。（略）1、  半導(dǎo)體的導(dǎo)電率會(huì)在外界因素作用下發(fā)生變化 · 摻雜管子 · 溫度熱敏元件 · 光照光敏元件等 2、  半導(dǎo)體中的兩種載流子自由電子和空穴· 自由電子受束縛的電子           （） · 空穴 &#

6、160;  電子跳走以后留下的坑   （） 三、雜質(zhì)半導(dǎo)體N型、P型  （前講）摻雜可以顯著地改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性，從而制造出雜質(zhì)半導(dǎo)體。· N型半導(dǎo)體 （自由電子多）    摻雜為5價(jià)元素。 如：磷；砷 P5價(jià) 使自由電子大大增加    原理： Si4價(jià) P與Si形成共價(jià)鍵后多余了一個(gè)電子。 載流子組成：o 本征激發(fā)的空穴和自由電子數(shù)量少。 o 摻雜后由P提供的自由電子數(shù)量多。 o 空    穴少子 o 自由電子多子 · P型半導(dǎo)體  

7、0;  （空穴多） 摻雜為3價(jià)元素。 如：硼；鋁 使空穴大大增加    原理： Si4價(jià) B與Si形成共價(jià)鍵后多余了一個(gè)空穴。 B3價(jià)   載流子組成：o 本征激發(fā)的空穴和自由電子數(shù)量少。 o 摻雜后由B提供的空    穴數(shù)量多。 o 空    穴多子 o 自由電子少子 結(jié)論：N型半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子為自由電子； P型半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子為 空穴 。§1-2 PN結(jié)一、PN結(jié)的基本原理 1、  什么是PN結(jié)   將一塊P型半導(dǎo)體和一塊N型半導(dǎo)體緊密第結(jié)合在

8、一起時(shí)，交界面兩側(cè)的那部分區(qū)域。 2、  PN結(jié)的結(jié)構(gòu)分界面上的情況：P區(qū)： 空穴多N區(qū)： 自由電子多擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)： 多的往少的那去，并被復(fù)合掉。留下了正、負(fù)離子。（正、負(fù)離子不能移動(dòng)）留下了一個(gè)正、負(fù)離子區(qū)耗盡區(qū)。由正、負(fù)離子區(qū)形成了一個(gè)建電場(chǎng)（即勢(shì)壘高度）。方向：N-> P 大?。?與材料和溫度有關(guān)。 （很小，約零點(diǎn)幾伏）漂移運(yùn)動(dòng)： 由于建電場(chǎng)的吸引，個(gè)別少數(shù)載流子受電場(chǎng)力的作用與多子運(yùn)動(dòng)方向相反作運(yùn)動(dòng)。結(jié)論：在沒(méi)有外加電壓的情況下，擴(kuò)散電流和漂移電流的大小相等，方向相反?？傠娏鳛榱恪６?、PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦?  1、  外加正向電壓時(shí)：（正偏） 

9、 結(jié)論： 勢(shì)壘高度 ¯ PN結(jié)寬度（耗盡區(qū)寬度） ¯ 擴(kuò)散電流 ­  2、  外加反向電壓時(shí)： （反偏）  結(jié)論： 勢(shì)壘高度 ­ PN結(jié)寬度（耗盡區(qū)寬度） ­ 擴(kuò)散電流 （趨近于0） ¯ 此時(shí)總電流反向飽和電流（漂移電流）：I5 注：反向飽和電流I5只與溫度有關(guān)，與外加電壓無(wú)關(guān)?！綪N結(jié)的反向擊穿】： · 齊納擊穿：勢(shì)壘區(qū)窄，較高的反向電壓形成的建電場(chǎng)將價(jià)電子拉出共價(jià)鍵，導(dǎo)致反向電流劇增。< 4V · 雪崩擊穿：勢(shì)壘區(qū)寬，載流子穿過(guò)PN結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，速度高，將價(jià)電子從共價(jià)鍵中撞出來(lái)，

10、撞出來(lái)的電子再去撞別的價(jià)電子，導(dǎo)致反向電流劇增。 >7V    當(dāng)反向電壓在4V和7V之間的時(shí)候，兩種擊穿均有?！綪N結(jié)的電容效應(yīng)】： · 勢(shì)壘電容：外加電壓變化引起勢(shì)壘區(qū)寬窄的變化引起。它與平行板電熱器在外加電壓作用下，電容極板上積累電荷情況相似。對(duì)外等效為非線(xiàn)性微變電容。（反偏減小，正偏增大） · 擴(kuò)散電容：當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓時(shí)，由于擴(kuò)散作用，從另一方向本方注入少子，少子注入后，將破壞半導(dǎo)體的電中性。為了維持電中性，將會(huì)有相同數(shù)量的異性載流子從外電路進(jìn)入半導(dǎo)體，在半導(dǎo)體中形成空穴電子對(duì)儲(chǔ)存。外電壓增量引起空穴電子對(duì)存儲(chǔ)就象電容充電一樣。 PN

11、結(jié)等效為：兩個(gè)擴(kuò)散電容一個(gè)勢(shì)壘電容。（對(duì)外等效為三個(gè)容性電流相加。等效對(duì)外不對(duì)）反偏：擴(kuò)散電流0，以勢(shì)壘電容為主。正偏：擴(kuò)散電流很大，以擴(kuò)散電容為主。§1-3 二極管一、構(gòu)成與符號(hào) 二、伏安特性曲線(xiàn)    1.正向特性： 正向電壓較小時(shí)，正向電流幾乎為0死區(qū)。 當(dāng)正向電壓超過(guò)某一門(mén)限電壓時(shí)，二極管導(dǎo)通，電流隨電壓的增加成指數(shù)率的關(guān)系迅速增大。 門(mén)限電壓（導(dǎo)通電壓）UD ：硅管 0.5-0.7V 鍺管 0.1-0.2V   2反向特性： 當(dāng)外加電壓小于反向擊穿電壓時(shí)，反向電流幾乎不隨電壓變化。 當(dāng)外加電壓大于反向擊穿電壓 UB時(shí)，反向電

12、流隨電壓急劇增大（擊穿）。   3伏安特性解析式 在理想條件下，PN結(jié)的伏安（電流與結(jié)電壓）關(guān)系式：呈指數(shù)關(guān)系 式中： q電子電荷量 K波爾茲曼常數(shù) T絕對(duì)溫度 0K(-273°C) 令： （室溫下 UT = 26mV ） 伏安關(guān)系式簡(jiǎn)化為：         當(dāng)電壓超過(guò)100mV時(shí)，公式可以簡(jiǎn)化為：         加正向電壓時(shí)： 加反向電壓時(shí)： I = -IS   4二極管的等效電阻  

13、;  從二極管的伏安特性曲線(xiàn)上可以看出：二極管是非線(xiàn)性元件，等效電阻的大小與Q點(diǎn)有關(guān)。     Ø      直流電阻（靜態(tài)電阻）      Ø      交流電阻      例：用萬(wàn)用表測(cè)電阻和二極管換不同檔測(cè)量電阻，結(jié)果一樣嗎？     特殊二極管：穩(wěn)壓二極管；變?nèi)荻O管；發(fā)光二極管； 

14、60; 二極管應(yīng)用： 1 整流：略2 穩(wěn)壓：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路。P22 Fig 1-3-163 限幅器：二極管限幅器。P24-26 串聯(lián)、并聯(lián)、雙向。 例：P52 12 §1-4 晶體三極管一、結(jié)構(gòu)及符號(hào)·  b區(qū)極薄 ·  C結(jié)面積 > e結(jié) ·  e區(qū)攙雜濃度最大，b區(qū)攙雜濃度最低。     （不能將兩個(gè)二極管兌成一個(gè)三極管來(lái)用） 二、晶體管的四種工作狀態(tài) 狀態(tài) 發(fā)射結(jié)電壓 集電結(jié)電壓 放大 正 反 截止 反 反 飽和 正 正 倒置 反 正   三、放大狀態(tài)下晶體管中的

15、電流 注： 交流有效值 大寫(xiě)小寫(xiě)； 交流值 小寫(xiě)小寫(xiě) ； 瞬時(shí)值 小寫(xiě)大寫(xiě) ； 靜態(tài)值 大寫(xiě)大寫(xiě) ；*注意： 實(shí)際電流的流向是與電子流的方向相反的。   用很少量的 IB 來(lái)控制 IC 。即三極管實(shí)際上是一個(gè)電流控制電流源-CCCS。    三個(gè)電極電流滿(mǎn)足：    IE=IB+IC     工作在放大狀態(tài)下的NPN管一定為：IB 、 IC 流入，IE 流出。    工作在放大區(qū)的條件：NPNUC > UB > UE；   PNPUC <

16、 UB < UE ；     發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。     例：集成電路中沒(méi)有三極管，是用三極管的一個(gè)結(jié)來(lái)代替，用哪個(gè)結(jié)？e結(jié)。（C結(jié)漏電流大）四、晶體管工作的三種組態(tài)    【共射】 對(duì)電壓、電流都有放大倍數(shù)。       【共基】 無(wú)電流放大倍數(shù)，有電壓放大倍數(shù)。 (IC » IE)   【共集】 無(wú)電壓放大倍數(shù)，有電流放大倍數(shù)。 (UBE » 7.0V ） 五、晶體三極管特性曲線(xiàn)  

17、;  共射組態(tài)放大電路的特性曲線(xiàn)：· 輸入特性曲線(xiàn) (IB-UBE)UCE UBE為一個(gè)正偏的PN結(jié)，所以特性曲線(xiàn)和二極管的正向特性曲線(xiàn)相同。有： ·  輸出特性曲線(xiàn) (IC-UCE)IB    因?yàn)槿龢O管有三個(gè)電極，要想在二維坐標(biāo)系上表示出三個(gè)變量之間的關(guān)系。特性曲線(xiàn)就得是一族。有：      特點(diǎn)：     截止區(qū)： iB = 0 ； iC = 0 ; UCE = UCC ；    放大區(qū)： iC 受 iB 控制。   &

18、#160; 各條曲線(xiàn)近似水平， iC 和 UCE 的變化基本無(wú)關(guān)，呈近似恒流特性。    飽和區(qū)： iC 不受 iB 控制。 UCE 0.3V 六、晶體三極管的主要參數(shù)   1. 電流放大系數(shù) · 直流電流放大系數(shù) · 交流短路電流放大系數(shù) · 共基極接法電流放大系數(shù)        ； ；   2. 極限參數(shù) · 集電極最大允許電流ICOM ：b下降至正常值時(shí)候的0.707倍所對(duì)應(yīng)的 IC 值。 · 反向擊穿電壓BUCEO ：

19、 當(dāng)基極開(kāi)路時(shí)集電極和發(fā)射極之間的反向擊穿電壓。 · 集電極最大允許功耗PCM 。   3.三極管的輸入電阻 · 共射電路的輸入電阻： BE結(jié)電阻： · 共基極輸入電阻： §1-5 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)： · 場(chǎng)效應(yīng)管只靠多子來(lái)導(dǎo)電。它是單極型晶體管。它只依靠一種載流子導(dǎo)電。 · 三極管是靠多子、少子一起來(lái)導(dǎo)電的,又叫雙極型晶體管。它靠?jī)煞N載流子導(dǎo)電。 · 場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)電途徑：溝道利用外加電場(chǎng)改變半導(dǎo)體體電阻來(lái)進(jìn)行工作。（電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)工作。） · 輸入阻抗十分高。   場(chǎng)效應(yīng)管分類(lèi)：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管

20、、絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管。一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管    1結(jié)構(gòu)： N區(qū)為載流子的主要通道N溝道。   2.符號(hào)： N溝道 P溝道                  3.工作原理：    靠 UDG和 USG使兩個(gè)PN結(jié)全部反偏，使耗盡層加寬。依靠反偏電壓的強(qiáng)弱來(lái)控制耗盡層的寬窄，（即改變半導(dǎo)體的體電阻）達(dá)到控制電流的作用。 VCCS   并且應(yīng)有 UD > US，

21、才能收集電子。漏極D和源極S，可以互換著使用。      要求柵極G一定要反偏。 工作在放大狀態(tài)時(shí)要求有：        4.輸入特性：    柵極電流就是PN結(jié)的反向飽和電流。它幾乎不隨電壓變化。       5. 輸出特性曲線(xiàn)：以UGS 為參變量，描述ID和UDS 之間的關(guān)系。  二、絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管    1.結(jié)構(gòu)：（以N溝道為例）   2. 符號(hào)：  

22、; 增強(qiáng)型耗盡型N溝道  P溝道        場(chǎng)效應(yīng)管特性比較 P47 Tab 1-2    3.原理： Ø  增強(qiáng)型：原始沒(méi)有導(dǎo)電溝道，靠外加電壓后形成反型層導(dǎo)電溝道。 要求必須給柵極G加正向偏壓。 有： UD > UG > US Ø   耗盡型：原來(lái)已經(jīng)有導(dǎo)電溝道存在（摻雜造成的），靠外加電壓使溝道中的 載流子耗盡。 所加?xùn)艠O電壓可正、可負(fù)。正： 同增強(qiáng)型；負(fù)： 同結(jié)型；第二章 基本放大電路§2-1 晶體三極管基本放大電路

23、67;2-2 反饋放大器的基本概念§2-3 頻率特性的分析法§2-4 小信號(hào)選頻放大電路 §2-5 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路 §21 晶體三極管基本放大電路一、放大器的組成 1、放大電路的功能和主要研究問(wèn)題 · 什么是放大器：輸出信號(hào)能量>輸入信號(hào)能量的器件。（增大的能量是由電源提供的。） · 放大器的要求：1、能放大； 2、不失真； · 主要問(wèn)題：產(chǎn)生失真的條件和如何減小失真； · 主要指標(biāo)是放大倍數(shù)： 2、三種基本放大電路（三種組態(tài)）    三種組態(tài)： 共射； 共基； 共集；

24、0;  要實(shí)現(xiàn)放大作用：必須滿(mǎn)足發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。（NPN，PNP都是這樣）,即：NPN UC > UB > UE ；      PNP UC < UB < UE ；3、基本共射放大電路                  一般 RB >> RC ； RB幾百K， RC幾K 二、 放大級(jí)的圖解分析 放大級(jí)的圖解分析法是利用晶體管

25、的特性曲線(xiàn)通過(guò)作圖的方法來(lái)分析放大電路的基本性能。圖解分析法的特點(diǎn)是直觀(guān)。圖解分析法的步驟是： 1、先分析無(wú)輸入信號(hào)時(shí)的靜態(tài)特性。                   2、  再分析有信號(hào)輸入時(shí)的動(dòng)態(tài)特性。（一）、靜態(tài)特性 1、任務(wù)：求解靜態(tài)工作點(diǎn)Q。（管子各極電流和各電極之間的電壓）2、靜態(tài)工作點(diǎn)Q的定義：未加交流信號(hào)的情況下，在固定直流偏壓作用下， IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ也為一個(gè)固定的值。

26、它們?cè)谇€(xiàn)上對(duì)應(yīng)著一個(gè)固定的點(diǎn)Q點(diǎn)。3、在給定電路中求解靜態(tài)工作點(diǎn)Q （以共射電路為例）。*解釋?zhuān)河捎诰w管為非線(xiàn)性元件，它的輸出伏安關(guān)系符合它的輸出特性曲線(xiàn)。而晶體管所帶的負(fù)載是電阻，它是線(xiàn)性元件。伏安關(guān)系符合基爾霍夫 定律，為一條直線(xiàn)。（我們將在放大器直流輸出回路中滿(mǎn)足電壓和電流關(guān)系的這一條直線(xiàn)稱(chēng)為直流負(fù)載線(xiàn)。）那么放大電路既要滿(mǎn)足晶體管的非線(xiàn)性特性曲線(xiàn)，又要滿(mǎn)足負(fù)載電阻的直線(xiàn)，結(jié)論是只能將這兩種線(xiàn)畫(huà)在同一個(gè)坐標(biāo)系中，從中取它們的交點(diǎn)。這個(gè)交點(diǎn)Q點(diǎn)。圖解法可以直觀(guān)地反映出Q點(diǎn)改變對(duì)放大作用的影響。求解靜態(tài)工作點(diǎn)的步驟： · 列輸入方程，求出IBQ： 其中UBE0.6V·

27、 列輸出方程，在ICUCE圖中畫(huà)出直流負(fù)載線(xiàn)。 · UCE = UCC - ICRC · 根據(jù)公式：  分別取  當(dāng)IC0時(shí)：UCEUCC； o UCE0時(shí)：ICUCC / RC； 將這兩點(diǎn)連上即得到直流負(fù)載線(xiàn)。  · 從圖上找出交點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)Q 在圖上對(duì)應(yīng)標(biāo)出IBQ、UCEQ （二）、動(dòng)態(tài)特性分析      動(dòng)態(tài)特性（在靜態(tài)特性求解完成的基礎(chǔ)上分析）電路工作在放大狀態(tài)條 件下，外加交流電壓作用時(shí)，各個(gè)電極電壓、電流的變化情況。· 當(dāng)外加了交流電壓或電流信號(hào)時(shí)，由于管子和負(fù)載

28、也還是要同時(shí)滿(mǎn)足它們各自的伏安關(guān)系曲線(xiàn)，所以工作點(diǎn)將會(huì)沿著負(fù)載線(xiàn)上下移動(dòng)。 · 在有外加輸入信號(hào)作用時(shí)，輸出的信號(hào)為直流和交流的疊加。   1.作交流負(fù)載線(xiàn)   畫(huà)出輸出回路的交流通路。由于交流負(fù)載的改變，使得交流負(fù)載線(xiàn)為一條通過(guò)靜態(tài)工作點(diǎn)Q但是斜率改變?yōu)?的直線(xiàn)。    2.  失真分析靜態(tài)工作點(diǎn)、輸入信號(hào)幅度、負(fù)載電阻大小對(duì)輸出波形的影響。· 負(fù)載一定時(shí)： 從圖中可以看出：共射電路有倒像。 從上圖分析可知： Q1點(diǎn) 合適 無(wú)失真 Q2點(diǎn) 太高 飽和失真 Q3點(diǎn) 太低 截止失真· 輸入信號(hào)幅度過(guò)大也會(huì)造

29、成失真。（見(jiàn)上圖紅筆所畫(huà)） · UCC一定時(shí)，RC越小，負(fù)載線(xiàn)越陡。 當(dāng)RC過(guò)大時(shí)，會(huì)造成飽和失真。   結(jié)論：放大器工作無(wú)失真條件為： 1、Q點(diǎn)選擇合適；                              2、 輸入信號(hào)幅度不能過(guò)大；   

30、                              3、負(fù)載大小要合適；三、 放大級(jí)的等效電路分析法    比較：圖解分析法：可以畫(huà)出來(lái)，直觀(guān)。用來(lái)研究大信號(hào)、非線(xiàn)性失真 等效電路法：不好畫(huà)，用來(lái)分析小信號(hào)時(shí)，定量的計(jì)算   等效：對(duì)外不對(duì)。（對(duì)晶體管的外部交流

31、電壓、電流等效）· 當(dāng)加到發(fā)射結(jié)上的交流信號(hào)電壓足夠小時(shí)； · 當(dāng)管子工作在放大區(qū)時(shí)；    這時(shí)，我們可以把管子視為一個(gè)線(xiàn)性的電流控制電流源（CCCS）。并可以把它代換成為一個(gè)線(xiàn)性有源四端網(wǎng)絡(luò)。 （一）、晶體管h參數(shù)等效電路  注意：其中受控源的極性要根據(jù)Ube的方向來(lái)確定。 輸出交流短路時(shí)的輸入電阻； 輸出交流短路時(shí)的電流放大系數(shù) b ； 輸出交流開(kāi)路時(shí)的輸出電導(dǎo)，很小，可忽略。 （它說(shuō)明輸出電壓對(duì)輸出電流的影響。）（二）、用h參數(shù)等效電路分析放大器    共射極放大電路需要計(jì)算：A放大器的放大倍數(shù) AS源電 壓放大倍數(shù)

32、   分析步驟： · 畫(huà)出放大電路的交流通路。（電容短路，直流電源接地） · 畫(huà)h參數(shù)等效短路圖。（將晶體管h參數(shù)等效電路去替代交流通路中的晶體管。將等效電路的e、b、c相應(yīng)地接在電路中的e、b、c上。 · 計(jì)算A 其中： ；  ； (負(fù)號(hào)表示，輸入和輸出信號(hào)之間有倒相)· 計(jì)算AS 應(yīng)用戴維南等效電源定理可以將等效電路的左半部分進(jìn)行化簡(jiǎn)：化簡(jiǎn)后的圖為：        ； ； ；如果滿(mǎn)足Rb>>Rs的條件，則有Rs=Rs / Rb Rs，上式可以化簡(jiǎn)為：

33、· 放大器的輸入電阻Ri · 放大器的輸出電阻Ro （三）、放大倍數(shù)的對(duì)數(shù)表示法 · 采用對(duì)數(shù)表示的原因     人的感官，對(duì)聲音和光線(xiàn)的強(qiáng)弱的感覺(jué)與它們功率的對(duì)數(shù)成正比。即：聲音功率增強(qiáng)一倍，人沒(méi)覺(jué)得強(qiáng)烈了那么多。只有當(dāng)功率的對(duì)數(shù)值增強(qiáng)了一倍時(shí)，人們才覺(jué)得強(qiáng)了一倍。· 分貝（貝爾）     貝爾取功率放大倍數(shù)以10為底的對(duì)數(shù)值。      貝爾    1貝爾10分貝（dB）    又因?yàn)椋汗β屎?/p>

34、電壓 / 電流的平方成正比。有：                dB                     dB例：功率放大10倍   lg10=10dB    電壓放大10倍  

35、; 2lg10=20dB    功率增大1倍    10lg2=3dB    電壓增大1倍    2lg2=6dB  (四)、共基極放大級(jí)的特點(diǎn)     電路圖略。· 結(jié)論：    電路有電壓放大倍數(shù)： 大小與共射電路相同；   方向與共射電路相反；   即：輸入信號(hào)和輸出信號(hào)同相。   無(wú)電流放大倍數(shù)  IC IE  

36、; 。五、 多級(jí)放大級(jí) · 耦合方式：直接耦合、阻容耦合、變壓器耦合 · 多級(jí)放大器的放大倍數(shù)：     總放大倍數(shù)（增益）各級(jí)放大器放大倍數(shù)（增益）的乘積總放大倍數(shù)（分貝）各級(jí)放大器放大倍數(shù)（分貝）的和§22 反饋放大器的基本概念 一、什么是反饋 反饋把放大器輸出信號(hào)（電壓或電流）的一部分（或全部）送回輸入端。凈輸入信號(hào)Xi原外加信號(hào)Xi反饋信號(hào)XF 顯然： 正反饋使放大倍數(shù)增加； 負(fù)反饋使放大倍數(shù)下降；負(fù)反饋在放大器中的作用： 交流：穩(wěn)定放大量； 減小非線(xiàn)性失真； 擴(kuò)展同頻帶； 直流：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)Q；二、單級(jí)反饋電路  

37、;                        (a) 無(wú)反饋 (b) RE ：串聯(lián)電流負(fù)反饋                        

38、60;           (c)         RF ：并聯(lián)電壓負(fù)反饋   首先判斷電路有無(wú)反饋存在。(a) 無(wú)、 （b） (c) 有。   圖（b）步驟： 1、先判斷有無(wú)反饋：有； 反饋支路RF；2、  實(shí)際分析：3、  再判斷反饋類(lèi)別：用瞬時(shí)極性法標(biāo)注b（+）；e（+）； 輸入信號(hào)和反饋信號(hào)加在管子不同電極，并且符號(hào)相同。負(fù)反饋速判斷反饋正、負(fù)性質(zhì)的

39、方法瞬時(shí)極性法    步驟：1、  假定輸入信號(hào)的瞬時(shí)極性，逐步標(biāo)出放大器各級(jí)輸入和輸出電壓的極性2、  將反饋電壓的瞬時(shí)極性和輸入電壓的瞬時(shí)極性相比較。判斷：· 兩個(gè)信號(hào)加到同一電極上，極性相反負(fù)反饋；                         極性相同正反饋；· 兩個(gè)信號(hào)加到不同電極上，極性相同負(fù)反

40、饋；                         極性相反正反饋；判斷反饋性質(zhì)：輸入端串/并聯(lián)反饋、輸出端電流/電壓反饋1、從輸入電路的連接方式上來(lái)加以區(qū)分判斷串、并聯(lián)反饋·     從改變信號(hào)源阻RS的大小，觀(guān)察反饋量的變化來(lái)區(qū)分串聯(lián)反饋：信號(hào)源短路 反饋 存在 并聯(lián)反饋：信號(hào)源短路 反饋不存在 ·&#

41、160;   從反饋量的連接形式上區(qū)分串聯(lián)反饋： 反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在晶體管的不同電極上； 并聯(lián)反饋： 反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在晶體管的同一電極上； 2、從輸出電路的連接方式上來(lái)區(qū)分電壓反饋和電流反饋 ·    電壓反饋反饋電壓和輸出電壓成正比；·    電流反饋反饋電流和輸出電流成正比；·    從改變負(fù)載電阻RC 的大小，觀(guān)察反饋量的變化來(lái)區(qū)分當(dāng)：RC ¯ 至0時(shí)， UF ¯ 至0 電壓反饋； 當(dāng)：RC 

42、5; 至0 時(shí)， IF 依然存在電流反饋；·    從連接形式上區(qū)分：當(dāng)：反饋信號(hào)和輸出信號(hào)接在同一點(diǎn)上時(shí)電壓反饋；   反饋信號(hào)和輸出信號(hào)接在不同點(diǎn)上時(shí)電流反饋； 注意：當(dāng)負(fù)載不變的條件下，輸入信號(hào)變化，輸出信號(hào)也隨之變化，并且電壓和電流成正比?？梢?jiàn)：當(dāng)負(fù)載不變時(shí)，電壓反饋和電流反饋無(wú)區(qū)別。三、兩級(jí)反饋電路 ·  判斷有無(wú)反饋：（本級(jí)； 越級(jí)；）本級(jí)：T1管：無(wú)反饋； T2管：有反饋，反饋支路RE2；越級(jí)：T1管T2管： 有反饋，反饋支路RF；·   用瞬時(shí)極性法進(jìn)行標(biāo)注：（見(jiàn)圖）&

43、#183;   結(jié)論：本級(jí)：T1管：無(wú)反饋； T2管：有反饋，反饋支路RE2；負(fù)反饋；越級(jí)：T1管T2管： 有反饋，反饋支路RF；負(fù)反饋；四、負(fù)反饋放大電路的一般表達(dá)式    開(kāi)環(huán)電壓增益：   電壓反饋系數(shù)：   環(huán)反饋系數(shù)：   電壓反饋深度：   閉環(huán)電壓增益： （加反饋后的電壓放大倍數(shù)）· 深度負(fù)反饋反饋信號(hào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于放大器的有效輸入信號(hào)的負(fù)反饋電路。 深度負(fù)反饋情況下：由于1AF>10時(shí)，有：  五、 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響 （一）、放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定   1.&

44、#160;放大器靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定的因素：· 受溫度影響：ICBO；UBE； b ；都會(huì)使Q點(diǎn)提高。 · 晶體管 b 值的離散性。（20200均合格）   2. 穩(wěn)定Q點(diǎn)的偏置電路：電路為：串聯(lián)電流負(fù)反饋 ,        UE = UB - UBE ,                由于IB的忽略，UBQ可以視為不隨溫度變化的固定電位。 

45、   電路穩(wěn)定Q點(diǎn)的過(guò)程： 注：實(shí)際上穩(wěn)定的是電流ICQ而不是電流IBQ。3、  放大倍數(shù)的穩(wěn)定性    電壓反饋穩(wěn)定輸出電壓；電流反饋穩(wěn)定輸出電流；    直流反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；交流反饋改善交流性能；    加入負(fù)反饋后，放大倍數(shù)比從前提高了1AB倍。 （二）、負(fù)反饋對(duì)輸入、輸出電阻的影響 串聯(lián)反饋提高輸入電阻；并聯(lián)反饋降低輸入電阻；電壓反饋降低輸出電阻；電流反饋提高輸出電阻；（三）、負(fù)反饋對(duì)非線(xiàn)性失真的影響 采用負(fù)反饋使有效輸入信號(hào)波形產(chǎn)生預(yù)失真，負(fù)反饋越深，

46、非線(xiàn)性失真消除得越好，增益也越小。但注意：在開(kāi)環(huán)時(shí)，動(dòng)態(tài)圍必須留有余量。（四）、負(fù)反饋對(duì)噪聲的影響 反饋環(huán)前必須加一個(gè)放大器AO才可以提高信噪比，使得純信號(hào)增大，噪聲干擾信號(hào)降低。否則，和沒(méi)加一樣。六、 兩種常用的負(fù)反饋放大電路 （一）、射極輸出器（共集電極放大器） 1、  電路介紹： 電路為： 串聯(lián)電壓負(fù)反饋，并且輸出電壓全部反饋回到輸入端。 2、  特性分析：Ø      靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算： Ø      交流等效電路圖：應(yīng)用戴維南等效電源定理：l

47、60;       電壓放大倍數(shù)： l        輸入電阻： l        輸出電阻： （用外加電壓法計(jì)算，將信號(hào)源短路） 3、射極輸出器的特點(diǎn)：·        輸入電阻大，輸出電阻?。唬梢宰鳛槎嗉?jí)放大器的輸入級(jí)，或作為隔離用。）·     

48、60;  電壓放大倍數(shù)近似為1；·        輸入、輸出信號(hào)同相；  （二）、恒流管電路 1、  電路介紹： ·        電流串聯(lián)負(fù)反饋，作為二端網(wǎng)絡(luò)來(lái)使用； ·        與分壓式穩(wěn)定Q點(diǎn)的共射電流類(lèi)似，由于UB固定，輸出電流基本固定，而不隨UCD變化，從而實(shí)現(xiàn)恒流作用。  2、  特性分析：

49、·        輸出電流： ·        輸出直流電阻： 小·        輸出交流電阻： 大§23 頻率特性的分析法 什么是放大器的頻率特性（響應(yīng)）：放大器的放大量隨著信號(hào)頻率變化的狀態(tài)。   對(duì)比：非線(xiàn)性失真 由于晶體管工作在非線(xiàn)性區(qū)，對(duì)幅度大小不同的信號(hào)放大量不同。 頻率失真 放大器對(duì)不同頻率的信號(hào)放大量不同。（由

50、于電路中有（線(xiàn)性失真） L、C電抗元件造成。）   即：將幅度相同而頻率不同的信號(hào)加入放大電路的輸入端，將會(huì)出現(xiàn)輸出信 號(hào)的波形與輸入信號(hào)的波形不同的現(xiàn)象，稱(chēng)為頻率失真。一、放大電路不產(chǎn)生頻率失真的條件 · 理想：對(duì)所有頻率成分同等放大，相移和頻率成正比。 · 增益用復(fù)數(shù)表示： · 頻率特性參數(shù)：     為了將失真控制在一定圍，把半功率點(diǎn)作為放大器放大倍數(shù)下降的最大允許值。（半功率點(diǎn)，相當(dāng)于電壓或電流的 或0.707。）    截止頻率：電壓或電流放大倍數(shù)減至0.707倍時(shí)的頻率。

51、下截頻fL；上截頻fh。    通頻帶：兩個(gè)截止頻率之間的頻帶。BWfhFL二、分析頻率特性的工程簡(jiǎn)化法    分頻段簡(jiǎn)化處理。   步驟： 畫(huà)出等效電路圖； 分頻段對(duì)等效電路進(jìn)行簡(jiǎn)化；       求時(shí)間常數(shù) t CR =；       求上、下截頻；  畫(huà)出波特圖；三、晶體管的高頻參數(shù)及等效電路        所有的放大器的放大倍數(shù)都會(huì)在高頻端下降。&#

52、160;  1.PN結(jié)電容：（它是引起高頻特性變化的主要原因）· 勢(shì)壘電容 是正、負(fù)離子層在外加電壓發(fā)生變化時(shí)發(fā)生變化，從而在外 電路中產(chǎn)生容性電流的等效電容。· 擴(kuò)散電容 當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓時(shí)，由于擴(kuò)散作用會(huì)破壞半導(dǎo)體的電中 性。將會(huì)由外電路補(bǔ)充進(jìn)來(lái)異性載流子來(lái)保持電中性。P區(qū)和N區(qū)即形成了空穴和電子對(duì)的貯存。這種因擴(kuò)散作用而在外電路產(chǎn)生的容性電流的等效電容。   2. 共射極混合p等效電路· 晶體管的高頻分析 在高頻段，e結(jié)和c結(jié)都會(huì)產(chǎn)生容性電流。以共射電路為例：C結(jié)反偏： 勢(shì)壘電容； E結(jié)正偏： 擴(kuò)散電容；因?yàn)楫?dāng)頻率很高時(shí)，電

53、容的容抗為 ，所以?xún)蓚€(gè)電容不能忽略。由于C結(jié)反偏，所以rbc很大，可以視為開(kāi)路。 · 共射極混合p等效電路 其中：rbb基區(qū)體電阻。約為300 W 。 gm 跨導(dǎo)。 · 高頻段等效電路（將Cbc分別折合到輸入 / 輸出端來(lái)算） CM=(1+gmRC)Cbc Cbe/CM>>CbcCM密勒電容· 頻率參數(shù)： fb ：當(dāng) b下降為中頻時(shí)的0.707倍的時(shí)候，所對(duì)應(yīng)的頻率稱(chēng)為截止頻率。        fT ：當(dāng) b 下降為1時(shí)的頻率，稱(chēng)為特征頻率。  四、純阻負(fù)載單極放大器的高頻

54、特性 · 電路及等效電路：        · 增益：     ·幅頻：               ·相頻： 五、單極放大器的頻率特性曲線(xiàn)波特圖   1.用折線(xiàn)表示幅頻特性的波特圖 兩邊取對(duì)數(shù)得： ·        w = wH ·

55、0;       w = 10 ·        w = 0 結(jié)論：頻率每上升10倍，幅模減小20dB。設(shè)：A0100； fH=1MHz 作幅頻特性波特圖得：   2. 用折線(xiàn)表示的相頻特性波特圖 分析：·      w = wH ·       w =10 w 很大時(shí)·  &#

56、160;    w =0.1 w 很小時(shí)  結(jié)論：頻率每升高10倍，產(chǎn)生-45°相移。 作相頻特性波特圖得：六、晶體管的帶寬增益乘積 · 放大器的帶寬于增益是一對(duì)矛盾：    負(fù)載增大增益增大上截頻下降；    負(fù)載減小增益減小上截頻升高；· 為了全面衡量一個(gè)器件的高頻放大能力，用放大倍數(shù)乘以上截頻的積來(lái)衡量。    晶體管的帶寬增益乘積是由晶體管本身的參數(shù)決定的。 要想提高增益帶寬乘積，應(yīng)選用rbb、Cbc小的管子。§2-4 小信號(hào)選頻放大電路一、概述

57、· 什么是小信號(hào)選頻放大器：信號(hào)幅度小，放大器工作在線(xiàn)性區(qū)。 對(duì)所需要的信號(hào)放大； 對(duì)不需要的信號(hào)抑制； 即，只能放大某個(gè)頻率或某個(gè)頻率圍的信號(hào)。· 小信號(hào)選頻放大器的結(jié)構(gòu)： 選頻網(wǎng)絡(luò)：高頻：LC、石英晶體、瓷、聲表面波； 低頻：RC；選頻網(wǎng)絡(luò)決定小信號(hào)選頻放大器的選擇性的好壞。· 頻率特性： 通頻帶：（允許頻率通過(guò)的圍）BW0.7 = fHfL · 指標(biāo)： 中心頻率（諧振頻率）：fo通頻帶： BW0.7 = fHfL矩形系數(shù)： 理想情況下，矩形系數(shù)1；實(shí)際情況下，矩形系數(shù)<1；品質(zhì)因數(shù)Q： 二、LC單振蕩回路 · 回憶：  &

58、#160;  串聯(lián)諧振回路：f > f0時(shí)：感性f < f0時(shí)：容性并聯(lián)諧振回路：f > f0時(shí)：容性f < f0時(shí)：感性· LC單振蕩回路    電路介紹：   化簡(jiǎn)：    若：L、r支路為高Q支路，即：Q>>10 時(shí)，有：  LL         諧振角頻率： 回路總品質(zhì)因數(shù)： R總RS / R0 / RL諧振時(shí)傳輸阻抗： Ztm = U0 / IS Rt = R總

59、 · 結(jié)論： Q值越高，曲線(xiàn)越尖銳，通頻帶越窄，選擇性越好。· 提高Q值的部分接入法電路   步驟：· 根據(jù)功率等效，將部分接入電路轉(zhuǎn)化成全部接入電路： 負(fù)載： 阻： 信號(hào)源： 輸出電壓： 接入系數(shù)： ； 均為： 結(jié)論公式： · 按照全部接入電路的分析方法計(jì)算參數(shù)： 諧振角頻率： 回路總品質(zhì)因數(shù)： R總RS / R0 / RL傳輸阻抗： Ztm = U0 / IS R總 PL PS 三、雙耦合振蕩回路 電路介紹（略）；頻率特性（略）；雙耦合回路的矩形系數(shù)也與電路參數(shù)無(wú)關(guān)，為一個(gè)常數(shù)。Kr雙 > Kr單；四、集中參數(shù)選頻放大器  

60、    集中參數(shù)選頻放大器包括：石英晶體、瓷濾波器、聲表面波濾波器。     它們的優(yōu)點(diǎn)是：頻率高；可工作頻率圍寬；穩(wěn)定；Q高；體積??；§25 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路一、場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路的靜態(tài)分析   1、  自給偏置電路     回憶：各種場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路的要求：     結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管：要求柵極G一定要反偏。 工作在放大狀態(tài)時(shí)要求有： UD > US > UG     絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管： 

61、      增強(qiáng)型：要求必須給柵極G加正向偏壓。 有： UD > UG > US 耗盡型： 所加?xùn)艠O電壓可正、可負(fù)。         正： 同增強(qiáng)型；         負(fù)： 同結(jié)型；  2、分壓偏置電路   此電路帶有直流電流串聯(lián)負(fù)反饋，可以穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。靜態(tài)分析：由于柵極上電流為0，所以，RG3上無(wú)壓降。 二、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的等效電路分析法 1、&#

62、160; 場(chǎng)效應(yīng)管的簡(jiǎn)化等效電路：2、  共源放大電路分析：（以N溝道耗盡型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管放大電路為例）    UGS=Ui   3、共漏場(chǎng)效應(yīng)管放大電路分析     共漏場(chǎng)效應(yīng)管放大電路又稱(chēng)為源極輸出器，它和前面講過(guò)的晶體管的射極輸出器很類(lèi)似，具有相同的特點(diǎn)。    電路與分析（略）。第三章 模擬集成電路§31 恒流源電路§32 差動(dòng)放大電路§33 集成運(yùn)算放大電路§34 集成運(yùn)放的應(yīng)用 §35   限幅器（二極

63、管接于運(yùn)放輸入電路中的限幅器） §36    模擬乘法器 §31 恒流源電路用途：供給放大級(jí)作為偏流源或作為有源負(fù)載。在振蕩器中作為充、放電電流源。一、鏡像電流源電路 1、   電路介紹： T1管、T2管具有完全相同的參數(shù)，并且發(fā)射結(jié)電壓相同。2、   工作原理： IC2的穩(wěn)定過(guò)程：3、   輸出電流的計(jì)算 （由于 >>2 , IB忽略不計(jì)） （稱(chēng)為鏡像電流）二、比例電流源 1、   電路介紹： 2、   工作原理： 和鏡像電流源相同

64、。3、   輸出電流的計(jì)算 §32 差動(dòng)放大電路一、 零點(diǎn)漂移    零點(diǎn)漂移：多級(jí)直流耦合放大器中輸入端對(duì)地短路時(shí)，輸出電壓依然會(huì)出現(xiàn)緩慢變化的飄動(dòng)電壓。簡(jiǎn)稱(chēng)：零漂或溫漂。   為了克服零漂采用差動(dòng)放大器。二、基本差動(dòng)放大器 1、 電路介紹： ·  兩個(gè)管子具有相同的參數(shù)，并且對(duì)稱(chēng)元件的數(shù)值相等。（電路具有對(duì)稱(chēng)性，在集成電路中，由于兩個(gè)管子靠得非常近，所以可以作得非常相近。）·    有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，輸入信號(hào)加這兩個(gè)管子的基極，輸出信號(hào)取自?xún)蓚€(gè)管子的集電

65、極之間。2、 靜態(tài)工作狀態(tài)分析： 將交流信號(hào)短路掉。用“半電路法”進(jìn)行簡(jiǎn)化：將RE分別畫(huà)在電路兩邊，使分開(kāi)后的電路還保持原電路的伏安關(guān)系。 3、 動(dòng)態(tài)特性分析： 差模信號(hào)：大小相等，極性相反的一對(duì)信號(hào)。共模信號(hào)：大小相等，極性相同的一對(duì)信號(hào)。差動(dòng)放大器只對(duì)差模信號(hào)有放大作用，對(duì)共模信號(hào)沒(méi)有放大作用。 三、雙入雙出差動(dòng)放大電路 電路完全對(duì)稱(chēng)，差模信號(hào)放大倍數(shù)： 共模信號(hào)放大倍數(shù)： 共模抑制比： 四、共模信號(hào)和差模信號(hào)的分離 差模信號(hào)： 共模信號(hào)： 五、具有鏡像電流源偏置和負(fù)載的差動(dòng)放大電路 T3、T4：有源負(fù)載；T5、T6：有源偏置；T1、T2；差動(dòng)放大器。   利

66、用鏡像電流源作為有源負(fù)載，將雙入雙出變?yōu)殡p入單出，且增益和共模抑制比保持不變。 §33 集成運(yùn)算放大電路一、集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)（集成電路的特點(diǎn)） Ø      不適合制造大電容，所以采用直接耦合電路；Ø      管子、電阻等元件在同一條件下制造，所以器件參數(shù)的對(duì)稱(chēng)性好；Ø      二極管全部用三極管的發(fā)射結(jié)來(lái)代替；Ø      不容

67、易制作較大電阻，常用恒流源來(lái)代替，或外接電阻。二、集成運(yùn)放的組成    1、框圖：   2、符號(hào)：習(xí)慣畫(huà)法國(guó)標(biāo)畫(huà)法 ：反相輸入端，表示輸入信號(hào)與輸出信號(hào)反相；：同相輸入端，表示輸入信號(hào)與輸出信號(hào)同相。三、運(yùn)放的簡(jiǎn)化分析方法 1、  運(yùn)放的理想化條件（參數(shù)） Ø       開(kāi)環(huán)電壓增益 Ø       開(kāi)環(huán)輸入電阻 Ø      

68、; 開(kāi)環(huán)輸出電阻 Ø       開(kāi)環(huán)帶寬 Ø       共模抑制比 Ø       失調(diào)、漂移、部噪聲 02、  運(yùn)放輸入端的兩個(gè)重要概念 運(yùn)放工作在深度負(fù)反饋條件下，且工作在線(xiàn)性區(qū)時(shí)，有：Ø          虛短路： Ø   

69、60;      虛開(kāi)路： §34 集成運(yùn)放的應(yīng)用運(yùn)放在應(yīng)用時(shí)，在對(duì)阻沒(méi)有特殊要求時(shí)，為了方便負(fù)載和信號(hào)源有公共的接地端，一般總是采用電壓負(fù)反饋。一、 基本放大電路    1、 反相輸入式放大電路   Ø          電路接有電壓并聯(lián)負(fù)反饋。Ø          為了克服溫漂，在兩個(gè)輸入端偏流電阻上產(chǎn)生

70、的壓降相等，有： Ø          工作原理：0  2、同相輸入式放大電路 Ø          電路接有電壓串聯(lián)負(fù)反饋。Ø          為了克服溫漂，在兩個(gè)輸入端偏流電阻上產(chǎn)生的壓降相等，有： Ø          工作原理：  3、壓跟隨器   二、線(xiàn)性運(yùn)算電路   1、反相輸入式加法電路：  電路為并聯(lián)電壓負(fù)反饋0   2、同相輸入式加法電路： 電路為串聯(lián)電壓負(fù)反饋  3、減法運(yùn)算電路：    4、積分運(yùn)算電路： 0   5、微分運(yùn)算電路： 0三、非線(xiàn)性運(yùn)算電路   1、對(duì)數(shù)運(yùn)算電路： 0     2、指數(shù)運(yùn)算電路： 0§35 限幅器（二極管接