模擬電路基礎(chǔ)優(yōu)秀課件

1、走信息路，讀北郵書(shū)走信息路，讀北郵書(shū)北京郵電大學(xué)出版社北京郵電大學(xué)出版社1電子電路基礎(chǔ)林家儒 編著2目 錄n第一章 半導(dǎo)體器件基礎(chǔ) n第二章 放大電路分析基礎(chǔ) n第三章 放大電路的頻率特性分析 n第四章 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路特性分析 n第五章 負(fù)反饋放大電路 n第六章 功率放大電路 n第七章 差動(dòng)放大電路n第八章 運(yùn)算放大器和電壓比較器 n第九章 正弦波振蕩器 n第十章 直流電源3第一章 半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)n1.1 半導(dǎo)體及其特性n1.2 PN結(jié)及其特性n1.3 半導(dǎo)體二極管n1.4 半導(dǎo)體三極管及其工作原理n1.5 三極管的共射特性曲線(xiàn)及主要參數(shù)41.1 半導(dǎo)體及其特性 1.1.1本征半導(dǎo)體及其特性

2、 n定義：純凈的半導(dǎo)體經(jīng)過(guò)一定的工藝過(guò)程制成單晶體，稱(chēng)為本征半導(dǎo)體。 n晶體中的共價(jià)鍵具有很強(qiáng)的結(jié)合力，在常溫下僅有極少數(shù)的價(jià)電子受熱激發(fā)得到足夠的能量，掙脫共價(jià)鍵的束縛變成為自由電子。與此同時(shí)，在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空穴。 51.1 半導(dǎo)體及其特性n運(yùn)載電流的粒子稱(chēng)為載流子。在本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴都是載流子，這是半導(dǎo)體導(dǎo)電的特殊性質(zhì)。n半導(dǎo)體在受熱激發(fā)下產(chǎn)生自由電子和空穴對(duì)的現(xiàn)象稱(chēng)為本征激發(fā)。 n在一定溫度下，本征半導(dǎo)體中載流子的濃度是一定的，并且自由電子與空穴的濃度相等。61.1 半導(dǎo)體及其特性1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體及其特性雜質(zhì)半導(dǎo)體及其特性n定義：摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱(chēng)為雜質(zhì)半導(dǎo)體。

3、n根據(jù)摻入雜質(zhì)元素的不同，可形成N（Negative）型半導(dǎo)體和P（Positive）型半導(dǎo)體。71.1 半導(dǎo)體及其特性N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 ：n在本征半導(dǎo)體中摻入少量的五價(jià)元素，如磷、砷和鎢，使每一個(gè)五價(jià)元素取代一個(gè)四價(jià)元素在晶體中的位置，形成N型半導(dǎo)體。 n由于五價(jià)元素很容易貢獻(xiàn)出一個(gè)電子，稱(chēng)之為施主雜質(zhì)。81.1 半導(dǎo)體及其特性n在N型半導(dǎo)體中，由于摻入了五價(jià)元素，自由電子的濃度大于空穴的濃度。半導(dǎo)體中導(dǎo)電以電子為主，故自由電子為多數(shù)流子，簡(jiǎn)稱(chēng)為多子；空穴為少數(shù)載流子，簡(jiǎn)稱(chēng)為少子。n由于雜質(zhì)原子可以供電子，故稱(chēng)之為施主原子。 91.1 半導(dǎo)體及其特性P型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：n在本征半導(dǎo)體中摻

4、入少量的三價(jià)元素，如硼、鋁和銦，使之取代一個(gè)四價(jià)元素在晶體中的位置，形成P型半導(dǎo)體。 n由于雜質(zhì)原子中的空位吸收電子，故稱(chēng)之為受主雜質(zhì)。 n在P型半導(dǎo)體中，空穴為多子，自由電子為少子，主要靠空穴導(dǎo)電。 101.2 PN結(jié)及其特性 1.2.1 PN結(jié)的原理結(jié)的原理n采用不同的摻雜工藝，將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在一起，使這兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體在接觸處保持晶格連續(xù)，在它們的交界面就形成PN結(jié)。111.2 PN結(jié)及其特性n在PN結(jié)中，由于P區(qū)的空穴濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于N區(qū)，P區(qū)的空穴越過(guò)交界面向N區(qū)移動(dòng)；同時(shí)N區(qū)的自由電子濃度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于P區(qū)，N區(qū)的電子越過(guò)交界面向P區(qū)移動(dòng)；在半導(dǎo)體物理中，將這種移動(dòng)稱(chēng)作擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)

5、 空穴P區(qū)N區(qū)負(fù)離子正離子自由電子圖1-4a PN結(jié)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)121.2 PN結(jié)及其特性n擴(kuò)散到P區(qū)的自由電子與空穴復(fù)合，而擴(kuò)散到N區(qū)的空穴與自由電子復(fù)合，在PN結(jié)的交界面附近多子的濃度下降，P區(qū)出現(xiàn)負(fù)離子區(qū)，N區(qū)出現(xiàn)正離子區(qū)，它們是不能移動(dòng)的，人們稱(chēng)此正負(fù)電荷區(qū)域?yàn)閯?shì)壘區(qū)總的電位差稱(chēng)為勢(shì)壘高度 P區(qū)N區(qū)勢(shì)壘區(qū)圖1-4b PN結(jié)勢(shì)壘形成示意圖圖1-4c PN結(jié)勢(shì)壘分布示意圖勢(shì)壘高度x0131.2 PN結(jié)及其特性n在勢(shì)壘區(qū)兩側(cè)半導(dǎo)體中的少數(shù)載流子，由于雜亂無(wú)章的運(yùn)動(dòng)而進(jìn)入勢(shì)壘區(qū)時(shí)，勢(shì)壘區(qū)的電場(chǎng)使這些少子作定向運(yùn)動(dòng)。少子在電場(chǎng)作用下的定向運(yùn)動(dòng)稱(chēng)作漂移運(yùn)動(dòng)。 n在無(wú)外電場(chǎng)和無(wú)其它激發(fā)作用下，參與

6、擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的多子數(shù)目等于參與漂移運(yùn)動(dòng)的少子數(shù)目，從而達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。 141.2 PN結(jié)及其特性1.2.2 PN結(jié)的導(dǎo)電特性nPN結(jié)外加正向電壓時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài) nPN結(jié)外加反向電壓時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài) 圖1-5 PN結(jié)加正向電壓處于導(dǎo)通狀態(tài)P區(qū)N區(qū)勢(shì)壘區(qū)VRIP區(qū)N區(qū)勢(shì)壘區(qū)圖1-6 PN結(jié)加反向電壓處于截止?fàn)顟B(tài)VRIS151.3 半導(dǎo)體二極管 n將PN結(jié)用外殼封裝起來(lái)，并加上電極引線(xiàn)就構(gòu)成了半導(dǎo)體二極管，簡(jiǎn)稱(chēng)二極管。由P區(qū)引出的電極為正極，由N區(qū)引出的電極為負(fù)極 n一般來(lái)說(shuō)，有三種方法來(lái)定量地分析一個(gè)電子器件的特性，即特性曲線(xiàn)圖示法、解析式表示法和參數(shù)表示法 二極管符號(hào)161.3 半導(dǎo)體二極管1.3.1

7、二極管的特性曲線(xiàn) 在二極管加有反向電壓，當(dāng)電壓值較小時(shí)，電流極小，其電流值為反向飽和電流IS。當(dāng)反向電壓超過(guò)超過(guò)某個(gè)值時(shí)，電流開(kāi)始急劇增大，稱(chēng)之為反向擊穿，稱(chēng)此電壓為二極管的反向擊穿電壓，用符號(hào)UER表示。 171.3 半導(dǎo)體二極管反向擊穿按機(jī)理分為齊納擊穿和雪崩擊穿兩種情況。 n在高摻雜濃度的情況下，因勢(shì)壘區(qū)寬度很小，反向電壓較大時(shí)，破壞了勢(shì)壘區(qū)內(nèi)共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，使價(jià)電子脫離共價(jià)鍵束縛，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，致使電流急劇增大，這種擊穿稱(chēng)為齊納擊穿。 n另一種擊穿為雪崩擊穿。當(dāng)反向電壓增加到較大數(shù)值時(shí)，外加電場(chǎng)使少子漂移速度加快，從而與共價(jià)鍵中的價(jià)電子相碰撞，把價(jià)電子撞出共價(jià)鍵，產(chǎn)生新的電子空穴對(duì)。新產(chǎn)

8、生的電子空穴被電場(chǎng)加速后又撞出其它價(jià)電子，載流子雪崩式地增加，致使電流急劇增加，這種擊穿稱(chēng)為雪崩擊穿。 181.3.2 二極管特性的解析式 n理論分析得到二極管的伏安特性表達(dá)式為: 式中IS為反向飽和電流，q為電子的電量，其值為1.60210-19庫(kù)侖；k是為玻耳茲曼常數(shù)，其值為1.3810-23J/K；T為絕對(duì)溫度，在常溫（20C）相當(dāng)于K293K n 令n則二極管的伏安特性表達(dá)式為：) 1(kTquSeIimV26qkTUT) 1(TUuSeIi191.3.3 二極管的等效電阻二極管的等效電阻n直流等效電阻也稱(chēng)靜態(tài)等效電阻。如圖1-9所示，在二極管的兩端加直流電壓UQ、產(chǎn)生直流電流IQ，此

9、時(shí)直流等效電阻RD定義為n交流等效電阻表示，在二極管直流工作點(diǎn)確定后，交流小信號(hào)作用于二極管所產(chǎn)生的交流電流與交流電壓的關(guān)系。在直流工作點(diǎn)Q一定，在二極管加有交流電壓u，產(chǎn)生交流電流i，交流等效電阻rD定義為QQDIURQQDiudidur201.3.3 二極管的等效電阻二極管的等效電阻n當(dāng)二極管上的直流電壓UD足夠大時(shí) n在常溫情況下，二極管在直流工作點(diǎn)Q的交流等效電阻rD為 )()mA()mV(26QQTDIIUrTQQUuSTQDUIeIUdudirT11211.3.3 二極管的等效電阻二極管的等效電阻n圖1-9(a)中的Q點(diǎn)，稱(chēng)為二極管的直流工作點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的直流電壓UQ和直流電流IQ。當(dāng)

10、二極管的直流工作點(diǎn)Q確定后，直流等效電阻RD等于直線(xiàn)OQ斜率的倒數(shù)，RD值隨工作點(diǎn)改變而發(fā)生變化 221.3.4 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)n器件的參數(shù)是用以說(shuō)明器件特性的數(shù)據(jù)。為了描述二極管的性能，通常引用以下幾個(gè)主要參數(shù):(1) 最大整流電流IM：IM是二極管長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)允許通過(guò)的最大正向平均電流，其值與PN結(jié)面積及外部散熱條件等有關(guān)。在規(guī)定散熱條件下，二極管正向平均電流若超過(guò)此值，則將因?yàn)镻N結(jié)的溫度過(guò)高而燒壞。(2) 反向擊穿電壓UBR：UBR是二極管反向電流明顯增大，超過(guò)某個(gè)規(guī)定值時(shí)的反向電壓。(3) 反向電流IS：IS是二極管未擊穿時(shí)的反向飽和電流。IS愈小，二極管的單向?qū)щ娦?/p>

11、愈好，IS對(duì)溫度非常敏感。(4) 最高工作頻率fM：fM是二極管工作的上限頻率。23例例1-1 圖10(a)是由理想二極管D組成的電路，理想二極管是指二極管的導(dǎo)通電壓UD為0、反向擊穿電壓UBR為，設(shè)電路的輸入電壓ui如圖10(b)所示，試畫(huà)出輸出uo的波形n解：解：由二極管的單向?qū)щ娞匦?，輸入信?hào)正半周時(shí)二極管導(dǎo)通，負(fù)半周截止，故輸出uo的波形如右圖所示。241.3.5 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管n穩(wěn)壓二極管是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管，簡(jiǎn)稱(chēng)穩(wěn)壓管。穩(wěn)壓管在反向擊穿時(shí)，在一定的電流范圍內(nèi)(或者說(shuō)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，因而廣泛用于穩(wěn)壓電源與限幅電路之中。

12、穩(wěn)壓管的伏安特性及符號(hào)穩(wěn)壓管的伏安特性及符號(hào)251.3.5 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓管的主要參數(shù)穩(wěn)壓管的主要參數(shù):n(1) 穩(wěn)定電壓UZ：UZ是在規(guī)定電流下穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓。n(2) 穩(wěn)定電流IZ：IZ是穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時(shí)的參考電流，電流低于此值時(shí)穩(wěn)壓效果變壞，甚至不穩(wěn)壓。n(3) 最大穩(wěn)定電流IZM|：穩(wěn)壓管的電流超過(guò)此值時(shí)，會(huì)因結(jié)溫升過(guò)高而損壞。n(4) 動(dòng)態(tài)電阻rD：rD是穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓區(qū)時(shí)，端電壓變化量與其電流變化量之比。rD愈小，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓特性愈好。對(duì)于不同型號(hào)的管子，rD將不同，從幾歐到幾十歐。對(duì)于同一只管子來(lái)說(shuō)，工作電流愈大，rD愈小。26n例例 1-3 圖13是由穩(wěn)

13、壓二極管DZ組成的電路，其穩(wěn)壓值為UZ。設(shè)電路的直流輸入電壓Ui，試討論輸出Uo的值。n解：解：由戴維南電源等效定理，圖13等效的等效定理如右圖所示，其中nn當(dāng) 時(shí)，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓，輸出 ；當(dāng) 時(shí)，穩(wěn)壓管截止，輸出 。所以， 時(shí)，輸出 ；否則， 。21212/ RRRURRRUi、 ZUU ZUU ZoUUUUoZiURRRU221ZoUUioURRRU212271.4 半導(dǎo)體三極管及其工作原理 1.4.1三極管的結(jié)構(gòu)及符號(hào) 281.4.1三極管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)n發(fā)射區(qū)與基區(qū)間的PN結(jié)稱(chēng)為發(fā)射結(jié)（簡(jiǎn)稱(chēng)E結(jié)），基區(qū)與集電區(qū)間的PN結(jié)稱(chēng)為集電結(jié)（簡(jiǎn)稱(chēng)C結(jié)）。n半導(dǎo)體三極管并不是簡(jiǎn)單地將兩個(gè)PN結(jié)背靠背地連

14、接起來(lái)。關(guān)鍵在于兩個(gè)PN結(jié)連接處的半導(dǎo)體晶體要保持連續(xù)性，并且中間的基區(qū)面積很小且雜質(zhì)濃度非常低；此外，發(fā)射區(qū)的摻雜濃度很高且面積比基區(qū)大得多，但比集電區(qū)小；集電區(qū)面積很大，摻雜濃度比基區(qū)高得多，但比發(fā)射區(qū)低得多。 291.4.2 三極管的電流放大原理 n放大電路的組成放大電路的組成 n圖所示的是由NPN型三極管組成的基本共射放大電路。ui為交流輸入電壓信號(hào)，它接入基極-發(fā)射極回路，稱(chēng)為輸入回路；放大后的信號(hào)在集電極-發(fā)射極回路，稱(chēng)為輸出回路。由于發(fā)射極是兩個(gè)回路的公共端，故稱(chēng)該電路為共射放大電路。為了使三極管工作處在放大狀態(tài)，在輸入回路加基極直流電源VBB，在輸出回路加集電極直流電源VCC，

15、且VCC大于VBB，使發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置。30nPNP型三極管組成的基本共射放大電路如圖1-17所示。比較圖1-17和圖1-16可以看到，為了使三極管工作處在放大狀態(tài)，要求發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置，為此在圖1-17中，在輸入回路所加基極直流電源VBB及輸出回路所加集電極直流電源VCC反向了，相應(yīng)的直流電流IB、IC和IE也都反向了，這也是NPN型和PNP型三極管符號(hào)中發(fā)射極指示方向不同的含義所在。對(duì)于交流信號(hào)，這兩種電路沒(méi)有任何區(qū)別 311.4.2 三極管的電流放大原理n電流放大原理電流放大原理 n三極管的電流放大表現(xiàn)為小的基極電流變化，引起較大的集電極電流變化。32n當(dāng)交流

16、輸入電壓信號(hào)ui 0時(shí)，直流電源VBB和VCC分別作用于放大電路的輸入回路和輸出回路，使發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置。因?yàn)榘l(fā)射結(jié)加正向電壓，并且大于發(fā)射結(jié)的開(kāi)啟電壓，使發(fā)射結(jié)的勢(shì)壘變窄，又因?yàn)榘l(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度高，所以有大量自由電子因擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)源源不斷地越過(guò)發(fā)射結(jié)到達(dá)基區(qū)，從而形成了發(fā)射極電流IE。n由于基區(qū)面積很小，且摻雜濃度很低，從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子中只有n極少部分與空穴復(fù)合，形成基極電流IB，由此可見(jiàn)IBIE。n絕大部分從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子在電源VCC的作用下，克服集電結(jié)的阻力，越過(guò)集電結(jié)到達(dá)集電區(qū)，形成集電極電流IC。因此IBICIE。n通過(guò)上面的分析得到，在輸入回路中輸入較小的電

17、流IB，可以在輸出回路得到較大的電流IC，也就是說(shuō)電流放大了。n當(dāng)交流輸入ui 0為小信號(hào)時(shí)，因?yàn)榇藭r(shí)交流信號(hào)是疊加在直流上，如圖1-18(b)所示，在輸入回路產(chǎn)生直流電流IB與交流電流i B之和，由上面的分析，在輸出回路得到直流電流IC與交流電流iC之和，同時(shí)交流電流i BIB（大10倍以上），三極管基極電壓UB幾乎不受基極電流IB的影響，UB可以認(rèn)為是由Rb1和Rb2決定的。如此忽略IB對(duì)基極電壓UB的影響，基極電壓UB為CCbbbBVRRRU212622.3.1三極管的直流模型及靜態(tài)工作點(diǎn)的估算n利用三極管的直流模型，三極管發(fā)射極電壓UE為n發(fā)射極電流IEQ為n基極電流IBQ為n三極管C

18、-E間電壓UCEQ為DBBEQBEUUUUUEDBEBEQBEQCQRUURUUII1EQBQIICCQEEQCCCEQRIRIVU63n例例2-1 在圖2-20(a)所示的直接耦合放大電路中，三極管發(fā)射極的導(dǎo)通電壓UD=0.7V、100、輸出特性曲線(xiàn)如圖2-20(b)，VCC=12V，Rb1=15.69k，Rb2=1k，RC=3k，試計(jì)算其工作點(diǎn)、畫(huà)出直流負(fù)載線(xiàn)、標(biāo)出工作點(diǎn)。64解: 畫(huà)出該放大電路的直流通路如右圖所示UCEQ=VCC/2，說(shuō)明靜態(tài)工作點(diǎn)比較合適。 根據(jù)電路回路方程，直流負(fù)載線(xiàn)滿(mǎn)足直線(xiàn)方程UCE=VCCICRC，當(dāng)IC0時(shí)，UCE=VCC=12V，當(dāng)UCE0時(shí)，ICVCC/R

19、C=4mA，所以直流負(fù)載線(xiàn)及工作點(diǎn)Q如下圖所示。652.3.2 三極管共射h參數(shù)等效模型 662.3.2簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化h參數(shù)等效模型及參數(shù)等效模型及rbe的表達(dá)式的表達(dá)式n1. 簡(jiǎn)化h參數(shù)等效模型672. rbe的表達(dá)式n當(dāng)三極管處于放大狀態(tài)時(shí)，在Q點(diǎn)附近，三極管的發(fā)射結(jié)可用一個(gè)電阻來(lái)等效，其等效結(jié)構(gòu)如圖 (a)所示。n三極管的輸入回路的等效電路如圖 (b)所示。 EQTbbbeIUrr)1（682.3.2動(dòng)態(tài)參數(shù)分析動(dòng)態(tài)參數(shù)分析n下面以圖 (a)所示阻容耦合共射放大電路為例，介紹利用h參數(shù)等效電路來(lái)分析放大電路的動(dòng)態(tài)特性。69n1. 電壓放大倍數(shù)Au uiiBrbe，uo-iB RC/RL n2.

20、 源電壓放大倍數(shù)ASbeLCiourRRuuA/beLCbebSbebSiioSoSrRRrRRrRuuuuuuA/SbebSbebiurRRrRu/70n3. 輸入電阻RinRi是從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻 n4. 輸出電阻Ron首先令信號(hào)源電壓uS0，在放大電路的輸出端加電壓uo，產(chǎn)生電流iC，由于輸出端電壓uo不能作用到輸入回路，所以在輸入回路中iB0，在輸出回路中iB0，由此iCuo/RC。輸出電阻Ro為bebbebBiirRrRiiuR/1111CCooRiuR71n例2-5 如圖 (a)所示的基本阻容耦合放大電路，設(shè)三極管發(fā)射極的導(dǎo)通電壓UD=0.7V、rbb=133、100

21、，VCC=12V，RS=1.23k，Rb=377k，RC=2k，RL=2k，各電容值足夠大，試 (1)計(jì)算工作點(diǎn)、(2)計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au、源電壓放大倍數(shù)AS、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro。72n解解: (1) 畫(huà)出該放大電路的直流如右圖所示。 )uA(303777 . 012bDCCbBEQCCBQRUVRUVI)mA(330100BQCQIIV)(62312CCQCCCEQRIVU73n(2) (k)1326100133CQTbbbeIUrr10012/2100/beLCurRRA50111100100/beSbebeLCbebSbebSrRrrRRrRRrRAk1/bebirRRk2Co

22、RR742.4 共集放大電路 n2.4.1電路組成752.4.2 靜態(tài)特性分析靜態(tài)特性分析n基極電流IBQ n發(fā)射極電流IEQ為n三極管C-E間電壓UCEQ為EbDCCBQRRUVI)1 (BQEQII)1 (EEQCCCEQRIVU762.4.3動(dòng)態(tài)特性分析動(dòng)態(tài)特性分析n1. 電壓放大倍數(shù) uo(1+)iB RE，uiiBrbe+uoiBrbe+(1+)iB RE 當(dāng)(1+)RE rbe時(shí)，Au1，即uoui 。電路無(wú)電壓放大能力，但是輸出電流iE遠(yuǎn)大于輸入電流iB，所以電路仍有功率放大作用。 EbeEiouRrRuuA)1 ()1 (77n2. 輸入電阻Rin3. 輸出電阻Ron共集放大電

23、路輸入電阻大、輸出電阻小，因而從信號(hào)源索取的電流小而且?guī)ж?fù)載能力強(qiáng)，所以常用于多級(jí)放大電路的輸入級(jí)和輸出級(jí) )1 (/(EbebiRrRR)1/(SbbeEoooRRrRiuR78n例例2-7 在圖2-27(a)所示電路中，VCC=12V，RS=1k，Rb=265k，RE=3k；三極管的導(dǎo)通電壓UD=0.7V，rbb=200，=99。試計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)、Au、Ri和Ro。解解: 由式(2.32)(2.34) (uA)2031002657 . 012)1 (EbDCCBQRRUVI(mA)220100)1 (BQEQII(V)63212EEQCCCEQRIVU)(k5 . 1226100200)1

24、 (EQTbbbeIUrr995. 031005 . 13100)1 ()1 (EbeEiouRrRuuA)(k141)31005 . 1/(265)1 (/(EbebiRrRR)(k25025. 0/3)1001/2655 . 1/(3)1/(SbbeEoooRRrRiuR792.4 共基放大電路共基放大電路n2.4.1電路組成 ：802.4.1靜態(tài)特性分析 n發(fā)射極電流IEQ為n集電極電流ICQ為n基極電流IBQ為n三極管發(fā)射極電壓UE為n三極管集電極電壓UC為n三極管C-E間電壓UCEQ為EQEQCQIIIEDEEEQRUVI1EQBQIIV7 . 0DEQUUCCQCCCQRIVUCC

25、QCCEQCQCEQRIVUUU7 . 081 2.4.2動(dòng)態(tài)特性分析動(dòng)態(tài)特性分析n1. 電壓放大倍數(shù)Aun2. 輸入電阻Rin3. 輸出電阻RoEbeCiouRrRuuA)1 (1beEirRRCoRR 822.4.3 三種基本電路比較三種基本電路比較n共射電路既有放大電流能力，又有能放大電壓能力；輸入電阻在三種電路中居中，輸出電阻較大，頻帶較窄。常作為低頻電壓放大電路的單元電路。n共集電路只能放大電流不能放大電壓；在三種基本電路中，輸入電阻最大、輸出電阻最小，并具有電壓跟隨的特點(diǎn)。常用于電壓放大電路的輸人級(jí)和輸出級(jí)，在功率放大電路中也常采用射極輸出的形式。n共基電路只能做電壓放大，不能放大

26、電流；輸入電阻小，電壓放大倍數(shù)和輸出電阻與共射電路相當(dāng)；頻率特性是三種接法中最好的電路。常用于寬頻帶放大電路。83第三章第三章 放大電路的頻率特性分析放大電路的頻率特性分析n第一節(jié) 頻率特性分析基礎(chǔ)n第二節(jié) 三極管的高頻等效模型n第三節(jié) 三極管交流放大倍數(shù)的頻率特性n第四節(jié) 單管放大電路的頻率特性843.1 頻率特性分析基礎(chǔ) 3.1.1 低通電路n傳遞函數(shù)為RCjRUUjHCjCjio11)(1185n定義電路的時(shí)間常數(shù)RC，令H1/，則n 的幅值和相角可表示為RCfHH21212稱(chēng)fH為低通電路的上截止頻率。 HffjjfH11)(2211HffHHffarctan)( jfH863.1.2

27、 高通電路 n傳遞函數(shù)為 n與低通電路相同，電路的時(shí)間常數(shù)RC，令L1/，則 RCjRCjRRUUjHCjio1)(1RCfLL21212稱(chēng)fL為高通電路的下截止頻率。 87LLffjffjjfH1)(221LLffffH)( jfH的幅值和相角可表示為L(zhǎng)ffarctan90 對(duì)于放大電路，其上截止頻率fH與下截止頻率fL之差即是它的通頻帶Bw，即LHwffB883.1.2 波特圖波特圖n在研究電路的頻率特性時(shí)，采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)系畫(huà)出電路的幅頻特性曲線(xiàn)和相頻特性曲線(xiàn)，稱(chēng)之為波特圖。1. 低通電路頻率特性的波特圖n對(duì)低通電路的幅頻特性表達(dá)式取以10為底的對(duì)數(shù)得到：(dB)1lg20lg2022Hff

28、H89n2. 高通電路頻率特性的波特圖n對(duì)于高通電路，對(duì)數(shù)幅頻特性和對(duì)數(shù)相頻特性的表達(dá)式為：221lg20lg20lg20LLffffHLffarctan90 903.2三極管的高頻等效模型三極管的高頻等效模型3.2.1三極管的PN結(jié)電容效應(yīng)及其等效高頻結(jié)構(gòu) nPN結(jié)的勢(shì)壘區(qū)，對(duì)PN結(jié)以外的電路來(lái)說(shuō)，等效為電容，稱(chēng)之為勢(shì)壘電容。n當(dāng)PN結(jié)處于正向偏置時(shí)，PN結(jié)兩邊半導(dǎo)體內(nèi)的多子擴(kuò)散作用加強(qiáng)，即從P區(qū)擴(kuò)散到N區(qū)的空穴和從N區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)的電子數(shù)量增多。此時(shí)，在P區(qū)和N區(qū)內(nèi)將形成一定數(shù)量的瞬間空穴電子對(duì)（如圖3-5所示），空穴電子對(duì)的數(shù)量與外加正向電壓成正比。PN結(jié)的這種特性對(duì)于外電路來(lái)說(shuō)，也等效為

29、電容，稱(chēng)之為擴(kuò)散電容。nPN結(jié)的等效電容特性在外加信號(hào)頻率較低時(shí)，作用甚微，因此忽略。但在分析電路的高頻特性時(shí)，不容忽視。 913.2.1三極管的PN結(jié)電容效應(yīng)及其等效高頻結(jié)構(gòu)PN結(jié)電容效應(yīng)三極管高頻等效結(jié)構(gòu) 923.2.2 共射混合共射混合 模型模型EQTCQTebIUIUr)1 (00n由半導(dǎo)體物理的理論，三極管的受控電流iC與發(fā)射結(jié)電壓ube成線(xiàn)性關(guān)系，且與信號(hào)頻率無(wú)關(guān)。因此，在高頻混合模型中引入了一個(gè)新參數(shù)gm，稱(chēng)為跨導(dǎo)。gm是一個(gè)常量，表明ube對(duì)iC的控制關(guān)系，iCgmube。TEQTCQebmUIUIrg0933.2.3 簡(jiǎn)化單向化混合模型 cbLmMCRgC)1 (將電容Cbc

30、等效到輸入和輸出回路 因?yàn)殡娙軨bc的容值很小，忽略在輸出回路的作用，得到三極管簡(jiǎn)化的單向化混合模型 CM被稱(chēng)為密勒電容。943.3 三極管交流放大倍數(shù)三極管交流放大倍數(shù) 的頻率特性的頻率特性n在高頻段，當(dāng)信號(hào)頻率變化時(shí)iC與iB的關(guān)系也隨之變化，即交流電流放大倍數(shù)不再是常量，而是頻率的函數(shù)。ebebcbebebmcbebebebebmuBCrCjrCCjrgCCjruugjijijo1)(1)(1)()()(00（ CCbeCbc ）ebcbebebrCCrCf)(2121定義 （上）截止頻率： 95ffjjf1)(0 (jf)對(duì)數(shù)幅頻特性和對(duì)數(shù)相頻特性分別為2201lg20lg20)(lg

31、20ffjfffarctan96n定義fT是| (jf)|1時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率，fT即為三極管的特征頻率。n令式(3.28)中| (jf)|1（0dB），則n考慮到0的平方遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1，得到三極管特征頻率fT的表達(dá)式為12022ffT)(2)(200cbebmebcbebTCCgrCCff973.4 單管放大電路的頻率特性 n3.4.1 中頻源電壓放大倍數(shù)n在3-14(b)所示的中頻混合等效電路中，輸入電阻RiRb/(rbb+rbe)Rb/rbe，從而該電路的中頻源電壓放大倍數(shù)ASM為CmbeebiSieboiebSiSoSMRgrrRRRuuuuuuuuA983.4.2 低頻段頻率特性 n該電路的

32、低頻源電壓放大倍數(shù)ASL為CmbeebiSieboiebSiSoSLRgrrRCjRRuuuuuuuuA199n對(duì)上式整理得到n上式是一個(gè)高通特性表達(dá)式，所以下截止頻率fL為n該放大電路的低頻源電壓放大倍數(shù)ASL為 CRRjCRRjACRRjCRRjRgrrRRRjAiSiSSMiSiSCmbeebiSiSL)(1)()(1)()(CRRfiSL)(21LLSMSLffjffjAjfA1)(100n相應(yīng)的對(duì)數(shù)幅頻特性及相頻特性的表達(dá)式為221lg20lg20lg20)(lg20LLSMSLffffAjfALLffffarctan270arctan90180101 3.4.3 高頻段頻率特性 C

33、RjAjASMSH11)(上截止頻率fH為 CRfH21HSMSHffjAjfA11)( 所以102n相應(yīng)的對(duì)數(shù)幅頻特性及相頻特性的表達(dá)式為221lg20lg20)(lg20HSMSHffAjfAHffarctan180 1033.4.4 全頻段頻率特性 )1)(1 (1111)(HLSMHLLSMSffjffjAffjffjffjAjfA1043.4.5 放大電路的增益帶寬積放大電路的增益帶寬積n具有一階低通和一階高通特性的放大電路的對(duì)數(shù)幅頻特性如圖所示。n該放大電路在中頻增益為A0時(shí)，對(duì)應(yīng)的上下截止頻率和通頻帶分別為fH0、fL0和BW0。如果把增益降低，通頻帶加寬。設(shè)在中頻增益為A1時(shí)，

34、對(duì)應(yīng)的上下截止頻率和通頻帶分別為fH1、fL1和BW1。放大電路的增益與帶寬滿(mǎn)足一定的關(guān)系。n在圖中，由直角三角形abc的邊角關(guān)系得到 n整理后得到nfT0為放大電路的0dB帶寬 （ |A|1 ）20lglg|lg20|lg200110HHffAA01100|THHffAfA105n同樣在下截止頻率時(shí) n一般情況下，放大電路的下截止頻率很低（只有幾赫茲到幾十赫茲），尤其是直接耦合放大電路，下截止頻率為0，為此放大電路的通頻帶近似為0011|LLfAAfHLHWfffB01100|TWWfBABA所以：106第四章 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路特性分析 n第一節(jié) 場(chǎng)效應(yīng)管特性 n第二節(jié) 場(chǎng)效應(yīng)管的工作點(diǎn)設(shè)置

35、及靜態(tài)特性分析 n第三節(jié) 場(chǎng)效應(yīng)管的動(dòng)態(tài)特性分析 1074.1 場(chǎng)效應(yīng)管特性 4.1.1 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管符號(hào)及特性 1.符號(hào) 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管有N溝道型和P溝道型之分，與晶體三極管的NPN型和PNP型類(lèi)似，其符號(hào)分別如圖4-1(a)和(b)所示。三個(gè)極分別稱(chēng)為柵極，用符號(hào)G（Grid）表示；漏極，用符號(hào)D（Drain）表示；源極，用符號(hào)S（Source）表示。2. 轉(zhuǎn)移特性 為了使場(chǎng)效應(yīng)管正常工 作，需要在場(chǎng)效應(yīng)管柵源極之間加電壓UGS(直流和交流)和在漏源極之間加電壓UDS(直流和交流) 108n由于場(chǎng)效應(yīng)管的輸入電阻非常大，認(rèn)為柵極電流IG0。漏極電流ID受柵源極間電壓UGS控制，在UGS0時(shí)，

36、ID最大，隨著UGS的減小（負(fù)壓），ID減小。理論分析表明，當(dāng)漏源極間電壓UGS足夠大時(shí)，漏極電流ID與柵源極間電壓UGS呈平方關(guān)系ID=IDSO(1-UGS/UGS(off)2 其中IDSO為UGS0時(shí)的漏極電流，UGS(off)稱(chēng)為夾斷電壓。圖 (b)給出了常見(jiàn)結(jié)型N溝道型場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)。109n3. 輸出特性n圖4-2(c)給出了常見(jiàn)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線(xiàn)。在輸出特性曲線(xiàn)中，分為不飽和區(qū)、飽和區(qū)和擊穿區(qū)。在不飽和區(qū)，漏源極間電壓UDS較小，此時(shí)漏極電流ID隨著UDS的增加近似線(xiàn)性增加。在飽和區(qū)，漏源極間電壓UDS足夠大，此時(shí)漏極電流ID隨著UDS的增加而增加甚微，ID主要受柵

37、源極間電壓UGS控制，它們之間呈平方關(guān)系。當(dāng)UDS很大時(shí)，出現(xiàn)擊穿區(qū)，ID隨著UDS的增加而迅猛增加。1104.1.2 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管主要參數(shù)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管主要參數(shù)n1. 直流參數(shù)直流參數(shù)n結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的直流參數(shù)主要有：n(1) 柵源（交流）短路電流IDSO：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管在飽和區(qū)、UGS0時(shí)的漏極電流，它實(shí)際上是漏極電流ID的最大值。n(2) 夾斷電壓UGS(off)：在飽和區(qū)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的漏極電流ID0（通常規(guī)定ID50uA）所對(duì)應(yīng)的柵源間的電壓值。n(3) 柵源間電阻RGS：漏源極短路時(shí)，柵源極在一定條件下的等效電阻，RGS可達(dá)十幾兆歐。n2. 小信號(hào)交流參數(shù)小信號(hào)交流參數(shù)n結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的小信

38、號(hào)交流參數(shù)主要有：n(1) 正向跨導(dǎo)gm：在飽和區(qū)，固定漏極電壓，漏極電流iD的變化量與柵源極間電壓uGS的變化量之比，即 。gm的大小表明了柵極電壓對(duì)漏極電流的控制能力。CDSuGSdmuig|111正向跨導(dǎo)gm可表示為 )()()(2)1 (2offGSDDSOoffGSGSoffGSDSOmUiIUuUIg(2) 漏源等效電阻rDS：固定柵源極間電壓，漏源極間的等效電阻。在不飽和區(qū)，rDS較小，在百歐的量級(jí)。在飽和區(qū)，rDS較大，在幾十千歐左右。1124.1.3 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管符號(hào)及特性 圖4-3 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管符號(hào)GSDGSDGSDGSDN溝道增強(qiáng)型N溝道耗盡型P溝道增強(qiáng)型P溝道耗盡型

39、符號(hào)符號(hào) 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱(chēng)MOS場(chǎng)效應(yīng)管（MOS：Metal Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導(dǎo)體），由于工藝和材料上的區(qū)別，有四種不同的類(lèi)型：N溝道增強(qiáng)型和耗盡型、P溝道增強(qiáng)型和耗盡型，其符號(hào)分別如圖4-3所示。2. 轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管類(lèi)似，為了使場(chǎng)效應(yīng)管正常工作，需要在絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管柵源極之間加電壓UGS和在漏源極之間加電壓UDS，如圖 (a)所示。3. 輸出特性輸出特性圖 (c) 給出了常見(jiàn)絕緣柵N溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線(xiàn)。與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線(xiàn)沒(méi)有多大區(qū)別。1134.1.3 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管符號(hào)及特性1144.1.4 絕緣柵效應(yīng)管主要參數(shù)

40、絕緣柵效應(yīng)管主要參數(shù)1. 直流參數(shù)直流參數(shù)n絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的直流參數(shù)主要有：n(1) 柵源（交流）短路電流IDSX：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管在飽和區(qū)、UGSUGSX時(shí)的漏極電流。IDSX與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的IDSO略有區(qū)別，IDSX不表示絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的漏極電流的最大值。n(2)開(kāi)啟電壓UGS(th)：與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的夾斷電壓UGS(off)相同。n(3) 柵源間電阻RGS：與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管相同。絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的RGS比結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的要大，絕緣柵的RGS可達(dá)幾千兆歐。2. 小信號(hào)交流參數(shù)小信號(hào)交流參數(shù)n絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的正向跨導(dǎo)gm與結(jié)型的相同。漏源等效電阻rDS與結(jié)型的相同。1154.2 場(chǎng)效應(yīng)管的工作點(diǎn)設(shè)置及

41、靜態(tài)特性分析 n4.2.1共源放大電路 圖4-6 共源放大電路圖4-7 直流通路1161174.2.2 自生偏置電路自生偏置電路n由于結(jié)型和絕緣柵增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管可以工作在柵源極間電壓UGS為負(fù)壓狀態(tài)，放大電路可以自生偏置電壓。 )SDDQDDDSQRRIVU（1181194.3 場(chǎng)效應(yīng)管的動(dòng)態(tài)特性分析 在小信號(hào)時(shí)，有了場(chǎng)效應(yīng)管的等效模型，分析場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)特性和頻率特性與前幾章介紹的分析方法沒(méi)有什么不同。120121第五章 負(fù)反饋放大電路 n第一節(jié) 反饋基本概念及判斷方法n第二節(jié) 負(fù)反饋放大電路的特性分析 n第三節(jié) 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響 1225.1 反饋基本概念及判斷方法n5.

42、1.1 基本概念 n1.反饋的概念n反饋，也稱(chēng)回授，是指在一個(gè)系統(tǒng)中，系統(tǒng)的輸出量的部分或全部回送到輸入端，用于調(diào)整輸入量，改變系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程。n引入反饋的放大電路，稱(chēng)為反饋放大電路。n引入反饋的放大電路所對(duì)應(yīng)的放大倍數(shù)稱(chēng)為閉環(huán)放大倍數(shù)，或閉環(huán)增益。沒(méi)有引入反饋的放大電路所對(duì)應(yīng)的放大倍數(shù)稱(chēng)為開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)，或開(kāi)環(huán)增益。圖5-1 反饋放大電路組成123n2. 反饋放大電路中的正、負(fù)反饋n在反饋放大電路中，如果反饋量Xf使基本放大電路的凈輸入量Xid在輸入量Xi的基礎(chǔ)上增大，即XidXiXf，稱(chēng)電路中的反饋為正反饋，同時(shí)稱(chēng)反饋放大電路為正反饋放大電路；反之，反饋量Xf使凈輸入量Xid在輸入量X

43、i的基礎(chǔ)上減小，即XidXiXf，稱(chēng)電路中的反饋為負(fù)反饋，同時(shí)稱(chēng)反饋放大電路為負(fù)反饋放大電路。n3. 反饋放大電路中的直流反饋和交流反饋n在直流通路中存在的反饋稱(chēng)為直流反饋。在交流通路中存在的反饋稱(chēng)為交流反饋。 1245.1.2 負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài) n輸入量ii、凈輸入量iB和反饋量if所對(duì)應(yīng)的三個(gè)支路是并聯(lián)關(guān)系，稱(chēng)為（輸入）并聯(lián)反饋。n輸入量ui、凈輸入量uBE和反饋量uf所對(duì)應(yīng)的三個(gè)支路是串聯(lián)關(guān)系，稱(chēng)為（輸入）串聯(lián)反饋。n反饋量是隨著輸出電壓變化而改變的，輸出量是電壓uo，稱(chēng)為（輸出）電壓反饋。n反饋量是隨著輸出電流變化而改變的，輸出量是電流iE（或iC），稱(chēng)為（輸出）電流反饋。n因

44、此，在負(fù)反饋放大電路中，有四種組態(tài)（組合狀態(tài)）：電壓串聯(lián)負(fù)反饋、電壓并聯(lián)負(fù)反饋、電流串聯(lián)負(fù)反饋、電流并聯(lián)負(fù)反饋。1255.1.3 四種組態(tài)的判斷四種組態(tài)的判斷1. 輸入回路形式的判斷輸入回路形式的判斷n反饋放大電路在輸入回路的形式并聯(lián)或串聯(lián)的判斷較為簡(jiǎn)單，主要看反饋量對(duì)應(yīng)的支路與輸入量和凈輸入量所對(duì)應(yīng)的支路的關(guān)系是并聯(lián)還是串聯(lián)。2. 輸出回路形式的判斷輸出回路形式的判斷n反饋放大電路在輸出回路的形式電壓或電流的判斷，要看何種輸出量（電壓還是電流）直接影響反饋量。在電壓反饋電路中，因?yàn)榉答伭渴请S著輸出電壓uo變化而變化的，所以，若輸出電壓uo0，則反饋量與輸出無(wú)關(guān)，即反饋消失。n因此，負(fù)反饋放大

45、電路在輸出回路的形式電壓或電流的判斷方法為：令反饋放大電路的輸出電壓uo為零，若反饋消失（反饋量與輸出無(wú)關(guān)），則說(shuō)明電路中引入了電壓反饋；若反饋依然存在，則說(shuō)明電路中引入了電流反饋。n例如在圖5-2(b)中，令輸出電壓uo0，反饋量ifuBE/Rf，與輸出無(wú)關(guān)，是電壓反饋；在圖5-4(c)）中，令輸出電壓uo0，輸出電流iE（或iC）亦然存在，反饋量ufiERf不變，是電流反饋。1265.1.4 正、負(fù)反饋的判斷 n在分析反饋放大電路的動(dòng)態(tài)特性過(guò)程中，比較直觀(guān)和不容易出錯(cuò)的方法是首先畫(huà)出交流通路，在交流通路的基礎(chǔ)上判斷放大電路的反饋組態(tài)，根據(jù)組態(tài)選擇輸入量、凈輸入量以及反饋量的形式是電壓還是電

46、流，然后進(jìn)行正、負(fù)反饋的判斷。1. 輸入量、凈輸入量和反饋量的選擇n在決定了反饋放大電路的組態(tài)組態(tài)基礎(chǔ)上，選擇輸入量、凈輸入量和反饋量形式的原則是：并聯(lián)反饋選擇電流、串聯(lián)反饋選擇電壓。2. 正、負(fù)反饋的判斷n判斷正、負(fù)反饋的基本方法是：在放大電路的交流通路中，規(guī)定輸入量瞬間對(duì)地的極性，并以此為依據(jù)，逐級(jí)判斷各相關(guān)點(diǎn)電流的方向和電位的極性，得到輸出量的極性；然后根據(jù)輸出量的極性判斷出反饋量的極性；若反饋量使凈輸入量增大，則為正反饋；若反饋量使凈輸入量減小，則為負(fù)反饋。1271281295.1.5 集成放大電路的反饋集成放大電路的反饋圖5-11 電流串聯(lián)負(fù)反饋電路圖5-10 電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路圖5

47、-12 電流并聯(lián)負(fù)反饋電路圖5-13 電壓串聯(lián)正反饋電路1305.2 負(fù)反饋放大電路的特性分析負(fù)反饋放大電路的特性分析n5.2.1 負(fù)反饋放大電路的基本表達(dá)形式 131132n當(dāng)AF+11時(shí)，稱(chēng)電路為深度負(fù)反饋放大電路。n在深度負(fù)反饋放大電路中，由式(5.6)得到 n上式表明，在深度負(fù)反饋放大電路中，可以認(rèn)為放大倍數(shù)Af僅取決于電路的反饋系數(shù)F。由于在深度負(fù)反饋放大電路中，與式(5.4)比較發(fā)現(xiàn)，此時(shí)XiXf，在負(fù)反饋放大電路中，凈輸入量等于輸入量與輸出量之差,得到Xid0。也就是說(shuō)，在深度負(fù)反饋放大電路中，凈輸入量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輸入量或反饋量，可以認(rèn)為凈輸入量等于0，這就是在之后分析深度負(fù)反饋放大

48、電路（包括引入負(fù)反饋的集成放大電路）過(guò)程中，引入虛短路和虛開(kāi)路概念的基礎(chǔ)。FAFAA1f1335.2.2 電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路的特性電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路的特性n1. 基本形式基本形式n電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路的基本形式如圖5-15所示，凈輸入量、輸入量與反饋量分別是uid、ui和uf，基本放大電路的放大倍數(shù)為Auuo /uid、反饋系數(shù)為Fuuf /uo。在深度負(fù)反饋時(shí)，電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路的電壓放大倍數(shù)Auf為n2. 輸入電阻圖輸入電阻圖如圖5-16所示，基本放大電路的輸入電阻Riuid/ii，整個(gè)電路的輸入電阻為 iuuiuuiuuidiRFAiuFAiuFAuR)1 ()1 (idi

49、df圖5-16 電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路輸入電阻 uioFuuA1uf圖5-15 電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路基本形式 (5.8) (5.9) 134n3. 輸出電阻n一般情況，由于反饋網(wǎng)絡(luò)所引起的電流i遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電流io，可以忽略。電流io為n整個(gè)電路的輸出電阻Rof為 n上式表明引人電壓負(fù)反饋后輸出電阻僅為其基本放大電路輸出電阻的(1+AuFu)分之一，1+AuFu，Rof0，因此深度電壓負(fù)反饋電路的輸出可近似認(rèn)為恒壓源。oouuouuoouuoRuFARuFAuRuFAui)1 ()()(ooouuooFARiuR1oof(5.10) 1351361375.2.3 電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路的特性 5

50、.2.4 電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路的特性5.2.5 電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路的特性1385.3 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響 5.3.1 對(duì)輸入回路的影響 1. 對(duì)信號(hào)源的要求 并聯(lián)負(fù)反饋適合信號(hào)源為恒流源或近似恒流源。串聯(lián)負(fù)反饋適合信號(hào)源為恒壓源或近似恒壓源。2. 對(duì)輸入電阻的影響串聯(lián)負(fù)反饋電路輸入電阻的表達(dá)式為 并聯(lián)負(fù)反饋放大電路，輸入電阻Rif的表達(dá)式為 iiRAFR)1 (fAFRRii1f1395.3.2 對(duì)輸出回路的影響 1. 對(duì)輸出量的影響n(yōu)在電壓負(fù)反饋放大電路中，電壓負(fù)反饋使電路的輸出電壓更加穩(wěn)定。 n在電流負(fù)反饋放大電路中，電流負(fù)反饋使電路的輸出電流更加穩(wěn)定。2. 對(duì)輸出電阻的影響

51、n電壓負(fù)反饋電路輸出電阻的近似表達(dá)式為n在電流負(fù)反饋放大電路中，電路輸出電阻的近似表達(dá)式為AFRRo1ofof)1 (RAFRo1405.3.3 不同組態(tài)的特性要點(diǎn)概括不同組態(tài)的特性要點(diǎn)概括1415.3.3 不同組態(tài)的特性要點(diǎn)概括不同組態(tài)的特性要點(diǎn)概括1425.3.4 穩(wěn)定放大倍數(shù)穩(wěn)定放大倍數(shù)n對(duì)于深度負(fù)反饋放大電路，反饋放大倍數(shù)Af1/F，幾乎僅取決于反饋網(wǎng)絡(luò)，而反饋網(wǎng)絡(luò)通常通常是無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，因此可獲得很好的穩(wěn)定性。AFAA1f22f)1 ()1 ()1 (AFdAAFAFdAdAAFdAAdAAFAdAf11f上式表明負(fù)反饋放大電路的放大倍數(shù)Af的相對(duì)變化量dAf /Af為基本放大電路放大倍

52、數(shù)A的相對(duì)變化量dA /A的（1+AF）分之一；或者說(shuō)，Af的穩(wěn)定性是A的（1+AF）倍。1435.3.5 展寬通頻帶n放大電路中引入負(fù)反饋后，增益降低到（1AF）分之一，通頻帶增加到約（1AF）倍。 5.3.6 改善非線(xiàn)性失真n由于三極管的輸入輸出特性的非線(xiàn)性，使電路的輸出產(chǎn)生非線(xiàn)性失真。在負(fù)反饋放大電路中，當(dāng)深度反饋時(shí)，放大倍數(shù)Af1/F，幾乎僅取決于反饋網(wǎng)絡(luò)，而反饋網(wǎng)絡(luò)通常通常是線(xiàn)性無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，與三極管特性無(wú)關(guān)，因此電路輸出幾乎無(wú)非線(xiàn)性失真。在負(fù)反饋放大電路中，同樣以犧牲增益為代價(jià)，非線(xiàn)性改善程度是基本放大電路的（1+AF）倍。 144第六章 功率放大電路 n第一節(jié) 功率放大電路的特點(diǎn)與要

53、求n第二節(jié) 甲類(lèi)功率放大電路 n第三節(jié) 互補(bǔ)推挽功率放大電路 n第四節(jié) 乙類(lèi)功率放大電路 n第五節(jié) 甲乙類(lèi)功率放大電路 1456.1 功率放大電路的特點(diǎn)與要求功率放大電路的特點(diǎn)與要求n功率放大電路是指能夠向負(fù)載提供較大功率的放大電路，簡(jiǎn)稱(chēng)功放。6.1.1 功率放大電路的特點(diǎn)n1. 輸出大功率n2. 大信號(hào)n3. 高效率n4. 高熱量n5. 負(fù)載能力強(qiáng)1466.1 功率放大電路的特點(diǎn)與要求功率放大電路的特點(diǎn)與要求6.1.2 功率放大電路的要求n1. 輸出功率大 n2. 效率高n3. 失真小n4. 器件安全n5. 電路保護(hù)6.1.3主要技術(shù)指標(biāo) n1. 最大輸出功率POMn2. 轉(zhuǎn)換效率1476.

54、2 甲類(lèi)功率放大電路甲類(lèi)功率放大電路6.2.1 基本電路及靜態(tài)特性基本電路及靜態(tài)特性n功放管通過(guò)Rb得到直流電流IBQ，以及集電結(jié)電流ICQ，因?yàn)樽儔浩鞒跫?jí)線(xiàn)圈的直流電阻很小，可以忽略不計(jì)，所以UCEQVCC，直流負(fù)載線(xiàn)是垂直于橫軸的直線(xiàn)，與ICQ相交于靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)，如下圖(b)中所示。因?yàn)槿龢O管的基極電流相對(duì)較小，可以忽略。電源提供的直流功率為 CCCQDVIP(6.1) 1486.2.2 動(dòng)態(tài)圖解分析動(dòng)態(tài)圖解分析n在功放管的飽和壓降UCEQ較小的情況下，電源電壓VCC遠(yuǎn)大于功放管的飽和電壓，因此輸出電壓的最大值uomVCC，輸出電流的最大值iCmICQ。因此，在理想變壓器的情況下，最大輸

55、出功率為n最佳負(fù)載時(shí)甲類(lèi)功放的效率為 CCCQOMVIP215021DOMPP(6.3) (6.4) 1496.3 互補(bǔ)推挽功率放大電路 n6.3.1 基本電路及靜態(tài)特性 n互補(bǔ)推挽功率放大電路的典型電路如圖6-3所示。 圖6-3 互補(bǔ)推挽功放電路1506.3.2 動(dòng)態(tài)特性圖6-4 大信號(hào)特性圖6-5 互補(bǔ)推挽功放波形圖151n當(dāng)功放輸入交流電壓ui為正弦波時(shí)，兩個(gè)功放管產(chǎn)生的電流一個(gè)變化較快，另一個(gè)變化較慢，因?yàn)閮蓚€(gè)功放管所特性是對(duì)稱(chēng)的，變化快慢的程度是相同的，在負(fù)載電阻起到互補(bǔ)疊加的效果，因此稱(chēng)之為互補(bǔ)推挽功率放大電路。由于兩個(gè)功放管輸出電流的互補(bǔ)疊加，從而互補(bǔ)推挽功放極大地改善了功放電路

56、的非線(xiàn)性失真。從而電壓和電流波形如圖6-5所示。n因?yàn)楣Ψ殴艿膶?dǎo)通角360，所以互補(bǔ)推挽功放也屬于甲類(lèi)功放。當(dāng)最佳負(fù)載時(shí)其效率為50。1526.4 乙類(lèi)功率放大電路乙類(lèi)功率放大電路6.4.1 基本電路及靜態(tài)特性 1536.4.2 工作原理 n為了說(shuō)明其工作原理，先假設(shè)功放管B-E間的開(kāi)啟電壓為0。當(dāng)功放輸入交流電壓ui為正弦波時(shí)，在正半周ui0時(shí)，功放管T1導(dǎo)通，T2截止，正電源供電，負(fù)載電阻RL上有交流電流iL=iE1流過(guò)（如圖6-6(a)中實(shí)線(xiàn)所示），并RL上產(chǎn)生輸出電壓uo的正半周，由于電路為射極輸出形式，uoui；在負(fù)半周ui 0），ui幅度較小時(shí)，使功放管T1的基極在直流電壓UBEQ

57、1的基礎(chǔ)上，加上交流電壓ui，T1開(kāi)始導(dǎo)通，集電極電流iC1(iE1)開(kāi)始增大，負(fù)載電阻RL上有交流電流iE1流過(guò)（如圖6-9(a)中實(shí)線(xiàn)所示），與此同時(shí)，輸入電壓ui使功放管T2的基極在直流電壓UBEQ2的基礎(chǔ)上，減去交流電壓ui，T2的集電極電流iC2(iE2)幅度開(kāi)始減小，使負(fù)載電阻RL上又有交流電流iE2流過(guò)，此時(shí)電流iE2的方向與電流iE1的方向相同，負(fù)載電阻RL上的電流iL是電流iE1和iE2的疊加，iLiE1|iE2|。n在正半周，ui幅度較大時(shí)，功放管T1的集電極電流iE1繼續(xù)增大，與此同時(shí)，輸入電壓ui使功放管T2截止，功放管T2集電極電流iE2為0，負(fù)載電阻RL上只有交流電

58、流iE1流過(guò)，此時(shí)iLiE1。電流iL在負(fù)載電阻RL時(shí)產(chǎn)生輸出電壓uo的正半周。1586.5.2工作原理工作原理n當(dāng)輸入電壓為負(fù)半周時(shí)，與正半周相反。 n從上面的原理分析中看到，該電路的功放管在輸入正弦波的（正或負(fù)）大半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，即功放管的導(dǎo)通角180。 由此，甲乙類(lèi)功放的定義為：功放管的導(dǎo)通角180360的功率放大電路，稱(chēng)為甲乙類(lèi)功率放大電路，簡(jiǎn)稱(chēng)甲乙類(lèi)功放。n由于甲乙類(lèi)功放電流中，設(shè)置了功放管有一定的靜態(tài)電流，在交流輸入時(shí)，也有一定的消耗功率，其大小與ICQ的設(shè)置有關(guān)。為此，甲乙類(lèi)功放的效率在甲類(lèi)和乙類(lèi)之間，即甲50甲乙乙78。n在功放管微導(dǎo)通情況下，靜態(tài)消耗的功率較小，其效率接近乙類(lèi)

59、功放。圖6-10 甲乙類(lèi)功放波形圖1596.5.3 OCL電路特性分析 n1. 復(fù)合管n在該電路中，三極管T1和T2是大功率功放管，稱(chēng)為輸出管；它們分別與三極管T3和T4（稱(chēng)為驅(qū)動(dòng)管）復(fù)合，等效為NPN型和PNP型。n圖6-12給出了采用NPN型作為輸出管的等效復(fù)合三極管。圖6-11 OCL類(lèi)功率放大電路圖6-12 復(fù)合三極管1606.5.3 OCL電路特性分析2. 直流恒壓源電路n在圖6-11所示電路中，三極管T5和電阻R2和R3組成直流恒壓源電路，給功放管T1T4的基極回路提供直流電壓，使它們處于微導(dǎo)通狀態(tài)，同時(shí)對(duì)于交流信號(hào)近似為短路。n輸出電壓Uo為 :圖6-13 直流恒壓源電路DoUR

60、RU)1 (321613. OCL電路的靜態(tài)工作特性n在圖6-11所示電路中，三極管T6在靜態(tài)時(shí)等效為直流恒流源，為后面的電路提供直流偏置。通過(guò)調(diào)整電阻R2和R3的值，得到適當(dāng)?shù)闹绷麟妷?，提供給功放管T1T4的基極回路，使它們處于微導(dǎo)通狀態(tài)。調(diào)整電阻R1，使功放管T1、T4的發(fā)射極電壓為0。n因此，OCL電路屬于甲乙類(lèi)功率放大電路，但是由于功放管處于微導(dǎo)通狀態(tài)，其靜態(tài)工作點(diǎn)很低。靜態(tài)時(shí)所消耗的功率也很小。4. OCL電路的動(dòng)態(tài)工作特性n由于OCL電路屬于甲乙類(lèi)功率放大電路，但靜態(tài)工作點(diǎn)很低，其工作原理與本節(jié)上述部分一致，其效率基本乙類(lèi)功放一致，約為/4，但是無(wú)交越失真。n除了OCL功放電路外，