電子電路基礎(chǔ)II-02

1電子電路基礎(chǔ)II第二講2014.3.62聯(lián)系方式夏永祥T(mén)el:87953815(office)TelMobile)Email:xiayx@Office:浙大玉泉校區(qū)行政樓5033課程提要課程名稱(chēng)：電子電路基礎(chǔ)II（3學(xué)分）教材：《電路與電子線(xiàn)路基礎(chǔ)(電子線(xiàn)路部分)》參考書(shū)：《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》第四版，清華大學(xué)電子學(xué)教研組編，童詩(shī)白、華成英主編，高等教育出版社，2006年成績(jī)比例平時(shí)成績(jī) 30%期中考試 30%期末考試 40%4特別說(shuō)明課件下載地址：/share/2673716密碼：123456785二極管半導(dǎo)體基本知識(shí)二極管特性模型應(yīng)用特殊二極管6半導(dǎo)體基本知識(shí)71

本征半導(dǎo)體

完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，稱(chēng)為本征半導(dǎo)體。晶體中原子的排列方式硅單晶中的共價(jià)健結(jié)構(gòu)共價(jià)健共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子，稱(chēng)為價(jià)電子。

Si

Si

Si

Si價(jià)電子8

Si

Si

Si

Si價(jià)電子

價(jià)電子在獲得一定能量（溫度升高或受光照）后，即可掙脫原子核的束縛，成為自由電子（帶負(fù)電），同時(shí)共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位，稱(chēng)為空穴（帶正電）。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理這一現(xiàn)象稱(chēng)為本征激發(fā)?？昭?/p>

溫度愈高，晶體中產(chǎn)生的自由電子便愈多。自由電子

在外電場(chǎng)的作用下，空穴吸引相鄰原子的價(jià)電子來(lái)填補(bǔ)(復(fù)合)，而在該原子中出現(xiàn)一個(gè)空穴，其結(jié)果相當(dāng)于空穴的運(yùn)動(dòng)（相當(dāng)于正電荷的移動(dòng)）。9本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理

當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時(shí)，在半導(dǎo)體中將出現(xiàn)兩部分電流

(1)自由電子作定向運(yùn)動(dòng)電子電流

(2)價(jià)電子遞補(bǔ)空穴空穴電流注意：

(1)本征半導(dǎo)體中載流子數(shù)目極少,其導(dǎo)電性能很差；

(2)溫度愈高，載流子的數(shù)目愈多,半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能也就愈好。所以，溫度對(duì)半導(dǎo)體器件性能影響很大。自由電子和空穴都稱(chēng)為載流子。自由電子和空穴成對(duì)地產(chǎn)生的同時(shí)，又不斷復(fù)合。在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，半導(dǎo)體中載流子便維持一定的數(shù)目。102N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體

摻雜后自由電子數(shù)目大量增加，自由電子導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，稱(chēng)為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。摻入五價(jià)元素

Si

Si

Si

Sip+多余電子磷原子在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€(gè)電子變?yōu)檎x子

在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)（某種元素）,形成雜質(zhì)半導(dǎo)體。

在N

型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。11P型半導(dǎo)體

摻雜后空穴數(shù)目大量增加，空穴導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，稱(chēng)為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。摻入三價(jià)元素

Si

Si

Si

Si

在P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。B–硼原子接受一個(gè)電子變?yōu)樨?fù)離子空穴無(wú)論N型或P型半導(dǎo)體都是中性的，對(duì)外不顯電性。123.擴(kuò)散和漂移載流子的兩種運(yùn)動(dòng)——擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：電中性的半導(dǎo)體中，載流子從濃度高的區(qū)域向濃度較低區(qū)域的運(yùn)動(dòng)。漂移運(yùn)動(dòng)：在電場(chǎng)作用下，載流子有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)。13PN結(jié)的形成多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)濃度差P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體

內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。

擴(kuò)散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬。空間電荷區(qū)也稱(chēng)PN結(jié)

擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－形成空間電荷區(qū)14PN結(jié)加正向電壓（正向偏置）PN結(jié)變窄P接正、N接負(fù)外電場(chǎng)IF

內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)，形成較大的擴(kuò)散電流。

PN結(jié)加正向電壓時(shí)，PN結(jié)變窄，正向電流較大，正向電阻較小，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。內(nèi)電場(chǎng)PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–15PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場(chǎng)P接負(fù)、N接正內(nèi)電場(chǎng)PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－–+16PN結(jié)變寬PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場(chǎng)

內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，少子的漂移加強(qiáng)，由于少子數(shù)量很少，形成很小的反向電流。IRP接負(fù)、N接正–+PN結(jié)加反向電壓時(shí)，PN結(jié)變寬，反向電流較小，反向電阻較大，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。內(nèi)電場(chǎng)PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－17二極管陰極陽(yáng)極符號(hào)DD理想二極管伏安特性單向的開(kāi)關(guān)正向?qū)o(wú)壓降反向截止無(wú)電流

18PN結(jié)二極管伏安特性硅管0.5V,鍺管0.1V。反向擊穿電壓U(BR)導(dǎo)通壓降

外加電壓大于死區(qū)電壓二極管才能導(dǎo)通。

外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦?。正向特性反向特性特點(diǎn)：非線(xiàn)性硅0.6~0.8V鍺0.2~0.3VUI死區(qū)電壓PN+–PN–+

反向電流在一定電壓范圍內(nèi)保持常數(shù)。如無(wú)特殊說(shuō)明，都以硅管為例19反向飽和電流熱電壓，室溫下=25mV正向偏置電壓較大時(shí)反偏時(shí)PN結(jié)的電容效應(yīng)用于高頻小信號(hào)分析勢(shì)壘電容PN結(jié)兩端電壓變化引起勢(shì)壘區(qū)電荷數(shù)量的改變，類(lèi)似于電容的充放電，從而顯現(xiàn)電容效應(yīng)正偏、反偏都起作用擴(kuò)散電容PN結(jié)正偏時(shí)少數(shù)載流子的濃度變化，引起的電容效應(yīng)PN結(jié)的電容特性可等效為一個(gè)非線(xiàn)性電容2021PN結(jié)二極管電路模型1.理想模型正向短路反向開(kāi)路22優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：不夠精細(xì)應(yīng)用：簡(jiǎn)單、定性的場(chǎng)合或門(mén)與門(mén)232.實(shí)際模型或24優(yōu)點(diǎn)：精確缺點(diǎn)：非線(xiàn)性，計(jì)算復(fù)雜應(yīng)用：需要精確計(jì)算的場(chǎng)合，例如小信號(hào)25理想模型實(shí)際模型折中3.簡(jiǎn)化二極管模型普通的二極管等效為一個(gè)理想二極管、一個(gè)電壓源和一個(gè)等效電阻的串聯(lián)264.恒壓降模型普通二極管等效為一個(gè)理想二極管和一個(gè)電壓源的串聯(lián)275.二級(jí)模型動(dòng)態(tài)電阻與動(dòng)態(tài)電容并聯(lián)28齊納二極管工作在反向擊穿區(qū)域的二極管特點(diǎn)：反方向擊穿后的伏安特性十分陡峭，即通過(guò)二極管的反向電流變化很大，而兩端的電壓變化很小參數(shù)穩(wěn)定電壓最大穩(wěn)定電流最小穩(wěn)定電流動(dòng)態(tài)電阻29用途：穩(wěn)壓電路30二極管的應(yīng)用邏輯門(mén)穩(wěn)壓整流器限幅鉗位31或門(mén)與門(mén)邏輯門(mén)32穩(wěn)壓電路33整流器理想二極管整流原理：利用二極管的單向?qū)щ娦猿Ｒ?jiàn)的整流電路：

半波、全波、橋式分析時(shí)可把二極管當(dāng)作理想元件處理：二極管的正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o(wú)窮大。34

半波整流器

–++–aTrDuoubRLio2)工作原理u

正半周，Va>Vb，二極管D導(dǎo)通；

u負(fù)半周，Va<Vb，二極管D截止。uDOutOuoO1)電路結(jié)構(gòu)反峰電壓PIV=U35

全波整流器

2)工作原理vs

正半周，二極管D1導(dǎo)通D2截止；

vs

負(fù)半周，二極管D1截止D2導(dǎo)通vot反峰電壓PIV=2U36橋式整流電路2)工作原理u

正半周，Va>Vb，二極管

D1、D3

導(dǎo)通，D2、D4

截止。3)工作波形uD2uD41)電路結(jié)構(gòu)－uouDttRLuiouo1234ab+–+–－u37濾波38直流穩(wěn)壓電源的原理方框圖功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適的直流電壓u4uou3u2u1交流電源負(fù)載變壓整流濾波穩(wěn)壓小功率直流穩(wěn)壓電源的組成39二極管限幅電路

404142二極管鉗位電路

二極管導(dǎo)通，二極管截止，43電壓倍增器

C1,D1構(gòu)成鉗位電路，輸出電壓C2,D2構(gòu)成整流電路44特殊二極管肖特基二極管快恢二極管：導(dǎo)通到截止的速度快很多正向?qū)▔航递^小變?nèi)荻O管結(jié)電容隨電壓變化光電二極管導(dǎo)通電阻隨接受到的光線(xiàn)強(qiáng)弱變化用于遙控器發(fā)光二極管（LED）電能轉(zhuǎn)化成光能第三章雙端口非線(xiàn)性器件和受控源4546雙端口非線(xiàn)性電子器件前面討論的二極管、非線(xiàn)性電阻等是二端器件，因此，它們的I-V特性數(shù)學(xué)上可以用一個(gè)非線(xiàn)性方程或一條曲線(xiàn)來(lái)描述。大多數(shù)有源器件是由三端點(diǎn)構(gòu)成的雙端口非線(xiàn)性電子器件。它們包括最早的電子三極管（triode）、雙極型晶體三極管（BJT，bipolarjunctiontransistor）各種場(chǎng)效應(yīng)三極管（FET，field-effecttransistor）。47單元電路的隔離單元電路之間需要隔離的理由之一：若不隔離，分壓器的分壓系數(shù)不等于各級(jí)分壓系數(shù)的乘積兩只分壓器獨(dú)立計(jì)算分壓系數(shù)時(shí)，有：

(3.1)

兩級(jí)分壓器級(jí)聯(lián)到一起的時(shí)候原因在于定義分壓系數(shù)是隱含地假定了輸入激勵(lì)是理想電壓源、沒(méi)有內(nèi)阻的。但實(shí)際上第二級(jí)分壓器級(jí)聯(lián)到第一級(jí)輸出端時(shí)，第一級(jí)所提供的不是理想電壓源，它是有內(nèi)阻的。

48相對(duì)于第二級(jí)分壓器的戴維寧等效電路總的分壓系數(shù)kTotal小于兩個(gè)單獨(dú)分壓器的分壓系數(shù)的乘積k1k2

只有當(dāng)時(shí)，kTotal才等于k1k2。a)分壓系數(shù)很小，k1k2<<1b)低內(nèi)阻，輕負(fù)載，滿(mǎn)足，，

49三級(jí)分壓器級(jí)聯(lián)當(dāng)幾個(gè)分壓器連接在一起時(shí)，有效的分壓系數(shù)不等于原先孤立計(jì)算得到的分壓系數(shù)的乘積。除了滿(mǎn)足某些條件外，只能用隔離器件將各分壓器完全隔離開(kāi)來(lái)，才能達(dá)到總分壓系數(shù)等于個(gè)分壓系數(shù)的乘積。50若不隔離，多級(jí)電路的總頻率響應(yīng)不等于各種電路頻率響應(yīng)的乘積兩級(jí)獨(dú)立的RC低通型分壓器的響應(yīng)分別為：51按等效原理相對(duì)于第二級(jí)分壓器畫(huà)出的第一級(jí)分壓器等效電路

結(jié)論52采用隔離器件，將兩個(gè)分壓器完全隔離開(kāi)來(lái)如果沒(méi)有隔離器件，上式就不成立。因?yàn)閮蓚€(gè)網(wǎng)絡(luò)在相連處必然存在著耦合，彼此影響。無(wú)法分成H1和H2來(lái)分析，只能按照一個(gè)整體來(lái)設(shè)計(jì)總的頻率響應(yīng)為53六諧振回路集中選擇性濾波器圖中，五個(gè)耦合電容CM1CM5，將六個(gè)并聯(lián)諧振回路耦合在一起?？偟念l率特性并不等于各諧振曲線(xiàn)的乘積，計(jì)算非常復(fù)雜。除非耦合電容很小，使得CM的電抗值遠(yuǎn)大于后級(jí)諧振回路的諧振阻抗Z，才有可能使總響應(yīng)等于各響應(yīng)的乘積?？墒?，減小耦合電容CM引起了分壓系數(shù)的降低，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)衰減很大，輸出很小，最后必須用放大器予以補(bǔ)償。54采用隔離器件就能保證總的特性曲線(xiàn)等于各選擇性曲線(xiàn)的乘積55實(shí)現(xiàn)行為隔離的基本要求之一：

單向傳輸性在線(xiàn)性無(wú)源網(wǎng)絡(luò)中，單元電路的聯(lián)接一般都用耦合元件。然而，線(xiàn)性耦合元件是雙向傳輸?shù)?。前?jí)的輸出通過(guò)耦合元件激勵(lì)后級(jí)，后級(jí)也通過(guò)耦合元件影響前級(jí)。故耦合元件的存在是前后兩級(jí)緊密地結(jié)合在一起而無(wú)法分開(kāi)的原因所在。為了實(shí)現(xiàn)前后級(jí)行為互相隔離，在前后級(jí)之間就不應(yīng)該采用耦合元件，而應(yīng)該采用隔離器件，保證前級(jí)的輸出可以激勵(lì)后級(jí)，而后級(jí)對(duì)前級(jí)無(wú)影響，這就意味著隔離器件的基本要求之一是單向傳輸性。

56隔離器件隔離器件基本特征的一般表達(dá)式為

隔離器件的示意圖57隔離器件用于二個(gè)線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接代入后得58實(shí)現(xiàn)行為隔離的基本要求之二：

線(xiàn)性對(duì)所傳輸?shù)男盘?hào)呈現(xiàn)線(xiàn)性，即式中Gv定義為電壓增益。于是總的響應(yīng)59如果前級(jí)輸出信號(hào)是電壓形式，則隔離器的輸入阻抗應(yīng)當(dāng)是無(wú)限大，即開(kāi)路。如果前級(jí)輸出信號(hào)是電流形式，則隔離器的輸入阻抗應(yīng)當(dāng)是0，即短路。如果后級(jí)需要電壓激勵(lì)，則隔離器應(yīng)當(dāng)提供理想電壓源，內(nèi)阻為0。如果后級(jí)需要的是電流激勵(lì)，則隔離器應(yīng)當(dāng)提供理想電流源，內(nèi)阻無(wú)限大。實(shí)現(xiàn)行為隔離的基本要求之三：

對(duì)前級(jí)呈現(xiàn)理想化的負(fù)載，對(duì)后級(jí)提供理想激勵(lì)源隔離器件有四種基本形式，涉及四種受控源。603.3受控電源我們介紹過(guò)獨(dú)立電源，簡(jiǎn)稱(chēng)獨(dú)立源（independentsource）。獨(dú)立電壓源的電壓和獨(dú)立電流源的電流都是恒定值或是確定的時(shí)間函數(shù)。電路中除了含有獨(dú)立電源外，還往往含有受控電源（controlledsource）。受控電壓源的電壓和受控電流源的電流不是獨(dú)立的，而是受電路中某支路的電壓或電流控制的，所以也稱(chēng)為非獨(dú)立源（non-independentsource）。這些非獨(dú)立源是人為設(shè)計(jì)的、作為構(gòu)造電路的基本元件。60電子三極管原理陰極與燈絲是分離的。在陰極和陽(yáng)極之間加入第3個(gè)被稱(chēng)為“柵極”(grid)的電極。實(shí)際器件中，柵極就是在陰極附件籠罩或者環(huán)繞的一種類(lèi)似于“柵欄”結(jié)構(gòu)的金屬細(xì)絲。三極管的核心功能正是由于柵極的引入而實(shí)現(xiàn)。61當(dāng)柵極不加電壓時(shí)，在陽(yáng)極工作電壓Vbb作用下，電子三極管就如同一個(gè)電子二極管一樣工作。注意的是，由于實(shí)際上是電子自陰極飛向陽(yáng)極，而沒(méi)有任何載流子（電子或正離子）從陽(yáng)極飛向陰極，所以電子三極管具有單向?qū)щ娦?，滿(mǎn)足隔離器的要求。首先，由于柵極金屬絲很細(xì)，金屬絲之間的空隙很大，當(dāng)柵極不加電壓時(shí)，對(duì)管子電流的影響很小三極管的陽(yáng)極電壓與電流的關(guān)系與電子二極管類(lèi)似?，F(xiàn)在，電源Vcc通過(guò)電阻Rg將一個(gè)負(fù)電壓加到柵極金屬上，該負(fù)電壓將阻止陰極周?chē)莩龅碾娮拥竭_(dá)陽(yáng)極，從而導(dǎo)致ia減小。將一個(gè)小信號(hào)交變電壓vi疊加到Vcc上，產(chǎn)生一個(gè)vg=vi的變化量，陽(yáng)極電流中就有一個(gè)隨vg變化的電流ia。這種情況下，變化的陽(yáng)極電流ia是一個(gè)受柵極小信號(hào)電壓vg控制的交變電流源。因此，電子管的小信號(hào)理論模型就是一個(gè)電壓控制電流源。62作為受控電流源，電真空三極管的小信號(hào)陽(yáng)級(jí)電流ia與柵極電壓vg的基本關(guān)系是：

ia=gm×vg

由于式中g(shù)m具有電導(dǎo)的量綱，且起到由柵極電壓“跨越到”陽(yáng)極電流的作用，故被稱(chēng)為跨導(dǎo)。特別需要注意的是，當(dāng)RL電阻值足夠高時(shí)，陽(yáng)極電流在負(fù)載上產(chǎn)生的小信號(hào)交變電壓vo就會(huì)高于作用在柵極的小信號(hào)交變控制電壓vi。正因?yàn)槿绱?，電子三極管一問(wèn)世，就成為第一代電子線(xiàn)路的主角。戴維寧定理63643.3.1受控源電路圖由電子三極管的受控源模型出發(fā)，人們以輸入的電壓或電流為控制（controlling）變量，輸出的電壓或電流為受控（controlled）變量，構(gòu)造出了四種類(lèi)型的受控源，用來(lái)構(gòu)建電子管、雙極晶體管和場(chǎng)效應(yīng)晶體管等多種有源電子器件的等效電路。(a)電壓控制電壓源（VCVS），(b)電壓控制電流源(VCCS)，(c)電流控制電壓源（CCVS），(d)電流控制電流源（CCCS）6465三端的受控源必須指出，在眾多的電子器件中，有一大類(lèi)器件的模型或等效電路是屬于右上圖所示四端元件。但是，也有許多器件，端點(diǎn)b與端點(diǎn)d是連接在一起的，如右下圖所示。

電流控制電流源的聯(lián)接66即由此可見(jiàn)，在CCCS三端元件中，從公共連接點(diǎn)流出來(lái)的電流是輸入電流的（1+β）倍。67受控源的放大功能

——不接入受控源，將信號(hào)源直接饋送給負(fù)載如果不接受控源，負(fù)載RL上可以獲得的電壓負(fù)載可以獲得的功率受到最大功率傳輸條件（RL=Ri）的限制，不可能超過(guò)負(fù)載可以得到的最大功率的四分之一。68受控源的放大功能若將KVL應(yīng)用于輸入回路，

就有因?yàn)槭芸卦吹妮斎攵耸情_(kāi)路的，I=0，故vi=v1

因?yàn)樨?fù)載上的輸出電壓vo，總是等于電壓源上的電壓，故受控源參數(shù)μ>1，則圖電路就是放大器，若μ<1，則該電路就是衰減器，衰減了輸入信號(hào)。 69接入受控源接入受控源后，負(fù)載RL可以獲得電壓vo與RL和信號(hào)源內(nèi)阻Ri均無(wú)關(guān)，只取決于增益μ受控源傳輸給負(fù)載的功率 與信號(hào)源內(nèi)阻Ri無(wú)關(guān)。這就說(shuō)明了負(fù)載可以得到的功率不受最大功率傳輸條件（RL=Ri）的限制，原則上可以給出無(wú)限大的功率。受控源是某種電子器件的一種模型，這種電子器件必須要有外部電源才能工作的。而且外部電源所提供的功率還必須大于受控源所給出的功率。70電壓控制電流源實(shí)現(xiàn)放大功能受控源的輸出是電流在負(fù)載上產(chǎn)生的輸出電壓電壓增益只要跨導(dǎo)負(fù)載與負(fù)載的乘積gRL>1，就有電壓放大能力。式中的負(fù)號(hào)說(shuō)明了輸出電壓的極性正巧同輸入信號(hào)相反。故VCCS放大器是一種反相器。71用CCVS構(gòu)成的放大器輸入端是短路，全部信號(hào)電流 將流進(jìn)受控源，因此在負(fù)載上產(chǎn)生的輸出電壓電流電流增益只要跨阻r大于負(fù)載電阻RL，就有電流放大作用。72放大的基本概念：無(wú)源線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)均無(wú)放大能力線(xiàn)性電阻電路沒(méi)有放大信號(hào)的能力，它只能衰減信號(hào)。變壓器的輸出電壓與匝數(shù)成正比，故在電壓提升的同時(shí)，卻降低了輸出電流。換言之，變壓器的電壓增益是以電流的衰減為代價(jià)的。串聯(lián)諧振電路在諧振時(shí)電抗元件上的電壓是激勵(lì)電壓的Q倍，似乎也有電壓增益。然而，當(dāng)電壓從電抗元件上輸出時(shí)，內(nèi)阻卻增加了Q2倍，沒(méi)有功率增益。任何無(wú)源線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)均無(wú)放大能力，只可能從事阻抗變換。電壓增大，電流就減小，反之，要電流增大，電壓就得降低。無(wú)源電路，滿(mǎn)足功率守恒原則，而且在變換過(guò)程中，只可能增加功率損耗，故功率增益是不可能有的。73放大的基本概念：負(fù)載與信號(hào)源之間必須隔離一個(gè)沒(méi)有功率增益的放大器(amplifier)，雖然會(huì)有電壓增益，升高了電壓，但是不能提供足夠大的電流，一旦加入負(fù)載，輸出電壓就會(huì)大幅度降低，因此無(wú)法用于信號(hào)的放大。所以，從放大信號(hào)的要求來(lái)看，一個(gè)放大器必需要有功率增益，這就要求負(fù)載的信號(hào)功率不應(yīng)當(dāng)全部來(lái)自信號(hào)源。負(fù)載與信號(hào)源之間必須隔離。負(fù)載所需的功率應(yīng)由另一個(gè)電源來(lái)提供，而這個(gè)電源的輸出功率的變化應(yīng)當(dāng)反映輸入信號(hào)的波形變化。顯然，這個(gè)電源應(yīng)當(dāng)是由輸入信號(hào)控制的，是一種單向傳輸?shù)氖芸卦矗辉试S輸入信號(hào)控制受控源的輸出，卻不允許把負(fù)載產(chǎn)生的效應(yīng)反作用于信號(hào)源。74關(guān)于放大的重要結(jié)論單向傳輸是能否取得功率增益的關(guān)鍵。受控源是一種非獨(dú)立電源，其功率和能量是由直流電源轉(zhuǎn)化來(lái)的。凡是含有受控源的電路都是有源電路。受控源只是一種電路模型，它代表著有源器件在工作區(qū)域內(nèi)的主要行為。分析這種電路可以用來(lái)驗(yàn)證相應(yīng)的電子線(xiàn)路的功能。有源電路的計(jì)算含有受控源的電路同樣遵循基爾霍夫定律。受控源作為四端或三端元件，以?xún)蓷l支路的形式聯(lián)接到整個(gè)電路中，運(yùn)用受控源的基本關(guān)系，建立電路變量之間的關(guān)系，修改了電路方程，同樣可以解出全部電路變量。7576有源電路計(jì)算舉例2. 受控源輸出3. 輸出電壓4. 電壓增益一個(gè)含CCCS電路 求電壓增益受控源輸入計(jì)算下圖電路a、b兩端間的輸入電阻在a端注入一個(gè)測(cè)試電流i1，計(jì)算在a、b間所產(chǎn)生的電壓vi，最后求等效的輸入電阻。流過(guò)RL的電流是i1的(1＋β)倍RL上的電壓，也就是輸入端的電壓vi=RL(1＋β)i1輸入電阻為計(jì)算下圖含一個(gè)VCVS電路的輸出特性該電路的特點(diǎn)是，負(fù)載RL接在VCVS的輸出端，輸出電壓vo又反饋到輸入端，與輸入信號(hào)vi在一起決定VCVS的控制電壓，控制受控源的輸出。當(dāng)RL斷開(kāi)后輸出回路不通，故開(kāi)路電壓為而解得計(jì)算輸出特性的最好辦法是采用戴維寧等效電路，首先將負(fù)載RL斷開(kāi)，計(jì)算開(kāi)路電壓。再計(jì)算等效內(nèi)阻RT短路電流ios故等效內(nèi)阻為上圖的戴維寧等效電路如下圖所示。在這里我們進(jìn)行計(jì)算的電路是一個(gè)運(yùn)算放大器的模型，R0大約是100Ω左右，μ>105，那么計(jì)算得到的等效內(nèi)阻為RT=1mΩ。既然內(nèi)阻那么小，則輸出電壓vo就等于等效電壓。由于μ達(dá)到105，故電壓增益為1，但輸出電阻非常小，允許供應(yīng)很大的電流，故有較大的功率增益，這類(lèi)放大器通常也稱(chēng)之為電壓跟隨器。80獨(dú)立電源聯(lián)接關(guān)系的約束不同電壓值的電壓源是可以串聯(lián)的，但不能并聯(lián)，因?yàn)椴煌妷褐档碾妷涸床⒙?lián)后，發(fā)生了沖突，也不能滿(mǎn)足基爾霍夫定律，vab沒(méi)有定義81獨(dú)立電源聯(lián)接關(guān)系的約束不同電流值的電流源可以并聯(lián)，但不能串聯(lián)，因?yàn)椴煌娏髦档碾娏髟创?lián)后，也發(fā)生沖突，在x點(diǎn)上，流進(jìn)的電流不等于流出的電流，不滿(mǎn)足KCL。82受控源聯(lián)接關(guān)系的約束凡是電壓源無(wú)論是哪種受控電壓源均可以串聯(lián)，但是絕不可以并聯(lián)凡是電流源無(wú)論是哪種受控電流源均可以并聯(lián)，但絕對(duì)不能串聯(lián)83受控源的鏈接——VCVS層次鏈接鏈接是受控源所特有的,獨(dú)立電源只存在連接關(guān)系而不存在鏈接關(guān)系。全部代入得這是一個(gè)新的層次鏈接的VCVS，它的電壓放大倍數(shù)近似為各個(gè)μ值的乘積受控源的鏈接——CCCS層次鏈接由圖可知：全部迭加后得可見(jiàn)，這個(gè)新的層次鏈接的CCCS具有很大的電流放大倍數(shù)，近似為各β值的乘積。這個(gè)新的CCCS實(shí)際上就是復(fù)合晶體管，或叫Darlington管。84鏈接次序改變的影響由圖可知從v3的公式可以看出，受控源的輸出又反饋到輸入控制端變?yōu)榭刂菩盘?hào)，故代入1公式，得通常，

2>>1，于是上式變?yōu)榭梢?jiàn)，當(dāng)受控源不按層次次序鏈接時(shí)，由于顛倒了次序，出現(xiàn)反饋，降低了增益。

85鏈接極性改變的影響如果將中間的VCVS改變極性，由右圖可知由于中間的VCVS改變了極性，中間的公式

2

v

3項(xiàng)改變了符號(hào)，解得代入v

4公式，得通常，

2>>1，于是上式變?yōu)榕c一樣。這就意味著哪個(gè)VCVS的極性改變對(duì)增益幾乎是沒(méi)有影響，可見(jiàn)，受控源的鏈接關(guān)系比連接關(guān)系更重要。

8687反饋概念的產(chǎn)生反饋是系統(tǒng)論和控制論的一個(gè)基本概念，系統(tǒng)和控制過(guò)程通過(guò)反饋實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。反饋也是自然界和人類(lèi)社會(huì)運(yùn)動(dòng)和發(fā)展過(guò)程中的基本機(jī)制之一，是防止走向極端、達(dá)到和諧的基本途徑。在電路系統(tǒng)中，反饋概念的產(chǎn)生是與受控源相關(guān)聯(lián)的，進(jìn)而演變成為了改善電路性能而引入的一項(xiàng)技術(shù)。88反饋的定義與電路結(jié)構(gòu)習(xí)慣上，人們把”電路”輸出信號(hào)中的部分（或全部）返回輸入端，作為輸入信號(hào)的一部分重新進(jìn)入電路，從而影響整個(gè)電路的性能。89反饋電路中對(duì)“電路”和“反饋網(wǎng)絡(luò)”提出要求和限制：

非反饋電路“電路”是一線(xiàn)性無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，T型低通濾波器“反饋網(wǎng)絡(luò)”是一個(gè)電阻 去掉虛線(xiàn)框后是一個(gè)橋T網(wǎng)絡(luò)，仍是線(xiàn)性無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，并沒(méi)有體現(xiàn)出輸出信號(hào)中有部分返回輸入端，作為輸入信號(hào)的一部分重新進(jìn)入電路。不存在反饋。“電路”是一線(xiàn)性有源網(wǎng)絡(luò)“反饋網(wǎng)絡(luò)”是一個(gè)電阻

該電路原是一個(gè)線(xiàn)性有源網(wǎng)絡(luò)，若將“反饋”電阻合并進(jìn)去，仍是一個(gè)線(xiàn)性有源網(wǎng)路，沒(méi)有什么特殊。不存在反饋。

“電路”是一非線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)，橋式整流器“反饋網(wǎng)絡(luò)”是一個(gè)電阻“反饋”電阻實(shí)際上是并聯(lián)在一個(gè)二極管上的，不存在反饋概念。90反饋電路中對(duì)“電路”和“反饋網(wǎng)絡(luò)”提出要求和限制“電路”是一個(gè)含有受控源的電路，一個(gè)PNP型晶體管?！胺答伨W(wǎng)絡(luò)”是一個(gè)電阻。 “電路”本身是一個(gè)含有受控源的電路，是單向傳輸?shù)碾娐?。在該“電路”中只有輸入信?hào)被傳輸給負(fù)載，卻沒(méi)有負(fù)載反作用。外面的電阻接入后，負(fù)載對(duì)信號(hào)源的反作用就出現(xiàn)了，輸出中的部分信號(hào)經(jīng)電阻返回到輸入端作為輸入信號(hào)的一部分重新進(jìn)入電路，從而影響整個(gè)電路的性能。所以，這是一個(gè)含有反饋的電路。

91由單向傳輸電路和反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的反饋電路與信號(hào)流圖是輸入信號(hào)，是反饋信號(hào)，稱(chēng)為凈輸入信號(hào)92反饋的基本方程式反饋基本方程式是說(shuō)明有反饋時(shí)電路的傳遞函數(shù)與無(wú)反饋時(shí)傳遞函數(shù)之間關(guān)系的表達(dá)式開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)

反饋系數(shù)

閉環(huán)放大倍數(shù)

由于，所以有環(huán)路增益：反饋深度：93下標(biāo)中，第一個(gè)v代表位于分子上的輸出信號(hào)是電壓量；第二個(gè)v表示位于分母上的信號(hào)是電壓量；第三個(gè)f表示是有反饋的增益，沒(méi)有f表示是開(kāi)環(huán)情況下的增益或反饋系數(shù)。94反饋的組態(tài)及判斷方法：負(fù)反饋和正反饋反饋的組態(tài)是指反饋是正反饋還是負(fù)反饋；是電壓反饋還是電流反饋；是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋；是直流反饋還是交流反饋。根據(jù)放大和反饋電路的相位-頻率特性，反饋系統(tǒng)可以形成兩種特性的反饋：(1)負(fù)反饋：加入反饋后凈輸入