數(shù)字射頻收發(fā)模塊原理與設(shè)計(jì)-有源電子元器件

數(shù)字射頻收發(fā)通信模塊原理與設(shè)計(jì)

----有源電子元器件2有源電子元器件的名稱、分類、形狀、用途一、有源（active）電子元器件的定義如果電子元器件工作時(shí)，其內(nèi)部有電源存在，則這種器件叫做有源器件。從電路性質(zhì)上看，有源器件有兩個(gè)基本特點(diǎn)： （1）

自身消耗電能。 （2）

除了輸入信號(hào)外，還必須要有外加電源才可以正常工作。3有源電子元器件的名稱、分類、形狀、用途二、有源（active）電子元器件的分類有源器件是電子電路的主要器件，從物理結(jié)構(gòu)、電路功能和工程參數(shù)上，有源器件可以分為分立器件和集成電路兩大類。分立器件：電子管、晶體管集成電路：模擬集成電路、數(shù)字集成電路4分立器件：電子管：電子管又名真空管，所以又稱為電真空器件。晶體管：屬于半導(dǎo)體器件，導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間?？煞譃槎O管、三極管和場(chǎng)效應(yīng)管等等。5晶體二極管一、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性1.概念⑴半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介乎于導(dǎo)體和絕緣體之間。如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。⑵影響半導(dǎo)體導(dǎo)電能力的因素光照↑→導(dǎo)電能力↑如：光敏元件溫度↑→導(dǎo)電能力↑如：熱敏元件摻雜——純凈的半導(dǎo)體中摻入微量的某些雜質(zhì)，會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力明顯改變。摻雜↑→導(dǎo)電能力如：P型、N型半導(dǎo)體。6⑶常用的半導(dǎo)體材料鍺

Ge硅

Si硅和鍺為四價(jià)元素，最外層有四個(gè)價(jià)電子32142-8-18-42-8-42.本征半導(dǎo)體純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體sisisisi最外層八個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵內(nèi)的價(jià)電子對(duì)⑴共價(jià)鍵共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定導(dǎo)電能力很弱SiGe價(jià)電子7⑵本征激發(fā)（熱激發(fā)）sisisisi空穴自由電子自由電子本征激發(fā)成對(duì)產(chǎn)生空穴⑶兩種載流子半導(dǎo)體中有自由電子和空穴兩種載流子本征半導(dǎo)體兩端外加電壓時(shí)，將出現(xiàn)兩部分電流，電子流和空穴流。⑷復(fù)合復(fù)合使自由電子和空穴成對(duì)減少

在一定溫度下，熱激發(fā)和復(fù)合處于動(dòng)平衡狀態(tài)。半導(dǎo)體中的載流子數(shù)目一定。溫度升高、光照增強(qiáng)使價(jià)電子擺脫原子核的束縛自由電子與空穴相遇8多余電子3.雜質(zhì)半導(dǎo)體⑴N型半導(dǎo)體（電子半導(dǎo)體）本征半導(dǎo)體中摻入微量的五價(jià)元素磷特點(diǎn)：多數(shù)載流子——自由電子少數(shù)載流子——空穴N型半導(dǎo)體++++++++示意圖P+sisisi硅晶體中摻磷出現(xiàn)自由電子磷

P152-8-5p9P型半導(dǎo)體－－－－－－－－示意圖空穴⑵P型半導(dǎo)體（空穴半導(dǎo)體）特點(diǎn)：多數(shù)載流子——空穴少數(shù)載流子——自由電子本征半導(dǎo)體中摻入微量的三價(jià)元素硼B(yǎng)-sisisi硅晶體中摻硼出現(xiàn)空穴多數(shù)載流子數(shù)目由摻雜濃度確定少數(shù)載流子數(shù)目與溫度有關(guān).溫度↑→少子↑結(jié)論：52-3硼

BB10二、PN結(jié)

同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，在它們的交界面處形成的特殊區(qū)域。1.PN結(jié)2.PN結(jié)的形成PNPN結(jié)P區(qū)和N區(qū)的載流子濃度不同由載流子的濃度差→多子擴(kuò)散－－－－－－－－P++++++++NN區(qū)P區(qū)P區(qū)N區(qū)電子空穴正負(fù)離子顯電性→建立空間電荷區(qū)→形成內(nèi)電場(chǎng)－－－－－－－－P++++++++N+-自建電場(chǎng)11內(nèi)電場(chǎng)反對(duì)多子擴(kuò)散有利少子漂移擴(kuò)散=漂移動(dòng)平衡→空間電荷區(qū)寬度確定→PN結(jié)形成PN結(jié)——空間電荷區(qū)PN結(jié)也稱為高阻區(qū)、耗盡層－－P++NPN結(jié)+-自建電場(chǎng)123.PN結(jié)的單向?qū)щ娦寓臥N結(jié)正向?qū)ìF(xiàn)象：燈亮、電流大（mA級(jí)）原因：，使PN結(jié)變窄，由多數(shù)載流子形成較大的正向電流。結(jié)論：PN結(jié)正向?qū)?，正向電流大、正向電阻小。PN結(jié)變窄-PNEmA+-+-+I13⑵PN結(jié)反向截止現(xiàn)象：燈不亮、

電流很小（μA級(jí)）原因：、方向一致，使PN結(jié)變寬，由少數(shù)載流子形成很小的反向電流。結(jié)論：PN結(jié)反向截止，反向電流小、反向電阻大。PN結(jié)變寬-+PNEμ-++-A14三、半導(dǎo)體二極管1.基本結(jié)構(gòu)及符號(hào)點(diǎn)接觸型：結(jié)面小、結(jié)電容小，適用高頻小電流場(chǎng)合。如：檢波電路、數(shù)字開關(guān)電路面接觸型：結(jié)面大、結(jié)電容大，用在低頻電路如：整流電路D陰極陰極陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極陽(yáng)極陽(yáng)極點(diǎn)接觸型面接觸型外形符號(hào)15半導(dǎo)體二極管圖片16半導(dǎo)體二極管圖片172.伏安特性UBR——

反向擊穿電壓⑴正向特性死區(qū)電壓=0.1V（鍺管）0.5V（硅管）UD=0.2~0.3V

（鍺管）0.6~0.7V

（硅管）導(dǎo)通后管壓降：⑵反向特性UIo死區(qū)+--+UBRUD18UIoUBRUDID⑶溫度對(duì)二極管的影響①溫度升高二極管正向壓降減小溫度↑→載流子↑→→導(dǎo)電能力↑→等效電阻↓→→正向壓降UD↓②溫度升高二極管反向電流增大溫度↑→少數(shù)載流子↑→反向電流↑溫度每升高10°C。反向電流增大一倍。193.主要參數(shù)（1）最大整流電流IDM二極管長(zhǎng)期使用時(shí)，允許流過二極管的最大正向平均電流。（點(diǎn)接觸型<幾十mA，面接觸型較大）（2）反向工作峰值電壓URM二極管不被反向擊穿時(shí)允許承受的最大反向電壓。一般URM是UBR的一半（或三分之二）。（3）反向峰值電流IRM在URM下對(duì)應(yīng)的反向電流。IRM愈小愈好。20四、二極管的應(yīng)用理想二極管的開關(guān)特性正向?qū)ǚ聪蚪刂?-開關(guān)閉合+-開關(guān)斷開21四、二極管的應(yīng)用1.限幅電路

限幅器的功能就是限制輸出電壓的幅度

例電路如圖。已知ui

=10sinωt（V），且E=5V，試分析工作原理，并作出輸出電壓uo的波形。5V10Voωtui（b）o5Vωtuo解：圖(a)⑴ui

＜E，D

截止，uR=0，∴輸出uo~

ui

Eui

RD（a）uo電路為正限幅電路⑵ui

＞E，D

導(dǎo)通，uD=0，∴輸出uo=E22例2.二極管整流作用ui

RD（a）uoui

RD（b）uo圖示兩個(gè)電路。已知ui

=10sinωt（V），試畫出輸出電壓uo的波形。解：⑴圖(a)ui

＞0，D

導(dǎo)通，uo=0，

ui

＜0，D

截止，uo

~ui

⑵圖(b)ui

＞0，D導(dǎo)通，uo

=ui

，

ui

＜0，D截止，uo=010Voωtui-10Voωtui10Voωtui23UA>UB，DA先導(dǎo)通，

DA起鉗位作用，使UF=3V。FAB-12V0V+3VDARDBUB＜UF

，DB截止，

將UB與UF隔離DA、DB，為理想二極管

3.二極管的鉗位和隔離應(yīng)用例電路中，輸入端UA=+3V，UB=0V，試求輸出端F的電位UF。解：244.二極管門電路F=A?B

⑴二極管與門①分析規(guī)定高電平3V→邏輯“1”低電平0V→邏輯“0”②真值表③邏輯表達(dá)式④邏輯符號(hào)FAB＆FD1D2AB+12VR25FD1D2AB-12VRF=A+B

⑵二極管或門①分析規(guī)定高電平3V→邏輯“1”低電平0V→邏輯“0”②真值表③邏輯表達(dá)式④邏輯符號(hào)FAB≥1

26五、特殊二極管（1）結(jié)構(gòu)和符號(hào)1、穩(wěn)壓二極管UIUZminIZminIZmaxUZIZoaUZmaxb-+DZ符號(hào)面接觸型硅二極管（2）伏安特性正向特性與普通硅二極管相同①未擊穿區(qū)（oa段）I≈0，反向截止②擊穿區(qū)（穩(wěn)壓區(qū)

ab段）特性陡直，電壓基本不變，具有穩(wěn)定電壓作用動(dòng)態(tài)電阻：動(dòng)態(tài)電阻愈小穩(wěn)壓效果愈好③熱擊穿區(qū)（b點(diǎn)以下線段）過熱燒壞PN結(jié)27③電壓溫度系數(shù)U①穩(wěn)定電壓UZ穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值②動(dòng)態(tài)電阻

越小，穩(wěn)壓越好溫度變化1°C，穩(wěn)壓值變化的百分?jǐn)?shù)。④穩(wěn)定電流IZ、最大穩(wěn)定電流Izmax使用時(shí)穩(wěn)壓管的電流要大于IZ，小于最大穩(wěn)定電流Izmax⑤最大允許功耗PZM穩(wěn)壓管不發(fā)生熱擊穿的最大功率損耗（3）穩(wěn)壓二極管的參數(shù)硅穩(wěn)壓管：28（1）符號(hào)和特性符號(hào)特性u(píng)iO暗電流E=200lxE=400lx工作條件：

反向偏置（2）主要參數(shù)電學(xué)參數(shù)：暗電流，光電流，最高反向工作電壓光學(xué)參數(shù)：光譜范圍，靈敏度，峰值波長(zhǎng)實(shí)物照片2、光電二極管293、發(fā)光二極管

當(dāng)管子接正向電壓,有電流通過時(shí),會(huì)發(fā)出光線。不同半導(dǎo)體材料的二極管發(fā)出的光線的顏色不同。發(fā)光二極管用于信號(hào)指示、數(shù)碼管顯示器。

發(fā)光二極管是一種將電能轉(zhuǎn)換成光能的顯示器件。發(fā)光二極管的伏安特性和普通二極管相似，死區(qū)電壓為0.9~1.1V，其正向工作電壓為1.5~2.5V,工作電流為5~15mA。反向擊穿電壓較低，一般小于10V。符號(hào)+-磷砷化鎵（GaAsP）材料發(fā)紅光或黃光，磷化鎵（GaP）材料發(fā)紅光或綠光，氮化鎵（GaN）材料發(fā)藍(lán)光，碳化硅（SiC）材料發(fā)黃光，砷化鎵（GaAs）材料發(fā)不可見的紅外線。3031半導(dǎo)體（晶體）三極管（雙極型晶體管）一、

三極管結(jié)構(gòu)及其放大作用B基極E發(fā)射極C集電極NPN型PNP型1.結(jié)構(gòu)及類型NNP發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECIBIEICTBECIBIEICTB基極E發(fā)射極C集電極PPN32半導(dǎo)體三極管圖片33BECNNP基極發(fā)射極集電極基區(qū)：摻雜濃度最低并且很薄集電區(qū)：摻雜濃度較低發(fā)射區(qū)：摻雜濃度最高2.晶體管的放大原理（1）晶體管的電流放大條件

①內(nèi)部條件

三個(gè)區(qū)摻雜濃度不同，厚薄不同。34②外部條件發(fā)射結(jié)加上正向電壓，集電結(jié)加上反向電壓NNPBEC++－－BECT++－－UBE

UBC即：NPN型或PPNBEC－－++BECT－－++UBE

UBC

PNP型為：或35（2）放大原理（NPN型）

擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流IE，復(fù)合運(yùn)動(dòng)（主要部分）形成基極電流IB，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流IC。少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量電子從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少數(shù)擴(kuò)散到基區(qū)的電子與空穴復(fù)合因集電區(qū)面積大，在外電場(chǎng)作用下大部分?jǐn)U散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)基區(qū)空穴的擴(kuò)散36mAAmAIETRBIBECEBICRC+－－+共發(fā)射極放大實(shí)驗(yàn)電路IB(mA)

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1IC(mA)0.005

0.99

2.08

3.17

4.26

5.40IE(mA)0.005

1.01

2.12

3.23

4.34

5.50晶體管電流測(cè)試數(shù)據(jù)

3.晶體管的電流分配關(guān)系37②IC、IE>>IB

，IC與IB之比稱為直流(靜態(tài))電流放大系數(shù)①IE=IC+IB（KCL定律）結(jié)論：③ΔIC、ΔIE>>ΔIB

，ΔIC與ΔIB之比稱為

交流(動(dòng)態(tài))電流放大倍數(shù)38二

、

晶體三極管特性曲線及主要參數(shù)ICmAAV1V2UCEUBERBIBECEB

實(shí)驗(yàn)線路輸入回路→輸入特性IB=f（UBE）|UCE輸出回路→輸出特性IC=f（UCE）|IB39死區(qū)電壓，硅管0.5V，鍺管0.2V。令UCE=常數(shù)IB=f（UBE）1.輸入特性工作壓降：UBE0.6~0.7V,硅管UBE0.2~0.3V鍺管IB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1V0402.輸出特性1234IC(mA)UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A0⑴放大區(qū)當(dāng)UCE大于一定的數(shù)值時(shí)，IC只與IB有關(guān)，IC=IB。此區(qū)域滿足IC=IB稱為線性區(qū)（放大區(qū)）。41此區(qū)域中:IB=0,IC=ICEO,UBE<死區(qū)電壓，稱為截止區(qū)。IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A0⑵截止區(qū)ICEO42IC(mA)1234UCE(V)

36

9

12IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中UCE＜UBE,集電結(jié)正偏，IC不受IB影響，UCE0,稱為飽和區(qū)。0⑶飽和區(qū)UCES433.主要參數(shù)前述電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點(diǎn)，稱為共射接法，相應(yīng)地還有共基、共集接法。共射直流電流放大系數(shù)：⑴電流放大系數(shù)共射交流電流放大系數(shù)：常用的小功率晶體管，β值一般為20～200。44①集-基極反向電流ICBO（發(fā)射極開路）ICBO是集電結(jié)反偏由少子的漂移形成的反向電流，受溫度的變化影響。⑵兩個(gè)極間反向電流AICBO溫度↑→少子↑→ICBO↑ICBO越小越好45②集-射極穿透電流ICEO（基極開路）AICEOICEO=(1+)ICBO，溫度↑→ICBO↑

→ICEO↑↑→IC↑ICEO不受IB控制,IB=0時(shí),IC=ICEO;IB≠0時(shí),IC=IB+ICEO,電流ICEO，受溫度變化的影響較大。所以集電極電流應(yīng)為：IC=

IB+ICEO當(dāng)溫度上升時(shí)，ICEO增加，IC也相應(yīng)增加。所以三極管的溫度特性較差。ICEO越小越好，不宜超過10046①集電極最大允許耗散功率PCM⑶極限參數(shù)③集-射極反向擊穿電壓U(BR)CEO基極開路時(shí)集---射極之間的擊穿電壓U(BR)CEO晶體管允許結(jié)溫下的最大熱損耗使用晶體管時(shí)：IC≤ICM、UCE≤

U(BR)CEO、UCEIC≤

PCM②集電極最大允許電流ICMIC↑

→↓→當(dāng)值下降到正常值的三分之二時(shí)的集電極電流即為ICM。47ICUCEPCM=

UCEICICMU(BR)CEO安全工作區(qū)o48⑷頻率參數(shù)①共射截止頻率f

晶體管的值隨頻率而發(fā)生變化。頻率較低時(shí)，值基本不變，頻率較高時(shí)，開始下降，降到0.707倍時(shí)的頻率,稱為截止頻率f

。01100100.707β0fTβ0104105fB106107108

f(Hz)β②特征頻率fT值降到1時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率。49圖示電路中，晶體管均為硅管,β=30，試分析各晶體管的工作狀態(tài)。例+10V1kΩIC+6V5kΩIB(a)解：（1）因?yàn)榛鶚O偏置電源+6V大于管子的導(dǎo)通電壓，故管子的發(fā)射結(jié)正偏，管子導(dǎo)通，電流：因?yàn)镮C>ICS，所以管子工作在飽和區(qū)。50+10V1kΩIC-2V5kΩIB+10V1kΩIC+2V5kΩIB(c)

(b)作業(yè)51場(chǎng)效晶體管(FET)（單極型晶體管）場(chǎng)效晶體管與雙極型晶體管不同，它是利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制電流的一種半導(dǎo)體器件，輸出電流取決于輸入電壓，不需要信號(hào)源提供電流；輸入電阻高（可達(dá)109Ω—1015Ω

），溫度穩(wěn)定性好。耗盡型增強(qiáng)型（PMOS管）（NMOS管）P溝道N溝道絕緣柵型MOS管結(jié)型JFET管P溝道N溝道（PMOS管）（NMOS管）分類:（六種類型）P溝道N溝道52場(chǎng)效應(yīng)管有三個(gè)極：源極（s）、柵極（g）、漏極（d），對(duì)應(yīng)于晶體管的e、b、c；有三個(gè)工作區(qū)域：截止區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)，對(duì)應(yīng)于晶體管的截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)。一、

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效晶體管(FET)（單極型晶體管）導(dǎo)電溝道源極柵極漏極符號(hào)結(jié)構(gòu)示意圖通過Ugs控制導(dǎo)電溝道的寬度53二、

絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管⑴結(jié)構(gòu)和符號(hào)P型襯底絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管是一種金屬(M)-氧化物(O)-半導(dǎo)體(S)結(jié)構(gòu)的場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱為MOS（MetalOxideSemiconductor）管金屬鋁電極兩個(gè)N+區(qū)PN+

N+G(柵極)S(源極)D(漏極)1.Ｎ溝道增強(qiáng)型MOS管SiO2絕緣層Ｎ溝道GSD增強(qiáng)型NMOS管柵極漏極源極

b襯底

柵極和其它電極及硅片之間是絕緣的，稱絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管。54P溝道增強(qiáng)型MOS管結(jié)構(gòu)圖GSD增強(qiáng)型PMOS管柵極漏極源極

b襯底NP+

P+GSD55⑵工作原理

uGS增大，反型層（導(dǎo)電溝道）將變厚變長(zhǎng)。當(dāng)反型層將兩個(gè)N區(qū)相接時(shí)，形成導(dǎo)電溝道。增強(qiáng)型管SiO2絕緣層襯底耗盡層空穴高摻雜反型層大到一定值才開啟56增強(qiáng)型MOS管uDS對(duì)iD的影響

iD隨uDS的增大而增大，可變電阻區(qū)

uGD＝UT,預(yù)夾斷

iD幾乎僅僅受控于uGS，恒流區(qū)剛出現(xiàn)夾斷uDS的增大幾乎全部用來(lái)克服夾斷區(qū)的電阻57⑶輸出特性I

D(mA)Ⅰ區(qū)Ⅱ區(qū)Ⅲ區(qū)UGS=5V4.5V4V3.5V3V2.5V(UT)02468UDS(V)25413②恒流區(qū)（Ⅱ區(qū)）：UGS＞UT，UDS較大時(shí)，UGS一定，則ID不變（恒流）。用跨導(dǎo)gm來(lái)表示UGS對(duì)ID的控制作用。①可變電阻區(qū)（Ⅰ區(qū)）：UGS＞UT，UDS很小場(chǎng)效應(yīng)管相當(dāng)于一個(gè)壓控電阻

UGD=UGS－VDS＞UT時(shí)③截止區(qū)：UGS≤UT電流ID=0管子處于截止?fàn)顟B(tài)。④擊穿區(qū)（Ⅲ區(qū)）:當(dāng)UDS太大時(shí)，PN結(jié)反向擊穿，使ID急劇增加，會(huì)造成管子損壞。5812ID(mA)

4UT02468UGS(V)826UDS=常數(shù)⑷轉(zhuǎn)移特性其中IDO是UGS=2UT時(shí)的ID值2.Ｎ溝道耗盡型MOS管GSD耗盡型NMOS管柵極

漏極

源極

b襯底GSPN+

N+D預(yù)埋了導(dǎo)電溝道

59I

D(mA)3V2V1VUGS=0V-1V-2V0481214UDS(V)410826Ⅰ區(qū)Ⅲ區(qū)Ⅱ區(qū)-4-2024UGS(V)ID(mA)

4UP826UDS=常數(shù)耗盡型NMOS管輸出特性耗盡型NMOS管轉(zhuǎn)移特性UP(UGS(off))——夾斷電壓

UGS=UP(UGS(off))時(shí)，導(dǎo)電溝道消失，ID≈0

UGS↑→溝道加寬→ID↑，UGS↓→溝道變窄→ID↓601.場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)（1）在場(chǎng)效應(yīng)管中，溝道是唯一的導(dǎo)電通道，導(dǎo)電過程只有一種極性的多數(shù)載流子，為單極型管；（2）場(chǎng)效應(yīng)管是通過柵源UGS電壓來(lái)控制電流ID，為壓控元件；（3）場(chǎng)效應(yīng)管輸入電阻大；（4）漏源極可互換使用；（5）利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，因此它的溫度穩(wěn)定性較好。二、

場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)和主要參數(shù)612.場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)⑴直流參數(shù)①輸入電阻RGS②耗盡型MOS管的夾斷電壓UP(UGS(off))，③增強(qiáng)型MOS管的開啟電壓UT(UGS(th))，

④漏極飽和電流IDSS。62⑶極限參數(shù)

最大漏極電流IDM、最大耗散功率PDM、漏源擊穿電壓U（BR）DS。柵、源擊穿電壓U（BR）GS。②極間電容：Cgs和Cgd為1~3pF，Cds約為0.1~1pF。極間電容的存在決定了管子的最高工作頻率和工作速度單位：S，或mS⑵交流參數(shù)①低頻跨導(dǎo)gm：當(dāng)UDS=常數(shù)，63

場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的比較電流控制電壓控制控制方式電子和空穴兩種載流子同時(shí)參與導(dǎo)電載流子電子或空穴中一種載流子參與導(dǎo)電類型

NPN和PNPN溝道和P溝道放大參數(shù)

rce很高

rds很高

輸出電阻輸入電阻較低較高

雙極型三極管

單極型場(chǎng)效應(yīng)管熱穩(wěn)定性差好制造工藝較復(fù)雜簡(jiǎn)單，成本低對(duì)應(yīng)電極

B—E—C

G—S—D64三、

場(chǎng)效應(yīng)管的應(yīng)用（開關(guān)作用）+EDUIRDTUOUI+EDRDTUO輸入U(xiǎn)I=0

時(shí)：+EDRDTUOUGS≤UT，處于截止?fàn)顟B(tài)。輸出UO=EDUO+EDRDRON輸入U(xiǎn)I=ED

時(shí)：UGS≥UT，處于導(dǎo)通狀態(tài)。導(dǎo)通電阻為RON，且RD＞＞RON65總結(jié)分立元件：二極管三極管場(chǎng)效應(yīng)管66模擬集成電路分類：運(yùn)算放大器模擬乘法器鎖相環(huán)電源管理芯片主要構(gòu)成電路：放大器、濾波器、反饋電路、基準(zhǔn)源電路、開關(guān)電容電路等。67一、

集成運(yùn)算放大電路（1）直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采用差分放大電路和電流源電路。（2）用復(fù)雜電路實(shí)現(xiàn)高性能的放大電路，因?yàn)殡娐窂?fù)雜并不增加制作工序。（3）用有源元件替代無(wú)源元件，如用晶體管取代難于制作的大電阻。（4）采用復(fù)合管。

1.

集成運(yùn)放的特點(diǎn)集成運(yùn)算放大電路，簡(jiǎn)稱集成運(yùn)放，是一個(gè)高性能的直接耦合多級(jí)放大電路。因首先用于信號(hào)的運(yùn)算，故而得名。682.集成運(yùn)放電路的組成兩個(gè)輸入端一個(gè)輸出端

若將集成運(yùn)放看成為一個(gè)“黑盒子”，則可等效為一個(gè)雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。69集成運(yùn)放電路四個(gè)組成部分的作用輸入級(jí)：前置級(jí)，多采用差分放大電路。要求Ri大，輸入端耐壓高。中間級(jí)：主放大級(jí)，多采用共射放大電路。要求有足夠的放大能力。輸出級(jí)：功率級(jí)，多采用準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)。要求Ro小，最大不失真輸出電壓盡可能大。偏置電路：為各級(jí)放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。采用電流源電路。703.集成運(yùn)放的符號(hào)和電壓傳輸特性

uO=f(uP-uN)

由于Aod高達(dá)幾十萬(wàn)倍，所以集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)的最大輸入電壓(uP－uN)的數(shù)值僅為幾十～一百多微伏。在線性區(qū)：uO＝Aod(uP－uN)

Aod是開環(huán)差模放大倍數(shù)。非線性區(qū)

(uP－uN)的數(shù)值大于一定值時(shí)，集成運(yùn)放的輸出不是＋UOM

,

就是－UOM，即集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)。714.負(fù)反饋電路基本放大電路的放大倍數(shù)反饋系數(shù)反饋放大電路的放大倍數(shù)72凈輸入量可忽略不計(jì)5.深度負(fù)反饋的實(shí)質(zhì)73

電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路6.深度負(fù)反饋條件下電壓放大倍數(shù)的估算74因?yàn)閡O為有限值，Aod＝∞，所以u(píng)N－uP＝0，即因?yàn)閞id＝∞，所以

理想運(yùn)放參數(shù)特點(diǎn)：Aod＝∞，rid＝∞，ro＝0。電路特征：反饋網(wǎng)絡(luò)為無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，如圖。uN＝uP－－虛短路iN＝iP＝0－－虛斷路求解放大倍數(shù)的基本出發(fā)點(diǎn)7.理想運(yùn)放情況下負(fù)反饋放大電路的估算75二、

集成運(yùn)放電路分析1.讀圖方法已知電路圖，分析其原理和功能、性能。（1）了解用途：了解要分析的電路的應(yīng)用場(chǎng)合、用途和技術(shù)指標(biāo)。（2）化整為零：將整個(gè)電路圖分為各自具有一定功能的基本電路。（3）分析功能：定性分析每一部分電路的基本功能和性能。（4）統(tǒng)觀整體：電路相互連接關(guān)系以及連接后電路實(shí)現(xiàn)的功能和性能。（5）定量計(jì)算：必要時(shí)可估算或利用計(jì)算機(jī)計(jì)算電路的主要參數(shù)。762.舉例：型號(hào)為F007的通用型集成運(yùn)放對(duì)于集成運(yùn)放電路，應(yīng)首先找出偏置電路，然后根據(jù)信號(hào)流通順序，將其分為輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)電路。77

若在集成運(yùn)放電路中能夠估算出某一支路的電流，則這個(gè)電流往往是偏置電路中的基準(zhǔn)電流。找出偏置電路78雙端輸入、單端輸出差分放大電路以復(fù)合管為放大管、恒流源作負(fù)載的共射放大電路用UBE倍增電路消除交越失真的準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)三級(jí)放大電路簡(jiǎn)化電路

分解電路79輸入級(jí)的分析

T3、T4為橫向PNP型管，輸入端耐壓高。共集形式，輸入電阻大，允許的共模輸入電壓幅值大。共基形式頻帶寬。共集-共基形式Q點(diǎn)的穩(wěn)定：T（℃）↑→IC1↑IC2↑→IC8↑IC9與IC8為鏡像關(guān)系→IC9↑因?yàn)镮C10不變→IB3↓IB4↓→IC3↓IC4↓→IC1↓IC2↓T1和T2從基極輸入、射極輸出T3和T4從射極輸入、集電極輸出80輸入級(jí)的分析T7的作用：抑制共模信號(hào)

T5、T6分別是T3、T4的有源負(fù)載，而T4又是T6的有源負(fù)載。作用？+++++++_放大差模信號(hào)+___特點(diǎn)：輸入電阻大、差模放大倍數(shù)大、共模放大倍數(shù)小、輸入端耐壓高，并完成電平轉(zhuǎn)換（即對(duì)“地”輸出）。81中間級(jí)的分析中間級(jí)是主放大器，它所采取的一切措施都是為了增大放大倍數(shù)。

F007的中間級(jí)是以復(fù)合管為放大管、采用有源負(fù)載的共射放大電路。由于等效的集電極電阻趨于無(wú)窮大，故動(dòng)態(tài)電流幾乎全部流入輸出級(jí)。中間級(jí)輸出級(jí)82輸出級(jí)的分析D1和D2起過流保護(hù)作用，未過流時(shí)，兩只二極管均截止。

iO增大到一定程度，D1導(dǎo)通，為T14基極分流，從而保護(hù)了T14。準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)，UBE倍增電路消除交越失真。中間級(jí)輸出級(jí)電流采樣電阻特點(diǎn)：輸出電阻小最大不失真輸出電壓高83判斷同相輸入端和反相輸入端84F007所具有的高性能Ad較大：放大差模信號(hào)的能力較強(qiáng)Ac較?。阂种乒材Ｐ盘?hào)的