1、模擬電子線路石松 主講第一章 常用半導體器件1.1半導體基礎知識1.1.1本征半導體一、半導體材料的一些物理特性1.對溫度的反應半導體的電阻率隨溫度的上升迅速下降。金屬導體的電阻率隨溫度的上升略有增加。2.雜質的影響半導體在常溫下的電阻率較高，若摻上極微量的雜質，電阻率則顯著下降。3.光的影響在光的照射下，半導體的電阻率會顯著下降。二、本征半導體純凈的、沒有結構缺陷的半導體晶體叫本征半導體。特點：1.原子間通過共價鍵構成晶格，電子束縛在晶格中2.導電能力很差硅和鍺都是4價元素。圖1.1.1 本征半導體結構示意圖三、本征半導體中的兩種載流子1.本征激發本征半導體的價電子獲得足夠能量掙脫共價鍵的束

2、縛，而成為自由電子的現象叫本征激發。2.自由電子不受晶格的束縛，可以在晶格間自由移動的電子。圖1.1.2 本征半導體中的自3.空穴由電子和空穴價電子離開共價鍵后留下的空位叫做空穴。空穴帶正電荷，在電場作用下，它可以在晶格間定向移動，方向正好與自由電子的移動方向相反。空穴的移動實際上是能量較低的自由電子移動的結果。只有能自由移動的帶電粒子才能導電。四、本征半導體中載流子的濃度本征激發產生的自由電子和空穴是成雙成對的，因此在本征半導體中，自由電子和空穴的濃度相等。相同溫度下，本征鍺中的載流子濃度遠大于本征硅中的載流子濃度。自由電子濃度記作，空穴濃度記作，在本征半導體中，有。1.1.2雜質半導體一、

3、N型半導體在純凈半導體中摻入極微量的五價元素（如磷）后，半導體中的自由電子濃度遠大于空穴濃度。施主雜質：除形成共價鍵所需的電子外，還能額外提供游離電子的雜質。施主正離子：施主雜質失去游離電子成為施主正離子。圖1.1.3 N型半導體多數載流子（多子）：摻雜半導體中高濃度的導電載流子。少數載流子（少子）：摻雜半導體中低濃度的導電載流子。在相同溫度下，摻雜后的兩種載流子濃度的乘積等于本征半導體中載流子濃度的乘積。即。二、P型半導體在純凈半導體中摻入極微量的三價元素（如硼）后，半導體中的空穴濃度遠大于自由電子濃度。受主雜質：極易獲得電子形成共價鍵的雜質。受主負離子：受主雜質獲得電子，因帶負電而成為受主

4、負離子。圖1.1.4 P型半導體1.1.3 PN結一、半導體內的導電過程1.漂移電流在電場作用下，自由電子和空穴發生定向漂移運動而形成漂移電流。漂移電流分為自由電子電流和空穴電流兩種，其和為總漂移電流。2.擴散電流半導體載流子（自由電子或空穴）的濃度若分布不勻，則產生濃度差，這將導致載流子從濃度高的區域向濃度低的區域擴散而形成擴散電流。二、PN結的形成將半導體材料的一半制成型，一半制成型，則型半導體和型半導體的交界處就會形成PN結。(a)P區與N區中載流子的運動 (b)平衡狀態下的PN結圖1.1.5 PN結的形成PN結的形成過程：1.將型半導體與型半導體連接在一起時，由于交界處兩側的載流子濃度

5、相差懸殊，于是區中的多子自由電子向區擴散，區中的多子空穴向區擴散。載流子的擴散運動形成擴散電流。2.原來型和型半導體是電中性的，由于擴散作用，使得型半導體靠近交界處的地方因失去空穴而帶負電，型半導體靠近交界處的地方因失去自由電子而帶正電，因而交界處形成空間電荷區，產生內建電場。3.在內建電場的作用下，區中的少子自由電子向區漂移，區中的少子空穴向區漂移，形成與擴散電流方向相反的漂移電流。4. 隨著內建電場的增強，擴散電流進一步減小，漂移電流進一步增大，最后，當擴散電流等于漂移電流時，結處的電流達到動態平衡，結處的總電流為。結由帶電的不能自由移動的離子構成，由于這個地方沒有載流子，或者說載流子已經

6、耗盡，所以結區又稱為耗盡區（耗盡層）。由于結區的內建電場對載流子的擴散具有阻礙作用，所以結區又叫勢壘區或阻擋層。耗盡層的電阻較大，外加電壓主要落在這個區。三、PN結的單向導電性1.PN結外加正向電壓（正向偏置）外加電壓降低了結勢壘高度，使得擴散作用增強，漂移作用減弱，從而造成正向擴散電流大于反向漂移電流，結正向導通。由于擴散作用的載流子是多子，因而擴散電流可以很大。圖1.1.6 PN結加正向電壓時導通2.PN結外加反向電壓（反向偏置）增加結勢壘高度，擴散作用被抑制，漂移作用占主導地位。由于漂移電流的載流子是少子，所以反向電流極小，結可視作截止。圖1.1.7 PN結加反向電壓時截止四、PN結的電

7、流方程（二極管方程） 反向飽和電流 電子的電荷量 玻爾茲曼常數 絕對溫度令，則有常溫（）下，五、PN結的反向擊穿1.齊納擊穿結在強電場的作用下，晶格共價鍵中的電子被拉出而參與導電，致使參與導電的載流子數量迅速增加，反向電流急劇增大。擊穿電壓隨溫度上升而下降。2.雪崩擊穿游離的電子在電場作用下獲得較大動能，在漂移的途中將遇到的束縛在共價鍵中的電子撞出來，產生新的電子空穴對，這碰撞產生的電子又在電場的加速作用下碰撞出新的電子空穴對，致使參與導電的載流子數量急劇上升，反向電流驟增。擊穿電壓隨溫度上升而增大。六、PN結的伏安特性圖1.1.8 PN結的伏安特性七、PN結的電容效應1.勢壘電容(a)耗盡層

8、的電荷隨外加電壓變化 (b)勢壘電容與外加電壓的關系圖1.1.9 PN結的勢壘電容隨著外加電壓的變化，結勢壘區的寬度跟著變化，這導致結內不同極性的電荷量也發生變化，于是結起到貯存、釋放電荷的作用。這種由于結勢壘區寬度的變化而形成的電容叫勢壘電容。勢壘電容相當于由兩塊平行極板相隔勢壘區而形成的電容，勢壘區越窄，勢壘電容越大；勢壘區越寬，勢壘電容越小。結正向偏置時，勢壘電容較大，反向偏置時，勢壘電容較小。2.擴散電容圖1.1.10 P區少子濃度分布曲線對結施加正向偏壓時，從區擴散到區的空穴（在區中空穴是少子）在區中靠近結的地方濃度很高，形成電荷堆積；同樣，從區擴散到區的電子在區中靠近結的地方也形成

9、電荷堆積。堆積在結區附近的電子、空穴的濃度隨著加在結上的外加電壓的變化而變化，于是形成擴散電容。結正向偏置時，結附近的少子濃度較高，隨電壓的變化改變明顯，因而此時擴散電容較大。結反向偏置時，結附近的少子濃度幾乎為，因而此時擴散電容較小，通常可以忽略。結電容1.2半導體二極管1.2.1半導體二極管的幾種常見結構圖1.2.1 二極管的幾種外形圖1.2.2 二極管的幾種常見結構1、點接觸型2、面接觸型3、平面型1.2.2二極管的伏安特性圖1.2.3 二極管的伏安特性一、實際二極管與PN結伏安特性的區別1.相同導通電流的情況下，正向導通時的導通電壓大于PN結的導通電壓。2.相同正偏電壓的情況下，正向電

10、流小于PN結的正向電流。3.反向飽和電流大于PN結的反向飽和電流。二、溫度對二極管伏安特性的影響1.溫度上升，少子濃度增加，引起二極管反向電流變大。2.PN結電流保持不變時，PN結的正向壓降隨著溫度的上升而減小（因為溫度上升，擴散作用增強）。3.增大反向電壓，PN結上的熱損耗（）加大，結溫升高，這將引起反向電流增大；在反向電壓不變的情況下，PN結上的熱損耗也進一步加大。不良的散熱條件可能會因這種惡性循環而造成PN結的熱擊穿。1.2.3二極管的主要參數1.最大整流電流2.最高反向工作電壓3.反向電流4.最高工作頻率1.2.4二極管的等效電路一、理想二極管及二極管特性的折線近似(a)理想二極管 (

11、b)正向導通時端電壓為常量 (c)正向導通時端電壓與電流成線性關系圖1.2.4 由伏安特性折線化得到的等效電路圖1.2.5 二極管加正向電壓的情況例1.2.1圖1.2.6 例1.2.1電路圖二、二極管的微變等效電路1.二極管的體電阻2.二極管的交流動態電阻(a)點及二極管動態電阻的物理意義 (b)二極管的動態電阻圖1.2.7 二極管的微變等效電路圖其中為二極管靜態工作點點的靜態電流3.二極管的微變等效電路簡化的二極管微變等效電路：圖1.2.8 直流電壓源和交流電壓源同時作用的二極管電路圖1.2.9 圖1.2.8所示電路的波形分析1.2.5穩壓二極管一、穩壓管的伏安特性(a)伏安特性 (b)符號

12、和等效電路圖1.2.10 穩壓管的伏安特性和等效電路二、穩壓管的主要參數1.穩定電壓2.穩定電流要穩定工作在上，擊穿電流應設置在和之間。3.額定功耗4.動態電阻5.溫度系數溫度每變化時穩壓值的變化量。穩定電壓小于為齊納擊穿；大于為雪崩擊穿；介于之間，兩種擊穿都有。穩定電壓為左右的管子溫度系數基本為0。例1.2.2圖1.2.11 穩壓管穩壓電路1.2.6其它類型二極管一、發光二極管(a)外形 (b)符號圖1.2.12 發光二極管工作于正向偏置狀態二、光電二極管（光敏二極管）(a)外形 (b)符號圖1.2.13 光電二極管的外形和符號(a)伏安特性 (b)工作在第一象限時的原理電路(c)工作在第三

13、象限時的原理電路 (d)工作在第四象限時的原理電路圖1.2.14 光電二極管的伏安特性工作在反向偏置狀態例1.2.3圖1.2.15 例1.2.3電路圖三、變容二極管工作在反向偏置狀態1.3晶體三極管1.3.1晶體管的結構及類型 (a)小功率管 (b)小功率管 (c)中功率管 (d)大功率管圖1.3.1 晶體管的幾種常見外形(a)NPN型硅管的結構 (b)NPN型管的結構示意圖 (c)晶體管的符號圖1.3.2 晶體管的結構和符號晶體三極管的制作特點：1.發射區采用重摻雜，多子濃度很高；2.基區做得很薄；3.集電區的摻雜適中。1.3.2晶體管的電流放大作用圖1.3.3 基本共射放大電路一、晶體管內

14、部載流子的運動以NPN型管為例。圖1.3.4 晶體管內部載流子運動與外部電流1.發射結加正向偏置電壓，集電結加反向偏置電壓；2.由于發射結所加的正向偏置電壓產生的電場削弱了發射結的內建電場，從而導致發射區的大量多子（電子）擴散進入基區，形成發射極電流；3.擴散進入基區的電子（非平衡少子）繼續向集電結方向擴散，除少量電子與基區的多子空穴復合外，大多數從發射區擴散進入基區的電子都能逃過被復合的厄運而到達集電結邊緣。在基區被復合掉的擴散電子可看成是從基極流出了，它們形成基極電流；4.很不幸，擴散到達集電結邊緣的電子（非平衡少子）在集電結強大的電場作用下被拉入集電區形成集電結電流；很明顯，有等式：由于

15、基區很薄，所以擴散進入基區的電子中被復合掉的部分不多，因此有：二、晶體管的電流分配關系發射極：基極：集電極：集電區和基區中的平衡少子在集電結強大的電場作用下發生漂移，形成集電結反向飽和電流（發射結開路時的集電結反向飽和電流）。：由基區擴散到發射區的空穴形成的空穴電流。綜上分析，易知：三、晶體管的共射電流放大系數1.共射直流電流放大系數整理，得其中稱為穿透電流（基極開路時）。通常很小，有希望穿透電流越小越好。2.共射交流電流放大系數3.共基直流電流放大系數容易推出：發射極電流分兩部分：(1)，從集電極流入或流出的部分；(2)，從基極流入或流出的部分。事實上，定義為4.共基交流電流放大系數1.3.

16、3晶體管的共射特性曲線一、輸入特性曲線圖1.3.5 晶體管的輸入特性曲線二、輸出特性曲線圖1.3.6 晶體管的輸出特性曲線1.放大區特點：輸出電流隨輸入電流按比例變化。2.飽和區特點：集電結正向偏置時，輸出電流幾乎不隨輸入電流的改變而作有比例的改變。原因：當集電結正向偏置時，結內的合電場減弱，這使得集電結內的漂移作用減弱，擴散作用得到加強，導致漂移電流減小，擴散電流增大，從而造成集電極電流下降；當集電結內的擴散作用超過漂移作用時，集電極電流還會反向。3.截止區特點：由于發射極電流小于等于0，不向基區輸送少子，因此使得集電極電流變得很小。三極管處于截止狀態。4.擊穿區特點：當集電結反向偏壓太大時

17、，集電結被擊穿，出現集電極電流隨結電壓的增大而迅速增大的現象。1.3.4晶體管的主要參數一、直流參數1. 共基極直流電流放大系數定義式：2. 共發射極直流電流放大系數定義式：3. 發射極開路時的集電結反向飽和電流4. 集電極開路時的發射結反向飽和電流5. 基極開路時的集電極到發射極的穿透電流二、交流參數1. 共基極交流電流放大系數2. 共發射極交流電流放大系數3. 特征頻率信號頻率的增加會使得值減小，當值減小到時的信號頻率稱為特征頻率。三、極限參數1. 集電極最大允許耗散功率圖1.3.7 晶體管的極限參數2. 集電極最大允許電流3.極間反向擊穿電壓主要應關心和這兩個擊穿電壓，工作電壓不能超過它

18、們。1.3.5溫度對晶體管特性及參數的影響一、溫度對的影響的大小與溫度的變化呈正相關性。二、溫度對輸入特性的影響圖1.3.8 溫度對晶體管輸入特性的影響三、溫度對輸出特性的影響圖1.3.9 溫度對晶體管輸出特性的影響1.3.6光電三極管(a)等效電路 (b)符號 (c)外形圖1.3.10 光電三極管的等效電路、符號和外形圖1.3.11 光電三極管的輸出特性曲線1.4場效應管1.4.1結型場效應管（JFET） (a)N溝道管的結構 (b)符號圖1.4.1 結型場效應管的結構和符號圖1.4.2 N溝道結型場效應管的結構示意圖一、結型場效應管的工作原理1.時，柵源電壓對導電溝道的寬度控制 (a) (

19、b) (c)圖1.4.3 時對導電溝道的控制作用(1)的改變，將會改變場效應管內耗盡區的寬度，從而改變導電溝道的寬窄。當耗盡區增大到一定程度時，就會把中間的導電溝道夾斷。(2)導電溝道寬，溝道電阻就小；導電溝道窄，溝道電阻就大。(3)導電溝道剛好夾斷時的柵源電壓或柵漏電壓稱為場效應管的夾斷電壓，記作。2.通過設置來控制導電溝道為某一寬度時，的變化對漏極電流的影響分析從開始的增長過程中，導電溝道的變化及漏極電流的變化。 (a) (b) (c)圖1.4.4 且的情況二、結型場效應管的特性曲線1、輸出特性曲線 圖1.4.5 場效應管的輸出特性(1)可變電阻區(2)飽和區（恒流區）(3)截止區（夾斷區

20、）(4)擊穿區2、轉移特性曲線 圖14.6 場效應管的轉移特性曲線(1)轉移特性方程：當時(2)低頻跨導：轉移特性曲線的繪制方法1.4.2絕緣柵型場效應管一、N溝道增強型MOS管 (a)結構示意圖 (b)符號圖1.4.7 N溝道增強型MOS管結構示意圖及增強型MOS管的符號1.時，柵源電壓對導電溝道的形成及寬度的控制分析從開始的增長過程中，襯底表面從P型材料變成載流子濃度為0的耗盡層，再形成反型層N層的變化過程。 (a)耗盡層的形成 (b)溝道的形成圖1.4.8 時對導電溝道的影響(1)隨著的增加，P型襯底中的少子自由電子不斷地向襯底表面積聚，導致襯底表面先由P型區變成耗盡區，再變成N型導電溝

21、道。這個建立在P型材料上面的N型導電溝道，稱為反型層。(2)使襯底表面的N型導電溝道剛好形成的電壓稱為開啟電壓，記作。(3)導電溝道形成后，越大，導電溝道越寬。2.通過設置來控制導電溝道為某一寬度時，的變化對漏極電流的影響分析從開始的增長過程中，導電溝道的變化及漏極電流的變化。 (a) (b) (c) 圖1.4.9 為大于的某一值時對的影響3.特性曲線與電流方程 (a)轉移特性 (b)輸出特性圖1.4.10 N溝道增強型MOS管的特性曲線轉移特性方程：當時(1)其中是在時的漏極電流(2)當時，記漏極電流為，這時轉移特性方程可表達為 二、N溝道耗盡型MOS管 (a)結構示意圖 (b)符號圖1.4

22、.11 N溝道耗盡型MOS管結構示意圖及符號三、P溝道MOS管四、VMOS管圖1.4.12 N溝道增強型VMOS管的結構示意圖圖1.4.13 場效應管的符號及特性1.4.3場效應管的主要參數一、直流參數1.開啟電壓2.夾斷電壓3.飽和漏極電流又稱為零偏壓漏極飽和電流，即時的漏極飽和電流。4.直流輸入電阻JFET管大于，MOS管大于。二、交流參數1.低頻跨導2.極間電容三、極限參數1.最大漏極電流2.擊穿電壓和3.最大耗散功率例1.4.1例1.4.2圖1.4.14 例1.4.1輸出特性曲線 圖1.4.15 例1.4.2電路圖例1.4.3圖1.4.16 例1.4.3電路圖1.4.4場效應管與晶體管

23、的比較項 目場效應管晶體管輸入電阻以上最高約幾百溫度系數低一般噪聲系數很低較高極間互換性可互換不可互換最低功耗和集成度功耗低，集成度高功耗一般，集成度低1.5單結晶體管和晶閘管(不要求)1.5.1單結晶體管UJT（雙基極二極管）(不要求)(a)結構示意圖 (b)符號 (c)等效電路圖1.5.1 單結晶體管的結構示意圖和等效電路(a)測試電路 (b)特性曲線圖1.5.2 單結晶體管特性曲線的測試(a)電路 (b)振蕩波形圖1.5.3 單結晶體管組成的振蕩電路1.5.2晶閘管（可控硅SCR）(不要求)(a)螺栓形 (b)平板形圖1.5.4 晶閘管的外形(a)結構示意圖 (b)等效為兩只相連的晶體管

24、 (c)等效電路 (d)符號圖1.5.5 晶閘管的結構、等效電路和符號(a)實際電路 (b)等效電路圖1.5.6 晶閘管的工作原理圖1.5.7 晶閘管的伏安特性曲線圖1.5.8 例1.5.1電路及波形圖1.6集成電路中的元件(不要求)(a)隔離島 (b)NPN型管圖1.6.1 隔離島及NPN型管圖1.6.2 集成電路中的PNP型管(a)結構 (b)符號圖1.6.3 多發射極管的結構與符號(a)結構 (b)符號圖1.6.4 多集電極管的結構與符號(a)結構 (b)符號圖1.6.5 CMOS電路第二章 基本放大電路2.1放大的概念和放大電路的主要性能指標2.1.1放大的概念圖2.1.1 擴音機示意

25、圖任何周期信號或有限時長的信號都可以通過傅里葉變換展開成由一直流分量和若干正弦波分量的線性疊加的形式：式中：為直流分量，為基波分量，為二次諧波分量，為次諧波分量，在線性電路中，根據線性系統的疊加原理，信號作用時所產生的響應等于其各分量單獨作用時產生的響應的線性疊加。所以，對于一個放大電路，主要研究它的正弦穩態響應特性，即研究它放大正弦信號的相關特性。2.1.2放大電路的性能指標圖2.1.2 放大電路示意圖一、放大倍數1.電壓放大倍數分貝表示：2.電流放大倍數分貝表示：3.互阻放大倍數分貝表示：4.互導放大倍數分貝表示：二、輸入電阻圖2.1.2 放大電路示意圖定義：三、輸出電阻圖2.1.2 放大

26、電路示意圖定義：輸出電阻為從放大電路的輸出端口向放大電路內部看進去的戴維南（或諾頓）等效電路內阻。輸出電阻可由下式計算得到：式中：1.為負載開路時輸出端的開路電壓；2.為接上負載時負載上獲得的輸出電壓。圖2.1.3 兩個放大電路相連接的示意圖四、通頻帶圖2.1.4 放大電路的頻率指標基本概念：上限截止頻率下限截止頻率通頻帶：或記作 頻率失真：輸入多頻率信號時，由于放大器對不同頻率的信號產生的增益和相移不同而引起的失真，稱為頻率失真。例如：輸入信號，放大倍后，輸出信號應該為，即。若放大器對信號的放大倍數是倍，而對信號的放大倍數不是倍，則輸出信號與輸入信號不是線性關系，從而產生頻率失真。五、非線性

27、失真系數輸入單一頻率的正弦波，由于放大器的非線性，輸出的信號波形不再是正弦波，這種失真稱為非線性失真。輸出的失真波形可展開為基波分量和各次諧波分量的線性疊加，定義非線性失真系數為：頻率失真與非線性失真的主要區別是：對于頻率失真，輸入單一頻率的正弦波信號時，放大器輸出的仍舊是同頻率的正弦波信號；而對于非線性失真，輸入單一頻率的正弦波信號時，輸出的信號中不只一個頻率的正弦波，還有不為0的各次諧波分量。六、最大不失真輸出電壓一般用有效值或峰-峰值表示。，式中為最大不失真輸出電壓振幅。七、最大輸出功率和效率1.最大輸出功率（最大不失真輸出功率）記作；2.電源利用效率定義為，式中為電源輸出的功率。2.2

28、基本共射放大電路的工作原理2.2.1基本共射放大電路的組成及各元件的作用圖2.2.1 基本共射放大電路2.2.2設置靜態工作點的必要性一、靜態工作點圖2.2.1 基本共射放大電路二、設置合適靜態工作點的目的保證三極管在信號的整個周期內都處于放大狀態，即要保證三極管在整個信號周期內，發射結正向偏置，集電結反向偏置。(a)電路 (b)分析圖2.2.2 沒有設置合適的靜態工作點2.2.3基本共射放大電路的工作原理及波形分析 (a)的波形 (b)的波形 (c)的波形 (d)的波形圖2.2.3 基本共射放大電路的波形分析2.2.4放大電路的組成原則一、組成原則1.必須給管子提供一定的偏置電壓和電流，以確

29、保在整個信號周期內，用于放大信號的管子都處于正常的放大狀態，所以應合理設置管子的靜態工作點；2.輸入信號應能調節放大管的控制電流或電壓；3.放大管的輸出電流或電壓應能加到負載上去。二、常見的兩種共射放大電路1.直接耦合共射放大電路靜態工作點：圖2.2.4 直接耦合共射放大電路2.阻容耦合共射放大電路 (a)電路 (b)輸入回路等效電路圖2.2.5 阻容耦合共射放大電路靜態工作點：(a)使發射結正偏 (b)使集電結反偏(c)輸入端為直接耦合的共射放大電路 (d)輸入端為阻容耦合的共射放大電路圖2.2.6 用PNP型管組成共射放大電路2.3放大電路的分析方法2.3.1直流通路與交流通路一、直流通路

30、直流通路是指無交流輸入信號時，在單純的直流電源作用下，直流電流流過的那部分電路。分析方法：1.電容開路2.電感短路3.獨立交流信號源為零二、交流通路交流通路是指在交流輸入信號的作用下，交流電流流過的那部分電路。分析方法：1.大電容短路，小電容保留或開路（容抗太大時）2.大電感開路，小電感保留3.獨立直流電源為零三、分析放大器的基本步驟先分析管子的靜態工作點，以確定管子的靜態電流、電壓和工作區（放大區、飽和區及截止區）；然后再分析輸入交流信號時的情況。 (a)直流通路 (b)交流通路圖2.3.1 圖2.2.1所示基本共射放大電路的直流通路和交流通路 (a)直接耦合共射放大電路 (b)直流通路(c

31、)交流通路圖2.3.2 直接耦合共射放大電路及其直流通路和交流通路阻容耦合共射放大電路 (a)直流通路 (b)交流通路圖2.3.3 阻容耦合共射放大電路的直流通路和交流通路2.3.2圖解法（大信號分析）圖2.3.4 共射放大電路*支路中的實際電壓、電流都包含兩部分：直流分量和交流分量。例如：，一、靜態工作點的分析（先畫出直流通路圖） (a)輸入回路的圖解分析 (b)輸出回路的圖解分析圖2.3.5 利用圖解法求解靜態工作點1.輸入回路（僅直流回路）輸入回路方程：求：、2.輸出回路（僅直流回路）輸出回路方程：求：、二、動態分析 (a)從得出 (b)從得出和圖2.3.6 利用圖解法求解電壓放大倍數1

32、.輸入回路（實際的完整回路，包括直流回路和交流回路）輸入回路方程：求：、2.輸出回路（實際的完整回路，包括直流回路和交流回路）輸出回路方程：求：、 (a)輸入回路的波形分析 (b)輸出回路的波形分析圖2.3.7 基本共射放大電路的波形分析三、共射放大電路的非線性失真由于三極管的輸入特性曲線的非線性，使得信號在放大過程中產生非線性失真。當靜態工作點選擇不當時，還會產生截止失真或飽和失真。1.截止失真 (a)輸入回路的波形分析 (b)輸出回路的波形分析圖2.3.8 基本共射放大電路的截止失真2.飽和失真 (a)輸入回路的波形分析 (b)輸出回路的波形分析圖2.3.9 基本共射放大電路的飽和失真四、

33、直流負載線和交流負載線在采用電容耦合或變壓器耦合的放大電路中，由于交流輸出回路與直流輸出回路不一樣，導致對應的負載線也不一樣。 阻容耦合的共射放大電路 圖2.3.10 直流負載線和交流負載線輸出回路直流負載方程：輸出回路交流負載方程： 式中注：式中是直流分量，在直流通路中計算；是交流分量，在交流通路中計算。例2.3.1圖2.3.11 例2.3.1的圖2.3.3等效電路法（又稱為微變等效電路法，小信號分析）一、晶體管的直流模型及靜態工作點的估算法以NPN管為例 (a)輸入特性折線化 (b)輸出特性理想化 (c)直流模型圖2.3.12 晶體管的直流模型直流模型適用條件：對于NPN管，當晶體管的偏置

34、電壓滿足條件，時，晶體管處于放大工作狀態。二、晶體管共射參數等效模型1.參數等效模型的由來 (a)將晶體管看成線性雙口網絡 (b)輸入特性曲線 (c)輸出特性曲線(d)共射參數等效模型圖2.3.13 晶體管的共射參數等效模型已知晶體管的輸入、輸出特性方程為對上式求全微分，得式中，由，可寫成參數方程2.參數的物理意義基極-發射極間動態電阻(a)求解反向電壓傳輸系數(b)求解正向電流傳輸系數(c)求解集電極-發射極間動態電導 (d)求解圖2.3.14 參數的物理意義及求解方法3.簡化的參數等效模型通常由于和太小，忽略它們后，得到簡化的參數等效模型圖2.3.15 簡化的參數等效模型4.的近似表達式

35、(a)結構 (b)等效電路圖2.3.16 晶體管輸入回路的分析由電阻的定義，有在靜態工作點的靜態電流的作用下，發射結的動態電阻為常溫（）下，有所以有三、共射放大電路動態參數的分析圖2.2.1 基本共射放大電路 (a)交流等效電路 (b)輸出電阻的分析圖2.3.17 基本共射放大電路的動態分析1.電壓放大倍數2.輸入電阻3.輸出電阻例2.3.2解：(1)求靜態工作點 (2)求動態參數 圖2.2.1 基本共射放大電路例2.3.3解：(1)靜態分析（本電路為固定偏置電路）(a)電路(2)動態分析 圖2.2.5 阻容耦合共射放大電路圖2.3.18 圖2.2.5(a)所示電路的交流等效電路 式中或 2.

36、4放大電路靜態工作點的穩定2.4.1靜態工作點穩定的必要性圖2.4.1 晶體管在不同環境溫度下的輸出特性曲線溫度的變化會導致靜態工作點發生飄移，從而使放大器在放大大信號時，容易產生失真。2.4.2典型的靜態工作點穩定電路一、電路組成和Q點穩定原理 (a)直接耦合電路 (b)阻容耦合電路 (c)圖(a)、(b)的直流通路圖2.4.2 靜態工作點穩定電路要求：，工程上一般要求即可。二、靜態工作點的估算1.估算法2.精確求解法 圖2.4.3 圖2.4.2(c)所示電路的等效電路三、動態參數的估算(a)有旁路電容時的交流等效電路圖2.4.4 阻容耦合點穩定電路的交流等效電路(a)有旁路電容式中(b)無

37、旁路電容時的交流等效電路圖2.4.4 阻容耦合點穩定電路的交流等效電路(b)無旁路電容式中例2.4.1圖2.4.5 例2.4.1的電路圖假設管子工作在放大狀態，則有如果計算結果顯示有（三極管飽和壓降），則說明管子已經進入飽和區。2.4.3穩定靜態工作點的措施 圖2.4.6 穩定靜態工作點的措施2.5晶體管單管放大電路的三種基本接法2.5.1基本共集放大電路（又稱為射極跟隨器）一、電路的組成 (a)電路 (b)直流通路 (c)交流通路圖2.5.1 基本共集放大電路二、靜態分析三、動態分析圖2.5.2 基本共集放大電路的交流等效電路1.電壓放大倍數當時，有2.輸入電阻3.輸出電阻圖2.5.3 基本

38、共集放大電路輸出電阻的求解或例2.5.12.5.2基本共基放大電路一、電路的組成 (a)電路 (b)交流通路 (c)交流等效電路圖2.5.4 基本共基放大電路二、靜態分析三、動態分析 (c)交流等效電路1.電壓放大倍數2.輸入電阻3.輸出電阻例2.5.22.5.3三種接法比較性能指標共射共集共基電壓放大倍數大于1小于1大于1電流放大倍數大于1大于1小于1功率放大倍數大于1大于1大于1輸入電阻一般很大很小輸出電阻較大很小很大2.6場效應管放大電路2.6.1場效應管放大電路的三種接法 (a)共源放大電路 (b)共漏放大電路 (c)共柵放大電路圖2.6.1 場效應管放大電路的三種接法2.6.2場效應

39、管放大電路靜態工作點的設置方法及其分析估算*使場效應管工作在放大狀態（飽和區或恒流區）的條件是：漏區方向的溝道夾斷，源區方向的溝道打開。一、基本共源放大電路圖2.6.2 基本共源放大電路1.圖解分析法求靜態工作點圖2.6.3 圖解法求基本共源放大電路的靜態工作點輸入回路方程：輸出回路方程：2.等效電路分析法求靜態工作點二、自給偏壓電路 (a)由N溝道結型場效應管組成的電路 (b)由N溝道耗盡型管組成的電路圖2.6.4 自給偏壓共源放大電路1.(a)圖靜態工作點 2.(b)圖靜態工作點 （零偏壓） 三、分壓式偏置電路圖2.6.5 分壓式偏置電路靜態工作點：2.6.3場效應管放大電路的動態分析一、

40、場效應管的低頻小信號等效模型 (a)N溝道增強型MOS管 (b)交流等效模型圖2.6.6 MOS管的低頻小信號等效模型低頻跨導的計算：1.對于耗盡型MOS管和結型管即2.對于增強型MOS管即 (a)從轉移特性曲線求解 (b)從輸出特性曲線求解圖2.6.7 從特性曲線求解和二、基本共源放大電路的動態分析 圖2.6.2 基本共源放大電路 圖2.6.8 基本共源放大電路的交流等效電路1.靜態工作點2.動態參數分析三、基本共漏放大電路的動態分析 (a)電路 (b)交流等效電路圖2.6.9 基本共漏放大電路1.靜態工作點2.動態參數分析圖2.6.10 求解基本共漏放大電路的輸出電阻例2.6.22.7基本

41、放大電路的派生電路2.7.1復合管放大電路一、復合管1.晶體管組成的復合管及其電流放大系數 (a)由兩只NPN型管組成 (b)由兩只PNP型管組成 (c)由PNP型管和NPN型管組成 (d)由NPN型管和PNP型管組成圖2.7.1 復合管以(a)圖為例，分析復合管的電流放大系數：即2.場效應管與晶體管組成的復合管及其跨導 (a)接法 (b)交流等效電路圖2.7.2 由場效應管與晶體管組成的復合管復合管的低頻跨導： 即絕緣柵、雙極晶體管，簡稱為IGBT管3.復合管的組成原則(1)每只管子都必須能獲得正確的偏置電壓、電流，且工作在放大區（晶體管）或恒流區（場效應管）；(2)前級管子的集電極（漏極）

42、或發射極（源極）應接到后級晶體管的基極上，以實現電流放大。二、復合管共射放大電路 (a)電路 (b)交流等效電路圖2.7.3 阻容耦合復合管共射放大電路三、復合管共源放大電路 (a)電路 (b)交流等效電路圖2.7.4 阻容耦合復合管共源放大電路四、復合管共集放大電路 (a)電路 (b)交流通路 (c)交流等效電路圖2.7.5 阻容耦合復合管共集放大電路2.7.2共射-共基放大電路圖2.7.6 共射-共基放大電路的交流通路2.7.3共集-共基放大電路圖2.7.7 共集-共基放大電路的交流通路第三章 多級放大電路3.1多級放大電路的耦合方式3.1.1直接耦合一、直接耦合放大電路靜態工作點的設置

43、(a)前級的輸出直接接到后級的輸入 (b)后級加射極電阻或二極管 (c)后級發射極加穩壓管 (d)NPN和PNP管混合使用圖3.1.1 直接耦合放大電路靜態工作點的設置二、直接耦合方式的優缺點優點：有非常好的低頻特性，能放大直流信號。缺點：各級放大器之間的靜態工作點相互影響，并且前級放大器的零點漂移電流和電壓會經多級放大電路逐級放大后輸出。3.1.2 阻容耦合圖3.1.2 兩級阻容耦合放大電路3.1.3 變壓器耦合 圖3.1.3 變壓器耦合共射放大電路圖3.1.4 變壓器耦合的阻抗變換由功率守恒，初級輸入的功率應等于負載消耗的功率（忽略變壓器損耗），有由于，所以有3.1.4 光電耦合一、光電耦

44、合器 圖3.1.5 光電耦合器及其傳輸特性二、光電耦合放大電路圖3.1.6 光電耦合放大電路3.2 多級放大電路的動態分析圖3.2.1 多級放大電路方框圖計算各參數時，要考慮到各級放大器之間的相互影響。例3.2.1圖3.1.2 兩級阻容耦合放大電路圖3.2.2 圖3.1.2所示電路的交流等效電路解：(1)靜態分析，求靜態工作點(2)動態分析 （與上式聯立求解）3.3 直接耦合放大電路3.3.1 直接耦合放大電路的零點漂移現象一、零點漂移現象及其產生的原因 (a)測試電路 (b)測試結果圖3.3.1 零點漂移現象二、抑制溫度漂移的方法1.引入直流負反饋2.采用溫度補償3.使用對稱結構的差分電路3

45、.3.2 差分放大電路一、電路的組成 (a)帶有負反饋電阻 (b)帶有溫控的電壓源 (c)對稱式電路加共模信號 (d)加差模信號(e)實用差分放大電路圖3.3.2 差分放大電路的組成二、長尾式差分放大電路圖3.3.3 長尾式差分放大電路1.靜態分析對稱結構的差分放大電路，一般有，。當時，有2.動態分析基本差分放大電路基本差分放大電路的交流等效電路由差分放大電路的交流等效電路，可得方程組解之，得 （一）(1)差模輸入信號的響應差模輸入信號：將差模信號代入(一)式，解得a.電壓放大倍數雙端輸出時：單端輸出時：b.差模輸入電阻c.輸出電阻(2)共模輸入信號的響應共模輸入信號：將共模信號代入(一)式，

46、解得a.電壓放大倍數雙端輸出時：單端輸出時：通常，所以b.共模輸入電阻c.輸出電阻圖3.3.4 差分放大電路輸入共模信號 (a)電路 (b)交流等效電路圖3.3.5 差分放大電路輸入差模信號3.共模抑制比或 若將發射極電阻換成電流源，可提高差分電路的共模抑制比。4.電壓傳輸特性圖3.3.6 差分放大電路的電壓傳輸特性5.復合信號的響應任意輸入信號可分解為其中 圖3.3.3 長尾式差分放大電路利用疊加定理，分別求出差模響應和共模響應，則其總響應即為任意信號的響應。三、差分放大電路的四種接法1.雙端輸入、雙端輸出電路 2.雙端輸入、單端輸出電路 圖3.3.7 雙端輸入、單端輸出差分放大電路圖 3.3.8 圖3.3.7所示電路的直流通路圖3.3.9 圖3.3.7所示電路對差模信號的等效電路 (a)將