模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第一章緒論

第二章集成運算放大器的基本應(yīng)用 第三章半導(dǎo)體二極管及其基本電路 第四章雙極結(jié)型三極管及基本放大電路 第五章場效應(yīng)晶體管及放大電路 第六章模擬集成電路 第七章反饋放大電路 第八章信號處理與信號產(chǎn)生電路 第九章功率放大器電路 第十章直流穩(wěn)壓電源1.1?模擬信號和數(shù)字信號1.2?基本電路元件1.3?電路基本概念?1.4?電路基本定律和定理第一章緒論1.1?模擬信號和數(shù)字信號1.模擬信號和數(shù)字信號處理模擬信號的電子電路稱為模擬電路。模擬信號：在時間和幅值上都是連續(xù)的信號。數(shù)字信號：在時間和幅值上都是離散的信號。1.1?模擬信號和數(shù)字信號1.1?模擬信號和數(shù)字信號1.2?基本電路元件1.3?電路基本概念?1.4?電路基本定律和定理第一章緒論1.2?基本電路元件----電阻2.線性時不變電阻元件

電路符號R電阻元件對電流呈現(xiàn)阻力的元件。其特性可用u～i平面上的一條曲線來描述：iu任何時刻端電壓與電流成正比的電阻元件。1.定義伏安特性01.2?基本電路元件----電阻

u～i

關(guān)系R稱為電阻，單位：

(Ohm)滿足歐姆定律

單位G稱為電導(dǎo)，單位：S(Siemens)u、i取關(guān)聯(lián)參考方向伏安特性為一條過原點的直線ui0Rui+－1.2?基本電路元件----電阻如電阻上的電壓與電流參考方向非關(guān)聯(lián)，公式中應(yīng)冠以負(fù)號；說明線性電阻是無記憶、雙向性的元件。歐姆定律只適用于線性電阻(

R

為常數(shù)）；則歐姆定律寫為u–Rii–Gu公式和參考方向必須配套使用！注意Rui-+1.2?基本電路元件----電阻3.功率和能量電阻元件在任何時刻總是消耗功率的。p

ui(–Ri)i

–i2R

-

u2/Rpui

i2R

u2/R

功率Rui+-表明Rui-+1.2?基本電路元件----電容1.定義電容元件儲存電能的兩端元件。任何時刻其儲存的電荷q

與其兩端的電壓

u能用q～u

平面上的一條曲線來描述。uq庫伏特性o1.2?基本電路元件----電容

任何時刻，電容元件極板上的電荷q與電壓u成正比。q

u

特性曲線是過原點的直線。quo

2.線性時不變電容元件電容器的電容1.2?基本電路元件----電容

電路符號C＋－u+q-qF(法拉),常用

F，pF等表示。

單位1F=106

F1

F

=106pF1.2?基本電路元件----電容3.電容的電壓

電流關(guān)系電容元件VCR的微分形式u、i

取關(guān)聯(lián)參考方向C＋－ui1.2?基本電路元件----電容當(dāng)u

為常數(shù)(直流)時，i=0。電容相當(dāng)于開路，電容有隔斷直流作用；表明C＋－u+q-q某一時刻電容電流i的大小取決于電容電壓

u

的變化率,而與該時刻電壓

u

的大小無關(guān)。電容是動態(tài)元件；1.2?基本電路元件---電感i(t)+-u(t)電感線圈

把金屬導(dǎo)線繞在一骨架上構(gòu)成一實際電感線圈，當(dāng)電流通過線圈時，將產(chǎn)生磁通，是一種抵抗電流變化、儲存磁能的部件。

(t)＝N(t)1.2?基本電路元件---電感1.定義電感元件儲存磁能的兩端元件。任何時刻，其特性可用

～i

平面上的一條曲線來描述。i

韋安特性o1.2?基本電路元件---電感

任何時刻，通過電感元件的電流i

與其磁鏈

成正比。

~i

特性為過原點的直線。2.線性時不變電感元件

io

1.2?基本電路元件---電感

電路符號H(亨利)，常用

H，mH表示。+-u(t)iL

單位電感器的自感1H=103

mH1mH=103

H1.2?基本電路元件---電感3.線性電感的電壓、電流關(guān)系u、i取關(guān)聯(lián)參考方向電感元件VCR的微分關(guān)系+-u(t)iL根據(jù)電磁感應(yīng)定律與楞次定律1.2?基本電路元件---電感電感電壓u

的大小取決于i

的變化率,與i

的大小無關(guān)，電感是動態(tài)元件；當(dāng)i為常數(shù)(直流)時，u=0。電感相當(dāng)于短路；實際電路中電感的電壓

u為有限值，則電感電流i

不能躍變，必定是時間的連續(xù)函數(shù).+-u(t)iL表明1.2?基本電路元件---電感電感元件VCR的積分關(guān)系表明某一時刻的電感電流值與-到該時刻的所有電流值有關(guān)，即電感元件有記憶電壓的作用，電感元件也是記憶元件。研究某一初始時刻t0

以后的電感電流，不需要了解t0以前的電流，只需知道t0時刻開始作用的電壓u

和t0時刻的電流i（t0）。1.2?基本電路元件---電感注意當(dāng)電感的u，i

為非關(guān)聯(lián)方向時，上述微分和積分表達(dá)式前要冠以負(fù)號;上式中i(t0)稱為電感電壓的初始值，它反映電感初始時刻的儲能狀況，也稱為初始狀態(tài)。1.2?基本電路元件---電源電路符號1.理想電壓源定義i+_其兩端電壓總能保持定值或一定的時間函數(shù)，其值與流過它的電流i

無關(guān)的元件叫理想電壓源。1.2?基本電路元件---電源電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關(guān)；與流經(jīng)它的電流方向、大小無關(guān)。通過電壓源的電流由電源及外電路共同決定。理想電壓源的電壓、電流關(guān)系ui直流電壓源的伏安關(guān)系例Ri-+外電路電壓源不能短路！01.2?基本電路元件---電源其輸出電流總能保持定值或一定的時間函數(shù)，其值與它的兩端電壓u

無關(guān)的元件叫理想電流源。

電路符號2.理想電流源

定義u+_

理想電流源的電壓、電流關(guān)系電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無關(guān)；與它兩端電壓方向、大小無關(guān)。1.2?基本電路元件---電源電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定。ui直流電流源的伏安關(guān)系0例Ru-+外電路電流源不能開路！1.2?基本電路元件---受控電源

電路符號+–受控電壓源1.定義受控電流源

電壓或電流的大小和方向不是給定的時間函數(shù)，而是受電路中某個地方的電壓(或電流)控制的電源，稱受控源。1.2?基本電路元件---受控電源電流控制的電流源(CCCS)

:電流放大倍數(shù)

根據(jù)控制量和被控制量是電壓u

或電流i，受控源可分四種類型：當(dāng)被控制量是電壓時，用受控電壓源表示；當(dāng)被控制量是電流時，用受控電流源表示。2.分類四端元件輸出：受控部分輸入：控制部分b

i1+_u2i2_u1i1+1.2?基本電路元件---受控電源g:轉(zhuǎn)移電導(dǎo)

電壓控制的電流源(VCCS)電壓控制的電壓源(VCVS)

:電壓放大倍數(shù)

gu1+_u2i2_u1i1+i1

u1+_u2i2_u1++_1.2?基本電路元件---受控電源電流控制的電壓源(CCVS)r:轉(zhuǎn)移電阻

電路模型ibicib1.2?基本電路元件---受控電源3.受控源與獨立源的比較獨立源電壓(或電流)由電源本身決定，與電路中其它電壓、電流無關(guān)，而受控源電壓(或電流)由控制量決定。獨立源在電路中起“激勵”作用，在電路中產(chǎn)生電壓、電流，而受控源是反映電路中某處的電壓或電流對另一處的電壓或電流的控制關(guān)系，在電路中不能作為“激勵”。1.1?模擬信號和數(shù)字信號1.2?基本電路元件1.3?電路基本概念

1.4?電路基本定律和定理第一章緒論1.3?電路基本概念----幾個名詞1.幾個名詞電路中通過同一電流的分支。元件的連接點稱為結(jié)點。b=3an=4b+_R1uS1+_uS2R2R3支路電路中每一個兩端元件就叫一條支路。i3i2i1結(jié)點b=5或三條以上支路的連接點稱為結(jié)點。n=2注意

兩種定義分別用在不同的場合。1.3?電路基本概念---幾個名詞由支路組成的閉合路徑。兩結(jié)點間的一條通路。由支路構(gòu)成對平面電路，其內(nèi)部不含任何支路的回路稱網(wǎng)孔。l=3123路徑回路網(wǎng)孔網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔。+_R1uS1+_uS2R2R3注意1.3?電路基本概念---幾個名詞1.支路(branch)2.節(jié)點(node）3.回路(loop)4.網(wǎng)孔(mesh)：1.3?電路基本概念---幾個名詞回路？還有嗎？網(wǎng)孔？1.1?模擬信號和數(shù)字信號1.2?基本電路元件1.3?電路基本概念

1.4?電路基本定律和定理第一章緒論1.4.1基爾霍夫定律1.基爾霍夫電流定律

(KCL)令流出為“+”，有：例

在集總參數(shù)電路中，任意時刻，對任意結(jié)點流出（或流入）該結(jié)點電流的代數(shù)和等于零。流進(jìn)的電流等于流出的電流1.4.1基爾霍夫定律例三式相加得：KCL可推廣應(yīng)用于電路中包圍多個結(jié)點的任一閉合面。1

32表明1.4.1基爾霍夫定律KCL是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中任意結(jié)點處的反映；KCL是對結(jié)點處支路電流加的約束，與支路上接的是什么元件無關(guān)，與電路是線性還是非線性無關(guān)；KCL方程是按電流參考方向列寫的，與電流實際方向無關(guān)。明確1.4.1基爾霍夫定律2.基爾霍夫電壓定律

(KVL)U1U2U4標(biāo)定各元件電壓參考方向選定回路繞行方向，順時針或逆時針.U3I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_

在集總參數(shù)電路中，任一時刻，沿任一回路，所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零。1.4.1基爾霍夫定律–U1–US1+U2－U3+U4+US4=0U2+U4+US4=U1+US1+U3或：–R1I1+R2I2–R3I3+R4I4=US1–US4KVL也適用于電路中任一假想的回路。注意U3U1U2U4I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_1.4.1基爾霍夫定律例KVL的實質(zhì)反映了電路遵從能量守恒定律;KVL是對回路中的支路電壓加的約束，與回路各支路上接的是什么元件無關(guān)，與電路是線性還是非線性無關(guān)；KVL方程是按電壓參考方向列寫，與電壓實際方向無關(guān)。明確aUsb__-+++U2U11.4.1基爾霍夫定律3.KCL、KVL小結(jié)：KCL是對支路電流的線性約束，KVL是對回路電壓的線性約束。KCL、KVL與組成支路的元件性質(zhì)及參數(shù)無關(guān)。KCL表明在每一節(jié)點上電荷是守恒的；KVL是能量守恒的具體體現(xiàn)(電壓與路徑無關(guān))。KCL、KVL只適用于集總參數(shù)的電路。1.4.2疊加定理1.疊加定理

在線性電路中，任一支路的電流(或電壓)可以看成是電路中每一個獨立電源單獨作用于電路時，在該支路產(chǎn)生的電流(或電壓)的代數(shù)和。1.4.2疊加定理結(jié)點電壓和支路電流均為各電源的一次函數(shù)，均可看成各獨立電源單獨作用時，產(chǎn)生的響應(yīng)之疊加。3.幾點說明◆疊加定理只適用于線性電路。◆一個電源作用，其余電源為零電壓源為零—

短路。電流源為零—

開路。結(jié)論1.4.2疊加定理功率不能疊加(功率為電壓和電流的乘積，為電源的二次函數(shù))。

u,i疊加時要注意各分量的參考方向。含受控源(線性)電路亦可用疊加，但受控源應(yīng)始終保留。1.4.3戴維寧定理和諾頓定理1.4.3戴維寧定理和諾頓定理1.戴維寧定理任何一個線性含源一端口網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，總可以用一個電壓源和電阻的串聯(lián)組合來等效置換；此電壓源的電壓等于外電路斷開時端口處的開路電壓uoc，而電阻等于一端口的輸入電阻（或等效電阻Req）。abiu+-AiabReqUoc+-u+-1.4.3戴維寧定理和諾頓定理1.4.4密勒定理模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第一章緒論 第二章集成運算放大器的基本應(yīng)用 第三章半導(dǎo)體二極管及其基本電路

第四章雙極結(jié)型三極管及基本放大電路 第五章場效應(yīng)晶體管及放大電路 第六章模擬集成電路 第七章反饋放大電路 第八章信號處理與信號產(chǎn)生電路 第九章功率放大器電路 第十章直流穩(wěn)壓電源2集成運算放大器的基本應(yīng)用2.1集成電路運算放大器2.2基本線性運放電路2.3加法和減法運算電路2.4積分電路和微分電路2.5應(yīng)用舉例：心電信號放大器2.1集成電路運算放大器1.集成電路運算放大器簡介1.集成電路運算放大器簡介

2.1.2實際集成運算放大器的電路模型通常：開環(huán)電壓增益

Avo的

105（很高）

輸入電阻

ri

106Ω（很大）

輸出電阻

ro

100Ω（很小）

vO＝Avo(vP－vN)

（V－＜vO

＜V＋）

注意輸入輸出的相位關(guān)系放大：在輸入信號控制下，放大電路將供電電源能量轉(zhuǎn)換成為輸出信號能量。2.1.2實際集成運算放大器的電路模型線性范圍內(nèi)

vO＝Avo(vP－vN)Avo——斜率當(dāng)Avo(vP－vN)

V＋

時

vO＝

V＋

當(dāng)Avo(vP－vN)

V-時

vO＝

V-電壓傳輸特性

vO＝

f

(vP－vN)2.1.3理想運算放大器的電路模型1.

vo的飽和極限值等于運放的電源電壓V＋和V－

2.運放的開環(huán)電壓增益很高

若（vp－vn）＞0

則vo=+Vom=V＋

若（vp－vn）＜0

則vo=–Vom=V－

3.若V－<vo<V＋

則（vp－vn）

0

4.輸入電阻ri的阻值很高

使ip≈0、in≈0

5.輸出電阻很小，ro

≈0理想：

ri≈∞

ro≈0

Avo→∞vo＝Avo(vp－vn)2.2基本線性運放電路2.2.1同相放大電路2.2.2反相放大電路2.2.1同相放大電路1.基本電路2.2.1同相放大電路2.幾項技術(shù)指標(biāo)的近似計算（1）電壓增益Av

根據(jù)虛短和虛斷的概念有

vp≈vn，ip＝-in＝0所以（可作為公式直接使用）2.2.1同相放大電路（2）輸入電阻Ri

輸入電阻定義根據(jù)虛短和虛斷有

vi＝vp，ii＝ip≈0所以（3）輸出電阻Ro

Ro→02.幾項技術(shù)指標(biāo)的近似計算2.2.1同相放大電路3.電壓跟隨器根據(jù)虛短和虛斷有vo＝vn≈vp＝vi（可作為公式直接使用）電壓跟隨器的作用無電壓跟隨器時負(fù)載上得到的電壓有電壓跟隨器時ip≈0，vp＝vs根據(jù)虛短和虛斷vo＝vn≈vp＝vs同相放大電路的另一種接法2.2.2反相放大電路（a）電路圖1.基本電路（b）由虛短引出虛地vn≈0

2.2.2反相放大電路2.幾項技術(shù)指標(biāo)的近似計算根據(jù)虛短和虛斷的概念有

vn≈

vp＝

0

，ii＝0所以i1＝i2

即（可作為公式直接使用）（1）電壓增益Av

2.2.2反相放大電路（2）輸入電阻Ri

（3）輸出電阻Ro

Ro→0若信號源是非理想的電壓信號源，采用哪種放大電路更好？同相放大電路反相放大電路2.幾項技術(shù)指標(biāo)的近似計算例2.2.1解：（1）S閉合，運放的同相輸入端接地，構(gòu)成反相放大電路，有2）S斷開，可以利用疊加原理求解。例2.2.2解：（1）列va點的電流方程由于

Multisim仿真例2.2.3解：2.3加法和減法運算電路2.3.1加法電路2.3.2減法電路2.3.3儀用放大電路2.3.1加法電路

根據(jù)虛短、虛斷和N點的KCL得：若則有輸出再接一級反相電路可得2.3.1加法電路同相求和運算電路：例2.3.12.3.2減法電路

從結(jié)構(gòu)上看，它是反相輸入和同相輸入相結(jié)合的放大電路。當(dāng)則若繼續(xù)有則

根據(jù)虛短、虛斷和N、P點的KCL得：2.3.2減法電路從放大器角度看時增益為（該電路也稱為差分電路）當(dāng)2.3.2減法電路差模輸入電阻時當(dāng)此時有輸入電阻較小2.3.2減法電路一種高輸入電阻的差分電路如何提高輸入電阻？A32.3.3儀用放大器2.4積分電路和微分電路2.4.1積分電路2.4.2微分電路2.4.4積分電路和微分電路1.積分電路式中，負(fù)號表示vo與vi在相位上是相反的。根據(jù)“虛短”，得根據(jù)“虛斷”，得因此電容器被充電，其充電電流為設(shè)電容器C的初始電壓為零，則（積分運算）2.4.1積分電路根據(jù)“虛短”，得根據(jù)“虛斷”，得因此2.4.1積分電路Multisim仿真去掉

R2=100k

2.4.2微分電路2.微分電路Multisim仿真end模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第一章緒論 第二章集成運算放大器的基本應(yīng)用 第三章半導(dǎo)體二極管及其基本電路

第四章雙極結(jié)型三極管及基本放大電路 第五章場效應(yīng)晶體管及放大電路 第六章模擬集成電路 第七章反饋放大電路 第八章信號處理與信號產(chǎn)生電路 第九章功率放大器電路 第十章直流穩(wěn)壓電源3二極管及其基本電路3.1半導(dǎo)體的基本知識3.2PN結(jié)的形成及特性3.3半導(dǎo)體二極管3.4二極管的應(yīng)用電路3.5特殊二極管3.1半導(dǎo)體的基本知識3.1.1半導(dǎo)體材料3.1.2半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)3.1.3本征半導(dǎo)體3.1.4雜質(zhì)半導(dǎo)體3.1.1半導(dǎo)體材料

根據(jù)物體導(dǎo)電能力(電阻率)的不同，來劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。典型的半導(dǎo)體有硅Si和鍺Ge以及砷化鎵GaAs等。3.1.2半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)硅的原子結(jié)構(gòu)簡化模型及晶體結(jié)構(gòu)3.1.3本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體——化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。空穴——共價鍵中的空位。電子空穴對——由熱激發(fā)而產(chǎn)生的自由電子和空穴對。由于隨機(jī)熱振動致使共價鍵被打破而產(chǎn)生空穴－電子對3.1.2半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴空穴的移動——空穴的運動是靠相鄰共價鍵中的價電子依次充填空穴來實現(xiàn)的。3.1.4雜質(zhì)半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質(zhì)主要是三價或五價元素。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體——摻入五價雜質(zhì)元素（如磷）的半導(dǎo)體。

P型半導(dǎo)體——摻入三價雜質(zhì)元素（如硼）的半導(dǎo)體。3.1.4雜質(zhì)半導(dǎo)體1.N型半導(dǎo)體

因五價雜質(zhì)原子中只有四個價電子能與周圍四個半導(dǎo)體原子中的價電子形成共價鍵，而多余的一個價電子因無共價鍵束縛而很容易形成自由電子。

在N型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子，它主要由雜質(zhì)原子提供；空穴是少數(shù)載流子,由熱激發(fā)形成。

提供自由電子的五價雜質(zhì)原子因帶正電荷而成為正離子，因此五價雜質(zhì)原子也稱為施主雜質(zhì)。3.1.4雜質(zhì)半導(dǎo)體2.P型半導(dǎo)體

因三價雜質(zhì)原子在與硅原子形成共價鍵時，缺少一個價電子而在共價鍵中留下一個空穴。

空穴很容易俘獲電子，使雜質(zhì)原子成為負(fù)離子。三價雜質(zhì)因而也稱為受主雜質(zhì)。

在P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，它主要由摻雜形成；自由電子是少數(shù)載流子，由熱激發(fā)形成。3.2PN結(jié)的形成及特性3.2.1PN結(jié)的形成3.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦约半娙菪?yīng)3.2.3PN結(jié)的反向擊穿特性3.2.1PN結(jié)的形成載流子的漂移運動：在電場作用引起的載流子的運動擴(kuò)散運動：由載流子濃度差引起的載流子的運動PN結(jié)（空間電荷區(qū)）：集中在P型區(qū)和N型區(qū)交界面附近，由不能移動的帶電離子形成的一個薄層

在一塊本征半導(dǎo)體兩側(cè)通過擴(kuò)散不同的雜質(zhì),分別形成N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。此時將在N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體的結(jié)合面上形成如下物理過程:

因濃度差

空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場

內(nèi)電場促使少子漂移

內(nèi)電場阻止多子擴(kuò)散

最后,多子的擴(kuò)散和少子的漂移達(dá)到動態(tài)平衡。多子的擴(kuò)散運動

由雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)

3.2.1PN結(jié)的形成內(nèi)電場：

在空間電荷區(qū)，由于正負(fù)離子之間的相互作用，就形成了一個電場，其方向是從N型區(qū)指向P型區(qū)。它不是外加電壓形成的，故稱為內(nèi)電場。勢壘區(qū)（barrierregion）：內(nèi)電場的存在，表明空間電荷區(qū)兩邊的電位不相等，內(nèi)電場的方向從正電荷區(qū)指向負(fù)電荷區(qū)，所以N型區(qū)的電位比P型區(qū)的高。V0來表示勢壘區(qū)的電位差（也稱為接觸電位差）硅材料：0.6~0.8V鍺材料：0.2~0.3V3.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

當(dāng)外加電壓使PN結(jié)中P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏；反之稱為加反向電壓，簡稱反偏。

(1)PN結(jié)加正向電壓時

低電阻大的正向擴(kuò)散電流PN結(jié)的I-V特性3.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

高電阻很小的反向漂移電流

當(dāng)外加電壓使PN結(jié)中P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏；反之稱為加反向電壓，簡稱反偏。

(2)PN結(jié)加反向電壓時PN結(jié)的I-V特性3.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)的I-V特性

在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無關(guān)，這個電流也稱為反向飽和電流。

高電阻很小的反向漂移電流

當(dāng)外加電壓使PN結(jié)中P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏；反之稱為加反向電壓，簡稱反偏。

(2)PN結(jié)加反向電壓時3.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

PN結(jié)加正向電壓時，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流（正向?qū)щ姡?/p>

PN結(jié)加反向電壓時，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流（反向不導(dǎo)電）。

由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

(3)PN結(jié)I-V特性表達(dá)式其中IS——反向飽和電流VT

——溫度的電壓當(dāng)量且在常溫下（T=300K）PN結(jié)的I-V

特性3.2.3PN結(jié)的反向擊穿

當(dāng)PN結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時，反向電流突然快速增加，此現(xiàn)象稱為PN結(jié)的反向擊穿。熱擊穿——不可逆

雪崩擊穿

齊納擊穿

電擊穿——可逆3.2.4PN結(jié)的電容效應(yīng)

(1)勢壘電容CB外加反向電壓變化離子層厚薄變化等效于電容充放電3.2.4PN結(jié)的電容效應(yīng)(2)擴(kuò)散電容CD擴(kuò)散電容示意圖外加正向電壓變化擴(kuò)散到對方區(qū)域在靠近PN結(jié)附近累積的載流子濃度發(fā)生變化等效于電容充放電3.3半導(dǎo)體二極管3.3.1二極管的結(jié)構(gòu)3.3.2二極管的I-V特性3.3.3二極管的參數(shù)3.3.4二極管的模型3.3.1二極管的結(jié)構(gòu)3.3.1二極管的結(jié)構(gòu)

在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分有點接觸型、面接觸型兩大類。(1)點接觸型二極管PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。3.3.1二極管的結(jié)構(gòu)(2)面接觸型二極管PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。(3)集成電路中的平面型3.3.2二極管的I-V特性二極管的伏安特性曲線可用下式表示正向特性反向特性反向擊穿特性溫度對二極管特性曲線的影響3.3.3二極管的主要參數(shù)(1)最大整流電流IF(2)最高反向工作電壓VR(3)反向電流IR(4)極間電容Cd（CB、CD）(5)最高工作頻率fM二極管參數(shù)二極管的模型（1）理想模型二極管的模型（2）恒壓降模型（3）折線模型例3.3.1（1）VDD=10V；（2）VDD=1V。求電路的ID和VD的值（1）VDD=10V理想模型恒壓降模型折線模型（rD=0.2kΩ）例3.3.1（1）VDD=10V；（2）VDD=1V。求電路的ID和VD的值（2）VDD=1V理想模型恒壓降模型折線模型（rD=0.2kΩ）在VDD遠(yuǎn)大于二極管管壓降的情況下，恒壓降模型和折線模型能得出較好的結(jié)果，但恒壓降模型更簡單。當(dāng)VDD較低時，折線模型能提供較合理的結(jié)果。正確選擇器件的模型，是電子電路工作者需要掌握的基本技能。二極管的模型（4）小信號模型用于二極管上的電壓（或電流）僅在其特性曲線上某一固定點附近較小范圍內(nèi)發(fā)生變化時的線性等效情況，這時可以用曲線在該固定點的切線來替代這一小段特性曲線，此時所建立的模型稱為小信號模型。二極管的模型（4）小信號模型過Q點的切線可以等效成一個微變電阻即根據(jù)得Q點處的微變電導(dǎo)則常溫下（T=300K）二極管的模型（4）小信號模型過Q點的切線可以等效成一個微變電阻即

特別注意：小信號模型中的微變電阻rd與Q點有關(guān)。該模型用于二極管處于正向偏置條件下，且vD>>VT

。符號中大小寫的含義：大寫字母大寫下標(biāo)：靜態(tài)值（直流），如，IB小寫字母大寫下標(biāo)：總量（直流+交流），如，iB小寫字母小寫下標(biāo)：瞬時值（交流），如，ib例3.3.2圖中，VDD=10V，假設(shè)它有

1V的波動，問：二極管兩端電壓的變化量是多少？二極管兩端電壓VD的實際值是多少？（1）靜態(tài)分析：用恒壓降模型，得到電路的

Q點為ID=0.93mA，VD=0.7V。（2）動態(tài)分析：（3）綜合分析：VD=VD

vD=700mV

2.79mV解：由電路的KVL方程，可得即是一條斜率為-1/R的直線，稱為負(fù)載線

Q的坐標(biāo)值（VD，ID）即為所求。Q點稱為電路的工作點關(guān)于Q

點的討論：3.4二極管應(yīng)用電路（1）整流電路（理想模型）當(dāng)vs為正半周時，二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通壓降為0V，vo=vs選用二極管時，二極管的最高反向工作電壓應(yīng)大于等最大整流應(yīng)大于

0.45Vs

（1）整流電路（恒壓降模型）當(dāng)vs為正半周時，二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通壓降為0.7V，vo=vs-0.7選用二極管時，二極管的最高反向工作電壓應(yīng)大于等最大整流應(yīng)大于

0.45Vs

Multisim仿真

電路如圖，R=1kΩ，VREF=3V，二極管為硅二極管。用恒壓降模型求解，當(dāng)vI=6sin

tV時，繪出相應(yīng)的輸出電壓vO的波形。3.4.2限幅與鉗位電路Multisim仿真電路如圖所示，求AO的電壓值解：

先斷開D，以O(shè)為基準(zhǔn)電位，即O點為0V。

則接D陽極的電位為-6V，接陰極的電位為-12V。陽極電位高于陰極電位，D接入時正向?qū)ā?dǎo)通后，D的壓降等于零，即A點的電位就是D陽極的電位。所以，AO的電壓值為-6V。3.4.3開關(guān)電路電路如圖所示，用恒壓降模型，求電路中每個二極管靜態(tài)工作點的值。解：3.4.3開關(guān)電路3.5特殊二極管3.5.1齊納二極管3.5.2發(fā)光二極管3.5.3變?nèi)荻O管3.5.4肖特基二極管3.5.1齊納二極管1.符號及穩(wěn)壓特性

利用二極管反向擊穿特性實現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時工作在反向電擊穿狀態(tài)。3.5.1齊納二極管(1)穩(wěn)定電壓VZ(2)動態(tài)電阻rZ

在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流IZ下，所對應(yīng)的反向工作電壓。rZ=

VZ/

IZ(3)最大耗散功率

PZM(4)最大穩(wěn)定工作電流

IZ(max)和最小穩(wěn)定工作電流IZ(min)(5)穩(wěn)定電壓溫度系數(shù)——

VZ2.齊納二極管主要參數(shù)3.5.1齊納二極管3.穩(wěn)壓電路正常穩(wěn)壓時VO=VZ#

穩(wěn)壓條件是什么？IZ(min)≤IZ≤IZ(max)#不加R可以嗎？穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的Multisim仿真3.5.3變?nèi)荻O管利用PN結(jié)的勢壘電容隨外加反向電壓的變化特性可以制成變?nèi)荻O管（varactordiode）不同型號的管子，電容最大值不同，一般在5~300pF之間。3.5.2發(fā)光二極管3.5.3變?nèi)荻O管3.5.4肖特基二極管模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第一章緒論 第二章集成運算放大器的基本應(yīng)用 第三章半導(dǎo)體二極管及其基本電路

第四章雙極結(jié)型三極管及基本放大電路

第五章場效應(yīng)晶體管及放大電路 第六章模擬集成電路 第七章反饋放大電路 第八章信號處理與信號產(chǎn)生電路 第九章功率放大器電路 第十章直流穩(wěn)壓電源4.1BJT 4.2基本共發(fā)射極放大電路4.3圖解分析法 4.4小信號模型分析法4.5共集電極和共基極放大電路4.6多級放大電路4.7放大電路的頻率響應(yīng)第四章雙極結(jié)型三極管及基本放大電路4.1?BJT外形(a)小功率管(b)大功率管(c)中功率管4.1?BJT結(jié)構(gòu)示意圖NPN型管結(jié)構(gòu)示意圖4.1.1BJT的結(jié)構(gòu)PNP管電路符號PNP型管結(jié)構(gòu)示意圖NPN管電路符號

半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。它有兩種類型：NPN型和PNP型。4.1?BJT結(jié)構(gòu)示意圖集成電路中典型NPN型BJT的截面圖

結(jié)構(gòu)特點：?發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；?集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；?基區(qū)很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。4.1?BJT4.1.2BJT的工作原理1.BJT內(nèi)部載流子的傳輸過程

集電結(jié)處于反偏。少數(shù)載流子形成很小的集電結(jié)反向飽和電流ICBO。類似于二極管的截止?fàn)顟B(tài)。僅有集電結(jié)反偏電壓時4.1?BJT4.1.2BJT的工作原理1.BJT內(nèi)部載流子的傳輸過程

發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)有大量的多數(shù)載流子——電子注入到基區(qū)，形成發(fā)射結(jié)擴(kuò)散電流IEN發(fā)射結(jié)再加正偏電壓時

由于發(fā)射區(qū)與基區(qū)摻雜濃度的差異及基區(qū)很薄，使得從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的大量電子，僅有一部分與基區(qū)的多子空穴復(fù)合，形成基區(qū)復(fù)合電流IBN；而絕大部分像基區(qū)少子電子那樣，在集電結(jié)電場作用下很容易漂移到集電區(qū)，形成電流ICN。4.1?BJT4.1.2BJT的工作原理1.BJT內(nèi)部載流子的傳輸過程集電極電流發(fā)射結(jié)再加正偏電壓時IC=ICN+ICBO

由于ICBO是集電結(jié)反向飽和電流，所以通常有ICN>>ICBO。于是有IC=ICN+ICBO

ICN4.1?BJT4.1.2BJT的工作原理2.控制關(guān)系的實現(xiàn)IE=IB+IC

當(dāng)發(fā)射區(qū)高濃度的多數(shù)載流子沒有注入基區(qū)時，集電極幾乎沒有電流；當(dāng)發(fā)射區(qū)的多子能夠發(fā)射到基區(qū)并逐漸增加時，集電極電流隨之增大。

由KCL可得BJT三個電極之間的電流關(guān)系4.1?BJT4.1.2BJT的工作原理2.控制關(guān)系的實現(xiàn)通常

IC>>ICBO

為電流放大系數(shù)，體現(xiàn)了IE對IC的控制。它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

=0.9

0.99。

由于三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管或BJT(BipolarJunctionTransistor)。

或

IC=

IE4.1?BJT4.1.2BJT的工作原理2.控制關(guān)系的實現(xiàn)

是另一個電流放大系數(shù)，體現(xiàn)了IB對IC的控制。同樣，它也只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

>>1。和

IC=

IEIE=IB+IC根據(jù)得即其中4.1?BJT4.1.2BJT的工作原理2.控制關(guān)系的實現(xiàn)各區(qū)域作用發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子集電區(qū)：收集載流子基區(qū)：傳送和控制載流子

外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏4.1?BJT4.1.2BJT的工作原理3.BJT的電壓放大原理舉例若

vI=20mV電壓放大倍數(shù)使

iE=-1mA則

iC=

iE

vO=-iC?

RL=0.98V當(dāng)

=0.98時=-0.98mA4.1?BJT4.1.2BJT的工作原理4.BJT放大信號時的三種連接方式共集電極接法，集電極作為公共電極。共基極接法，基極作為公共電極；共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極；BJT的三種組態(tài)（a）共基極（b）共發(fā)射極（c）共集電極iC

=

iE

iC

=

iB

iE

=(1+

)iB4.1?BJT4.1.3BJT的I-V特性曲線1.共基極連接時的I-V特性曲線輸入特性曲線基本關(guān)系

隨著vCB的增加，外加電壓增強了集電結(jié)內(nèi)電場，集電結(jié)收集載流子能力增強，使得在同樣的vBE下，iE略有增加，特性曲線左移。

1.共基極連接時的I-V特性曲線輸出特性曲線iE=0時，若將集電結(jié)看作一個二極管，則此時二極管上電壓與電流關(guān)系為正常工作時集電結(jié)處于反偏4.1.3BJT的I-V特性曲線1.共基極連接時的I-V特性曲線輸出特性曲線正常工作時集電結(jié)處于反偏vCB=-vDiC=-iD坐標(biāo)變換后4.1.3BJT的I-V特性曲線1.共基極連接時的I-V特性曲線輸出特性曲線發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入載流子，基區(qū)有了大量與原基區(qū)少數(shù)載流子相同極性的載流子。從而集電區(qū)收集到大量載流子，形成較大的集電極電流。iE

0時4.1.3BJT的I-V特性曲線1.共基極連接時的I-V特性曲線輸出特性曲線iE

0時改變發(fā)射結(jié)正偏電壓，則有不同的iB和iE,從而導(dǎo)致不同的iC。4.1.3BJT的I-V特性曲線1.共基極連接時的I-V特性曲線輸出特性曲線5.1.3BJT的I-V特性曲線2.共射極連接時的I-V特性曲線輸入特性曲線4.1.3BJT的I-V特性曲線2.共射極連接時的I-V特性曲線4.1.3BJT的I-V特性曲線輸出特性曲線2.共射極連接時的I-V特性曲線4.1.3BJT的I-V特性曲線輸出特性曲線飽和區(qū)：iC明顯受vCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般vCE＜0.7V(硅管)。此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。輸出特性曲線的三個區(qū)域:截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時，vBE小于死區(qū)電壓。放大區(qū)：iC平行于vCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。4.1?BJT4.1BJT 4.2基本共發(fā)射極放大電路4.3圖解分析法 4.4小信號模型分析法4.5共集電極和共基極放大電路4.6多級放大電路4.7放大電路的頻率響應(yīng)第四章雙極結(jié)型三極管及基本放大電路4.2基本共發(fā)射極放大電路4.2.1共發(fā)射極放大電路4.2基本共發(fā)射極放大電路一般硅管VBEQ=0.7V，鍺管VBEQ=0.2V，

已知。4.2.1共發(fā)射極放大電路4.2基本共發(fā)射極放大電路4.2.1共發(fā)射極放大電路4.2基本共發(fā)射極放大電路4.2.1共發(fā)射極放大電路4.2.2

BJT的直流偏置4.2.2

BJT的直流偏置1.基極固定偏流電路Q點:省去一個電源

對于硅管，VBEQ取0.7V，對于鍺管，VBEQ取0.2V。PNP管4.2.2

BJT的直流偏置4.2.2

BJT的直流偏置2.基極分壓式射極偏置電路Q點:滿足I1>>IBPNP管4.2.2

BJT的直流偏置4.2.3信號的輸入和輸出1.直接耦合信號在沒有阻隔直流通過的路徑上傳遞負(fù)載電阻會影響直接耦合放大電路BJT的靜態(tài)工作點4.2.3信號的輸入和輸出1.直接耦合三種組態(tài)的判斷：信號由基極輸入，集電極輸出——共射極放大電路

信號由基極輸入，發(fā)射極輸出——共集電極放大電路

信號由發(fā)射極輸入，集電極輸出——共基極電路

根據(jù)信號輸入到BJT的電極和信號取出電極來區(qū)分共射極共射極4.2.3信號的輸入和輸出1.直接耦合共集電極放大電路4.2.3信號的輸入和輸出1.直接耦合

信號源的接入將使發(fā)射結(jié)無正偏電壓。

即信號源的接入有時會影響直接耦合放大電路的靜態(tài)工作點。4.2.3信號的輸入和輸出2.阻容耦合

信號傳輸路徑上有阻隔直流通過的電容<<Ri時當(dāng)

信號在電容上的損耗可以忽略不計。此時，Cb1對交流信號vs可看作短路。電容有通交流隔直流的作用4.2.3信號的輸入和輸出2.阻容耦合特點：■信號和負(fù)載的接入不影響B(tài)JT的靜態(tài)工作點■難以放大頻率過低的信號4.2.3信號的輸入和輸出2.阻容耦合

雙電源共基極放大電路4.2.3信號的輸入和輸出2.阻容耦合共集電極

共基極共發(fā)射極

三種放大電路的構(gòu)成與信號的輸入輸出連接電極有關(guān)，與BJT的偏置無關(guān)。4.2.4直流通路與交流通路

直流通路是僅有直流電流流通的路徑，交流通路是僅有交流電流流通的路徑。

耦合電容：通交流、隔直流

直流電壓源：內(nèi)阻為零（交流短路）

直流電流源：內(nèi)阻為無窮大（交流開路）直流通路交流通路4.2.4直流通路與交流通路直流通路交流通路原理圖4.1BJT 4.2基本共發(fā)射極放大電路4.3圖解分析法

4.4小信號模型分析法4.5共集電極和共基極放大電路4.6多級放大電路4.7放大電路的頻率響應(yīng)第四章雙極結(jié)型三極管及基本放大電路4.3圖解分析法1.靜態(tài)工作點的圖解分析

首先，畫出直流通路

列輸入回路方程

vBE=VBB－iBRb

列輸出回路方程（直流負(fù)載線）

vCE=VCC－iCRc直流通路4.3圖解分析法1.靜態(tài)工作點的圖解分析

在輸入特性曲線上，作出直線vBE=VBB－iBRb，兩線的交點即是Q點，得到IBQ。

在輸出特性曲線上，作出直流負(fù)載線vCE=VCC－iCRc，與IBQ曲線的交點即為Q點，從而得到VCEQ

和ICQ。4.3圖解分析法2.動態(tài)工作情況的圖解分析

列加入信號vs后的輸入回路方程vs在

Vsm間變化4.3圖解分析法2.動態(tài)工作情況的圖解分析vs在

Vsm間變化

直線平移，由Q點的運動得到iB的變化。4.3圖解分析法2.動態(tài)工作情況的圖解分析

在輸出特性曲線上，iB的變化引起Q點移動，從而得到iC和vCE的變化。4.3圖解分析法3.靜態(tài)工作點對波形失真的影響靜態(tài)工作點設(shè)置過高NPN管出現(xiàn)飽和失真4.3圖解分析法3.靜態(tài)工作點對波形失真的影響4.3圖解分析法3.靜態(tài)工作點對波形失真的影響

靜態(tài)工作點設(shè)置過低，NPN管出現(xiàn)截止失真輸入特性的截止失真輸出特性的截止失真4.3圖解分析法3.靜態(tài)工作點對波形失真的影響

靜態(tài)工作點設(shè)置過低，NPN管出現(xiàn)截止失真4.1BJT 4.2基本共發(fā)射極放大電路4.3圖解分析法 4.4小信號模型分析法4.5共集電極和共基極放大電路4.6多級放大電路4.7放大電路的頻率響應(yīng)第四章雙極結(jié)型三極管及基本放大電路4.4小信號模型分析法4.4.1BJT的H參數(shù)及小信號模型1.H參數(shù)的引出在小信號情況下，對上兩式取全微分得用小信號交流分量表示vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce

對于BJT雙口網(wǎng)絡(luò)，已知輸入輸出特性曲線如下：iB=f(vBE)

vCE=constiC=f(vCE)

iB=const可以寫成：BJT雙口網(wǎng)絡(luò)4.4小信號模型分析法1.H參數(shù)的引出輸出端交流短路時的輸入電阻；輸出端交流短路時的正向電流傳輸比或電流放大系數(shù)；vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce4.4小信號模型分析法1.H參數(shù)的引出vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce輸入端交流開路時的反向電壓傳輸比；輸入端交流開路時的輸出電導(dǎo)。四個參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（H參數(shù)）。4.4小信號模型分析法2.BJT的H參數(shù)小信號模型vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce根據(jù)可得小信號模型BJT雙口網(wǎng)絡(luò)

H參數(shù)都是小信號參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。

H參數(shù)與工作點有關(guān)，在放大區(qū)基本不變。

H參數(shù)都是微變參數(shù)，所以只適合對交流信號的分析。4.4小信號模型分析法3.小信號模型的簡化即rbe=hie

=hfe

μ

T=hre

rce=1/hoe一般采用習(xí)慣符號則BJT的H參數(shù)模型為4.4小信號模型分析法

μT很小，一般為10-310-4

rce很大，約為100k一般可忽略它們的影響，得到簡化電路

ib

是受控源

，且為電流控制電流源(CCCS)

電流方向與ib的方向是關(guān)聯(lián)的3.小信號模型的簡化4.4小信號模型分析法4.H參數(shù)值的確定

一般用測試儀測出；rbe

與Q點有關(guān)，可用圖示儀測出。一般也用公式估算rbe

rbb

+(1+

)re其中對于低頻小功率管rbb

≈200

則

而

(T=300K)

已知，利用PN結(jié)的恒壓降模型或理想模型確定VBEQ。4.4.2共射極放大電路的小信號分析利用直流通路求Q點直流通路4.4.2共射極放大電路的小信號分析畫放大電路的小信號等效電路H參數(shù)小信號等效電路4.4.2共射極放大電路的小信號分析估算rbe求電壓增益Av根據(jù)則電壓增益其中負(fù)號表示輸出與輸入反相4.4.2共射極放大電路的小信號分析計算輸入電阻Ri計算輸出電阻Ro4.4.2共射極放大電路的小信號分析例4.4.1已知圖示基極分壓式射極偏置共射極放大電路中，VCC=16V，Rb1=56k

，Rb2=20k

，Re=2k

，Rc=3.3k

，RL=6.2k

，Rsi=500

，BJT的

=80，rce=100k

，VBEQ=0.7V。設(shè)電容Cb1、Cb2對交流信號可視為短路。試計算Av、Ri、Avs=vo/vs、Ro

。解：①由直流通路求靜態(tài)工作點4.4.2共射極放大電路的小信號分析例4.4.1已知圖示基極分壓式射極偏置共射極放大電路中，VCC=16V，Rb1=56k

，Rb2=20k

，Re=2k

，Rc=3.3k

，RL=6.2k

，Rsi=500

，BJT的

=80，rce=100k

，VBEQ=0.7V。設(shè)電容Cb1、Cb2對交流信號可視為短路。試計算Av、Ri、Avs=vo/vs、Ro

。解：①由直流通路求靜態(tài)工作點求得IEQ

1.76mA

4.4.2共射極放大電路的小信號分析②動態(tài)指標(biāo)分析畫小信號等效電路解：H參數(shù)

rbe4.4.2共射極放大電路的小信號分析②動態(tài)指標(biāo)分析電壓增益Av解：4.4.2共射極放大電路的小信號分析②動態(tài)指標(biāo)分析輸入電阻Ri解：4.4.2共射極放大電路的小信號分析②動態(tài)指標(biāo)分析輸入電阻Ri解：

式中(1+

)Re是發(fā)射極支路電阻Re折算到基極支路時的等效電阻。

發(fā)射極支路電阻折算到基極支路需要將電阻擴(kuò)大(1+

)倍；反之，基極支路電阻折算到發(fā)射極支路需要將電阻縮小(1+

)倍。

4.4.2共射極放大電路的小信號分析②動態(tài)指標(biāo)分析解：源電壓增益Avs4.4.2共射極放大電路的小信號分析②動態(tài)指標(biāo)分析解：輸出電阻Ro基極回路根據(jù)KVL得：集電極回路根據(jù)KVL得：其中得所以4.4.2共射極放大電路的小信號分析②動態(tài)指標(biāo)分析解：輸出電阻Ro通常所以=3.3k

4.4.2共射極放大電路的小信號分析③討論解：

放大電路的電壓增益Av很小，只有1.05倍，其原因是發(fā)射極接入了電阻Re。在兩端并聯(lián)一個大電容可以消除Re的影響。

4.4.2共射極放大電路的小信號分析③討論解：此時小信號等效電路為電壓增益變?yōu)檩斎腚娮枳優(yōu)?.1BJT 4.2基本共發(fā)射極放大電路4.3圖解分析法 4.4小信號模型分析法4.5共集電極和共基極放大電路4.6多級放大電路4.7放大電路的頻率響應(yīng)第四章雙極結(jié)型三極管及基本放大電路4.5.1共集電極放大電路1.靜態(tài)分析由直流通路4.5.1共集電極放大電路2.動態(tài)分析交流通路小信號等效電路4.5.1共集電極放大電路2.動態(tài)分析由得電壓增益其中通常有所以電壓跟隨器4.5.1共集電極放大電路2.動態(tài)分析輸入電阻輸入電阻大是發(fā)射極支路等效電阻折算到基極支路時的等效電阻。4.5.1共集電極放大電路2.動態(tài)分析輸出電阻其中得后一部分是基極支路電阻

折合到射極支路時的等效電阻。輸出電阻小4.5.1共集電極放大電路共集電極電路特點：◆電壓增益小于1但接近于1，vo與vi同相◆輸入電阻大，對電壓信號源衰減小◆輸出電阻小，帶負(fù)載能力強4.5.2共基極放大電路1.靜態(tài)分析

直流通路就是基極分壓式射極偏置電路直流通路4.5.2共基極放大電路2.動態(tài)分析交流通路小信號等效電路4.5.2共基極放大電路2.動態(tài)分析輸出回路：輸入回路：電壓增益：輸出與輸入同相電壓增益4.5.2共基極放大電路2.動態(tài)分析輸入電阻R

i輸出電阻4.1BJT 4.2基本共發(fā)射極放大電路4.3圖解分析法 4.4小信號模型分析法4.5共集電極和共基極放大電路4.6多級放大電路4.7放大電路的頻率響應(yīng)第四章雙極結(jié)型三極管及基本放大電路4.6多級放大電路4.6多級放大電路4.6多級放大電路4.6多級放大電路4.6多級放大電路4.6.2CC-CC放大電路4.6.2CC-CC放大電路1.復(fù)合管的主要特性復(fù)合管兩只NPN型BJT組成的復(fù)合管rbe＝rbe1＋(1＋

1)rbe2

4.6.2CC-CC放大電路1.復(fù)合管的主要特性兩只NPN型BJT組成的復(fù)合管rbe＝rbe1＋(1＋

1)rbe2

兩只PNP型BJT組成的復(fù)合管4.6.2CC-CC放大電路1.復(fù)合管的主要特性PNP與NPN型BJT組成的復(fù)合管NPN與PNP型BJT組成的復(fù)合管rbe＝rbe14.6.2CC-CC放大電路1.復(fù)合管的主要特性MOS管與BJT組成的復(fù)合管4.6.2CC-CC放大電路2.共集-共集放大電路的動態(tài)指標(biāo)復(fù)合管等效后可視為單管共集電極放大電路4.6.2CC-CC放大電路式中

≈

1

2rbe＝rbe1＋(1＋

1)rbe2R

L＝Re||RL

Ri＝Rb||[rbe＋(1＋

)R

L]

2.共集-共集放大電路的動態(tài)指標(biāo)4.1BJT 4.2基本共發(fā)射極放大電路4.3圖解分析法 4.4小信號模型分析法4.5共集電極和共基極放大電路4.6多級放大電路4.7放大電路的頻率響應(yīng)第四章雙極結(jié)型三極管及基本放大電路4.7放大電路的頻率響應(yīng)由于放大電路中存在電抗元件（如管子的極間電容，電路的負(fù)載電容、分布電容、耦合電容、射極旁路電容等），當(dāng)信號頻率較高或較低時，不但放大倍數(shù)會變小，而且會產(chǎn)生超前或滯后的相移，使得放大電路對不同頻率信號分量的放大倍數(shù)和相移都不同。4.7放大電路的頻率響應(yīng)RC高通電路（低頻區(qū)等效電路）電壓增益（傳遞函數(shù)）：令下限截止頻率則相頻響應(yīng)輸出超前輸入幅頻響應(yīng)1．RC高通電路的頻率響應(yīng)4.7放大電路的頻率響應(yīng)2．RC低通電路的頻率響應(yīng)RC低通電路（高頻區(qū)等效電路）電壓增益（傳遞函數(shù)）：令上限截止頻率則電壓增益的幅值（模）（幅頻響應(yīng)）電壓增益的相角（相頻響應(yīng)）①增益頻率函數(shù)4.7放大電路的頻率響應(yīng)2．RC低通電路的頻率響應(yīng)②頻率響應(yīng)曲線描述幅頻響應(yīng)0分貝水平線當(dāng)f<<f

H時fH也稱為轉(zhuǎn)折頻率、3dB上限截止頻率

當(dāng)f>>f

H時最大誤差-3dB4.7放大電路的頻率響應(yīng)2．RC低通電路的頻率響應(yīng)②頻率響應(yīng)曲線描述相頻響應(yīng)表明高頻時，輸出滯后輸入斜率為-45

/十倍頻的直線表示輸出與輸入的相位差波特圖4.7.2

BJT的高頻小信號模型及頻率參數(shù)

rb'e---發(fā)射結(jié)電阻re折算到基極回路的電阻Cb'e---發(fā)射結(jié)電容rb'c---集電結(jié)電阻Cb'c---集電結(jié)電容

rbb'---基區(qū)的體電阻，b'是假想的基區(qū)內(nèi)的一個點。BJT內(nèi)部動態(tài)電阻、電容示意圖模型的引出4.7.2

BJT的高頻小信號模型及頻率參數(shù)互導(dǎo)模型的引出

0——低頻時的

（與頻率無關(guān)）rce與H參數(shù)模型相同4.7.2

BJT的高頻小信號模型及頻率參數(shù)模型簡化rb'c和rce一般較大，可以忽略4.7.2

BJT的高頻小信號模型及頻率參數(shù)由電路有低頻時所以當(dāng)時，4.7.2

BJT的高頻小信號模型及頻率參數(shù)令

的幅頻響應(yīng)

的相頻響應(yīng)

的截止頻率類似于RC低通電路的頻率響應(yīng)4.7.2

BJT的高頻小信號模型及頻率參數(shù)將f=fT帶入幅頻響應(yīng)所以4.7.3單級共發(fā)射極放大電路的頻率響應(yīng)

在高頻區(qū)，電路中的耦合電容Cb1、Cb2和旁路電容Ce的容抗都很小，可視為短路，而BJT的極間電容則不能再看作開路。高頻小信號等效電路4.7.3單級共發(fā)射極放大電路的頻率響應(yīng)

將電容Cb

c等效變換到輸入回路（b-e之間）和輸出回路中（c-e之間），得到CM1和CM2。CM1＝

(1＋gmR

L)Cbc

CM2≈Cbc

CM1稱為密勒電容，相當(dāng)于將Cb

c放大了(1＋gmR

L)倍4.7.3單級共發(fā)射極放大電路的頻率響應(yīng)

當(dāng)gmR

L>>1時，有CM1>>Cb

c

，CM2≈Cb

c，可以忽略CM2的影響。C=Cb

e+CM14.7.3單級共發(fā)射極放大電路的頻率響應(yīng)將C左側(cè)電路進(jìn)行電源等效變換其中得等效電路C＝Cb

e＋CM1

＝Cbe＋(1＋gmR

L)Cbc

4.7.3單級共發(fā)射極放大電路的頻率響應(yīng)為輸入、為輸出時，RC電路就是一個低通電路等效RC低通電路C1＝C＝Cb

e＋CM1

＝Cbe＋(1＋gmR

L)Cbc

4.7.3單級共發(fā)射極放大電路的頻率響應(yīng)

減低增益可以增加帶寬，提高增益將使帶寬變窄。選擇電路參數(shù)時，必須兼顧AVSM和fH的要求。增益-帶寬積BJT一旦確定，對于相同的信號源增益-帶寬積基本為常數(shù)通常Rb>>Rsi，Rb>>rbe，

則C1

＝Cbe＋(1＋gmR

L)Cbc

4.7.3單級共發(fā)射極放大電路的頻率響應(yīng)4.7.4多級放大電路的頻率響應(yīng)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第一章緒論 第二章集成運算放大器的基本應(yīng)用 第三章半導(dǎo)體二極管及其基本電路

第四章雙極結(jié)型三極管及基本放大電路 第五章場效應(yīng)晶體管及放大電路

第六章模擬集成電路 第七章反饋放大電路 第八章信號處理與信號產(chǎn)生電路 第九章功率放大器電路 第十章直流穩(wěn)壓電源5場效應(yīng)三極管及放大電路5.1金屬-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）場效應(yīng)三極管5.2MOSFET放大電路*5.3共源-共漏放大電路5.4結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）及其放大電路場效應(yīng)管的分類：P溝道耗盡型P溝道P溝道N溝道增強型N溝道N溝道（耗盡型）FET場效應(yīng)管JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型(IGFET)耗盡型：場效應(yīng)管沒有加偏置電壓時，就有導(dǎo)電溝道存在增強型：場效應(yīng)管沒有加偏置電壓時，沒有導(dǎo)電溝道5.1金屬-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）場效應(yīng)三極管5.1.1N溝道增強型MOSFET5.1.2N溝道耗盡型MOSFET5.1.3P溝道MOSFET5.1.4MOSFET的主要參數(shù)5.1.1N溝道增強型MOSFET1.結(jié)構(gòu)L：溝道長度W：溝道寬度tox

：絕緣層厚度通常W>L5.1.1N溝道增強型MOSFET1.結(jié)構(gòu)5.1.1N溝道增強型MOSFET（1）VGS對溝道的控制作用當(dāng)VGS≤0時，無導(dǎo)電溝道，d、s間加電壓時，也無電流產(chǎn)生。當(dāng)0

<VGS<VTN時

產(chǎn)生電場，但未形成導(dǎo)電溝道（反型層），d、s間加電壓后，沒有電流產(chǎn)生。2.工作原理5.1.1N溝道增強型MOSFET當(dāng)VGS>VTN時

在電場作用下產(chǎn)生導(dǎo)電溝道，d、s間加電壓后，將有電流產(chǎn)生。

VGS越大，導(dǎo)電溝道越厚VTN稱為N溝道增強型MOSFET開啟電壓（1）VGS對溝道的控制作用2.工作原理

必須依靠柵極外加電壓才能產(chǎn)生反型層的MOSFET稱為增強型器件2.工作原理（2）VDS對溝道的控制作用

靠近漏極d處的電位