模拟电子技术课件.pptx

1、8:36:57模模拟电拟电子技子技术术基基础础信息科学与工程学院信息科学与工程学院基基础电础电子教研室子教研室8:36:57第一章第一章常用半常用半导导体器件体器件1.1半半导导体基体基础础知知识识1.2半半导导体二极管体二极管1.3双极型晶体管双极型晶体管8:36:57第一章第一章常用半常用半导导体器件体器件内容提要本章介绍了半导体的基本知识，然后阐述了三种常用半导体器件：半导体二极管、晶体管和场效应管的工作原理和基本特性。本着“管为路用”的原则，在了解其基本原理的基础上，重点掌握他重点掌握他们们的外特性的外特性基本基本应应用用。8:36:571.1半导体基础知识8:36:571.1半导体基

2、础知识导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。8:36:571.1.1本征半导体纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。一、半导体导电特性处于导体（低价元素构成）和绝缘体（高价元素构成）之间，称为半导体，如锗、硅等，均为四价元素。8:36:57共价键价电子共有化，形成共价键的晶格结构8:36:571.1.1本征半导体纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。一、半导体二、本征半导体的导电情况金属导电是由于其

3、内部有自由电子存在(载流子),在外电场的作用下,自由电子定向移动,形成电流.8:36:57半导体中有两种载流子:自由电子和空穴自由电子空穴8:36:57+-在外电场作用下，电子的定向移动形成电流8:36:57+-在外电场作用下，空穴的定向移动形成电流8:36:571.本征半导体中载流子为电子和空穴;2.电子和空穴成对出现,浓度相等;3.由于热激发可产生电子和空穴,因此半导体的导电性和温度有关,对温度很敏感。8:36:571.1.2杂质半导体一、N型半导体在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体。电子-多子;空穴-少子.8:36:57杂质半导多，1.1

4、.2杂质半导体二、P型半导体在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了P型半导体。注意空穴-体中子;多子的浓度决定于掺杂原子的浓度；少8:36:571.1.3PN结采用不同的掺杂工艺，将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上，在它们的交界面就形成PN结。PN结具有单向导电性。一、PN结的形成P区N区8:36:57一、PN结的形成在交界面，由于两种载流子的浓度差，出现扩散运动。8:36:57一、PN结的形成在交界面，由于扩散运动,经过复合,出现空间电荷区耗尽层空间电荷区8:36:57一、PN结的形成当扩散电流等于漂移电流时，达到动态平衡，形成PN结。PN结8:3

5、6:571.由于扩散运动形成空间电荷区和内电场;2.内电场阻碍多子扩散，有利于少子漂移;3.当扩散电流等于漂移电流时，达到动态平衡，形成PN结。8:36:57二、PN结的单向导电性1.PN结外加正向电压时处于导通状态加正向电压是指P端加正电压，N端加负电压，也称正向接法或正向偏置。8:36:57内电场外电场外电场抵消内电场的作用，使耗尽层变窄，形成较大的扩散电流。8:36:572.PN结外加反向电压时处于截止状态外电场和内电场的共同作用，使耗尽层变宽，形成很小的漂移电流。8:36:57三、PN结的伏安特性正向特性反向特性反向击穿PN结的电流方程为 1)UTuS(ei I其中，IS为反向饱和电流

6、，UT26mV，8:36:571.2半导体二极管8:36:571.2半导体二极管将PN结用外壳封装起来，并加上电极引线就构成了半导体二极管。由P区引出的电极为阳极（A），由N区引出的电极为阴极（K）。二极管的符号：PN阳极阴极8:36:57I0.3V导通压降:硅管0.60.7V,锗管0.20.3V。U一、伏安特性死区电压硅管0.6V,锗管0.2V。反向击穿电压UBR8:36:57环境温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，反向特性曲线下移。在室温附近,温度每升高1C,正向压降减小22.5mV;温度每升高10C，反向电流约增大1倍。二极管的特性对温度很敏感。8:36:57二、二极管的主要参数半导

7、体的参数是对其特性和极限应用的定量描述，是设计电路时选择器件的主要依据。1.最大整流电流IF二极管长期运行时允许通过的最大平均电流。2.最高反向工作电压UR二极管工作时允许加的最大反向电压，通常为击穿电压的一半。8:36:57由于二极管的特性是非线性的，为了分析问题的简单、方便，可在特定情况下对其进行线性化处理，即用线性化的等效模型来代替二极管。三、二极管的等效电路当二极管两端电压远小于与之串联的元器件电压，流过二极管的电流远小于与之并联分支电流时，可将二极管理想化。认为：二极管正向导通，导通电压为0，反向截止，截止电流为0。8:36:57三、二极管的等效电路当二极管两端电压超过导通电压时，认

8、为二极管导通，导通电压为Uon,当二极管两端电压小与导通电压或者为负电压时，认为二极管截止,截止电流为0。8:36:57QiDuD三、二极管的等效电路二极管整流t8:36:57tuo00DuiuoRL四、二极管的应用【例【例1】画出二极管】画出二极管电电路的路的输输出波形（出波形（设设UD=0）。）。uiEWB仿真8:36:57【例【例2】画出二极管】画出二极管电电路的路的输输出波形（出波形（设设UD=0.7V）。-3VEWB仿真0.7V二极管限幅0.7V8:36:57【例【例3】电电路如路如图图所示，二极管的所示，二极管的导导通通电压电压UD约为约为0.7V。试试分分别计别计算开关断开和算开

9、关断开和闭闭合合时输时输出出电压电压的数的数值值。当开关断开时，二极管因加正向电压而处于(导通)状态，故输出电压为UO V1 UD(6 0.7)V 5.3V分析8:36:57【例【例3】电电路如路如图图所示，二极管的所示，二极管的导导通通电压电压UD约为约为0.7V。试试分分别计别计算开关断开和算开关断开和闭闭合合时输时输出出电压电压的数的数值值。当开关闭合时，二极管外加反向电压，因而（），故输出电压为UO V2 12V分析截止)【例【例4】写出】写出图图T1.3所示各所示各电电路的路的输输出出电压值电压值，设设二二极管极管导导通通电压电压UD0.7V。()0UO11.3V)，UO2(1.3V

10、，UO3(2V)，1.3V2VUO4()，UO5()，UO6(8:36:578:36:57五、稳压二极管及应用1.稳压管的工作原理稳压管的符号8:36:572.稳压管的主要参数稳定电压UZUZ是指击穿后在电流为规定值时，管子两端的电压值。稳压电流IZIZ是稳压二极管正常工作时的参考电流。工作电流小于此值时，稳压二极管将失去稳压作用。额定功耗PZMPZM等于稳定电压UZ与最大稳定电流IZM（或IZmax）的乘积。3.稳压管的稳压条件稳压管正向工作时和二极管的特性完全相同。8:36:57必须工作在反向击穿状态；流过稳压管的电流在IZ和IZM之间。注意！4.稳压管的应用【例【例1】典型应用电路：RL

11、为负载电阻，R限流电阻当UI变化时，由于稳压管的作用，输出UO不变。8:36:57【例【例2】已知稳压管的UZ=6V,最小电流IZmin=5mA,最大电流IZmax=25mA。（1）分别计算UI为10V、15V、35V时输出UO的值。（2）若UI为35V时负载开路，则会出现什么现象？解题思路首先假设稳压管不工作（开路），求出其两端电压，是否满足稳压条件；然后假设稳压管工作（文雅），看其是否满足稳压条件。8:36:578:36:57UoUI为10V时UO=RL/(RL+R)=3.33VUOUZ假设稳压管工作IL=UZ/RL=12mAIZminIDZIZmaxIDZ=IR-IL=29mA【例【例2

12、】已知稳压管的UZ=6V,最小电流IZmin=5mA,最大电流IZmax=25mA。（1）分别计算UI为10V、20V、35V时输出UO的值。（2）若UI为35V时负载开路，则会出现什么现象？UI为35V时,同理可求出UO=6VUI为35V时负载开路UOUZ假设稳压管工作8:36:57【例【例3】两只】两只稳压稳压管的管的稳压值稳压值分分别为别为5V和和10V，正向，正向导导通通电压为电压为0.7V,将他将他们们串串联联或者并或者并联联，可能得到几种，可能得到几种电压值电压值？15V5.7V10.7V1.4V5V0.7V8:36:57六、特殊二极管1.光电二极管是一种将光能转换为电能的半导体器

13、件，其结构与普通二极管相似，只是管壳上留有一个能入射光线的窗口。8:36:572.发光二极管是一种将电能转换为光能的半导体器件。它由一个PN结构成,当发光二极管正偏时，注入到N区和P区的载流子被复合时，会发出可见光和不可见光。8:36:571.3双极型晶体管双极型晶体管8:36:571.3双极型晶体管双极型晶体管一、晶体管的结构和类型NPN型基区发射区集电区发射结集电结b基极e发射极c集电极发发射极箭射极箭头头的方向的方向为电为电流的方向流的方向8:36:57集电极b基极cPNPe发射极PNP型8:36:57二、晶体管的电流放大作用放大是对模拟信号最基本的处理。晶体管是放大电路的核心元件，它能

14、够控制能量的转换，将输入的任何微小变化不失真的放大输出，放大的对象是变化量。晶体管工作在放大状态的外部条件是发射结正向偏置且集电结反向偏置。晶体管的放大作用表现为小的基极电流可以控制大的集电极电流。共射放大电路8:36:572.扩散到基区的自由电子与空穴的复合运动形成基极电流IB3.集电结加反向电压，漂移运动形成集电极电流ICIBICIE晶体管内部载流子的运动1.发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流IE8:36:57晶体管的电流分配关系IBICIE1 IE IC IBIC IB共射直流电流放大系数IC IBIE(1 )IBiC8:36:57晶体管的电流分配关系IE IC IB1 IC IB

15、共射直流电流放大系数IC IBIE(1 )IB iB共射交流电流放大系数通常通常认为认为：8:36:57晶体管的电流分配关系IBICIEIBICIE8:36:57三、晶体管的共射特性曲线IC+IB+实验线实验线路路mA AVUBE-VUCE-RBECEBRC8:36:571.输入特性IB(A)UBE(V)806040200.40.8工作工作压压降：降：硅管硅管UBE 0.60.7V,锗锗管管UBE 0.20.3V。死区死区电电压压，硅管，硅管0.5V，锗锗管管0.2V。此区域此区域满满8:36:57IC(mA)336912UCE(V)2.输出特性4足足IC=IB称称为线为线性性区（放大区（放大

16、区）。区）。21IC=IIC只与只与IB有有关，关，100 AB。80 A60 A40 A20 AIB=0此区域中此区域中UCE100U BEA,8:36:57IC(mA)36912UCE(V)80 A 集集电结电结正偏，正偏，IBIC，UCE0.3V称称为饱为饱和区。和区。60 A40 A20 AIB=02.输出特性4321此区域中此区域中:UBE80IC，UCE 0.3V(3)截止区：UBEUBUEPNPeUCUBIC，UCE 0.3Vc(3)截止区：UBE0时UGS排斥空穴，形成耗尽层。PNNUDSDUGSGUGS0时SUGS足够大时（UGSVGS(th)），出现以电子导电为主的N型导电

17、沟道。吸引电子VGS(th)称为开启电压PNNSUDSDUGSG当UDS不太大时，导电沟道在两个N区间是均匀的。当UDS较大时，靠近D区的导电沟道变窄。PNNSUDSDUGSG夹断后，即使UDS继续增加，ID仍呈恒流特性。IDUDS增加，UGD=VGS(th)时，靠近D端的沟道被夹断，称为预夹断。三、增强型N沟道MOS管的特性曲线0iDuGSUGS(th)转移特性曲线一定uDS下的iD-uGS曲线21)uGSUGS(th)2UGS(th)iDIDO(IDO输出特性曲线UDS0UGS0ID可变电阻区夹断区恒流区DBGN沟道增沟道增强强型型场场效效应应管管NPN型型三极管三极管cbSG-bD-ce

18、S-e与与NPN三极管相似，三极管相似，NMOS管管为电压为电压控制控制器件，当器件，当vGSVGS(th)N,MOS管管导导通（正通（正电压电压控制）。控制）。NPPGSDGDSP沟道增强型与与PNP三极管相似，三极管相似，PMOS管管为电压为电压控制控制器件，当器件，当VgsUGS(th)(开启电压);2.UDSQUGSQ-UGS(th)预夹断电压GDS三、三、动态动态分析分析UOUigmRdgmUgsRdUgsIdRdUgsAuRiRORd共源放大共源放大电电路与共射放大路与共射放大电电路路类类似，具有一定的似，具有一定的电压电压放放大能力，且大能力，且输输出出电压电压和和输输入入电压电

19、压反相，只是共源放大反相，只是共源放大电电路的路的输输入入电电阻比共射放大阻比共射放大电电路大得多。路大得多。IdRiRoUGQUDDR21、静态分析UDDuoRGR1C1uiR2C2RLCSGRDDSRSUDSQUDDIDQ(RSRD)IG=0R1R2USQIDQRS21)UGSQUGS(th)IDQIDO(四、分四、分压压式偏置式偏置电电路路uoUDDC2R1RGC1uiR2RLCSGRDDSRS2、动态分析sR1R2RGRL微微变变等效等效电电路路gdgmUgsRDRLUgsgRGRLdRLRDUgsgmUgsUiUoR1R2sUiUgsUogmUgs(RD/RL)LAugmRRiRGR

20、1/R2Ro=RDIDO2.7.4基本共漏放大基本共漏放大电电路路一、一、电电路路组组成成从交流通路看，其从交流通路看，其输输入回入回路和路和输输出回路共用漏极。出回路共用漏极。场效应管共漏极放大电路从形式和电路功能上都类似于三极管共集电极放大电路。二、静二、静态态分析分析IGQ0VGGUGSQIDQRS21UGSQUGSthIDQ(USGQ;IDQ)三、三、动态动态分析分析IdUOUigmUgsRSUgsgmUgsRSIdRSUgsIdRSAugmRS1gmRSRiIOUORSUOIO1gmRS/UOgmUOUOIRSIdRO结论结论：1、场场效效应应管与晶体管相比，最突出的管与晶体管相比，

21、最突出的优优点是可以点是可以组组成高成高输输入入电电阻的放大阻的放大电电路。路。2、场场效效应应管的放大能力比晶体管差，因此，共源管的放大能力比晶体管差，因此，共源放大放大电电路的放大能力比共射放大路的放大能力比共射放大电电路差得多。路差得多。下集预告第三章多级放大电路注意小小结结基本要求：1.掌握放大电路的组成原则；2.掌握直流通路和交流通路的画法。3.掌握图解法分析电路的方法，会分析失真和求最大输出电压。4.掌握晶体管的等效模型；会用等效法分析动态指标。(三种基本放大电路)作业：P128习题2.2、2.32.42.7、2.13、2.17题按要求画图【】内容回顾放大电路的组成原则1、三极管的

22、静、三极管的静态态工作点必工作点必须须合适合适1.晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。2.正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。2、交流信号在放大、交流信号在放大电电路中能路中能顺畅传输顺畅传输。3.输入信号能通过输入回路作用于放大管。4.输出回路将变化的电流作用于负载。【】UBEQUCEQ当ui=0时，称放大电路处于静态。ICQIBQ内容回顾(IBQ,UBEQ)(ICQ,UCEQ)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。uitiBtuCEtiCuCEiBiCt内容当ui不为零时，称放大电路处于动态。回顾【】icuce三极管的微变等效电路 ibibrbebcecib

23、bubee1.微变等效电路模型仅对变化量而言的；2.h参数与Q有关。内容回顾【】1.首先利用估算法（或图解法）确定静态工作点Q；2.求静态工作点处的rbe的值；3.画出微变等效电路。可先画出三极管的等效模型，然后画出放大电路其他部分的交流通路；4.列出电路方程求解。内容回顾【】回顾2.5晶体管晶体管单单管放大管放大电电路的三种基本接法路的三种基本接法2.5.1基本共射放大电路1.直接耦合共射放大电路2.阻容耦合共射放大电路3.带射极电阻的阻容耦合电路4.静态工作点稳定电路2.5.2基本共集放大电路2.5.3基本共基放大电路内容AuAuAuRcRbrbeRiRbrbeRoRc(1)ReRbrbe

24、(1)ReRiRbrbe(1)ReRbrbeRoRe/1Rcrbe(1)RerbeRiRe1RoRc【】内容回顾场场效效应应管放大管放大电电路的路的组组成原成原则则和三极管放大和三极管放大电电路相似，即：路相似，即：1、场场效效应应管必管必须须工作在恒流区。（工作在恒流区。（电电路的静路的静态态工工作点合适）作点合适）2、交流信号能、交流信号能顺畅传输顺畅传输。（交流通路合理）。（交流通路合理）场场效效应应管同管同样样有三个极；其功能和三极管有三个极；其功能和三极管对应对应相似；只是三极管用相似；只是三极管用电电流控制流控制电电流，流，场场效效应应管用管用电电压压控制控制电电流。流。场场效效应

25、应管放大管放大电电路路仅仅要求了解即可。要求了解即可。第三章多级放大电路3.1多级放大电路的耦合方式3.2多级放大电路的动态分析3.3直接耦合放大电路3.1多级放大电路的耦合方式信号源中间级输出级负载输入级3.1多级放大电路的耦合方式多级放大电路组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级,级与级之间的连接称为级间耦合。常用的耦合方式有四种,即直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合。3.1.1直接耦合3.1多级放大电路的耦合方式将前一级的输出端直接连接到后一级的输入端。一、直接耦合放大电路静态工作点的设置UBEQ2T1管的静态工作点靠近饱和区一、直接耦合放大电路静态工作点的设置第二级的电压放

26、大倍数大大下降一、直接耦合放大电路静态工作点的设置存在电平移动问题一、直接耦合放大电路静态工作点的设置直接耦合最常用的电路形式：NPN型与PNP型管混合使用二、直接耦合方式的优缺点具有良好的低频特性，可以放大变化缓慢的信号；易构成集成放大电路；应用非常广泛。静态工作点相互影响，给电路的分析、设计和调试带来一定的困难；存在零点漂移现象。3.1.2阻容耦合将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端，称为阻容耦合方式。阻容耦合方式的优缺点低频特性差，不能放大变化缓慢的信号；不便于集成。各级的静态工作点相互独立，电路的分析、设计和调试简单易行。在分立元件电路中得到非常广泛的应用。3.1.3变压器耦合

27、将放大电路的前级输出端通过变压器接到后级输入端或负载电阻上，称为变压器耦合方式。变压器耦合方式的优缺点各级的静态工作点相互独立，电路的分析、设计和调试简单易行。可以实现阻抗变换；在分立元件特大功率电路或高频电路中得到非常广泛的应用。低频特性差，不能放大变化缓慢的信号；体积大，不便于集成。(N2N1I1I2N1N2U1U21)nnRL2U2I2U1I1n2RLnRL=阻抗变换=阻抗变换AuRLrbe23.1.4光电耦合光电耦合是以光信号为媒介实现电信号的耦合和传递的，具有电气隔离作用，使电路具有很强的抗干扰能力，适用于信号的隔离和远距离传送。3.2多级放大电路的动态分析3.2多级放大电路的动态分

28、析UoUiAuRiRi1RoRonoinUUUUo2i2Uo1Ui.Au1Au2.AunUoUU.UUi注意：注意：1.计计算放大倍数，是把后一算放大倍数，是把后一级输级输入入电电阻作阻作为为前一前一级负载级负载的的；AuRiRi1RoRonoino1o2UiUi2UAu1Au2.Aun2.当共集放大当共集放大电电路作路作为输为输入入级级（即第一（即第一级级）时时，它的，它的输输入入电电阻阻与其与其负载负载（即第二（即第二级级的的输输入入电电阻）有关；而当共集放大阻）有关；而当共集放大电电路路作作为输为输出出级级（即最后一（即最后一级级）时时，它的，它的输输出出电电阻与其信号源内阻与其信号源内

29、阻（即倒数第二阻（即倒数第二级级的的输输出出电电阻）有关阻）有关。解：解：1.求解静求解静态态工作点工作点VBBUBE1QR1IB1QIC1IB2IC1Q1IB1QUCE1QVCCIC1QIB2QR2UCE1QUBE2QIB2QIC2Q2IB2QUCE2QVCCIC2QR3例1：电路如图所示,电路的静态工作点合适，画出交流等效IR2工作点各工作点各级级之之间间是互相影响的，求是互相影响的，求解解过过程中要注意其程中要注意其连连接点接点处处的关系的关系例1：电路如图所示,电路的静态工作点合适，画出交流等效电路，并写出Au、Ri和Ro的表达式。解:2.动态动态分析：分析：第一级为共射电路,第二级为

30、共集电路,交流等效电路如下:rbe2R212RoR3Au11R2rbe2(12)R3R1rbe1(12)R3rbe2(12)R3Au2(12)R3rbe2(12)R3AuAu1Au21R2rbe2(12)R3R1rbe1RiR1rbe1Ri2Ro2解：解：B1QUBE1QRb1IVCCUBE1QRb2IC1Q1IB1QUCE1QVCCIRC1RC1VCCIC1QIB2QRC1IRC1IB2QIC1QIB2QVCCUCE1Q12Re2(UCE1Q;IB2Q)IC2Q2IB2QUCE2QVCCIC2QRe2RC2注意：注意：PNP型三极管求解型三极管求解直流直流时时的的电电流流向流流向。例2：求解

31、电路的静态工作点例3试估算电路的Q点、Au、Ri和Ro。UCEQ1VCCIEQ1(R3R4)VCCR1R1R2UBQ1UBQ1UBEQ1R4IEQ1IEQ111IBQ1解:(1)求解Q点:由于电路采用阻容耦合方式,所以每一级的Q点都可以按照单管放大电路求解。第一级为典型的Q点稳定电路，Q点如下：第二级为共集放大电路IBQ2VCCUBEQ2R5(12)R6IEQ2(12)IBQ2UCEQ2VCCIEQ2R6（2）求解Au、Ri和Ro。为了求出第一级的电压放大倍数Au1，首先应求出其负载电阻，即第二级的输入电阻：Ri2R5/rbe2(1)(R6/RL)i(12)(R6/RL)rbe2(12)(R6

32、/RL)Au2（2）求解Au、Ri和Ro。Au11(R3/R2)rbe1AuAu1Au2RiR1/R2/rbe1rbe2R312rbe2R3/R512RoR6/（2）求解Au、Ri和Ro。例4：电路如图所示,电路的静态工作点合适，画出交流等效电路，并写出Au、Ri和Ro的表达式。Au1Au22R4rbe2RiR1rbe1(11)(R2R3rbe2)RoR4)2R4rbe2(AuAu1Au2(11)(R2R3rbe2)rbe1(11)(R2R3rbe2)Ri2(11)(R2R3rbe2)rbe1(11)(R2R3rbe2)3.3直接耦合放大电路静态工作点相互影响，给电路的分析、设计和调试带来一定

33、的困难；存在零点漂移现象。具有良好的低频特性，可以放大变化缓慢的信号；易构成集成放大电路；应用非常广泛。输入电压（uI)为零而输出电压（uO)不为零且缓慢变化的现象称为零点漂移现象。温度的变化，是产生零点漂移的主要原因，因此也称零点漂移为温度漂移，简称温漂。无论哪种耦合方式，各级都存在温漂，但直接耦合的第一级温漂对电路的影响为最大。3.3.2差分放大电路一、电路的组成3.3.2差分放大电路一、电路的组成二、长尾式差分放大电路电路参数理想对称T1与T2的特性相同Rb1Rb2RbRc1Rc2Rc12rbe1rbe2rbe1.静态分析IReIEQ1IEQ22IEQIBQRbUBEQ2IEQReVEE

34、VEEUBEQIEQ2ReIEQIBQ12.对共模信号的抑制作用大小相等极性相同的输入信号称为共模信号。uI1uI2uIC温度漂移等效成共模信号。2.对共模信号的抑制作用共模放大倍数:uOcuIcAc在电路参数理想对称的情况下，Ac=0。3.对差模信号的放大作用大小相等极性相反的输入信号称为差模信号。uI1uI2在两个输入端加差模信号，即Ui1=-Ui2，这时一管的射极电流增大，另一管的射极电流减小，且增大量和减小量时时相等。因此流过RE的信号电流始终为零，E点电位将保持不变，因此可视为恒压源，在等效电路中Re相当对地交流短路。在两个输入端加差模信号，即Ui1=-Ui2，这时一管的集电极电压增

35、大，另一管的集电极电压减小，且增大量和减小量时时相等。因此RL的中点电位将保持不变，因此可视为恒压源，在等效电路中对地交流短路。3.对差模信号的放大作用交流地Ad差模放大倍数1uOdAduId1uid21uIdiB1(Rbrbe)2)12RLuodiC1(Rc/2RL(Rc/)2RbrbeRi2(Rbr)beRoRc2差分放大电路的实质是通过一支管子的放大倍数来换取低温漂效果的。AdAcKCMRAd)RL(Rc/2RbrbeAc=0AdAcKCMR4.共模抑制比KCMR-抑制共模信号的能力三、差分电路的四种接法双端输入双端输出电路双端输入单端输出电路单端输入双端输出电路单端输入单端输出电路1.

36、双端输入单端输出电路输出回路已不对称，影响电路的静态工作点和动态参数。UCQ1RLICQVccUCQ1Rc1.双端输入单端输出电路VEEUBEQ2ReIEQ1IEQIBQICQVcc(RC/RL)ICQRLRcRLUCQ1uOduIdAd1(Rc/RL)2RbrbeuodiC(Rc/RL)uId2iB(Rbrbe)1.双端输入单端输出电路Ri2(Rbrbe)RoRc1.双端输入单端输出电路如果在两个输入端加上一对大小相等、相位相同的共模信号，即（共模抑制比）2biE的变化。因此，从电压等效的观点看，相当每管的射极各接有2RE的电阻。0(Rc/RL)Rbrbe2(1)ReuOcuIcAc（共模抑

37、制比）AdAcKCMRRbrbe2(1)Re2(Rbrbe)1.双端输入单端输出电路 uo=Ad ui则有：uo=UcQ+uo=UcQ+Adui注意:如果输入差模信号极性不变,而输出信号取自T2管的集电极,则输出与输入同相。uOduIdAd1(Rc/RL)2Rbrbe1.双端输入单端输出电路对于单端输出电路的uo与ui关系：uo=UcQ+uoUcQ为电路静态时集电极的电位，uo为动态输出的变化量。静态分析与双入双出电路的情况一样。2.单端输入双端输出电路动态分析2.单端输入双端输出电路Rid2(Rbr)Ro2Rc2.单端输入双端输出电路Ad)RL(Rc/2RbrbeIIuIcduO在差模信号输

38、入的同时，伴随着共模信号输入。单端输入时，若输入信号为uu，其差模输入电压uId=uI；同时，共模输入电压A=+uI/2。Ac若电路参数理想对称，Ac=0。2beKCMR不难看出，差动电路相当输入了一对共模信号Ui1Ui22Uid1Uid2UicUi1Ui22Uic1Uic2和一对差模信号这时的差模输入电压为UidUid1Uid2Ui1Ui23.单端输入单端输出电路uOduIdAd1(Rc/RL)2RbrbeRi2(Rbrbe)RoRc0(Rc/RL)Rbrbe2(1)ReuOcuIcAcAdAcKCMRRbrbe2(1)Re2(Rbrbe)？四种接法的动态参数特点归纳如下：1.输入电阻均为2

39、（Rb+rbe)。2.Ad、Ac、RO与输出方式有关，双端输出时，Ad)RL(Rc/2RbrbeAc0Ro2Rc单端输出时，AduOd1(Rc/RL)uId2Rbrbe0(Rc/RL)Rbrbe2(1)ReuOcuIcAcRoRc3.双端输入时，如果输入信号为uI1、uI2，则有差模输入电压uId=（uI1-uI2），共模输入电压uIc=（uI1+uI2）/2。单端输入时，若输入信号为uI，其差模输入电压uId=uI；同时，共模输入电压uIc=+uI/2。电路类型AdRiRoAcLC2(Rbrbe)cbbe双入单出电路1(Rc/RL)2Rbrbe2(Rbrbe)Rc(Rc/RL)0Rbrbe2

40、(1)ReRLCbbecbbe单入单出电路1(Rc/RL)2Rbrbe2(Rbrbe)Rc(Rc/RL)0Rbrbe2(1)Re四种接法的动态参数特点归纳如下表：例1电路如图所示已知Rb=1k，Rc=10k，RL=5.1k；VCC=12V；VEE=6V;晶体管的=100，rbe=2k。（1）为使T1管和T2管的发射极静态电流为0.5mA,Re的取值应为多少？T1管和T2管的管压降UCEQ为多少？（2）计算Au、Ri和Ro。（3）若将电路改为单端输出，用直流表测得输出电压uo=3V,试问输入电压uI约为多少？设使IEQ=0.5mA,且共模输出电压可忽略不计。解（1）计算QIEQVEEUBEQ2R

41、eUCEQUCQUEQ(70.7)V7.7VBEQUEQ0.7VU5.3kUCQVCCICQRC(120.510)V7V60.720.5VEEUBEQ2IEQRe（2）计算动态参数)102.55100102.556812AdRL(Rc/2RbrbeRi2(Rbrbe)2(12)k6kRo2Rc210k20k（3）电路单端输出时，直流表测得输出电压uo=3V输入电压uI为多少？设使IEQ=0.5mAcc1RLVCCICQ(R/RL)RRLUCQ5.1105.1(120.5)V2.36V105.1105.1uOuOUCQ132.360.64V12105.1100105.156121(Rc/RL)A

42、d2RbrbeV0.0114V11.4mV0.6456uOAduI四、改进型差分放大电路为了使差分放大电路的性能更好，对共模信号的抑制能力更强，对差模信号的放大能力更大。1.加调零电位器。(b)集电极调零(a)射极调零;Ri2Rbrbe(1)(1)Rw加在发射极RW2RL(Rc/)2Rbrbe(1)AdRW2RO2RCRW(2)Rw加在集电极c时AdRL2(RC)/2Rbrbe)Ri2(Rbrbe)RWRO2(RC22.用恒流源电路取代Re，构成恒流源型差分放大电路uOcuIc(Rc/RL)Rbrbe2(1)ReAcAdRbrbe2(1)ReKCMRAc2(Rbrbe)Re为无穷大时，Ac为0

43、，KCMR为无穷大。但是，在同样的静态工作电流下，增大Re势必是要求更高的VEE。另外Re大，不易集成。所以我们希望在e的元件具有对直流电阻较小，对交流电阻很大的特点。恒流源具有此功能。VEEUBEQ2ReIEQUB3UBE3R3IC3IE3IC32IEQ1IEQ22.用恒流源电路取代Re，构成恒流源型差分放大电路静态分析：I2IB3VEER2R1R2UB3动态分析：与长尾式差分电路完全相同例）3-13）电路如图所示，T1T5的电流放大系数分别为15，b-e间动态电阻分别为rbe1rbe5，写出Au、Ri和Ro的表达式。uuO1uIA11R2rbe4(14)R52rbe1uuO2uI2A24R

44、6rbe5(15)R7rbe4(14)R51uO3uI3A3u(15)R7rbe5(15)R7iRrbe1rbe2uuuuA1A2A3uOuIArbe5R615RoR7下集预告第五章放大电路的频率响应。小小结结基本要求：1.掌握四种耦合电路的特点;2.掌握阻容、直接耦合动态性能指标的计算;3.掌握差分电路的工作原理;4.掌握四种接法差分电路的静态和动态计算。作业：P169习题3.2（C）3-7、3-9题UoUU.UUi【】1.计计算放大倍数，是把后一算放大倍数，是把后一级输级输入入电电阻作阻作为为前一前一级负载级负载的的；AuRiRi1注意：注意：RoRonoino1o2UiUi2UAu1Au

45、2.Aun2.当共集放大当共集放大电电路作路作为输为输入入级级（即第一（即第一级级）时时，它的，它的输输入入电电阻阻与其与其负载负载（即第二（即第二级级的的输输入入电电阻）有关；而当共集放大阻）有关；而当共集放大电电路路作作为输为输出出级级（即最后一（即最后一级级）时时，它的，它的输输出出电电阻与其信号源内阻与其信号源内阻（即倒数第二阻（即倒数第二级级的的输输出出电电阻）有关阻）有关。内容回顾【】内容回顾电路类型AdRiRoAc双入双出电路RL(Rc/)2Rbrbe2(Rbrbe)2Rc0单入双出电路RL(Rc/)2Rbrbe2(Rbrbe)2Rc0双入单出电路1(Rc/RL)2Rbrbe2(

46、Rbrbe)Rc(Rc/RL)0Rbrbe2(1)Re单入单出电路1(Rc/RL)2Rbrbe2(Rbrbe)Rc(Rc/RL)0Rbrbe2(1)Re四种接法的动态参数特点归纳如下表：第五章放大电路的频率响应5.1频率响应概述5.2晶体管的高频等效电路5.4单管放大电路的频率响应5.1频率响应概述在放大电路中，放大倍数与信号频率的函数关系，称为频率响应或频率特性。5.1频率响应概述一、频率响应的概念：Au二、高通电路UoUi11jRCR1jC1RffLfLjfAufjfL1j1111Lj如果令：2f12RCfLRC（时间常数）245和电阻值相等F45低通电路(电容输出)高通电路(电压输出)0

47、Uc=UiUc的电压090Ur与Ui的相位差Ur=Ui0Ur的电压-90f00f0Uc与Ui的相位差频率变化容抗的变化1/CUrUc=Ui/Uc45Ui频率从0时,相位角的变化ffLfLjfAufjfL1j1111Lj)2ffLffL1(AuffLarctan90幅频特性相频特性ffLAu1,0ffLffL,45,9022ffLAuAu频率特性：)2ffLffL1(AuffLarctan90下限截止频率三、低通电路ffHAu11j12RC其中，fH上限截止上限截止频频率率2)ffH11(AuffL90arctan幅频特性相频特性ffHAu1,0ffHffHAu2,452AufH,90f上上限截

48、止限截止频频率率2)ffH11(AuffHarctan四、波特图对于放大电路，往往ui的频率范围广，放大倍数大，为了在同一坐标系中表示如此宽的变化范围，在画频率特性曲线时，常采用对数坐标。称为波特图。波特图的表示方法幅频特性的横轴采用对数坐标（lgf），纵轴采用对数坐标（20lgAu），单位是分贝（dB）相频特性的横轴采用对数坐标（lgf），纵轴采用原坐标（）Au2,452ffL,20lgAu3dB,45ffL,Au f,90fL20lgAu20lgf,90fL-20dB/十倍频20lg20lg0.1fffL,20lg20lg13dBfLff0.1fL,折线化的近似波特图20dBfLff0.0

49、1fL,20lg20lg0.0140dBfL1、高通电路的波特图ffL,Au 1,020lgAu0dB,0AuH,902、低通电路的波特图Au1,0ffHffH22,45Au20lgAu0dB,020lgAu3dB,45ffHff20lgAu20lgf,90fH1、电电路的截止路的截止频频率决定于率决定于电电容所容所在的回路的在的回路的时间时间常数常数度或度或2、当、当电电路的路的频频率等于下限率等于下限频频率或上率或上限限频频率率时时，放大，放大电电路的增益下路的增益下降降3dB,且且产产生生生生+45或或-45度的相移。度的相移。3、近似分析中，可以用折、近似分析中，可以用折线线化的化的近

50、似波特近似波特图图表示放大表示放大电电路的路的频频率率特性。特性。12345675.2晶体管的高频等效电路CCCC(1K)CUbe5.2.1晶体管的高频（参数）等效模型C很小，很小，被忽略被忽略KUce5.2.1晶体管的高频（参数）等效模型Ib5.2晶体管的高频（参数）等效模型UTIErbe(1)IEQUTgm0rbe0gmrbe可以从手册中查出。rbb低低频频段段电电流流放大倍数放大倍数？0IbgmUbegmIbrbe2rbeCCCC截止截止频频率率特征特征频频率率1ffT0fCCob可求可求5.2.2晶体管电流放大倍数的频率响应ICIb(UCE=常数)5.4单管放大电路的频率响应中频段：极