《模拟电路教案》word版

精选文档精选文档可修改可修改精选文档可修改教案第一部分课程概况一、课程的性质、目的与任务《模拟电子技术》是电子专业必修的一门专业基础课。通过本课程的学习，使学生掌握半导体基本器件的原理、特性及其选用，了解和掌握常用模拟集成器件的外特性及其应用，掌握基本 单元 初级会计实务单元训练题天津单元检测卷六年级下册数学单元教学设计框架单元教学设计的基本步骤主题单元教学设计 电路的组成、工作原理及其重要性能指标的估算，具有一定的读图能力和初步设计电路的能力，具有一定的动手实践能力和解决问题的能力，为后续课程的学习打下良好的基础。二、与其它课程的联系学习本课程应具备《高等数学》，《大学物理》和《电路分析》理论方面的基础。后续课程为《数字电子技术基础》，《高频电路》，《电子测量仪器》、《电视原理》和《电器控制技术》等课程。三、课程的特点1．对基本概念、基本分析方法的要求并重；2．本课程理论性和实践性都较强；3．实验课程是重要的学习与实践环节，课程设计是重要的补充。四、教学总体要求1．理解半导体基本器件的原理，特性、主要参数及其选用；2．掌握信号放大基本单元电路的组成、工作原理及分析计算方法；3．掌握信号的运算和处理基本单元电路的组成、工作原理及其分析计算方法；4．掌握信号的发生和转换单元电路的组成、基本原理及其重要技术指标的计算；5．通过实验课，理解信号的产生、放大、运算等各种不同处理方法及其采用相应不同的单元电路增强实践能力，掌握必要的测试技能和整理实验数据的能力。五、教材及教学参考资料教材：《模拟电子技术》主编：胡宴如参考资料：《电子技术基础》主编：康华光第二部分教学内容和教学要求绪论及第一章常用半导体器件教学内容：1．半导体中的载流子和导电规律，PN结的原理和特性；2．半导体二极管、三极管工作原理、特性曲线和主要参数；3．场效应管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。教学要求：了解常用半导体器件的基本结构、工作原理和主要参数，掌握外特性，能正确选择和使用这些器件。教学建议：1．二极管、三极管、N沟道结型和绝缘栅型增强型场效应管的外特性、主要参数的物理意义是本章重点；2．采用多媒体教学 课件 超市陈列培训课件免费下载搭石ppt课件免费下载公安保密教育课件下载病媒生物防治课件 可下载高中数学必修四课件打包下载 进行教学。绪论一、课程名称简介1、信号按时间可分为：模拟信号和数字信号2、信号按工作频率可分为：微波、高频、低频信号3、本课程主要研究低频模拟信号。二、电子技术发展史三、电子技术应用概况四、课程特点五、与其他课程的比较1、《模拟电子技术》与《电路分析》(见表)2、《模拟电子技术》与《数字电子技术》(见表)六、学习方法和学习要求七、本书内容八、热门技术及其他知识第一章常用半导体器件1.1半导体基础知识导体：电阻率小于10－4Ωcm的物质称为导体，载流子为自由电子。绝缘体：电阻率大于109Ωcm的物质称为绝缘体，基本无自由电子。半导体：电阻率介于导体、绝缘体之间的物质称为半导体，主要有硅、锗等（4价元素）材料。其电阻率在各种因素（掺杂、光照、电场、磁场）作用下变化巨大，电阻率且随温度增加而减小（负温度系数）。1.1.1本征半导体纯净的不含其它杂质的半导体称为本征半导体。（结构完整）T=0°K时，它同绝缘体，无自由电子。温度升高，热运动使本征半导体的价电子脱离共价键成为自由电子，且在共价键处留下“空穴”。电子带负电，空穴带正电，是两种载流子。产生电子—空穴对的过程称为激发，电子—空穴对成对消失的过程称为复合。本征半导体电子浓度ni和空穴浓度np相等，且随温度增高而增大。一定温度下n:和np达到动态平衡。1.1.2杂质半导体半导体掺入杂质,电阻率急剧下降。例:室温下,纯锗电阻率约为47Ωcm,掺入百万分之一的硼,电阻率下降到1Ωcm。一、N型半导体掺入五价元素磷、锑、砷等构成。其电子多，是多子。空穴是少子。五价元素为施主原子。二、P型半导体掺入三价元素硼、镓、铟等构成。空穴是多子，电子为少子。三价元素为受主原子。§1.2半导体二极管1.2.1PN结及其单向导电性P型和N型半导体通过一定的工艺制造在一起，则它们接触面上形成一个特殊的薄层称为PN结。一、PN结中载流子的运动在PN结界面的两侧，由多数载流子扩散形成了一个由不能移动的正负离子组成的空间电荷区，因而产生了一个电位差VD，称电位壁垒，它的电场方向由N区指向P区，阻碍了扩散运动，却使少数载流子作漂移运动。扩散作用使得空间电荷区增宽，导致内电场增强，结果又导致漂移作用增强，当多子的扩散运动和少子的漂移运动相等时，就达到了某种动态平衡，此时空间电荷区宽度不变。空间电荷区又称为耗尽层、阻档层、势垒区，其厚度约为几—几十微米。电位壁垒（硅0.6—0.8V）（锗0.2—0.3V）平衡时，PN结无电流流过。（图1、2、1）二、PN结的单向导电性PN结加正向电压（图1、2、2）如图，当P区接“＋”，N区接“—”，称为PN结正向偏置（正偏）。此时，外电场削弱了内建电场，多子扩散顺利进行，可形成较大的扩散电流。外加电压越大，内建电场越削弱，扩散电流越增加，PN结呈导通状态，电阻很小。2．PN结加反向电压图1、2、3如图，当N接“＋”，P接“－”称为反向偏置（反偏）此时，外电场增强了内电场，扩散难于进行，少数载流子将在电场作用下形成漂移运动，产生漂移电流，由于少子浓度低，该电流很小，且在一定温度下，电流的值不随外电压增大而继续增大，达到饱和，称为反向饱和电流IS，当稳度升高时，由于少子浓度增大，反向饱和电流IS也将增大。综合上述情况，可知PN结具有单向导电性，正偏时，为导通状态，反偏时，为截止状态。1.2.2二极管的伏安特性一、二极管的结构、符号、分类给PN结装上管壳，再引出两个电极，就可构成二极管，其符号为：阳极：从P区引出阴极：从Ｎ区引出分类：按所用材料分为硅管、锗管。按PN结形式分为：点接触型、面接触型、平面型。按用途分为：整流、检波、开关、发光、光电、变容、稳压等。二、二级管伏安特性曲线实验测得曲线如图所示：图1、2、51．正向特性：a.死区：当电压超过某一电压值时，电流明显增大，该电压称死区电压。硅管，约在0.5V左右；锗管，约在0.1V左右。b.指数区：当正向电压超过死区电压后，电流电压关系基本呈指数关系。c.线性区：当电压较大时，电流电压基本呈线性关系，此时，硅管电压通常为0.7V左右，锗管为0.2V左右。2．反向特性：反向饱和电流区：反向饱和电流IS基本不随外电压变化，但与温度密切相关。击穿区：反向击穿电压UBR。特点：特性曲线很陡，电流变化很大，电压基本不变，有稳定电压UZ。击穿类型：雪崩击穿、齐纳击穿、热击穿（破坏性击穿）。理论分析：二极管方程，I=IS(eU/UT－1)其中UT称温度的电压当量，常温（T=300°K）时，UT=26mv，UT=，K为波尔兹曼常数，T为绝对温度，q为电子电量。1.2.3二极管的参数(1)最大整流电流IF；(2)反向击穿电压VBR和最大反向工作电压VRM；(3)反向电流IR；(4)正向压降VF；(5)极间电容CB。小结：本节主要介绍了二极管的结构和伏安特性。1.2.4二极管基本电路及其分析方法1、理想模型2、恒压降模型3、折线模型1.2.5应用举例1.二极管的静态工作情况分析（1）VDD=10V时（R=10KΩ）（2）VDD=1V时（R=10KΩ）解：(1)VDD=10V①使用理想模型得②使用恒压降模型得③使用折线模型得(2)VDD=1V①使用理想模型得②使用恒压降模型得③使用折线模型得2.限幅电路：例2.4.2已知：，求输出电压V0。VDDvo0V3VD1D2VDDvoD3.开关电路：例2.4.3已知：利用假定状态分析法知：设D1导通，则：vo=0V，D2截止，无矛盾。设D2导通，则：vo=3V，D1亦导通，vo=0V，矛盾。故vo=0V。ΔvordΔVDDR+-+-4.低压稳压电路：例2.4.4已知：　　　　，　　　　。　若变化，则硅二极管输出电压变化多少？小结：本节主要介绍了如何用二极管等效模型分析具体电路。1.2.5稳压二极管：齐纳二极管又称稳压管。利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极管稳压时工作在反向电击穿状态。1.符号及稳压特性：如上图所示。2.稳压二极管主要参数(1)稳定电压VZ：在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。(2)动态电阻rZ；(3)最大耗散功率PZM；(4)最大稳定工作电流IZmax和最小稳定工作电流IZmin；(5)稳定电压温度系数——aVZ稳压管的稳压作用原理在于，电流有很大增量时，只引起很小的电压变化。反向击穿曲线愈陡，动态电阻愈小，稳压管的稳压性能愈好。在稳压管稳压电路中一般都加限流电阻R，使稳压管电流工作在IZmax和IZmix的稳压范围。另外，在应用中还要采取适当的措施限制通过管子的电流，以保证管子不会因过热而烧坏。例：已知：ui在－12V～＋12V之间，绘出uo～ui的波形。uiuo++----++3V6VRuiuo6V3V3V6V12V-12Vui>6V时，第二管工作，uo＝6V；6V>ui>3V时，两管均不工作，uo＝ui；ui<3V时，第一管工作，uo＝3V；例：已知：ui在－30V～＋30V之间，试求转移特性曲线。uiuo++----++10V15VRRLrdrd例：VIVo+-R+-RLILIZ1.2.6其他类型二极管一、变容二极管变容二极管：结电容随反向电压的增加而减小的效应显著的二极管。最大电容和最小电容之比约为5:1，在高频技术中应用较多。二、光电子器件优点：抗干扰能力强，传输量大、损耗小；缺点：光路复杂，信号的操作与调试需精心设计。1.光电二极管：随着科学技术的发展，在信号传输和存储等环节中，越来越多地有效应用光信号。光电二极管是光电子系统的电子器件。光电二极管的结构与PN结二极管类似，管壳上的一个玻璃窗口能接收外部的光照。这种器件的PN结在反向偏置状态下运行，它的反向电流随光照强度的增加而上升。光电二极管的主要特点是，它的反向电流与照度成正比，其灵敏度的典型值为0.1mA/lx数量级。优点：抗干扰能力强，传输信息量大、传输损耗小且工作可靠。2.发光二极管(LED)：发光二极管通常用元素周期表中Ⅲ、Ⅴ族元素的化合物，如砷化镓、磷化镓等所制成的。当这种管子通以电流时将发出光来，这是由于电子与空穴直接复合而放出能量的结果。光谱范围是比较窄的，其波长由所使用的基本材料而定。几种常见发光材料的主要参数如下表所示。发光二极管常用来作为显示器件，除单个使用外，也常作为七段式或矩阵式器件，工作电流一般为几mA到十几mA。*cd(坎德拉)：发光强度的单位。3.激光二极管：激光二极管的物理结构是在发光二极管的结间安置一层具有光活性的半导体，其端面经过抛光后具有部分反射功能，因而形成一光谐振腔。在正向偏置的情况下，LED结发射出光来并与光谐振腔相互作用，从而进一步激励从结上发射出单波长的光，这种光的物理性质与材料有关。半导体激光二极管的工作原理，理论上与气体激光器相同。主要应用于小功率光电设备中，如光盘驱动器和激光打印机的打印头等。小结：本节主要介绍了各种特殊二极管主要特点和简单应用。1.3半导体三极管（BJT）1.3.1BJT的结构简介：半导体三极管有两种类型：NPN型和PNP型。结构特点：发射区的掺杂浓度最高；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。1.3.2BJT的电流分配与放大原理三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。外部条件：发射结正偏，集电结反偏。载流子的传输过程1.内部载流子的传输过程发射区：发射载流子；集电区：收集载流子；基区：传送和控制载流子（以NPN为例）。以上看出，三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电，故称为双极型三极管，或BJT(BipolarJunctionTransistor)。2.电流分配关系3.三极管的三种组态共发射极接法：发射极作为公共电极，用CE表示。共基极接法：基极作为公共电极，用CB表示。共集电极接法：集电极作为公共电极，用CC表示。BJT的三种组态4.放大作用综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。1.3.3BJT的特性曲线vCE=0VvCE³1V1.输入特性曲线。(1)当时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。(2)当时，，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的VBE下，IB减小，特性曲线右移。(3)输入特性曲线的三个部分：死区；非线性区；线性区。2.输出特性曲线放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，vBE小于死区电压，集电结反偏。饱和区：iC明显受vCE控制的区域，该区域内，一般vCE＜0.7V(硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。1.3.4BJT的主要参数1.电流放大系数(1)共发射极直流电流放大系数(2)共发射极交流电流放大系数(3)共基极直流电流放大系数(4)共基极交流电流放大系数当ICBO和ICEO很小时，直流和交流可以不加区分。2.极间反向电流(1)集电极基极间反向饱和电流ICBO：发射极开路时，集电结的反向饱和电流。(2)集电极发射极间的反向饱和电流ICEO：即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应的Y坐标的数值。ICEO也称为集电极发射极间穿透电流。3.极限参数(1)集电极最大允许电流ICM(2)集电极最大允许功率损耗PCM=ICVCE(3)反向击穿电压V(BR)CBO——发射极开路时的集电结反向击穿电压。V(BR)EBO——集电极开路时发射结的反向击穿电压。V(BR)CEO——基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。几个击穿电压有如下关系：V(BR)CBO＞V(BR)CEO＞V(BR)EBO由PCM、ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。小结：本节主要介绍了三极管的结构、工作原理和特性曲线。1.4场效应管1.4.1结型场效应管一、JFET的结构和工作原理1.结构在一块N型半导体材料的两边各扩散一个高杂质浓度的P+区，就形成两个不对称的PN结，即耗尽层。把两个P+区并联在一起，引出一个电极g，称为栅极，在N型半导体的两端各引出一个电极，分别称为源极s和漏极d。场效应管的与三极管的三个电极的对应关系：栅极g—基极b；源极s—发射极e；漏极d—集电极c夹在两个PN结中间的区域称为导电沟道（简称沟道）。如果在一块P型半导体的两边各扩散一个高杂质浓度的N+区，就可以制成一个P沟道的结型场效应管。P沟道结型场效应管的结构示意图和它在电路中的代表符号如图4.1.2所示(见书157页)。2.工作原理（1）vGS对iD的控制作用为便于讨论，先假设漏－源极间所加的电压vDS=0。(a)当vGS=0时，沟道较宽，其电阻较小。(b)当vGS<0，且其大小增加时，在这个反偏电压的作用下，两个PN结耗尽层将加宽。由于N区掺杂浓度小于P+区，因此，随着|vGS|的增加，耗尽层将主要向N沟道中扩展，使沟道变窄，沟道电阻增大。当|vGS|进一步增大到一定值|VP|时，两侧的耗尽层将在沟道中央合拢，沟道全部被夹断。由于耗尽层中没有载流子，因此这时漏－源极间的电阻将趋于无穷大，即使加上一定的电压vDS，漏极电流iD也将为零。这时的栅－源电压vGS称为夹断电压，用VP表示。在预夹断处：VGD=VGS－VDS=VP上述分析表明:(a)改变栅源电压vGS的大小，可以有效地控制沟道电阻的大小。(b)若同时在漏源-极间加上固定的正向电压vDS，则漏极电流iD将受vGS的控制，|vGS|增大时，沟道电阻增大，iD减小。(c)上述效应也可以看作是栅－源极间的偏置电压在沟道两边建立了电场，电场强度的大小控制了沟道的宽度，即控制了沟道电阻的大小，从而控制了漏极电流iD的大小。（2）vDS对iD的影响设vGS值固定，且VP>0，输入电阻很高。JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制。预夹断前iD与vDS，呈近似线性关系；预夹断后，iD趋于饱和。P沟道结型场效应管工作时，电源的极性与N沟道结型场效应管的电源极性相反。二、JFET的特性曲线及参数1.输出特性；2.转移特性3.主要参数①夹断电压VP(或VGS(off))：②饱和漏极电流IDSS：③低频跨导gm：④输出电阻rd：⑤直流输入电阻RGS：⑥最大漏源电压V(BR)DS：⑦最大栅源电压V(BR)GS：⑧最大漏极功耗PDM：小结：本节主要介绍了结型场效应管的简单工作原理。1.4.2金属-氧化物-半导体场效应管结型场效应管的输入电阻虽然可达106～109Ω，但在要求输入电阻更高的场合，还是不能满足要求。本节介绍的金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）具有更高的输入电阻，可1015欧姆。并具有是制造工艺简单、适于集成电路的优点。MOS管也有N沟道和P沟道之分，而且每一类又分为增强型和耗尽型两种。增强型MOS管在vGS=0时，没有导电沟道存在。而耗尽型MOS管在vGS=0时，就有导电沟道存在。一、N沟道增强型MOS管1、结构在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上，制作两个高掺杂浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极，分别作漏极d和源极s。然后在半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层，在漏-源极间的绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极g。在衬底上也引出一个电极B，这就构成了一个N沟道增强型MOS管。MOS管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。它的栅极与其它电极间是绝缘的。图(a)、(b)分别是它的结构示意图和代表符号。代表符号中的箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)。P沟道增强型MOS管的箭头方向与上述相反，如图(c)所示。2、N沟道增强型MOS管的工作原理vGS对iD及沟道的控制作用vGS=0的情况从下图(a)可以看出，增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结。当栅-源电压vGS=0时，即使加上漏-源电压vDS，而且不论vDS的极性如何，总有一个PN结处于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道，所以这时漏极电流iD≈0。vGS>0的情况若vGS＞0，则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个电场。电场方向：垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。电场的作用：这个电场能排斥空穴而吸引电子。排斥空穴：使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥，剩下不能移动的受主离子(负离子)，形成耗尽层。吸引电子：将P型衬底中的电子（少子）被吸引到衬底表面。导电沟道的形成：当vGS数值较小，吸引电子的能力不强时，漏-源极之间仍无导电沟道出现，如下图(b)所示。vGS增加时，吸引到P衬底表面层的电子就增多，当vGS达到某一数值时，这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层，且与两个N+区相连通，在漏-源极间形成N型导电沟道，其导电类型与P衬底相反，故又称为反型层，如下图(c)所示。vGS越大，作用于半导体表面的电场就越强，吸引到P衬底表面的电子就越多，导电沟道越厚，沟道电阻越小。开始形成沟道时的栅—源极电压称为开启电压，用VT表示。结论：上面讨论的N沟道MOS管在vGS＜VT时，不能形成导电沟道，管子处于截止状态。只有当vGS≥VT时，才有沟道形成。这种必须在vGS≥VT时才能形成导电沟道的MOS管称为增强型MOS管。沟道形成以后，在漏-源极间加上正向电压vDS，就有漏极电流产生。vDS对iD的影响如图(a)所示，当vGS>VT且为一确定值时，漏-源电压vDS对导电沟道及电流iD的影响与结型场效应管相似。漏极电流iD沿沟道产生的电压降使沟道内各点与栅极间的电压不再相等，靠近源极一端的电压最大，这里沟道最厚，而漏极一端电压最小，其值为VGD=vGS－vDS，因而这里沟道最薄。但当vDS较小（vDS0，VP 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估算：hrevceibhiehfeibic1/hoevcevbe+-+-+-ebcBJT的H参数模型ibhiehfeibic1/hoevcevbe+-+-ebcibrbeβibicrcevcevbe+-+-ebcBJT的H参数简化模型（二）用H参数小信号模型分析共射极基本放大电路1．用H参数小信号模型分析共射极基本放大电路⑴利用直流通路求Q点：一般硅管VBF=0.7V，锗管VBE=0.2V，β已知。⑵画出小信号等效电路⑶求电压增益：⑷求输入电阻：⑸求输出电阻：2．放大电路小信号模型分析法的一般步骤：⑴根据直流通路估算静态工作点，并确定H参数；⑵画出放大电路的交流通路；⑶根据交流通路用BJT的H参数小信号模型代替电路中的BJT，画出放大电路的小信号模型等效电路。⑷根据放大电路的小信号模型等效电路计算放大电路的交流指标。3．图解法和小信号模型分析方法的比较图解法的特点是真实地根据BJT的非线性特性求解。它在输入大信号以及分析输出幅值和波形失真的情况时比较合适。小信号模型分析法的特点是在小信号条件下，将BJT线性化处理，为我们所熟悉的线性网络，进而利用电路理论的方法分析放大电路的各项技术指标，它适用于放大电路工作于小信号时的动态分析。小结：本节主要介绍了小信号模型分析法基本原理及应用。2.4放大电路的工作点稳定问题2.4.1温度对工作点的影响温度T上升，则输出特性曲线上移。1．温度变化对输入特性曲线的影响2．温度变化对β的影响温度每升高1℃，β要增加0.5%~1.0%；温度T上升，则输出特性曲线族间距增大。总之：ICBO­®ICEO­T­®VBE¯®IB­®IC­b­综上：①ICBO、、VBE随温度T升高的结果，都集中表现在Q点电流IC的增大。②硅管的ICBO小，温度的变化主要考虑对VBE和的影响，。③锗管的ICBO大，ICBO的温度影响对锗管是主要的。2.4.2射极偏置电路1．稳定工作点原理：目标：温度变化时，使IC维持恒定。如果温度变化时，三极管基极电位能基本不变，则可实现静态工作点的稳定。射极偏置电路稳定工作点的物理过程：利用Rb1和Rb2组成的分压器以固定基极电位。如果I1>>IB（I1是流经Rb1、Rb2的电流），就可近似地认为基极电位VB＝Rb2VCC/（Rb1+Rb2）。在此条件下，当温度上升时，IC（IE）将增加，由于IE的增加，在Re上产生的压降IERe也要增加，使外加于管子的VBE减小（因VBE=VB–IERe，而VB又被Rb1和Rb2所固定），由于VBE的减小使IB自动减小，结果牵制了IC的增加，从而使IC基本恒定。这就是反馈控制的原理。由上述分析可知，I1愈大于IB及VB愈大于VBE，则该电路稳定Q的效果愈好。为兼顾其他指标，设计此种电路时，一般可选取I1=（5~10）IBQ（硅管）；I1=（10~20）IBQ（锗管）。VB=（3～5）V（硅管）；VB=（1～3）V（锗管）。2.放大电路指标分析静态工作点：电压增益：输入电阻：。输出电阻：电路处于放大区的条件：3．射极偏置电路如何改进，既可以使其具有温度稳定性，又可以使其具有与固定偏流电路相同的动态指标？可选大电阻使得：小结：本节主要介绍了射极偏置电路的工作原理及改进电路。2.5晶体管单管放大电路的三种基本接法2.5.1共集电极电路：该电路也称为射极输出器①求静态工作点：②电压增益：③输入电阻：④输出电阻：共集电极电路特点：电压增益接近于1；输入电阻大，对电压信号源衰减小；输出电阻小，带负载能力强：电压跟随器。共集电极电路做如何改进，既可以使其具有温度稳定性，又可以不影响其动态指标？2.5.2共基极电路1．静态工作点：直流通路与射极偏置电路相同2.动态指标①电压增益：②输入电阻：③输出电阻：共基极电路的输入电阻很小，最适合用来放大何种信号源的信号？电流源。3．三种组态的比较　　放大电路：　　　共射　　　　　　　共集　　　　　　　　　共基电压增益：输入电阻：输出电阻：小结：本节主要介绍了共集电极电路和共基极电路的工作原理。2.7应管放大电路一、FET的直流偏置电路及静态分析1.直流偏置电路　　　　　　　　　　　　　　　　（1）自偏压电路VGS（2）分压式自偏压电路2.静态工作点二、FET放大电路的小信号模型分析法1.FET小信号模型2.动态指标分析（共源电路）（1）中频小信号模型RgRg1Rg2R1R+VDDvi+-Rdvo+-RL（2）中频电压增益：rgsRRdRLRgRg1Rg2（3）输入电阻：RgRg1Rg2RRL+VDDvi+-（4）输出电阻：3.动态指标分析（共漏电路：源极输出器）（1）中频小信号模型rgsRRLRgRg1Rg2vi+-vo+--+vgsgmvgs（2）中频电压增益：（3）输入电阻：（4）输出电阻：小结：本节主要介绍了场效应管放大电路的基本分析方法。第三章多级放大电路教学内容：1．多级放大电路各种耦合方式的优缺点及其动态分析；2．零点漂移现象和差分放大电路。教学要求：理解多级放大电路各种耦合方式的优缺点，能正确计算多级放大电路的主要性能指标。掌握典型差分放大电路静态工作点和放大倍数的计算，理解抑制温漂和共模抑制比的意义。教学建议：1．差分放大电路静态工作点和放大倍数的计算是本章重点；2．讲清零点漂移与温度漂移，共模信号与共模放大倍数，差模信号与差模放大倍数等概念及定义。3.1多级放大电路的耦合方式当单级放大电路的放大倍数达不到实际要求时，常把若干个基本放大电路连接起来组成多级放大电路。阻容耦合式阻容耦合式多级放大电路如图所示。C1----把信号源与放大电路耦合起来。C2----把两级放大电路耦合起来。C3----把负载与放大电路耦合起来。优点：1.各级放大电路的直流工作点彼此独立，互不影响，便于计算和调试。2.电路比较简单，体积较小。缺点：1.只能放大交流信号，不能放大直流及缓变信号。2.因为耦合电容的容量较大，故不易集成化。二、直接耦合式直接耦合式多级放大电路如图所示。优点：1.元件少，体积小，易集成化。2.既可放大交流信号，也可放大直流和缓变信号。缺点：1.各级的直流工作点互不独立，彼此影响，计算和调试麻烦。2.零点漂移严重。尤其当第一级产生一定零点漂移时，经后面各级逐渐放大，最终会产生严重的零点漂移。3.前后级放大电路需要互相配合，并采取适当措施，才能保证各级的正常工作，如图2-32所示。三、变压器耦合式变压器耦合式多级放大电路如图所示。优点：1.各级放大电路的直流工作点彼此独立，互不影响，便于计算和调试。2.可以进行阻抗匹配，以满足最大功率传输的要求。缺点：1.只能放大交流信号，不能放大直流及缓变信号。2.体积大，笨重，不能集成化，也不便于小型化。3.频率特性较差。3.2多级放大电路的动态分析1.首先计算出各级放大电路的直流工作电流：、、……。2.计算出各级放大电路的、、……。3.画出微变等效电路。4.从末级开始逐级向前推进，计算出各级的电压放大倍数、、……。应当注意，后级放大电路是前级的负载。5.计算总电压放大倍数6.计算输入电阻和输出电阻一般情况下，多级放大电路的输入电阻等于第一级的输入电阻，输出电阻等于末级的输出电阻。小结多级放大电路的级间耦合方式有变压器耦合式、直接耦合式和阻容耦合式。各有优缺点，应依据具体条件和要求选择之。多级放大电路的级数越多，其总的放大倍数越大，而总的通频带越窄。在一般情况下，多级放大电路的输入电阻等于其第一级的输入电阻，输出电阻等于末级的输出电阻。在计算多级放大电路中各级的电压放大倍数时，应特别注意后级是前级的负载。3.3直接耦合放大电路3.3.1直接耦合放大电路一.零点漂移：1.零点：Ui=0Uo=0时，称为放大电路电压零点2.零漂：放大电路零点随时间缓慢变化二．零漂产生原因：1.电源波动2.温度变化导致晶体管参数变化零漂计量：当Ui=0时，Uco/Au之值为零漂计量三.克服零漂的办法：1.减小以上两因素的影响2.采用差分放大电路3.3.2差分放大电路一、差模信号和共模信号的概念1.概念差分式放大电路是一个双口网络，每个端口有两个端子，可以输入两个信号，输出两个信号。注意：普通放大电路也可以看成是一个双口网络，但每个端口都有一个端子接地。因此，只能输入一个信号，输出一个信号。当差分放大电路的两个输入端子接入的输入信号分别为vi1和vi2时，两信号的差值称为差模信号，而两信号的算术平均值称为共模信号。即差模信号共模信号根据以上两式可以得到    可以看出，两个输入端的信号均可分解为差模信号和共模信号两部分。2.两种信号的特点差模分量：大小相等，相位相反共模分量：大小相等，相位相同3.增益差模电压增益共模电压增益总输出电压  其中，表示由差模信号产生的输出4.共模抑制比共模抑制比是衡量放大电路抑制零点漂移能力的重要指标。二、基本差分式放大电路电路组成及特点组成：由两个共射级电路组成。特点：电路对称，射级电阻共用，或射级直接接电流源（大的电阻和电流源的作用是一样的）有两个输入端有两个输出端2．工作方式双端输入双端输出双端输入单端输出单端输入双端输出单端输入单端输出工作原理(1)静态分析这是因为在静态时，Vi=0即Vi短路静态时Vc1=Vc2,所以Vo=Vc1-Vc2=0。即输入为0时，输出也为0。（2）动态分析当电路的两个输入端各加入一个大小相等极性相反的差模信号时，vi1=vi2=vid/2一管电流将增加，另一管电流减小，输出电压为：vo=vc1-vc2≠0即差模信号输入时，两管之间有差模信号输出。4．抑制零点漂移的原理（1）零点漂移如果将直接耦合放大电路的输入端短路，其输出端应有一固定的直流电压，即静态输出电压。但实际上输出电压将随着时间的推移，偏离初始值而缓慢地随机波动，这种现象称为零点漂移，简称零漂。零漂实际上就是静态工作点的漂移。对于差分电路，当输入端信号为0（短路）时，输出应为0。但实际上输出电压将随着时间的推移，偏离0电位。这种现象称为零点漂移。（2）零漂产生的主要原因a)温度的变化。温度的变化最终都将导致BJT的集电极电流IC的变化，从而使静态工作点发生变化，使输出产生漂移。因此，零漂有时也称为温漂。b)电源电压波动。电源电压的波动，也将引起静态工作点的波动，而产生零点漂移。无论是温度变化还是电源波动，都会对两管产生相同的作用，其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。因此，当共模信号作用于电路时，必须分析电路的零漂情况。（3）差动放大电路对零漂的抑制双端输出时----®靠电路的对称性和恒流源偏置抑制零漂。温度变化®两管集电极电流以及相应的集电极电压发生相同的变化®在电路完全对称的情况下，双端输出（两集电极间）的电压可以始终保持为零（或静态值）®抑制了零点漂移b）单端输出时由于电路中Re的存在，将对电路产生如下影响：以上过程类似于HYPERLINK"http://211.100.7.117/hep/ncourse/Analogele/ch03/0350201/0350201XX_01.htm"分压式射极偏置电路的温度稳定过程。由于Re的存在，使Ic得到了稳定，所以在双端输出的情况下，两管的输出会稳定在0（静态）值。抑制了零点漂移。Re越大，抑制零漂的作用越强。即使电路处于单端输出方式时，仍有较强的抑制零漂能力。但由于Re上流过两倍的集电极变化电流，其稳定能力比射极偏置电路更强。5．差模输入时主要技术指标的计算（1）双端输入双端输出交流通路和差模等效电路注意：（a）差模输入时，vi1=-vi2=vid/2,当一管电流ic1增加时，另一管的电流ic2必然减小。由于电路对称，ic1的增加量必然等于ic2的减少量。所以流过恒流源（或Re）的电流不变，ve=0.故如图所示的交流通路中Re为0（短路）。（b）差模输入时，vi1=-vi2=vid/2,每一管上的电压仅为总的输入电压vid的1/2。故虽然电路由两管组成，但总的电压放大倍数仅与单管的相同。即Av=-βRc/rbe(c)如果在输出端接有负载电阻RL,由于负载两端的电位变化量相等，变化方向相反，故负载的中点处于交流地电位。因此，如图所示的交流通路中每一管的负载为RL/2。此时，总的电压放大倍数与单管的相同。即Av=-βRL’/rbe.(d)由于双端输入，故输入电阻为两管输入电阻的串联，即Rid=2rbe(e)由于双端输出，故输出电阻为两管输出电阻的串联，即Ro=2Rc动态指标计算结果如下：（2）双端输入单端输出电路和差模等效电路注意：（a）由于单端输出时负载上输出的只是一个管子的变化量，而输入情况与双端输出时完全一样。故放大倍数是双端输出的一半。(b)单端输出时，输出电阻是一个管子的输出电阻。故输出电阻为双端输出的一半。动态指标计算结果：（3）单端输入应用：有时要求放大电路的输入端有一端接地，就要使用这种放大器单端输入时的交流通路如上图所示。注意：（1）图中的ro很大（Re或者电流源的等效电阻），满足ro>>re(发射结电阻)，故ro可视为开路。（2）Ro开路后，可认为Vi均分在两管的输入回路上。即每管的输入电压为Vi/2.（3）于是，单端输入时电路的工作状态与双端输入时近似一致。各指标也近似相同。双入双出时的差模指标：结论：电压放大倍数Av和输出电阻Ro只与输出端的方式有关；单端输出时为双端输出的一半；（2）