模拟电子电路基础

目录 第一章： 1.1 半导体 1.1.1 本征半导体 1.1.2 杂质半导体 1.1.3 PN结 1.3 晶体三极管 1.3.2 晶体管的电流放大作用 1.3.3 晶体管的共射特性曲线 1.4 场效应管 1.4.1 结型场效应管 1.4.2 绝缘栅型场效应管 半导体习题 ：基本放大电路 2.2 基本共射放大电路 2.5.3 三种基本放大接法的比较 2.7 基本放大电路的派生电路 2.7.1 复合放大电路 基本放大电路习题 ：多级放大电路 3.3 直接耦合放大电路 3.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移现象 3.3.2 差分放大电路 多级放大电路习题 第四章：集成运算放大电路 4.2 集成运放中的电流源电路 4.3 集成运放电路简介 ：放大电路的频率响应 5.1.2 频率响应的基本概念 第六章：放大电路中的反馈 6.1 6.1.1 反馈的基本概念 6.5 负反馈对放大电路性能的影响 6.5.1 稳定放大倍数 6.5.2 改变输入电阻和输出电阻 6.6.1 负反馈放大电路自激振荡产生原因和条件 放大电路中的反馈习题 ：信号运算和处理 7.3.2 低通滤波电路 7.3.3 其他滤波电路 信号运算和处理习题 ：波形的发生与信号的转换 8.1 正弦波振荡电路 8.1.2 RC正弦波振荡电路 8.2 电压比较器 8.2.2 单限比较器 8.2.3 滞回比较器 8.2.4 窗口比较器 8.3 非正弦波形发生器 8.3.4 波形变换电路 波形的发生与信号的转换习题 第九章：功率放大电路 9.1.2功率放大电路的组成 9.2 互补功率放大电路 9.2.1 OCL电路的组成及工作原理 9.2.2 OCL电路的输出功率及效率 整流电路 10.2.1 单向半波整流 10.2.2 单相桥式电路 10.3.1 电容滤波电路 期末练习 常用半导体器件 1.1 半导体 1.1.1 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 物质导电性能决定于原子结构。导体一般是低价元素，它们的最外层电子极易挣脱原子核的束缚成为自由电子，在外电场的作用下产生定向移动，形成电流。高价元素（如惰性气体）或高分子物质（如橡胶），他们最外层电子受到原子核束缚力很强，很难形成自由电子，所以导电性极差，成为绝缘体。常用的半导体材料如硅（Si）和锗（Ge）均为四价元素，它们最外层电子既不像导体那样容易挣脱原子核束缚，也不像绝缘体那样被原子核束缚的那么紧，而其导电性介于两者之间。 在形成晶体结构过程中，人为的掺入特定的杂质元素时，导电性能有可控性（半导体导电性可控）。并且在光照和热辐射条件下，其导电性还有明显变化；这些特殊的性质决定了半导体可以制成各种电子元件。 二.本征半导体的晶体结构 三.本征半导体中的两种载流子 在本征半导体中，自由电子与空穴是成对出现，即自由电子和空穴数目相等，如图1.1.2所示。这样，若在本征半导体两端外加一电场，则一方面自由电子将产生定向移动，形成电流；另一方面由于空穴的存在，价电子将按一定方向一次填补空穴，也就是会所空穴也产生定向移动，形成空穴电流。由于自由电子和空穴所带电荷极性不同 ，所以他们的运动方向相反，本征半导体的电流是两个电流之和。因此，本征半导体导电能力弱。 图1.1.1 图1.1.2 运载电荷的粒子称为载流子。导体导电只有一种载流子，即自由电子导电；而本征半导体有两种载流子，即自由电子和空穴参与导电，这是半导体导电的特殊性质。 本征半导体中的载流子浓度 在一定温度下，本证激发所产生的自由电子和空穴是成对，与复合的自由电子与空穴数目相等，故达到动态平衡。换言之，在一定温度下，本征半导体中载流子的浓度是一定的并且自由电子和空穴的浓度相等。当环境温度升高时，热运动加剧，挣脱共价键束缚的自由电子增多，空穴也随之增多，即载流子浓度升高，因而必然使得导电性能增强；反之，若环境温度降低，则载流子的浓度降低，因而导电性能变差，可见，本征半导体的浓度是环境温度的函数。 应当指出，本征半导体的导电性极差，且与环境温度密切相关。半导体对温度的这种敏感性，既可以用来制作热敏和光敏器件，有是造成半导体其间温度稳定性差的原因。 【例】当环境温度升高时，二极管的反向饱和电流 将增大，是因为此时PN结内部的( ） A.多数载流子浓度增大 B.少数载流子浓度增大 C.多数载流子浓度减小 D.少数载流子浓度减小 【解】温度上升，载流子浓度升高；反向->少数载流子。 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 ：B 1.1.2 杂质半导体 通过扩散工艺，在本征半导体中掺入少量合适的杂质元素，便可得到杂质半导体。按掺入的杂质元素不同，可形成型半导体和P型半导体；控制掺入杂质的浓度，就可控制杂质半导体的导电性能。 影响半导体载流子浓度的两个因素：温度和掺杂（光也可以？？） N型半导体（negative） 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。由于杂质原子的最外层有五个价电子，所以出了与其周围原子形成共价键，还多多出一个电子，如图1.1.3所示。多出的电子不受共价键的束缚，只需要获得很少能量，就称为自由电子。N型半导体中自由电子的浓度大于空穴的浓度，故称自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子，前者（自由电子）称为多子，后者（空穴）称为少子。由于杂质原子可以提供电子，故称之为施主原子。N型半导体主要靠自由电子导电，掺杂杂质越多，多子（自由电子）浓度越高，导电性越强。 二.P型半导体（position） 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。由于杂质原子的最外层有3个价电子，所以出了与其周围原子形成共价键，还多多出一个“空位”（空位为电中性）。当硅原子最外层电子填补此空位时，其共价键便产生空穴，如图1.1.4所示，而杂质原子成为不可动的负离子。因而，在P型半导体中空穴的浓度大于自由电子的浓度，故称空穴为多数载流子，自由电子为少数载流子，前者称为多子，后者称为少子。与N型半导体相同，掺入杂质越多，空穴的浓度越高，其导电性能越强。因杂质原子中的空位吸收电子，故称之为受主原子。P型半导体主要靠空穴导电，掺杂杂质越多，多子（空穴）浓度越高，导电性越强。 图1.1.3 图1.1.4 由以上可知，由于掺入的杂质使得多子数量大大增加，从而使多子与少子复合的机会大大增多。因此，对于杂质半导体，多子的浓度越高，少子的浓度就越低。可以认为，多子的浓度约等于掺入杂质的浓度，因而他受温度影响很小，而少子是本征激发形成的，所以尽管其浓度很低，却对温度非常敏感，这影响半导体器件的性能。 1.1.3 PN结 采用不同的掺杂工艺，将P型半导体和N型半导体制作的.在同一块硅片上，在他们的交界面形成PN结。PN结具有单向导电性。 PN结的形成 物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方 运动，这种由于浓度差而产生的运动称为扩散运动。当把P型半导体和N型半导体制作在一起时，在它们的交界面，两种载流子的浓度差很大，因而P区的空穴必然向N区扩散，与此同时，N区的自由电子必然向P区扩散。由于扩散到P区的自由电子与空穴复合，由于扩散到N区的空穴与自由电子复合，所以在交界面处多子浓度下降，P区出现负离子区，N区出现正离子区，他们是不能的，称为空间电荷区，从而形成内电场。随着扩散运动的进行空间电荷区加宽，内电场增强，其方向由N区指向P区，正好阻止扩散运动。 PN结的单向导电性 如果在PN结的两端加电压，就将破坏原来的平衡状态。此时，扩散电流不在等于漂移电流，因而PN结将有电流通过。外加电压极性不同时，PN结表现出截然不同的导电性能，即呈现单向导电性。 PN结外加正向电压时处于导通状态 当电源正极（或正极串联电阻后）接到PN结的P端，且电源的负极（或负极串联电阻后）接到PN结的N端时，称PN结外加正向电压，也称正向接法或正向偏置。此时外电场将多数载流子推向空间电荷区，使其变窄，削弱了内电场，破坏了原来的平衡，使扩散运动加剧，漂移运动减弱。由于电源的作用，扩散运动源源不断地进行，从而形成正向电流，PN结导通。 PN结外加反向电压时处于截止状态 当电源正极（或正极串联电阻后）接到PN结的N端，且电源的负极（或负极串联电阻后）接到PN结的P端时，PN结外加反向电压，也称反向接法或反向偏置。如图1.1.7所示。此时外电场使空间电荷区变宽，加强了内电场，阻止扩散运动的进行，而加剧漂移运动的进行，形成反向电流，也称漂移电流。因为少子数目极少，即使所有的少子都参与漂移运动，反向电流也非常小，所以在近视 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 中常常将它忽略不计，认为PN结外加反向电压时处于截止状态。 图1.1.7 PN结加反向电压时截止 三、PN结的电流方程 由理论分析可知，PN结所加端电压 与流过它的电流 的关系为 常温下，T=300K时， 。 【题】如果PN结反向电压的数值增大（小于击穿电压），则（ ） A．阻当层不变，反向电流基本不变 B．阻当层变厚，反向电流基本不变 C．阻当层变窄，反向电流增大 D．阻当层变厚，反向电流减小 【解】PN结外加反向电压时，外电场使空间电荷区（阻当层）变宽；由于少子数量极少，反向电流基本不变。 答案：B 1.2.2 二极管的伏安特性 表1.2.1 Si和Ge两种材料料二极管比较 材料 开启电压 导通电压 反向饱和电流 硅(Si) ，通常取0.7 锗(Ge) ，通常取0.2 几十 【例】二极管两端加上正向电压时（ ） A.一定导通 B.超过死区电压才能导通 C.超过0.7伏才导通 D.超过0.3伏才导通 答案：B 1.2.5 稳压二极管 稳压二极管是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管，称为稳压管。稳压管在反相击穿时在一定的电流范围内（或者说一定的功率损耗范围内），端电压几乎不变，表相出稳压特性。因而广泛用于稳压电源与限幅电路中。 稳压管的伏安特性 稳压管的伏安特性与普通二极管相类似，如图1.2.10（a）所示，正向特性为指数曲线。当稳压管外加反向击穿电压的数值大到一定程度则击穿，击穿区的曲线很陡，几乎与纵轴平行，表现出稳压特性。只要控制反向电流不超过一定值，管子就不会因为过热而损坏。 稳压管的符号即等效电路如图（b）所示。在等效电路中，二极管 表示稳压管加正向电压与虽加反向电压但未击穿时的情况，理想二极管.电压源 和电阻 的串联支路表示稳压管反向击穿时的等效电路。 （a） （b） 图1.2.10 稳压管的伏安特性和等效电路 （a）伏安特性 （b）符号和等效电路 1.3 晶体三极管 晶体三极管中有两种带有不同极性电荷的载流子参与导电，故称之为双极型晶体管（BJT），又称半导体三极管，一下简称晶体管。 三极管有NPN型和PNP型两种结构，三极管中集电区与基区之间的PN结称为集电结，基区与发射区之间的PN结成为发射结。 1.3.2 晶体管的电流放大作用 放大是对模拟型号最基本的处理。使晶体管工作在放大状态的外部条件是发射结正偏且集电结反偏。 晶体管内部载流子的运动 当图1.3.3所示电路中 时，晶体管内部载流子运动示意图如图1.3.4所示。 图1.3.4 晶体管内部载流子运动与外部电流 发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流 因为发射结加正向电压，有因为发射区杂质浓度高，所以大量自由电子因为扩散运动越过发射结到达基区。 2.扩散到基区的自由电子与空穴的复合运动形成基极电流 3.集电结加反向电压，漂移运动形成集电极电流 由于集电结加反向电压且结面积较大，基区的非平衡少子在外电场作用下越过集电结到达集电区，形成漂移电流。 晶体管的共射电流放大系数 若有输入电压 作用，则晶体管的基极电流则在 基础上叠加动态电流 ，当然集电极电流也将在 基础上叠加电流 ， 与 之比称为共射交流电流放大系数，记作 ，即 （1.3.8） 【例】晶体三极管的各极电流是由（ C ）形成的。 A.多数载流子 B.少数载流子 C.两种载流子 D.热运动 答案：C 【例】工作在放大区的某三极管，如果当 从 增大到 时， 从 变为 ，那么它的 约为（ ）。 A.83 B.91 C.100 D.80 答案：C 1.3.3 晶体管的共射特性曲线 一.输入特性曲线 二.输出特性曲线 从输出特性曲线可以看出，晶体管有三个工作区域（见图1.3.6中标注）： 截止区：其特征是发射结电压小雨开启电压且集电结反向偏置。 放大区：其特征是发射结正向偏置（ ）且集电结反偏。 饱和区：其特征是发射结与集电结均处于正向偏量。对于共射放大电路， 且 。 【例】晶体三极管的工作区域： 、 、 。 【解】放大区，截止区、饱和区。 【例】晶体三极管作开关应用时一般工作在输出特性曲线的 和 区。 答案：截止区.饱和区 【例】三极管工作在饱和区时，发射结为 ，集电结为 ，工作在放大区时，发射结为 ，集电结为 ，此时，流过发射结的电流主要是 ，流过集电结的电流主要是 。 答案：正偏.正偏.正偏.反偏，扩散电流.漂移电流 【例】处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。（ ） 【解】少子参与漂移运动。多子参与扩散运动。 答案：× 选择题： 【例】在某放大电路中，测的三极管三个电极的静态电位分别为12V，3.7V，3V，则它是（ ）。 A．NPN 型硅管 B.NPN 型锗管 C.PNP 型硅管 D.PNP 型锗管 【解】0.7—>硅管；NPN型： 。 答案：A 1.4 场效应管 场效应管FET是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体其间，并一次命名（输入电压控制输出电流）。由于它仅靠半导体中多数载流子导电，又称为单极性晶体管。场效应管不但具备双极型晶体管体积小，重量轻.寿命长等优点，而且输出回路内阻高达 ，噪声低.热稳定性好.抗辐射，且比后者省点。 场效应管分为结型和绝缘栅型两种不同结构。 1.4.1 结型场效应管 结型场效应管有分为N沟道和P沟道两种类型，图1.4.1为他们的符号。 图1.4.1 图1.4.2 图1.4.2所示为N沟道结型场效应管的结构示意图。图中，在一块N型半导体体上制作两个高掺杂的P区，并将它们连接并将它们连接在一起，所引出的电极称为栅极g，N型半导体的两端分别引出两个电极，一个称为漏极d，一个称为源极s。P区与N区交界面形成耗尽层，漏极与源极之间的非耗尽层称为导电沟道。 结型场效应管的工作原理 为使N沟道结型场效应管能正常工作，应在其栅-源之间加负向电压（即 ），保证耗尽层承受反向电压；在漏-源之间加正向电压 ，以形成漏极电流 。 ，既保证了栅-源之间内阻很高的特点，有实现了 对沟道电流的控制。 下面对栅-源电压 和漏-源电压 对导电沟道的影响，来说明管子的工作原理。 当 （即d、s短路）时， 对导电沟道的控制作用。 当 且 时，耗尽层很窄，导电沟道很宽，如图1.4.3（a）所示。 （a） （b） （c） 当 增大时，耗尽层加宽，沟道变窄[见图（b）所示]，沟道电阻增大，当 增大到某一个数值时，耗尽层闭合。沟道消失[见图（c）所示]。 2、当 为 中为某一固定值时， 对漏极电流 的影响。 3、当 时， 对 的控制 在 ，即 的情况下，当 为一常量时，对应于确定的 ，就有确定的 。此时，可以通过改变 来控制 的大小。由于漏极电流受栅—源电压的控制，故称场效应管为电压控制元件。 结型场效应管的特性曲线 输出特性曲线 场效应管有三个工作区域： 可变电阻区 恒流区 夹断区 【例】反映场效应管放大能力的一个重要参数是（ D ） A. 输入电阻 B. 输出电阻 C. 击穿电压 D. 跨导 答案：D 【例】场效应管的工作区域： 、 、 。 可变电阻区、恒流区、区、夹断区。 【例】场效应管输出特性曲线由哪几个区组成： 、 、 、 。 可变电阻区、恒流区、夹断区、击穿区。 1.4.2 绝缘栅型场效应管 绝缘栅型场效应管的栅极与源极，栅极与漏极之间采用 绝缘层隔离，因此而得名。又因为栅极为金属铝，故又称MOS管。 与结型场效应关相同，MOS管也有N沟道型和P沟道两类，但每一类有分为增强型和耗尽型两种，两者区别在于耗尽型有原始导电沟道而增强型没有原始导电沟道。因此MOS管的四种类型为N沟道增强型管.N沟道耗尽型管.P沟道增强型管.P沟道耗尽型管。凡栅-源电压 为零时漏极电流也为零的管子均属于增强型管，凡栅-源电压 不为零时漏极电流也为零的管子为耗尽型管。下面讨论它们的工作原理及特性。 N沟道MOS管 N沟道增强型 P沟道耗尽型 P沟道MOS管 P沟道增强型 P沟道耗尽型 特性曲线与电流方程 图1.4.10（a）（b）分别为N沟道增强性MOS管的转移特性曲线和输出特性曲线，他们之间的关系见图中 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。与结型场效应管一样，MOS管也有三个工作区域，可变电阻区、恒流区和截止区。如图中标注。 与结型场效应管类似， 与 的近似关系为 半导体习题： 填空题： 【题】本征硅中若掺入五价元素的原子，则多数载流子应是 ，掺杂越多，则其数量一定越 ，相反，少数载流子应是 ，掺杂越多，则其数量一定越 。 【解析】本征硅中若掺入五价元素的原子，则形成N型半导体。N型半导体多子为自由电子，少子为空穴；对于杂质半导体，多子的浓度越高，少子的浓度就越低。 答案：电子.多.空穴.少。 【题】当PN结外加正向电压时，PN结内多子 形成较大的正向电流。 答案：扩散 【题】BJT是 控制器件，FET是 控制器件。 【解】BJT：半导体；FET：场效应管。 答案：电流.电压 【题】场效应管是通过改变 来改变漏极电流的，所以是一个 控制 器件。场效应管从结构上分成 和 两大类型。 【解】场效应管（FET）是电压控制电流；场效应管从结构上分为结型和绝缘栅型 答案：栅源电压.电压.电流.结型.绝缘栅型 【题】 判断题： 【题】结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其 大的特点。（ ） 答案：√ 【题】若耗尽型N沟道MOS管的 ，则其输入电阻会明显变小 （ ） 【解】 时，导电沟道电阻会变小，但不影响其输入电阻 大。 答案：√ 选择题： 【题】在本征半导体中加入 元素可形成N型半导体，加入 元素可以形成P型半导体。 A.五价 B.四价 C.三价 D.二价 【解】N型：自由电子，杂质元素，五价元素。P型：空穴，杂质元素，三价元素。 答案：A.C 【题】场效应管的工作原理是（ ）。 A.输入电流控制输出电流 B.输入电流控制输出电压 C.输入电压控制输出电压 D.输入电压控制输出电流 答案：D。 【题】半导体稳压二极管正常稳压时，应当工作于（ ）。 A.反向偏置击穿状态 B.反向偏置未击穿状态 C.正向偏置导通状态 D.正向偏置未导通状态 答案：A 【题】用直流电压表测得放大电路中的三极管的三个电极电位分别是 ， ， 那么此三极管是（ ）型三极管， 的那个极是（ ）， 的那个极是（ ）， 的那个极是（ ）。 A.NPN B.PNP C.发射极 D.基极 E.集电极 【解】 和 之差为0.2和0.7； 此时最大，所以，该三极管为NPN型。NPN型三极管 答案：A.D.C.E 【题】在某放大电路中，测的三极管三个电极的静态电位分别为12V，3.7V，3V，则它是（ ）。 A．NPN 型硅管 B.NPN 型锗管 C.PNP 型硅管 D.PNP 型锗管 【解】 和 的电压差为0.2（锗）和0.7（硅） 最大时为NPN型， 最小时为PNP型。 【题】图中场效应管为（　　） 增强型N沟道 B.增强型P沟道 C.耗尽型N沟道 D.耗尽型P沟 答案：A 【题】N沟道结型场效应管中的载流子是（ ） A.自由电子 B. 空穴 C. 电子和空穴 D. 带电离子 答案：A 【题】 时能够工作在恒流区的场效应管有 。 结型管 B.增强型MOS管 C.耗尽型MOS管 【解】 时，结型场效应管和耗尽型MOS管均有导电沟道，能够有漏级电流，工作在恒流区。 答案：AC 基本放大电路 2.1.2 放大电路的性能指标 一.放大倍数 放大倍数是直接衡量放大电路放大能力的重要指标，其值为输出量 与输入量 之比。对于小功率放大电路，人们通常只关心电路单一指标的放大倍数，如电压放大倍数，而不研究功率放大能力。 电压放大倍数是输出电压 与输入电压 之比，即 电流放大倍数是输出电流与输入电流之比 电压对电流的放大倍数是输出电压与输入电流的比值。 电流对电压的放大倍数是输出电流对输入电压的比值。 输入电阻 放大电路与信号源连接就称为信号源的负载，必然从信号源索取电流，电流的大小表明放大电路对信号源的影响程度。输入电阻是从放大电路输入端看进去的等效电阻，定义为输入电压有效值与输入电流有效值之间之比。 输出电阻 任何电路的输出都可以等效成一个有内阻的电压源，从放大电路输出端看进去的等效内阻称为输出电阻 。 越小，负载电阻 变化时 的变化越小，称为放大电路的带负载能力越强。 通频带 2.2 基本共射放大电路 2.3.2 图解法 静态工作点的分析 电压放大倍数的分析 波形非线性失真的分析 当输入电压为正弦波时，若静态工作点合适且输入信号幅值较小，则晶体b-e间的动态电压为正弦波，基波动态电流也为正弦波，如图2.3.7所示。 当Q点过低时，在输入型号负半周期靠近峰峰值的某段时间，晶体管b-e间电压总量 小于其开启电压 ，晶体管截止。因此基极电流 将产生底部失真，如图2.3.8（a）所示。不难理解，集电极电流 和集电极电阻 上电压波形必然随 产生相同的失真；而由于输出电压 与 上变压的变化相位相反，从而导致顶部失真，如图2.3.8（b）所示。因晶体管截止而产生的失真称为截止失真。 （a） （b） 图2.3.8 基本共射放大电路的截止失真 当Q点过高，虽然基极动态电流 为不失真的正弦波，如图2.3.9（a）所示，但是由于输出信号正半周期靠近峰值的某段时间进入了饱和区，导致集电极动态电流 产生顶部失真，集电极电流 和集电极电阻 上电压波形也随之产生同样的失真。由于输出电压 与 上电压的变化相位相反，从而导致 波形产生底部失真，如图2.3.9（b）所示。因晶体管饱和而产生的失真为饱和失真。（底饱顶截） 【例】只要工作点合适，晶体管放大器就不会使输出信号的波形产生失真。（ ） 【解】波形只有在静态工作点和输入信号都合适的条件下，才不会产生失真。 【例】在图示电路中，由于电路参数不同，在信号源电压为正弦波时，测得输出波形如图所示，说明电路分别产生了什么失真，如何消除。[ B ] A.饱和失真，增大 Rb，减小 Rc B.截止失真，减小 Rb C.饱和失真，增大 RC D截止失真，减小RC 答案：B 【例】由NPN型三极管组成的基本共射放大电路的静态工作点设置不当时，输出波形容易产生失真，Q点偏高时的失真叫做 失真，对应的输出电压波形将出现 失真。 A.饱和；顶部 B.饱和；底部 C.截止；底部 D.截止；顶部 答案：B 2.4.2典型的静态工作点稳定电路 典型的Q点稳定电路如图2.4.2所示，图（a）为直接耦合方式，图（b）为阻容耦合方式，它们具有相同的直流通路，如图（c）所示。 （a） （b） （c） 图2.4.2 静态工作点稳定电路 直接耦合电路 （b）阻容耦合电路 （c）（b）所示电路的直流同路 在图2.4.2（c）所示电路中，节点B的电流方程为 为了稳定Q点，通常使参数的选取满足 因此， ，B点电位 （2.4.2） 式（2.4.2）表明基极点位几乎仅决定于 与 对 的分压，而与环境温度无光，即当温度变化时 基本不变。 （补充） 2.5.3 三种基本放大接法的比较 晶体管单管放大电路的三种基本接法的特点归纳如下： 共射电路既能放大电流又能放大电压，输入电阻居三种电阻之中，输出电阻较大，频带较窄。常作为低频电压放大电路的单元电路 共集电路只能放大电流不能放大电压，是三种电路中输入电阻最大，输出电阻最小的电路，具有电压跟随的特点。 共基电路只能放大电压，不能放大电流，输入电阻小，电压放大倍数.输出电阻与共射电路相当，是三种电路中高频特性最好的电路。常作为宽频带放大电路。 【例】三种基本放大电路中输出电阻最小的电路是 ；既能放大电流，又能放大电压的电路是 。 答案：共集放大电路.共射放大电路 2.7 基本放大电路的派生电路 2.7.1 复合放大电路 一.复合管 1.晶体管组成的复合管及其电流放大系数 图2.7.1（a）和（b）所示为两只同类型（NPN或PNP）晶体管组成的复合管，等效成与组成他们的晶体管同类型的管子；图（c）和（d）所示为两只不同类型晶体管组成的复合管，等效成 管同类型的管子。 【例】利用两只NPN型管构成的复合管只能等效为NPN型管。 （ ） 答案：√ 【例】图1中能组成复合管的是 其类型是 。(A.PNP B.NPN) 【解】复合管类型通过第一级判断。 【解】通过复合管第一级判断复合管的类型；判断是否导通。（重新解释） 答案：C.B 习题： 解答题： 【题】电路如图所示，已知：EC=12V，RS=10k(， =120k(， =30k(，RC=3.3k(， =1.7k(， =3.9k(， =0.7V,电流放大系数(=50，电路中电容容量足够大，试求： （1）静态工作点 . . （2）晶体管的输入电阻 （3）放大器的电压放大倍数 .输入电阻 和输出电阻 。 【解】 EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT （2） （3） 基本放大电路习题 填空题： 【题】对于由三极管组成的放大电路而言，就其输入回路和输出回路的公共端不同，可以组成 . . 三种组态。 答案：共射.共基.共集 【题】判断下列各图中，哪些电路能进行正常的放大：（6分） （ ） （ ） （ ） 【解】 答案：不能.不能.能 判断题： 【题】只有电路既放大电流又放大电压，才称其有放大作用（ ） 答案：× 选择题： 【题】三极管工作在饱和状态的条件是（ ）。 A.发射极正偏，集电极正偏 B.发射极正偏，集电极反偏 C.发射极反偏，集电极反偏 D.发射极反偏，集电极正偏 【解】 答案：A 【题】放大电路在高频信号作用下放大倍数下降的原因是（ ）。 A.耦合电容和旁路电容的影响 B.晶体管极间电容和分布电容的影响 C.晶体管的非线性特性 D.放大电路的静态工作点设置不合适 【解】 答案：B 多级放大电路 组成多级放大电路的每一级基本放大电路称为一级，级与级之间的连接称为级间耦合。多级放大电路四种常见耦合方式：直接耦合耦合.阻容耦合.变压器耦合和光电耦合。 3.1.1 直接耦合 零点漂移 3.1.2 直阻容合 3.1.3 变压器耦合 3.1.4 光电耦合 图 3.1.2 两级阻容耦合放大电路 3.2 多级放大电路的动态分析 一个N级放大电路的交流等效电路可用图3.2.1所示方框图表示。由图可知，放大电路中前级的输出电压就是后级的输入电压，即 . ..... ，所以多级放大电路的电压放倍数为 图3.2.1 多级放大电路方框图 根据多级放大电路输入电阻的定义，多级放大电路的输入电阻就是第一级的输入电阻，即 根据多级放大电路输出电阻的定义，多级放大电路的输出电阻就是最后一级的输出电阻，即 【例3.2.1】已知图3.1.2所示电路中， ， ， ， ， ； ；晶体管的 均为150， ， ， 。 试估算电路的Q点. . 和 。 【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点都可以按单管共射来求解 第一级为典型的Q点稳定电路，根据参数取值可认为 第二级为共集极放大电路 （2）交变等效电路图如图所示 为了求出第一级的电压放大倍数 ，首先应求出其负载电阻，即第二级的输出电阻： 第一级的放大倍数 第二级放大倍数应接近于1 多级放大电路放大倍数 输入电阻 ： 输出电阻 ： 3.3 直接耦合放大电路 3.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移现象 一.零点漂移现象及其产生的原因 人们在实验室中发现，在直接耦合放大电路中，即使将输入端短路，用灵敏的直流表测输出端，也会有变化缓慢的输出电压。这种输出电压 为零而输出电压 不为零的现象称为零点漂移现象。 在放大电路中，任何元件参数的变化，如电源电压的波动.元件的老化.半导体其间参数随温度变化而产生的变化都将产生输出电压的漂移。 由于温度变化所引起的半导体其间参数变化就成为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。 3.3.2 差分放大电路 3.2.2.1 电路的组成 差分放大电路是构成多级耦合放大电路的基本单元电路。 图 1 图 2 显然，对于图1示电路，当 与 所加信号为大小相等极性相容的输入信号（称为共模信号）时，由于电路参数对称，因此集电极点位的变化也相等，即 。因为输出电压是 管和 管的集电极电位差，如图中所标注，所以输出电压 ，说明差分放大电路对共模信号有很强的抑制作用，在参数理想对称情况下，共模输出为0. 为使信号得以放大，需将其分成大小相等的两部分，按相反极性加在电路的两个输入端，如图2所示。称这种大小相等极性相反的信号称为差模信号。由于 ，因此集电极点位的变化也是大小相等变化方向相反，即 ，这样得到的输出电压 ，从而实现了电压放大。 长尾式差分放大电路 静态分析 对共模信号的抑制作用 对差模信号的放大作用 当给差分放大电路输入一个差模信号 时，由于电路参数的对称性， 经分压后，加在 管一遍的为 ，加在 一遍的为 ，如图3.3.2a所示。 图3.3.5 由于E点电位在差模信号作用下不变，相当于接“地”；又由于负载电压的重点点位在差模信号作用下不变，也相当于接“地”端，因而 被分成相等的两个部分，分别接在 管和 管的 之间，所以图3.3.5（a）所示电路在差模信号作用下的交流信号等效电路如图（b）所示。 输入差模信号的电压放大倍数称为差模放大倍数，称为 ，定义为 【例】差分放大电路的长尾电阻的主要功能是（ A ），而提高共模抑制比。 A.抑制共模信号； B.抑制差模信号； C.放大共模信号； D.既抑制共模信号又抑制差模信号 多级放大电路习题 填空题： 【题】多极放大电路的耦合方式有 . . 。 答案：直接耦合.阻容耦合.变压器耦合 【题】差动放大电路两个输入端的电流分别是1.1v和1v，则共模信号是 V，差模信号为 V。 【解】共模信号： ，差模信号 答案：1.05.0.1 【题】差分放大电路的基本功能是 。 答案：放大差模信号，抑制共模信号。 【题】放大器级间耦合方式有三种：直接 耦合； 阻容 耦合和变压器耦合；在集成电路中通常采用 直接 耦合。 答案：直接、阻容、变压器，直接耦合 【题】为什么集成电路不采用用阻容耦合 。 答案：不容易制作大容量电容 判断题： 【解】只有直接耦合放大电路中晶体管的参数才随温度而变化。( ) 答案：× 选择题： 【题】两个β相同的晶体管组成复合管后，其电流放大系数约为（ ） A. B. C. D. 【解】多个晶体管组成复合管，其电流的放大倍数为 。 答案选：B 【题】两级放大电路的输入电路与构成它的单级放大电路的输入电阻关系为（ ）。 A. B. C. D. 答案：C 【题】通用型集成运放输入极通常采用（ ）电路 A.差分放大 B. 互补推挽 C. 基本共射极放大 D. 电流源 答案：A 解答题： 【题】双端输入.双端输出的理想差分放大电路如下图所示。试求： （1）若 ， ，求差模输入电压 ，共模输入电压 的值； （2）若 ，求输出电压 的值； （3）若输出电压 时，求电路的 ， 和 的值； 【解】 EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT ， ， 【题】如图所示的差分放大电路中，为了使输入电压为零时，输出电压也为零，加入了调零电位器RP.。已知 ， ， ， ， ， ， ， ， 。 试求：差模输入电阻 .输出电阻 及差模电压增益 【解】为了方便起见，假定调零电位器 的动端在中点位置，则 （注，若没有规定 ，则 取300 ） 由于电路完全对称，公开根据半边等效电路可求得差模输入电阻 双端输出时的差模输出电阻 EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 双端输出时的差模电压增益 第四章：集成运算放大电路 4.2 集成运放中的电流源电路 4.2.1 基本电流源电路 一.镜像电流源 比例电流源 微电路电流源 4.2.2 改进型电流源 一.加射极输出器的电流源 二.威尔逊电流源 4.3 集成运放电路简介 从本质上看，集成运放是一种高性能的直接耦合放大电路。 【例】在集成运放电路中，各级放大电路之间采用了（ ）耦合方式 A. 直接 B. 变压器 C. 阻容 D. 光电 答案：A 集成运算放大电路习题 【题】理想运算放大器工作在线性放大区时具有 和 特性。 答案：虚短.虚断 【题】从信号的传输途径看，集成运放由 、 、 、 这几个部分组成。 答案：输入级、中间级、输出级、偏置电路 第五章：放大电路的频率响应 5.1.2 频率响应的基本概念 一.高通电路 二.低通电路 放大电路上限频率 与下限频率 只差就是其通频带 ，即 ：放大电路中的反馈 6.1.1 反馈的基本概念 在电子电路中，将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输出回路，用来影响其输入量（放大电路的输出电压或输入电压）的措施称为反馈。 图6.1.1 反馈放大电路的方框图 二.正反馈和负反馈 根据反馈的效果可以区分反馈的极性，使放大电路净输入量增大的反馈为正反馈。使放大电路净输入量减小的反馈称为负反馈。由于反馈的结果影响了净输入量，因而必然影响输出量。所以，根据输出量的变化也可以区分反馈的极性，反馈的结果使输出量的变化增大的为正反馈，是输出量的变化减小的为负反馈。 6.1.2 反馈的判断 一.有无反馈的判断 二.反馈极性的判断 三.直流反馈与交流反馈的判断 6.5 负反馈对放大电路性能的影响 放大电路中引入交流负反馈后，其性能会得到很多方面的改善；比如，可以稳定放大倍数，改变输入电阻和输出电阻，展宽频带，较小非线性失真等。下面将一一加以说明。 6.5.1 稳定放大倍数 6.5.2 改变输入电阻和输出电阻 在放大电路中引入不同组态的交流负反馈，将会对输入电阻和输出电阻产生不同的影响。 对输入电阻的影响 1.串联负反馈增加输入电阻 2.并联负反馈减小输入电阻 对输出电阻的影响 1.电流负反馈增大输出电阻 电压负反馈减小输出电阻 6.5.3 展宽频带 6.5.4 减小非线性失真 6.6.1 反馈放大电路自激振荡产生原因和条件 产生自激振荡的条件 存在负反馈 模及相角条件 起振条件为 越大，即反馈越深，满足幅值条件的可能性越大，产生自激振荡的可能性越大。 放大电路中的反馈习题： 判断题： 【题】电压负反馈稳定输出电压，电流负反馈稳定输出电流。 （ ） 答案：√ 【题】使输入量减小的反馈是负反馈，否则为正反馈。 （ ） 【解】使净输入量减小的反馈是负反馈，否则是正反馈。 答案：× 填空题： 【题】电流并联负反馈可以稳定放大电路的 ，并使其输入电阻 。 答案：输出电流.减小 【题】为了稳定静态工作点,在放大电路中应引入 负反馈;若要稳定放大倍数.改善非线性失真等性能,应引入 负反馈。 答案：直流.交流 【题】为了减小输出电阻，应在放大电路中引入 ；为了稳定静态工作点，应在放大电路中引入 。 答案：电压负反馈.直流负反馈。 选择题： 【题】为了使放大电路的输入电阻增大，输出电阻减小，应采用（ ）。 A.电压串联负反馈 B.电压并联负反馈 C.电流串联负反馈 D.电流并联负反馈 答案：A 【题】为了稳定放大电路的输出电压，那么对于高内阻的信号源来说，放大电路应引入（ ）负反馈。 A. 电流串联 B.电流并联 C.电压串联 D. 电压并联 【解】为了稳定输出电压，则需要引入电压负反馈；没解释完全 答案：D ：信号的运算和处理 7.3.2 低通滤波电路 7.3.3 其他滤波电路 一.高通滤波电路 二.带通滤波电路 将低通滤波器与高通滤波器串联，如图7.3.17所示，就可得到带通滤波器。设前者的截止频率为 ，后者的截止频率为 ， 应小于 ，则通频带为 。 图7.3.17 有低通滤波器与高通滤波器组成的带通滤波器 【例】用一个截止频率为 的低通滤波器和．用一个截止频率为 的高通滤波器，构成一个带通滤波器，应当使（ ）。 A. 二者串联，并且 B. 二者并联，并且 C.二者并联， ２ D. 二者串联， 答案：A 三.带阻滤波电路 四.全通滤波电路 信号运算和处理习题： 判断题： 【题】直流稳压电源中的滤波电路是低通滤波电路。 （ ） 答案：√ 选择题： 【题】某滤波器的通带增益为 当 时，增益趋向于零；当 时，增益趋向于 ；那么该滤波器具有（ ）特性。 A. 高通 B.低通 C.带通 D.带阻 答案：A ：波形的发生与信号的转换 正弦波振荡电路是在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自激振荡而产生正弦波输出电压的电路。 8.1 正弦波振荡电路 一.产生正弦波振荡的条件 在负反馈放大电路稳定性一节，曾今讲到，倘若在低频段或高频段中存在频率 ，使电路产生的附加相移为 而且当 时 ，则电路将产生自激振荡。振荡频率出了决定于电路中电阻和电容外，还决定于晶体管的机电电容.电路的分布电容等人们不确定的因素。 （补） 综上所述，在正弦波振荡电路中，一要反馈信号能够取代输入信号，而若要如此，电路中必须引入正反馈；二要有外加的选频网络，用以确定振荡频率。 也就是说正弦波振荡的平衡条件为 写成模与相角的形式为 式（1）称为幅值平衡条件，式（2）称为相位平衡条件，分别称为幅值条件和相位条件。为了使输出量在合闸后能够有一个从小到大直至平衡在一定赋值的过程，电路的起振条件为 电路把除频率 以外的输出量逐渐衰减为零，因此输出量为 的正弦波。 二.正弦波振荡电路的组成和分类 从以上分析可知，正弦波振荡电路必须由一下四个部分组成： 放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定赋值的输出量，实现能量的控制。 正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于反馈信号。（???） 选频网络：确定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的振荡，即保证产生的是正弦波振荡。 稳幅环节：也就是非线性环节，作用是使输出信号幅值稳定。 【例】在正弦波振荡器中，放大器的主要作用是（ ）。 A.保证振荡器满足振幅平衡条件，能持续输出振荡信号 B.保证电路满足相位平衡条件 C.把外界的影响减弱 答案：A 8.1.2 RC正弦波振荡电路 实用的RC正弦波振荡电路多种多样，但最具典型性的是RC桥式正弦波振荡电路，在文献中也称为文氏桥振荡电路。 RC串联选频网络 将电阻 与电容 串联.电阻 与电容 并联所组成的网络称为RC串并联选频网络，如图8.1.4（a）所示。 当信号频率足够地时， ，因而网络的简化电路及其电压和电流的向量图如图（b）所示。 超前 ，当频率趋近于零时，相位超前 ，且 趋近于零。 当信号频率足够地时， ，因而网络的简化电路及其电压和电流的向量图如图（c）所示。 滞后 ，当频率趋近于无穷大时，相位超前 ，且 趋近于零。 可以想象，当信号频率从零逐渐变化到无穷大， 的相位将从 逐渐变化到 。因此，对于RC串并联选频网络，必定存在一个频率 ，当 时， 滞后 相等。 【题】在阻容耦合放大电路中，若要降低下限频率，应将耦合电容的值 。 答案：增加 二.RC桥式正弦波振荡电路 【例】RC串并联网络在 时呈 。 答案：阻性 【题】现有电路如下： A.RC桥式正弦波振荡电路 B.LC正弦波振荡电路 C.石英晶体正弦波振荡电路 选择合适答案填入空内，只需填入A、B或C。 （1）制作频率为20Hz～20kHz的音频信号发生电路，应选用 。 （2）制作频率为2MHz～20MHz的接收机的本机振荡器，应选用 。 （3）制作频率非常稳定的测试用信号源，应选用 。 【解】 答案：A B C 【题】选择下面一个答案填入空内，只需填入A、B或C。 A．容性 B．阻性 C．感性 （1）LC并联网络在谐振时呈 ，在信号频率大于谐振频率时呈 ，在信号频率小于谐振频率时呈 。 （2）当信号频率等于石英晶体的串联谐振频率或并联谐振频率时，石英晶体呈 ；当信号频率在石英晶体的串联谐振频率和并联谐振频率