模擬電路復(fù)習(xí)(1、2、3、4、5、6、8章)康華光

1、2.1 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器2.2 理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)算放大器2.3 基本線(xiàn)性運(yùn)放電路基本線(xiàn)性運(yùn)放電路2.4 同相輸入和反相輸入放大電同相輸入和反相輸入放大電 路的其他應(yīng)用路的其他應(yīng)用2.1 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器1. 集成電路運(yùn)算放大器的內(nèi)部組成單元集成電路運(yùn)算放大器的內(nèi)部組成單元圖圖2.1.1 集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖2.3.1 同相放大電路同相放大電路3. 虛假短路虛假短路 圖中輸出通過(guò)負(fù)反饋的作用，圖中輸出通過(guò)負(fù)反饋的作用，使使vn n自動(dòng)地跟蹤自動(dòng)地跟蹤vp p，即即vp pvn n，或或vididvp pvn n0 0

2、。這種現(xiàn)象稱(chēng)為虛假短路，簡(jiǎn)稱(chēng)這種現(xiàn)象稱(chēng)為虛假短路，簡(jiǎn)稱(chēng)虛短虛短。 由于運(yùn)放的輸入電阻由于運(yùn)放的輸入電阻ri很大，所以，運(yùn)放兩輸入端之間的很大，所以，運(yùn)放兩輸入端之間的 ip- -in (vpvn) / ri 0，這種現(xiàn)象稱(chēng)為，這種現(xiàn)象稱(chēng)為虛斷。虛斷。 由運(yùn)放引入負(fù)反饋而得到的由運(yùn)放引入負(fù)反饋而得到的虛短虛短和和虛斷虛斷兩個(gè)重要概念，是兩個(gè)重要概念，是分析由運(yùn)放組成的各種線(xiàn)性應(yīng)用電路的利器，必須熟練掌握。分析由運(yùn)放組成的各種線(xiàn)性應(yīng)用電路的利器，必須熟練掌握。2.3.1 同相放大電路同相放大電路4. 幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的近似計(jì)算幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的近似計(jì)算（1）電壓增益電壓增益Av 根據(jù)虛短和虛斷的概念有根據(jù)

3、虛短和虛斷的概念有 vpvn， ip- -in0o211npivvvv RRR所以所以12121io1RRRRRA vvv（可作為公式直接使用）（可作為公式直接使用）2.3.1 同相放大電路同相放大電路4. 幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的近似計(jì)算幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的近似計(jì)算（2）輸入電阻）輸入電阻Ri 輸入電阻定義輸入電阻定義 iiiivR 根據(jù)虛短和虛斷有根據(jù)虛短和虛斷有 vivp，ii ip0所以所以 iiiivR（3）輸出電阻）輸出電阻Ro Ro02. 幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的近似計(jì)算幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的近似計(jì)算（1）電壓增益電壓增益Av 根據(jù)虛短和虛斷的概念有根據(jù)虛短和虛斷的概念有 vn vp 0 ， ii0所以所以 i1

4、i2 12ioRRA vvv2on1niRRvvvv 即即（可作為公式直接使用）（可作為公式直接使用）2.3.2 反相放大電路反相放大電路2. 幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的近似計(jì)算幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的近似計(jì)算（2）輸入電阻）輸入電阻Ri 11iiiii/RRiR vvv（3）輸出電阻）輸出電阻Ro Ro02.3.2 反相放大電路反相放大電路2.4.1 求差電路求差電路 從結(jié)構(gòu)上看，它是反相從結(jié)構(gòu)上看，它是反相輸入和同相輸入相結(jié)合的放輸入和同相輸入相結(jié)合的放大電路。大電路。4on1ni1RvvRvv 3p2pi20RvRvv i114i2323141ovRRvRRRRRRv )(當(dāng)當(dāng),2314RRRR 則則)(i1

5、i214ovvRRv 若繼續(xù)有若繼續(xù)有,14RR 則則i1i2ovvv 根據(jù)根據(jù)虛短虛短、虛斷虛斷和和n n、p p點(diǎn)的點(diǎn)的KCLKCL得：得：pnvv 2.4.3 求和電路求和電路1ni1Rvv - -3onRvv - 根據(jù)根據(jù)虛短虛短、虛斷虛斷和和n n點(diǎn)點(diǎn)的的KCLKCL得：得：2i231i13ovvvRRRR - -321RRR 若若0pn vv2ni2Rvv - - 則有則有2i1iovvv - -（該電路也稱(chēng)為加法電路）（該電路也稱(chēng)為加法電路）3.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí)半導(dǎo)體的基本知識(shí)3.3 二極管二極管3.4 二極管的基本電路及其分析方法二極管的基本電路及其分析方法3.5 特殊二極

6、管特殊二極管3.2 PN結(jié)的形成及特性結(jié)的形成及特性 3.1 基本概念基本概念本征半導(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)。晶體形態(tài)?？昭昭ü矁r(jià)鍵中的空位共價(jià)鍵中的空位。電子空穴對(duì)電子空穴對(duì)由熱激發(fā)而由熱激發(fā)而產(chǎn)生的自由電子和空穴對(duì)。產(chǎn)生的自由電子和空穴對(duì)?？昭ǖ囊苿?dòng)空穴的移動(dòng)空穴的運(yùn)動(dòng)空穴的運(yùn)動(dòng)是靠相鄰共價(jià)鍵中的價(jià)電子是靠相鄰共價(jià)鍵中的價(jià)電子依次填依次填充充空穴來(lái)實(shí)現(xiàn)的。空穴來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于隨機(jī)熱振動(dòng)致使共價(jià)鍵被打破而產(chǎn)生由于隨機(jī)熱振動(dòng)致使共價(jià)鍵被打破而產(chǎn)生空穴電子對(duì)空穴電子對(duì) 3.1.4 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻

7、入某些微量元素作為雜質(zhì)，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)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(jià)或五價(jià)元素。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體主要是三價(jià)或五價(jià)元素。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱(chēng)為稱(chēng)為雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體。 N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體摻入五價(jià)雜質(zhì)元素（如磷）的摻入五價(jià)雜質(zhì)元素（如磷）的半導(dǎo)體。半導(dǎo)體。 P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體摻入三價(jià)雜質(zhì)元素（如硼）的摻入三價(jià)雜質(zhì)元素（如硼）的半導(dǎo)體。半導(dǎo)體。 3.2.2 PN結(jié)的形成結(jié)的形成 3.2.2 PN結(jié)的形成結(jié)的形成 3.2.3 PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?當(dāng)外加電壓使當(dāng)外加電壓使PNPN結(jié)中結(jié)

8、中P P區(qū)的電位高于區(qū)的電位高于N N區(qū)的電位，稱(chēng)為加區(qū)的電位，稱(chēng)為加正向電壓正向電壓，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)正偏正偏；反之稱(chēng)為加；反之稱(chēng)為加反向電壓反向電壓，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)反偏反偏。 (1) PN(1) PN結(jié)加正向電壓時(shí)結(jié)加正向電壓時(shí) 低電阻低電阻 大的正向擴(kuò)散電流大的正向擴(kuò)散電流 3.2.3 PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?當(dāng)外加電壓使當(dāng)外加電壓使PNPN結(jié)中結(jié)中P P區(qū)的電位高于區(qū)的電位高于N N區(qū)的電位，稱(chēng)為加區(qū)的電位，稱(chēng)為加正向電壓正向電壓，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)正偏正偏；反之稱(chēng)為加；反之稱(chēng)為加反向電壓反向電壓，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)反偏反偏。 (2) PN(2) PN結(jié)加反向電壓時(shí)結(jié)加反向電壓時(shí) 高電阻高電阻 很小的

9、反向漂移電流很小的反向漂移電流 在一定的溫度條件下，由本征激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(wú)關(guān)，所加反向電壓的大小無(wú)關(guān)，這個(gè)電流這個(gè)電流也稱(chēng)為也稱(chēng)為反向飽和電流反向飽和電流。 PNPN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流；具有較大的正向擴(kuò)散電流； PNPN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。具有很小的反向漂移電流。 由此可以得出結(jié)論：由此可以得出結(jié)論：PNPN結(jié)具有單

10、結(jié)具有單向?qū)щ娦?。向?qū)щ娦浴?在一塊本征半導(dǎo)體兩側(cè)通過(guò)擴(kuò)散不同的雜質(zhì)在一塊本征半導(dǎo)體兩側(cè)通過(guò)擴(kuò)散不同的雜質(zhì), ,分別形成分別形成N N型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和P P型半導(dǎo)體。此時(shí)將在型半導(dǎo)體。此時(shí)將在N N型半型半導(dǎo)體和導(dǎo)體和P P型半導(dǎo)體的結(jié)合面上形成如下物理過(guò)程型半導(dǎo)體的結(jié)合面上形成如下物理過(guò)程: : 因濃度差因濃度差 空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng)空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng) 內(nèi)電場(chǎng)促使少子漂移內(nèi)電場(chǎng)促使少子漂移 內(nèi)電場(chǎng)阻止多子擴(kuò)散內(nèi)電場(chǎng)阻止多子擴(kuò)散 最后最后, ,多子的多子的擴(kuò)散擴(kuò)散和少子的和少子的漂移漂移達(dá)到達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡。多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 由由雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)雜質(zhì)離子形成空間電荷

11、區(qū) 對(duì)于對(duì)于P P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N N型半導(dǎo)體結(jié)合面，離型半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層形成的子薄層形成的空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)稱(chēng)為稱(chēng)為PNPN結(jié)結(jié)。 在空間電荷區(qū)，由于缺少多子，所以也在空間電荷區(qū)，由于缺少多子，所以也稱(chēng)稱(chēng)耗盡層耗盡層。 3.3.2 二極管的二極管的V-I 特性特性二極管的二極管的V-I 特性曲線(xiàn)可用下式表示特性曲線(xiàn)可用下式表示)1e (/SDD TVIiv鍺二極管鍺二極管2AP152AP15的的V V- -I I 特性特性硅二極管硅二極管2CP102CP10的的V V- -I I 特性特性 3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法1.1.二極管二極管

12、V V- -I I 特性的建模特性的建模 將指數(shù)模型將指數(shù)模型 分段線(xiàn)性化，得到二極分段線(xiàn)性化，得到二極管特性的等效模型。管特性的等效模型。DDS(e1)TnViIv（1 1）理想模型）理想模型 （a a）V V- -I I特性特性 （b b）代表符號(hào)）代表符號(hào) （c c）正向偏置時(shí)的電路模型）正向偏置時(shí)的電路模型 （d d）反向偏置時(shí)的電路模型）反向偏置時(shí)的電路模型 3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法1.1.二極管二極管V V- -I I 特性的建模特性的建模（2 2）恒壓降模型）恒壓降模型（a）V-I特性特性 （b）電路模型）電路模型 （3 3）折線(xiàn)模型）

13、折線(xiàn)模型（a）V-I特性特性 （b）電路模型）電路模型 3.5 特殊二極管特殊二極管 3.5.1 齊納二極管齊納二極管( (穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管) ) 3.5.2 變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管 3.5.3 肖特基二極管肖特基二極管 3.5.4 光電子器件光電子器件4.1 BJT4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介4.1.2 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT的工作原理的工作原理4.1.3 BJT的的V-I 特性曲線(xiàn)特性曲線(xiàn)4.1.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)4.1.5 溫度對(duì)溫度對(duì)BJT參數(shù)及特性的影響參數(shù)及特性的影響4.1 BJT4.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法4.4 放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)

14、定問(wèn)題放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問(wèn)題4.5 共集電極放大電路和共基極放大電路共集電極放大電路和共基極放大電路4.2 基本共射極放大電路基本共射極放大電路4.6 組合放大電路組合放大電路 半導(dǎo)體三極管的結(jié)半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。構(gòu)示意圖如圖所示。它有兩種類(lèi)型它有兩種類(lèi)型:NPN型型和和PNP型。型。4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介(a) NPN型管結(jié)構(gòu)示意圖型管結(jié)構(gòu)示意圖(b) PNP型管結(jié)構(gòu)示意圖型管結(jié)構(gòu)示意圖(c) NPN管的電路符號(hào)管的電路符號(hào)(d) PNP管的電路符號(hào)管的電路符號(hào)集成電路中典型集成電路中典型NPNNPN型型BJTBJT的截面圖的截面圖4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)

15、簡(jiǎn)介的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過(guò)載三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過(guò)載流子傳輸體現(xiàn)出來(lái)的。流子傳輸體現(xiàn)出來(lái)的。外部條件：外部條件：發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏 集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏4.1.2 放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJT的工作原理的工作原理1. 內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子集電區(qū)：收集載流子集電區(qū)：收集載流子基區(qū)：傳送和控制載流子基區(qū)：傳送和控制載流子 （以（以NPNNPN為例）為例） 由于三極管內(nèi)有兩種載流子由于三極管內(nèi)有兩種載流子( (自自由電子和空穴由電子和空穴) )參與導(dǎo)電，故稱(chēng)為雙參與導(dǎo)電，故稱(chēng)為雙極型三

16、極管或極型三極管或BJTBJT ( (Bipolar Junction Transistor) )。 IC= INC+ ICBOIE=IB+ IC放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJTBJT中載流子的傳輸過(guò)程中載流子的傳輸過(guò)程2. 電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系發(fā)射極注入電流發(fā)射極注入電流傳輸?shù)郊姌O的電流傳輸?shù)郊姌O的電流設(shè)設(shè) ENCII 即即根據(jù)傳輸過(guò)程可知根據(jù)傳輸過(guò)程可知 IC= INC+ ICBO通常通常 IC ICBOECII 則有則有 為電流放大系數(shù)。它只為電流放大系數(shù)。它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無(wú)關(guān)。一般有關(guān)，與外加電壓無(wú)關(guān)。一般 = 0.9 0.99

17、 。IE=IB+ IC放大狀態(tài)下放大狀態(tài)下BJTBJT中載流子的傳輸過(guò)程中載流子的傳輸過(guò)程 1 又設(shè)又設(shè) 是另一個(gè)電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管是另一個(gè)電流放大系數(shù)。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(wú)關(guān)。子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無(wú)關(guān)。一般一般 1 。CE IICB II2. 電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系3. 三極管的三種組態(tài)三極管的三種組態(tài)(c) 共集電極接法共集電極接法，集電極作為公共電極，用，集電極作為公共電極，用CC表示。表示。(b) 共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示；表示；(a) 共基極接法共基極接法，基極

18、作為公共電極，用，基極作為公共電極，用CB表示；表示；BJT的三種組態(tài)的三種組態(tài) 綜上所述，三極管的放大作用，主要是依綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過(guò)基區(qū)傳輸，然后到靠它的發(fā)射極電流能夠通過(guò)基區(qū)傳輸，然后到達(dá)集電極而實(shí)現(xiàn)的。達(dá)集電極而實(shí)現(xiàn)的。 實(shí)現(xiàn)這一傳輸過(guò)程的兩個(gè)條件是：實(shí)現(xiàn)這一傳輸過(guò)程的兩個(gè)條件是： （1）內(nèi)部條件：內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。 （2）外部條件：外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。反向偏置。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲線(xiàn)特性曲線(xiàn) iB=f

19、(vBE) vCE=const. (2) 當(dāng)當(dāng)vCE1V時(shí)，時(shí)， vCB= vCE - - vBE0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開(kāi)，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開(kāi)始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的vBE下下 IB減小，特性曲線(xiàn)右移。減小，特性曲線(xiàn)右移。 (1) 當(dāng)當(dāng)vCE=0V時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線(xiàn)。時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線(xiàn)。1. 輸入特性曲線(xiàn)輸入特性曲線(xiàn)（以共射極放大電路為例）（以共射極放大電路為例）共射極連接共射極連接飽和區(qū)：飽和區(qū)：iC明顯受明顯受vCE控制的區(qū)域，控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般該區(qū)域內(nèi)，一般vCE0.7V (硅管硅管)。此時(shí)，此時(shí)，

20、發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小偏電壓很小。iC=f(vCE) iB=const.2. 2. 輸出特性曲線(xiàn)輸出特性曲線(xiàn)輸出特性曲線(xiàn)的三個(gè)區(qū)域輸出特性曲線(xiàn)的三個(gè)區(qū)域: :截止區(qū)：截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線(xiàn)的下方。此時(shí)，的曲線(xiàn)的下方。此時(shí)， vBE小于死區(qū)小于死區(qū)電壓電壓。放大區(qū)：放大區(qū)：iC平行于平行于vCE軸的區(qū)域，曲軸的區(qū)域，曲線(xiàn)基本平行等距。此時(shí)，線(xiàn)基本平行等距。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲線(xiàn)特性曲線(xiàn)3. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響截止失真

21、的波形截止失真的波形 飽和失真的波形飽和失真的波形3. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響1. BJT的的H參數(shù)及小信號(hào)模型參數(shù)及小信號(hào)模型 H參數(shù)小信號(hào)模型參數(shù)小信號(hào)模型根據(jù)根據(jù)可得小信號(hào)模型可得小信號(hào)模型BJT的的H參數(shù)模型參數(shù)模型vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceBJT雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò)1. BJT的的H參數(shù)及小信號(hào)模型參數(shù)及小信號(hào)模型 模型的簡(jiǎn)化模型的簡(jiǎn)化 hre和和hoe都很小，常忽都很小，常忽略它們的影響。略它們的影響。 BJT在共射極連接時(shí)，其在共射極連接時(shí)，其H參數(shù)的數(shù)量級(jí)一般為參數(shù)的數(shù)量級(jí)一般為 S1010101010524

22、33oefereieehhhhh靜態(tài)工作點(diǎn)與動(dòng)態(tài)參數(shù)靜態(tài)工作點(diǎn)與動(dòng)態(tài)參數(shù) Q (IB, IC VCE) 動(dòng)態(tài)參數(shù)：Av, Ri, Ro 組態(tài)：共射極，共基極，共集電極共射極放大電路共射極放大電路 放大電路如圖所示。已知放大電路如圖所示。已知BJT的的 =80， Rb=300k ， Rc=2k ， VCC= +12V，求：，求：（1）放大電路的）放大電路的Q點(diǎn)。此時(shí)點(diǎn)。此時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域？工作在哪個(gè)區(qū)域？（2）當(dāng)）當(dāng)Rb=100k 時(shí)，放大電路的時(shí)，放大電路的Q點(diǎn)。此時(shí)點(diǎn)。此時(shí)BJT工工作在哪個(gè)區(qū)域？（忽略作在哪個(gè)區(qū)域？（忽略BJT的飽和壓降）的飽和壓降）解：解：（1）A40300k2V1

23、bBECCBQ RVVI（2）當(dāng)）當(dāng)Rb=100k 時(shí)，時(shí)，3.2mAA4080BQCQ II5.6V3.2mA2kV12CQcCCCEQ IRVV靜態(tài)工作點(diǎn)為靜態(tài)工作點(diǎn)為Q（40 A，3.2mA，5.6V），），BJT工作在放大區(qū)。工作在放大區(qū)。其最小值也只能為其最小值也只能為0，即，即IC的最大電流為：的最大電流為：A120100k2V1bCCBQ RVImA6 . 9A12080BQCQ II V2 . 79.6mA2k-V12CQcCCCEQ IRVVmA62k2V1cCESCCCM RVVICMBQ II 由由于于，所以，所以BJT工作在飽和區(qū)。工作在飽和區(qū)。VCE不可能為負(fù)值，不可

24、能為負(fù)值，此時(shí)，此時(shí)，Q（120uA，6mA，0V），），end4.4.2 射極偏置電路（1）穩(wěn)定工作點(diǎn)原理 目標(biāo)：溫度變化時(shí)，使IC維持恒定。 如果溫度變化時(shí)，b點(diǎn)電位能基本不變，則可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。T 穩(wěn)定原理： IC IE VE、VB不變 VBE IBIC（反饋控制）1. 基極分壓式射極偏置電路(a) 原理電路 (b) 直流通路1. 基極分壓式射極偏置電路（2）放大電路指標(biāo)分析靜態(tài)工作點(diǎn)CCb2b1b2BQVRRRV eBEQBQEQCQRVVII )(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVV IICQBQ 電壓增益畫(huà)小信號(hào)等效電路（2）放大電路指標(biāo)分析方法：直流電壓

25、源視為接地；電容視為短路電壓增益輸出回路：)|(LcboRRi v輸入回路：ebbebeebebi)1(RiriRiri v電壓增益：ebeLcebebLcbio)1()|()1()|(RrRRRriRRiA vvv畫(huà)小信號(hào)等效電路確定模型參數(shù)已知，求rbe)mA()mV(26)1(200EQbeIr 增益（2）放大電路指標(biāo)分析（可作為公式用）4.6.1 共射-共基放大電路21o1oio1iovvvvvvvvvAAA )1(2be1be21be1L11rrrRA vbe2Lc22be2L222)|(rRRrRA v其中 be2Lc22be12be21)|()1(rRRrrA v所以 12因?yàn)閎

26、e1Lc21)|(rRRA v因此 組合放大電路總的電壓增益等于組成它的各級(jí)單管放大電路電壓增益的乘積。 前一級(jí)的輸出電壓是后一級(jí)的輸入電壓，后一級(jí)的輸入電阻是前一級(jí)的負(fù)載電阻RL。電壓增益2be2L1rR T1、T2構(gòu)成復(fù)合管，可等效為一個(gè)NPN管(a) 原理圖 (b)交流通路4.6.2 共集-共集放大電路4.6.2 共集-共集放大電路1. 復(fù)合管的主要特性?xún)芍籒PN型BJT組成的復(fù)合管 兩只PNP型BJT組成的復(fù)合管 rberbe1(11)rbe2 5.1 金屬金屬- -氧化物氧化物- -半導(dǎo)體（半導(dǎo)體（MOS）場(chǎng)效應(yīng)管）場(chǎng)效應(yīng)管5.3 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）5.2 MOS

27、FET放大電路放大電路5.1 金屬金屬-氧化物氧化物-半導(dǎo)體半導(dǎo)體（MOS）場(chǎng)效應(yīng)管）場(chǎng)效應(yīng)管5.1.1 N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET5.1.2 N溝道耗盡型溝道耗盡型MOSFET5.1.3 P溝道溝道MOSFETP溝道溝道耗盡型耗盡型P溝道溝道P溝道溝道N溝道溝道增強(qiáng)型增強(qiáng)型N溝道溝道N溝道溝道（耗盡型）（耗盡型）FET場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管JFET結(jié)型結(jié)型MOSFET絕緣柵型絕緣柵型(IGFET)耗盡型耗盡型：場(chǎng)效應(yīng)管沒(méi)有加偏置電壓時(shí)，就有導(dǎo)電溝道存在：場(chǎng)效應(yīng)管沒(méi)有加偏置電壓時(shí)，就有導(dǎo)電溝道存在增強(qiáng)型增強(qiáng)型：場(chǎng)效應(yīng)管沒(méi)有加偏置電壓時(shí)，沒(méi)有導(dǎo)電溝道：場(chǎng)效應(yīng)管沒(méi)有加偏置電壓時(shí)，沒(méi)有導(dǎo)電溝道場(chǎng)效

28、應(yīng)管的分類(lèi)：場(chǎng)效應(yīng)管的分類(lèi)：5.1.1 N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)（N溝道）溝道）L ：溝道長(zhǎng)度：溝道長(zhǎng)度W ：溝道寬度：溝道寬度tox ：絕緣層厚度：絕緣層厚度通常通常 W L 5.1.1 N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET剖面圖剖面圖1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)（N溝道）溝道）符號(hào)符號(hào)53MOSFET的基本工作原理5.1.1 N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET2. 工作原理工作原理（1）vGS對(duì)溝道的控制作用對(duì)溝道的控制作用當(dāng)當(dāng)vgsgs00時(shí)時(shí) 無(wú)導(dǎo)電溝道，無(wú)導(dǎo)電溝道， d、s間加電壓時(shí)，也間加電壓時(shí)，也無(wú)電流產(chǎn)生。無(wú)電流產(chǎn)生。當(dāng)當(dāng)00vGS GS V VT T ）時(shí)，）時(shí)，vD

29、SDS iD D 溝道電位梯度溝道電位梯度 整個(gè)溝道呈整個(gè)溝道呈楔形分布楔形分布當(dāng)當(dāng)vGSGS一定（一定（vGS GS V VT T ）時(shí)，）時(shí)，vDSDS iD D 溝道電位梯度溝道電位梯度 當(dāng)當(dāng)vDSDS增加到使增加到使vGDGD= =V VT T 時(shí)，時(shí)，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。2. 工作原理工作原理（2）vDS對(duì)溝道的控制作用對(duì)溝道的控制作用在預(yù)夾斷處：在預(yù)夾斷處：vGDGD= =vGSGS- -vDS DS = =V VT T預(yù)夾斷后，預(yù)夾斷后，vDSDS 夾斷區(qū)延長(zhǎng)夾斷區(qū)延長(zhǎng)溝道電阻溝道電阻 iD D基本不變基本不變2. 工作原理工作原理（2）vDS對(duì)溝道的

30、控制作用對(duì)溝道的控制作用2. 工作原理工作原理（3） vDS和和vGS同時(shí)作用時(shí)同時(shí)作用時(shí) vDSDS一定，一定，vGSGS變化時(shí)變化時(shí) 給定一個(gè)給定一個(gè)vGS GS ，就有一條不，就有一條不同的同的 iD D vDS DS 曲線(xiàn)。曲線(xiàn)。5.2.1 MOSFET放大電路放大電路3. 小信號(hào)模型分析小信號(hào)模型分析（1）模型）模型DQDIi gsmvg dDQiI gsmdvgi 0 0時(shí)時(shí)高頻小信號(hào)模型高頻小信號(hào)模型3. 小信號(hào)模型分析小信號(hào)模型分析解：例解：例5.2.25.2.2的直流分析已的直流分析已求得：求得： mA5 . 0DQ IV2GSQ VV75. 4DSQ VmS1 mS)12(

31、5 . 02 )(2TGSQnm VVKg（2）放大電路分析）放大電路分析（例（例5.2.5）s3. 小信號(hào)模型分析小信號(hào)模型分析（2）放大電路分析）放大電路分析（例（例5.2.5）dgsmoRg vv )1()(mgsgsmgsiRgRg vvvvRgRgAmdmio1 vvvg2g1i| RRR doRR siisiiososRRRAA vvvvvvvvs5.3.1 JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 2. 工作原理工作原理 vGS對(duì)溝道的控制作用對(duì)溝道的控制作用當(dāng)當(dāng)vGS0時(shí)時(shí)（以（以N溝道溝道JFET為例）為例） 當(dāng)溝道夾斷時(shí)，對(duì)應(yīng)當(dāng)溝道夾斷時(shí)，對(duì)應(yīng)的柵源電壓的柵源

32、電壓vGS稱(chēng)為稱(chēng)為夾斷夾斷電壓電壓VP （ 或或VGS(off) ）。）。對(duì)于對(duì)于N溝道的溝道的JFET，VP 0。PN結(jié)反偏結(jié)反偏耗盡層加厚耗盡層加厚溝道變窄。溝道變窄。 vGS繼續(xù)減小，溝道繼續(xù)減小，溝道繼續(xù)變窄。繼續(xù)變窄。2. 工作原理工作原理（以（以N溝道溝道JFET為例）為例） vDS對(duì)溝道的控制作用對(duì)溝道的控制作用當(dāng)當(dāng)vGS=0時(shí)，時(shí)， vDS iD g、d間間PN結(jié)的反向結(jié)的反向電壓增加，使靠近漏極電壓增加，使靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道處的耗盡層加寬，溝道變窄，從上至下呈楔形變窄，從上至下呈楔形分布。分布。 當(dāng)當(dāng)vDS增加到使增加到使vGD=VP 時(shí)，在緊靠漏時(shí)，在緊靠漏極處出

33、現(xiàn)預(yù)夾斷。極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。此時(shí)此時(shí)vDS 夾斷區(qū)延長(zhǎng)夾斷區(qū)延長(zhǎng)溝道電阻溝道電阻 iD基本不變基本不變2. 工作原理工作原理（以（以N溝道溝道JFET為例）為例） vGS和和vDS同時(shí)作用時(shí)同時(shí)作用時(shí)當(dāng)當(dāng)VP vGS0 時(shí)，導(dǎo)電溝道更容易夾斷，時(shí)，導(dǎo)電溝道更容易夾斷，對(duì)于同樣的對(duì)于同樣的vDS ， iD的值比的值比vGS=0時(shí)的值要小。時(shí)的值要小。在預(yù)夾斷處在預(yù)夾斷處vGD=vGS- -vDS =VP 5.3.2 JFET的特性曲線(xiàn)及參數(shù)的特性曲線(xiàn)及參數(shù)const.DSDGS)( vvfi2. 轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性 const.GSDDS)( vvfi1. 輸出特性輸出特性 2PGSDSSD)1(V

34、Iiv (VPvGS0)5.3.3 JFET放大電路的小信號(hào)模型分析法放大電路的小信號(hào)模型分析法1. JFET小信號(hào)模型小信號(hào)模型（1）低頻模型）低頻模型6.1 模擬集成電路中的直流偏置技術(shù)模擬集成電路中的直流偏置技術(shù)6.3 差分式放大電路的傳輸特性差分式放大電路的傳輸特性6.4 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器6.2 差分式放大電路差分式放大電路6.1 模擬集成電路中的模擬集成電路中的直流偏置技術(shù)直流偏置技術(shù)6.1.1 BJT電流源電路電流源電路6.1.2 FET電流源電流源1. 鏡像電流源鏡像電流源2. 微電流源微電流源3. 高輸出阻抗電流源高輸出阻抗電流源4. 組合電流源組合電流源1

35、. MOSFET鏡像電流源鏡像電流源2. MOSFET多路電流源多路電流源3. JFET電流源電流源6.1.1 BJT電流源電路電流源電路1. 鏡像電流源鏡像電流源BE1BE2=VVE1E2= IIC1C2= IIT T1 1、T T2 2的參數(shù)全同的參數(shù)全同 即即12，ICEO1ICEO2 當(dāng)當(dāng)BJT的的較大時(shí)，基極電流較大時(shí)，基極電流IB可以忽略可以忽略 IoIC2IREF RVVRVVVEECCEEBECC)( 代表符號(hào)代表符號(hào)6.1.1 BJT電流源電路電流源電路4. 組合電流源組合電流源T1、R1 和和T4支路產(chǎn)生基準(zhǔn)電流支路產(chǎn)生基準(zhǔn)電流IREF1EB4BE1EECCREFRVVVV

36、I T1和和T2、T4和和T5構(gòu)成鏡像電流源構(gòu)成鏡像電流源T1和和T3，T4和和T6構(gòu)成了微電流源構(gòu)成了微電流源6.1.2 FET電流源電流源1. MOSFET鏡像電流源鏡像電流源當(dāng)器件具有不同的寬長(zhǎng)比時(shí)當(dāng)器件具有不同的寬長(zhǎng)比時(shí)RVVVIIIGSSSDDREFD2O REF1122O/ILWLWI （ =0=0）ro= rds2 MOSFET基本鏡像電路流基本鏡像電路流 6.1.2 FET電流源電流源1. MOSFET鏡像電流源鏡像電流源2T2GS22n2T2GS22n2D2)( )()/(VVKVVKLWI 用用T3代替代替R，T1T3特性相同，特性相同，且工作在放大區(qū)，當(dāng)且工作在放大區(qū)，當(dāng)

37、 =0時(shí)時(shí)，輸出，輸出電流為電流為 常用的鏡像電流源常用的鏡像電流源 6.1.2 FET電流源電流源2. MOSFET多路電流源多路電流源REF1122D2/ILWLWI REF1133D3/ILWLWI REF1144D4/ILWLWI 2T0GS0n0D0REF)( VVKII 6.2 差分式放大電路差分式放大電路6.2.1 差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)6.2.2 射極耦合差分式放大電路射極耦合差分式放大電路6.2.3 源極耦合差分式放大電路源極耦合差分式放大電路6.2.1 差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)2. 有關(guān)概念有關(guān)概念i2i1id=vvv 差模

38、信號(hào)差模信號(hào))(21=i2i1icvvv 共模信號(hào)共模信號(hào)idod=vvv A差模電壓增益差模電壓增益icoc=vvv A共模電壓增益共模電壓增益icciddooo =vvvvvvvAA 總輸出電壓總輸出電壓其中其中ov 差模信號(hào)產(chǎn)生的輸出差模信號(hào)產(chǎn)生的輸出ov 共模信號(hào)產(chǎn)生的輸出共模信號(hào)產(chǎn)生的輸出共模抑制比共模抑制比反映抑制零漂能力的指標(biāo)反映抑制零漂能力的指標(biāo)cdCMR=vvAAK6.2.1 差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)2. 有關(guān)概念有關(guān)概念根據(jù)根據(jù)2=idici1vvv 2=idici2vvv i2i1id=vvv )(21=i2i1icvvv 有有 共模信號(hào)相當(dāng)于兩個(gè)

39、輸入共模信號(hào)相當(dāng)于兩個(gè)輸入端信號(hào)中相同的部分端信號(hào)中相同的部分 差模信號(hào)相當(dāng)于兩個(gè)輸入差模信號(hào)相當(dāng)于兩個(gè)輸入端信號(hào)中不同的部分端信號(hào)中不同的部分 兩輸入端中的共模信號(hào)兩輸入端中的共模信號(hào)大小相等，相位相同；差模信大小相等，相位相同；差模信號(hào)大小相等，相位相反。號(hào)大小相等，相位相反。6.2.2 射極耦合差分式放大電路射極耦合差分式放大電路1. 電路組成及工作原理電路組成及工作原理6.2.2 射極耦合差分式放大電路射極耦合差分式放大電路1. 電路組成及工作原理電路組成及工作原理靜態(tài)靜態(tài)OCC2C121=IIII CE2CE1=VV CCV)V7 . 0(c2CCC RIV c2CRIEVIIICB

40、2B1 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)僅輸入差模信號(hào)，僅輸入差模信號(hào)， i2i1vv和和大小相等，相位相反。大小相等，相位相反。 O2O1vv和和大小相等，大小相等， 0O2O1o vvv信號(hào)被放大。信號(hào)被放大。相位相反。相位相反。1. 電路組成及工作原理電路組成及工作原理2. 抑制零點(diǎn)漂移原理抑制零點(diǎn)漂移原理 溫度變化和電源電壓波溫度變化和電源電壓波動(dòng)，都將使集電極電流產(chǎn)動(dòng)，都將使集電極電流產(chǎn)生變化。且變化趨勢(shì)是相生變化。且變化趨勢(shì)是相同的，同的， 其效果相當(dāng)于在兩個(gè)其效果相當(dāng)于在兩個(gè)輸入端加入了共模信號(hào)。輸入端加入了共模信號(hào)。 iC1 iC2 溫度溫度 iC1 iE1 iC2 iE2 這一過(guò)程類(lèi)似于分壓式射這一

41、過(guò)程類(lèi)似于分壓式射極偏置電路的溫度穩(wěn)定過(guò)程。極偏置電路的溫度穩(wěn)定過(guò)程。所以，即使電路處于單端輸出所以，即使電路處于單端輸出方式時(shí)，仍有較強(qiáng)的抑制零漂方式時(shí)，仍有較強(qiáng)的抑制零漂能力。能力。 vE （vB1、vB2不變）不變） vBE1和和 vBE2 iB1和和 iB1 2. 抑制零點(diǎn)漂移原理抑制零點(diǎn)漂移原理差分式放大電路對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)抑制作用差分式放大電路對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)抑制作用3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算（1）差模情況）差模情況 idod=vvvAi2i1o2o1vvvv 接入負(fù)載時(shí)接入負(fù)載時(shí)i1o122vv becrR beLcd)21|(=rRRA v以雙倍的元器件換以雙倍的元器件換取

42、抑制零漂的能力取抑制零漂的能力 雙入、雙出雙入、雙出3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算（1）差模情況）差模情況 雙入、單出雙入、單出 ido1d1=vvvAi1o12vvd21vA bec2rR 接入負(fù)載時(shí)接入負(fù)載時(shí)beLcd2)|(=rRRA v3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算（1）差模情況）差模情況 單端輸入單端輸入eorr 等效于雙端輸入等效于雙端輸入 指標(biāo)計(jì)算與雙指標(biāo)計(jì)算與雙端輸入相同。端輸入相同。3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算（2）共模情況）共模情況 雙端輸出雙端輸出 共模信號(hào)的輸入使兩管共模信號(hào)的輸入使兩管集電極電壓有相同的變化。集電極電壓有相同的變化。所以所以0oc2oc1oc vvv

43、0icocc vvvA共模增益共模增益 單端輸出單端輸出icoc1c1vvv A抑制零漂能力增強(qiáng)抑制零漂能力增強(qiáng)icoc2vv obec2)1(rrR oc2rR or c1vA3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算（2）共模情況）共模情況7.1 反饋的基本概念與分類(lèi)反饋的基本概念與分類(lèi)7.3 負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式7.4 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響7.5 深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算7.2 負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)7.1 反饋的基本概念與分類(lèi)反饋的基本概念與分類(lèi)7.1.2 直流反饋與交流反饋直流反饋與交流反饋7.1.3 正反饋與負(fù)反饋正反饋與負(fù)反饋7.1.4 串聯(lián)