傅豐林模擬電子線路基礎(chǔ)笫一部分

二○一二年四月模擬電子線路基礎(chǔ)西安電子科技大學(xué)傅豐林1內(nèi)容一、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的重要性二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法三、半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)四、放大器的基本接法及多級(jí)放大器的計(jì)算五、負(fù)反饋放大器六、放大器頻率特性分析七、集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用八、綜合測(cè)評(píng)題分析

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明天的模擬電路：是消亡還只是不同而已?

數(shù)字技術(shù)飛速發(fā)展FPGA、DSP、SOC廣泛應(yīng)用，我門生活在數(shù)字化社會(huì)：數(shù)字電視、手機(jī)、數(shù)字家庭、數(shù)字校園（社區(qū)）……，電子系統(tǒng)中越來越多的模擬電路被數(shù)字系統(tǒng)所取代，越來越多的模擬功能將以數(shù)字化方式完成，以提供高性能、低功耗、低成本。明天還有模擬電路嗎？

一、模擬電子線路課程的重要性3

我們居住的地球是模擬的，模擬信號(hào)是世間萬物工作的方式，也是人類感官感知世界的方式。模擬信號(hào)在各種狀態(tài)中連續(xù)工作。模擬和數(shù)字域轉(zhuǎn)換通常限制了用戶應(yīng)用的性能或質(zhì)量。不可否認(rèn)的是，模擬是現(xiàn)實(shí)世界的接口，很難想象模擬設(shè)計(jì)將會(huì)消失，因?yàn)橐幚憩F(xiàn)實(shí)世界的光與聲等信號(hào)，就需要對(duì)模擬信號(hào)處理。數(shù)字電路和系統(tǒng)的存在，它們必須依賴于模擬信號(hào)處理與現(xiàn)實(shí)的世界互動(dòng)。而一、模擬電子線路課程的重要性4且當(dāng)模擬電路提供（并將繼續(xù)提供）比同類功能數(shù)字電路更好的性能和功耗時(shí)，為什么不愿意使用簡潔的模擬電路呢？因此，模擬電路的明天存在，還沒有消亡！在電路需要更多地與現(xiàn)實(shí)環(huán)境互動(dòng)的時(shí)候，它們?cè)趺纯赡苁羌兇獾臄?shù)字？我們很難想像未來數(shù)字信號(hào)能從天線發(fā)射出去、人耳能直接聽數(shù)字信號(hào)。一、模擬電子線路課程的重要性5

現(xiàn)在市場(chǎng)上搞模擬電路、特別是射頻電路工程師奇缺。美國Tektronix（泰克）公司原首席工程師LinleyGumm指出:“許多人認(rèn)為模擬電路已經(jīng)過時(shí)，不值得研究它。必須記?。好總€(gè)電子電路的基礎(chǔ)都是模擬電路?！M電路不僅沒有過時(shí)，而且正引起人們的再度關(guān)注,用它來提供數(shù)字通信系統(tǒng)中的物理層，這一應(yīng)用正改變著我們的世界?！欢ㄒ獙W(xué)好這門課，因?yàn)樗俏覀兞私怆娮宇I(lǐng)域知識(shí)的基礎(chǔ)?！币?、模擬電子線路課程的重要性6

中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所總工程師陳建民指出：“所有的電子人，在工作的80％時(shí)間內(nèi)，都是在使用模擬電子電路知識(shí)。”一、模擬電子線路課程的重要性7一、模擬電子線路課程的重要性周立功博客

與數(shù)字技術(shù)或軟件相比，模擬技術(shù)人才的培養(yǎng)和造就仍然需要一定的實(shí)踐和時(shí)間，但無論數(shù)字技術(shù)發(fā)展到任何階段將永遠(yuǎn)離不開模擬技術(shù)。由于難度系數(shù)較大的原因，有時(shí)即便投入很多精力，如果缺乏耐心、毅力和必要的條件，投入也并非一定有回報(bào)，但一旦在一定程度上掌握了模擬應(yīng)用技術(shù)，那么在未來的職業(yè)生涯中并將具有“殺手锏”一樣的競(jìng)爭力。8

盡管現(xiàn)在的電路網(wǎng)上多的是，但是如果自己不能很好的理解別人的電路，在做設(shè)計(jì)的時(shí)候是很難把產(chǎn)品做好的。大家往往都是在電路上的一個(gè)很小的細(xì)節(jié)地方因?yàn)闆]有經(jīng)驗(yàn)又不知道如何去想辦法解決問題的情況下耗費(fèi)人力物力和財(cái)力的，但是這方面又很少有人去重視和注意。要能很好很快地解決在電路設(shè)計(jì)中遇到的問題，必須要有學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)興趣。一、模擬電子線路課程的重要性91.正確認(rèn)識(shí)課程的地位和作用二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法●是電子信息類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是電子信息類專業(yè)的一門主干課程；●是一門理論與實(shí)際聯(lián)系非常緊密、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，它既有自身的理論體系，又必須與實(shí)踐緊密結(jié)合，不能只學(xué)理論，而不做實(shí)驗(yàn)；

●是培養(yǎng)硬件應(yīng)用能力的工程類課程；●是工程師基本訓(xùn)練的入門課程。101.正確認(rèn)識(shí)課程的地位和作用二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法

模擬電子線路基礎(chǔ)課程的主要任務(wù)是使學(xué)生獲得電子線路方面的基本理論、基本分析方法和基本技能，著重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新能力。

60學(xué)時(shí)先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、電路分析、信號(hào)與系統(tǒng)由易到難：器件、分立電路、集成電路、應(yīng)用電路11

總之，要使學(xué)生通過學(xué)習(xí)“模擬電子線路基礎(chǔ)”這一課程，掌握基本概念、基本電路、基本分析方法和基本實(shí)驗(yàn)技能，建立起以下觀念：（1）系統(tǒng)的觀念：從器件——電路——系統(tǒng)。從信號(hào)輸入、中間的處理到最后的輸出，各級(jí)之間的增益分配、參數(shù)設(shè)置等都是相互協(xié)調(diào)、相互制約的，只有通盤考慮、全面調(diào)試才能獲得理想效果。有利于培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)集成的能力、綜合應(yīng)用能力和仿真能力；二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法12

（2）工程的觀念：數(shù)學(xué)、物理的嚴(yán)格論證及精確計(jì)算到工程實(shí)際之間往往有很大差距，電子線路課程中“工程近似”方法是一種切合工程實(shí)際的方法，有利于學(xué)生工程觀念的培養(yǎng)。處理好以下幾個(gè)關(guān)系：（1）基礎(chǔ)與發(fā)展（2）深度與廣度（3）理論與實(shí)踐（4）基礎(chǔ)與應(yīng)用（5）內(nèi)容與學(xué)時(shí)二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法13二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法

課程存在的主要問題：內(nèi)容多、概念多、技術(shù)更新快、學(xué)時(shí)少、實(shí)踐性和工程性強(qiáng)、難學(xué)難教的特點(diǎn)?！駜?nèi)容多：第1章半導(dǎo)體器件第2章放大器基礎(chǔ)第3章放大器的頻率特性第4章負(fù)反饋放大器第5章低頻功率放大器第6章集成運(yùn)算放大器原理及應(yīng)用第7章直流穩(wěn)壓電源14二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法●概念多：半導(dǎo)體基礎(chǔ)、多子、少子；擴(kuò)散、漂移；雙極型、單極型晶體管工作原理；放大、截止、飽和；甲類、乙類、甲乙類；偏流、偏壓；靜態(tài)、動(dòng)態(tài)；圖解法、微變等效電路法；CE、CB、CC；CS、CG、CD；有源負(fù)載；線性失真、非線性失真；負(fù)反饋、正反饋；……15二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法●技術(shù)更新快：如已增加的D類功放、電流模運(yùn)放外，模擬集成電路得到了飛速發(fā)展,其表現(xiàn)之一是使用MOS器件的模擬集成電路逐漸成為主流，改變了模擬集成電路主要使用雙極型器件的局面。

MOS器件具有尺寸小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，特別是它與數(shù)字電路的主流工藝兼容，這對(duì)系統(tǒng)級(jí)芯片(SOC)的實(shí)現(xiàn)有重要意義。而MOS器件的噪聲大，工作頻率低的缺點(diǎn)，隨著集成電路工藝和電路技術(shù)的進(jìn)步，已有很大改觀，完全可以滿足一般電子系統(tǒng)對(duì)性能的要求。高速、高壓擺率、低噪、軌到軌等新的芯片。

161.正確認(rèn)識(shí)課程的地位和作用二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法ADA4896-2:

1nV/√Hz、低功耗、軌到軌輸出放大器。單位增益穩(wěn)定、低噪聲、軌到軌輸出、高速電壓反饋型放大器，堪稱超聲、低噪聲前置放大器和高性能ADC驅(qū)動(dòng)器等各種應(yīng)用的理想解決方案。正是ADI公司專有的新一代SiGe雙極性工藝和創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，才造就了如此高性能的放大器。

ADA4896-2/ADA4897-1帶寬為230MHz，壓擺率為120V/μs，0.1%建立時(shí)間為45ns，具有寬工作電壓范圍（3V至10V），特別適合需要高動(dòng)態(tài)范圍、精度以及高速度的系統(tǒng)。171.正確認(rèn)識(shí)課程的地位和作用二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR（GiantTransistor的縮寫，電力晶體管）的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大；MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。181.正確認(rèn)識(shí)課程的地位和作用二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法●工程性強(qiáng)：工程概念、工程估算、合理近似?！駥?shí)踐性：設(shè)計(jì)的電路必須進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩者會(huì)有差別?！駥W(xué)時(shí)少：一般都只有60學(xué)時(shí)左右。

●難學(xué)難教：

◆難學(xué)：學(xué)生進(jìn)入工程領(lǐng)域的第一門課程，很不適應(yīng)，學(xué)習(xí)方法不得要領(lǐng)；學(xué)生電路基礎(chǔ)薄弱；學(xué)生精力投入不足。19二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法

◆難教：課程涉及內(nèi)容面寬而多，新器件新技術(shù)發(fā)展又很快，要“吃透”內(nèi)容很不容易；學(xué)生重視考研課程，而對(duì)與考研無關(guān)的課程部分學(xué)生不大重視；學(xué)生重?cái)?shù)字、輕模擬；教師精力投入不足，與政策有關(guān)。202.教學(xué)理念

課堂教學(xué)是實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育的主渠道。

－－周濟(jì)前部長名師、教授要上講臺(tái)，給學(xué)生講基礎(chǔ)課。讓教書育人，為人師表成為教師的道德規(guī)范。

－－溫總理課堂教學(xué)是傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)的最重要教學(xué)手段，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的基本途徑。講好一門課，需要教師全身心地投入。二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法212.教學(xué)理念

教書育人，為人師表是教師的道德規(guī)范。師生接觸最多的機(jī)會(huì)基本上是在課堂教學(xué)。學(xué)生通過課堂可以領(lǐng)略到優(yōu)秀教師的學(xué)術(shù)造詣、治學(xué)態(tài)度和科學(xué)研究的精神、方法、思路，對(duì)學(xué)生的世界觀、人生觀、思想品質(zhì)、價(jià)值取向、為人處事有著非常重要的影響。教師應(yīng)盡可能參與科研?？蒲胁粌H是對(duì)課本知識(shí)的活化、生動(dòng)詮釋，也是教師業(yè)務(wù)水平提高的重要途徑。

二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法223.教學(xué)方法

（1）教師必須“吃透”課程內(nèi)容，不要“半瓶子水晃蕩”，這是關(guān)鍵。只有對(duì)這門課的相鄰課程能充分理解，講課就游刃有余。自己學(xué)過≠已經(jīng)掌握已經(jīng)掌握≠徹底搞通；自己明白≠講得清楚；講得清楚≠學(xué)生理解；教書是學(xué)問，又是藝術(shù)。

二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法233.教學(xué)方法

（2）精選內(nèi)容：做到經(jīng)典與現(xiàn)代的融合，壓縮分立器件電路，加強(qiáng)集成電路；加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)：實(shí)驗(yàn)教學(xué)單獨(dú)設(shè)課，增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)，同時(shí)規(guī)定學(xué)生必須參加課外科技活動(dòng)；引入先進(jìn)的分析與設(shè)計(jì)方法：EDA的引入和應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。（3）保證單位課時(shí)足夠的信息量和一定的理論深度。

（4）要向?qū)W生推薦該課程的學(xué)習(xí)方法。

二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法24二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法●要培養(yǎng)興趣，“興趣是最好的老師”；●要重視基本概念、基本原理、基本分析方法和基本應(yīng)用；●學(xué)會(huì)工程近似分析方法，用工程觀點(diǎn)分析問題；●重視作業(yè)和實(shí)驗(yàn)；●學(xué)會(huì)聽課、適當(dāng)筆記；●學(xué)問學(xué)問，要學(xué)要問；●重視小結(jié)歸納，讀書由薄到厚，再由厚到薄；●要知難而進(jìn)，不要知難而退?！裣?qū)W生推薦好的學(xué)習(xí)方法。

25二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法成績好的關(guān)鍵就是你會(huì)不會(huì)學(xué)習(xí)。其實(shí)我很早就總結(jié)了一個(gè)關(guān)于成功的公式：

W=X+Y+Z（成功=刻苦學(xué)習(xí)+正確的方法+少說廢話）?！駩鄱魉固拐剬W(xué)習(xí)方法26二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法

少說廢話相信你一定做得到，或許你也很刻苦，但是你能不能確信你現(xiàn)在的學(xué)習(xí)方法是否正確呢？學(xué)習(xí)方法事實(shí)上決定了你的成績，方法就是你征服未知的工具。

伐木工人用斧頭一上午只能砍一棵大樹，但用電鋸十分鐘就完事了。如果你沒有好的方法，即使你每天刻苦學(xué)習(xí)，你也不會(huì)取得好成績。因此，你會(huì)經(jīng)?？吹侥切┱毂е鴷荆髦窈裱坨R的人，一上考場(chǎng)常常被打得一敗涂地。為什么？因?yàn)樗麄兊膶W(xué)習(xí)方法不對(duì)……27除了方法我還想談?wù)勁d趣，你一定要對(duì)你的學(xué)習(xí)感興趣，否則你會(huì)感到很不愉快。好的方法在你的興趣指引下會(huì)事半功倍。我曾經(jīng)這樣來說明我的相對(duì)論：在火車上，你與一個(gè)美麗的小姐相對(duì)而坐，已經(jīng)過了1小時(shí)，你好像覺得才過了10分鐘；如果你對(duì)面是一個(gè)滾燙的火爐，才過了10分鐘，你就會(huì)覺得好像是1小時(shí)。

為什么會(huì)這樣呢？我們總是樂于沉迷于感興趣的事情，而對(duì)不感興趣的事情就會(huì)精神浮躁。你在心情愉快的時(shí)候，你的學(xué)習(xí)效率是你平常的二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法28好幾倍，而且會(huì)記得很好。如果你把學(xué)習(xí)當(dāng)做“火爐”，那你在課堂上就會(huì)度日如年。只有學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的人，才能感受到學(xué)習(xí)的樂趣。只有在快樂中學(xué)習(xí)人們才能學(xué)得更聰明。上帝總是獎(jiǎng)賞那些走在別人前面的聰明人——那就是未來的你。

熱愛學(xué)習(xí)吧！年輕人！二、模擬電子線路基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法29三、半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)問題：

●為什么溫度升高二極管導(dǎo)通門限電壓下降？

●硅二極管導(dǎo)通電壓比鍺二極管的導(dǎo)通電壓高？

●“基調(diào)效應(yīng)”如何解釋？1.本征半導(dǎo)體載流子濃度式中B

：與材料相關(guān)的參數(shù),對(duì)于硅B=5.4×1031

EG：禁帶寬度,EG=1.12eV(Si)k:玻爾茲曼常數(shù),k=8.62X10-5eV/K,T=300K時(shí),30三、半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)

而硅晶體大約有5×1022原子/cm3,即十億分之一原子被熱激發(fā)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。鍺:T=300K時(shí),31

以N型半導(dǎo)體為例,在純凈的硅半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜質(zhì)構(gòu)成N型半導(dǎo)體,設(shè)施主雜質(zhì)濃度為ND,在熱平衡狀態(tài)下自由電子的濃度

nn0≈ND下標(biāo)n表示N型半導(dǎo)體,0表示熱平衡下,有

nn0pn0=ni22.雜質(zhì)半導(dǎo)體三、半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)3.解釋兩個(gè)問題32(1)溫度升高，ni增大，而多子取決于雜質(zhì)電離（常溫下已全部電離），基本不增加，于是少子增加，擴(kuò)散力下降，平衡它的電場(chǎng)力也下降，勢(shì)壘高度下降，PN結(jié)導(dǎo)通電壓下降。（2）對(duì)于硅、鍺半導(dǎo)體在摻雜濃度相同的情況下，鍺的少子比硅的少子多得多，它的擴(kuò)散力小，平衡它的電場(chǎng)力也小，勢(shì)壘高度低，即鍺PN結(jié)導(dǎo)通電壓低。三、半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)334.“基調(diào)效應(yīng)”三、半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)34四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算（1）共射（CommonEmitter簡寫為CE）放大器（2）共基（CommonBase簡寫為CB）放大器（3）共集（CommonCollector簡寫為CC）放大器1.雙極型晶體管放大器三種基本組態(tài)哪個(gè)極為輸入電路和輸出電路的公共端即稱為共什么極電路35（1）共射（CE）放大器四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算36（1）共射（CE）放大器四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算37四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算例4-1試求如下電路的、、和38（2）共基（CB）放大器四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算39（2）共基（CB）放大器四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算40例4-2試求如下電路的、、和四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算41（3）共集（CC）放大器四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算42（3）共集（CC）放大器四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算43四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算例4-3試求如下電路的、、和442.雙極型晶體管放大器三種基本組態(tài)的擴(kuò)展（1）射極帶有電阻的共射放大器（2）基極帶有電阻的共基放大器（3）集電極帶有電阻的共集電極放大器四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算45（1）射極帶有電阻的共射放大器四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算46

①當(dāng)

,則電壓放大倍數(shù)與晶體管參數(shù)基本無關(guān)，提高了中頻電壓放大倍數(shù)的穩(wěn)定性。討論：②當(dāng)

,則四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算②當(dāng)

,則回到共射基本組態(tài)47（2）基極帶有電阻的共基放大器討論：當(dāng)Rb=0時(shí),回到共基基本組態(tài)

四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算48（3）集電極帶有電阻的共集放大器討論：當(dāng)hoe=0時(shí),與共集基本組態(tài)相同四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算49四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算

輸入端

輸出端

電路組態(tài)B、E()C、E()CEE、B()C、B()CBB、C()E、C()CC小結(jié)：50（1）共源（CS）放大器（2）共柵（CG）放大器（3）共漏（CD）放大器3.場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大器三種基本組態(tài)共源（CS）共射（CE）共柵（CG）共漏（CD）共基（CB）共集（CC）四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算51（1）共源（CS）放大器四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算52（2）共柵（CG）放大器四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算53（2）共柵（CG）放大器四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算54（3）共漏（CD）放大器四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算55（1）源極帶有電阻的共源放大器（2）柵極帶有電阻的共柵放大器(無意義，因無柵流)（3）漏極帶有電阻的共漏放大器四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算56（1）源極帶有電阻的共源放大器四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算57受控電流源支路改為電壓源形式

由圖可知所以而四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算58討論：當(dāng)Rs=0時(shí),回到共源基本組態(tài)

四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算59（2）漏極帶有電阻的共漏放大器討論：當(dāng)Rd=0時(shí),回到共漏基本組態(tài)

四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算60四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算

輸入端

輸出端

電路組態(tài)G、S()D、S()CSG、D()S、D()CD小結(jié)：61（1）什么是有源負(fù)載引例

用有源器件（如雙極晶體管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管等）構(gòu)成的對(duì)直流呈現(xiàn)小電阻，而對(duì)交流呈現(xiàn)很大電阻的電路，稱為有源負(fù)載。該電路在放大器中作為負(fù)載電阻使用。5.有源負(fù)載放大器四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算62（2）構(gòu)成有源負(fù)載的電路a、b兩端等效直流電阻幾何意義：Q點(diǎn)與原點(diǎn)之間連線斜率的倒數(shù)。基本型有源負(fù)載四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算●用單管構(gòu)成的有源負(fù)載的幾種形式63幾何意義：Q點(diǎn)切線的斜率的倒數(shù)。a、b兩端等效交流電阻：VT的輸出電阻三、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算64交流等效直流等效：交流等效：改進(jìn)三、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算65三、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算●用單管構(gòu)成的有源負(fù)載的幾種形式66

●集成電路中通常用雙極晶體管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管構(gòu)成基本電流源或微電流源作為有源負(fù)載電路。等效雙極型基本電流源雙極型微電流源當(dāng)三、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算67（3）有源負(fù)載雙極型晶體管放大器三、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算68（3）有源負(fù)載雙極型晶體管放大器三、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算69有源負(fù)載雙極型晶體管放大器電路三、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算（a）（b）70三、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算有源負(fù)載雙極型晶體管放大器圖(a)電路(CE)（a）71三、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算有源負(fù)載雙極型晶體管放大器圖(b)電路(CC)（b）72組成共射放大器、組成基本電流源有源負(fù)載雙極型晶體管共射放大器三、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算對(duì)直流呈現(xiàn)小電阻對(duì)交流呈現(xiàn)大電阻大大提高了電壓放大倍數(shù)，而又不需要選用很高的電源電壓。73有源負(fù)載雙極型晶體管共射放大器在放大區(qū)小信號(hào)工作時(shí)三、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算74CSCGCD（4）場(chǎng)效應(yīng)晶體管有源負(fù)載放大器三、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算75（1）共源接法有源負(fù)載放大器互補(bǔ)MOS(CMOS)有源負(fù)載共源放大器

VT2和VT3構(gòu)成基本電流源，作為VT1的負(fù)載。四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算76（2）共柵接法有源負(fù)載放大器CMOS有源負(fù)載共柵放大器

VT2和VT3構(gòu)成基本電流源，作為VT1的負(fù)載。四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算77

由圖可得四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算78（3）共漏接法有源負(fù)載放大器CMOS有源負(fù)載共漏放大器

VT2和VT3構(gòu)成基本電流源，作為VT1的負(fù)載。四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算79式中，。由圖可得四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算80計(jì)算輸出電阻的等效電路如圖(a)所示，圖中變形后得圖(b)。

四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算81（1）輸入電阻由圖可知

6.多放大器的計(jì)算四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算82

（2）電壓放大倍數(shù)和

多級(jí)放大器的電壓放大倍數(shù)為各級(jí)電壓放大倍數(shù)的乘積四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算83（3）輸出電阻電流放大倍數(shù)四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算84關(guān)鍵：①下一級(jí)的輸入電阻即為前一級(jí)的負(fù)載電阻②下一級(jí)的信號(hào)源內(nèi)阻即為前一級(jí)的輸出電阻四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算85

（a）（b）（c）7.晶體管放大器計(jì)算舉例例4-4電路如圖所示，要求：（1）分析圖(a),(b),(c)各為何種放大組態(tài)？（2）分別求;

（3）設(shè)，電容對(duì)交流視為短路，計(jì)算。

四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算86（2）放大器（a）的直流通路如圖所示。解：（1）（a）CE組態(tài)；（b）CE組態(tài)（c）CB組態(tài)四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算87四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算88放大器（b）的直流通路如圖所示：四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算89放大器（c）的直流通路如圖所示：四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算90（3）放大器（a）的交流通路如圖所示：四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算91（3）放大器（b）的計(jì)算：四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算92（3）放大器（c）的交流通路如圖所示：四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算93參數(shù)相同，電路對(duì)稱，求

表達(dá)式。

例4-5和雙輸入端，輸入信號(hào)分別加到兩管的基極，利用迭加原理進(jìn)行求解。①當(dāng)作用時(shí)，四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算94輸出電壓與輸入電壓之差成正比，起抵消

的作用。

②當(dāng)作用時(shí)，四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算95例4-6

電路如圖所示，已知計(jì)算：多級(jí)放大器的計(jì)算四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算96解:

圖中所示的兩級(jí)放大器第一級(jí)是射極跟隨器，第二級(jí)是共射放大器。(1)計(jì)算

四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算97(2)計(jì)算和：(實(shí)際上組成射隨器可以認(rèn)為,而不必計(jì)算。)四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算98(3)計(jì)算：四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算99

例4-7已知FET參數(shù)gm、rds

雙極晶體管參數(shù)hie、hfe,試寫出Ri、和Ro的表達(dá)式。四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算100解:CS—CD四、晶體管放大器的三種組態(tài)及多級(jí)的計(jì)算101五、負(fù)反饋放大器1.反饋的概念

把放大器的輸出電路中的一部分能量送回輸入電路中，以增強(qiáng)或減弱輸入訊號(hào)的效應(yīng)。增強(qiáng)輸入訊號(hào)效應(yīng)的叫正反饋；減弱輸入訊號(hào)效應(yīng)的叫負(fù)反饋。正反饋常用來產(chǎn)生振蕩；負(fù)反饋能穩(wěn)定放大，減少失真，因而廣泛應(yīng)用于放大器中。（摘自《現(xiàn)代漢語詞典》）——存在問題：①可以是一部分也可以是全部；②是減小失真而不是減少失真；③是信號(hào)而不是訊號(hào)。

102

反饋是將輸出電壓或輸出電流的一部分或全部以一定的方式回送到輸入端。即輸出量作用于輸入端稱為反饋；輸入量作用于輸入端則不能稱為反饋。

五、負(fù)反饋放大器103信號(hào)的兩種流向正向傳輸：輸入輸出反向傳輸：輸出輸入—

閉環(huán)輸入

輸出

基本放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)五、負(fù)反饋放大器傳輸路徑均為單通道104五、負(fù)反饋放大器是嗎？？？（應(yīng)令）105

反饋是將輸出電壓或輸出電流的一部分或全部以一定的方式回送到輸入端。如果回送到輸入端的僅僅是交流信號(hào)，則稱為交流反饋；如果回送到輸入端的只有直流分量，則稱為直流反饋；如果回送到輸入端的不僅有交流信號(hào)，而且也有直流分量，則同時(shí)存在交、直流兩種反饋。若反饋的結(jié)果使凈輸入信號(hào)減弱，則稱為負(fù)反饋；反之，若反饋的結(jié)果使凈輸入信號(hào)增強(qiáng)，則稱為正反饋。五、負(fù)反饋放大器106五、負(fù)反饋放大器2.反饋的分類

直流、交流反饋正反饋、負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋1073.負(fù)反饋放大器的基本類型反饋系數(shù)反饋放大器的放大倍數(shù)基本放大器的放大倍數(shù)五、負(fù)反饋放大器108基本放大器放大倍數(shù)又稱開環(huán)增益；反饋放大器放大倍數(shù)又稱閉環(huán)增益。正反饋負(fù)反饋五、負(fù)反饋放大器109(1)電壓反饋和電流反饋電壓取樣電流取樣五、負(fù)反饋放大器110(2)串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋五、負(fù)反饋放大器111(3)4種負(fù)反饋類型五、負(fù)反饋放大器(a)電壓串聯(lián)(b)電流串聯(lián)(c)電壓并聯(lián)(d)電流并聯(lián)112一般步驟：①找到反饋支路；

②判斷取樣方式；③判斷比較方式；④判斷反饋極性。五、負(fù)反饋放大器(4)反饋類型的判別113方法與技巧①找反饋支路消失

電壓取樣

存在

電流取樣②判斷取樣方式短路五、負(fù)反饋放大器若將輸出端短路，反饋消失——電壓反饋若將輸出端負(fù)載開路，反饋消失——電流反饋114電流反饋：(b)、（d）、（f）常見連接方式:電壓反饋:（a）、（c）、（e）五、負(fù)反饋放大器115信號(hào)源AB串聯(lián)反饋信號(hào)源AB并聯(lián)反饋③判斷比較方式

如何判別是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋，可以根據(jù)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端引入的節(jié)點(diǎn)不同來判別。如果反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是在輸入端的同一個(gè)節(jié)點(diǎn)引入，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)必為電流相加減，為并聯(lián)反饋；如果它們不在同一個(gè)節(jié)點(diǎn)引入，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)必為電壓相加減為串聯(lián)反饋。五、負(fù)反饋放大器116串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋

并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋五、負(fù)反饋放大器117并聯(lián)反饋:(b)、（d)、（f)、（h）常見連接方式:

串聯(lián)反饋:(a)、(c)、（e)、（g）

五、負(fù)反饋放大器118

瞬時(shí)極性法

假設(shè)輸入端的電位為+，依次判斷A和B輸出端電位的實(shí)際極性。并聯(lián)反饋:若反饋到輸入端的電位為負(fù)，則為負(fù)反饋；反之為正反饋。串聯(lián)反饋:若實(shí)際極性為正，則為負(fù)反饋；反之為正反饋。五、負(fù)反饋放大器④負(fù)反饋和正反饋：通常采用瞬時(shí)極性法

119電壓串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋判斷反饋類型的4個(gè)例子五、負(fù)反饋放大器1204.反饋類型判斷的例子

例5-1

判別下圖所示電路是電壓反饋還是電流反饋？是交流反饋還是直流反饋或者兩者兼而有之？是正反饋還是負(fù)反饋？

(a)

(b)五、負(fù)反饋放大器121(c)

(d)

五、負(fù)反饋放大器122(e)

五、負(fù)反饋放大器123(f)

五、負(fù)反饋放大器124

解

(1)圖(a)中反饋支路為。若將輸出端短路，右端對(duì)交流相當(dāng)于接地，反饋消失，因此是電壓反饋。它既對(duì)交流電壓反饋，也對(duì)直流電壓反饋。

(2)圖(b)中反饋支路為。若將輸出端短路，反饋仍存在；若將輸出端負(fù)載開路，反饋消失，故為電流反饋。顯然，它既對(duì)交流電流反饋，也對(duì)直流電流反饋。

當(dāng)輸入電壓為正時(shí)，輸出電壓為負(fù)，所以是負(fù)反饋。交流負(fù)反饋用來改善放大器的性能；直流負(fù)反饋用來提高靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定性。

當(dāng)輸入電壓為正時(shí)，輸出電壓為負(fù)，輸出電流方向從上向下，所以是負(fù)反饋。交流負(fù)反饋用來改善放大器的性能；直流負(fù)反饋用來提高靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定性。五、負(fù)反饋放大器125輸出端：取樣電壓輸入端：串聯(lián)比較瞬時(shí)極性法：負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋(3)

圖(c)中反饋支路為。(c)

五、負(fù)反饋放大器126(4)

圖(d)中反饋支路為和兩條支路(d)

支路－

電壓串聯(lián)負(fù)反饋支路－電壓并聯(lián)正反饋五、負(fù)反饋放大器127(5)

圖(e)電壓并聯(lián)負(fù)反饋(6)

圖(f)電壓串聯(lián)負(fù)反饋五、負(fù)反饋放大器

例5-2判別下圖所示電路的反饋類型，并指出反饋支路？128五、負(fù)反饋放大器(a)兩級(jí)之間存在電壓串聯(lián)正反饋。反饋路徑：Rf，Re1。(b)①兩級(jí)之間存在電壓并聯(lián)負(fù)反饋。反饋路徑：R2

。②第1級(jí)還存在電流串聯(lián)負(fù)反饋。反饋路徑：Re1。

③第2級(jí)還存在電壓串聯(lián)負(fù)反饋。反饋路徑：Re2。129五、負(fù)反饋放大器(c)①第1級(jí)為電流串聯(lián)負(fù)反饋，反饋路徑：Re1。②第2級(jí)為電壓并聯(lián)負(fù)反饋，反饋路徑：Rf

。(d)兩級(jí)之間存在電壓串聯(lián)負(fù)反饋，反饋路徑：Rf2

、Re1。第1級(jí)存在電流串聯(lián)負(fù)反饋，反饋路徑：Rf2//Re1。前者級(jí)間反饋是主要的。130五、負(fù)反饋放大器(e)電壓并聯(lián)正反饋，反饋路徑：Rf、Rf。(f)兩級(jí)之間存在電壓串聯(lián)負(fù)反饋。反饋路徑：R1

，R2。131五、負(fù)反饋放大器(g)①兩級(jí)之間的電壓并聯(lián)正反饋，反饋路徑：Rb

。②第1級(jí)存在電壓串聯(lián)負(fù)反饋，反饋路徑：Re1//Ri2。③第2級(jí)存在電壓串聯(lián)負(fù)反饋，反饋路徑：Rb1//Rb2//Re2//RL。(h)①兩級(jí)之間的電壓并聯(lián)負(fù)反饋，反饋路徑：Rg。②第1級(jí)存在電流串聯(lián)負(fù)反饋，反饋路徑：Re1

。

③第2級(jí)存在電壓串聯(lián)負(fù)反饋，反饋路徑：Rg1//Rg2//Re//RL

。132五、負(fù)反饋放大器(i)電壓串聯(lián)負(fù)反饋，反饋路徑：uo到u-的短路線。(j)電壓串聯(lián)負(fù)反饋，反饋路徑：R2

、R1。133五、負(fù)反饋放大器

例5-3

試說明從A端輸出和B端輸出各為何種反饋？二者有些什么區(qū)別？假設(shè),在輸出端A和B同時(shí)接上負(fù)載電阻，問二者得到的輸出電壓和有無區(qū)別？若將負(fù)載電阻分別接在A和B，問得到的輸出電壓又如何？

134五、負(fù)反饋放大器

⑴A端輸出：電流串聯(lián)負(fù)反饋?？商岣咻斎腚娮韬洼敵鲭娮?，穩(wěn)定輸出電流。

B端輸出：電壓串聯(lián)負(fù)反饋?？商岣咻斎腚娮?，降低輸出電阻，穩(wěn)定輸出電壓。⑵在輸出端A和B同時(shí)接上負(fù)載電阻：

135五、負(fù)反饋放大器⑶負(fù)載電阻分別接在A和B:

將電路分別做代維南等效。負(fù)載電阻接在A端和B端時(shí)，其等效框圖如下圖所示。

且它們極性相反。

136

例5-4

電路如下圖所示，試分析電路中通過哪些元件引入了級(jí)間反饋？各是什么類型反饋？

解：在圖中通過反饋元件、引入了級(jí)間（第3級(jí)至第1級(jí)）的交流反饋（隔斷了直流）；通過反饋元件、引入了級(jí)間（第2級(jí)至第1級(jí)）的直流反饋（交流被旁路了）。

五、負(fù)反饋放大器137

對(duì)于交流反饋，將輸出端短路，反饋未消失，故為電流反饋。由于輸入信號(hào)加于VT1的基極與地之間，而反饋信號(hào)加在VT1的發(fā)射極與地之間，不在同一輸入端故為串聯(lián)反饋。下面用瞬時(shí)極性法進(jìn)行分析：先假設(shè)的瞬時(shí)極性為上+下-，由于VT1為共射接法，故VT1集電極的輸出電壓為上-下+，VT2又是共射接法，所以VT2集電極的輸出電壓又反相一次為上+下-，VT3還是共射接法，輸出電壓應(yīng)為上-下+，故的流向如圖中所標(biāo)那樣，的一部分流過和，自然在上產(chǎn)生的電壓為上+下-，削弱了的作用，故為負(fù)反饋（上電壓的極性也可這樣分析；VT3發(fā)射極電壓應(yīng)為基極電壓同相，為上+下-，故的電壓為上+下-）。

五、負(fù)反饋放大器138穩(wěn)定性的定量分析增益穩(wěn)定度定義：顯然，增益相對(duì)變化量值越小，增益穩(wěn)定度越高。比較它們的大小，即可看出加入負(fù)反饋后對(duì)增益穩(wěn)定性的影響。和閉環(huán)增益的穩(wěn)定性提高為原來的F倍5.負(fù)反饋對(duì)放大器性能的改善（1）提高了放大倍數(shù)的穩(wěn)定性五、負(fù)反饋放大器139五、負(fù)反饋放大器140五、負(fù)反饋放大器在實(shí)際計(jì)算中常需將轉(zhuǎn)換成則141五、負(fù)反饋放大器

例5-5如果開環(huán)增益從100變化到75，且已知,求閉環(huán)電壓增益相對(duì)變化量。不難求得

解法一：利用公式

142五、負(fù)反饋放大器不難求得

解法二：利用公式

可見兩者差別挺大，解法二是正確的。143電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大倍數(shù)穩(wěn)定性的定性分析

穩(wěn)定量是閉環(huán)電壓增益，當(dāng)輸入電壓一定時(shí)，輸出電壓穩(wěn)定。（一定)

電流并聯(lián)負(fù)反饋

穩(wěn)定量是閉環(huán)電流增益，當(dāng)輸入電流一定時(shí)，輸出電流穩(wěn)定。五、負(fù)反饋放大器144

例5-6一電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大器如圖所示。，設(shè)由于某種原因從100下降到50，若要保持為1V，問應(yīng)如何變化？解：

應(yīng)從50mV提高到60mV，需增加10mV。

五、負(fù)反饋放大器oU&145注意：

fHf=F·fH。只有為單極點(diǎn)時(shí)才成立。反饋類型不同，的含義不同，故這里的通頻帶不一定對(duì)應(yīng)于電壓增益的通頻帶。定性說明：（2）展寬了通頻帶五、負(fù)反饋放大器146則式中：設(shè)單級(jí)電壓串聯(lián)負(fù)反饋，為常數(shù)

定量分析：五、負(fù)反饋放大器147五、負(fù)反饋放大器148五、負(fù)反饋放大器

例5-7電路如圖所示，已知、試分別求開關(guān)S斷開與合上時(shí)的下限頻率。149五、負(fù)反饋放大器

解：開關(guān)S斷開時(shí)的下限頻率fL為

開關(guān)S合上時(shí)的下限頻率fLf為或或150③負(fù)反饋放大器的傳輸特性

②線性關(guān)系，Bu是一常數(shù)以電壓串聯(lián)負(fù)反饋為例①基本放大器的傳輸特性

用傳輸特性曲線加以說明

（3）減小了非線性失真也可用預(yù)失真法加以說明五、負(fù)反饋放大器151

引入負(fù)反饋后，雖然信噪比并沒有得到提高,但輸出信號(hào)的減小可以通過提高輸入信號(hào)來彌補(bǔ),從而為輸出信噪比的提高提供了機(jī)會(huì)。

（4）抑制了內(nèi)部噪聲和干擾

負(fù)反饋只能改善反饋環(huán)節(jié)內(nèi)的性能，而不能改善反饋環(huán)節(jié)外的性能。負(fù)反饋雖然改善了放大器的性能，但付出了代價(jià)，即放大倍數(shù)下降。

五、負(fù)反饋放大器152由負(fù)反饋的定義可得:對(duì)串聯(lián)負(fù)反饋有：對(duì)并聯(lián)負(fù)反饋有：

（5）對(duì)輸入電阻的影響五、負(fù)反饋放大器1531）串聯(lián)負(fù)反饋

引入串聯(lián)負(fù)反饋使得放大器的輸入電阻增加，為基本放大器輸入電阻的F倍。五、負(fù)反饋放大器154其中：五、負(fù)反饋放大器2）并聯(lián)負(fù)反饋155輸出電阻求解方法：其中：開路電壓短路電流

（6）對(duì)輸出電阻的影響五、負(fù)反饋放大器1561）電壓負(fù)反饋

五、負(fù)反饋放大器1