件，了解三极管的主要参数。
《模拟电子技术》课程教学的主要内容和基本要求 3.了解场效应管的结构、工作原理，熟悉增强型绝缘栅场效应管子的伏
安特性曲
线。
课程结构 （二）基本放大器 1.熟悉静态工作点是直流量，必须由直流通道求取；输入电阻、输出电 阻、电压放
中心内容：小信号放大 大倍是交流量，必须由交流通道求取。
2.用等效电路分析法熟练计算基本放大电路和分压式放大电路的以下各 小信号放量： 大的元件 静态工作点、输入电阻、输出电阻、电压放大倍数
放反馈集成二 3.掌握用图解法分析：
三大 放大 运放 （1）当电路各元件参数发生变化时对静态工作点的影响；
电 和功极电路 （2）当电路参数一定时，求放大电路的最大动态范围。 管 路 放 4.熟悉三种基本组态（共发、共射、共集）的输入、输出电阻及电压放 大倍数。
提供直 5.了解工作点不稳定的原因，熟悉分压式放大电路对工作点稳定的原提供交流 流电压 理。 小信号 6.了解放大器的频率特性。 信号产生电路 直流稳压电源 （三）多级放大器 1.掌握多级放大器的耦合方式及优缺点。 2.掌握直流放大器及差动放大器的特点。 ●主要内容和基本要求 3.熟悉多级放大器的增益的计算。
4.了解多级放大器的频率响应。
一、总体要求掌握以下方面的内容
（四）反馈放大器
1.简单直流电路的基本分析方法。 1.熟悉四种反馈组态的判断。 2.用图解法和微变等效电路法分析非线性电路。 2.掌握四种反馈组态对放大电路工作性能的影响。 3.基本放大器、多级放大器及负反馈放大器的分析。 3.熟悉深度负反馈放大电路的分析方法并能近似估算电压放大倍数。 4.集成运放和集成功放电路的分析。
4.能根据输入及输出要求引相应的负反馈。
5.正弦波振荡电路的分析与应用。
5.了解负反馈放大电路的自激振荡。
6.直流稳压电源的分析与应用。
（五）集成运算放大电路及其运用
二、各部分内容要求： 1.熟悉差动放大电路、长尾式差动放大器、恒流源式差动放大器的电路
结构。 （一）半导体管的原理和特性：
2.掌握差动放大电路、长尾式差动放大器、恒流源式差动放大器的静态 1.掌握二极管的结构、符号、伏安特性及其单向导电性，注意其开关特
工作点、输 性的分析。
模拟电子技术辅导材料
1
入、输出电阻、电压放大倍数的计算。 3.掌握线性集成运放的特点。 4.熟悉集成运放的线性应用： （1）掌握以下放大器的构成：
同相比例运放、反相比例运放、加法器、减法器、跟随器、差动放大器。
（2）熟练计算上述放大器的输入电压与输出电压的关系或电压放大倍数。
5.熟悉集成运放的非线性应用——电压比较器的构成，并能画出输入与输出波形。
6.了解通用集成运放的主要参数。 （六）功率放大器
1、掌握功率放大器的特点及分类。
2、掌握互补对称式功率放大电路的工作原理。
3、熟悉OTL、OCL功率放大电路输出功率及效率的计算。 4、熟悉什么是交越失真，如何消除交越失真。 5、了解集成功放电路的应用。 （七）正弦波振荡电路
1.重点掌握自激振荡的振荡条件以及振荡的建立与稳定。 2.掌握RC正弦波振荡电路的结构、选频特性及起振条件。
3.熟悉LC正弦波振荡电路及石英晶体振荡器典型电路，根据起振的相位条件，判断 是否能起振。
（八）直流稳压电源
1、掌握直流稳压电源的组成及各部分的作用。
2、掌握稳压管稳压电路及串联型稳压电路的组成及工作原理。 3、熟悉集成稳压器件及集成稳压电路的构成。
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第一讲 半导体二、三极管
一、半导体二极管 基本要求
正确理解：PN结的形成及单向导电性
熟练掌握：普通二极管、稳压二极管的外特性及主要参数
熟练掌握：二极管电路的分析方法
半导体的概念、分类（按是否纯净） （一）本征半导体和杂质半导体 1．本征半导体
概念：本征半导体是纯净的、具有晶体结构的半导体。
结构：常用的半导体材料为锗和硅，四价元素，组成共价键结构，没有载流子。温度升高时，共价键中部分价电子获得足够能量，挣脱共价键束缚，成为自由电子，共价键留下空位置--空穴。本征激发形成电子空穴对，在外电场作用下，做漂移运动形成电流。但热激发条件下，只有少数价电子挣脱共价键的束缚，形成电子空穴对，载流子浓度很低，所以本征半导体导电能力很弱。 2．杂质半导体
概念：在本征半导体中掺入少量的杂质。 Ｎ型---掺入五价元素 Ｐ型---掺入三价元素
两种载流子浓度不等，多子---由掺杂形成，少子---由热激发产生。 由于掺入了杂质，Ｎ型杂质原子与周围原子形成共价键时多出一个电子，P型杂质原子与周围原子形成共价键时多出一个空穴，因此，Ｎ型半导体中自由电子为多子，空穴为少子；P型半导体中空穴为多子，自由电子为少子，多子浓度就会远大于室温条件下本征激发所产生的载流子浓度。所以，杂质半导体的导电率高。杂质半导体呈电中性。 3．半导体中载流子的运动方式
①漂移运动---载流子在外加电场作用下的定向移动。 ②扩散运动---因浓度梯度引起载流子的定向运动。 （二）ＰＮ结的形成及特性 1．ＰＮ结的形成
当Ｐ型半导体和Ｎ型半导体结合在一起的时侯，交界面处--ＰＮ结。由于交界面处存在载流子浓度的差异→载流子扩散→产生空间电荷区和内电场，Ｐ区一侧呈现负电荷，Ｎ区一侧呈现正电荷，因此空间电荷区出现了方向由Ｎ区指向Ｐ区的内电场→内电场阻碍多子扩散，有利少子漂移。
当扩散和漂移达到动态平衡时，交界面形成稳定的空间电荷区，即ＰＮ结。
图（a）浓度差使载流子发生扩散运动
图（b）内电场形成
2．ＰＮ结的特性
（1）单向导电性
ＰＮ正偏时→多子向ＰＮ结移动，空间电荷区变窄，内电场减弱→扩散运动大于漂移运动→形成以多子为主体的正向（扩散）电流。外加电压〉一定值后，正向电流显著增加—导通。
ＰＮ反偏时→多子背离ＰＮ结移动，空间电荷区变宽，内电场增强→漂移运动大于扩散运动→形成以少子为主体的反向（漂移）电流。当温度一定时，少子浓度一定，反向电流几乎不随外加电压而变化，故称为反向饱和电流，为Ua级，此时，ＰＮ结截至。
（2）伏安特性
它可划分为三个部分： ①正向特性(外加正向电压)
当正向电压超过Ｖth后，二极管才有明显的正向电流，Ｖth称为门坎电压，用Ｖth表示。
硅管的Ｖth约为0.5V，锗管的Ｖth约为0.1V。 当流过二极管的电流Ｉ较大时，二极管两端的电压几乎维持恒定，称为导通电压UD(ON)。硅管通常取0.7Ｖ，锗管约为通常取0.2Ｖ。
导通条件：UD> UD(ON)
②反向特性(外加反向电压)
3
UD < 0反向电压时，且 〉ＶBR，反向电流很小，而且与UD的大小无关。
由二极管的伏安特性曲线看出：①二极管是非线性器件；②二极管具有单向导电性。
③反向击穿特性
当反向电压增加到某一数值ＶBR时，反向电流急剧增大，这种现象叫做二极管的反向击穿。
二极管的符号 。 3．主要参数
（1）正向---最大整流电流ＩF
（2）反向---反向击穿电压ＶBR （三）二极管应用电路
1．分析方法：
二极管具有非线性，一般要采用非线性电路的分析方法。 （1）伏安特性的折线近似（模型分析法）
①理想二极管模型---正向导通时，UD = 0；反向截止时，ID=0。
②恒压降模型---当二极管工作电流较大时，其两端电压为常数，硅管UD = 0.7V。 图解分析法
（2）图解分析的步骤（电路中只有直流电源）：
①联立方程，一个线性，一个非线性；
②在同一坐标上画出非线性部分的伏安特性和线性部分的特性曲线； ③由两条特性曲线的交点求电路的Ｖ和Ｉ。
（3）微变等效电路（电路中除有直流电源外，还有交流小信号）分析的步骤：
①静态分析--假定Ui=0,用直流图解分析法，找到Q点（IQ,UQ）， ②动态分析--对电路交流状态进行分析，在Q点二极管伏安特性曲线近似为直线，二极管可等效为交流电阻 rd=UT/ IQ = 26mV/IDQ , 交流电流idm = UIM/ rd
③流过二极管的电流iD = IQ + id 2．二极管应用电路举例
（1）限幅电路---利用二极管单向导电性和导通后两端电压基本不变的特点组成，将信号限定在某一范围中变化，分为单限幅和双限幅电路。多用于信号处理电路中。
注：黑色---输入信号，蓝色---输出信号 （2）箝位电路---将输出电压箝位在一定数值上。
（3）开关电路---利用二极管单向导电性以接通和断开电路。
（4）整流电路---利用二极管单向导电性，将交流信号变为直流信号，广泛用于直流稳压电源中。
（5）低电压稳压电路---利用二极管导通后两端电压基本不变的特点，采用几只二极管串联，获得3V以下输出电压。 （四）特殊二极管
1．稳压二极管 （1）工作原理
稳压管工作在反向击穿区，在电路中起稳压作用。它的符号 。 （2）主要参数：稳定电压Ｖz = ＶBR、稳定电流Ｉz=工作电压为VZ时对应的电流、最大工作电流ＩzM和最大耗散功率ＰzM，最大耗散功率ＰzM =IzM*Vz
2．发光二极管
发光二极管将电能转化为光能。简写成了ＬＥＤ，它的特性曲线与普通二极管类似，但正向导通电压一般为1～2Ｖ，正向工作电流一般为几～几十毫安。它的符号 。
例1．求图所示电路的静态工作点电压和电流。
解：（1）图解分析法
联立方程 Ｖ＝Ｖ1－ＩＲ iD =f(uD)
将相应的负载线画在二极管的伏安特性曲线上，如图所示，其交点便是所求的（ＩQ，ＶQ）。
（2）模型分析法 ①理想二极管模型 Ｖ＝0，Ｉ＝Ｖ1／Ｒ ②恒压降模型
设为硅管，Ｖ＝0.7V，Ｉ＝（Ｖ1－Ｖ）／Ｒ
4
例2．试判断图中二极管是导通还是截止？并求出AO两端电压ＶA0。设二极管为理想的。
解：
分析方法 ：
（1）将D1、D2从电路中断开，分别出D1、D2两端的电压；
（2）根据二极管的单向导电性，二极管承受正向电压则导通，反之则截止。若两管都承受正向电压，则
正向电压大的管子优先导通，然后再按以上方法分析其它管子的工作情况。 本题中：Ｖ12=12V，Ｖ34=12+4=16V，所以D2优先导通，此时，Ｖ12=-4V，所以D1管子截止。ＶA0 = -4V。
例3．两个稳压管的稳压值ＶZ1=5V，ＶZ2=7V，它们的正向导通压降均为0.6V，电路在以下二种接法时，输出电压Ｖo为多少？若电路输入为正弦信号ＶI=20sinωt（V），画出图（a）输出电压的波形。
3、图中D1-D3为理想二极管，A，B，C灯都相同，试问哪个灯最亮？
4、设硅稳压管Dz1和Dz2的稳定电压分别为5V和10V，求图中电路的输出电压Uo。已知稳压管的正向压降为0.7V。
5、图所示的电路中，Dz1和Dz2为稳压二极管，其稳定工作电压分别为6V和7V，且具有理想的特性。由此可知输出电压Uo为_______。
6、图所示电路，设Ui=sinωt(V)，V=2V，二极管具
有理想特性，则输出电压Uo的波形应为图示_______图。
解：图（a）中D1、D2都承受反向偏压，所以输出电压
Ｖo=ＶZ1+ＶZ2=5V+7V=12V
若输入正弦信号ＶI=20sinωt（V）：
在输入信号正半周， 若 ＶI<12V 稳压管处于反向截止状态，Ｖo=ＶI；若 ＶI ≥12V 稳压管处于反向击穿状态，Ｖo=12V。
在输入信号负半周， 若ＶI> -1.2V稳压管处于截止状态，Ｖo=ＶI；若 ＶI ≤-1.2V稳压管处于正向导通状态，Ｖo=-1.2V。
图（b）中D1承受正向电压、D2承受反向偏压，所以输出电压Ｖo=0.6V+7V=7.6V 。
在输入信号正半周， 若 ＶI<7.6V 稳压管处于反向截止状态，Ｖo=ＶI；若 ＶI ≥7.6V 稳压管处于反向击穿状态，Ｖo=7.6V。
在输入信号负半周， 若ＶI> -5.6V稳压管处于截止状态，Ｖo=ＶI；若 ＶI ≤-5.6V稳压管处于正向导通状态，Ｖo=-5.6V。
单 元 检 测（一）
1、ＰＮ结外加正向电压时，扩散电流_______漂移电流，耗尽层_______。 2、在图所示的电路中，当电源V=5V时，测得I=1mA。若把电源电压调整到V=10V，则电流的大小将是_____。 A.I=2mA B.I<2mA C.I>2mA
7、判断图所示电路中各二极管是否导通,并求A,B两端的电压值。设二极管正向压降为0.7V。
8、二极管最主要的特性是____________，它的两个主要参数是反映正向特性的____________和反映反向特性的____________。 9、图所示电路中，D为理想二极管，设Vi=15sinωt（V），试
5
画出输出电压Vo的波形。 单元检测答案
1. 大于、变窄
2. C——提示：流过PN结的正向电流随外加电压按指数规律变化 3. B灯——提示：计算平均电流 4. 0.7V——提示：DZ1优先导通
5. 1V——提示：稳压二极管DZ1\\DZ2均被反相击穿
6. A——提示：瞬时电压Ui=sinωt+2V(V)均大于二极管的正向电压 7. D2导通，D1截止 V=-5.3V——提示：D2优先导通 8. 单向导电性、最大整流电流、反相击穿电压
二、半导体三极管（双极型）
基本要求
正确理解：三极管的结构、放大的原理、三极管放大的外部条件
熟练掌握：三极管的电流分配关系、主要参数、特性曲线和等效电路
熟练掌握：三极管电路的分析方法；共源、共漏组态放大电路的分
析方法
了解：场效应管的结构、工作原理，熟悉增强型绝缘栅场效应管子的伏安特性曲线
1．半导体三极管的结构和类型
（1）结构：同一硅片上掺杂三个区--发射区、基区和集电区。两个背靠背的PN结--发射结和集电结。共有三个电极--基极 b、集电极 c、和发射极 e。
（2）分类：分为NPN型和PNP型两大类。
（3）结构特点：发射区的掺杂浓度远大于集电区的掺杂浓度；基区很薄，且掺杂浓度最低。
（4）三个区作用：发射区发射载流子、基区传输和控制载流子、集电区收集载流子。
（5）三极管的符号： 2．三极管放大的原理
电流放大：以小的基极电流控制产生大的集电极电流 （1）放大的条件
内部条件：基区很薄，发射区的重掺杂，集电区面积大。
外部条件：发射结正偏、集电结反偏。
对NPN型：Ｖc> ＶB> ＶE Si管：ＶBE=0.7V Ge管：ＶBE=0.2V
对PNP型：Ｖc< ＶB< ＶE Si管：ＶBE=-0.7V Ge
6
管：ＶBE=-0.2V （2）放大的原理
①由于发射结正偏，且发射区的重掺杂，发射区中的多子--自由电子向基区扩散，并不断由VEE得到补充，形成电流ＩEN，基区中的多子空穴通过发射结注入到发射区，形成的空穴电流ＩEP。流过发射极的电流ＩE=ＩEN+ＩEP（而ＩEN>>ＩEP）
半导体三极管内部载流子的传输过程
②载流子在基区内的扩散与复合
发射区电子扩散到基区后，由于基区薄且掺杂浓度低，只有很少的一部分会与基区中的多子（空穴）相复合，形成基极电流，大部分将到达集电结。
③集电区收集载流子
由于集电结反偏，集电结的内电场被加强，电子几乎全部漂移过集电结，形成电子电流ＩCN1。流过集电极的电流ＩC，除了包括ＩCN1外，还包括由基区中的少子电子通过集电结形成的电子电流ＩCN2和集电区中的少子空穴通过集电结形成的空穴电流ＩCP所组成的反向饱和电流ＩCBO，因此
ＩC=ＩCN1+ＩCN2+ＩCP=ＩCN1+ＩCBO 式中ＩCBO＝ＩCN2+ＩCP
基极电流由以下几部分组成：通过发射结的空穴电流ＩEP，通过集电结的反向饱和电流ＩCBO以及ＩEN转化为ＩCN1过程中在基区的复合电流（ＩEN-ＩCN1），即
ＩB=ＩEP+（ＩEN-ＩCN1）-ＩCBO
结论：在外加电压作用下，E区向B区注入的载流子大部分进入C区，形成Ic，小部分在B区复合，形成IB，所以Ic>>IB且ＩE＝Ｉc＋ＩB
放大作用：VEE变化时，ＩB 变化，ＩE也变，Ｉc也变，由于ＩB《Ｉc，所以，ＩB很小的变化会引起Ｉc较大的变化——三极管的放大作用。
（3）两个参数
①共基接法 参数α，称为共基极电流传输系数，表示ＩE对Ｉc 的 控制能力。其定义为 α=Ｉc／ＩE
②共射接法 参数β，称为共射极直流电流放大（传输）系数，表示ＩB对Ｉc 的 控制能力 Ｉc＝βＩB +ＩCEO 且 β＝α／（１－α）
3．电流分配关系 ＩE＝Ｉc＋ＩB
（1）共基接法 Ｉc＝αＩE +ＩCBO
ＩB＝（1-α）ＩE -ＩCBO
（2）共射接法 Ｉc＝βＩB +ＩCEO
ＩE＝（1+α）ＩB +ＩCEO ＩCEO＝（1+β）ＩCBO ---穿透电流（基极开路时，Vcc作用下，C E之间形成的电流） 4．共射极电路的特性曲线(以NPN型管为例) （1）输入特性曲线 ＩB=f(ＶEB)| ＶCE=常数
概念：输入特性曲线是指当ＶCE为某一常数时，ＩB和ＩBE之间的关系。
特点：ＶCE=0，C、E连在一起，输入特性曲线等效于二极管的正向伏安特性曲线；随着ＶCE增大，输入特性曲线右移；继续增大ＶCE，输入特性曲线右移很少。
因此，常用ＶCE=1时的输入特性曲线近似代替ＶCE>1V时的输入特性曲线簇。
导通电压UBE(ON)=0.7V(硅管)
（2）输出特性曲线ＩC=f(ＶCE )| ＩB =常数
概念：输出特性曲线是指当ＩB为某一常数时，集电极ＩC和管压降ＶCE之间的关系.
对不同的ＩB，都有一条曲线与之对应。当ＶCE由0↑时，ＩC由0↑，当ＶCE↑到一定值后，ＩC不随增加，恒流特性。可分为三个区：
截止区：发射结反偏或0偏，集电结反偏，ＩB≈0，UBE 饱和区：发射结正偏，集电结正偏，UBE〉UON，ＶCE〈ＶBE，UCB=ＶCE-ＶBE< 0，此时，ＩC≠β，ＩC〈βＩB，小功率管时，ＶCE（SAT）≤0.3V ＶCE=ＶBE 临界饱和。 5．主要参数 共射接法的交直电流放大倍数β（hFE） 共基接法的交直电流传输系数α 集电极最大允许电流ＩCM：β明显下降时对应的最大允许集电极电流。 集电极耗散功率PCM：允许的最高集电极结温决定的最大集电极功耗。 反向击穿电压Ｖ（BR）CEO：ＩB=0时，集电结不击穿时，C-E之间对应的电压。 ＩCM、PCM、Ｖ（BR）CEO确定三极管安全工作区。 例1．电路如图所示，设半导体三极管的β=80，试分析当开关K分别接通A、B、C三位置时，三级管各工作在输出特性曲线的哪个区域，并求出相应的集电极电流Ic。 解：（1）当开关Ｋ置A，在输入回路ＩBＲb+ＶBE=Vcc，可得ＩB=Vcc/Ｒb=0.3mA 假设工作在放大区，则ＩC=β．ＩB=24mA，ＶCE=Vcc-ＩC．Ｒe< 0.7V，故假设不成立，三级管工作在放大区。此时，ＶCE=ＶCES=0.3V，ＩC=Vcc/Ｒe=3mA （2）当开关Ｋ置B，同样的方法可判断三级管工作在放大区，ＩC=βＩB=1.92mA （3）当开关Ｋ置C，三级管工作在截止状态，ＩC=0 三、场效应管（单极性半导体三极管） 场效应管是利用内部电场效应来控制输出电流（ｉD）大小的一种半导体器件。 根据结构的不同，场效应管分为 JFET-结型场效应管 MOSFET-金属-氧化物-半导体场效应管 1、MOS场效应管 分类： 按栅源电压不同 增强型 耗尽型 按载流子 N沟道 P沟道 2、符号: 3、工作原理 JFET的工作原理（以N沟道器件为例） 预备知识：PN结正偏，空间电荷区变窄；PN结反偏，空间电荷区变宽。 N型半导体中，自由电子为多子，空穴为少子。 7 （1）栅源间电压ＶGS对ＩD的控制 （a） （b） （c） 当漏源间短路，栅源间外加负向电压ＶGS时，结型场效应管中的两个PN结均处反偏状态。随着ＶGS负向增大，加在PN结上的反向偏置电压增大，则耗尽层加宽。由于N沟道掺杂浓度较低，故耗尽层主要集中在沟道一侧。耗尽层加宽，使得沟道变窄，沟道电阻增大，如图（b）所示。 当ＶGS负向增大到某一值后，结两侧的耗尽层向内扩展到彼此相遇，沟道被完全夹断，此时漏源间的电阻将趋于无穷大，如图（c）所示。相应于此时的漏源间电压ＶGS称为夹断电压，用ＶGS(off)（或ＶP）表示。 （2）漏源电压ＶDS对沟道的影响 （a） （b） （c） 当ＶGS>Ｖp且为某一定值，如果在漏源间加上正向电压ＶDS，ＶDS将在沟道中产生自漏极指向源极的电场，该电场使得N沟道中的多数载流子电子沿着沟道从源极漂移到漏极形成漏极电流ＩD。 由于导电沟道存在电阻，ＩD流经沟道产生压降，使得沟道中各点的电位不再相等，于是沟道中各点与栅极间的电压不再相等，也就是加在PN结两端的反向偏置电压不再相等，近源端PN结上的反向电压最小，近漏端的反向电压最大，结果使耗尽区从漏极到源极逐渐变窄，导电沟道从等宽到不等宽，呈楔形分布，如图（a）所示。 随着ＶDS的增大，ＩD增大，沟道不等宽的现象变得明显，当ＶDS增大到某一值时，近漏端的两个耗尽区相遇，这种情况称为预夹断，如图（b）所示。 8 继续增大ＶDS，夹断点将向源极方向延伸，近漏端出现夹断区，如图（c）所示。 由于栅极到夹断点A之间的反向电压ＶGA不变，恒为ＶP，因此夹断点到源极之间的电压也就恒为ＶGS-ＶP，而ＶDS的增加部分将全部加在漏极与夹断点之间的夹断区上，形成较强的电场。在这种情况下，从漏极向夹断点行进的多子自由电子，一旦到达夹断点就会被夹断区的电场漂移到漏极，形成漏极电流。 一般情况下，夹断区仅占沟道长度的很小部分，因此ＶDS的增大而引起夹断点的移动可忽略，夹断点到源极间的沟道长度可以认为近似不变，同时，夹断点到源极间的电压又为一定值，所以可近似认为ＩD是不随ＶDS而变化的恒值。 MOSFET的工作原理（以N沟道增强型器件为例） MOS管是指由金属（Metal）、氧化物（Oxide）、半导体（Semiconductor）三种材料构成的三层器件。 （1）栅源间电压ＶGS对ＩD的控制 当栅源间无外加电压时，由于漏源间不存在导电沟道，所以无论在漏源间加上何种极性的电压，都不会产生漏极电流。 正常工作时，栅源间必须外加电压以使导电沟道产生，导电沟道产生过程如下： ①当在栅源间外加正向电压ＶGS时，外加的正向电压在栅极和衬底之间的ＳiＯ2绝缘层中产生了由栅极指向称底的电场，由于绝缘层很薄 （0.1um左右），因此数伏电压就能产生很强的电场。该强电场会使靠近ＳiＯ2一侧P型硅中的多子（空穴）受到排斥而向体内运动，从而在表面留下不能移动的负离子，形成耗尽层。耗尽层与金属栅极构成类似的平板电容器。 ②随着正向电压ＶGS的增大，耗尽层也随着加宽，但对于P型半导体中的少子（电子），此时则受到电场力的吸引。当ＶGS增大到某一值时，这些电子被吸引到P型半导体表面，使耗尽层与绝缘层之间形成一个N型薄层，鉴于这个N型薄层是由P型半导体转换而来的，故将它称为反型层。 反型层与漏源间的两个N型区相连，成为漏源间的导电沟道。这时，如果在漏源间加上电压，就会有漏极电流产生。人们将开始形成反型层所需的ＶGS值称为开启电压，用ＶGS(on)（或ＶT）表示。 ③显然，栅源电压ＶGS越大，作用于半导体表面的电场越强，被吸引到反型层中的电子愈多，沟道愈厚，相应的沟道电阻就愈小。 （2）漏源电压ＶDS对沟道的影响 ＩD流经沟道产生压降，使得栅极与沟道中各点的电位不再相等，也就是加在“平板电容器”上的电压将沿着沟道产生变化，导电沟道从等宽到不等宽，呈楔形分布。 4、特性曲线 （1）输出特性曲线 概念：输出特性曲线是指当ＶGS一定时，ＩD随ＶDS变化的曲线。 从输出特性曲线上很明显的得出：场效应管是电压控制型器件，栅源间电压ｖGS控制漏极电流ｉD。 （2）转移特性曲线 概念：输出特性曲线是指当ＶDS一定时，ＩD随ＶGS变化的曲线。 （3）主要参数 开启电压ＶGS（th）、饱和漏极电流、低频跨导、输出电阻、最大耗散功率 （4）MOS管的开关作用 MOS管作为开关元件，它工作在截止或导通状态。由于MOS管是电压控制型器件，所以由VGS决定其工作状态。 5、场效应管放大电路与晶体管放大电路类比关系 场效应管和晶体管放大电路工作机理不同，但两种器件之间存在电极对应关系，即栅极G对应基极，源极S对应发射极，漏极D对应集电极，但晶体三极管是电流控制器件，场效应管是电压控制器件。 在分析放大电路时，均采用微变等效电路法。需注意两者不同之处是受控源的控制量。场效应管受电压控制，晶体三极管受电流控制。场效应管输入电阻很高，分析时，可认为输入端开路。在实际分析中，包含场效应管的电路比包含晶体管的电路简单。 场效应管和半导体三极管一样能实现信号的控制作用，所以也能组成放大电路，不同的是，半导体三极管是通过基极电流来控制集电极电流，而场效应管则是通过栅源电压来控制漏极电流。 9 第二讲 放大电路 基本要求 熟练掌握：放大电路的组成原则；共射、共集和共基组态放大电路 工作原理；静态工作点；用小信号模型分析法分析增益、输入电阻和输出电阻；多级放大电路的工作原理，增益的计算 正确理解：图解分析法；放大电路的频率响应 一般了解：频率失真 一、放大电路的组成原则 1．放大的原理和本质（以共发射极放大电路为例） 交流电压ｖi通过电容Ｃ1加到三极管的基极，从而使基极和发射极两端的电压发生了变化： 由ＶBE→ＶBE ＋ｖi， 由于PN结的正向特性很陡，因此ｖBE的微小变化就能引起ｉE发生很大的变化： 由ＩE→ＩE+ △ＩE， 由于三级管内电流分配是一定的，因此ｉB和ｉC作相同的变化，其中ＩC→ＩC +△ＩC。 IC流过电阻Ｒc，则Ｒc上的电压也就发生变化： 由ＶRc→ＶRc +△ＶRc。 由于ｖCE=ＶCC-ｖRc，因此当电阻Ｒc上的电压随输入信号变化时，ｖCE也就随之变化，由ＶCE→ＶCE+△ＶCE，ｖCE中的变化部分经电容Ｃ2传送到输出端成为输出电压ｖo。如果电路参数选择合适，我们就能得到比△ｖi大得多的△ｖo。 所以，放大作用实质上是放大器件的控制作用，是一种小变化控制大变化。 2．放大电路的特点 交直流共存和非线性失真。 3．放大电路的组成原则 正确的外加电压极性、合适的直流基础、通畅的交流信号传输路径。 4．放大电路的两种工作状态 （1）静态：输入为0，ＩB、ＩC、ＶCE都是直流量。 （2）动态：输入不为0，电路中电流和电压都是直流分量和交流分量的叠加。保证在直流基础上实现不失真放大。 5．放大电路的分析步骤 方法： （1）画出H参数小信号等效电路 （2）求电压放大倍数 （3）求输入电阻 （4）求输出电阻 10 二、共射极电路、共集电极电路和共基极电路特点 1．共射极电路 共射极电路又称反相放大电路，其特点为电压增益大，输出电压与输入电压反相，低频性能差，适用于低频、和多级放大电路的中间级。 2．共集电极电路 共集电极电路又称射极输出器、电压跟随器，其特点是：电压增益小于1而又近似等于1，输出电压与输入电压同相，输入电阻高，输出电阻低，常用于多级放大电路的输入级、输出级或缓冲级。 3．共基极电路 电路特点：输出电压与输入电压同相，输入电阻底，输出电阻高，常用于高频或宽频带电路。 三、放大电路的分析方法 三极管工作时，常有直流和交流，三极管电路分析步骤 直流（静态）分析：确定直流工作点。 动态分析：确定叠加在静态工作点上的各交流量。 1、直流（静态）分析 （1）图解分析法 在三极管的特性曲线上用作图的方法，求电路中各直流电流、电压的方法。 ①先分析输入回路 首先把电路分为线性和非线性两部分，然后分别列出它们的方程。在线性部分，其方程为 ＶBE＝ＶCC－ＩB*ＲB 将相应的负载线画在三极管的输入特性曲线上，其交点便是所求的（ＩBQ，ＶBQ）。 ②再分析输出回路 用同样的方法，可得到输出回路的负载线方程（直流负载方程）为 ＶCE＝ＶCC－ＩC*ＲC 将相应的负载线（直流负载线，斜率为1/Rc）画在三极管的输出特性曲线上，找到与ＩB=ＩBQ相对应的输出特性曲线，其交点便是所求的（ＩCQ，ＶCEQ）。 （2）工程近似法 用放大电路的直流通路。 直流通路：直流信号的通路。放大电路中各电容开路即可得到。 2．动态分析 放大电路输入端接入输入信号vi后的工作状态，称为动态。在动态时，放大电路在输入信号Vi和直流电源Vcc共同作用下工作，这时候，电路中既有直流分量，又有交流分量，形成了交、直流共存于同一电路之中的情况，各极的电流和各极间的电压都在静态值的基础上叠加一个随输入信号Vi作相应变化的交流分量。 （1）图解分析法 在三极管的特性曲线上用作图的方法，求电路中各交流电流、电压的方法。 图解法的思路是先根据输入信号Vi的的变化规律，在输入特性曲线上画出IB的波形，然后根据IB的变化规律在输出特性曲线上画出IC和VCE的波形。 1）根据Vi在输入特性曲线上求IB 2）画出交流负载线 在动态时，放大电路输出回路的IC和VCE，既要满足三极管的伏安特性曲线，又要满足外部电路的伏安关系。其特点为过静态工作点Q、斜率为 1/（Rc//RL） 3）由输出特性曲线和交流负载线求IC和VCE （2）微变等效电路(小信号模型)分析法 指导思想：在一定条件下，把半导体三极管所构成的非线性电路转化为线性电路。 ①半导体三极管的H参数小信号模型 （1）前提：输入交流信号很小时，输入电压ＶBE及产生的电流ＩB呈线性，输入端rbe （2）画出三极管的小信号等效电路 方法：先画出放大电路的交流通路（电容及电源交流短接），然后将三极管用小信号模型代替。所谓交流通路是指交流电流流经的路径。 注意，在交流通路中的电流、电压都是交流量。 ② 三极管电路的H参数小信号模型交流分析 （1）直流分析：确定直流工作点 （2）画出H参数小信号等效电路 （3）叠加 例2.某固定偏置式放大电路中三极管的输出特性及交、直流负载线如图所示，试求： （1）电源电压ＶCC、静态电流ＩB、ＩC和ＶCE。 （2）电阻Rb、Rc的值。 （3）输出电压的最大不失真幅度。 （4）要使该电路能不失真地放大，基极正弦电流的最大幅度是多少？ 解：（1）直流负载线与横坐标的交点即ＶCC值,ＩB=20uA,Ｉc=1mA ＶCE=3V （2）因为是固定偏置式放大电路,电路如图所示 Ｒb=ＶCC/ＩB=300KΩ Ｒc=(ＶCC-ＶCE)/ＩC=3KΩ （3）由交流负载线和输出特性的交点可知,在输入信号的正半周,输出电压 ｖCE从3V到0.8V,变化范围为2.2V，在输入信号的负半周,输出电压ｖCE从3V到4.6V,变化范围为1.6V。综合考虑，输出电压的最大不失真幅度为1.6V。 （4）同样的方法可判断输出基极电流的最大幅值是20μA. 3．放大电路的非线性失真及最大不失真输出电压 （1）饱和失真：静态工作点偏高，管子工作进入饱和区（NPN管，输出波形削底；PNP管，输出波形削顶） （2）截止失真：静态工作点偏低，管子工作进入截止区（NPN管，输出波形削顶；PNP管，输出波形削底） （3）最大不失真输出电压Vom 如图 Vom1=VCE-VCES 且因为ICEO趋于0 ， Vom2=ＩCQ*（ＲC//ＲL） 所以Vom为Vom1及Vom2中较小者，以保证输出波形不失真。 四、放大电路的工作点稳定问题 偏置电路：一是提供放大电路所需的合适的静态工作点；二是在环境温度、电源电压等外界因素变化时，保持静态工作点的稳定。 1．温度对放大电路静态工作点的影响 Ｔ↑→VBE↓、β↑、ＩCBO↑→ＩC↑ 静态工作点变化，可能导致放大电路输出波形失真。 2．稳定静态工作点方法：在放大电路中引电流负反馈（常用射极偏置电路）、采用补偿法。 3．射极偏置电路 稳定静态工作点的过程：（1）利用Ｒb1和Ｒb2组成的分压器以固定基极电位；（2）利用Ｒe产生的压降反馈到输入回路，改变ＶBE，从而改变ＩC。 五、放大电路的频率响应 11 1．频率响应的基本概念 （1）频率响应：放大电路对不同频率的稳态响应。 （2）频率失真：包括幅度失真和相位失真，均属于线性失真。 2．RC低通电路的频率响应 （1）幅频响应： （2）相频响应： ψ=-argtg(ｆ／ｆH) 3．波特图 为了能同时观察到低频和高频段幅频变化特性，在绘制幅频特性曲线时，通常横坐标和纵坐标均采用对数坐标形式，称之为波特图。 4．放大电路存在频率响应的原因 放大电路存在容抗元件（例如外接的耦合电容、旁路电容和三极管的极间电容），使的放大电路对不同频率的输出不同。通常外接电容可以等效为RC高通电路，因而影响下限频率，而三极管的极间电容可以等效为RC低通电路，因而影响上限频率。 例3.电路如图所示，已知三极管的β=100，VBE=-0.7V （1）试计算该电路的Q点； （2）画出简化的H参数小信号等效电路； （3）求该电路的电压增益AV，输入电阻Ri,输出电阻Ro。 （4）若VO中的交流成分出现如图所示的失真现象，问是截止失真还是饱和失真？为消除此失真，应调节电路中的哪个元件，如何调整？ 解：(1)ＩB=ＶCC/Ｒb=40μA ＶCE=-(ＶCC-ＩC.ＲC)=-4V (2)步骤：先分别从三极管的三个极（b、e、c）出发，根据电容和电源交流短接，画出放大电路的交流通路；再将三极管用小信号模型替代；并将电路中电量用瞬时值或相量符号表示，即得到放大电路的小信号等效电路。 注意受控电流源的方向。（图略） (3)ｒbe=200+(1+β)26mA/ＩEQ =857Ω ＡV=-β(ＲC//ＲL)/ｒbe=-155.6 (4)因为ｖEB=-ｖi+ＶCb1=-ｖi+ＶEB 12 从输出波形可以看出，输出波形对应ｖs正半周出现失真，也即对应ｖEB减小部分出现失真，即为截止失真。减小Ｒb，提高静态工作点，可消除此失真。 说明： 分析这类问题时，要抓住两点：（1）发生饱和失真或截止失真与发射结的电压有关（对于NPN型管子，为ｖBE；对于PNP型管子为ｖEB），发射结电压过大（正半周），发生饱和失真；过小（负半周），发生截止失真。（2）利用放大电路交、直流共存的特点，找出发射结电压与输入信号之间的关系。这里，要利用耦合电容两端的电压不变（因为为大电容，在输入信号变化的范围内，其两端的电压认为近似不变），如上题式子中的ＶCb1=ＶEB。 例4.电路如图所示为一两级直接耦合放大电路，已知两三极管的电流放大倍数均为β，输入电阻为ｒbe，电路参数如图，计算放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 解：本放大电路为一两级直接耦合放大电路，两极都是共集电极组态。计算其性能指标时，应注意级间的相互影响。 （1）求电压放大倍数 ＡV=ＶO/Ｖi 画出放大电路的小信号等效电路。 ＡV1=ＶO1/Ｖi=（1+β）（Re1//RL1）/[ｒbe+（1+β）（Re1//RL1）] ＡV2=ＶO/ＶO1=（1+β）（Re2//RL）/[ｒbe+（1+β）（Re2//RL）] ＡV=ＶO/Ｖi=ＡV1*ＡV2 其中：RL1为第一级放大电路的负载电阻，RL1=ｒbe+（1+β）（Re2//RL） （2）输入电阻Ri Ri=Ｖi/Ii=Rb1//[ｒbe+（1+β）（Re1//RL1） （3）输出电阻Ro Ro=Re2//[（ｒbe+Ro1）/（1+β）] 其中：Ro1为第一级放大电路的输出电阻，Ro1=Re1//[（ｒbe+（Rb1//Rs））/（1+β）] 单 元 检 测 （三） 1、测得某NPN管得ＶBE＝0.7V，ＶCE＝0.2V，由此可判定它工作在_______区。 2、为保证BJT共发射极放大器不产生削波失真，并要求在2K得负载上有不小于2V得信号电压幅度，在选择静态工作点时，就应保证|ＩCQ|≥_______，|ＶCEQ|≥_______。 3、在晶体管放大电路中测得三个晶体管的各个电极的电位如图所示。试判断各晶体管的类型(是PNP管还是NPN管,是硅管还是锗管),并区分e、b、c三个电极。 4、用万用表直流电压档测得电路中晶体管各电极的对地电位，试判断这些晶体管分别处于那种工作状态（饱和、截止、放大、倒置或已损坏）。 5、如下电路能否实现正常放大？ 6、某同学为验证基本共射放大电路电压放大倍数与静态工作点的关系，在线性放大条件下对同一个电路测了四组数据。找出其中错误的一组。 A. Ic=0.5mA,Ui=10mV,Uo=0.37V B.Ic=1.0mA,Ui=10mV,Uo=0.62V C. Ic=1.5mA,Ui=10mV,Uo=0.96V D.Ic=2mA,Ui=10mV,Uo=0.45V 7、在由PNP晶体管组成的基本共射放大电路中，当输入信号为1KHz、5mV的正弦电压时，输出电压波形出现了顶部削平的失真。这种失真是____。 A.饱和失真 B.截止失真 C.交越失真 D.频率失真 8、在如图所示的基本放大电路中，输出端接有负载电阻RL，输入端加有正弦信号电压。若输出电压波形出现底部削平的饱和失真，在不改变输入信号的条件下，减小RL的值，将出现什么现象？ A.可能使失真消失 B.失真更加严重 C. 可能出现波形两头都削平的失真。 9、为了使一个电压信号能得到有效的放大，而且能向 负载提供足够大的电流，应在这个信号源后面接入什么电路？ A.共射电路 B.共基电路 C.共集电路 10、在如图所示的放大电路中，设Vcc=10V， Rb1=4KΩ,Rb2=6KΩ,Rc=2KΩ,Re=3.3KΩ,Rl=2KΩ。电容C1，C2和Ce都足够大。若更换晶体管使β由50改为100，ｒbb'约为0)，则此放大电路的电压放大倍数____。 A.约为原来的2倍 B.约为原来的0.5倍 C.基本不变 D.约为原来的4倍 11、对于如图所示电路，问关于放大倍数的计算，以下式子哪个正确？ 13 A.-β×[(Rc||RL)/(rbe+Re)] B.-β[(Rc||RL)/rbe] C.-β×[(Rc||RL)/(Rb1||Rb2||rbe)] 12、设图所示的的放大电路处于正常放大状态，各电容都足够大。则该电路的输入电阻为____。 A. Ri=Re||[rbe+(Rb1+ Rb2)] B. Ri=Re||rbe C. Ri=Re||{[rbe+(Rb1+ Rb2)] /(1+β)} D.Ri=Re||[rbe/(1+β)] 13、一个放大电路的中频电压放大倍数 Ａvm=-10, ｆL=50Hz, ｆH=100KHz ，由图中Ｖi的波形分别画出对应的Ｖo波形。 14、电路如图所示(用(a)增大,(b)减小,(c)不变或基本不变填空) ①若将电路中Ce 由100μF ,改为10μF,则|Avm|将_______,ｆL将________,ｆH将 ________ ,中频相移将 _________. ②若将一个6800pF 的电容错焊到管子b,c两极之间,则|Avm|将______, ｆL将_______, ｆH将________ ③若换一个ｆT较低的晶体管,则|Avm|将_______,ｆL将_______,ｆH将 14 _______. 15、一个放大电路的对数幅频特性如图所示.由图可知,中频放大倍数 |Avm|=_______, ｆL为_______,ｆH为________,当信号频率为ｆL或ｆH时,实际的电压增益为 ________. 16、已知一放大电路对数幅频特性如图，回答： （1）该电路由几级阻容耦合电路组成？ （2）每一级的ｆL及ｆH各是多少？ （3）总的放大倍数|Ａvm|、ｆL、ｆH有多大？ 17、电路如图，设两管β=100,ｒbb'=0,ＶBE=0.7V, 求:（1）ＩC1,ＶCE1,ＩC2,ＶCE2. （2）Ａv1,Ａv2及Ａv （3）Ｒi，Ｒo 18、自举式射极输出器如图，自举电容ＣB足够大，求： （1）静态工作点ＩE （2）输入电阻Ri及电压增益Ａvs=Ｖo/Ｖs 例1．分析共源放大电路 解：1.静态分析 对于耗尽型场效应管，当工作在饱和区时，其漏极电流和漏源间电压由下式近似决定 又 ＶGS=ＩDＲs 将上两式联立，求得ＩD和ＶGS，则ＶGS=ＶDD-ＩD(Ｒd+Ｒs) 2.动态分析 （1）画出微变等效电路 （2）电压放大倍数 Ａv=-ｇm(Ｒd//ＲL)，式中符号表示输出电 压与输入电压反相。由于一般场效应管的跨导只有几个毫西，故场效应管放大电路的放大倍数通常比三极管放大电路的要小。 （3）输入电阻 Ｒi=Ｒg （4）输出电阻 Ｒo=Ｒd 由上述分析可知，共源级放大电路的输出电压与输入电压反相，输入电阻高，输出电阻主要由漏极负载电阻决定。 例2．图(a)和图(b)分别是增强型NMOS和耗尽型NMOS管作为可控电阻使用时的电路和输出特性曲线，试画出二者的电阻特性曲线。 解：对(a)图，由于ｖGS=ｖDS，所以只要在输出特性图中找出ｖGS=ｖDS的相等点，把这些点中的U和I求出，描出的曲线就是电阻特性曲线。 对(b)图，由于ｖGS=0，所以ｖGS=0的这条输出特性曲线就是电阻特性曲线。 例3．已知场效应管电路和场效应管的输出特性曲线如图所示，当Vi电压为1V、2V、3V、4V四种情况时MOS管的工作状态如何? 解：只要在输出特性上作出负载线：ｖDS=ＶDD-ｉD×Ｒd ，负载线和每条输出特性的交点决定Q点，由Q点的位置来决定管子的工作状态。 当Vi电压为1V时，管子处于截止状态；2V、3V时，管子处于放大状态；4V 时管子处于可变电阻区。 例4．放大电路如图示，电路中的电容器对输入交流信号可视为短路，根据构成放大电路的原则，试说明下面的各种电路对交流信号有无放大作用，并 15 说明其理由。 解：（a）管子是P沟道，所以电源电压应该是负电源。 （b) 不能放大，因为没有偏置电压。在电源和栅极间接电阻加以解决。 例5.图示场效应管放大电路的组态是（） （1）共漏；（2）共源；（3）共栅；（4）差动放大 解：共源组态。因为输入信号加在T1管的栅极，输出信号取自T1管的漏极，所以为共源组态。T2为有源负载，作为T1管的漏极电阻。 单 元 检 测（四） 1、试判断如图所示的电路对正弦信号有无放大作用，并简要说明理由。 2、场效应管从结构上分成________和________两大类型，它属于_______控制型器件。 3、场效应管（FET）的输入电阻比双极型晶体管（BJT）的输入电阻_______。 4、图所示为某MOS管放大电路的外部电路，由图即可判定该管为_______型MOS管。 16 5、判断下列管子各工作在什么状态，并简要说明理由。 （a） （b） 6、两级放大电路如图所示，已知T1管的gm，T2管的rbe、β （1）画出小信号等效电路； （2）求放大电路的中频电压放大倍数Av的表达式及Ri、Ro的表达式。 7、图所示的FET放大电路中，两管T1、T2的小信号参数相同，低频跨导为g，C1～C3为耦合、旁路电容。 （1）T1在电路中起什么作用？ （2）画出放大电路中频小信号等效电路。 8、图所示场效应管的转移特性曲线，由图可知，该管的类型是________沟道________MOS管。 9、指出图中各晶体管分别组成何种放大电路组态，并在图中正确标出各直流电源的极性和电解电容C的极性。（在电源前加正、负号，在电解电容正极性端加正号。） 10、电路如图，已知:T1管ｇm=0.8mA/V,T2管ｒbe=1.2kΩ，β=100；C1、C2、C3、Cs交流短路。 （1）画出小信号等效电路。 （2）求Ri、Ro及Av。 11、场效应管自举电路如图，已知ＶDD=+20V，Rg=51MΩ,Rg1=200kΩ， Rg2=200kΩ，Rs=22kΩ,ｇm=1mA/V，自举电容C很大，可以认为交流短路。 求:（1）无自举电路的输入电阻Ri。 （2）有自举电路的输入电阻Ri。 （3）说明自举的作用。 四、功率放大电路的一般问题 一、 功率放大电路与电压放大电路的比较 比较内容 电压放大电路 功率放大电路 主要功能 放大较小或微弱的电压信号 向负载提供较大的输出功率 大信号工作状态或尽限运晶体管工作状态 小信号工作，有一定的静态电流，甲类应用 用，静态电流很小或为零，甲乙类或乙类应用 分析方法 信号等效电路法 图解法 输出波形 非线性失真小 失真限制在允许范围内 主要性能指标 增益，输入和输出电阻 最大不失真输出功率，效率，管耗 电路形式 三种基本组态，直接耦合或阻容耦合 单管功放，OCL，OTL 研究重点 Q点、主要性能指标 主要性能指标，功率管的安全工作、散热和保护 一个实用的放大器通常由输入级、中间级、输出级组成。前两级为电压放大电路，后一级为负载提供足够大输出功率，为功率放大电路。但不论哪种放大电路，其负载上都存在电流、电压、功率，所以名称上的不同，只表示强调的内容不同。具体性能比较如上表。 二、功率放大电路的一般问题： 1. 要输出功率尽可能大。 2. 输出功率尽量高。 3. 非线性失真要小。 4. 功率管工作安全可靠，即放大器件的散热问题。 三、功率放大电路主要性能指标: 1.输出功率和最大不失真输出功率 输出功率:是指输出端变化的电压和电流有效值的乘积，即 Ｐo=Ｖo·Ｉo=(Ｖom·Ｉom)/2=(Ｖom)2 /(2ＲL) 其中Ｖom和Ｉom分别表示输出电压和输出电流的交流峰值,RL为负载电阻。 输出电压与输出电流与输入信号的大小有关。当输入信号达到允许的最大值（以输出波形失真度不超过允许值为准）时，输出功率将达到“最大不 失真输出功率”，即Ｐom=(Ｖcem·Ｉcm)/2=(Ｖcem)2 /(2ＲL) 其中Ｖcem和Ｉcm为相应量的峰值最大值。 2.直流电源供给的功率 直流电源供给的功率是指一个周期内的平均功率。直流电源供给的功率，一部分转换为负载所需的交流功率，还有一部分被功率管消耗。 3.转换效率 η=Ｐo/Ｐv=3.14×Ｖom/(4Ｖcc) 在理想情况下,当Ｖom=Ｖcc时，效率为78.5%。 4.管耗 ＰT=ＰT1 +ＰT2=ＰV -Ｐo=2(ＶCC·Ｖom/π-Ｖom·Ｖom/4)／ＲL 四、功率放大电路放大管三种工作状态 17 甲类、乙类、甲乙类 5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL） 一、电路的组成 放大管工作在乙类状态，显然功耗小，有利于提高效率，但输出波形失真严重。如果用两个对称的异型管（一个NPN型，一个PNP型），使之都工作在乙类放大状态，但一个在输入信号正半周期工作，另一个在负半周期工作，同时使两电路输出加到某一负载上，从而在负载上得到一个稳定完整波形。即组成乙类互补对称功率放大电路，从而解决了效率与失真问题。 二、电路工作原理 在电路中，当Vi> =0，即在正弦输入信号的正半周期，NPN型的管因正偏而导通，在负载上出现输出电压Vo 的正半周期，而PNP型管因反偏而截止；在Vi< =0， 即输入信号的负半周期，NPN型管因反偏而截止，而PNP型管因正偏而导通，在负载上出现输出电压Vo 的负半周期。这样，负载在输入信号的整个周期中都有电流流过，输出电压是一个完整的正弦波。 三、分析计算(利用图解法来求解) 1.性能指标的计算 （1）输出功率 Ｐo=ＶoＩo=（ＶomＩom）/2=（Ｖom）2 /（2ＲL） （2）管耗 ＰT=ＰT1+ＰT2=(2/ＲL)(ＶCCＶom/3.14 -Ｖom2 /4) （3）电源供给功率 ＰV=ＰO+ＰT=2ＶccＶom/(3.14ＲL) （4）效率 η=3.14Ｖom/(4Ｖcc) 2.功率管的选择 （1）最大管耗与最大输出功率关系 当 Ｖom=0.637Ｖcc 时，每个功率管有最大管耗ＰT(max)=0.2Po(max)。 （2）功率管选择原则 a.每一功率管集电极最大允许管耗ＰCM >0.2 Ｐo(max)。 b.一管导通时，另一管截止，后者C、E 极间的承受的最大反压近似为2Vcc，所以管子的Ｖ（BR）CEO >2Ｖcc。 c.导通的最大电流Ｉom(max)=Ｖcc/ＲL，所以管子的集电极允许电流ＩCM>Ｖcc/ＲL 。 d.为避免功率管二次击穿，管参数选择应留有余量。 5.3 甲乙类互补对称功率放大电路 一、交越失真 由于三极管输入特性有门槛电压，特性开始部分非线性又比较严重，在两管交替工作点前后，出现一段两管电流均为零因而负载电流和电压均为零的时间，使输出波形出现了“交越失真”。 二、甲乙类双电源互补对称功率放大电路 18 1.电路组成及电路工作原理：在两管的基极之间产生一个合适的偏压，使它们处于微导通状态，两管各有不大的静态电流，电路工作在甲乙类，由于iL=iC1-iC2 ，输出波形接近于正弦波，基本上可以实现线性放大。 2.性能指标计算及选管原则（同乙类功放） 三、甲乙类单电源互补对称功放：（OTL） 1.电路组成及分析： 它与OCL电路的根本区别在于输出端接有大电容C。就直流而言，只要两管特性相同，Ｋ点的电位ＶK=Vcc/2，而大电容C 被充电到ＶC=Ｖ K=Vcc/2 。就交流而言，只要时间常数;RLC比输入信号的最大周期大得多，电容上电压可看作固定不变，而C对交流可视为短路。这样，用单电源和C 就可代替OCL电路的双电源。T1管上的电压是Vcc 与VK 之 差，等于 Vcc/2 ，而T2 管的电源电压就是0与ＶK 之差，等于Vcc/2 。OTL电路的工作情况与OCL电路完全相同。但是在用公式估算性能指标时，要用Vcc/2代替 。 2.选管原则:(同双电源互补对称功放)原公式中Vcc用Vcc/2替代。 3.带自举的单电源互补对称电路 5.4 集成功率放大器 集成功率放大器可分为通用型和专用型两大类。使用时，注意了解其内部电路组成特点及各管脚作用，以便合理使用集成功率放大器。 一、集成功放的性能特点： 与分立器件构成的功率放大器相比，体积小、重量轻、成本低、外接元件少、调试简单、使用方便，且温度稳定性好，功耗低，电源利用率高，失真小，具有过流保护、过热保护、过压保护及自启动、消噪等功能。 二、集成功放的结构特点： 对于不同规格、型号的集成功率放大器，其内部组成电路千差万别。但总体上大到分为前置放大级（输入级），中间放大级，互补或准互补输出级，过流、过压、过热保护电路等。其内部电路为直接耦合多级放大器。 基本要求 熟练掌握： 功率放大电路OCL、OTL的工作原理，输出功率和效率 的估算。 正确理解： 非线性失真。 难点重点 学习时，首先从功率放大电路与电压放大电路比较中，明确功率放大电路主要问题，本章内容是围绕这一中心展开。 抓住功放电路中主要矛盾：提高效率及非线性失真之间的矛盾，推出OCL，OTL几种功能的电路。 一、用图解法分析电路的性能指标 1.合成特性曲线 (1) 横坐标：ｖCE1为正，ｖCE2为负，即-ｖCE2为正，方向为从左至右。 对应点：ｖCE1=2Vcc ，-ｖCE2=0；ｖCE1=Vcc ，-ｖCE2=Vcc；ｖCE1=0 ，-ｖCE2=2ＶCC (2) 纵坐标：ｉC1、ｉC2方向相反，所以两个纵坐标反向。 (3) 静态工作点：静态时,两管的Q点在横坐标上，且重合。 ＶCEQ1=Ｖcc，-ＶCEQ2=Ｖcc，ＩC1=ＩC2=0 (4) 交流负载线：两管参数相同，其交线负载线是同一条过（ＶCC，0）的直线。 (5) ｖo的正向为从右向左，零点为两管的Q点，T1导通ｖo=Vcc-ｖCE1；T2导通 ｖo=-Vcc-ｖCE2。 2.性能指标计算 (1) 输出功率Po 当输入信号足够大，且输出波形不失真，则输出电压达最大值，即Ｖom(max)=Ｖcc-ＶCES 最大不失真功率Ｐo(max)=1/2*(Ｖcc-ＶCES)*(Ｖcc-ＶCES)／ＲL 理想情况下,ＶCES=0，Ｖom(max)=Ｖcc，则Ｐo(max)=1/2*Ｖcc*Ｖcc／ＲL (2) 直流电源供给的功率ＰV （注意:直流电源供给的功率ＰV与输入信号有关。） (3)电路的能量转换效率 理想情况，η=78.5%；要提高效率,在满足失真要求条件下,应尽可能加大输入信号的幅度,同时减少管子饱和压降ＶCES。 二、乙类、甲乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL）：（参考内容提要） 三、甲乙类单电源互补对称功率放大电路（OTL）：（参考内容提要） 例1.设放大电路的输入信号为正弦波，问在什么情况下，电路的输出出现饱和及截止失真？在什么情况下出现交越失真？ 答：饱和失真和截止失真是由于静态工作点设置不合理（偏高或偏低）及输入信号过大而产生的。而交越失真是由于三极管输入特性的非线性造成的。 例2.设电路如图所示，管子在输入信号vi作用下，在一周期内T1和T2轮流导电约180，电源电压Vcc=20V，负载 RL=8Ω,试计算： （1）在输入信号Vi=10V（有效值）时，电路的输出功率，管耗，直流电源供给功率和效率。 （2）当输入信号Vi的幅值为Vim=Vcc=20V时，电源的输出功率，管耗，直流电源供给功率和效率。 解：（1） Ｖi=10V 时 Ｖim=14V ,Ｖom=14V Ｐo=Ｖom×Ｖom/2ＲL=142/(2×8)=12.25W ＰT1=(ＶccＶom/Ｔ1-ＶomＶom/4) /ＲL =5.02W η=Ｐo/Ｐv=12.25/22.29×100%=54.96% （2） Ｖim=Ｖcc=20V Ｖom=20V Ｐo=20×20/(2×8)=25W ＰT1=6.85W Ｐv=31.85W η=78.5% 例3.单电源互补对称电路如图所示，设T1,T2的特性完全对称，Vi为正弦波，试回答下列问题： （1）静态时，电容两端电压应是多少？调整哪个电阻能满足这个要求？ （2）动态时，若输出电压出现交越失真，应调哪个电阻？如何调整？ （3）若R1=R3=1.1kΩ,T1和T2的β=40，|ＶBE|=0.7V,ＰCM=400mV,假设 D1,D2,R2中任意一个开路，将会产生什么后果？ 解：(1）Vc2=Vcc/2=6V，调R1或R3可以满足。 （2）交越失真，可以增大R2。 （3）由于T1,T2的静态功耗 ＰT1=ＰT2=βＩBＶCE=β(Ｖcc-2|ＶBE|)/(Ｒ1+Ｒ3)-Ｖcc/2=1156mV>>ＰCM, 所以会烧坏功放管。 例4.图为某收音机的输出电路 （１）说明电路的名称； （２）简述C2、C3、R4、R5的作用； （３）已知电路的最大输出功率Pmax=6.25w, 计算对称功率管T2、T3的饱和压降|Vces|。 答：（１）OTL功率放大电路。 （２）C２、C３组成的自举电路，可增大输出幅度。C３使加到T2、T3管的交流信号相等，有助于使输出波形正负对称。R４为T２、T３提供偏置电压，克服交越失真。R5通过直流负反馈的方式为T１提供偏置且稳定静态工作点。调节R５可使K点电位达到０.５Vcc。 （３）|ＶCES|=2V 例5.以集成运放为前置放大级的功率放大电路如图所示。设集成运放A的特性理想，试问 19 （1）R2引入什么类型反馈？（2）输出功率Po是多大？（3）输出电压仍有较大的交越失真吗？为什么？ 解：（1）R2引入交、直流电压并联负反馈。 （2） （3）由于有高增益的集成运放 作前置级，且R2引入深度负反馈，从定性讲，负反馈可以减小电路产生的非线性失真，因此由晶体管输入特性非线性产生的交越失真也将被大大减小。 单 元 检 测（五） 1.判断对错: （1）功率的放大电路的主要作用是向负载提供足够大的功率信号。（ ） （2）功率的放大电路有功率放大作用，电压放大电路只有电压放大作用而没有功率放大作用。（ ） （3）功放中,输出功率最大时,功放管的损耗也最大。（ ） （4）由于功率放大电路中的晶体管处于大信号工作状态，所以微变等效电路已不再适用。（ ） （5）在输入电平为零时,甲乙类功放电路中电源所消耗功率是两个管子静态电流与电源电压的乘积。（ ） （6）在OTL功放电路中,若在负载8Ω的扬声器两端并接一个同样的8Ω扬声器,则总的输出功率不变,只是每个扬声器得到的功率比原来少一半。（ ） 20 2.图所示电路工作在_______类，静态损耗为_______；电路可能产生的最大输出功率为_______，每个管子的最大管耗为输出功率的_______倍。 3.功率放大电路的主要特点是（任写两点）_____________________________________。 4.乙类放大器中每个晶体管的导通角是_______，该放大器的理想效率为_______，每个管子所承受的最大电压为_______。 5.OCL功率放大电路如图所示，设T1、T2的特性完全对称 （1）T1与T2管工作在何种方式？（甲类、乙类、甲乙类） （2）说明D1与D2在电路中的作用； （3）若输入为正弦信号，互补管T1、T2的饱和压降ＶCES＝1V，计算负载上所能得到的最大不失真输出功率； （4）求输出最大时输入电压的幅值Vim。 6.某集成电路的输出级如图所示 （1）R2、R3和T5构成的是什么电路，在电路中起何作用； （2）复合管T3、T4构成的是什么类型的复合管； （3）静态时，负载RL两端的电压应为多少？ （4）在输入信号的正半周，试分析电路的工作情况。 题6图 题7图 7.OCL电路如图所示： （1）调整电路静态工作点应调整电路中的哪个元件？如何确定静态工作点是否调好？ （2）动态时，若输出Ｖo出现正负半周衔接不上的现象，为何失真？应调哪个元件，怎样调才能消除失真？ （3）当Ｖcc=15V,RL=8Ω，ＶCES=2V,求最大不失真输出功率Pom? （4)为保证电路正常工作，选择三极管参数Pcm,ＶCEO和Icm应为多大？ 8.OTL功放电路如图所示，已知ＶCES=1V，Vcc=20V，RL=8Ω （1）静态时，电容C3两端电压是多少？调整哪个电阻能满足这个要求？ （2）求电路最大不失真功率？ （3）若电路输出电压为最大值Vom,对应输入信号Vi有效值约为多少？ 9. 电路如图，其T1管偏置电路未画出，若输入正弦信号管子ＶCES可忽略。 （1)T1的工作方式( )；T2的工作方式( )；T3的 工作方式( ) a.甲类 b.乙类 c甲乙类 （2)电路的最大输出功率为( ) a)Vcc×Vcc/2RL；b)Vcc×Vcc/4RL；c)Vcc×Vcc/RL；d)Vcc×Vcc/8R 10.OTL电路如图，设其最大不失真功率为6.25W,晶体管饱和压降及静态功耗可忽略不计。 （1)电源电压VCC至少应取多少？ （2）T2,T3的Pcm至少应选多大？ （3）若输出波形出现交越失真，应调哪个电阻？ （4）若输出波形出现一边削峰失真，应调哪个电阻？ 6.1集成电路运算放大器中的电流源 1．基本电流源 分压式射极偏置电路为基本电流源电路。当三级管工作在放大区，由于射极电流仅由两分压电阻决定，因此当负载发生变化（也即集电极电阻发生变化），输出电流（即集电极电流）保持不变，体现了恒流特性。 2．有源负载 由于电流源具有直流电阻小而交流电阻大的特点，因此在模拟集成电路中，常把它作为负载使用，称为有源负载。 3．电流源的应用 （1）为集成运放各级提供稳定的偏置电流； （2）作为各放大级的有源负载，提高电压增益。 6.2差分式放大电路 主要作用：作为多级放大电路的输入级，抑制零点漂移。 一、基本差分放大电路 电路特点：由两个互为发射极耦合的共射电路组成，电路参数完全对称。它有两个输入端，两个输出端，当输出信号从任一集电极取出，称为单端输出，而当从两个集电极之间取出，则称为双端输出或浮动输出。 1．差分式放大电路的类型： 按输入和输出的方式分为：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。 2．静态分析 静态是指无外输入信号时电路所处的状态。因此，在进行静态分析时，应把输入信号置零，即输入端短路。 共用电阻Re在半电路中应等效为2Re。 3．动态分析 （1）差模信号与共模信号 在讨论差分放大电路的性能特点时，必须先区分差模信号和共模信号这两个不同的概念，因为差分放大电路对差模信号和共模信号具有完全不同的放大性能。 一对任意数值的输入信号可以用差模信号和共模信号来表示。通常，可以认为，共模信号是由一对幅值相等、极性相同的输入信号组成，差模信号是由一对幅值相等、极性相反的输入信号组成。 （2）垂直对称网络的二等分 垂直对称二端口网络，当在两输入端分别加上幅值相等、极性相同的信号和幅值相等、极性相反的输入信号时，其垂直对称线上分别等效为开路和对地短接。这样，一个二端口网络变分解为两个半网络。 （3）差模信号输入 将差分放大电路分解为两个半电路，在半电路中： 双端输入：共用电阻Re短接或恒流源交流短接；单端输入共用电阻Re或恒流源开路。 ①差模增益：指差分放大电路差模输出电压对差模输入电压的比值，单端输出时差模增益为双端输出时的一半。 ②差模输入电阻：指差分放大电路从两输入端看进去所呈现的电阻，其值为两共射放大电路输入电阻之和。 ③差模输出电阻：单端输出时，任一端的差模输出电阻即为共射放大电路的输出电阻；双端输出时，差模输出电阻为两共射放大电路输出电阻之和。 （4）共模信号输入 将差分放大电路分解为两个半电路，在半电路中 共用电阻Re等效为2*Re。 ①共模增益：双端输出时，共模电压增益为0，因此，一般只考虑单端输出时共模电压增益。 ②共模输入电阻：差分放大电路任一输入端看入的电阻。 ③共模输出电阻：差分放大电路任一输出端呈现的电阻。 （5）共模抑制比 共模抑制比是差分放大电路的重要性能指标之一，它表明了差分放大电路放大差模输入信号和抑制共模信号的相对能力。 21 （6）抑制零点漂移的原理 利用电路的对称性和发射级电阻Re或恒流源形成的共模负反馈。 二、有源负载差分放大电路（带恒流源电路） 从以上分析可以看出，为了增大共模抑制比，除了力求差分放大电路完全对称外，还应增大发射极电阻Re。但是Re过大，不仅集成工艺难以实现，而且会使放大电路两管的静态工作点电流偏低。为了解决这个矛盾，可以采用有源负载电路来代替Re。实践证明，采用恒流源电路的差分放大电路，其共模抑制比可提高1～2个数量级。 三、问题 （1）在差分式放大电路的射极电阻Re上是否要加旁路电容Ce？ 答：不能加。因为Re电阻对输入信号的差模分量，其上电流的变化量为0，所以不必加旁路电容Ce。再者Re对输入信号的共模分量，形成较强的负反馈来抑制零漂，所以不能加旁路电容Ce。 （2）在差分放大电路分析中，为什么要考虑信号源内阻Rs？ 答：差分式放大电路是直接耦合放大电路，输入端无耦合电容，Rs的不同会影响管子的静态工作点，Rs不同影响也不同。一般经常在信号源和输入管基极间接较大的电阻Rs。 6.3集成电路运算放大器 集成运算放大器是一种高增益的直接耦合多级放大电路，通常由输入级、中间级、输出级及偏置电路组成。 输入级：通常由双输入差分放大电路构成。主要作用是提高抑制共模信号能力，提高输入电阻。 中间级：带恒流源负载和复合管的差放和共射电路组成的高增益的电压放大级，主要作用是提高电压增益。 输出级：采用互补对称功放或射极输出器组成，主要是降低输出电阻，提高带负载能力。 6.4集成电路运算放大器的主要参数 一、输入误差信号： 输入失调电压VIO和输入失调电流IIO； 输入失调电压温漂ΔVIO/ΔT和输入失调电流温漂ΔIIO/ΔT； 输入偏置电流IIB 二、开环差模参数 开环差模电压增益AVO、最大差模输入电压Vidmax、差模输入电阻Rid、开环输出电阻Rod、最大输出电流Iomax、开环带宽 BW、单位增益带宽 BWG等。 三、共模参数 共模抑制比KCMR、最大共模输入电压Vicmax、共模输入电阻Ric 四、瞬态参数 转换速率SR等。 22 五、电源参数 电源电压范围、静态功耗等。 基本要求 正确理解：共模抑制 熟练掌握：差分放大电路工作原理，输入输出方式，差模增益，差 模输入和输出电阻，理想运放、实际运放的主要参数 难点重点 1．学好差分放大电路，应把重点放在如何正确画出半电路的直流通路、差模等效电路和共模等效电路上，即要正确决定电路中各个电阻（特别是共用电阻）在不同工作状态的值。 2．为了熟练掌握差分放大电路的输入输出方式，应掌握如下规律： （1）从输出端来说，双端输出是充分利用了两管的放大能力，而单端输出只利用了单边的放大能力。差分放大电路实质上是利用电路的复杂性来换取抑制零点漂移的效果。 （2）从输入端来说，因为单端输入可以等效为双端差模输入和共模输入的叠加，所以单端输入的效果与双端输入几乎一样。 （3）在进行差分放大电路静态工作点的估算时，要特别注意在单端输出的情况下，虽然两管的BQ、EQ、CQ取决于射极回路，因而是两垂直对称的，但两管的集电极电流却是不对称的。 3．差分式放大电路的特点 （1）在电路组成上引入共模负反馈，电路具有对称性。分为长尾电路和带恒流源的电路。 （2）在电路性能上有较强的抑制共模信号（抑制零点飘移）能力和放大差模信号的能力。 基本要求 正确理解：共模抑制 熟练掌握：差分放大电路工作原理，输入输出方式，差模增益，差 模输入和输出电阻，理想运放、实际运放的主要参数 难点重点 1．学好差分放大电路，应把重点放在如何正确画出半电路的直流通路、差模等效电路和共模等效电路上，即要正确决定电路中各个电阻（特别是共用电阻）在不同工作状态的值。 2．为了熟练掌握差分放大电路的输入输出方式，应掌握如下规律： （1）从输出端来说，双端输出是充分利用了两管的放大能力，而单端输出只利用了单边的放大能力。差分放大电路实质上是利用电路的复杂性来换取抑制零点漂移的效果。 （2）从输入端来说，因为单端输入可以等效为双端差模输入和共模输入的叠加，所以单端输入的效果与双端输入几乎一样。 （3）在进行差分放大电路静态工作点的估算时，要特别注意在单端输出的情况下，虽然两管的BQ、EQ、CQ取决于射极回路，因而是两垂直对称的，但两管的集电极电流却是不对称的。 3．差分式放大电路的特点 （1）在电路组成上引入共模负反馈，电路具有对称性。分为长尾电路和带恒流源的电路。 （2）在电路性能上有较强的抑制共模信号（抑制零点飘移）能力和放大差模信号的能力。 例1．集成运放的输入级为什么采用差分式放大电路？对集成运放的中间级和输出级各有什么要求？一般采用什么样的电路形式？ 集成运算放大器是一个高增益直接耦合多级放大电路，直耦多级放大电路存在零点漂移现象，尤以输入级的零点漂移最为严重。差动放大电路利用电路的对称性和发射级电阻Re或恒流源形成的共模负反馈，对零点漂移有很强的抑制所用，所以输入级常采用差分放大电路，它对共模信号有很强的抑制力。 中间级主要是提供高的电压增益，中间级的电路形式多为差分电路和带有源负载的高增益放大器。 输出级主要是降低输出电阻，提高带负载能力。输出级主要由PNP和NPN两种极性的三极管或复合管组成，以获得正负两个极性的输出电压或电流。 例2．电流源在模拟集成电路中可起到什么作用？为什么用它作为放大电路的有源负载？ 答：在模拟集成电路中，电流源常作为有源负载使用。这是由于电流源具有直流电阻小而交流电阻大的特点。关于这一特点可以这样理解：构成电流源的三极管工作在放大区，放大区的输出特性曲线近似水平而微有上翘，因此曲线上任一点（即Ｑ点）的切线斜率很小，而斜率的倒数为交流电阻，即等效交流电阻很大。而等效直流电阻为同一点与原点连线斜率的倒数，显然较小。直流电阻和交流电阻不同，这是由于三极管特性的非线性所致。 例3．定性分析图所示电路，说明T1、T2在电路中的作用。 答：输入信号加在T1管基极，输出信号取自T1管发射极，因此T1管构成共集电路。T2管构成了电流源，作为T1管发射极的有源负载。 例4．差分式放大器如图，已知 Vcc=6V， Rb=6KΩ，Rc=6KΩ，Re=5.1KΩ， ＶBE=0.7V，ｒbb'=700Ω，β=100。计算： （1）电路静态工作点（ ＩCQ、ＶCEQ ） （2）差模电压放大倍数 。 （3）差模输入电阻 、输出电阻 。 解：1.静态工作点： 思路：因为求静态工作点是电路 的直流工作状态。所以ＶI1=ＶI2=0 (画出直流通路）。简化分析，可近似认为两三极管基极电位ＶB=0 。 发射极电位ＶE=-ＶBE =-0.7V 射极电阻Re上电流ＩE=（ＶE+ＶEE）/Re =1.04mA ，因为T1、T2对称性，所以 ＩCQ1=ＩCQ2 =1/2×ＩE =0.52mA ＶCEQ1 =ＶCEQ2 =ＶC -ＶE =(6-Rc.ＩCQ )-(-0.7)=3.58V 2.求差模电压放大倍数。 思路：首先画出差模信号工作时电路交流通路,Re电阻交流短接。然后利用第三章放大电路分析方法进行求解。 Avd =Vo/Vi= -βRc/(Rb+ｒbe) ｒbe= ｒbb'+(1+β)26/ＩEQ =100+(1+100)26/0.52 =5.15K 所以，Avd=-84 3.求输入电阻及输出电阻 由交流通路可直接求得 Rid=2(Rb +ｒbe )=14.3K Rod=2Rc =1.2K 例5．若上题输出电压ｖo从C2取出，即ｖo =ｖC2 ，其它不变 求：（1）差模电压放大倍Avd数。 （2）Rid及Rod 解：（1）Avd =1/2×βRc/(Rb+ｒbe)= 42 （2） Rid=2（Rb+ｒbe ）=14.3K Rod=Rc=6K 单 元 检 测（六） 1、集成运算放大器是一种采用______耦合方式的放大电路，最常见的问题是__________，限于集成工艺的限制，在内部组成上，对高阻值电阻通常采 23 用由三极管或场效应管组成的________来替代，或是采用________的方法来解决。 2、在差动放大电路中，若Vs1=18mV，Vs2=10mV，则输入差模电压Vsd =______mV，共模输入电压Vsc=______mV；若差模电压增益Avd= - 10，共模电压增益Avc= - 0.2，则差动放大电路输出电压Vo=______mV。 3、差动放大电路的基本功能是对差模信号的_______作用和对共模信号的_______作用。 4、差动放大电路抑制零点漂移的原理是 ________________________________________。 5、选择正确答案填空 （1）集成运放电路采用直接耦合方式是因为_______。 a.可获得很大的放大倍数；b.可使温漂小；c.集成工艺难于制造大容量电容。 （2）通用型集成运放适用于放大_______。 a.高频信号；b.低频信号；c.任何频率信号 （3）集成运放制造工艺使得同类半导体管的_______。 a.指标参数准确；b.参数不受温度影响；c.参数一致性好 （4）集成运放的输入级采用差动放大电路是因为可以_______。 a.减小温漂；b.增大放大倍数；c.提供输入电阻 （5）为增大电压放大倍数，集成运放中间级多采用_______。 a.共射放大电路；b.共集放大电路；c.共基放大电路 6、用一个PNP型和一个NPN型管组成等效PNP型符合管时，图所示的abcd接法中，_______是正确的。 7、图电路中，I＝1mA，则Ic3＝_______。 （1）1mA；（2）0.5mA；（3）0.3mA 8、双端输入，双端输出，差分式放大电路如图。 已知：静态时,Vc1=Vc2=10V,Vo=Vc1-Vc2=0， 求：（1）设|Ａvd|=100,Ａvc=0，Ｖi1=10mV, Ｖi2=5mV. 则|Vo|为（ ） a.125mV b.200mV c.250mV d.500mV （2）设Ａvd=-10,Vi1=0.1V,Vi2=-0.1V, 则Vc1（对地）为（ ）, Vc2对地为（ ） a.9V b.10V c.11V d.12V （3）为提高电路的ＫCMR,Ｒe可用（ ）代替。 a.大电容 b.电流源 C、电压源 d.断开 9、某差动放大电路如图，选择正确答案。 （1）静态时，要使Vo=0,应调整元件是（ ） a.Rw b.Rc c.Re d.Rb （2）差模放大时，开关S从1转至2，Vo值变化是（ ） a.增大 b.减小 c.基本不变 （3）共模放大时，开关S从2转至1，实测共模放大倍数|Ａvc|值的变化是（ ） a.增大 b.减小 c.基本不变 10、差分式放大电路如图。电位器Rw的滑动端位于中点，T1,T2管对称。参数β=60，ｒbe=2.6KΩ,ＶBE=0.7V （1）Ｔ1管静态电流Ｉc1约为（ ） a.0.5mA b.0.7mA c.1mA d.1.4mA （2）当Ｖi1=10mV,Ｖi2=-10mV,Ｖo约为（ ） a.560mV b.280mV c.-560mV d.-280mV （3）当Ｖi1=Ｖi2=10mV时，Ｖo约为（ ） a.5mV b.100mV c.-5mV d.-100mV （4）当Ｖi1=15mV,Ｖi2=5mV时，Ｖo约为（ ） a.555mV b.550mV c.270mV d.275mV 7.1反馈的基本概念与分类 反馈在电子电路系统中得到了极其广泛的应用，通过引入反馈，可以改善放大电路的许多性能。 一、什么是反馈 所谓反馈就是把放大电路输出信号（电压或电流）的一部分或全部，通过一定的电路形式（反馈网络）回送到它的输入回路，从而对放大电路的输入信号进行自动调节的过程。 1.反馈的框图 24 7.2负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式 一、负反馈放大电路的方框图 2.闭环放大电路与开环放大电路。3.如何判断一个电路是否存在反馈?（方法） 二、正反馈和负反馈 根据反馈极性的不同，可将反馈分为正反馈和负反馈。 如何判别电路的反馈极性---瞬时极性法。 常见放大器件的瞬时极性关系： BJT由基极输入信号，则各极相位关系(a)图， BJT由发射极输入信号，则各极相位关系(b)图， 运放各极相位关系（c）图。 三、直流反馈、交流反馈与交直流反馈 方法：电容观察法：若反馈通路有隔直电容则为交流反馈；若反馈通路有旁路电容则为直流反馈；若反馈通路无电容，则为交直流反馈。 四、根据反馈信号所联系的放大电路级数有本级反馈和级间反馈。 五、四种基本反馈类型 （1）根据反馈对输出量取样对象的不同，分为电压反馈和电流反馈 方法：将Uo=0（或负载Rl短接），若Xf=0，则为电压反馈；反之则为电流反馈。 （2）根据反馈信号与输入信号在输入端叠加方式的不同，分为串联反馈和并联反馈 方法：将反馈点接地，若Xi仍能输入至放大电路则为串联反馈；反之则为并联反馈。 （3）综合上述两点，反馈分为电压串联、电流串联、电压并联、电流并联四种类型。 下面以一具体的实例来说明反馈类型的判别方法， 1、基本放大电路的放大倍数A 2、反馈网络的反馈系数F 二、负反馈放大电路的一般表达式 1、一般表达式 反馈放大电路的输出信号与输入信号之比，称为反馈放大电路的放大倍数，或称为闭环放大倍数，即 Ａf＝Ａ／（１＋ＡＦ） 2、反馈深度（1+AF） 7.3负反馈对放大电路性能的改善 一、提高放大倍数的稳定性 放大电路中引入负反馈后，在输入信号（Vi或Ii）为定值时，电压负反馈能稳定输出电压，电流负反馈能稳定输出电流。也就是说，负反馈能使放大倍数（指广义的放大倍数）稳定。 二、扩展频带 三、减小非线性失真 四、抑制噪声和干扰 五、改变输入和输出电阻 输入电阻：串联负反馈使输入电阻增加，并联负反馈使输入电阻减小。 输出电阻：电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈使输出电阻增大。 7.4负反馈放大电路的分析方法 分析负反馈放大电路，常用的方法有小信号模型分析法、近似计算法和方框图法三种。在此，只讨论近似计算法。 一、深度负反馈放大电路的特点 在深度负反馈的情况下，反馈信号Xf和外加输入信号近似Xi相等，净输入信号Xid≈0。 二、常用方法 公式法、虚短和虚断概念（参阅难点和重点） 三、计算举例（参阅例题解析） 7.5负反馈放大电路的稳定问题 25 负反馈可以改善放大电路的性能指标，但是负反馈引入不当，会引起放大电路自激。 一、产生自激振荡的原因与条件 当信号频率大大低于或高于中频范围时，因电路中耦合电容、旁路电容、管子的结电容、布线电容等影响， 使ＡＦ的附加相移达到－π，原来中频段的反馈变为正反馈。且当幅值|ＡＦ|≥1时，就产生自激。 只有在三级或三级以上的反馈电路中才有可能产生自激，且反馈深度愈大，愈易产生自激。 二、稳定性判剧 1 要使电路稳定工作,必须破坏产生自激的条件。即： 当 20lg|ＡＦ|=0 dB时 ∆φ<π； 当 ∆φ=π时 20lg|ＡＦ|<0dB 。 2 稳定裕度 反馈放大电路不仅应该稳定，而且应该有一定的稳定裕量。 相位稳定裕量：φm=1800—|∆φ|0 f0≥45 幅值稳定裕量：Gm=20lg|ＡＦ|fc≤-10dB 其中|∆φ|f0为20lg|ＡＦ|=0dB 时，对应的∆φ；20lg|ＡＦ|fc为|∆ φ|=1800 时，对应的20lg|ＡＦ|值。 三、消除自激振荡的方法 1 负反馈尽可能包围单级或两级放大电路 2 限制多级放大电路的反馈深度。 3 频率补偿法或校正法。 基本要求 熟练掌握：（1）反馈基本概念， 反馈放大电路类型和极性判断； （2）负反馈对放大电路性能的影响； （3）深度负反馈下的闭环增益。 正确理解：Ａf=Ａ/（1+ＡＦ）公式的含义 难点重点 1．放大电路中反馈类型的判别方法和对放大电路性能的影响 判别一个电路是否存在反馈，只要分析放大电路的输出回路和输入回路之间是否存在相互联系的电路元件。具体反馈类型的判别方法和对放大电路性能的影响，请附表一。 2．深度负反馈下闭环增益的计算 深度负反馈放大电路的特点：在深度负反馈的情况下，反馈信号Xf和外加输入信号近似Xi相等，净输入信号Xid≈0。 对串联负反馈，取输入电压和反馈电压近似相等，Ｖi≈Ｖf，Ｖid≈0，称虚短； 对并联负反馈，取输入电流和反馈电流近似相等，Ｉi≈Ｉf，Ｉ26 id≈0，称虚断； 实际上，在深度负反馈条件下，放大电路输入端虚短和虚断是同时存在的。 思路：在深度负反馈条件下Ａf=1/Ｆ；-----通过判断反馈类型得到：Ｘi、Ｘf，Ｘi、Ｘf应为电压量或电流量；-----确定出Ｆ的量纲，求值；-----确定出Ａf；如要求Ａvf，再进一步分析电路，找出Ｉo和Ｕo关系或Ｉi和Ｕi关系。 3．“反馈放大电路的反馈极性在线路接成后就固定不变”，这种说法是否正确？ 不正确。反馈放大电路的接线是在假定信号处于中频段时接成的负反馈。在信号处于低频段或高频段时，各级放大电路中由于电路存在电抗器件，出现附加相移，若级数较多时，附加相移大于或等于180度，就会使原来的负反馈转化为正反馈。 例1:判断如图电路的反馈类型 解：（1）利用瞬时极性法判断反馈极性 设T1管基极有一瞬时增量 Vi(Vb1)⊕→Vc1(-)→Vc2⊕→Ve1⊕ 因为，T1管Vb1⊕,Ve1⊕ 所以，T1管的净输入电压UBE减小,所以，为负反馈. （2） 从采样端，利用输出短接法。将输 出端Vo短接，则无反馈量影响输入信号，所以为电压负反馈。 （3）从比较端，由于反馈信号是以电压形式影响输入信号，所以为串联负反馈。 结论：电压串联负反馈。 例2：判断如图电路的反馈类型 解：（1）判断反馈极性 设输入信号Vi即 T1基极有一个瞬时增量 Vb1⊕→Vc1（-）→Ve2（-） 使流过反馈电阻的电流If增加，消减了T1的基极电流，所以为负反馈。 （2）从采样端，Vo端接，由于T2发射极电流存在，所以仍有反馈量影响输入信号，所以为电流负反馈。 （3）从比较端，由于反馈信号是以 电流并联形式影响输入信号，所以为并联负反馈。 结论：电流并联负反馈。 例3：图如例1，在深度负反馈条件下，估算电压放大倍数ＡVf=Vo/ Vi。 解：在深度负反馈条件： 由于已判别是串联负反馈，所以 Ｖi=Ｖf ＡVf=Ｖo/Ｖi=1/（ＦＶ） 反馈网络： 忽略Cf的影响 所以 Ｆv=Ｖf/Ｖo=Ｒe1/(Ｒe1+Ｒf) 所以，Ａvf=(Ｒe1+Ｒf)/Ｒe 例4：电路如图，在深度负反馈条件，估计电压放大倍数Ａvf=Ｖo/Ｖs 解：（1）判断反馈类型 Ｖi(Ｖb)⊕→Ｖc（-） 所以，Ｒf上流过电流削弱流入三极管的输入电流，即为负反馈； 又由反馈信号以电流形式影响输入，为并联反馈； 在采样端将ＲL短接，则无反馈信号影 响输入，所以为电压反馈；即，电压并联负反馈。 （2）估算Ａvf 在深度负反馈条件 Ｉi=ＩfＡvf=Ｖo/Ｖs=Ｖo/（Ｉi×Ｒs）=Ｖo/（Ｉf×Ｒs）=1/（ＦG*Ｒs） 反馈网络ＦG=Ｉf/Ｖo=-1/Ｒf所以，Ａvf=-Ｒf/Ｒs 例5：电压串联负反馈放大电路和电路参数如图所示，设晶体管为3DG6D，β＝60，rbe＝1.8kΩ，试近似计算闭环电压放大倍数Avf。 解：反馈网络由Ｒf和Ｒe1组成，反馈类型为电压串连负反馈。 Ｒe1上的电压为反馈电压Ｖf，Ｖf＝ＶoＲe1/（Ｒe1＋Ｒf） 反馈系数: Ｆ＝Ｖf/Ｖo＝Ｒe1/（Ｒe1＋Ｒf） ＝1/101 闭环电压放大倍数: Ａvf＝Ｖo/Ｖi＝Ｖo/Ｖf＝101 例6：电流并联负反馈放大电路和 电路参数如图所示，试近似估算闭环电压放大倍数Ａvfs。 解：反馈网络由Ｒf和Ｒe2组成，反馈类型为电流串联负反馈，流经Ｒf上的电流为反馈电流Ｉf 反馈系数 Ｆi＝Ｉf/Ｉc2＝-Ｒe2/（Ｒf＋Ｒe2） 闭环电压放大倍数 Ａvfs＝Ｖo/Ｖs＝［-Ｉc2（Ｒc2||ＲL）］／（Ｉi．Ｒs） ＝（-Ｉc2／Ｉf ）．［（Ｒc2||ＲL）／Ｒs］ ＝［（Ｒf＋Ｒe2）／ Ｒe2］．［（Ｒc2||ＲL）／Ｒs］≈2.51 单 元 检 测（七） 1、判断下列说法是否正确 （1）在深度负反馈放大电路中，闭环放大倍数Af=1/F，它与反馈系数有关，而与放大电路开环时的放大倍数无关，因此基本放大电路的参数无实际意义。（ ） （2）若放大电路的负载固定，为使其电压放大倍数稳定，可以引入电压负反馈也可以引入电流负反馈。（ ） （3）负反馈只能改善反馈环路内的放大性能，对反馈环路之外无效。（ ） （4）电压负反馈可以稳定输出电压，流过负载的电流也就必然稳定，因此电压负反馈和电流负反馈都可以稳定输出电流，在这一点上电压负反馈和电流负反馈没有区别。（ ） 2、电压反馈和电流反馈在什么条件下其效果相同，什么条件下效果不同？ 3、选择正确的答案填空。 （1）在放大电路中，为了稳定静态工作点，可以引入________；若要稳定放大倍数，应引入________；希望展宽频带，可以引入________；如要改变输入或输出电阻，可以引入________；为了抑制温漂，可以引入________。（a.直流负反馈，b.交流负反馈，c.直流负反馈和交流负反馈） （2）如希望减小放大电路从信号源索取的电流，则可采用________；如希望取得较强的反馈作用而信号源内阻很大，则宜采用________；如希望负载变化时输出电流稳定，则应引入________；如希望负载变化时输出电压稳定，则应引入________。（a.电压负反馈，b.电流负反馈，c.串联负反馈，d.并联负反馈） 4、电路如图所示，判断其反馈类型。 a） （b） 5、某同学设计一电压放大电路如 图所示。试问电路是否正确？若不正确请在图中改正，并求出电路的增益（要求不增减元件）。 27 （ 6、（1）负反馈所能抑制的干扰和噪声是________。 a. 输入信号所包含的干扰和噪声；b. 反馈环内的干扰和噪声；c. 反馈环外的干扰和噪声；d. 输出信号中的干扰和噪声。 （2） 一个单管共射放大电路如果通过电阻引入负反馈，则________。 a. 一定会产生高频自激；b. 可能产生高频自激；c. 一般不会产生高频自激；d. 一定不会产生高频自激。 7、判断图中的反馈类型和极性；若Vi＝1V，求Vo＝？假设集成运放是理想的。 8、反馈放大电路如图所示 （1）哪些元件构成了反馈网络（交流反馈）？ （2）判断电路中交流反馈的类型。 （3）求反馈系数。 （4）计算闭环电压放大倍数Avf 。 9、放大电路如图所示 （1）为了在Rc2变化时仍能得到稳定的输出电流Io（Io是T2集电极到发射极的电流），应如何引入一个级间反馈电阻Rf（在图中画出）？要求引入的反馈电阻不影响原静态工作点。 （2）若Rf=10KΩ，求引入反馈后的闭环电压放大倍数Avf。 10、电路如图所示 (1)判断级间反馈为何种组态?深度负反馈时,电路的闭环增益应为多少? (2)求负载ＲL上最大输出幅度Ｖom和最大输出功率Ｐom。 （设ＶCES=OV，ＲL=24Ω） (3)若Ｒf=100K，Ｒb2=2KΩ，求ＲL上输出幅度最大时，输入ＶI的有效值为多少？ 8.1基本运算电路 一、比例运算电路 1.反相比例运算电路（反相输入方式） （1）闭环电压放大倍数 Ａvf=Ｖo/Ｖi=-Ｒ2/ Ｒ1 （2 28 ）当Ｒ2=Ｒ1时，闭环电压放大倍数为-1，此时的运算放大电路称为反相器。 （3）由于“虚短”，且同相输入端接地，所以此种组态电路具有虚地特性，即反相输入端近似地电位。 （4）输入电阻小。 2.同相比例运算电路（同相输入方式） （1）闭环电压放大倍数 Ａvf=Ｖo/Ｖi=（Ｒ2+Ｒ1）/Ｒ1=１＋Ｒ2/Ｒ1 （2）当Ｒ1开路时，Ｖo=Ｖi，此时的运算放大电路称为电压跟随器。 （3）由于“虚短”，且反相输入端信号为 （Ｖo*Ｒ1）/（Ｒ2+Ｒ1）不为0，所以同相输入端信号等于 （Ｖo*Ｒ1）/（Ｒ2+Ｒ1）也不为0。即同相电路组态引入共模信号。 （4）输入电阻较大。 二、加、减运算电路 加、减运算电路均有反相输入和同相输入两种输入方式。对于此种电路的计算一般采用叠加定理。 1.加法电路 Ｖo=-（Ｖ1/Ｒ1+Ｖ2/Ｒ2）Ｒf 若将Ｖ2经一级反相器接至加法器输入端，则可实现减法运算： Ｖo=-（Ｖ1/Ｒ1-Ｖ2/Ｒ2）Ｒf 2.减法运算电路（差动输入方式） （1）根据叠加定理，可以认为输出电压Ｖo是在两个输入信号Ｖ1和Ｖ2分别作用下的代数和，即 Ｖo=-（Ｒ2/Ｒ1）Ｖ1+［Ｒ2'/（Ｒ1'+Ｒ2'）］．［（Ｒ1+Ｒ2）/Ｒ1］．Ｖ （2）当R1=R2=R1'=R2' 时，Ｖo=Ｖ2-Ｖ1，实现减法运算。 （3）由于“虚短”，同相输入端输入信号和反相输入端输入信号等于［Ｒ2'/（Ｒ1'+Ｒ2'）］Ｖ2，不为 0，即差动电路组态引入共模信号。 （4）输入电阻较小。 三、积分与微分电路（都有反相输入和同相输入两种输入方式） 1.积分电路 设t=0时，电容两端的电压为0，则 Ｖo=-（1/ＲＣ）∫Ｖi．dt 2.微分电路 微分是积分的逆运算，因此把积分电路中的R和C对调一下，就可构成微分电路。 8.2实际运算放大器运算电路的误差分析 影响运算精度的因素很多，但应注意到，运放各参数对运算精度的影响程度，随应用条件不同而异。因此，从应用的角度出发，在分析一个具体电路的运算误差时，可以有所侧重，只讨论主要误差的来源。 8.3对数和反对数运算电路（不要求） 8.4模拟乘法器 模拟乘法器是实现两个信号相乘作用的电子器件。模拟乘法器不仅应用于模拟信号运算，而且可以进行模拟信号处理，模拟乘法器与集成运放结合，再加上不同的外接电路，可组成平方、开方、高次方和高次方根的运算电路。因此它在通信系统、信号处理、自动控制等领域得到了越来越广泛的应用。 8.5有源滤波电路 一、基本概念 1.无源滤波电路和有源滤波电路 2.有源滤波电路的分类 低通滤波电路（LPF）、高通滤波电路（HPF）、带通滤波电路（BPF）、带阻滤波电路（BEF）和全通滤波电路（APF） 3.主要参数 Ａvp、ｆp、ｆo和Ｑ 二、低通滤波电路 1.一阶低通滤波电路 Ａv=Ｖo/Ｖi=［（Ｒ1+Ｒf）/Ｒ1］．［1/（1+jωＲＣ）］ 2.二阶压控电压源低通滤波电路 三、高通滤波电路 高通与低通滤波电路在电路组成上成对偶关系。 基本要求 正确理解：有源滤波电路 熟练掌握：比例、求和、积分运算电路；虚短和虚断概念 一般了解：其它运算电路 难点重点 1．“虚断”和“虚短”概念 如果为了简化包含有运算放大器的电子电路，总是假设运算放大器是理想的，这样就有“虚短”和“虚断”概念。 “虚短”是指在理想情况下，两个输入端的电位相等，就好像两个输入端短接在一起，但事实上并没有短接，称为“虚短”。虚短的必要条件是运放引入深度负反馈。 “虚断”是指在理想情况下，流入集成运算放大器输入端电流为零。这是由于理想运算放大器的输入电阻无限大，就好像运放两个输入端之间开路。但事实上并没有开路，称为“虚断”。 2．集成运算放大器线性应用电路 集成运算放大器实际上是高增益直耦多级放大电路，它实现线性应用的必要条件是引入深度负反馈。此时，运放本身工作在线性区，两输入端的电压与输出电压成线性关系，各种基本运算电路就是由集成运放加上不同的输入回路和反馈回路构成。 在分析由运放构成的各种基本运算电路时，一定要抓住不同的输入方式（同相或反相）和负反馈这两个基本点。 3．有源滤波电路 有源滤波电路仍属于运放的线性应用电路。滤波功能由RC网络完成，运放构成比例运算电路用以提供增益和提高带负载能力。与无源滤波电路相比有以下优点： （1）负载不是直接和RC网络相连，而是通过高输入阻抗和低输出阻抗的运放来连接，从而使滤波性能不受负载的影响； （2）电路不仅具有滤波功能，而且能起放大作用。 例1.电路如图，A为理想运放，输入波形如图。已知R=10kΩ，C=0.5μF,Vz=±6V，试画出Vo波形。 解：A构成了积分电路 设电容初始电压为0，利用虚短及虚断，当|Vo| 例2.运放运算电路如图所示，导出ｖo=f（ｖ1，ｖ2）的表达式。 解：采用叠加定理 （1）ｖ1单独作用 ｖo1=ｖ1．(1+Ｒ2/Ｒ1)．(-Ｒ4/Ｒ3) （2）ｖ2单独作用 ｖo2=ｖ2．(1+Ｒ4/Ｒ3) （3）ｖo=ｖo1+ｖo2=ｖ1(1+Ｒ2/Ｒ1)．(-Ｒ4/Ｒ3) + ｖ2．(1+Ｒ4/Ｒ3) 29 例3.运放应用电路如图所示，设ｖi=5sinωt(V)，R2＝2R1 （1）试画出ｖo的波形； （2）若去掉Ｄ1，电路工作情况将产生什么变化？ 解：（1） （2） 注：黑色---输入信号，红色---输出信号，波形为用ＥＷＢ仿真结果。 例4.用集成运放组成的欧姆表原理图如图所示，表头用来指示电阻值，满量值为5V，Rx是被测电阻。试问： （1）证明Ｒx和输出电压Ｕo成正比的关系式； （2）计算当Ｒx测试范围为０～５０ＫΩ时，Ｒ1应取多大的电阻？ （3）这种欧姆表有何特点？ （4）使用这种欧姆表时，在操作上应注意些什么问题？在电路上可采用什么措施来解决？ 解：（1）运算放大器构成反相比例运算，所以有Vo=-(Rx/R1)×5，由于R1和输入电压为常数，所以Uo和Rx成正比； （2）当Rx为50K时，Uo达到满量程5V，代入上式后得R1为50K； （3）表头为均匀刻度，线性好，指针偏转角度随被测电阻的增加而增加，精度高； （4）表头不允许开路，否则会损坏指针或烧坏表头线卷。因此，操作时，输入为0，先接好Rx，然而接通-5伏电源；测完后，先去掉电源，再取下Rx。 可以采取的措施①输入接微动开关；②输出接稳压管或限流电阻，以防过压。 例5.电路如图所示，设模拟乘法器和运算放大器都是理想器件，电容C上的初始电压为0，试写出Vo1、Vo2和Vo的表达式。 30 解： 单 元 检 测（八） 1. 判断下列说法是否正确 （1）处于线性工作状态下的集成运放，反相输入端可按\"虚地\"来处理。 （ ） （2）反相比例运算电路属于电压串联负反馈，同相比例运算电路属于电压 并联负反馈。（ ） （3）处于线性工作状态的实际集成运放，在实现信号运算时，两个输入端 对地的直流电阻必须相等，才能防止输入偏置电流ＩIB带来运算误差。（ ） （4）在反相求和电路中，集成运放的反相输入端为虚地点，流过反馈电阻 的电流基本上等于各输入电流之代数和。（ ） 2、（故障分析）电路如图所示，已知R1＝R2＝R3＝R4，假设运放是理想的。当Vi1＝Vi2＝1V时，测得Vo＝1V。你认为这种现象正常吗？若不正常，请分析是哪个电阻可能（有两种可能）出现了开路或短路故障（注：运放本身并未损坏）。 3、一个可调的电压基准电路如图所示，A为理想运放 （1）计算输出电压的可调范围； （2）当负载RL变化时，Vo会随之变化吗？ （3）若把运放A的负电源取消（即－12V端接地），分析此电路能否正常工作？ 4、如图是由理想运放A1、A2组成的半导体三极管β值测量电路 （1）设三极管T为硅管，试求e、b、c各点电压的大致数值； （2）若电压表的读数为800mV，试求被测三极管的β值。 5、同相输入放大电路如图所示，A为理想运放，电位器Rw用来调节输出直流电位 （1）当Vi=0时，调节电位器，输出直流电压Vo的可调范围是多少？ （2）电路的闭环电压放大倍数Avf=？ 6、电路如图,由理想运放组成求和积分器,相应两个输入信号波形如图。设运放最大输入电压Vom=±10V,写出输出关系式Ｖo=f(Ｖi1,Ｖi2)，并画出输出波形。 7、电路如图,写出Ｖo=f(ＶI)表达式,并说明ＶI应满足什么条件? 8、电路如图，A为理想运放，电容上电压初始值为0，且R1=R2=R，C1=C2=C。 求：（1）当Vi1=0时，Vo与Vi2关系式。 （2）当Vi2=0时，Vo与Vi1关系式。 （3）Vi1、Vi2共同作用时，Vo与Vi1、Vi2关系式。 9、电路如图所示，运放、二极管都有理想特性，运放最大输出电压为±15V，输出信号幅度足够大。 10、某同学连了一个二阶低通电路，但发现其幅频特性与低通不符，请在电路中找出错误，并加以改正。 11、相敏检波电路如图（a）所示，Vi 和VGS波形见图（b），设运放为理想，场效应管的电压Vp= -3V，导通时的沟道电阻为0Ω； （1）求ωt在0~π和π~2π期间的Vo 值； （2）画出输出电压波形； 9.1正弦波发生电路的一般问题 一、正弦波发生电路的自激条件 二、正弦波发生电路的组成： 1.基本放大电路A及反馈网络F；2.选频网络；3.稳幅环节 三、正弦波产生电路分类： 根据正弦波产生电路中使用的选频网络不同，正弦波产生电路有多种电路形式。具体分类如下: 名 称 选频网络 分 类 特 点 文氏电桥式 RC产生电路 RC网络 （RC串并联选频网几至几百KHZ 络） 移相式 双T选频网络式 LC产生电路 LC网络 变压器反馈式 几十KHZ以上 电容三点式 电感三点式 石英晶体产生电几十KHZ路 石英晶体 并联式 以上频率高度稳定 四、正弦波发生电路的分析方法： 1.分析电路的组成是否满足正弦波发生电路的组成要求。 2.分析放大电路能否正常工作。 3.检查电路是否满足自激条件： （1）幅值条件 （2）相位条件（方法一、方法二） 4.估算振荡频率fo，它取决于选频网络的参数。 9.2 RC正弦波产生电路 一、RC桥式正弦波产生电路： 1.电路组成： （1）同相放大电路： Av=1+Rf/R2 ，相角为0度 （2）RC串并联网络： 当频率为 ωo=1/(RC）相角为0度，F=1/3 2.电路分析： （1）振荡条件和起振条件： 满足振荡条件,构成正反馈电路。配合适当的电路参数，电路振荡的建立要经历“起 振--增幅--等幅”的振幅稳定过程。即保证从幅值起振条件过渡至幅值平衡条件，电路振荡幅度逐渐趋于稳定。 （2）稳幅措施：随着振荡的建立来改变同相放大电路的增益。 方法一：使用热敏电阻。方法二：用二极管或场效应管做稳幅元件。 （3）振荡频率：1/（2πRC） 3.优缺点：输出波形好，fo易调，但要求电路输入电阻大，输出电阻小。因为选频网络参数R、C不能太小，本电路用于产生低频振荡（1HZ--1MHZ）。 二、其它RC正弦波产生电路 31 1.移相式正弦波产生电路 单门限比较器 迟滞比较器 比较两个电压值的大小。输入与输出为非线性关系，其输入量是模拟功 电压，输出量一般只有高电平和低电平两个稳定状态的电压（三态比能 较器则还有零电平状态〕，可把各种周期性信号转换成方波。 电 路 门 限 电 平 传 输 特 性 输出波形差，不稳定，fo不易调。适用fo固定、要求不高的场合。 由反相放大器和由三级基本RC移相器（超前型或滞后型）构成的选频网络组成。 2.双T式正弦波产生电路 输出频率稳定，但不易调。适用fo固定场合。由反相放大器和由RC双T电路构成的选频网络组成。 9.3 LC正弦波发生电路 一、LC正弦波产生电路的分类： 32 LC正弦波发生电路采用LC并联谐振回路作为选频网络，有时也兼作反馈网络。选频性能取决于品质因素Q，Q越大，选频性能越好,LC谐振回路的Q值一般为几十--几百。谐振频率由LC并联谐振回路决定。 二、变压器反馈式正弦波发生电路： 通常用多绕组的变压器组成谐振回路和反馈网络。分析时，应注意各绕组间的相位关系，即绕组同名端的位置。一般变压器原边和副边绕组都有一端为交流地，若其余两端互为同名端，则相位相同，否则相反。且谐振时，LC回路是一个电阻，可用瞬时极性法来判断电路的相位关系。 变压器反馈式正弦发生电路频率易调，范围宽，使用灵活，但频率稳定性差，绕组分布电容限制频率，只用于中短波。 三、三点式正弦波产生电路： 1. 分类：电容三点式、电感三点式 2. 相位条件的一般判别方法：凡与双极型三极管发射极（或集成运放的同名端或场效应管的源极）相连的两个谐振回路元件，其电抗性质必须相同（同为电感或电容），其余两端相连的谐振回路元件电抗性质必须相异。 四、石英晶体振荡电路： 石英晶体振荡电路用石英晶体取代LC振荡电路中的L、C器件所组成的正弦波振荡电路，其品质因数Q可达10000－1000000，振荡频率决定于石英晶体的固有频率，可产生频率稳定性的正弦波输出信号。 石英晶体振荡电路形式是多种多样的，但其基本电路只有两类：并联型晶体振荡器、串联型晶体振荡。 9.4 非正弦信号产生电路（张 驰振荡电路） 一、电压比较器： 单门限与迟滞比较器性能比较，见下图。 二、非正弦信号产生电路（张驰振荡电路）：用于产生方波、矩形波、三角波、锯齿波等。 1.电路组成：比较器、反馈网络、积分环节。 2.性能指标：振荡频率、输出幅值。 基本要求 熟练掌握：（1）产生及维持正弦振荡的条件。（2）RC桥式正弦波 振荡电路。 正确理解：（1）LC正弦波振产生电路；（2）比较电路的基本特 性。 一般了解：（1）石英晶体振荡电路；（2）非正弦波发生电路。 单门限与迟滞比较器性能比较 难点重点 注意比较负反馈放大电路和波形产生电路中自激条件的异同。对每一类波形产生电路，都要从产生振荡的条件出发，分析其电路组成和工作原理。 一、正弦波振荡的条件 1.振荡平衡条件：AF=1 幅度平衡条件：|AF|=1；相位平衡条件：φA+φF=2nπ（n=0，1，2......） 2.起振条件：AF>1 幅度起振条件：|AF|>1；相位平衡条件：φA+φF=2nπ（n=0，1，2......） 二、正弦波产生电路 其组成包括放大、反馈、选频、稳幅等基本部分。以保证产生单一频率和幅值稳定的正弦波。根据选频网络的不同，要求掌握RC桥式正弦波振荡电路的电路结构、工作原理和振荡频率计算；三点式振荡电路的电路结构和振荡频率计算。 三、电压比较器 集成运放一般为开环或正反馈应用，处于非线性工作状态，输入与输出间不是线性关系。其输入量是模拟量，输出量一般是高电平和低电平两种稳定状态的电压。可用于把各种周期性信号转换成矩形波。要求掌握各种电压比较器的电路结构、传输特性及阈值电压的计算。 例1 如图所示电路或者一个正弦波振荡电路，问 （1）为保证电路正常的工作，节点，K J L M应该如何连接？ （2）R2应该选多大才能振荡？ （3）振荡的频率是多少？ （4）R2使用热敏电阻时，应该具有何种温度系数？ 提示：正弦波振荡电路的分析方法： 1.检查电路组成（应包括放大，选频，正反馈环节）。 2.用相位平衡条件判断是否能否振荡？ 3.计算振荡的频率 4.分析电路稳幅措施 解：（1）运放A应构成放大电路，RC串并联环节构成正反馈。 所以 L－J M－K （2）起振幅值条件是│AF│>1，Av＝1＋R2/R1，│Fv│＝1/3 所以│Av│>3，R2＝40KΩ （3）振荡频率fo＝1/（2πRC） （4）为了保证振荡频率的幅值条件，由│AF│>1过渡到│AF│＝1。 即：│Av│>3过渡到│Av│＝3 ，所以R2应该具有负温度系数。 2.用相位平衡条件判断图示电路能否产生正弦波振荡，并简述理由。 解：A为反相比例运算电路，φA=-π；F由三级基本RC移相器构成，每一级移项0～-π/2，三级移项0～-3/2π，存在某一频率fo，使得φF=-π，故满足相位平衡条件，可产生正弦波振荡。 例3.电路如图所示，设稳压管Dz的双向稳压值为6V （1）试画出该电路的传输特性； （2）画出幅值为6V正弦信号电压ｖI所对应的输出电压波形。 （a） （b） 解：（1）电路正、负反馈同时存在，但负反馈深度大于正反馈，故运放仍工作于线性区，满足虚短条件。 ｖN=ｖP=R2/(R2+R3).ｖo=1/3ｖo 假设ｖo=9V,此时Dz1被击穿导通，ｖN=ｖP=3V，只要ｖI<3V，均可使Dz1导通（有电流从ｖN流向ｖP），一旦ｖI大于3V，输出发生跳转，所以ｖI=3V是输出电压发生跳转的临界条件之一，即为门限电平，ｖT1=3V。 同理可得另一门限电平为ｖT2=-3V。 （2）图（b）。 例4.电路如图所示，运放A1,A2构成何种电路,根据给定ＶI波形，画出Ｖo1,Ｖo2的输出波形. 33 一定振荡。（ ） （a） （b） 解:A1构成过零比较器. ＶI ≥0, Ｖo1=―6V ＶI < 0, Ｖo1 =+6V A2通过正反馈构成迟滞比较器，阈值电压Ｖp=2/(8+2)( ±10)=±2V 若输入正弦信号，波形如图（b）所示。 例5.在图所示电路中，A为理想运放，其最大输出电压为±Vom= ±12V，二极管D 的导通压降可略不计，试画出两个电路的电压传输特性。 解：（a）电路为反相比例运算电路。D临界导通的条件是VM=1V， Vi＝2V。故可推知当Vi≥2V时，因D的钳位作用使Vo=-6V不再变化，。由此得到的电压传输特性曲线如左图所示。 （b）图为反相滞回比较器。当Vo=+7V时，D导电，阈值电压Vth1=1V；当Vo=-7V时，D截止，阈值电压Vth2=0V，由此得到的电压传输特性如右图所示。 单 元 检 测（九） 1.判断下列的说法是否正确 （1）只要满足正弦波振荡的相位平衡条件,电路就 34 （2）对于正弦波振荡电路而言，只要不满足相位平衡条件，即使放大电路的放大倍数很大也不可能产生正弦波振荡。（ ） 2.用相位平衡条件判断图示的电路能否产生正弦波振荡,并简述理由. 3.用相位平衡的条件判图示的电路能否产生正弦波振荡,并简述理由. 4.某电路如图所示,已知 R1=R2=R=10K,C1=C2=C=0.02μF. 试回答: (1)该电路是什么名称,输出什么波形的振荡电路. (2)哪些元件组成选频网络? (3)求振荡频率f (4)为满足起振的幅值条件,电路中电阻应满足什么条件? 5.电路如图，判断它们能否振荡，若不能试修改电路，最后写出振荡电路的振荡频率 6.将如图电路左右两部分电路用导线适当连接，构成一个正弦波振荡电路。 题6图 题7图 7.电路如图，A1、A2为理想运放，最大输出电压Vom=±12V （1）说明电路由哪两部分单元组成？ （2）设电路初始电压为0,t=0时，Vo=-12V,当加入ＶI=1V的阶跃信号后，需多长时间Vo跳变到+12V。 （2）画出Vo1与Vo2波形。 8.电路如图所示，A1、A2为理想运放，其最大输出电压幅度为Vom （1）指出A1、A2各组成什么电路，并说明D1、D2的作用； （2）画出该电路的电压传输特性曲线。 9.图示两个电路中，A为理想运算放大器 （1）指出这是两个什么类型的电路； （2）画出它们的电压传输特性曲线。 10.（设计题）试设计一个电压——电流转换电路，其负载电阻RL在500～1000范围内变动，要求输入信号幅度<400mV时，电路处于互导增益为5ms的线性放大状态。当输入信号幅度>600mV时，电路为限幅输出状态（即输出恒定，而不再随输入增长）。绘出完整电路图，并注明元器件参数。 综合测试（一） 一、选择填空题: 1．若要求增大放大电路的输入电阻，减少输出电阻，则应引入（ ） (a)电流串连负反馈；(b)电流并联负反馈；(c)电压串连负反馈；(d)电压并联负反馈 2．基本差动放大电路在双端输入，双端输出时的差模放大倍数与单模输入，双端输出时的差模放大相比（ ） (a)两者相同；(b)后者是前者的1/2 3．Rc正弦振荡电路适用于（ ）。 (a)高频电路；(b)低频电路 4．测得电路中两只硅管各级对地的电位如图所示，可知图中T1管处于（ ）区，T2管处于（ ）区。 (a)放大；(b)截至；(c)饱和 5．放大电路如图所示，在放大电路的中频区，当输入电压Ｖi=1V时，其输出电压Ｖo= （ ）；电路反馈类型是（ ）；反馈系数F=（ ）。 6．在如图所示电路中，Ｄ1、Ｄ2中的导通电压为0.7V，反向电流可略去不计，图中电流Ｉ1，Ｉ2情况为（ ） (a)Ｉ1>0，Ｉ2=0；(b)Ｉ1=0，Ｉ2>0；(c)Ｉ1>0，Ｉ2>0；(d)Ｉ1=0，Ｉ2=0 7．OTL功率放大电路的电源为Ｖcc,负载ＲL上正弦波电压、电流的幅值分别为Ｖm，此时放大电路的最 大输出功率为Ｐomax=1W。若将负载ＲL减小为原来的1/2，则此时负载ＲL上正弦波电压幅值分别为原来的（ ），最大输出功率Pomax=（ ）。 (a)相同，2W；(b)1/2，1W；(c)相同，1/2W；(d)相同，1W 8．四种场效应管电路如图所示，其中（ ）图中的场效应管不可能工作在放大区。 9．由两只NPN晶体管组成的两级 共射极放大电路，输出为纯电阻负载，其中一只管的ｆT比较高，其它参数均相同。为提高放大电路的上限频率，则应将（ ）的管子放在第一级。 (a)ｆT比较高的管子；(b)ｆT比较低的管子 10．在图所示的OCL电路中，Vcc=12V，RL=8Ω，三极管的最大反向击穿电压应大于等于（ ），最大允许管耗应大于等于（ ），此电路存在（ ）失真。 二、放大电路如图所示，T1 T2管子的β=500，VBE=0.7V。求： 1．计算电路的静态电流Ic1、Ic2； 2．在深度负反馈的条件下，计算电路中的电压增益AV=Vo/Vi； 3．计算输出电阻Ro。 三、深反馈电路如图所示，试判断电路的反馈类型，并计算电压放大倍数Avs=Vo/Vs。 四、RC正弦波电路如图所示，已知Vz=±4V 1.为能满足振荡条件，在图中标出集成运放的同相输入端和反相输入端； 2.为能起振，R2与Rf串连的电阻大于多少? 3.电路的振荡频率是多少? 五、电路如图所示，T1管的偏置未给出，说明电路工作原理(包括元器件的作用)。若负载RL=8Ω，输入电压有效值Ui=1V，T1管构成放大电路的电压放大倍数Av1=-8，输出级的放大倍数Av2=1，试求输出功率Po。 35 六.电路如图所示，设运放为理想运放，在t≤0前，输入信号为0，Uo1=0，Uo2=12V。 1.在t=0时，加入阶跃信号UI1=-10V，但U12=0，求经过多少时间Uo由12V跳变到-12V? 2.当Uo跳变到-12V时，加入阶跃信号UI2=15V，UI1不变，则要经过多少时间Uo由-12V再跳变到12V? 3.在时间上对应画出UI1，UI2，Uo1，Uo的波形图。 七 电路如图，试问电路能否产生正弦波振荡?若能产生，指出振荡电路类型；若不能振荡，则改正电路中的错误，使之能满足条件，并指出其振荡电路类型。 综合测试（二） 一、选择填空题: 1．使用负反馈运算放大电路，在多个输入的要求下，要求输入信号互不影响，应采用（ ）输入方式。 a 反相输入；b 同相输入；c 差分式输入 2．已知差分式放大电路的两个输入信号为 Ui1=[10sin(1000t)+0.01sin(2000t)]V，Ui2=[10sin(1000t)-0.01sin(2000t)]V，对应的输出电压Uo=[0.1sin(1000t)+5sin(2000t)]V。则该差分式放大电路的共模电压增益为（ ），差模电压增益为（ ），共模抑制比为（ ）。 36 3．某同学为了验证基本共射极放大电路电压放大倍数与静态工作点的关系，在线性条件下对同一电路测了四组数据，其中（ ）组数据错误。 a Ic=0.5mA，Ui=10mV，Uo=0.37V；b Ic=1mA，Ui=10mV，Uo=0.62V； c Ic=1.5mA，Ui=10mV，Uo=0.96V；d Ic=2mA，Ui=10mV，Uo=0.45V 4．希望抑制1KHz以下的信号应选用（ ），希望有用信号频率为7Hz应选用（ ） a 低通滤波器；b 高通滤波器；c 带通滤波器；d 带阻滤波器 5．如图所示整流电路中，电压ＶL2=（ ） (a)1.414Ｖ2；(b)2×1.414Ｖ2；(c)3×1.414Ｖ2；(d)3Ｖ2 6．如图所示共射极放大电路中，若其他的条件不变，更换晶体管，使β由50改为100，则电路的放大倍数 （ ）；若其他条件不变，Re由3.3KΩ变为6.6KΩ，则电路放大倍数（ ）。 a变为原来的两倍；b 变为原来的1/2；c 基本不变 题6图 题7图 8．如图所示，用万用表测电路中的三极管各级的相对电位，则T1处于（ ）状态，T2处于（ ）。 a放大工作；b 截至工作；c饱和工作；d损坏 9．为使一个电压信号得到有效的放大，并且能向负载提供足够的大的电流，应使用（ ） a共射极组态；b共集电极组态；c 共射-共集组态 10．一个单级阻容耦合放大电路中频增益为40dB，通频带为20Hz-20KHz，最大不失真输出电压范围为-3V-+3V 。若输入信号 Vi=20sin(2000t)mV，输出电压峰值为（ ），输出电压（ ）失真。 二、电路如图所示，已知VZ=±6V ，R=5KΩ，C=0.1uF，A1、A2的最大输出电压Vom=±10V。 1.A1、A2组成何种功能的电路？ 2.求Vo1Vo2输出信号的频率？ 3.画出Vo1,Vo2输出波形。 三、用理想运放和模拟乘法器为基本单元，设计一个能实现求信号有效值得电路。 四、为了使图所示的电路能产生振荡，请将图中的各点正确的连接，并指出振荡电路的类型，写出振荡频率表示式。 五、放大电路如图所示，已知T1的管参数为ｇm1=2mS，ｒds=50KΩ，T2的管参数为β=100，ｒbe=1KΩ，ｒce=∞。 1 画出放大电路的小信号等效电路； 2 计算放大电路的电压增益Au=Uo/Ui、输入电阻Ri、输出电阻Ro。 六、集成运放作前置级的OCL功放，电源电压Ｖcc=ＶEE=15V，如图所示，Ｔ1、Ｔ2管ＶCES=1V，ＲL=8Ω，集成运放最大不失真输出电压幅值ＶoA=±13V，求： 1 电路最大不失真输出功率； 2 为了提高输入电阻应引入何种类型的反馈？并在图中连接Ｒf； 3 若引入负反馈后，要求Vi=100mV时，Vo=5V，问Ｒf应为多少？ 七 电路如图所示 1 说明由Ｒf1和Ｒf2引入的两路反馈的类型及作用； 2 这两种反馈在影响放大电路性能方面有何矛盾？ 3 在保留Ｒf1和Ｒf2条件下，如何以最简单的办法来消除这个矛盾？（可以适当的增加元件） 4 估算改进后电路的电压增益Ａ vf=Vo/Vi。（已知T1～T4管be间电阻为ｒbe） 八 电路如图所示，运放为理想运放，输入信号ＶI1=1V，ＶI2=-2V，稳压管值Ｖz=±5V，电容初始电压值为0。 1.写出Vo1、Vo2、Vo的表达式； 2.画出Vo波形 单元检测 (三) 1. 饱和区 2. 饱和区1Ma，2V 3. ebcNPN硅管册 cbeNPN硅管 cebPNP锗管——提示：工作在放大状态的 三极管，三个电平中居中间位置的为基极 4. 放大、截止、临界饱和——提示：根据两个结电压的极性来判断 5. 不能，不能——提示：（1）输入交流短路（2）基极无直流偏置，输出 交流短路 6. D错——提示：Q点偏高 7, 饱和失真——提示：输入信号增大时负半周有一部分信号无法通过发射结 8.可能使失真消失——提示：负载线变陡. 9.共射电路——提示：共射电路基有电压放大作用又有电流放大作用 10 .C ——提示：,rbe均增大两倍。 11． B——提示：电容Ce交流短路 12． D--提示：共基电路 13．提示：a,图形频率f=1kHZ，在通频带内；信号频率H=0.707A Avm= -0.707 14. (1)c a c c--提示：Ce影响电路低频响应，管子f T及bc间外接影响 电路高频响应。 （2）c c b (3) c c b 15. Avm=100 fh=0.1KHZ, fl=100Hz ,70.7 提示：当 f=fl或f=fh时 AV=0.707Avm 16. 两级，fl1=100Hz fh1=10KHZ fl2=10Hz fh2 fH2=100KHZ Avm=100 fl=100Hz fh=10KHZ 提示：1.级耦合放大电路有一个上下限频率 2. 多级放大电路上频 限减少，下频限增大。 17．IC1=10.2mA VCEVBB--VBE2-(-VBE2)=6V, IC2=10.2mA B N VCE2VC2-VE2=5V 提示：共射共基放大电路，恒流源提供静态偏置，交流电阻趋向无穷。 (2)AV1=Vo1/VsRi2/rbe=-1， Av2Vo/Vo1RC2/rbe2182.5 （3）Ri1.73mA RCRc2=470 18（1）IE=1073mA (2) Ri=147K Avs=0.928 提示：电容 C与CB直流开路交流短路；自举电路增大输入电阻 单元检测（四） 37 1． 无放大作用，因增强型场效应管不能采用自偏压电路，VGS=0 2． 结型， 绝缘栅型， 电压。 3． 略 4． N沟道耗尽型。提示：采用自偏压 2.漏源间电压大于零（VDD） 5． A图，可变电阻区，因VDS （2）。AV=gm（1+）（Re//RL）{1+gm[rbe+1+）（Re//RL）]} Ri= Rg Ro=Re//[(1/gm+rbe)/ （1+）] 7.有源负载 (2)略 8. N, 耗尽型 9． T1共源， T2共基；电源均为负值；电容左边为正极性端 10. Ri=80K; Ro=196; Av=-8.2提示：共源-共集电路 11．51.1M Ri=969 M; 提高电路输入电阻 提示：无C 时为基本共漏级电路,有C 时为自举式共漏级电容. 12. 变小. 提示：低频跨导gm为微变量,其值与静态工作点的位置有关. 单元检测（五） 1. √ × × √ √ ×. 2. 乙; 0; (Vcc×Vcc)/2RL; 0.2. 3. 略. 4. 180; 78.5%; 2 Vcc. 5. (4) 甲乙类. (2).防止交越失真. (3). 4W . (4). 1V . 6. (1). 恒压源,给T6,T7管提供一个静态偏置电压, 防止交越失真. (2). NPN. (3). 0. (4). 在输入信号的正半周,T3,T4 ,T7导通,T6截止. 7 (1).调R1和R3 ; 直流Vo 是否为0. (2). 交越失真; 增加R2. (3)Pom=10.6w. (4).Pcm=2.12w Vceo=30V Icm=1.6mA. 8. (1).Vc3=10V ; 调R1和R3 . (2). Pom=5W. (3).Vi=6.4V. 提示：单电源供电甲乙类.互补功放. 9. (1). a, c, c, (2). a. 提示：双电源供电甲乙类.互补功放. 10. (1). Vcc20V. (2). Pcm 1.25W. (3). R4. (4). .调R1,使静态时输出端直流电位为Vcc/2. 提示：OCL电路 Vom= Vcc/2. 单元检测（六） 1. 直接;零点漂移;恒流源;外接. 2. 8;14;-82.8. 3. 放大;抑制. 38 4. 利用电路的对称性和发射极电阻的共模负反馈. 5. c,b,c,a,a. 6. b. 7. 略. 8. d,a,c,b. 提示：差动放大电路放大差,抑制共模输入;Re越大,KCMR越大. 9. a,c,b. 提示：差动放大时, Re或电流源内阻交流短接; 共模放大时 它们才起作用. 10. b,a,c,d. 提示：Vo=Avdv+AvcVic. 单元检测（七） 1 × √ √ ×.. 2 在负载不变的条件下,电流反馈与电压反馈的效果相同,当负载发生变 化时,两种反馈的效果不同,如电压反馈使输出电压稳定,电流反馈使输出电流稳定. 3 (1).a,b,b,b,a. 提示：略 (2).c,d,b,a . 提示：对于第二个空,因为信 号源内阻很大,说明信号源等效为电流源,因而应该引入并联负反馈, 并联负反馈比较的是电流. 4 电压串联负反馈, 电流并联负反馈 . 提示：Rf,Re1构成级间反 馈;R人防，,Rf,R2,R1 构成反馈. 5 运放同相端和反相端画反了. 改正后:Av=(R2+R3)/R2. 6 (1) b. (2).d. 7 电压串联负反馈, Vo=Vi=1V. 8 (1).R2. 提示：考察输入与输出之间相互联系的电路元件 (2). 电流串联负反馈. 提示：输出取自不同端,反馈信号与输入信号 加在运放不同端. (3).R2. 提示：Fr=Vf/Io. (4).RL //R2 提示：Avf=IoRL/Vi 而Vi=Vf. 9. (1) 将电阻Rf 串接一个足够大的电容C作为反馈支路,从T2 发射极引回 到T1基极. 提示：引入电流并联负反馈. (2). 30. 提示：Rf/(Re2//Rf)×(Rc2//Rb1). 10. (1). 电压串联负反馈, Avf=1/Fv=1+Rf/Rb2. (2). Vom=Vcc=9V Pom=1W (3). Vi=125mV. 提示：Rb,Rf构成电压串联负反馈,输出端为OLC 电路. 单元检测（八） 1. × × √ √ 2. R1 短路或R4开路. 提示：Vo=1V, 说明运放仍工作在线性区,负反馈 仍然存在,因此R2不能开路. 3. (1). 2.4~3.6 提示：稳压管被击穿,电路为电压跟随器. (2). 不会 提示：理想运放输出电阻为0. (3).能 . 提示：输入信号恒大于0. 4. (1). E=-0.77V b=0V c=5V 提示：运放A1,A2均工作于线性区. (2). =35. 提示：IB =Vo/R2, Ic=(12-5)/R1. 5. (1).[7.5-(-7.5)]mV (2). 1. 6. t<0.5 S Vo=-5 Ui/dt=-5t 。 t≥0.5S Uo= -5 Ui/dt-10 Ui2dt=5t-2.5. 提示：利用虚短虚断的概念. 7.Vo= 10VIR2R 28. (1).V0=1/Rc* Ui2dt; (2). Vo=-1/R Ui1dt. (3).vo= 1/Rc*(UT2-UI1)dt. 提示：利用虚短虚断的概念,且必须构成了 负反馈(要求Vi≥0). 9. 当 Vi≥0, Vo=Vi , 当 Vi<0, Vo=-Vi. 提示：A2对A1同相输入端的电位有影响. 11. 错在C2 R2构成高通电路,所以应把C2R2位置对调. 提示：两个一阶的低通电路连接构成二阶低通. 12. (1). 0~ , Vo=Vi ; ~ 2 Vo=-Vi (2).略. 提示：前半周期,T 漏源间截止;后半周期T 漏源间导通,运放同相端电位为0. 单元检测（九） 1. × √ 2. A=0 F=0-270,不满足相位平衡条件,故不能振荡. 3. A=-180, F=0. 不满足相位平衡条件,故不能振荡. 4. (1).RC串并联正弦波振荡电路. 提示：A为电压串联负反馈放大电 路. (2). R1,C1,R2,C2; (3)1/(2RC). (4).Rf>2ReL 5. a.能振. b. 不能振,把1与2端接线互换. 提示：三点式振荡电路的相位平衡条件. 6. 4—2, 3—5 1—6. 提示：考虑e接同类型电抗b,c接异类型电抗. 7. (1).积分电路,迟滞比较器. (2).t=0.4S; (3).略. 提示：比较电平 V=正负4V. 8. (1).A1组成电压跟随器,A2组成过零比较器.D1与D2与R组成限幅 电路,起输入保护作用,防止因共模输入过大而损坏运放. (2).略 9. (1).反相比例运算电路 (2).b 同相输入迟滞比较器. (2).略 单元检测（十） 1. 变压, 整流, 滤波, 稳压. 2. 通过DZ1,DZ2的串联或并联去代替图中的DZ1接法共有6种. 3. 参阅教材P4—47图10.1.4和P6-4 图题2.5.4. 4. 二极管Dz,D4 极性接反; 变压器次级绕组底端不应接地. 5. 电容C 及稳压管DZ极性接反. 6. (1).滤波电容C1大小,应在整流输出端接一大电容C(200uF以上). (2).变压器副边电压大小应在24伏以上. 提示：直流滤波稳压电路. 7. a. 提示：运放接成电压跟随器,所以R1电阻两端即为参考电压VREF 8. (1). Vo=18V. (2). Vo=28.3V (3). Vo=28.3V. 提示： 整流, 滤波电路. 9. (1).A为比较放大环节. (2). Vo=12.5V (3).ILmax=127.5mA. 10. 略. 提示：T 为放大工作状态.A为线性应用. 《模拟电子技术基础》学习大纲 1． 2．熟悉三极管的外特性（包括输入特性和输出特性）和主要参数，正确理解三极管的电流分配关系及放大原理。 3.熟悉三极管在放大、饱和及截止三种工作状态下的特点，理解三极管工作在放大区时的条件。 4. 熟悉场效应管的外特性（包括转移特性和漏极特性）和主要参数，正确理解场效应管的工作原理。 5.正确理解放大电路的组成三原则和共射放大电路、共集电极放大电路的组成及各个元器件的作用。 6. 正确理解放大电路的电压放大倍数A11，输入电阻 Ri，输入电阻 Ro的定义及含义。 7 .熟悉掌握共射、共集电极放大电路静态工作点的估算方法。 8 .正确理解如何利用图解法对放大电路进行静态和动态分析，理解放大电路各参数对静态工作点位置的影响，理解饱和失真、截止失真产生原因及消除方法。 9．熟悉掌握利用简化的微变等效电路分析放大电路的Au、Ri、Ro的方法，掌握rbe的近似估算方法。能正确画出放大电路的交流通路和微变等效电路。 10.了解共基极放大电路的特点及电路组成。 11.理解温度变化对三极管参数的影响，掌握分压式工作点稳定电路的工作原理和Q点、Au、Ri、Ro的计算方法。 12.理解由场效应管组成的共源和共漏放大电路的工作原理及用微变等效电路分析Au、Ri、Ro的计算方法。了解场效应管放大电路和三极管放大电路各自的特点。 39 13.掌握多级放大电路电压放大倍数的计算方法。理解直接偶合多级放大电路的工作原理及零点漂移现象，理解其它两种级间偶合方式（阻容耦合、变压器耦合）的特点。 14.了解放大电路频率响应的概念。 15.掌握反馈的基本概念和类型，会判断放大电路（主要是由集成运放组成的放大电路）中是否存在反馈以及反馈的类型。 16.熟悉反馈对放大电路性能的影响，正确理解如何根据实际要求在电路中引入适当的反馈。 17.掌握深度负反馈条件下的闭环的电压放大倍数的估算方法。 18.理解过零比较器、单限比较器及滞回比较器的工作原理和传输特性。能够根据输入波形正确画出输出波形。 19.理解产生正弦波振荡电路的组成原则和相位平衡条件、幅度平衡条件。 20.理解文氏电桥式RC振荡电路的工作原理、振荡频率、起振条件及电路的特点，了解其它RC振荡电路的工作原理。 21.理解典型的LC 振荡电路（变压器反馈式、屯感三点式和电容三点式）的工作原理，能正确利用瞬时极性法判断电路是否满足相位平衡条件。 22.了解石英晶体振荡电路的特点及工作原理。 23.正确理解矩形波发生电路的工作原理和波形分析。 24.正确理解OTL、OCL互补对称功放电路的工作原理，掌握最大输出功率的估算方法。了解集成功放的特点。 25.掌握单相桥式整流电路的工作原理，输出直流电压与变压器副边电压U2的关系。 26.掌握电容滤波电路的特点，滤波电容的选取原则和输出直流和电压与变压器副边电压U2的关系。 27.了解其它单相整流电路的工作原理及各种整流及各种整流电路的性能比较，了解其它滤波电路的特点，了解倍压整流电路的工作原理。 28.正确理解稳压稳压管电路的工作原理和限流电阻的选取原则。 29.掌握串联型直流稳压电路的组成、稳压原理以及输出电压调节范围的估算方法。 30.了解三端集成稳压器的特点和使用方法。 40 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容