PAGE51/NUMPAGES51模擬電子講義第一章晶體二極管及應用電路一、半導體知識1．本征半導體·單質半導體材料是具有4價共價鍵晶體結構的硅（Si）和鍺（Ge）（圖1-2）。前者是制造半導體IC的材料（三五價化合物砷化鎵GaAs是微波毫米波半導體器件和IC的重要材料）。·純凈（純度>7N）且具有完整晶體結構的半導體稱為本征半導體。在一定的溫度下，本征半導體內的最重要的物理現象是本征激發（又稱熱激發或產生）（圖1-3）。本征激發產生兩種帶電性質相反的載流子——自由電子和空穴對。溫度越高，本征激發越強。·空穴是半導體中的一種等效載流子。空穴導電的本質是價電子依次填補本征晶格中的空位，使局部顯示電荷的空位宏觀定向運動（圖1-4）。·在一定的溫度下，自由電子與空穴在熱運動中相遇，使一對自由電子和空穴消逝的現象稱為載流子復合。復合是產生的相反過程，當產生等于復合時，稱載流子處于平衡狀態。2．雜質半導體·在本征硅（或鍺）中滲入微量5價（或3價）元素后形成N型（或P型）雜質半導體（N型：圖1-5，P型：圖1-6）。·在專門低的溫度下，N型（P型）半導體中的雜質會全部電離，產生自由電子和雜質正離子對（空穴和雜質負離子對）。·由于雜質電離，使N型半導體中的多子是自由電子，少子是空穴，而P型半導體中的多子是空穴，少子是自由電子。·在常溫下，多子>>少子（圖1-7）。多子濃度幾乎等于雜質濃度，與溫度無關；兩少子濃度是溫度的敏感函數。·在相同摻雜和常溫下，Si的少子濃度遠小于Ge的少子濃度。3．半導體中的兩種電流在半導體中存在因電場作用產生的載流子漂移電流（這與金屬導電一致）；還存在因載流子濃度差而產生的擴散電流。4．PN結·在具有完整晶格的P型和N型材料的物理界面附近，會形成一個專門的薄層——PN結（圖1-8）。·PN結是非中性區（稱空間電荷區），存在由N區指向P區的內建電場和內建電壓；PN結內載流子數遠少于結外的中性區（稱耗盡層）；PN結內的電場是阻止結外兩區的多子越結擴散的（稱勢壘層或阻擋層）。·正偏PN結（P區外接高于N區的電壓）有隨正偏電壓指數增大的電流；反偏PN結（P區外接低于N區的電壓），在使PN結擊穿前，只有其值專門小的反向飽和電流。即PN結有單向導電特性（正偏導通，反偏截止）。·PN結的伏安方程為：，其中，在T=300K時，熱電壓mV。·非對稱PN結有結（P區高摻雜）和結（N區高摻雜），PN結要緊向低摻雜區域延伸（圖1-9）。二、二極管知識·一般二極管內芯片確實是一個PN結，P區引出正電極，N區引出負電極（圖1-13）。·在低頻運用時，二極的具有單向導電特性，正偏時導通，Si管和Ge管導通電壓典型值分不是0.7V和0.3V；反偏時截止，但Ge管的反向飽和電流比Si管大得多（圖1-15）。·低頻運用時，二極管是一個非線性電阻，其交流電阻不等于其直流電阻。二極管交流電阻定義：·穩壓管電路設計時，要正確選取限流電阻，使穩壓管在一定的負載條件下正常工作。二極管交流電阻估算：·二極管的低頻小信號模型確實是交流電阻，它反映了在工作點Q處，二極管的微變電流與微變電壓之間的關系。·二極管的低頻大信號模型是一種開關模型，有理想開關、恒壓源模型和折線模型三種近似（圖1-20）。三、二極管應用1．單向導電特性應用·整流器：半波整流（圖1-28），全波整流（圖P1-8a），橋式整流（圖P1-8b）·限幅器：頂部限幅，底部限幅，雙向限幅（圖P1-9）·鉗位電路*·通信電路中的應用*：檢波器、混頻器等2．正向導通特性及應用二極管正向充分導通時只有專門小的交流電阻，近似于一個0.7V（Si管）或0.3V（Ge管）的恒壓源。3．反向擊穿及應用·二極管反偏電壓增大到一定值時，反向電流突然增大的現象即反向擊穿。·反向擊穿的緣故有價電子被碰撞電離而發生的“雪崩擊穿”和價電子被場效激發而發生的“齊納擊穿”。·反向擊穿電壓十分穩定，能夠用來作穩壓管（圖1-33）。4．高頻時的電容效應及應用·高頻工作時，二極管失去單向導電特性，其緣故是管內的PN結存在電容效應（結電容）。·結電容分為PN結內的勢壘電容與PN結兩側形成的擴散電容。·隨偏壓的增大而增大，與正偏電流近似成正比。·反偏二極管在高頻條件下，其等效電路要緊是一個勢壘電容。利用這一特性的二極管稱為變容二極管。變容二極管在通信電路中有較多的應用。第二章雙極型晶體三極管（BJT）一、BJT原理·雙極型晶體管（BJT）分為NPN管和PNP管兩類（圖2-1，圖2-2）。·當BJT發射結正偏，集電結反偏時，稱為放大偏置。在放大偏置時，NPN管滿足；PNP管滿足。·放大偏置時，作為PN結的發射結的VA關系是：（NPN），（PNP）。·在BJT為放大偏置的外部條件和基區專門薄、發射區較基區高摻雜的內部條件下，發射極電流將幾乎轉化為集電流，而基極電流較小。·在放大偏置時，定義了（是由轉化而來的重量）極之后，能夠導出兩個關于電極電流的關系方程：其中，是集電結反向飽和電流，是穿透電流。·放大偏置時，在一定電流范圍內，、、差不多是線性關系，而對三個電流差不多上指數非線性關系。·放大偏置時：三電極電流要緊受控于，而反偏通過基區寬度調制效應，對電流有較小的阻礙。阻礙的規律是；集電極反偏增大時，，增大而減小。·發射結與集電結均反偏時BJT為截止狀態，發射結與集電結都正偏時，BJT為飽和狀態。二、BJT靜態伏安特性曲線·三端電子器件的伏安特性曲線一般是畫出器件在某一種雙口組態時輸入口和輸出口的伏安特性曲線族。BJT常用CE伏安特性曲線，其畫法是：輸入特性曲線：（圖2-13）輸出特性曲線：（圖2-14）·輸入特性曲線一般只畫放大區，典型形狀與二極管正向伏安特性相似。·輸出特性曲線族把伏安平面分為4個區（放大區、飽和區、截止區和擊穿區）放大區近似的等間隔平行線，反映近似為常數，放大區曲線向上傾是基區寬度調制效應所致。·當溫度增加時，會導致增加，增加和輸入特性曲線左移。三、BJT要緊參數·電流放大系數：直流，直流；交流和，、也滿足。·極間反向電流：集電結反向飽和和電流；穿透電流·極限參數：集電極最大同意功耗；基極開路時的集電結反向擊穿電壓；集電極最大同意電流·特征頻率BJT小信號工作，當頻率增大時使信號電流與不同相，也不成比例。若用相量表示為，，則稱為高頻。是當高頻的模等于1時的頻率。四、BJT小信號模型·不管是共射組態或共基組態，其放大電壓信號的物理過程差不多上輸入信號使正偏發射結電壓變化，經放大偏置BJT內部的的正向操縱過程產生集電極電流的相應變化（出現信號電流），在集電極電阻上的交流電壓確實是放大的電壓信號。·當發射結上交流電壓mV時，BJT的電壓放大才是工程意義上的線性放大。·BJT混合小信號模型是在共射組態下推導出的一種物理模型（圖2-28），模型中有七個參數：差不多參數：基區體電阻，由廠家提供、高頻管的比低頻管小基區復合電阻：估算式：，——發射結交流電阻跨導：估算（ms），基調效應參數：估算，——厄利電壓：估算以上參數滿足：高頻參數：集電結電容：由廠家給出；發射結電容：估算*·最常用的BJT模型是低頻簡化模型（1）電壓操縱電流源（）模型（圖2-23）（2）電流操縱電流源（）模型（圖2-24，常用），其中第三章晶體管放大器基礎一、差不多概念·向放大器輸入信號的電路模型一般能夠用由源電壓串聯源內阻來表示，同意被放大的信號的電路模型一般能夠用負載電阻來表示（圖3-1）。·未輸入信號（靜態）時，放大管的直流電流電壓稱為放大器的工作點。工作點由直流通路求解。·放大器工作時，信號（電流、電壓）均迭加在靜態工作點上，只反映信號電流、電壓間關系的電路稱為交流通路。·放大器中的電壓參考點稱為“地”，放大器工作時，某點對“地”的電壓不變（無交流電壓），該點為“交流地”。·交流放大器中的耦合電容能夠隔斷電容兩端的直流電壓，并無衰減地將電容一端的交流電壓傳送到另一端，耦合電容上應差不多上無交流電壓，或即是交流短路的。傍路電容也是對交流電流短路的電容。·畫交流通路時應將恒壓源短路（無交流電壓），恒流源開路（無交流電流）；耦合、傍路電容短路（無交流電壓）。·畫直流通路時應將電容開路（電容不通直流），電感短路（電感上直流電壓為零）。二、BJT偏置電路1．固定基流電流（圖3-7a）·特點：簡單，隨溫度變化小；但輸出特性曲線上的工作點（、）隨溫度變化大。·Q點可能，，·直流負載線2．基極分壓射極偏置電路（圖3-14）·特點：元件稍多。但在滿足條件（）時，工作點Q（，）隨溫度變化專門小，穩定工作點的原理是電流取樣電壓求和直流負反饋（§7.4.4）。·Q點估算：，直流負載線以上近似計算在滿足時有足夠的準確性。三、差不多CE放大器的大信號分析·交流負載線是放大器（圖3-6b）工作時，動點（，）的運動軌跡。交流負載線通過靜態工作點，且斜率為。·因放大器中晶體管的伏安特性的非線性使輸出波形出現失真，這是非線性失真。非線性失真使輸出信號含有輸入信號所沒有的新的頻率重量。·大信號時，使BJT進入飽和區產生飽和失真；使BJT進入截止區，產生截止失真。NPN管CE放大器的削頂失真是截止失真；削底失真是飽和失真。關于PNP管CE放大器則相反。·將工作點安排在交流負載線的中點，能夠獲得最大的無削波失確實輸出。四、BJT差不多組態小信號放大器指標1．差不多概念：輸入電阻是從放大器輸入口視入的等效交流電阻。是信號源的負載，表明放大器向信號源汲取信號功率。放大器在輸出口對負載而言，等效為一個新的信號源（這講明放大器向負載輸出功率），該信號源的內阻即輸出電阻。·任何單向化放大器都能夠一個通用模型來等效（圖3-36）。由此模型，放大器各種增益定義如下：端電壓增益：源電壓增益：，電流增益：負載開路電壓增益（內電壓增益）：，功率增益：·、、、的分貝數為；的分貝數為。·不同組態放大器增益不同，但任何正常工作的放大器，必須。2．CE、CB、CC放大器差不多指標，管端輸入電阻，管端輸出電阻。用電流操縱電流源（）BJT低頻簡化模型（圖2-24）導出的三個組態的上述差不多指標由表3-1歸納。表3-1BJT三種差不多放大器小信號指標

CE放大器 CB放大器 CC放大器 簡化交流通路 AV （大，反相）(rb’e>>rbb’) （大，同相）(rb’e>>rbb’) (<1，同相)(rb’e>>rbb’) rbe(中)(1+β)re(rb’e>>rbb’) (小)re(rb’e>>rbb’) rbe+(1+β)(大)(1+β)(re+)(rb’e>>rbb’) 0.5rce—rce(大，與信號源內阻有關) rce—0.5rb’c(專門大，與信號源內阻有關) (小，與RS有關),() 應用 功率增益最大(3.3.4節)，Ri﹑Ro適中，易于與前后級接口，使用廣泛。 高頻放大時性能好，常與CE和CC組態結合使用。如CE-CB組態﹑CC-CB組態。 Ri大而Ro小，可作高阻抗輸入級和低阻抗輸出級，隔離級和功率輸出級。 五、多級放大電路1．差不多概念·多級放大器的級間耦合方式要緊有電容耦合（阻容耦合）（圖3-39）、變壓器耦合（圖3-41）和直接耦合（圖3-42、3-43）三種方式。·關于直接耦合放大器，其工作頻率的下限能夠為零（稱為直流放大器），但輸出易發生所謂“零點漂移”（輸出端靜態電壓緩慢變化），形成假信號。零點漂移的要緊緣故是前級工作點隨溫度變化，這種變化因級間直接耦合被逐級放大。在輸出端出現可觀的漂移電壓。·直流放大器由于輸入輸出不能使用隔直耦合電容，希望在無輸入信號時，輸入端口和輸出端口的靜態直流電壓為零。滿足這種條件的直流放大器稱為滿足零輸入、零輸出條件。只有用正負雙電源供電的直流放大器才能實現零輸入和零輸出。·由于供電電壓源存在內阻，使各級放大器發生“共電耦合”，這種共電耦合可能導致放大器指標變壞甚至自激。放大器中的電源去耦電路確實是為了減小和消除共電耦合（圖3-39、3-40）。2．多級放大器指標計算·后級放大器的輸入電阻是前級放大器的負載，在計算前級放大器的增益時，一定要把那個輸入電阻計為負載來計算增益。·第一級放大器的輸入電阻即多級放大器的輸入電阻；末級放大器的輸出電阻即多級放大器的輸出電阻。·計算多級放大器電壓增益的一般方法是求出各級增益，再將其相乘。對BJT多級差不多放大器的一種有效的計算增益的方法是“觀看法”，應該掌握。BJT兩種重要的組合放大電路是共射—共基和共集—共基組態，事實上用電路之一分不是圖3-45（CE-CB）和圖3-47（CC-CB），應能畫出并計算這兩個電路的指標。第四章場效應管（FET）及差不多放大電路一、場效應管（FET）原理·FET分不為JFET和MOSFET兩大類。每類都有兩種溝道類型，而MOSFET又分為增強型和耗盡型（JFET屬耗盡型），故共有6種類型FET（圖4-1）。·JFET和MOSFET內部結構有較大差不，但內部的溝道電流差不多上多子漂移電流。一般情況下，該電流與、都有關。·溝道未夾斷時，FET的D-S口等效為一個壓控電阻（操縱電阻的大小），溝道全夾斷時，溝道電流為零；溝道在靠近漏端局部斷時稱部分夾斷，現在要緊受控于，而阻礙較小。這確實是FET放大偏置狀態；部分夾斷與未夾斷的臨界點為預夾斷。·在預夾斷點，與滿足預夾斷方程：耗盡型FET的預夾斷方程：（——夾斷電壓）增強型FET的預夾斷方程：（——開啟電壓）·各種類型的FET，偏置在放大區（溝道部分夾斷）的條件由表4-4總結。表4-4FET放大偏置時與應滿足的關系

極性 放大區條件 VDS N溝道管：正極性(VDS>0) VDS>VGS－VP(或VT)>0 P溝道管：負極性(VDS<0) VDS<VGS－VP(或VT)<0 VGS 結型管：反極性增強型MOS管：同極性耗盡型MOS管：雙極型 N溝道管：VGS>VP(或VT) P溝道管：VGS<VP(或VT) ·偏置在放大區的FET，~滿足平方律關系：耗盡型：（——零偏飽和漏電流）增強型：*·FET輸出特性曲線反映關系，該曲線將伏安平面分為可變電阻區（溝道未夾斷），放大區（溝道部分夾斷）和截止區（溝道全夾斷）；FET轉移特性曲線反映在放大區的關系（現在參變量阻礙專門小），圖4-17畫出以漏極流向源極的溝道電流為參考方向的6種FET的轉移特性曲線，這組曲線對表4-4是一個專門好映證。二、FET放大偏置電路·源極自給偏壓電路（圖4-18）。該電路僅適用于耗盡型FET。有一定穩Q的能力，求解該電路工作點的方法是解方程組：·混合偏壓電路（圖4-20）。該電路能用于任何FET，在兼顧較大的工作電流時，穩Q的效果更好。求解該電路工作點的方法是解方程組：以上兩個偏置電路都不可能使FET全夾斷，故應舍去方程解中使溝道全夾斷的根。三、FET小信號參數及模型·迭加在放大偏置工作點上的小信號間關系滿足一個近似的線性模型（圖4-22低頻模型，圖4-23高頻模型）。·小信號模型中的跨導反映信號對信號電流的操縱。等于FET轉移特性曲線上Q點的斜率。的估算：耗盡管增強管·小信號模型中的漏極內阻是FET“溝道長度調效應”的反映，等于FET輸出特性曲線Q點處的斜率的倒數。四、差不多組態FET小信號放大器指標1．差不多知識·FET有共源（CS）共漏（CD）和共柵（CG）三組放大組態。·CS和CD組態從柵極輸入信號，其輸入電阻由外電路偏置電阻決定，能夠專門大。·CS放大器在其工作點電流和負載電阻與一個CE放大器相同時，因其較小，可能較小，但其功率增益仍可能專門大。·CD組態又稱源極輸出器，其。在三種FET組態中，CD組態輸入電阻專門大，而輸出電阻較小，因此帶能力較強。·由于FET的電壓電流為平方關系，其非線性程度較BJT的指數關系弱。因此，FET放大器的小信號線性條件對幅度限制會遠大于BJT線性放大時對的限制（5mV）。2．CS、CD和CG組態小信號指標由表4-6歸納總結。表4-6FET差不多組態放大器小結

CS組態 CD組態 CG組態 簡化交流通路 AV 大，反相放大器 小于1，同相放大器 (條件：)大，同相放大器 ∞，專門大 ∞，專門大 ，較小(條件：) rds，較大 ，較小 >rds，最大 AI 決定于RG，AI>>1 決定于RG，AI>>1 AI<1 類似 CE放大器 CC放大器 CB放大器

第五章模擬集成單元電路一、半導體IC電路特點在半導體集成電路中，晶體管工藝簡單且占有芯片面積小；集電電阻、集成電容工藝并不簡單且占有芯片的面積隨元件值增大的明顯增大（表5-1）；電感無法集成。依照IC工藝的這些特點，IC電路設計思想是盡量多用晶體管，少用電阻（特不是阻值大的電阻），盡量不用電容。二、恒流源1．恒壓源與恒流源差不多概念恒壓源與恒流源差不多上耗能的電路裝置。恒壓源的特點是：端口電壓隨電流變化專門小，或即內阻專門小，恒流源的特點是當端口電壓變化時，流過恒流源的電流變化專門小，或即內阻專門大。二者比較如下表：

恒壓源 恒流源 理想 模型 伏安特性曲線 實

際 線性近似模型

實

際 伏安特性曲線 實例 ·充分導通的二極管（圖5.30a）·擊穿后的穩壓管（圖1-35）·倍增電路（圖5-30b） ·偏置在放大區的BJT當=常數，或常數時，可視為恒流源（圖5-3，5，6）。·模擬IC中常用對管組成恒流源（圖5-7、8、11、12）

2．模擬IC中的恒流源·差不多鏡像恒流源（圖5-7，圖5-13a）參考電流恒流源電流內阻*特點：時，故是的鏡像。該恒流源內阻不夠大，鏡像精度不高。·微電流恒流源（圖5-11）參考電流恒流源電流關系式：特點：用不大的電阻兩個能夠實現A級的恒流源，故易于集成。該恒流源內阻大。對電源電壓波動不敏感。·此例恒流源（圖5-12）參考電流恒流源電流（條件：與相差10倍以內時此式準確性較高）特點：內阻大，使用靈活。3．恒流源在模擬IC的應用·IC放大器中的偏置電路（如恒流源差放圖5-20）·用恒流源作（集電極）有源負載放大器（圖5-13，圖5-21）。采納集電極有源負載的CE放大器，在后級輸入電阻專門大的條件下，能夠大大提高電壓增益。三、差動放大器1．差不多知識·差放是一種具有兩輸入端的電路對稱、元件配對的平衡電路，它能夠有效地放大差模輸入信號；依靠對稱性和共模負反饋，差放能夠有效抑制共模輸入信號（一般為干擾信號）。·差放作直流放大器，能夠有效地抑制零點漂移。這是因為零漂能夠等效為共模干擾信號，從而被差放抑制。·任模輸入信號，的差模和共模重量。差模輸入電壓：（輸入端的一對差模重量是）共模輸入電壓重量：·差放差不多指標的定義差模增益（有雙端輸出和單端輸出兩種方式）共模增益（有雙端輸出和單端輸出兩種方式）共模抑制比·差模輸入將地的雙端輸入，但只要專門大，信號對地單端輸入時、輸出電壓，差不多上與差模輸入時相同。2．差放指標的計算方法——單邊等效電路法·當信號差模輸入時，理想對稱差放在對稱位置上的點差不多上交流地。據此，可畫差放的差模單邊交流通路，由該電路計算。·當信號共模輸入時，兩對稱支路交匯成的公共支路上的交流電流是每支路的兩倍。據此可畫出差放的共模單邊交流通路，由該電路求。理想對稱差放的。·對任意輸入信號，能夠將其分解成差模和共模重量后，按單邊等效電路法求出輸出，然后相加，其一般表式為：·差放增益的符號與參考方向、（或）以及單端輸出時輸出端都有關。確定差放增益符號時，首先要明確單邊等效電路是反相依舊同相放大器。·采納恒流源偏置的差放（圖5-20）能夠增大共模負反饋，使增大。有源負載差放（圖5-21）除了使差模增益增加外，還具有雙端轉單端功能。3．差放的小信號范圍及大信號限幅特性·由于差放的對稱性能有效抑制非線性輸出的偶次諧波重量，故差放的小信號范圍比單管放大器寬。恒流源CE差放的小信號條件是mV。·恒流源CE差放當mV時，輸出有明顯的限幅特性。該特性在通信電子電路中得到應用。四、功率輸出級1．差不多概念·功率放大器作為多級放大器輸出級，工作于大信號狀態，故小信號等效電路分析方法不適用。·功放關注的指標要緊有效率最大輸出信號功率非線性失真系數D·功放管工作于接近極限參數狀態，故功放管安全使用是設計功放要考慮的問題。對BJT功放管，使用中不能超過，和（定義見§2.3.3）。·按功放管的導通的時刻不同，功放可分為甲類（A類）、乙類（B類）、丙類（C類）和丁類（D類）。對阻性負載功放，只能工作在甲類或乙類（雙管電路）。丙類功放一般是以LC回路作負載的高頻諧振功放。·甲類和乙類電阻負載功放比較

甲類 乙類 功放管 單管（圖5-25a） 對管（圖5-26c） 非線性失真 優于乙類 有交越失真問題 電源功率 與輸入信號無關，靜態時仍消耗功率。 輸入越大，越大。靜態時電源幾乎不消耗功率 管耗 靜態時最大。 靜態時為零，激勵在某一狀態時最大。 效率 <25% <78.5% 對功放管的功率容量的利用 低， 高，

·乙類功放在輸入信號過零時，因功放管未導通而使輸出為零的現象稱為交越失真。能夠給功放管加一定的放大偏置使其工作在甲乙類來消除交越失真。但效率也會有所降低。·復合BJT是模擬IC中的一種工藝（又稱達林頓組態）。教材表5-4總結了四種BJT復合管的特點。2．OCL和OTL電路指標OCL電路：正負雙電源供電的NPN-PNP互補推挽功放（表5-3原理電路）。OTL電路：正負單電源供電的NPN-PNP互補推挽功放（表5-3原理電路）。OTL正常工作的條件是：（1）靜態時兩發射極連接的節點處電壓；（2）耦合電容必須足夠大，使一個周期內，保持幾乎不變。兩種互補推挽功放的指標及極限參數的限制有些結論見表5-3。表5-3OCL和OTL功放的公式匯合

OCL功放 OTL功放 原理電路 指

標 POmax （滿激勵時） （滿激勵時） PCCmax （滿激勵時） （滿激勵時） （滿激勵時） （滿激勵時） PT1max [時] [時] 極限參數限制 BVCEO ICM PCM

第六章放大器的頻率響應一、差不多知識·對放大器輸入正弦小信號，則輸出信號的穩態響應特性即放大器的頻率響應。·在小信號條件下，且不計非線性失真時，輸出信號仍為正弦信號。故能夠用輸出相量與輸入相量之比即放大器的增益的頻率特性函數來分析放大器的頻率響應的特性。·，表示輸出正弦信號與輸入正弦信號的振幅之比。反映放大倍數與輸入信號頻率的關系，故稱為增益的幅頻特性，是輸出信號與輸入信號的相位差，它反映了放大器的附加相移與輸入信號頻率的關系，故稱為增益的相頻特性。·由相量法分析正弦穩定響應的知識可知，是關于的有理分式。·放大器在低頻段表現出增益的頻率特性的緣故是電路中的耦合傍路電容在頻率專門低時不能視為交流短路，使交流通路中有電抗元件，從而造成輸出的幅度和附加相位與信號頻率有關；放大器在高頻段表現出增益的頻率特性的緣故是晶體管內部電抗效應在高頻時必須考慮（如PN結電容的容抗不能再視為），使等效電路中存在電抗，造成輸出與頻率有關。·當信號頻率降低（或升高）到使下降到中頻段增益的倍時所對應的頻率稱為放大器的低頻截止頻率（或高頻截止頻率）。·放大器的通頻帶是定義為，又稱3dB帶寬。·當對放大器輸入頻帶信號，若輸入信號頻率的范圍超過時，輸出波形會因此發生畸變，此即放大器的頻率失真。頻率失真分為幅頻失真和相頻失真。前者是變化所致，后者是不是常數（或即不與成正比）所致。·頻率失真與非線性失確實重要區不是：關于前者，輸出信號沒有新的頻率重量，且只有輸入頻帶信號時才有頻率失確實問題。·在直角坐標系下畫出的曲線稱為幅頻特性曲線；曲線稱為相頻特性曲線。二、放大器增益函數及特點*·將易以復頻率S，則為放大器的增益函數（即傳遞函數）。·依照《信號與系統》課的理論，是零狀態下輸出的拉氏變換與輸入拉氏變換之比。·物理可實現系統的是關于S的有理分式。使分母為零的根稱為的極點，使分子為零的根稱為的零點，一個穩定系統的極點數n和零點數m，滿足，且極點的實部為負數（或極點位于S的左半開平面上）。·放大器低頻增益函數的，且中頻增益，放大器高頻增益函數的，且。·假如中某極點頻率比其它極點和零點頻率大10倍以上，則P為低頻主極點。·假如中某個極點頻率比其它極點、零點頻率小10倍以上，則P為高頻主極點。三、波特圖——放大器對數頻率特性曲線1．概念·波特圖的頻率軸按定刻度位置，但仍標示頻率的值。對數頻率軸的特點是每10倍頻程相差一個單位長度，且點在頻率軸處。·幅頻波特圖的縱坐標按的分貝刻度，即所謂分貝線性刻度（圖6-9a）。相頻波特圖的縱坐標仍按的角度刻度（圖6-8b）。·波特圖的優點是易于用漸近線方法近似作頻率特性曲線。2．漸近線波特圖繪法*·首先要推斷是低頻段依舊高頻段的頻率特性函數（全頻段另行討論）。的通式為：若，則為；若，則為。1．低頻波特圖畫法·將每個極零點因子化成以下形式（，）（1）畫幅頻波特圖；在幅頻特性平面上畫出每個因子（包括中頻增益）的幅頻漸近線波特圖，然后相加。每個因子對幅頻波特圖的貢獻如下：·的貢獻為，即一條與無關的水平線；·極點因子在極點頻率左側貢獻負分貝，斜率為20dB/dec。·零點因子在零點頻率右側貢獻正分貝，斜率為dB/dec。（2）畫相頻波特圖：在相頻特性平面上畫出每個因子（包括）的相頻漸近線波特圖，然后相加。每個因子的貢獻如下：·，則對相頻波特圖貢獻為0o。·，則對相頻波特圖貢獻為。·極點因子，在頻點的左而貢獻正角度。在區間斜率為45o/dec。頻點為45o，小于處保持90o。·零點因子在左側貢獻角度，在區間斜率為/dec；在頻點處為45o（或），在0.1處為90o（或），小于0.1時保持90o（或），角度的符號與零點因子幅角的符號一致。2．高頻波特圖的畫法將中每個極零點因子化成以下形式（，）（1）畫幅頻波特圖畫出每個因子（包括）對幅頻波特圖的貢獻，然后相加，其規律如下：·貢獻的分貝為，即一條與無關的水平線·極點因子在右側貢獻負分貝，斜率是dB/dec。·零點因子在右側貢獻正分貝，斜率是20dB/dec。（2）畫出相頻波特圖畫出每個因子對相頻波特圖的貢獻，然后相加。其規律如下：·的貢獻是0o（）或180o（）。·極點因子在右側貢獻負角度，斜率/dec；在時，貢獻達到。·零點因子在0.1右側貢獻角度，斜率為45o/dec（或/dec）。在時，貢獻達到并保持90o（或）。角度符號與零點因子幅角的符號相同。本章復習題填空題第7題用圖示方法全面總結了各個因子的波特圖的畫法。3．全頻段波特圖的繪制首先要識不中的高、低頻極點和零點，然后將極、零點因子分不寫成繪波圖所需形式，再按前面兩節的方法繪出波特圖。四、差不多放大器的和的估算1．的估算·畫出放大器低頻段交流通路和低頻段小信號模型（模型中有耦合、傍路電容，）·求每個電容對應的短路時刻常數。，其中是令模型中除以外其它電容均短路，再從端口視入的戴維南等效支路的電阻。的求解方法與求放大器輸出電阻相同。·估算。1.15是修正系數，當模型中只有一個電容時，。是端口視入的等效電阻。2．的估算·畫出放大器高頻段小信號模型（現在，晶體管因使用了高頻模型，故模型中有電容，）·求每個電容對應的開路時刻常數，，其中是令模型中除以外其它電容均開路時，再從端口視入的戴維南等效電路的電阻。的求解方法與求放大器輸出電阻相同。·估算。。1.15是修正系數。當模型中只有一個電容時，。是端口視入的等效電阻。3．滿足主極點條件時的與分不近似等于低頻主極點頻率和高頻主極點頻率。第七章負反饋技術放大器的輸出電壓（或電流）經反饋網絡在放大器輸入端產生反饋信號，該反饋信號與放大器原來輸入信號共同操縱放大器的輸入，即構成反饋放大器。一、單環負反饋理想模型（圖7-2）分析1．差不多定義：A放大器及增益（開環增益）B網絡及反饋系數反饋放大器增益（閉環增益）反饋深度環路傳輸當，即凈輸入小于原輸入時為負反饋；反之則為正反饋。2．差不多反饋方程差不多反饋方程由信號流圖給出的理想反饋模型導出，其成立條件應滿足：①A放大器正向傳輸信號；B網絡反向傳輸信號；②B網絡對A放大器輸入輸出口無負載作用，只在輸入口有受控源功能——受控于取樣信號的反饋信號受控源。3．深負反饋及公式·當時稱深負反饋，現在·深負反饋的特征是：反饋信號接近原輸入信號，使凈輸入專門小；現在，閉環增益只由反饋網絡決定。4．反饋類型及用雙口網路表示的理想模型·由于差不多放大器與反饋網絡在輸出口的接法不同，取樣信號可能是輸出電壓或輸出電流；由于差不多放大器與反饋網絡在輸入口的接法不同，求和信號（，，）也可能為電壓或電流。因此有四種不同的反饋類型，表7-1給出了這四種類型的總結。表7-1四種反饋類型各物理量的含義物理量類型 xs、xf、xI xo A Af B 電壓取樣電壓求和反饋（電壓串聯反饋） 電壓 電壓 電壓比 電壓比 電壓比 電壓取樣電流求和反饋（電壓并聯反饋） 電流 電壓 互阻 互阻 互導 電流取樣電壓求和反饋（電流串聯反饋） 電壓 電流 互導 互導 互阻 電流取樣電流求和反饋（電流并聯反饋） 電流 電流 電流比 電流比 電流比 *表中的互阻又稱為傳輸阻抗，互導又稱為傳輸導納。圖7-7示出了四種類型的雙口網絡連接形式，該圖更直觀示出了反饋網絡僅是一個受控源。實現各類反饋的規律是：A、B兩網絡與負載在輸出口并聯實現電壓取樣；串聯則實現電流取樣。A、B兩網絡與源電流在輸入口并聯形成電流求和；A、B兩網絡與源電壓在輸入口串聯形成電壓求和。二、實際放大器反饋類型和極性推斷1．反饋類型·輸出節點有反饋電阻（或網絡）接至輸入口是電壓取樣·輸入節點有反饋電阻（或網絡）接至輸出口是電流求和·集電極輸出時，用發射極電流代替，實現電流取樣，故應流入反饋網絡。從電路上看，發射極一定有反饋電阻（或網絡）接到輸入口。按這一思路，則發射極輸出時，集電極有反饋電阻（或網絡）；漏極輸出時，源極有反饋電阻（或網絡）；源極輸出時，漏極有反饋電阻（或網絡）。以上確實是BJT和FET放大器實現電流取樣時的電路結構。·關于BJT、FET單管放大器構成反饋放大器時，和是凈輸入，故有以下形成電壓求和的形式。（1）關于BJT，b極輸入時，e極有反饋電阻（最常用的方式）。（2）關于FET，g極輸入時，s極有反饋電阻（最常用的方式）。·當差動放大器作輸入級時，單端輸入，另一輸入端接反饋電阻（或網絡）時，依照差動放大的原理，這是電壓求和。2．反饋極性推斷——瞬時極性法假設輸入信號（電壓或電流）任一瞬時的極性（即對地為或—；流入或流出），分析由此極性產生的反饋信號的極性。若反饋信號削弱了輸入信號，使凈輸入減小，即為負反饋；反之則為正反饋。三、負反饋對放大器性能的阻礙1．負反饋環具有自動調節功能任何因素使輸出端取樣信號發生變化，負反饋能夠減小這種變化，使穩定。利用負反饋的穩定的功能能夠解釋什么緣故負反饋能使穩定，展寬通頻帶和減小非線性失真。2．負反饋能夠提高閉環增益的穩定性。閉環增益相對變化率是開環增益相對變化率的。3．負反饋能夠擴展閉環增益的通頻帶關于具有單極點高低頻模型的反饋放大器，開閉環截正頻率有如下關系：，，是中頻段的反饋深度。4．負反饋能夠減小非線性失真。5．直流負反饋能夠穩定放大器工作點。基極分壓射極偏置電路采納電流（）取樣電壓求和直流負反饋穩定工作點電流。6．負反饋改變輸出電阻與取樣方式有關。電壓取樣負反饋使輸出電阻減小；電流取樣負反饋使輸出電阻增大。7．負反饋改變輸入電阻與求和方式有關。電流求和負反饋使輸入電阻減小；電壓求和負反饋使輸入電阻增大。四、AB網絡法AB網絡分析法是反饋放大器計算的一種經典方法，其本質是將電阻反饋網絡改造成理想的B網絡，差不多放大器成為A放大器，從而能夠用差不多反饋方程來計算閉環增益。分析步驟：1．推斷反饋類型，識不反饋網絡，明確A、B、量綱。2．電壓求和時，信號源畫成與串聯的形式，使為原輸入信號。電流求和時，信號源畫成與串聯的形式，使為原輸入信號。3．構成A放大器A放大器是考慮了實際反饋網絡負載效應和信號源內阻后的差不多放大器。對反饋網絡采納“串聯開路，并聯短路”法則，將反饋網絡的負載反應加到差不多放大器的輸入和輸出電路。3．由A放大器求A、B、和。由反饋組態定義出的A在A放大器上求出A。能夠在A放大器的輸出電路上求B，依據是：·電流求和時：。由于電流求和時，反饋網絡對A放大器輸出的負載效應也是將反饋網絡輸入口短路求得。故將形式上標在A放大器輸出口的反饋網絡短路的位置，求出。·電壓求和時，。由于電壓求和時，反饋網絡對A放大器輸出口的負載效應也是將反饋網絡輸入口開路求得。故將形式上標在A放大器輸出口的反饋網絡開路位置，求出。4．由差不多反饋方程求出、和。電流求和時：，電壓求時時：。電壓取樣時：，電流取樣時：是反饋放大器的管端輸出電阻。5．由求源電壓增益。五、深負反饋條件下和的估算1．判不反饋類型，正確識不并畫出反饋網絡。注意電壓取樣時不要把直接并在輸出口的電阻計入反饋網絡；電流求和時不要把并在輸入口的電阻計入反饋網絡。2．在反饋網絡輸入口標出反饋信號：電壓求和為開路電壓，電流求和時為短路電流，再由反饋網絡求出反饋系數B。要注意標時在反饋網絡入口標上正下負；標時必須在反饋網絡入口以上端流入為參考方向。3．求閉環增益，注意不同的反饋類型的量綱不同。4．由求閉環源電壓增益。電壓取樣電壓求和時：電壓取樣電流求和時：電流取樣電壓求和時：電流取樣電流求和時：其中：是輸出管的管端輸出電流，即取樣電流。是取樣電流過的輸出負載電阻。六、負反饋放大器的穩定性1．由于電抗元件（管外與管內，要緊是電容），產生的附加相移，使一個中頻段的負反饋放大器在高、低頻段可能為成正反饋。正反饋滿足一定條件，會導致放大器自激。2．自激振蕩條件一般情況下，可將開環增益和反饋系數表示成頻率特性函數，分不為和（關于電阻反饋網絡，B為常數）則自激條件為