模擬電子技術復習主講教師:趙旭才2012~2013學年第一學期2/5/20231第一章基本要求1.掌握基本概念和定義和原理。如：自由電子和空穴，擴散和漂移，復合，空間電荷區、PN結、耗盡層，導電溝道，二極管的單向導電性，穩壓二極管的穩壓作用，晶體管和場效應管的放大作用和三個工作區等。2.掌握二極管、穩壓管、晶體管、場效應管的外特性和主要參數的物理意義。3.了解選用器件的原則。2/5/20232一、兩種半導體和兩種載流子兩種載流子的運動電子—自由電子空穴—價電子兩種半導體N型(多電子)P型(多空穴)二、二極管1.特性—單向導電正向電阻小(理想為0)，反向電阻大()。2/5/20233iDO

uDU(BR)IFURM2.主要參數正向—最大平均電流IF反向—最大反向工作電壓U(BR)(超過則擊穿)反向飽和電流IR(IS)(受溫度影響)IS2/5/202343.二極管的等效模型理想模型(大信號狀態采用)uDiD正偏導通電壓降為零相當于理想開關閉合反偏截止電流為零相當于理想開關斷開恒壓降模型UD(on)正偏電壓UD(on)

時導通等效為恒壓源UD(on)否則截止，相當于二極管支路斷開UD(on)=(0.60.8)V估算時取0.7V硅管：鍺管：(0.10.3)V0.2V折線近似模型相當于有內阻的恒壓源UD(on)2/5/202354.二極管的分析方法圖解法、電路模型分析法5.特殊二極管工作條件主要用途穩壓二極管反偏穩壓發光二極管正偏發光光敏二極管反偏光電轉換變容二極管反偏調諧電路2/5/20236二、晶體管放大的條件和本質1、晶體管能夠放大的內部條件是：發射區雜質濃度遠大于基區雜質濃度，并且基區很薄，集電結面積比發射結大。

2、晶體管能夠放大的外部條件是：發射結正偏，集電結反偏3、晶體管放大的本質：用較小的基極電流控制較大的集電極電流。2/5/20237三、場效應管1、場效應管放大的本質：用柵源電壓控制漏極電流。是一種電壓控制器件。2、最大的優點是輸入電阻高，噪聲小。3、三個工作區：夾斷區、恒流區、可變電阻區。分別與晶體管的截止區、放大區、飽和區對應。4、參數：夾斷電壓：UGS（off），開啟電壓：漏極飽和電流：低頻跨導：2/5/20238第二章基本要求1、正確理解放大的基本概念，放大電路的主要指標，掌握放大電路的組成特點。2、在放大電路的圖解法，主要用來確定靜態工作點，分析動態過程和波形失真。3、熟練掌握放大電路的等效電路法，會計算靜態工作點，能用H參數微變等效電路計算放大電路的電壓放大倍數、輸入和輸出電阻。4、掌握共源、共漏放大電路的工作原理和分析方法。5、了解復合管及組合放大電路。2/5/20239

晶體管單管放大電路的三種基本接法2.1基本共集電極放大電路

(射極輸出器或射極跟隨器)一、電路的組成2/5/202310二、動態指標分析1、交流通路2、微變等效電路2/5/2023112.2共基極放大電路一、求靜態工作點Q交流通路交流等效電路2/5/2023122.5.3三種接法放大電路的比較AuRiRo共發射極放大(常用低頻電壓放大)

Rc共集電極(射極跟隨器)（緩沖,隔離。常用在輸入級和輸出級）<11共基極放大（高頻放大、振蕩，常用于寬頻帶放大電路）Rc2/5/202313例：在下圖所示的放大電路中，已知β=100，rbb’=100Ω，其他參數如圖所示，試用微變等效電路法分別求：當Re=0和Re=200Ω時放大電路的Au、Ri、Ro。針對這兩種情況，分析Re對電路性能的影響。2/5/202314

解：1.求IcQ

當Re=0時，IcQ=

==1.4mA

當Re=200Ω時，ICQ=≈1.16mA2.求rbeRe=0時，rbe=100+101≈2kΩ

Re=200Ω時，rbe=100+101≈2.4kΩ

2/5/202315Re=0時2/5/202316RE=200Ω2/5/202317

4.求Ri當Re=0時,Ri=Rb1//Rb2//rbe=1.63K當Re=200時,

Ri=Rb1//Rb2//[rbe+(1+β)Re]=6.3K2/5/202318

5.求RoRe=0和Re=200時,Ro均為Ro=Rc=8.2K

通過上述計算看出,Re的存在將使Au顯著減小,Ri增大。Re越大,其影響也越大。2/5/2023192.3基本共源極放大電路一、靜態分析已知：求：Q點和Au、R0因為：IG=0所以：6V12V3K2/5/2023202.4基本共源極放大電路二、動態分析微變等效電路Ro=Rd=3k電壓放大倍數不大，只有在要求輸入電阻很高時才用共源放大電路2/5/202321復習

第3

章2/5/202322第三章基本要求1、熟練掌握直接耦合多級放大電路的工作原理、電壓放大倍數、輸入電阻和輸出電阻的計算，正確理解阻容耦合放大電路的工作原理和電壓放大倍數的計算，對變壓器耦合僅作一般了解。2、正確理解直接耦合放大電路中零點漂移現象及其抑制措施。熟練掌握差動放大電路的工作原理、輸入和輸出方式以及各項指標的計算。

2/5/202323第三章多級放大器的分析方法2、靜態工作點計算：分級計算。3、動態分析：注意：后級的輸入電阻要作為前級的負載1、三種耦合方式：阻容耦合、變壓器耦合、直接耦合。2/5/2023241.雙端輸入雙端輸出(1)差模電壓放大倍數

（2）共模電壓放大倍數（3）差模輸入電阻（4）輸出電阻輸入幅值不同，如何處理2/5/202325差模輸入：2.雙端輸入單端輸出2/5/202326共模輸入信號：2/5/202327差分放大電路1.主要特點：放大差模信號，抑制共模信號(克服零點漂移)2.四種輸入、輸出方式比較：輸入輸出方式差模uid共模uic差模電壓放大倍數Aud差模Rid差模

Rod共模放大倍數雙入雙出uid1

=-uid2uic1=

uic2

0單入雙出uid

=uiuic=ui

/2雙入單出uid1

=-uid2uic1=

uic2

單入單出uid

=ui

uic=ui

/2很小2/5/202328西北大學考研真題2003年2/5/202329差模電壓放大倍數:共模放大倍數:2/5/2023302/5/202331考研真題（西安交大2004年）2/5/202332復習

第4

章2/5/202333第四章基本要求1、對集成運算放大器的內部電路僅作一般了解，應熟練掌握理想集成運放的特點和實際運放的主要參數。2、了解集成運放的種類，掌握選擇和使用。2/5/202334一、集成運放的電路及各部分作用輸入級：雙端輸入的高性能的差分電路，大大減少溫漂。中間級：運放的主放大器，采用有源負載的共發射極電路，增益大，可達千倍以上，常采復合管。輸出級：

互補對稱輸出電路，如OCL電路，帶負載能力強。偏置電路：用鏡像電流源，微電流源來設置各級放大電路的靜態工作點。輸入級偏置電路中間級輸出級+uo

uid2/5/202335二、以電流源為有源負載的放大電路T1是放大管，T2、T3構成的鏡像電流源充當集電極有源負載。1、有源負載共射放大電路2/5/2023362、有源負載差分放大電路2/5/202337第六章基本要求1、熟練掌握反饋的基本概念和分類，會判斷反饋放大電路的類型和極性，熟練掌握負反饋對放大電路性能的影響、在深度負反饋下放大倍數的計算。正確理解反饋的引入。2、熟練掌握虛短、虛斷的概念、閉環放大倍數的表達式。3、正確理解負反饋放大電路的自激條件，對消振措施作一般了解。2/5/202338一、反饋的判斷方法1.有無反饋:2.正反饋和負反饋主要看信號有無反向傳輸通路。采用瞬時極性法，看反饋是增強還是削弱凈輸入信號。3.四種反饋組態電壓串聯負反饋AUFU電流串聯負反饋AgFr電壓并聯負反饋

Ar

Fg電流并聯負反饋

AiFi2/5/202339規則：RL短路，反饋消失則為電壓反饋，反饋存在為電流反饋。規律：電壓反饋取自輸出端或輸出分壓端；電流反饋取自非輸出端。電壓反饋和電流反饋2/5/202340串聯反饋和并聯反饋規則：串聯負反饋：uid

=

ui

uf并聯負反饋：iid

=

ii

if反饋信號與輸入信號在不同節點為串聯反饋；反饋信號與輸入信號在同一個節點為并聯反饋。規律：2/5/202341R3：電壓并聯交直流負反饋R7：電壓串聯交直流負反饋R2平衡電阻電壓串聯交直流負反饋R4：級間電壓并聯交流負反饋2/5/2023422/5/2023432/5/202344并聯負反饋使輸入電阻減小二、負反饋對放大電路性能的影響1.提高增益的穩定性2.減少非線性失真和擴展通頻帶3.對輸入電阻和輸出電阻的影響串聯負反饋使輸入電阻增大電壓反饋使輸出電阻減小(穩定了輸出電壓)電流反饋使輸出電阻增大(穩定了輸出電流)2/5/202345三、負反饋放大電路的方框圖和基本關系A基本放大電路F—

負反饋方程四、深度負反饋的特點—

深度負反饋串聯負反饋：虛短并聯負反饋：虛斷2/5/202346五、深度負反饋放大電路電壓放大倍數的計算舉例電壓串聯負反饋例1:VfRf2/5/202347電壓并聯負反饋例2:2/5/2023482/5/202349考研真題(西北大學2002年)+12V-12V設UCES為1V2/5/202350解:2/5/202351(2)應引入電壓串聯負反饋。2/5/202352該放大電路的放大倍數是:(3)2/5/202353第七章基本要求1、正確理解線性應用和非線性應用的特以及線性應用的分析方法。2、熟練掌握由集成運放組成的比例、求和、減法、積分、微分運算電路的工作原理以及輸入和輸出的關系，對模擬乘法器運算電路的工作原理以及輸入和輸出關系僅作一般了解，初步掌握模擬乘法器的應用。3、了解有源濾波電路的分析方法和設計方法。2/5/202354運算電路的分析方法運用“虛短”和“虛斷”的概念分析電路中各電量

間關系。運放在線性工作時，“虛短”和“虛斷”

總是同時存在。虛地只存在于同相輸入端接地的電路中。2)

運用疊加定理解決多個輸入端的問題。應熟練掌握2/5/202355一、基本運算電路1.運算電路的基本形式同相輸入反相輸入2/5/202356差分比例電路2/5/202357積分電路和微分電路2/5/202358二、模擬乘法器(屬于非線性模擬集成電路)uO

=Kuxuy對于理想模擬乘法器，輸入電壓的波形、幅度、極性、頻率為任意三、模擬乘法器的主要應用1.運算：乘法、平方、除法、平方根等2.電路：壓控增益，調制、解調、倍頻、混頻等KXYXYuxuyuO2/5/202359考研真題（首都師大2002年）

如圖所示的電路:1、運算放大器A1、A2、A3各組成什么電路形式？2、寫出輸出電壓與輸入電壓之間的關系式。3、每個運算放大器各自采用的是什么反饋形式？U032/5/202360解:1、A1是反相求和電路,A2是差動比例電路,A3是電壓跟隨器;2/5/202361u03根據疊加原理：2/5/202362考研真題(西北大學2003年)如上所示的電路,若在t=0時刻ui由0跳變到-1V,試求輸出uo由0V上升到+6V所需要的時間。設uO（0）=0V說明運放A1、A2各起什么作用？R1R2RfR3R4R5C2/5/202363解：2/5/202364考研真題(西北大學2003年)如上所示的電路,若在t=0時刻ui由0跳變到-1V,試求輸出uo由0V上升到+6V所需要的時間。設t=0時，uO=0V說明運放A1、A2各起什么作用？R1R2RfR3R4R5C2/5/2023652/5/2023662、結論:

A1是差動比例,A2是同相積分電路。2/5/202367例題:求輸出電壓與輸入電壓的關系uiuo同相積分電路RRRRC2/5/202368基本要求1、熟練掌握正弦振蕩電路的振蕩條件。2、掌握RC正弦振蕩電路的電路組成和工作原理。正確理解LC正弦振蕩電路的組成和振蕩條件，一般了解石英晶體振蕩電路的工作原理。3、熟練掌握比較器的基本特性，正確理解非正弦波產生電路的組成及工作原理。2/5/202369信號產生電路(振蕩器—Oscillators)分類：正弦波振蕩:非正弦波振蕩：RC振蕩器(1Hz~數百kHz)LC振蕩器(1MHz以上)石英晶體振蕩器(頻率穩定度高)方波、三角波、鋸齒波等主要性能要求：輸出信號的幅度準確穩定輸出信號的頻率準確穩定2/5/2023702.RC

橋式振蕩電路1)組成：-2/5/2023712)振蕩頻率3)振蕩條件Rf

不能太大，否則正弦波將變成方波應使：????2/5/202372(二)變壓器反饋式振蕩電路LC+VCCVRERB1RB2CECB—滿足相位平衡條件，振蕩頻率為：×起振條件:2/5/202373結論：在LC三點式正弦波發生電路中，為了滿足產生振蕩的相位平衡條件，同性質電抗的中間點必須接發射極，相反性質的電抗接基極和集電極。稱為“射同基（集）反”原則熟練掌握構成LC三點式振蕩器的原則2/5/2023743、電感三點式振蕩電路C+VCCVRERB1RB2CECBL1L2C1×M123???2/5/202375優點：缺點：易起振(L

間耦合緊)；易調節(C

可調)。輸出取自電感，對高次諧波阻抗大，輸出波形差。2/5/2023764、電容三點式振蕩電路考畢茲振蕩器(Colpitts)×+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123C3???2/5/202377優點：波形較好缺點：2)V極間電容影響f0。1)

調整頻率時易停振。串C3的改進+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123L克拉潑振蕩電路2/5/202378(二)石英晶體諧振電路1.串聯型

f=fs，晶體呈純阻+VCCVRERB1RB2CBLC2.并聯型fs<f

<

fp，晶體呈感性+VCCVRERB1RB2CEC3C1C2RC共基極電路共射極電路2/5/202379四、石英晶體正弦波振蕩電路

1、石英晶體的特點容性2、電路作用？哪種基本接法？工作在哪個區？感性阻性2/5/202380讀圖同銘端？判斷該電路是否可能產生正弦波振蕩改錯使該電路可能產生正弦波振蕩2/5/202381

運放的非線性應用1、電壓比較器2、遲滯比較器過零比較器能將正弦波轉化為方波。遲滯比較器能將三角波轉化為方波。8uiUREFuIRR28UREFR1R3UZPuOR2R8uIUREFR1R3UZNPuO2/5/2023828.2.1電壓比較器(Comparer)一、單限電壓比較器功能：類型基本比較器簡單比較器(單門限)窗口比較器(雙門限)遲滯比較器(施密特觸發器)比較電壓信號(被測試信號與標準信號)大小8uIuOOuIuO1.過零電壓比較器uI

<0uI

>0UOmax-UOmaxUOHUOL2/5/202383OuIuO2.同相輸入單門限比較器8uIUREFUZUZUREFuI

<UREF-UZuI

>UREF門限電壓UT特點:1)工作在非線性區2)不存在虛短

(除了uI=UREF

時)

3)存在虛斷門限電壓UT=UREF2/5/2023848.2.2雙限比較器(窗口比較器)uOuO1uO288U1U2uIV1V2A1A22/5/202385設U1>U2，比較器采用單電源uIuO1uO2V1V2uO<U2-UOM

>U1U2<uI

<U1UOM截止導通UZUOM-UOM導通截止UZ截止截止0UZOuIuOU1U2-UOM-UOM電壓傳輸特性2/5/2023861)電路和門限電壓8.2.3滯回比較器1.反相滯回比較器正反饋當uI

>uP

時,uO

=-UZ當uI

<uP

時，uO

=+UZ當uI=uP

時，狀態翻轉uIRR28UREFR1R3UZPuO2/5/202387特點：2)傳輸特性RR28uIUREFR1R3UZPuOOuIuOUT+UT-UZ-UZ當uI

逐漸增大時

只要uI<UT+，則uO=UZ一旦uI>UT+，則uO=-UZ當uI

逐漸減小時只要uI>UT-，則uO=-UZ一旦uI<UT-，則uO=UZ上門限下門限U=UT+

-UT-U回差電壓uI

上升時與上門限比較,uI

下降時與下門限比較。2/5/202388例：若UREF=0;

R1=15k,

R2

=30k

UZ=6V,求UT+和UT-。2/5/2023892.同相型滯回比較器R2R8uIUREFR1R3UZNPuO狀態翻轉時，uP=uN=UREF若UREF=02/5/202390傳輸特性OuIuOUT+UT-UZ-UZ2/5/202391第九章基本要求1、掌握功率放大電路的特點和主要研究對象。2、熟悉放大電路中晶體管的三種工作狀態的特點，掌握互補電路的工作原理和指標計算。3、正確理解集成功率放大電路的原理及使用方法。4、掌握功放電路的讀圖。2/5/202392改進后的OCL準互補輸出功放電路：

T1：電壓推動級

T2、R1、R2：

UBE倍增電路為了消除交越失真.

T3、T4、T5、T6：

復合管構成的輸出級準互補輸出級中的T4、T6均為NPN型晶體管，兩者特性容易對稱。+VCC-VCCR1R2RLuiT1T2T3T4T5T6

電路中增加復合管互補對稱功率放大電路（OCL）2/5/202393例9.2.1OCL電路中，已知1、求解負載上可能獲得的最大功率和效率；2、若輸入電壓為8V，負載上獲得的功率是多大？效率：2/5/202394D1D2ui+VCCRLT1T2T3CRARe1Re2調節R,使靜態UC3=0.5VCCD1

、D2使b1和b2之間的電位差等于2個二極管正向壓降，克服交越失真Re1

、Re2：電阻值1~2，射極負反饋電阻，也起限流保護作用b1b2

互補對稱功率放大電路（OTL）電路的改進1、用一個電源供電的電路2/5/202395OCL功放電路和OTL功放電路的比較OCLOTL電源雙電源單電源信號交、直流交流頻率響應好fL

取決于輸出耦合電容C電路結構較簡單較復雜Pomax2/5/202396讀圖2/5/2023971.指出圖中放大電路部分；2.說明D1～D3和RW的作用，C1～C4的作用；3.已知功放管的UCES；寫出功放電路的最大不失真輸出電壓、最大不失真輸出功率和效率的表達式；4.說明電路中是否引入了級間反饋，是直流反饋還是交流反饋，若有交流負反饋則說明其反饋組態；5.說明哪些元件構成過流保護電路及其原理。2/5/202398分析1、此圖為：低頻功率放大電路，運放A是前置放大器，T3、T4復合為NPN管，T5、T6復合為PNP管，構