1、基本器件第 1 章 二极管 三极管 场效应管一、两种半导体和两种载流子两种载流子的运动电子 自由电子空穴 价电子两 种半导体N 型 (多电子)P 型 (多空穴)二极管单向正向电阻小(理想为 0)，反向电阻大( )。)1e (DSD TUuIi)1e ( , 0DSDD TUuIiu0 , 0SD IIuiDO uDU (BR)I FURM正向 最大平均电流 IF反向 最大反向工作电压 U(BR)(超过则击穿)反向饱和电流 IR (IS)(受温度影响)IS3. 二极管的等效模型理想模型 (大信号状态采用)uDiD正偏导通 电压降为零 相当于理想开关闭合反偏截止 电流为零 相当于理想开关断开恒压降
2、模型UD(on)正偏电压 UD(on) 时导通 等效为恒压源UD(on)否则截止，相当于二极管支路断开UD(on) = (0.6 0.8) V估算时取 0.7 V硅管：锗管：(0.1 0.3) V0.2 V折线近似模型相当于有内阻的恒压源 UD(on)4. 二极管的分析方法图解法微变等效电路法5. 特殊二极管工作条件主要用途稳压二极管反 偏稳 压发光二极管正 偏发 光光敏二极管反 偏光电转换判断电路中二极管工作状态的方法 1. 断开二极管，分析电路断开点的开路电压。如果该电压能使二极管正偏，且大于二极管的死区电压，二极管导通；否则二极管截止。2. 如果电路中有两个二极管，利用方法1分别判断各个
3、二极管两端的开路电压，开路电压高的二极管优先导通；当此二极管导通后，再根据电路的约束条件，判断另一个二极管的工作状态。对于图 a，经判断知，D1、D2两端的开路电压分别为：D2反偏电压为5 VD1导通AB = 0 VD2截止V115 V10 VV2R2 kWUABB+_D2AD1(a)10 V，5 V对于图 b，经判断知，D1、D2两端的开路电压分别为即 D1上的反偏电压为15 VD2优先导通AB = 15 VD1截止10 V，25 VD2导通后V115 V10 VV2R2 kWUABB+_D2AD1(b)如图，已知ui10sint(v)，试画出ui与uo的波形。设二极管正向导通电压可忽略不计
4、。 uO10ui (V)tuOt 例：如图，例：如图，E E6V6V，二极管正向压降忽略不计，二极管正向压降忽略不计，画出画出 u uo o波形。波形。E EV V1 1u ui iu uO O1010u ui i (V)(V)tt6 6E EV V2 2R R6 6u ui i E E，V V1 1导通，导通，V V2 2截止截止 u u0 0=E=6V=E=6VEuEui i E E ，V V1 1、V V2 2截止，截止， u u0 0=u=ui iu uO Ott解：解：u ui i UB UE PNP： UC UB UE）场效应管1. 分类按导电沟道分 N 沟道P 沟道按结构分 绝缘
5、栅型(MOS)结型按特性分 增强型耗尽型uGS = 0 时， iD = 0uGS = 0 时， iD 0增强型耗尽型(耗尽型)2. 特点栅源电压改变沟道宽度从而控制漏极电流输入电阻高，工艺简单，易集成由于 FET 无栅极电流，故采用转移特性和输出特性描述不同类型 FET 转移特性比较3. 特性结型N 沟道uGS /ViD /mAO增强型耗尽型MOS 管(耗尽型)2GS(th)GSDOD)1( UuIiIDSS开启电压UGS(th)夹断电压UGS(off)2GS(off)GSDSSD)1(UuIi IDO 是 uGS = 2UGS(th) 时的 iD 值 例题： 例: (南京航空航天大学2000
6、年研究生入学试题)场效应管是( )控制元件，而双极性三极管是( )控制元件。 答案：(电压)，(电流)。 例: (北京交通大学1997年研究生入学试题)在放大电路中，场效应管工作在( )区。 答案：(饱和区或恒流区)。 例: 一个场效应管的输 出特性如图所示，试分 析:(1)它是属于何种类型的 场效应管；(2)它的开启电压VT ( 或 夹断电压VP )大约是多 少？(3)它的饱和漏极电流 DSS是多少?4812 162680Id(mA)1vVgs=0v-1v-2v44N沟道耗尽型场效应管VP= -3V DSS6mA。场效应管判定一、晶体管电路的基本问题和分析方法三种工作状态状态电流关系 条 件
7、放大I C = IB发射结正偏集电结反偏饱和 I C IB两个结正偏ICS = IBS 集电结零偏临界截止IB U(th) 则导通以 NPN为 例：UBE UB UE放大UE UC UB饱和PNP 管UC UB UC U B饱和两个基本问题静态 (Q ) 动态 (Au) 解决不失真的问题“Q”偏高引起饱和失真“Q”偏低引起截止失真解决能放大的问题两种分析方法1. 计算法1) 直流通路求“Q ” (从发射结导通电压UBE(on)出发)2) 交流通路分析性能 交流通路画法 ：VCC 接地， 耦合电容短路小信号电路模型+uce+ube ibicCBErbe Eibic ic+ube +uce BCE
8、Qbbbe26)1(Irr isisosio , RRRAuuAuuAuuu iiiiuR 0sLooo uRiuR两种典型电路结构偏置式+us +VCCRCC1C2RL+RBRS+uo分压式+us +VCCRCC1C2RLRE+RB1RB2RS+uo 求静态工作点；B)BE(onCCBQRUVI EBEQBQEQRUUI 求性能指标；beL rRAu beBi/rRR CoRR EbeL)1( RrRAu )1(/EbeBiRrRR CoRR 1、试分析下图所示各电路是否能够放大正弦交流信号，简述理由。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。例题例：例：已知：已知：Rb1=40K , Rb2=
9、20K , Rc=2.5K, Re=2K , Vcc=12V , UBE=0.7V , =40, RL=5K。试计算。试计算Q、Au、Ri、Ro。Rb1Rb2ReRc+VccRsRLUs解：解：解题步骤解题步骤UB UE IEQ ICQ IBQUCEQUB =Rb2 Rb1 + Rb2 Vcc =20 1240 + 20= 4V UE = UBUBE = 40.7 = 3.3VIEQ = UERE= 3.3 2= 1.65mAICQ IEQ = 1.65mAIBQ =ICQ= 1.65 40= 41AUCEQ VccICQ( Rc+RE )= 121.65(2+2.5)= 4.575 VuiR
10、b1RC RLibicrbe ibuORb2=0.946K 65. 126)401 (300rbe rR/RAbeLCu 946.05/5 .240 18.70 K5 .2RrC0 K0.946r/R/Rrbe2b1bi差分电路1. 主要特点：放大差模信号，抑制共模信号(克服零点漂移)2. 四种输入、输出方式比较：输入输出方式差模信号uid共模信号uic差模电压放大倍数 Aud差模 Rid差模 Rod共模抑制比KCMR双入双出uid = ui uic = 0单入双出uid = ui uic = 0双入单出uid = ui uic = ui / 2单入单出uid = ui uic = ui /
11、2beLrR beL 21rR 2/LCLRRR LCL/ RRR be2rberC2RCR icodcuuAu 很小（1）直接耦合放大电路存在零点漂移的原因是 。 A.电阻阻值有误差 B.晶体管参数的分散性 C.晶体管参数受温度影响 D.电源电压不稳定（2）集成放大电路采用直接耦合方式的原因 。A.便于设计 B.放大交流信号 C.不易制作大容量电容 （3）集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以 。 A减小温漂 B. 增大放大倍数 C. 提高输入电阻例题反馈放大电路第 4 章反馈的判断方法1. 有无反馈2. 正反馈和负反馈主要看信号有无反向传输通路。采用瞬时极性法，看反馈是增强还是削弱净输
12、入信号。对于串联负反馈，反馈信号与输入信号极性相同；对于并联负反馈，反馈信号与输入信号极性相反。3. 四种反馈组态电压和电流反馈：规则：RL 短路，反馈消失则为电压反馈， 反馈存在为电流反馈。规律：电压反馈取自输出端或输出分压端； 电流反馈取自非输出端。串联和并联反馈：规则：串联负反馈uid = ui uf并联负反馈iid = ii if规律：反馈信号与输入信号在不同节点为串联反馈； 反馈信号与输入信号在同一个节点为并联反馈。 1、已知交流负反馈有四种组态： A电压串联负反馈 B电压并联负反馈 C电流串联负反馈 D电流并联负反馈 选择合适的答案填入下列空格内，只填入A、B、C或D。 （1）欲得
13、到电流电压转换电路，应在放大电路中引入 ； （2）欲将电压信号转换成与之成比例的电流信号，应在放大电路中引入 ； （3）欲减小电路从信号源索取的电流，增大带负载能力，应在放大电路中引入 ； （4）欲从信号源获得更大的电流，并稳定输出电流，应在放大电路中引入 。 解：（1）B （2）C （3）A （4）D例题电压串联交、直流负反馈电流串联直流负反馈正反馈例题 A2 ： 本级交、直流 电压串联负反馈R2 ：级间正反馈R3 ：电压并联交直流负反馈R7 ：电压串联交直流负反馈R4 ：级间电压并联交流负反馈 R2 ： 电压串联交流负反馈例题 电压串联负反馈 电流并联负反馈 电流串联负反馈 电流并联负反馈
14、 电压并联负反馈电压并联负反馈例题并联负反馈使输入电阻减小二、负反馈对放大电路性能的影响1. 提高增益的稳定性2. 减少失真和扩展通频带3. 对输入电阻和输出电阻的影响串联负反馈使输入电阻增大电压反馈使输出电阻减小(稳定了输出电压)电流反馈使输出电阻增大(稳定了输出电流) 例: (南京航空航天大学2000年研究生入学试题)电流串联负反馈放大器是一种输出端取样量为，输入端比较量为的负反馈放大器，它使输入电阻，输出电阻。 解：输出端取样量为电流； 输入端比较量为电压； 它使输入电阻增加； 输出电阻增加。例题 例: (北京理工大学2000年研究生入学试题)如图所示电路，已知A为理想运放，试回答： (
15、1)该电路的反馈组态； (2)电路能稳定； (3)电压放大倍数(4)输出电阻Rof ；SVfVVA0RsR1VSRofVoRA例题 例: (东南大学1999年研究生入学试题)如图所示，试说： (1)F点分别接在 H、J、K三点时，各形成何种种反馈；如果是负反馈，则对电路的输入阻抗、输出阻抗、放大倍数又有何种影响； (2)求出F点接在 J点时的电压放大倍数的表达式。R1Rc1R3Rc2C2R2Re1R4Re2RfC3C1viCeFVo+VccHKJ 解：解：(1)F(1)F点接在点接在H H点时，形成电压并联正反点时，形成电压并联正反 馈；馈；F F点接在点接在J J点时，形成电压串联负反馈使点
16、时，形成电压串联负反馈使 输入阻抗增大，输出阻抗减小，闭环电压增输入阻抗增大，输出阻抗减小，闭环电压增 益稳定；益稳定；F F点接在点接在 K K 点时，形成电压并联负点时，形成电压并联负 反馈使输入阻抗减小，输出阻抗减小，第二反馈使输入阻抗减小，输出阻抗减小，第二 级增益稳定。级增益稳定。 (2)F(2)F点接在点接在J J点时是电压串联负反馈，若放点时是电压串联负反馈，若放大大 电路满足深度负反馈条件，则有：电路满足深度负反馈条件，则有： FAVf1feeRRRF1111efVfRRA三、负反馈放大电路的方框图和基本关系三、负反馈放大电路的方框图和基本关系Aidxoxix基本放大电路基本放
17、大电路fxFAFAA 1f 负反馈方程负反馈方程四、深度负反馈的特点四、深度负反馈的特点 11 AF 深度深度负反馈负反馈串联负反馈：串联负反馈： fi uu 0id u虚短虚短并联负反馈：并联负反馈： fii i 0id i虚断虚断五、深度负反馈放大电路电压放大倍数的计算举例ui+VCCRCuoufRC VEEI18I2RBRBRf fi uu Bfoiof1RRuuuuAu 电压串联负反馈IIui+VCCuoRE8R1RfRIF1ifiRuII 1fif foRRuRIu 1ffRRAu 电压并联负反馈例 1例 2六、基本运算电路1. 运算电路的两种基本形式1ffRRAu 1ff1RRAu
18、 同相输入反相输入2. 运算电路的分析方法1) 运用“虚短”和“虚断”的概念分析电路中各电量间关系。运放在线性工作时，“虚短”和“虚断”总是同时存在。 虚地只存在于同相输入端接地的电路中。2) 运用叠加定理解决多个输入端的问题。例 1uI1uO8uI2uI31 k 1 k 4 k 4 k 法 1：414114I3I2 uuu114414OI1 uuu uI3I2OI144uuuu I1I3I2O44uuuu 法 2：I1O14uu uuu5)41(O2I3I24uu I1I3I2o2O1O44uuuuuu 例 2理想运放，写出 uO = f(uI) 的关系式。R2uI1uO18uI2uI3R1
19、R1R3uO8R4C 解解 tuCRudO14O I3112I1I112O1)/1()(uRRRuuRRu I312I1I112)21()(uRRuuRR 【解】uo1 = uiRfR1uo2 = uo12RR2RfR1= uiuo2 = uo2uo1 (东南大学2000年研究生入学试题)如图所示为两级比例运算放大电路，求 uo与 ui 的关系。2RfR1RfR1= ui + ui 3RfR1= ui 上一题下一题返 回练习题集+2Ruiuo2+RfR1Ruo1 +uoR2R23图 10.04信号产生电路第 7 章一、信号产生电路的分类：正弦波振荡非正弦波振荡：RC 振荡器 (低频)LC 振荡
20、器 (高频)石英晶体振荡器(振荡频率精确)方波、三角波、锯齿波等。二、正弦波振荡条件、电路结构和选频电路1. 振荡条件 振幅平衡条件2 FAAFn 相位平衡条件n = 0, 1, 2, 1 uuFA判断电路是否起振采用瞬时极性法，即断开反馈网络，加一信号，如果信号极性逐级变化后，返回后与原信号同极性，则满足相位平衡条件。例题 电路如图所示，试用相位平衡条件判断哪个电路可能振荡，哪个不能，并简述理由。（+）（-）（-）（-）不满足相位平衡条件，不能振荡。满足相位平衡条件，能振荡。（+）（+）（+）电压比较器8uIUREFOuIuOUZUREFUZ1. 单限电压比较器 8uIUREFOuIuOUZ
21、UREFUZ特点：1) 工作在非线性区2) 不存在虚短 (除了uI = UREF 时) 3) 存在虚断门限电压 UT = UREF传输特性2. 迟滞比较器 (施密特触发器) 反相型迟滞比较器uIRR18UREFR2R3 UZuOOuIuOUT+UTUZ UZ传输特性门限电压的求法： 根据叠加定理求出同相端电压 uP 的表达式， 当输出状态变化时，与反相端电压uN 相等, 此时的输入电压uI即为门限电压UT+和UT 。特点：uI 上升时与上门限比,uI 下降时与下门限比。解：解：（1）门限电压）门限电压（3）输出电压波形输出电压波形例例电路如图所示，试求门限电压，画出传输特性和图电路如图所示，试
22、求门限电压，画出传输特性和图c所示输所示输入信号下的输出电压波形。入信号下的输出电压波形。（2）传输特性）传输特性V521OH221REF1T RRVRRRVRVV521OL221REF1T RRVRRRVRV 0REF V0V 1O V八、功放电路功率管的工作类型类别特点Q 点波 形甲类无失真Q 较高ICQ 较大Q 较高甲乙类有失真效率高ICQ 小Q 较低乙类失真大效率最高ICQ = 0 Q 最低 tiCO ICQiCO ICQ t tiCO ICQ OCL 和 OTL 功放电路的特性OCLOTL优优点点缺缺点点 主主要要公公式式结构简单，效率高，结构简单，效率高，频率响应好，易集成频率响应
23、好，易集成结构简单，效率高，频率结构简单，效率高，频率响应好，易集成，单电源响应好，易集成，单电源双电源，双电源，电源利用率不高电源利用率不高输出需大电容，输出需大电容，电源利用率不高电源利用率不高最大输出功率最大输出功率LCC2om21RVP LCC2om81RVP 直流电源消耗功率直流电源消耗功率cmCCE2IVP cmCCE1IVP 效率效率%5 .78 理想理想 %5 .78 理想理想 最大管耗最大管耗omC1m2 . 0PP omC1m2 . 0PP 例例: (: (北方交通大学北方交通大学20002000年研究生入学试题年研究生入学试题) ) 若要设计一个输出功率为若要设计一个输出功率为10W10W的乙类功率放大的乙类功率放大 器，则应选择器，则应选择P PCMCM至少为至少为_W_W的功率管两只。的功率管两只。 解：乙类功率放大器最大管耗与电路的最大解：乙类功率放大器最大管耗与电路的最大 输出功率的关系是输出功率的关系是 P PT1m T1m = 0.2 P= 0.2 Po o, ,要求输出功要求输出功 率为率为10W,10W,要用两个额定管耗大于要用两个额定管耗大于2W2W的管子。的管子。
