電子線路1緒論1電子線路：研究半導(dǎo)體器件的性能及其組成的電路（主要是集成電路）與應(yīng)用的學(xué)科。2本課程內(nèi)容1）講述半導(dǎo)體器件工作原理，特性曲線，性能參數(shù)，引出半導(dǎo)體器件的模型。2）分析由三極管，場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的放大電路，強(qiáng)調(diào)基本概念，工作原理，分析方法。

23）在集成運(yùn)放基本單元電路和主要性能參數(shù)的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)集成運(yùn)放的應(yīng)用。4）分析負(fù)反饋放大器，強(qiáng)調(diào)反饋的基本概念與深度負(fù)反饋放大器性能指標(biāo)的估算。5）介紹諧振放大器3，強(qiáng)調(diào)其阻抗變換和選頻作用。3基本要求1）掌握本課程內(nèi)容，完成每章指定習(xí)題。2）掌握電路分析與設(shè)計(jì)軟件333定的實(shí)驗(yàn)。34參考書(shū)1）StanleyG.BurnsPaulR.Bond著，董平譯《電子電路原理》機(jī)械工業(yè)出版社，20012）傅豐林等編《電子線路基礎(chǔ)》西安電子科技大學(xué)出版社，20013）張肅文編《低頻電子線路》高等教育出版社4）彭華林等編《虛擬電子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用技術(shù)》湖南科學(xué)出版社5）解月珍等編《電子電路計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)》北京郵電大學(xué)出版社2001考核及計(jì)分比例平時(shí)15%，實(shí)驗(yàn)10%，期中15%，期末60%。

4第1章晶體二極管5*1晶體二極管:由PN結(jié)構(gòu)成的電子器件..*2晶體二極管的主要特性:單向?qū)щ娦?*3晶體二極管結(jié)構(gòu).符號(hào)61.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)一、半導(dǎo)體特性*1導(dǎo)體.ρ<10-3Ω?cm絕緣體.ρ>108Ω?cm

半導(dǎo)體10-3Ω?cm

<

ρ<108Ω?cm

*2半導(dǎo)體的獨(dú)特性質(zhì)1）摻雜性:ρ受‘摻雜’影響大2）熱敏性：ρ隨溫度上升而下降3）光敏性：ρ隨光照的增強(qiáng)而下降7*3導(dǎo)電性有差異的根本原因:物質(zhì)內(nèi)部原子結(jié)構(gòu).81本征半導(dǎo)體1)本征半導(dǎo)體2)共價(jià)鍵93)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性①本征激發(fā).載流子②空穴③本征半導(dǎo)體兩種載流子:自由電子.空穴④電子-空穴對(duì)⑤復(fù)合

102、雜質(zhì)半導(dǎo)體*雜質(zhì)半導(dǎo)體1)N型半導(dǎo)體①多子-電子,少子-空穴

n>>p②施主雜質(zhì)③熱平衡條件：n·p=ni2

電中性條件：n=Nd+p

112）P型半導(dǎo)體

①多子-空穴,少子-電子，

p>>n②受主雜質(zhì)③熱平衡條件：n·p=ni2

電中性條件：p=Na+n12一、PN結(jié)的基本原理1.PN結(jié)1）PN結(jié)中載流子的運(yùn)動(dòng)→空間電荷區(qū)1.2PN結(jié)13*1漂移電流*2擴(kuò)散電流*3動(dòng)態(tài)平衡：14二.PN結(jié)的單向?qū)щ娦?、正向特性

152、反向特性163、伏安特性

Is：反向飽和電流；

VT：熱電壓。常溫（300k）下，VT=26mV。4、溫度特性175、擊穿特性①雪崩擊穿②齊納擊穿

181.3晶體二極管一、符號(hào)及特性曲線1、符號(hào)192.特性曲線20二.二極管模型1.簡(jiǎn)化電路模型

°°°D+-VD(on)RD212、小信號(hào)電路模型rsrd°°22三.晶體二極管電路分析方法1.圖解法232.簡(jiǎn)化分析法采用簡(jiǎn)化電路模型

243.小信號(hào)分析法（|ΔV|<5.2mV）25例：電路如圖：1）利用硅二極管恒壓模型求電路的ID和uo=Uo=？2）在室溫（300K）的情況下，利用二極管小信號(hào)模型求uo的變化范圍。26解：1）2）

27例：在圖(a)所示電路中，試畫(huà)出VO隨VI變化的傳輸特性。解：281.4晶體二極管的應(yīng)用利用晶體二極管的單向?qū)щ娦院头聪驌舸┨匦詷?gòu)成整流，穩(wěn)壓，限幅電路?單相小功率直流電源291）整流電路302）穩(wěn)壓電路①穩(wěn)壓原理

Izmin≤Iz≤Izmax②穩(wěn)壓電路

313）限幅電路32*33本章小結(jié)1晶體二極管特性.2晶體二極管分析方法.3晶體二極管的應(yīng)用-整流.穩(wěn)壓.限幅.

34第2章晶體三極管35*1.晶體三極管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)

36（1）.晶體三極管組成：兩個(gè)結(jié)，三個(gè)區(qū)，三個(gè)極（2）晶體三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)：發(fā)射區(qū)進(jìn)行高摻雜，多子濃度很高?；鶇^(qū)做得很薄，摻雜少，多子濃度很低。集電結(jié)面積大于發(fā)射結(jié)面積37*2.晶體三極管的工作模式：放大：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏飽和：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏截止：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏*晶體三極管的主要特性與工作模式有關(guān)382.1放大狀態(tài)下晶體三極管的工作原理1.內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)：滿足內(nèi)部和外部條件下，內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)有三個(gè)過(guò)程1）發(fā)射：IE=IEN+IEP發(fā)射區(qū)多子電子通過(guò)阻擋層形成IEN基區(qū)多子空穴通過(guò)阻擋層形成IEPIE=IEN+IEP≈IENIEN：發(fā)射區(qū)電子→基區(qū)IEP：基區(qū)空穴→發(fā)射區(qū):全部被發(fā)射區(qū)電子復(fù)合掉

39R2

+_+_

R1IB····N+PICN2····ICPNIEP·ICN1IENICIE

IC=ICP+ICN2+ICN1=ICN1+ICBO=ICN+ICBOIE=IEN=ICN+IBN=IC+IBIE=IEN+IEP≈IEN

(IEN﹥﹥IEP)

IBN402)復(fù)合和擴(kuò)散：發(fā)射區(qū)電子→基區(qū)①少數(shù)與空穴復(fù)合—IBP②大多數(shù)在基區(qū)中繼續(xù)擴(kuò)散到達(dá)靠近集電結(jié)的一側(cè)—ICN13)收集：①集電結(jié)反偏阻止集電區(qū)多子電子向基區(qū)②有利于基區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子收集到集電區(qū)而形成ICN(ICN1)少子漂移電流ICBO(=ICP+ICN2)412)靜態(tài)直流電流IE=IEN+IEP≈IEN(IEN﹥﹥IEP)IC=ICP+ICN2+ICN1=ICN1+ICBO=ICN+ICBOICBO=ICP+ICN2為反向飽和電流IE=IEN=ICN+IBP=IC+IB*VBE增加，IB增加，IC增加|VBC|增加，IB略減小——基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)（集電結(jié)電壓調(diào)制效）IC主要受VBE控制422電流傳輸方程1)共基直流電流放大系數(shù)432)共射直流電流放大系數(shù)44

3)共射電流放大系數(shù)4)共基電流放大系數(shù)453一般模型1)指數(shù)模型2)簡(jiǎn)化電路模型CBE+-+-EBCVBE(on)-+-?IBIBIC462.2晶體三極管的其他工作模式

1飽和模式：B-E加正偏，B-C加正偏

1）內(nèi)部載流子傳輸過(guò)程

①VBE>0VBC=0IF——αIF

發(fā)射極→

集電極正向傳輸

②VBE＝0VBC>0IＲ——αIR

集電極→發(fā)射極反向傳輸

47+_ICIBN+P

N．．．

．．．．．．．．．．IFαIFαRIRIRIE-+R1R2飽和模式NPN管中的載流子傳輸48*1ICIE同時(shí)受兩個(gè)結(jié)正偏控制*2VBC↑→IR↑→IC，IE↑*3正，反向傳輸?shù)妮d流子在基區(qū)均有復(fù)合，且增加了IR中的空穴電流成分即IR↑IR↑→

IB↑↑492）簡(jiǎn)化電路模型（硅）VBES=0.7VVBCS=0.4VVCES=0.3V飽和條件IB＞IBS

VCES＜0.3V（VCE=VCB-VEB=VEB-VBC）+-+-VBESVCESCBE502截止模式1）截止條件B-E反偏，B-C反偏I(xiàn)E≈0IB≈0IC≈02）電路模型BCE512.4晶體三極管的特性曲線一.輸入特性曲線族52二.輸出特性曲線族53*1考慮基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)54*2極限參數(shù)1.反向擊穿電壓V(BR)CEO2.集電極最大容許電流ICM3.集電極最大容許功耗PCM*3溫度對(duì)晶體管參數(shù)的影響ICBO：VBE(ON)：

β：552.5晶體三極管的小信號(hào)電路模型三極管各極電壓，電流均為直流量上疊加增量（或交流量）即一般電路模型+-+-β?BvBE?B?CvCE562.5.1小信號(hào)電路模型1數(shù)學(xué)分析*1共射接法*2用冪級(jí)數(shù)在Q點(diǎn)上對(duì)交流量展開(kāi)5758*3未計(jì)及寬度調(diào)制效應(yīng)592簡(jiǎn)化小信號(hào)電路模型（1）共射(2)共射（3）共基++gmvbevbe?b?c--vce

rberbeβ?bbecebcβ?brbe603參數(shù)計(jì)算61又62*考慮vce(引入gcegbc）63++vbe?b?c--vce

rbeβ?b644混合π型電路模型（考慮基區(qū)串聯(lián)電阻rbb?vb?e~vberbe=rbb?+rb?e=rbb?+(1+β)re++vbe?b?c--vcerb?e

β?brcecb?ecb?crbb?b?bce++vbe?b?c--vcerb?e

=β?brcecb?ecb?crbb?b?bceVb?e+-gmvb?e652.6晶體三極管電路分析方法1圖解分析法1）直流分析直流電源供電，電容開(kāi)路，電感短路輸入回路+--+-VBRBRCBEC+-VBE+-VCEVCCVBEIBVCEICQQVCEQVBEQIBQICQABCDIB=IBQ66輸出回路+--+-VBRBRCBEC+-VBE+-VCEVCCVBEIBVCEICQQVCEQVBEQIBQICQABCDIB=IBQ672）交流分析+--+-VBRBRCBEC+-vBE+-vCEVCCvBE?BQVBEQIBQABvvvbevBEωtωt?B?c68①在輸入特性曲線上作輸出負(fù)載線AB②過(guò)軸vCE上點(diǎn)VBB+Vm，VBB-Vm作輸入負(fù)載線的平行線兩條③在輸出特性曲線上作輸出負(fù)載線CD④對(duì)應(yīng)?B得出vCE.?C?CQVCEQICQCDIB=IBQ?CvCEvCEωtωt693）小結(jié)（觀察波形）*1當(dāng)時(shí)放大電路中三極管的均圍繞各自的靜態(tài)值（Q點(diǎn)）基本上按正旋規(guī)律變化——交直流并存狀態(tài)。*2輸入電壓微小變化，輸出電壓得到較大的變化——電壓放大作用。電壓放大倍數(shù)為

*3——倒相作用702工程近似分析法（簡(jiǎn)化電路模型）*確定三極管工作模式，采用相應(yīng)的電路模型例1試求圖所示電路中三極管的各極電壓和電流值。已知β=100解：等效電路ICIEIBVCC(12V)RB1100KRC3KRB220KRE1KICIEIBRB1100KRB220KRc3KVCCVB++--BBCE71RE1KICIEIBRBRc3KVCCVB++--BCERE1KRBVB++--EBCIBIEβIBVCCRc3KVD(ON)+-7273例2:1)試求圖所示電路中三極管的各極電壓和電流值。已知β=1002)若增大RC到20KΩ,試求IB,IC,VCE.3)若減小RB到10KΩ,試求IB,IC,VCE解：1）設(shè)三極管導(dǎo)通ICIEIBRB100KRc5.8KVCC12VVB1.7V++--BCE74確定三極管工作在放大模式RBVB++--EBCIBIEβIBVCCRc5.8KVD(ON)+-752）確定三極管工作在放大模式RBVB++--BCIBVBES+-E+-VCESVCCRCIC76確定三極管工作在飽和模式773小信號(hào)等效電路分析法1）當(dāng)三極管工作在放大模式且疊加在Q點(diǎn)上的交流電壓或交流電流足夠小時(shí)，利用小信號(hào)電路模型對(duì)各種電路進(jìn)行交流分析。2）分析步驟①對(duì)電路進(jìn)行直流分析，求出Q點(diǎn)上各極直流電壓和電流（VBEQ，VCEQ，IBQ，ICQ，IEQ）②計(jì)算微變等效電路的各參數(shù)值。

78③進(jìn)行交流分析，求疊加在Q點(diǎn)上各極交流量。(vbe,,vce,,?b,?e,?c)④求瞬時(shí)值79例：試求如圖所示電路中三極管的各極交流電壓和電流值。已知解：1）直流分析+--+-VBBRBRCBEC+-vBE+-vCEVCCv5K5.8K12V802)求微變等效電路參數(shù)+?b?c-vcerb?e

rceb?bc+-gmvb?evb?evRBRC813)交流分析824）瞬時(shí)值832.7晶體三極管應(yīng)用原理*1三極管工作在放大區(qū)具有正向受控作用，等效受控電流源。*2三極管工作在飽和，截止區(qū)具有可控開(kāi)關(guān)特性，等效可控開(kāi)關(guān)。1電流源1）理想電流源+-?=I0υI0?υ842）三極管等效受控電流源（在放大區(qū)）①三極管等效受控電流源不是實(shí)際提供電流的源，?由VCC提供。②三極管作用控制?（?=

?C=β?B）VCC+-RC+--υCE??C?Bυ+-Q?Bυ?VCES852放大器作用：將輸入信號(hào)進(jìn)行不失真的放大，使輸出信號(hào)強(qiáng)度（功率，電壓或電流）大于輸入信號(hào)強(qiáng)度，且不失真地重現(xiàn)輸入信號(hào)波形。1）基本電路2）原理①+---++VCCυ?υO(shè)VIQRCT86②VCC提供能量，放大器轉(zhuǎn)換能量（直流功率部分轉(zhuǎn)換為輸出功率）873跨導(dǎo)線性電路1）電路放大模式2）原理88893）應(yīng)用：實(shí)現(xiàn)電流量之間線性和非線性運(yùn)算例1：平方運(yùn)算T4T3T1T2?y?xVCC?O90例2：平方根T4?y?x?OT3T1T2VCC91第3章場(chǎng)效應(yīng)管92第3章場(chǎng)效應(yīng)管*1場(chǎng)效應(yīng)管：具有正向受控作用的半導(dǎo)體器件。是單極型晶體管。*2場(chǎng)效應(yīng)管類型：結(jié)型（JFET）：P溝道，N溝道金屬-氧化物-半導(dǎo)體型（MOSFET）：增強(qiáng)型（EMOS）：P溝道，N溝道耗盡型（DMOS）：P溝道，N溝道93MOS場(chǎng)效應(yīng)管1EMOS場(chǎng)效應(yīng)管（N溝道）1）結(jié)構(gòu)符號(hào)WDGSUUSGDP+N+N+Pll942工作原理在VGS作用下，D-S間形成導(dǎo)電溝道；在VDS作用下，S區(qū)電子沿導(dǎo)電溝道進(jìn)到D區(qū)。1）VGS=0VDS＞0由于U-D極PN結(jié)是反向偏置的，中間P型襯底基本沒(méi)有電子，所以D極和S極彼此之間有效地絕緣開(kāi)了。此時(shí)NMOS管處于截止?fàn)顟B(tài)，ID=0。USGDP+N+N+PVGSVDSID=0952）VGS＞0VDS＝0向下的電場(chǎng)將排斥氧化層下面P型襯底薄層（表面層）中的空穴，使受主負(fù)離子露出開(kāi)始形成耗盡層?？蓜?dòng)載流子很少，ID≈0USGDP+N+N+PVGSVDSE963）VGS↑=VGSTVDS＝0VGS↑→表面層感應(yīng)負(fù)電荷↑→耗盡層↑→耗盡層上面的表面層內(nèi)感應(yīng)自由電子濃度n↑空穴濃度p↓→形成反型層→產(chǎn)生導(dǎo)電溝道。*1反型條件：*2反型層*3開(kāi)啟電壓VGSTUSGDP+N+N+PVGSVDS974）VGS＞VGSTVDS＞0在VDS作用下，ID＞05）VGS＞VGSTVDS↑＞VGS–VGST*1VGS＞VGST時(shí)VDS↑→靠近漏極的耗盡層↑*2當(dāng)VDS↑＞VGS–VGST時(shí)，耗盡層將夾斷靠近漏端的導(dǎo)電溝道。——夾斷*3夾斷電壓：VDS=VGS–VGST*4夾斷時(shí)，漏極到源極之間仍然導(dǎo)電USGDP+N+N+PVGSVDS98*5當(dāng)VGS＞VGST如果VDS＜VGS–VGST，那么

VDS↑→ID↑如果VDS＞VGS–VGST，那么多余的電壓降落在耗盡層上，ID飽和。飽和區(qū)電阻區(qū)IDVDSVDS=VGS–VGSTIDVGSVGSTVGS993伏安特性IG=01）電阻區(qū)（線性區(qū)，非飽和區(qū)）條件：VGS＞VGSTVDS＜VGS-VGST（VGD＞VGST）飽和區(qū)電阻區(qū)IDVDSVDS=VGS–VGSTDGSU1001012）飽和區(qū)（放大區(qū)）條件：VGS>VGST

VDS＞VGS-VGST（VGD＜VGST）*1忽略溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)，令VDS=VGS-VGST代入102*2計(jì)及溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)1033）截止區(qū)條件：VGS＜VGST溝道未形成ID=04）擊穿區(qū)VDS↑→D-U間的PN結(jié)擊穿→ID↑↑*VGS過(guò)大→SiO2絕緣層擊穿→管子永久損壞。保護(hù)電路DGSU104*襯底效應(yīng)：N（P）溝道MOS管襯底必須接在電路的最低（高）電位上。保證U-S，U-D間PN結(jié)反偏.4P溝道EMOS場(chǎng)效應(yīng)管DGSUUSGDN+P+P+NIDVDSIDVGS=VGST---VGSIDVGST105耗盡型MOS（DMOS）1)N溝道DGSUUSGDP+N+N+PIDNVDS(V)ID(mA)VGS=0-0.5-1.50.51.51.5VGS(V)ID(mA)1.5VGSTVGST1062）P溝道DGSUUSGDP+N+PIDNP+VGS=0VGS=+VGS=-VDSIDIDVGSVGST1076小信號(hào)電路模型（工作在放大區(qū)）rdsμνgsvgsvdsgdsrdsgmνgsvgsgdsvdsμ=gmrds108飽和區(qū)（放大區(qū)）109110若U-S間不連接，且存在交流量rdsgmνgsvgsgdsvdsrdsgmνgsvgsgdsvdsgmuνusidid111VGVS分析方法VDDRG1RG2RDRS112113例2：假設(shè)一個(gè)N溝道EMOS場(chǎng)效應(yīng)管，通過(guò)測(cè)量得到VGST=2V，VGS=VDS=5V，ID=3mA。求飽和出現(xiàn)時(shí)VDS值，VDS=1V時(shí)ID值。解：1）飽和出現(xiàn)時(shí)VDS=VGS-VGST=5V-2V=3VVDS>3V時(shí)MOS管飽和1142）當(dāng)VDS=1V（<VGS-VGST）時(shí)，MOS管在電阻區(qū)。1153.2結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管1結(jié)構(gòu)符號(hào)1）N溝道JFET

P+P+NGSDDSG1162）P溝道JFETN+N+PGSDDSG1172工作原理*工作時(shí)，VGS＜0，使G-溝道間的PN結(jié)反偏，

IG=0，場(chǎng)效應(yīng)管呈現(xiàn)高（107Ω）的輸入電阻。VDS＞0，使N溝道中的多子（電子）在電場(chǎng)作用下由S→D運(yùn)動(dòng)，形成ID。

ID的大小受VGS控制。1）VGS對(duì)ID的控制作用設(shè)VDS=0若a)VGS=0b)VGS（off)＜VGS＜0c)VGS≤VGS（off)

VGS（off):夾斷電壓118P+P+NGSDP+P+NGSDP+P+GSDN(a)(b)(c)VGSVGS1192)VDS對(duì)ID的影響（設(shè)VGS=0）a）VDS=0b）0＜VDS＜VGS–VGS（off)（VGD＞VGS（off))P+P+NGSDP+P+NGSD(a)(b)ID=0VDSID迅速增大120c）VDS=VGS–VGS（off)（VGD=VGS（off))d）VDS＞VGS–VGS（off)（VGD＜VGS（off))P+P+NGSD(d)VDSP+P+GSD(c)VDSID趨向飽和ID飽和N121

*1結(jié)論1）JFET的G-溝道之間的PN結(jié)是反向偏置的，因此，IG=0，輸入電阻很高。2）JFET是電壓控制電流器件，ID受VGS控制。3）預(yù)夾斷前，ID與VDS呈近似線性關(guān)系；預(yù)夾斷后，ID趨于飽和。*2P溝道JFET工作時(shí)，其電源極性與N溝JFET的電源極性相反。1223伏安特性1）電阻區(qū)VGS＞VGS（off)VDS＜VGS–VGS（off)

VDS=VGS–VGS（off)VDSID1232)飽和區(qū)VGS＞VGS（off)VDS＞VGS–VGS（off)（VGD＜VGS（off)）GDSVGSVDSIDVGS++--ID(VGS)ID124

3)截止區(qū)VGS＜VGS（off)ID=04）擊穿區(qū)VDS≥V（BR）DSID↑↑V（BR）DS：漏極擊穿電壓1254小信號(hào)電路模型

GDSvgsvds++--gmvgsidrds126127分析方法采用計(jì)算法例1:已知某ENMOS器件的參數(shù)VGST=2V,W=100μm，l=10

μm，μnCox=20μA/V2，源極電位VS=0V，柵極電位VG=3.0V，試確定VD=0.5V，VD=5V時(shí)，器件分別工作在什么狀態(tài)，并且計(jì)算ID值(λ=0)。解：VGS=VG–VS=3V＞VGST當(dāng)VD=0.5V時(shí)VGD=VG–VD=2.5V＞VGST器件工作在非飽和區(qū)（電阻區(qū)）

128當(dāng)VD=5V時(shí)VGD=VG–VD=2V<VGST器件工作在飽和區(qū)129例2:電路如圖,N溝道JFET共源放大器電路,已知VGS(off)=-3.2V,IDSS=4.5mA，rds=∞.

vs=120sinωt(mV).

RS=51KΩ.試求:1)靜態(tài)工作點(diǎn).2)場(chǎng)效應(yīng)管的跨導(dǎo)gm.+-+--+vsvoVDDRDRSRg-1V+18V3.9K2.2MC1C2130解：1）IG=0VGS=VG–VS=-1V＞VGS（off）設(shè)T工作在飽和區(qū)（放大區(qū)）2）1313.3場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)用原理有源電阻1）用NEMOS管?ν+-ν?+-R1322）用NDMOS管

?ν+-ν?+-R-VGSTνDS?DQ1333)有源電阻構(gòu)成分壓器

V1+-+-V2I1I2T1T2VDD1344）場(chǎng)效應(yīng)管作為受VGS控制的線性電阻當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管工作在電阻區(qū)時(shí)135開(kāi)關(guān)1）理想開(kāi)關(guān)2）利用三端器件的開(kāi)關(guān)特性實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能*管子工作在電阻區(qū)，截止區(qū)νν??+-++--V3ν1ν2νIVORL++---5VVG136a）NEMOST構(gòu)成模擬開(kāi)關(guān)vIvORL++---5VVGRonvIVGH-VGST5V137CMOS管構(gòu)成模擬開(kāi)關(guān)

vIvORL++---5VVG+5VVGRonvIVGH-VGST5Ron1Ron24-4-51381393)應(yīng)用舉例開(kāi)關(guān)電容電路

++--+-S1（νC1）S2（νC2）Cν1ν2νC1νC2ttTν1ν2++--R?充放140141第三章小結(jié)場(chǎng)效應(yīng)管（MOS，JFET）結(jié)構(gòu)，工作原理。（*N溝道）2場(chǎng)效應(yīng)管（MOS，JFET）伏安特性，轉(zhuǎn)移特性，電路模型。（*電阻區(qū)，放大區(qū)）場(chǎng)效應(yīng)管（MOS，JFET）分析方法——計(jì)算方法。場(chǎng)效應(yīng)管（MOS，JFET）應(yīng)用——有源電阻模擬開(kāi)關(guān)。

142143144145146第四章放大器基礎(chǔ)147第四章放大器基礎(chǔ)1放大器功能：將輸入信號(hào)進(jìn)行不失真地放大2放大器類型：結(jié)構(gòu)，信號(hào)3放大器的基本組成直流電源和相應(yīng)的偏置電路輸入信號(hào)源輸入耦合電路有源器件輸出耦合電路輸出負(fù)載148?C?E?BRBBRcVCCVBB++--+-RSC1C2RLν?νCE?B?Cνottttt+-νoνs-+ν?1494.1偏置電路和耦合方式偏置電路1）對(duì)偏置電路的要求*1提供放大器所需的Q。截止失真飽和失真*2Q穩(wěn)定。熱穩(wěn)定性.主要減小β變化對(duì)ICQ的影響。

150QQQ'Q'Q"Q"?BνBEνCEVCEQ?CVIQν?00VCCVCCRCRC++++----VIQνBEνOν??B?CVCC1512）分壓式偏置電路*1I1=（5~10）IBQ*2RE對(duì)ICQ的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用

T℃↑→ICQ↑（IEQ↑）→VEQ↑→VBEQ↓→IBQ↓ICQ↓工程上取VEQ=0.2VCC或VEQ=（1~3）VIBQRB1RB2RERCVBQVCCTVEQI1C152*3場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路RG1RG2RSRDVDDI1TRGRSRDVDDTRGRDVDDT（a）分壓式（b）自偏置式（c）零偏置式1532耦合方式1）放大器與輸入信號(hào)源的連接*1有效地將信號(hào)源的信號(hào)（功率，電壓或電流）加到放大器輸入端。a)若要求加到放大器輸入端的信號(hào)功率最大，則放大器與信號(hào)源之間插入匹配網(wǎng)絡(luò)b)若要求加到放大器輸入端的信號(hào)電壓最大，則Z＞＞ZS+-νsZS。。。。Z信號(hào)源放大器154IBQRB1RB2RERCVCCTVEQI1CECBRSνs+-+-+-ν?VBQ·····*2信號(hào)源的接入不影響放大器的Q點(diǎn)且保證信號(hào)特性——采用電容耦合

CE—旁路電容，防止交流（信號(hào)）電流在RE處產(chǎn)生交流壓降。1552)級(jí)間連接*1電容耦合優(yōu)點(diǎn)：①各級(jí)的Q點(diǎn)相互獨(dú)立；②只要耦合電容CB，CC，CL容量足夠大，放大器交流信號(hào)損失就小，放大倍數(shù)也高。缺點(diǎn)：①耦合電容隔斷直流，不能放大直流信號(hào)，且當(dāng)信號(hào)頻率較低時(shí)，放大倍數(shù)下降；②耦合電容容量大，不易集成。R1R2R4R3T1CBRSνs+-+-+-ν?··R5R6R8R7VCCT2CC·········CLRL。。。νo+-156*2直接耦合優(yōu)點(diǎn)：①電路中沒(méi)有電容，易于集成；②能放大交流信號(hào)，同時(shí)也能放大直流和變化緩慢的信號(hào)。缺點(diǎn)：①各級(jí)Q點(diǎn)相互影響，必須合理解決級(jí)間電平配置問(wèn)題。RC1VCQ1·REnRCnVCC·RE2RC2VCQ2··RE3T3VCQ3·TnT2T1RC3VBQ1+--+--++RC1VCQ1·RC2RE2VCQ2··T2T1+--+VBEQ1+-。。。。。VCC。157②產(chǎn)生零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移——如果將直接耦合放大電路的輸入對(duì)地短接，并調(diào)整電路使輸出電壓等于零，從理論上來(lái)講，輸出電壓應(yīng)一直為零保持不變，但實(shí)際上，輸出電壓將離開(kāi)零點(diǎn)，緩慢地發(fā)生不規(guī)則的變化，這種現(xiàn)象稱為~。產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的主要原因——放大電路中器件的參數(shù)隨溫度變化而變化，導(dǎo)致放大器Q點(diǎn)不穩(wěn)定。這種不穩(wěn)定可看作緩慢變化的干擾信號(hào)，由放大器逐級(jí)傳遞并放大。*放大器中的第一級(jí)對(duì)整個(gè)放大器的零點(diǎn)漂移影響最大；放大器的級(jí)數(shù)越多，零點(diǎn)漂移問(wèn)題越嚴(yán)重。158抑制零點(diǎn)漂移措施：①引入直流負(fù)反饋來(lái)穩(wěn)定Q點(diǎn)，如采用分壓式Q點(diǎn)穩(wěn)定電路；②采用差分放大結(jié)構(gòu)，使輸出端的零點(diǎn)漂移相互抵消。1594.2放大器的性能指標(biāo)1輸入電阻輸出電阻增益1）小信號(hào)放大器的一般電路模型

RSR?RLRονοt+-νsν????o++--+-νοRS?s。。。。?οnRo放大器160RS放大器Roν?+-1612）增益①162②?。?63ⅱ）164*對(duì)Ro的要求?。┹敵隽繛棣蚾時(shí)，要求Ro＜＜RL，理想Ro→0ⅱ）輸出量為?o時(shí)，要求Ro＞＞RL，理想Ro→∞RSR?RLRονοt+-νsν?++--+-RSR?νsν?+--+νoRSR?RLRονο?s+-?οn???oRLRονο+-?οn?oRLRονοt+-+-νoRS?s??R?165③源增益?。ⅲ?66*對(duì)R?的要求ⅰ）輸入量為ν?時(shí)，要求R?＞＞Rs，理想R?

→∞ⅱ）輸出量為??時(shí)，要求R?＜＜Rs，理想R?

→0RSR?RLRονοt+-νsν?++--+-RSR?νsν?+--+νoRSR?RLRονο?s+-?οn???oRLRονο+-?οn?oRLRονοt+-+-RS?s??R?1673）多級(jí)放大器第一級(jí)放大器第二級(jí)放大器第三級(jí)放大器RsRLνs+++++-----ν?1νo1νo2νoRSR?1RLRο1νοt1+-νsν?1++--+-R?2Rο2νοt2+-νo1=ν?2+-R?3Rο3νοt3+-νo2=ν?3+-νο1684.3基本組態(tài)放大器1實(shí)際電路.性能1）共射①實(shí)際電路.交流通路C1RSνs+-+-+-ν?·RB1RB2RERCVCCTCE·····C2RL。。。νo+-RSνs+-+-ν?RBRCTRL。。νo+-169②性能ⅰ)R?

ⅱ)Ro

ⅲ)AνRSrb'eνsν?+--+RL。。νo+-gmνb‘eνb‘e+-rceRCRBceb'?b??RoRi?c?o170ⅳ)A?

171未旁路RERSνs+-+-ν?RBRCTRL。。νo+-RERSrb'eνsν?+--+RL。。νo+-gmνb‘eνb‘e+-rceRCRBceb'?b??Ro?c?oR?RE172①Aν

在C，E，B三個(gè)節(jié)點(diǎn)上有電流方程（忽略rce）173②R?174*3由于RE的存在，與旁路時(shí)相比R?大大增加了③A?④Ro

Ro≈RC

1752）共基①實(shí)際電路C1RSνs+-+-ν?·RCRB2R8VCCTCE··C2RL。。νo+-。RB1··RSνs+-+-ν?··Tνo+。。-RLRC··R8??-α???o176②性能ⅰ）A?RSνs+-+-ν?·Tνo+。。-RLRC·???o····-α??177*簡(jiǎn)化電路（忽略rce）RS+-+-·o+。-RLRC·rb'erceeb'cνsνoRS+-+-·o+。-RLRC·rb'eeb'cνsνogmνb'eo+。-RLRCcνoRS+-+-··eνsb'regmνb'egmνb'eν?ν?ν????o?????o?ogmνb'e178ⅱ）R?ⅲ）RoRo=RCⅳ）Aν1793）共集①實(shí)際電路C1RSνs+-+-+-ν?·RB1RB2R8VCCT·····C2RL。。。νo+-RSνs+-+-ν?RBRETRL。。νo+-o+。-RLREeνoRS+-+-··bνsrb'eν????ogmνb'ercecRB180②性能（移去RB）?。㏑?o+。-RLREeνoRS+-+-··b'νsrb'eν????ogmνb'ercecRSνs+-+-ν?RETRL。。νo+-181ⅱ）Ro+-REeνRS+-··b'rb'eν????gmνb'ercec·182ⅲ）A?183ⅳ)Av184三種基本組態(tài)放大器比較①共射.共基電路的電壓放大倍數(shù)較高，共集電路的電壓放大倍數(shù)小于1但接近1。共射電路的輸出電壓與輸入電壓反相。②共集電路的輸入電阻最大，共基電路的輸入電阻最小。③共集電路的輸出電阻最小，共基電路的輸出電阻最大。④共射電路多用作多級(jí)放大器的中間級(jí)，共集電路可用作輸入級(jí)，隔離級(jí)，輸出級(jí)。而共基電路頻率特性好，適用于寬頻帶放大器。1852.改進(jìn)型放大器1）組合放大器①CE-CBCE：電壓放大倍數(shù)較高CB：共基電路的輸出電阻最大.RSRLT1T2νs+-186②CC-CE：CC：電壓放大倍數(shù)接近1，輸入電阻大，輸出電阻小。CE：電壓放大倍數(shù)大。③CC-CB：CC：電流放大倍數(shù)大，輸入電阻大。CB：電流放大倍數(shù)接近1。.RSRLT1T2νs+-.RSRLT1T2νs+-1872）發(fā)射極接RE的共射放大器3）采用有源負(fù)載的共射放大器T1。VCC。RC+-ν?ICQ1T1。VCC。+-ν?T2。IBQ1?C1?C2188動(dòng)態(tài)（交流）：T2等效rce2R'L=rce2∥RLT1。+-ν?RL。T1。+-ν?T2RL。rce21893共源.共柵和共漏放大器的性能1）共源放大器①實(shí)際電路.交流通路C1RSνs+-+-+ν?RG1RG2RZRDVDDTCZ····C2RL。。。νo+-RSνs+-+-ν?RGRDTRL。。νo+-190②性能?。〢νRSνsν?+--+RL。。νo+-gmνgsνgs+-rdsRDRGdsg??RoRi?o-?d191ⅱ)R?ⅲ)Roⅳ)A?1922)共柵放大器①實(shí)際電路C1RSνs+-+-ν?·RDRG2RZVDDTC3·C2RL。。νo+-。RG1·RSνs+-+-ν?·Tνo+。。-RLRD·RZ???o193②性能?。〢νRS+-+-·+。-RLRD·RZrdssgdνsνogmνgsν????o194ⅱ)R?ⅲ)A?

1953)共漏①實(shí)際電路②性能?。〢νC1RSνs+-+-+-ν?RG1RG2RZVDDT·C2RL。νo+-o+。-RLRZsνoRS+-+-·gνsν????ogmνgsrdsdRG+-νgs196ⅱ)R?ⅲ)A?197ⅳ）Ro+。-RZsνRS·gν????gmνgsrdsdRG+-νgs198*場(chǎng)效應(yīng)管放大器比較①共源.共柵和共漏場(chǎng)效應(yīng)管放大器的特性類似于共射.共基和共集雙極型晶體管放大器的特性。②共源放大器具有中等的Aν，A?，R?，Ro。③共柵放大器器具有低A?，R?。④共漏放大器器具有低Aν，Ro。1993集成MOS放大器（帶有源負(fù)載的MOS場(chǎng)效應(yīng)管放大器）①NMOS，具有增強(qiáng)型驅(qū)動(dòng)管和耗盡型負(fù)載管（E/DMOS放大器）。②NMOS，具有增強(qiáng)型驅(qū)動(dòng)管和增強(qiáng)型負(fù)載管（E/EMOS放大器）。③NMOS，具有增強(qiáng)型驅(qū)動(dòng)管和PMOS電流源負(fù)載（CMOS放大器）。1）E/EMOS放大器2001）E/EMOS放大器①電路νo+-RLν?+-。VDD。。。。。。T1T2-ν?+-。。T1+νo。。201②性能。。。。。ν?+-νo+-。。。。ν?=νgs1+-νo+-。gm2νgs2gmu2νus2gm1νgs1rds1rds2rds1rds2gm1ν?gm21gmu21g1s1d1d2s2g2s2g1d1s1d2g2u22022032）E/DMOS放大器①電路νo+-RLν?+-VDD。。。。。。T1T2-ν?+-。。T1+νo。。T2204②性能。。。。。ν?+-νo+-。。。。ν?=νgs1+-νo+-。gmu2νus2gm1νgs1rds1rds2rds1rds2gm1ν?gmu21g1s1d1d2s2g2s2g1d1s1d2g2u2205206CMOS放大器①電路(共源)νo+-RLν?+-VDD。。。。。。T1T2。。。+-VGG-ν?+-。。T1+νo。。207。。。。。ν?+-νo+-gm1νgs1rds1rds2s2g1d1s1d2g2。。。。ν?=νgs1+-νo+-。rds1rds2gm1ν?g1s1d1d2s2g2208＞＞2092.改進(jìn)型放大器1）組合放大器①CE-CBCE：電壓放大倍數(shù)較高CB：共基電路的輸出電阻最大.RSRLT1T2νs+-210②CC-CE：CC：電壓放大倍數(shù)接近1，輸入電阻大，輸出電阻小。CE：電壓放大倍數(shù)大。③CC-CB：CC：電流放大倍數(shù)大，輸入電阻大。CB：電流放大倍數(shù)接近1。.RSRLT1T2νs+-.RSRLT1T2νs+-2112）發(fā)射極接RE的共射放大器3）采用有源負(fù)載的共射放大器T1。VCC。RC+-ν?ICQ1T1。VCC。+-ν?T2。IBQ1?C1?C2212動(dòng)態(tài)（交流）：T2等效rce2R'L=rce2∥RLT1。+-ν?RL。T1。+-ν?T2RL。rce2213

4.4差分放大器1差分放大器的組成與原理1）電路（帶電阻負(fù)載的差動(dòng)雙極型晶體管放大器）2）差模信號(hào).共模信號(hào)?。┎钅Ｐ盘?hào)

ν?1=-ν?2

νo1=-νo2ⅱ）共模信號(hào)

ν?1=ν?2

νo1=νo2

。。VCCVEERCRCRE。。RLRLT1T2。。++--ν?2ν?1214ⅲ）一般信號(hào)

。。VCCVEERCRCRERLRLT1T2++-ν?c---++ν?c0.5ν?d0.5ν?dνo1νo2++---+νo2153）輸入.輸出方式雙端輸入ν?1≠0ν?2≠0單端輸入ν?1=0或ν?2=0雙端輸出νo=νo1-νo2單端輸出νo=νo1

或νo=νo24）抑制共模信號(hào)的原理?。㏑E的作用

216（IE2↑）（VBE1↓）T↑或VIC↑→IE1↑→2IERE↑→

VBE1↓→IB1↓IE1↓(IB2↓)（IE2↓）*1RE對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制作用。ⅱ)輸出取電壓差（νo1-νo2）抑制法

*2理想差放對(duì)共模信號(hào)沒(méi)有