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第2章半导体二极管及常用二极管电路,半导体二极管激光器,半导体发光二极管,半导体光发射二极管,半导体集成电路,发光二极管电路图,稳压二极管稳压电路,复位电路 二极管,光敏二极管应用电路,二极管或门电路
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第2章半导体二极管及常用二极管电路
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Chapter 1 常用半导体器件? ? ? ? ? 半导体基础知识 PN结的形成及特性 半导体二极管 半导体三极管 场效应晶体管1.1 半导体基础知识? 本征半导体 ? 杂质半导体 ? 半导体导电过程自然界的物质按其导电能力的大小可分为：导体：电阻率ρ&10-4??cm 绝缘体：ρ? 1012??cm 半导体： 10-3??cm & ρ&109??cm ，导电性能介于 导体与绝缘体之间。在近代大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电 路（VLSI）中主要使用硅（Si）、锗（Ge）和砷化 镓（GaAs）材料。半导体、集成电路 Semiconductor Integrated circuit它们的最外层都有4电子（价电子）。GeSi电子器件所用的半导体具有晶体结构，因 此把半导体也称为晶体。1.1.1 本征半导体本征半导体：纯净的且具有完整晶体结构的半导体1、共价键晶体结构 Si（Ge）在形成晶体时，每个原子的4个价电子均 与相邻接原子的价电子形成稳定的共价键。+4+4表示除 去价电子 后的原子+4共价键共用电子对+4+4形成共价键后，每个原子的最外层电子是 八个。共价键中的两个电子被紧紧束缚在共 价键中，称为束缚电子。+4 +4+4+4在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时, 价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中 没有可以运动的带电粒子（即载流子），它 的导电能力为0，相当于绝缘体。2 本征半导体的导电机理空穴+4 +4 自由电子+4+4束缚电子在常温下，由于热激发，使一些价电子获得 足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电 子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。本征激发：因热运动产生自由电子空穴对的 现象（又称热激发）。+4+4+4+4在其它力的作用下， 空穴吸引临近的电子 来填补，这样的结果 相当于空穴的迁移， 而空穴的迁移相当于 正电荷的移动。能够导电的电荷称为载流子。即自由电子和空穴。 空穴导电的实质：价电子依次填补空位的运动。3、电子、空穴的复合与本征浓度复合―自由电子和空穴在热运动中相遇而释放 能量，电子空穴成对消失。 在一定温度下，本征激发和复合在某一热平衡 载流子浓度值上达到动态平衡。 本征半导体热平衡时的载流子浓度――本征浓度ni ? pi本征半导体的导电机理与特点 1.本征半导体中存在数量相等的两种载流 子，其导电能力取决于载流子的浓度。但由 于载流子的浓度很低，故导电能力很弱。 2.当受外界热和光的作用时，它的导电 能力明显变化。温度越高，载流子的浓度越高。本征半 导体的导电能力越强，因此，温度是影响半 导体性能的一个重要的外部因素。3.往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使 它的导电能力明显改变。1.1.2杂质半导体在本征Si（或Ge）中掺入微量杂质便形成杂质 半导体。掺杂后，由于载流子数量大大增加，导电 性能显著增强。且不再取决于温度。 根据掺杂材料的不同，杂质半导体分为N型半 导体（电子半导体）和P型半导体（空穴半导体）。1.N型半导体 在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷 （或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被 杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子， 其中四个与相临的半导体原子形成共价键， 必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚， 很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子 就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原 子给出一个电子，称为施主原子。N型半导体磷原子施主 原子+4+4多余电子+5+4N型半导体N型半导体中的载流子是什么？1、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子 相同。 2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。 3、掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度， 所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电 子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载 流子（少子）。2. P型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如 硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被 杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与 相临的半导体原子形成共价键时，产生一个空 穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得 硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼 原子接受电子，所以称为受主原子。P型半导体空穴+4+4+3+4硼原子受主原子总 结1.N型半导体中电子是多子，其中大部分是掺杂提供 的电子，本征半导体中受激产生的电子只占少数。 N型半导体中空穴是少子，少子的迁移也能形成电 流，由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。2.P型半导体中空穴是多子，电子是少子。 3.掺杂后的杂质半导体在电性能上依然呈电中性。自由电子移动+4 +4 +4+4+4+4+4+4+4空穴移动漂移电流 外加电场漂移电流与电场强度和载流子浓度成正比。杂质半导体的示意表示法－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － －+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +P型半导体N型半导体1.2? PN结的形成 ? PN结的单向导电性? PN结的电容特性1.2.1 PN结的形成在一块本征 半导体的两侧通 过扩散不同的杂 质 , 分别形成 N 型 半导体和P型半 导体。此时将在 N型半导体和 P型 半导体的结合面 上形成PN结。PN结的形成过程PN结处载流子的运动漂移运动 P型半导体 内电场E N型半导体－ － － － － －－ － － － － － － － － － － － － － － － － －+ + + + + ++ + + + + + + + + + + + + + + + + +空间电荷区扩散运动PN结处载流子的运动漂移运动 P型半导体 内电场E N型半导体－ － － － － －－ － － － － － － － － － － － － － － － － － 扩散的结果是使空间电 荷区逐渐加宽，空间电 荷区越宽。+ + + + + ++ + + + + + 内电场越强，就使漂 移运动越强，而漂移 + + + + + + 使空间电荷区变薄。 + + + + + +扩散运动PN结处载流子的运动漂移运动 P型半导体 内电场E N型半导体－ － － － － －－ － － － － － － － － － － － － － － － － －所以扩散和漂 + + + + + + 移这一对相反 + + + + + + 的运动最终达 到平衡，相当 + + + + + + 于两个区之间 没有电荷运动， + + + + + + 空间电荷区的 厚度固定不变。扩散运动电位V－ － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +V0－ － － － － －P型区空间 电荷 区N型区物理过程如下: 因浓度差 ? 多子的扩散运动?由杂质离子形成空间电荷区 ? 空间电荷区形成内电场 ? ? 内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。 对于P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层形成 的空间电荷区称为PN结。在空间电荷区，由于缺少 多子所以也称耗尽层。请注意1、空间电荷区中没有载流子。2、空间电荷区中内电场阻碍P中的空穴、 N中的电子（都是多子）向对方运动 （扩散运动）。 3、空间电荷区中内电场吸引P中的电子和 N中的空穴（都是少子）向对方漂移 （漂移运动），数量有限，因此由它 们形成的电流很小。内电场被削弱， 1.2.2 PN结的单向导电性 PN结正向偏Z 多子的扩散加强变薄－－能够形成较大的 扩散电流。+ ++ + + + + + 内电场+－－_NP－－－－外电场PN结反向偏Z 变厚－ － + + + + + + + + 内电场被被加强， 多子的扩散受抑 制。少子漂移加 强，但少子数量 有限，只能形成 + 较小的反向电流。_ P－ － － － － －N内电场 外电场在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓 度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基 本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为 反向饱和电流。 PN结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻；PN结加反向电压时，具有很小的反向漂移 电流，呈现高电阻。 由此可以得出结论：PN结具有单向导电 性。PN结伏安特性在PN结 的两端加 上电压后， 通过管子 的电流I随 管子两端 电压V变化 的曲线-伏 安特性。I ? I S (e其中u UT? 1) ? I S (equ kT? 1)I――PN结二极管的电流(安) IS――反向饱和电流(安) u ---外加电压(伏) UT-----温度的电压当量e―――自然对数的底1.2.3 PN结的反向击穿特性1、反向电压小，很小的反向饱和电流。 2、加到PN结两端的反向电压增大到一定数值时， 反向电流突然增加，PN结被反向击穿(电击穿) ３、发生击穿所需的反向电压 UB 称为反向击穿 电压。 ４、PN结电击穿可分为“雪崩击穿”和“齐纳击 穿”两种类型。雪崩击穿的物理过程PN结反向电压增加时，空间电荷区中电场 增强，电子和空穴获得很大的能量，在运动中 不断与晶体原子发生“碰撞”，当电子空穴能 量足够大时，“碰撞”可使价电子激发，形成 电子空穴对，称为“碰撞电离”。新产生的电 子和空穴，在电场作用下也向相反的方向运动， 重新获得能量，又可通过碰撞，再产生电子空 穴对，这就是载流子的“倍增效应” 。倍增效应碰撞电离当反向电压增大到某一数值后，载流子的倍增情况就象在陡峻 的积雪山坡上发生雪崩一样，载流子增加得多而快，使反向电 流急剧增大，于是PN结就发生雪崩击穿。齐纳击穿的物理过程 较高的反向电压下，PN结空间电 荷区中存在一个强电场，它能够直接 破坏共价键，将束缚电子拉出来形成 电子-空穴对，因而形成较大的反向电 流。齐纳击穿一般发生在杂质浓度大 的PN结中。因为杂质浓度大，空间电 荷区内电荷密度也大，因而空间电荷 区很窄， 即使反向电压不太高，在PN 结内就可形成很强的电场，容易形成 齐纳击穿。一般整流二极管掺杂浓度 不很高，它的电击穿多数是雪 崩击穿。齐纳击穿多数出现在 特殊的二极管中，如稳压二极 管。由于击穿破坏了PN结的单 向导电性，所以使用时应尽量 避免出现击穿现象。1.2.4 PN结的电容效应PN结具有一定的电容效应，它由两方面的 因素决定。 一是势垒电容CB ， 二是扩散电容CD 。1 、 势垒电容CB 势垒电容是由空间电荷区的离子薄层形成的。当外加电压使PN结上压降发生变化时，离子薄层的 厚度也相应地随之改变，这相当PN结中存储的电荷 量也随之变化，犹如电容的充放电。2、扩散电容CD 扩散电容是由多子扩散 后，在PN结的另一侧面积累 而形成的。 因PN结正偏时，由N区扩散 到P区的电子，与外电源提 供的空穴相复合，形成正向 电流。刚扩散过来的电子就 堆积在 P 区内紧靠PN结的 附近，形成一定的多子浓度 梯度分布曲线。反之，由P区扩 散到N区的空穴，在 N区内也形成类似的 浓度梯度分布曲线。当外加正向电压不同时，扩 散电流即外电路电流的大小也就 不同。所以PN结两侧堆积的多子 的浓度梯度分布也不同，这就相 当电容的充放电过程。势垒电容和扩散电容均是非线性电容。由于CB、 CD都并接在PN结上，故 CJ ? C B ? C D PN结正偏时, CD ＞＞ CB ， CJ ≈ CD； PN结反偏时,CJCB ＞＞ CD ， CJ ≈ CB （10~102pF）。1.3 半导体二极管? 二极管的结构 ? 二极管的特性? 二极管的主要参数? 二极管的温度特性 ? 二极管的型号 ? 二极管的模型及应用 ? 其他类型的二极管一、 半导体二极管的结构类型在PN结上加上引线和封装，就成为一 个二极管。二极管按结构分有点接触型、面 接触型和平面型三大类。1、点接触型二极管PN结面积小，结电 容小，用于检波和 变频等高频路。2 、面接触型二极管PN结面积大， 用于工频大电流 整流电路。阳极 3、平面型二极管往往用于集成电路 制造工艺中。PN 结 面积可大可小，用 于高频整流和开关 电路中。阴极二、半导体二极管的伏安特性曲线(1) 二极管元件的伏安特性曲线逐点测量R iD + vD -根据理论推导，二 极管的伏安特性曲 线可用下式表示：I ? I S (eVVT? 1)(2) 二极管元件的伏安特性公式表示IS 为反向饱和电流，V 为二极管两端的电压降，VT =kT/q 称为温度的电压当量，在室温下，VT=26 mV。反向特性iD/mA20 15iD/mA反向特性 反向击穿 特性? 60 ? 40 ? 2020 15 10 5 0 ? 10 ? 20 ? 30 ①正向特性VBR? 4010 5Vth正向特性? D/V? 30 ? 20 ? 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 ? 10 死区 ? 20 ? 30 ? 40VBR0.2 0.4 0.6? D/V②VthiD/? A反向击穿 特性③? 40iD/? A硅二极管2CP10的V-I 特性锗二极管2AP15的V-I 特性硅二极管的死区电压Vth=0.5 V左右， 锗二极管的死区电压Vth=0.1 V左右。 硅管的正向压降0.5-0.7伏，锗管的正向压降0.2-0.3伏 硅管的反向电流极小，锗管的反向电流较大在反向区，硅二极管和锗二极管的特性有所 不同。硅二极管的反向击穿特性比较硬、比较 陡，反向饱和电流也很小；锗二极管的反向击 穿特性比较软，过渡比较圆滑，反向饱和电流 较大。 从击穿的机理上看， 硅二极管若|VBR|≥7V时, 主要是雪崩击穿；若 |VBR|≤4V时, 则主要是齐 纳击穿。当在4～7V之 间两种击穿都有。三、 半导体二极管的参数(1) 最大整流电流IF： 二极管长期连续工作 时，允许通过二极管的 最大整流电流的平均值。(2) 反向击穿电压VBR： 二极管反向电流急剧增加时对应的反向电压值称 为反向击穿电压VBR。 最大反向工作电压VRM： 为安全计，在实际工作时，最大反向工作电压 VRM一般只按反向击穿电压VBR的一半计算。(3) 反向电流IR 室温下，一般是最大反向工作 电压下的反向电流值。 IR（硅管）为纳安(nA)级； IR （锗管）为微安(?A)级。 (4) 正向压降VF 在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。 小电流硅管的VF约0.6～0.7V；锗管约0.2～0.3V。 (5) 动态电阻rd 反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。显 然， rd与工作电流的大小有关，即 rd =?VF /?IF四、半导体二极管的温度特性温度对二极管的性能有较大的影响，温度升 高时，反向电流将呈指数规律增加，如硅二极管 温度每增加8℃，反向电流将约增加一倍；锗二 极管温度每增加12℃，反向电流大约增加一倍。 另外，温度升高时，二极管的正向压降将减 小，每增加1℃，正向压降VF(VD)大约减小2mV， 即具有负的温度系数。这些可以从图01.13所示 二极管的伏安特性曲线上看出。温度对二极管伏安特性曲线的影响五、半导体二极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：半导体二极管图片半导体二极管图片半导体二极管图片六、 二极管的电路模型及应用（一）二极管的电路模型 二极管是一种非线性器件，一般采用非线性 + vD ? 电路的模型分析法。 1、理想模型 当电源电压远大于二极管的 压降时可采用理想模型。即iD iD正向偏Z时，vD=0，短路；反向偏Z时，iD=0，开路。ovD2、恒压降模型 当二极管的电流 iD≥1mA时，可采 用恒压降模型。+ vD iD?iDo即二极管导通后，管压降是恒 定的，典型值为0.7V。 3、小信号模型iD ? ?v DdiD gd ? dv D+ ?iD ?vD ? iD rd ID o QvD?iD ?vD?i DiD ? I Dd vD ? I（ e s dv D?VTID ?1 ）? VT?VDvD1 VT 26 （mV） rd ? ? ? gd I D I D （mA）（二）二极管应用举例在电子技术中二极管电路得到广泛应用。基本电 路有限幅电路、整流电路、钳位电路、开关电路等。1、整流电路当vs&0，D导通，vo=vs； 当vs&0，D截止，vo=0。单向整流电路2、限幅电路二极管D1、D2用恒压源模 型，VON=0.7V。 当vS&VON时，D1导通，D2 截止， vo=0.7V；当vS& ?VON时，D2导通， D1截止， vo=?0.7V；当| vS | & VON时，D1、D2均 截止， vo= vs。 输出电压被限幅在?0.7V，称双向限幅电路。3、钳位电路D1的作用是使顶 部电压钳位于 Vmax=6V； D2的作用是使底 部电压钳位于 Vmin=?6V。七、其他类型的二极管稳压二极管变容二极管发光二极管光电二极管1. 稳压二极管稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊硅二极 管。 (b) 伏安特性(a)符号(c)应用电路从稳压二极管的伏安特性曲线上可以确定稳压二 极管的参数。 (1) 稳定电压VZ ―在规定的稳压管反向工作 电流IZ下，所对应的反向 工作电压。(2) 动态电阻rZ ―― 与一般二极管的动态电 阻相同，rZ愈小，反映稳 压管的击穿特性愈陡。 rZ =?VZ /?IZ(3) 最大耗散功率 PZM ―稳压管的最大功率损耗 取决于PN结的面积和散热 等条件。反向工作时PN结 的功率损耗为 PZ= VZ IZ，由 PZM和VZ可以决定IZmax。(4) 最大稳定工作电流IZmax 和 最小稳定工作电流IZmin ― 稳压管的最大稳定工作电流取决于最大耗散功 率，即PZmax =VZIZmax 。而Izmin对应VZmin。 若IZ＜ IZmin则不能稳压。(5)稳定电压温度系数――?VZ? VZ ?? ?T温度的变化将使VZ改变，在稳压管中当 ?VZ? ＞7 V时，VZ具有正温度系数，反向击穿是 雪崩击穿。 当?VZ?＜4 V时， VZ具有负温度系数，反向 击穿是齐纳击穿。 当4 V＜?VZ? ＜7 V时，稳压管可以获得接近 零的温度系数。这样的稳压二极管可以作为标准 稳压管使用。稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。电阻的作用:?起限流作用，以保护稳压 管； ?当输入电压或负载电流变 化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳 压作用。2. 变容二极管（a）变容二极管的符号 a （b）结电容与电压的关系C /pF50 20 10 5 2 1k0510152025?U /V变容二极管在高频技术中应用较多。3. 光电二极管（a）光电二极管的符号a ipka+ vp ?k（b）光电二极管的等效电路光电二极管可将光信号转变为电信号。其特点是 它的反向电流与照度成正比。4. 发光二极管发光二极管的符号 a当电流流过时，发光 二极管将发出光来，光的 颜色由二极管材料（如砷 化镓、磷化镓）决定。发光二极管通常用作显 示器件，工作电流一般在 几mA至几十mA之间。 另一重要作用：将电信号 变为光信号，通过光缆传 输，然后用光电二极管接 收，再现电信号。k例 1.1如何用模拟万用表的“?”档来辨别一 只二极管的正、负两极？ 模拟型万用表的黑表笔接表内直流电源 的正端，而红表笔接负端。用模拟万用表R?10和R?100档来测同一二极 管的正向电阻时，为什么测得的电阻值会不 相同？用高阻档测得的值为什么比低阻档测 得的大？ 解： 1、万用表测电阻时，其内部等效电路为 低阻档的Rn小，高阻档 Rn大，因而测同一电阻 时，选用低阻档，流过 被测电阻的电流大。G+Rn V C2、二极管具有近似的指数型正向特性，二极管 的直流电阻和动态电阻均随i D的增大而减小。例1.2设图示电路中各二极管性能理想，导通时的 正向电压降为零、反向截止时的反向电流为 零；R=5.1k?，试判断各电路中的二极管是 导通还是截止，并求出A、O两点间的电压 VAO值。A AOO分析：1）由于二极管的特性为非线性，通常用比较二 极管2个电极的电位高低来确定其工作状态。2）只含一个二极管时，先将其断开，求断开处 的电压，然后来确定其工作状态。 3）含二个二极管时，先设一个为截止，按2） 判断另一个；然后求被设为截止的二极管两端 电压，若大于零，则说明所设错误。例1.3电路中有三只性能相同 的二极管D1、D2、D3 和三只220V、40W的 灯泡L1、L2、L3互相 连后，接入220V的交 流电压v。试分析哪只（或哪些）灯泡最亮？哪只（或 哪些）二极管承受的反向电压峰值最大？当电源电压正半周即v & 0， D2导通 ，D1、 D3截止，电路等效为： D1、 D3各承受v/2的反向电压，峰值为110 2VvD1 、vD3的波形：当电源电压副负半周即v & 0， D1、 D3导 通 ； D2截止，等效电路为：D2承受v的反向电压，峰值为 220 2VvD2的波形故灯泡L2最亮。例1.4一硅稳压电路如图所示。其中未经稳压的 直流输入电压UI =18V，R=1k?，RL=2k ? ， 硅稳压管DZ的稳定电压UZ=10V，动态电阻及 未被击穿时的反向电流均可忽略。（a）试求UO、 IO、 I和IZ的值；（b）试求RL值降 低到多大时，电 路的输出电压将 不再稳定。R + UI ?I IZ DZIO + RL UO?（a）试求UO、IO、I 和IZ 的值 解：R I IO + UI ? IZ DZ+ RL UO ?RL 2 UI ? ? 18? ? 12V ? U Z R ? RL 1? 2DZ被反向击穿，使输出电压稳定，故UO ? U Z ? 10VU O 10 IO ? ? ? 5mA RL 2 U ? U O 18 ? 10 I? I ? ? 8mA R 1 I Z ? I ? IO ? 8 ? 5 ? 3mA（b）试求RL值降低到多大时，电路的输出电 压将不再稳定。R I IOIZ DZ解：RL ? UZ 若 UI ? R ? RL+ UI ?+ RL UO ?DZ不能被击穿，电路不能稳定。代入UI、R及UZ可求得电路不再稳压时的RL，即18? RL ? 10 1 ? RLRL ? 1.25 kΩ分析：稳压管稳压时，管子必须反向击穿，条 件是管子两端所接结点，在管子断开时的电压 应大于其稳定电压。1.4 双极型晶体三极管（BJT）? 半导体三极管的结构? 半导体三极管的工作原理? 半导体三极管的特性曲线? 半导体三极管的主要参数? 半导体三极管的型号1.4.1半导体三极管的结构半导体三极管也称双极型晶体管，简称晶体管 或三极管。是由2个PN结构成的。按结构可分为： NPN型和PNP型。结构示意图如下：发射结(Je) 发射区，掺 杂浓度高 集电结(Jc)，面 积比发射结大 集电极，用C或c表示 （Collector）发射极，用E或e表 示（Emitter）集电区，掺 杂浓度低 基极，用B或b表 示（Base）基区，薄双极型三极管的符号在图的下方给出，发射极 的箭头代表发射极电流的实际方向。1.4.2 三极管的工作原理一、 共基极接法时BJT内部载流子 的传输过程 1、发射区向基区注入电子 2、电子在基区的扩散与复合 3、集电区收集电子 4、电流分配关系 二、共发射极接法时BJT的电流控制关系一、 共基极接法时BJT内部载流子的传输过程双极型三极管有三个电极，其中两个可以作 为输入, 两个可以作为输出，这样必然有一个电极 是公共电极。三种接法也称三种组态，共射极共基极共集电极共基接法要使三极管有放大作用， 必须： 发射结加正向电压， 集电结加反向电压。BJT的工作原理1、发射区向基区注入电子 发射结加正偏时，从发射区将有大量的电子向 基区扩散，形成电流IEN。2、电子在基区的扩散与复合 基区向发射区也有空穴的扩散运动，但其数量 小（发射区的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度） ， 形成的电流为IEP。进入基区的电子流因基区的空穴 浓度低，被复合的机会较少。在基区被复合的电子 形成的电流是 IBN。3、集电区收集电子 因基区很薄，基区 的电子在集电结反偏电 压的作用下，很快就运 动到了集电结的边上， 进入集电结的结电场区 域，被集电极所收集， 形成集电极电流 ICN。另外因集电结反偏，使集电结区的少子形成漂 移电流ICBO。 这部分电流决定于 少数载流子浓度，称反 向饱和电流。ICBO的数值很小对 三极管的放大没有贡献， 而且受温度影响很大， 容易使管子工作不稳定， 所以在制造过程中要尽 量设法减少ICBO。4、电流分配关系 发射区注入基区的电子，一部分与空穴复合， 绝大部分扩散并被集电区收集。管子制成后，复合 所占的比例α为定值，大小为0.99~0.995。 I α―共基电流传输系数，定义为：I E ? I EN ? I EP ? I EN I C ? I CN ? I CBO I B ? I E ? IC ? I EN ? ICN ? ICBO??CNI EN联立上式，可得：IC ? ? IE ? ICBOIE的改变控制IC的变化， 故BJT为电流控制器件5.三极管的放大作用△Ui=20mv △IE ＝l mA IC=αIE 当α=0.98 时，ΔIC＝0．98mA ΔUO＝ΔIC RL＝0．98mA×lKΩ＝0.98V三极管的放大作用，主要是依靠 它的发射极电流能够通过基区传输， 然后到达集电区而实现的为了保证这一个传输过程，一方面要 满足内部条件：要求发射区杂质浓度要远 大于基区杂质浓度，同时基区厚度要很小； 另一方面要满足外部条件：发射结要正向 偏Z、集电结要反向偏Z。二 、共发射极接法时BJT的电流控制关系为保证BJT发射结正偏， 集电结反偏，有UCE&UBE&0 。 BJT内部载流子运动规律同共 基接法。 IE = IC+ IBIC ? ? IE ? ICBO 可得： I C ? ? ? I B ? 1 ? I CBO 1 ?? 1 ?? ? 定义 ? ? ―共发射极电流放大系数，其值 1 ??一般为几十至几百。IC ? ? ? I B ? (1 ? ? ) ? ICBO???1 ??IC ? ? ? I B ? (1 ? ? ) ? ICBO定义 ICEO ? (1 ? ? ) ICBO基极开路（IB=0）时的 集电极电流，称C-E间 的反向饱和电流或穿 透电流。 较小可忽略I C ? ? ? I B ? I CEOIC ? ? ? IBIB的改变控制了IC的变化，体现了三极管的 电流控制作用。设α＝0.98，当ΔUi 变化20 mV时，能引起基 极电流的变化ΔIB =20μA， ?=49ΔIC＝? ΔIB=49×20 ?A=0.98mA ΔUC=-ΔICRL=-0.98×1KΩ=-0.98V?V0 0.98V AV ? ?? ? ?49 ?Vi 20m V从三极管的输入电流控制输出电流 这一点看来，这两种电路的基本区别是： 共射极电路以基极电流 IB 作为输入控制 电流1.4.3 半导体三极管的特性曲线以NPN管为例，讨论三 极管接成共发射极组态时的输 入、输出特性。 输入特性：以vCE为参变 量，输入电压vBE和输入电流iB 之间的关系iB ? f ( v BE ) vCE ?常 数iC + vCEiB + vBE ??输出特性：以iB为参变量，输出电压vCE和输 出电流iC之间的关系iC ? f (vCE ) iB ?常 数IB ?A RB V UBE VmAECUCEEB一、输入特性? vCE=0时，三极管相当于两个二极管并联， iB 和vBE之间的关系与二极 管相似。线性区死区非线 性区?当vCE≥1V时， 集电结已进入反偏状态，开始收集电子，且基区 复合减少， iC / iB 增大，特性曲 iB 线将向右稍微移动一些。但vCE + 再增加时，曲线右移很不明显就， vBE ? 基本重合。 实际使用时 一般有vCE≥1V 。iC + vCE?二、输出特性曲线现取其中一条（IB=40μA）给予说明。 当0 & vCE & 1 V 时，集电结的反向电压很小，收 集电子的能力很弱，iC受vCE的影响很大，iC随vCE的 增加而增加。 当vCE &1V，特性 曲线比较平坦。因为 此时集电结的电场已 足够强，扩散到基区 的电子大都能到达集 电区，故再增加vCE ， iC就增加不多。 输出特性曲线 改变iB的值，可得一组输出特性。iC受vCE显著控制， 一般vCE＜0.7 V(硅 管)。此时发射结正 偏，集电结正偏或 反偏电压很小iC平行于vCE轴的区域，此 时，发射结正偏，集电结 反偏， vCE &0.7 V左右(硅 管) 。iB=0的曲线下方。此时，发射 结反偏或零偏，集电结反偏。1.4.4 半导体三极管的参数一、电流放大系数1、直流电流放大系数I C ? I CBO I C 共基极： ? ? ? IE IE I C ? I CEO I C ? 共发射极： ? ? IB IB2、交流电流放大系数?I C ?? ?I EQ???I C ?I BQ在三极管输出特性曲线间距基本相等并忽略 ICBO、ICEO时，两者数值近似相等。因此在应用中， 都用α和β代表。二、极间反向电流1、集电极-基极间反向饱和电流ICBO 当发射极开路时，集电极和基极间的反向 饱和电流。测量电路?μAICBO+VCC其大小取决于温度和少数载流子的浓度。小功 率锗管的ICBO约为10μA，硅管的ICBO则小于1μA。 当工作环境温度变化范围较大时应选硅管。2、集电极-发射极间的反向饱和电流ICEO 基极开路，集电极和发射极间的反向饱和电流，即 输出特性曲线IB=0那条曲线所对应的Y坐标的数值。ICEOVCCμAICEO=（1+β）ICBO。小功率锗管的ICEO约为几 十至几百μA，硅管的ICEO约为几μA 。ICEO大的管 子性能不稳定，通常把ICEO作为判断管子质量的 重要依据。三、极限参数1、集电极最大允许电流ICM ICM指三极管集电极允许的最大电流。IC超过 ICM 时，? 明显下降。但IC＞ICM时，并不表示三 极管会损坏。2、集电极最大允许功率损耗PCMPCM表示集电结上允许损耗功率的最大值。 超过此值，集电结会过热烧毁。 PCM= iCvCE锗管允许结温为75 ?C硅管允许结温为150 ?C输出特性上的允许功率损耗线对大功率管为了提高PCM ，通常采用加散热 装Z的方法。3、反向击穿电压反向击穿电压表示三极管电极间承受反向电 压的能力。 V(BR)CBO――发射极开路时的集电结击穿电压。 V(BR) EBO――集电极开路时发射结的击穿电压。 V(BR)CEO――基极开路时集电极和发射极间的 击穿电压。对于V(BR)CER表示BE间接有电阻， V(BR)CES表示BE间是短路的。几个击穿电压在大小上有如下关系： V(BR)CBO≈V(BR)CES＞V(BR)CER＞V(BR)CEO＞V(BR) EBO发生电压击穿后，管子就不能正常工作。但若 击穿时间短，并且不超过PCM，则击穿过程还是 可逆的。四、温度对参数和特性的影响1.温度对ICBO 和ICEO的影响温度升高， ICBO 和ICEO都增大 ICEO=（1+?）ICBO2.温度对输入输出特性的影响1.4.5 半导体三极管的型号国家标准对半导体三极管的命名如下: 表示同一型号中的不同规格 3 D G 110 B表示同种器件型号的序号 表示器件的种类 表示材料 三极管 第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管 第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、 K开关管双极型三极管的参数参数 型号 3AX31D 3BX31C 3CG101C 3DG123C 3DD101D 3DK100B 3DKG23PCM mW 125 125 100 500 5A 100 250W I CM mA 125 125 30 50 5A 30 30A VRCBO VRCEO VREBO V V V 20 12 40 24 45 40 30 300 250 4 25 15 400 325 I C BO μA ≤6 ≤6 0.1 0.35 ≤2mA ≤0.1 fT MHz *≥ 8 *≥ 8 100300 8注：*为 f?半导体三极管图片半导体三极管图片例1.5在放大电路中测得4个三极管的各管脚对 “地”电位如图所示。试判断各三极管的类 型（是NPN型还是PNP型，是硅管还是锗 管），并确定e、b、c三个电极。?3V3.7V （ a）? 8V ?3V ? 2.3V ?5V ? 0V ?0.8V ? ?1V2V （b） ?0.6V （ c） 6V （d）???????分析：1）工作于放大状态的三极管，发射结应正偏， 集电结应反偏，因而NPN型有VC&VB&VE， PNP 型有VC&VB&VE。可见基极电位总是居中，据此 可确定基极。2）硅管|VBE|=0.6~0.8V，锗管 |VBE|=0.2~0.4V， 则与基极电位相差此值的电极为发射极，并可判 断是硅管还是锗管。 3）余下一电极为集电极。4）集电极电位为最高的是NPN型管，集电极电 位为最低的是PNP型管。?3V3.7V （a）? 8V -3V ? 2.3V -5V ? 0V -0.8V ? -1V2V （b） -0.6V （ c） 6V （d）???????（a）NPN型硅管，?-发射极，?-基极，?-集电极（b）PNP型锗管，?-集电极，?-基极，?-发射极（c）PNP型硅管， ?-集电极，?-基极，?-发射极（d）NPN型锗管，?-基极，?-集电极，?-发射极例1.6测得电路中三极管3个电极的电位如图所 示。问哪些管子工作于放大状态，哪些处于 截止、饱和、倒Z状态，哪些已损坏？硅管 -3V 0V发射结、集电结均反偏， 管子截止。-2.7V0.7V 硅管 0V -3.5V发射结反偏、集电结正偏 均，管子倒Z。硅管 -2.8V-1.4V 发射结正偏、集电结反偏，管 子放大。-3.5V 1.3V 锗管1.2V 1.5V 锗管1.8V 1.5V 3.7V发射结、集电结均正偏，管子 饱和。发射结正偏、集电结反偏，管 子放大。锗管 -0.3V-3V 发射结正偏、集电结反偏，管 子放大。0V1.1V 锗管1.3V 1V 硅管 2V发射结、集电结均正偏，管子 饱和。12V VBE=2.7V，远大于发射结正偏 时的电压，故管子已损坏。-0.7V1.5 场效应晶体管绝缘栅场效应管结型场效应管 场效应管的主要参数 双极型和场效应三极管的比较场效应管（Fiedl Effect Transistor――FET）是 利用电场效应来控制的有源器件，它不仅兼有一般 半导体管体积小、重量轻、耗电省、寿命长的特点， 还具有输入电阻高（MOSFET最高可达1015Ω）、 噪声系数低、热稳定性好、工作频率高、抗辐射能 力强、制造工艺简单等优点。在近代大规模和超大 规模集成电路以及微波毫米波电路中得到广泛应用。按结构，场效应管可分两大类： 绝缘栅型场效应管（IGFET） 结型场效应管（JFET）1.5.1 绝缘栅场效应三极管绝缘栅型场效应三极管MOSFET( Metal Oxide Semiconductor FET)。分为 增强型 ? N沟道、P沟道 耗尽型 ? N沟道、P沟道一、N沟道增强型MOSFET 1. 结构它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层，然后用光 刻工艺扩散两个高掺杂的N型区，从N型区引出电极，一个是 漏极D(Drain)，一个是源极S(Source)。在源极和漏极之间的 绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G(Gate)。P型半导体称为衬 底，用符号B表示。
2.工作原理 (1)栅源电压VGS的控制作用当VGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管， 在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。当0＜VGS＜VT时，通过 栅极和衬底间的电容作用，将靠 近栅极下方的P型半导体中的空 穴向下方排斥，出现了一薄层负 离子的耗尽层。P中的少子将向表层聚集，但数量有限，不足以形成导电沟道，不 可能形成漏极电流ID。当VGS＞VT （ 开启电压) 时，电场比较强，在靠近 栅极下方的P型半导体表 层中聚集较多的电子，可 以形成沟道，将漏极和源 极沟通。如果加漏源电压， 将形成漏极电流ID。在栅 极下方形成的导电沟道中 的电子，因与P型半导体 的载流子空穴极性相反， 故称为反型层。 VGS增加， ID将增加。 增强型MOS管：VGS=0V时ID=0，只有当VGS＞VT后才 会出现漏极电流。转移特性曲线ID=f(VGS)?VDS=const管子在饱和区工作（vGS ≥ VT）时的转移特性曲线 可用以下近似公式表示：vGS 2 iD ? I DO （ ?1 ） VT式中IDO为vGS =2 VT时的iD值。VT 2VT转移特性曲线的斜率gm的大小反映了栅源电压 对漏极电流的控制作用。 gm 的量纲为mA/V，所以 gm也称为跨导。跨导的定义式如下 gm=?ID/?VGS? V =const (单位mS)DS
（2）漏源电压VDS对漏极电流ID的控制作用当VGS＞VT，且固定为某一值时，来分析漏 源电压VDS对漏极电流ID的影响。VDS=VDG＋VGS =－VGD＋VGS VGD=VGS－VDS 当VDS为0或较小时， 相当VGS＞VT，此时VDS 基本均匀降落在沟道中， 沟道中存在电位梯度，G 与沟道中的电位差由S到 D逐步减小，沟道呈斜线 分布。图 (a) 漏源电压VDS对沟道 的影响VGD=VGS－VDS 当VDS增加到使 VGD=VT时，沟道如图所 示。这相当于VDS增加使 漏极处沟道缩减到刚刚开 启的情况，称为预夹断。当VDS增加到VGD?VT 时，沟道如图所示。 此时预夹断区域加长， 伸向S极。 VDS增加的部 分基本降落在随之加长 的夹断沟道上， ID基本 趋于不变。当VGS＞VT，且固定为某一值时， VDS对ID的影响， 即ID=f(VDS)?VGS=const这一关系曲线如图所示。这 一曲线称为漏极输出特性曲线。输出特性曲线iD ? f（v DS）vGS ?常 数iD ? f（vGS ）vDS ?常 数――输出特性――转移特性
二、N沟道耗尽型MOSFET N沟道耗尽型MOSFET是在栅极下方的SiO2 绝缘层中掺入了大量的金属正离子。所以当VGS=0 时，这些正离子已经在感应出导电沟道。于是只 要有漏源电压，就有漏极电流存在。当VGS＞0时，将使ID进一步增加。VGS＜ 0时，随着VGS的减小漏极电流逐渐减小， 直至ID=0。对应ID=0的VGS称为夹断电压， 用符号VGS(off)表示，有时也用VP表示。
三、P沟道MOSFETP沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全 相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同 而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。1.5.2 结型场效应三极管 1. 结型场效应三极管的结构JFET是在N型半导体硅片的两侧各制造一个 PN结，形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。 一个P区即为栅极，N型硅的一端是漏极，另一端 是源极。
2. 结型场效应三极管的工作原理根据结型场效应三极管的结构，因它 没有绝缘层，只能工作在反偏的条件下， 对于N沟道结型场效应三极管只能工作在 负栅压区，P沟道的只能工作在正栅压区， 否则将会出现栅流。现以N沟道为例说明 其工作原理。(1) 栅源电压对沟道的控制作用当VGS=0时，在漏、源之间加有一定 电压时，在漏、源间将形成多子的漂移运 动，产生漏极电流。 当VGS＜0时，PN结反偏，形成耗尽层， 漏、源间的沟道将变窄，ID将减小，VGS继 续减小，沟道继续变窄，ID继续减小直至为 0。当漏极电流为零时所对应的栅源电压 VGS称为夹断电压VGS(off)或VP或UP。(a)uGS=0 (b) UP & uGS &0 (c) uGS & UP图 VGS对沟道的控制作用(2) 漏源电压对沟道的控制作用 在栅极加上电压，且VGS＞VP，若漏源电压VDS 从零开始增加，则VGD=VGS-VDS将随之减小。使靠近漏 极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从左至右呈楔形分布。 当VDS增加到使VGD=VGS-VDS=VP时，在紧靠漏极处 出现预夹断。当VDS继续增加，漏极处的夹断继续向 源极方向生长延长。以上过程与绝缘栅场效应三极管 的十分相似。(a)uDG＜UP (b) uDG =UP预夹断 (c) uDG＞UP夹断VGD=VGS-VDS
3 结型场效应三极管的特性曲线JFET的特性曲线有两条，一是转移特性曲线，二是输出特性曲线。它与MOSFET的特性曲线基本相同，只不过MOSFET的栅压可正、可负，而结型场效应三极管的栅压只能是P沟道的为正或N沟道的为负。VGS 2 I D ? I DSS (1 ? ) VP(a) 漏极输出特性曲线 (b) 转移特性曲线 图 N沟道结型场效应三极管的特性曲线
VGS 2 I D ? I DSS (1 ? ) VP1.5.3 场效应三极管的参数和型号1 场效应三极管的参数 (1) 开启电压VGS(th) (或VT) 开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于 开启电压的绝对值, 场效应管不能导通。(2) 夹断电压VGS(off) (或VP) 夹断电压是耗尽型FET的参数，当VGS=VGS(off) 时, 漏极电流为零。(3) 饱和漏极电流IDSS 耗尽型场效应三极管, 当VGS=0时所对应的漏极 电流。(4) 输入电阻RGS 场效应三极管的栅源输入电阻的典型值，对 于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107Ω，对 于绝缘栅型场效应三极管, RGS约是109～1015Ω。 (5) 低频跨导gm 低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用， 这一点与电子管的控制作用相似。gm可以在转 移特 性曲线上求取，单位是mS(毫西门子)。 ⑥ 最大漏极功耗PDM 最大漏极功耗可由PDM= VDS ID决定，与双极 型三极管的PCM相当。2. 场效应三极管的型号场效应三极管的型号, 现行有两种命名方法。 其一是与双极型三极管相同，第二位字母代表材 料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟 道。第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘 栅场效应管。例如,3DJ6D是结型N沟道结型场效 应三极管，3DO6C是绝缘栅型N沟道场效应三极 管。 第二种命名方法是CS××#，CS代表场效应管， ××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号 中的不同规格。例如CS14A、CS45G等。3.几种常用的场效应三极管的主要参数见表表参 数 型号 3DJ2D 3DJ7E 3DJ15H 3DO2E CS11C PDM mW 100 100 100 100 100场效应三极管的参数IDSS mA &0.35 &1.2 6～11 0.35～1.2 0.3～1 VRDS V &20 &20 &20 &12 VRGS V &20 &20 &20 &25 -25 VP V -4 -4 -5.5 -4 gm mA/ V ≥2 ≥3 ≥8 ≥2 fM MHz 300 90 10004. 各类FET的伏安特性曲线场效应三极管的特性曲线类型比较多，根据导 电沟道的不同，以及是增强型还是耗尽型可有四种 转移特性曲线和输出特性曲线，其电压和电流方向 也有所不同。如果按统一规定正方向，特性曲线就 要画在不同的象限。为了便于绘制，将P沟道管子的 正方向反过来设定。有关曲线绘于图之中各类场效应三极管的特性曲线N 沟 道 绝 增 缘 强 栅 型场 效 应 管P 沟 道 增 强 型N 沟 道 绝 耗 缘 尽 栅 型场 效 应 管P 沟 道 耗 尽 型N 沟 道 结 耗 尽 型 型场 效 P 应 沟 管 道耗 尽 型1.5.4 双极型和场效应型三极管的比较双极型三极管结构 NPN型 PNP型场效应三极管结型耗尽型 N沟道 P沟道 绝缘栅增强型 N沟道 P沟道 绝缘栅耗尽型 N沟道 P沟道 C与E一般不可倒Z使用 D与S有的型号可倒Z使用 多子扩散少子漂移 电流输入 电流控制电流源 CCCS(β) 多子漂移 电压输入 电压控制电流源VCCS(gm)载流子 输入量双极型三极管噪声温度特性 较大场效应三极管较小较小，可有零温度系数点受温度影响较大几十到几千欧姆输入电阻静电影响 集成工艺几兆欧姆以上易受静电影响 适宜大规模和超大规模集成不受静电影响不易大规模集成例题分析Chapter 1例1.7试从下述几方面比较FET和BJT的异同。1、FET的导电机理为_____，而BJT为______。 比较两者受温度影响_____，优于_____。2、FET属于_____式器件，其G、S间的阻抗要 ____BJT的B、E间的阻抗，后者属于____器件。3、BJT3种工作区域是_____，而FET则将其分 为_____3种。 4、FET3个电极G、D、S类同BJT的_____电极， 而N沟道、P沟道的FET则分别类同于_____两种 类型的BJT。1、一种载流子(多子)参与导电，两种载流子（电 子和空穴）参与导电。FET（前者）BJT（后 者）。 2、压控，远大于，流控 3、饱和、放大、截止，可变电阻、恒流、夹断。 4、B、C、E，NPN型、PNP型。例1.8试问下图各是哪一种FET的转移特性曲线。IDSS iD iDUGS（off） 0 uGS（ a）0U GS（th） uGS（b）iD0UGS（off） uGSUGS（th） iD 0 uGSIDSS（c）（ d）解： （a）N沟道耗尽型MOSFET （b）N沟道增强型MOSFET （c）P沟道JFET （d）P沟道增强型MOSFET 分析： 1） N沟道FET的iD&0， P沟道FET的iD&0，故可 根据iD的方向判断N或P沟道型FET。 2）耗尽型FET的标志参数为UGS（off）（UP）， 增强型FET的标志参数为UGS（th）（UT）。 3）同是耗尽型的JFET、MOSFET，区别为 MOSFET的uGS可正可负，而JFET的uGS只可单 方向，或正或负。本章内容的重点? 半导体二极管的单向导电性、伏安特性 以及主要参数。 ? 硅稳压管的伏安特性稳压原理及主要参 数。 ? 三极管的放大作用、输入、输出特性曲 线、主要参数。Chapter 2 基本放大电路?放大电路的基本概念及性能指标 ?单管共发射极放大电路 ?放大电路的图解分析方法 ?放大电路的小信号模型分析方法 ?共集电极和共基极放大电路 ?场效应管放大电路 ?多级放大电路 ?放大电路的频率响应2.1 放大电路的基本概念及性能指标? 放大电路的基本概念 ? 放大电路的主要技术指标2.1.1 放大电路的基本概念放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电 流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强 放大是最基本的模拟信号处理功能，它是通过放 大电路实现的。放大电路也是构成其他模拟电路如滤 波、振荡、稳压等功能电路的基本单元。 放大电路一般表示为：RSiiui?+us+?A 放大电路io+ uo ? RL 负载? 信号源2.1.2 放大电路的主要技术指标? 放大倍数A? 输入电阻ri? 输出电阻ro? 通频带BW1、放大倍数A放大倍数又称增益，是衡量放大电路放大能力 的指标。通常采用正弦量为输入信号us。RS + ? US ? 信号源? I i + ? U ?i? I o?A放大电路+ ? U ?oRL 负载? U 电压放大倍数： Au ? o ? U i ? U 源电压放大倍数： Aus ? o ? U s ? I 电流放大倍数： Ai ? o ? I i? U 互阻放大倍数： Ar ? ?o Ii ? I 互导放大倍数：Ag ? o ? Ui注意：1. 上述四种放大电路没有本质区别，只 是考虑的侧重点不同，而且它们之间可以相互 转换。2. 增益也可以用以10为底的对数表示 电压增益=20lg|Au| 功率增益=10lg|Ap| （dB)(分贝） （dB)(分贝）3. A是一个复数，既有大小，又有正负， 正表示输入与输出信号同相位，负表示输入与 输出信号反相位。2、输入电阻 ri? U ri ? i ? I i ri ? ? Ui ? U s Rs ? ri? U ri o Aus ? ? Au ? U Rs ? ri sRS+ ? US ?? I i + ? U ?i?A 放大电路? I o + ? U o ?RLri? I iRs + ? Us ? + ? U i ? 放大电路 ro ri + ?? U o ?RLri的大小将影响放大电路从信号源中获得输 入电压的大小，故ri是衡量放大电路对信号衰减程 度的指标。3、输出电阻 r o RS? I o? U ro ? o ? I o+?A? U ? S? ?0 U s RL ? ?放大电路+ ? U ?oro? I iRs + ? Us ? + ? U i ? 放大电路 ro ri + ?? U o ?由等效电路可见RL ? ? ? Uo ? Uo RL ? ro? I o + ? U o ?RLro 越小，负载电阻RL的变化对输出电压的影 响越小。故ro是表明放大电路带负载能力的指标。4、通频带BW放大电路只适合放大某一频段的信号。由于 电路中电抗元件和管子结电容的影响当信号频率 太高或太低时，放大倍数都要下降。Au Aum 0.707Aum BW0.7下限频率上限频率0 fLfHf通频带BWAum Au ( f L ) ? Au ( f H ) ? ? 0.707Aum 2问题1：某放大电路，输入10mV时，输入电流 为10mA，则ri=?，若RL=1kΩ,Uo=0.5V,则增益 为多少？若负载电阻断开， Uo=0.55V，则ro=? 问题2：放大电路的输出电阻小，对放大电 路输出电压的稳定性是否有利？问题3：有一个放大电路的输入信号的频率成 分为100 Hz~10 kHz，那么放大电路的通频带应 如何选择？如果放大电路的通频带比输入信号的 频带窄，那么输出信号将发生什么变化？2.2 单管共发射极放大电路 共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的工作原理1、 共发射极放大电路的组成保证us加到发射 结，不影响发射 结偏Z起放大作用保证信号输 送到负载， 不影响集电 结偏Z将iC转换为uo提供BJT所需的 偏Z电压提供能量，并使BJT 工作在放大区2、 共发射极放大电路的工作原理VBB ? U BE ui=0时，电路中只有直流，I B ? RBI C ? ?I BC1 C2 ui ? ?? uBE ? iB ? iC （? iB ） ? iC RC ? uCE ? ?? uo若电路参数选择得当，uo的幅度将比ui大得多，从而 达到放大的目的。符号规定： 直流量：字母大写，下 标大写。IB，IC，UCE。 交流量：字母小写，下 标小写。ib，ic，uce。 瞬时量：字母小写，下 标大写。iB，iC，uCE。2.3 放大电路的图解分析方法常用的放大电路分析法有图解法和微变等效电路 法。分析的步骤都是先静态分析后动态分析。静态 分析确定静态工作点Q，动态分析计算放大电路的性 能指标如A、ri、ro等。 图解法是指以三极管的特性曲线为基础，用作 图的方法确定放大电路的工作状态。 静态：当输入信号us=0时，电路中各电压、电 流均为直流，故称静态。管子在静态时的电压、电 流（IBQ、ICQ、UCEQ、）称静态工作点Q。 动态：当放大电路输入信号后，电路中各电压、 电流便在其静态值附近随信号变化，称动态。1、静态分析静态分析可分如下步骤： 1）画出直流通路(直流电流通过的路径）将电容开路。2）由输入回路计算基极电流I BQ VCC ? U BEQ VCC ? ? Rb RbIBQ工程上，为方便起见，IBQ 一般都采用分析法求得。3）在三极管输出特性上作直流负载线VCC RCN-1 RCMVCCVCC 0， ） 0 ） N（ 2个特殊点：M（VCC， RC输出回路线性部分的电压、电流关系： VCC ? U CE UCE=VCC?ICRC或 I C ?RCMN称放大电路的直流负载线，斜率为?1/RC。4）求静态工作点QVCC RCN Q-1 RCICQ静态工作点UCEQ M VCC直线MN和IB=IBQ的输出特性曲线的交点即为静态 工作点Q。Q点对应的电压、电流值就是静态工 作下三极管的UCEQ和ICQ。2、动态分析1）放大电路接入交流信号时的工作情况（设RL=∞）?加入ui后，iB、iC、uCE都在静态直流量的 基础上叠加了一个交流量，即 iB=IBQ+ib iC=ICQ+ic uCE=UCEQ+uce ? uCE中的交流成分uce远大于ui，且波形相 同，体现了放大作用； ?uo（uce）与ui相位相反，又称反相放大。放大电路工作时，输 出端总是要接负载。负载 对放大电路的影响如何？2）画出交流通路 C1、 C2在一定频率信号作 用下，其容抗可忽略；直 流电源VCC内阻很小可视 为短路，即在交流通道中， 可将直流电源和耦合电容 短路。显然，放大电路的交流负 载电阻为： RC RL ?RL ? RC // RL ?交流通路RC ? RL3）交流负载线 输出端口有： uce= ? ic R'L 由于交流信号是叠加在静态工作点上的，故交流负 载线是通过Q点的一条直线，其斜率为-1/R'L。 确定方法 P点： （UCEQ+ICQ R'L ，0） 连接Q、P点得交流负载 线。4）放大电路的动态范围和非线性失真 放大电路除了应有一定的放大倍数外，还要 求输出信号无明显失真。 动态范围：不失真最大输出电压的峰-峰值Uo（P-P）iC可输出的 最大不失 真信号uCE uoa.工作点Q要 设Z在输出特 性曲线放 大区 的中间部位； b.要有合适的 交流负载线。Q点过低，信号进入截止区 iCuCE uo称为截止失真对于NPN管，输出电 压表现为顶部失真。不产生截止失真的条件：Uom≤?ICQ R'L ?Q点过高，信号进入饱和区 iCuCEuo称为饱和失真对于NPN管，输出电 压表现为底部失真。不产生饱和失真的条件：Uom ≤?UCEQ－UCES?
输出功率和功率三角形放大电路向电阻性负载提供的输出功率U om I om 1 Po ? ? ? U om I om 2 2 2在输出特性曲线上， 正好是三角形?ABQ的面 积，这一三角形称为功率 三角形。 要想Po大，就要使功率三角形的面积大，即 必须使Uom 和Iom 都要大。2.4 放大电路的小信号模型分析方法 ? BJT的小信号模型? 小信号模型分析法? 温度对工作点的影响与分压式偏置 电路2.4.1 BJT的小信号模型1、共射BJT的H参数模型 ? H参数的导出 接成共发射极组态的BJT可看成 一双口网络，端口特性表示为 uBE= f1（iB，uCE） ? iC= f2（iB，uCE）iC iB + uBE ? + uCE?在小信号下，管子工作在Q点附近，故可在Q点处对 上式全微分 ? ?u ?uBE BE du ? ? di ? ? duCE ? BE B ?iB Q ?uCE Q ? ? ? di ? ?iC ? di ? ?iC ? du B CE ? C ?iB ? u CE Q Q ??? ?uBE ?uBE ? diB ? ? duCE ?duBE ? ?iB Q ?uCE Q ? ? ? di ? ?iC ? di ? ?iC ? du B CE ? C ?iB ?uCE Q Q ?ube ?uBE 式中： hie ? ? ?i BQ用交流量取代微分项?ube ? hie ? ib ? hre ? uce ? ? ic ? hfe ? ib ? hoe ? uce?ib? rbeuce ? 0输出交流短路时的输入 电阻，单位Ω 输入交流开路时的电压 反馈系数，无量纲 输出交流短路时的电流 放大系数，无量纲 输入交流开路时的输出 电导，单位S?uBE hre ? ?uCE ?i C hfe ? ?i B ?i C hce ? ?uCEQube ? uce ic ? ib? urib ? 0??uce ? 0QQic ? uceib ? 01 ? rceiCiB + uBE ? + uCE ??ube ? hie ? ib ? hre ? uce ? ? ic ? hfe ? ib ? hoe ? uce? H参数的物理意义?简化H参数模型hre为BJT的内部电压反馈，一般在10-3~10-4数量级 内，即当输出电压uce=10mV时，将在输入回路引 入约1μV的内部反馈电压，故取hre=0。 hoe为BJT的共发射极输出电阻rce=1/hoe，一般在 10~200kΩ，当R'L&& rce，hoe可忽略。 hre 、 hoe忽略后，可得简化H参数模型。? rbe的确定rbe可用下列公式估算rbe ? rbb? ? rb?e ? rbb? ? （ 1 ? ?）rere归算到基极回路的电阻rbb′为基区体电阻，对于低频小功率管， rbb′约 200Ω； re为 发射结结电阻，可由PN结方程导出：VT 26 （mV） ??? re ? ? I EQ I EQ （mA）即26 （mV） ??? rbe ? 200? （ 1 ? ?） I EQ （mA）? 注意问题：? BJT的小信号模型只能用于放大电路的动态性 能分析，不能用于计算静态工作点，但其参数与 Q点有密切相关。 ? 受控源βib代表BJT的电流控制作用，其方向 由ib （也即ube）来决定，不能任意假定。2.4.2 小信号模型分析法1、静态工作点的估算 由直流通路，得VCC ? U BEQ VCC I BQ ? ? Rb Rb ICQ ? ? ? IBQUCEQ ? VCC ? RC ? ICQ将已知参数代入，β=37.5，得 IBQ = 40μA ICQ = 1.5mA UCEQ = 6V2、动态分析1）画交流通路2）画出小信号等效电路3）求rbe 由公式可得26 rbe ? 200? （ 1 ? ?） I EQ 26 ? 200 ? 38.5 ? ? 867 ? 1.54）求电压放大倍数Au? ?r I ? 由输入回路： U i be b ? ? ?I ? R? 由输出回路： U o c L负号表示uo与ui反相? ??I ? 且 I c b? ? Rc // RL ? RL? U ? ? ? RL 37.5 ? （ 4 // 4 ） Au ? o ? ? ?? ? ?86.5 ? Ui rbe 0.867ri 5）求输入电阻ri 6）求输出电阻ro 根据输入电阻定义，有 7）求源电压增益Ausro根据输入电阻定义，有 ri ? Rb // rbe ? 867?ro ? Rc ? 4 k?? ? U ? ri U U o i o ? ? Au = C54.9 ? ? Aus ? ? U ? ? Rs ? ri U U s i s两种分析方法的比较图解法：真实反映BJT的非线性，在输入大信号 以及分析输出幅值和波形失真的情况时，用图解 法较为合适。 小信号模型法：用线性元件建立模 型电路，然后利用线性电路的分析 法计算放大电路的各项性能指标， 尤其当信号频率较高时，管子性能 仍可通过在模型电路中加入某些元 件来反映，而图解法则不适用。2.4.3 温度对工作点的影响 与分压式偏置电路 1、温度对静态工作点的影响 当温度变化时BJT的参数（UBE、ICBO、β 等）均随温度变化，而UBE、ICBO、β等参数 的变化又影响静态工作点电流ICQ和电压 UCEQ 的稳定性。 若要求放大电路性能稳定，必须设计工 作点对温度不敏感的偏Z电路2、射极偏置电路1）电路结构采用分压式电路 固定基极电位U BQRb2 ? ?VCC Rb1 ? Rb2Re电阻实现 自动调节自动调节过程： T↑→ICQ↑→IEQ↑→ URe↑→UBE ↓ → IBQ↓ ICQ↓该电路又称工作点稳定电路。2）静态分析 直流通路如图 当I1 && IBQ且β足够大时， 可有：U BQ Rb2 ? ?VCC Rb1 ? Rb2I EQU BQ ? U BEQ ? ReUCEQ ? VCC ? Re ? IEQ ? Rc ? ICQ ? VCC ? （Re ? Rc ） ? I EQ3）动态分析 小信号等效电路如图。? ? ?? ? I ? （ U ） o b ? RC // RL? ?I ? ?r ? ? ?R U （ 1 ? ? ） ? I i b be b e可得电压增益：? U ?（RC // RL） o Au ? ?? ? Ui rbe ? （ 1 ? ?）Re输入电阻：ri ? Rb1 // Rb2 //[rbe ? （ 1 ? ?）Re ]输出电阻： ro ? Rc4）结论 射极偏Z电路可以稳定 工作点，且输入电阻增 大，但电压增益下降。 为了在稳定工作点的同 时又不损失电压增益， 可在Re上并联一电容Ce。 Ce对电路工作点无影响， 而对交流短路，使Re不影 响放大电路的交流性能。Ce? U ?（RC // RL） o Au ? ?? ? Ui rbe ? （ 1 ? ?）Reri ? Rb1 // Rb2 //[rbe ? （ 1 ? ?）Re ]旁路电容Ce? U ?（RC // RL） o 此时有： Au ? ? ? ? Ui rberi ? Rb1 // Rb2 // rbe例1 分析图示各电路有无正常电压放大的能力。解：注意三点（1）偏Z是否合适；（2） 输入信号能否加入；（3）输出信号能否输出。无电压放大能力。因为没接入RC，交流输出 短路。 无电压放大能力。因为VBB对交流输入信号 短路，ui无法控制ib。无电压放大能力。 因为UBEQ=0，管子静态时 工作于截止区。无电压放大能力。 因管子集电极与负载间无耦 合电容，且负载电阻值很小， 会使管子静态时的UCEQ值非 常小，以致于工作到饱和区。例2电路如图所示。已知 BJT的UBE=0.7V， β=50，Rb=377kΩ， Rc=6kΩ， RL=3kΩ， Rs=100Ω， VCC=12V。 试计算： 1、电路的静态工作点Q。 2、电压放大倍数Au、Aus。 3、输入电阻ri、输出电阻ro。解：1、求静态工作点Q 根据直流通路，有I BQ VCC ? U BEQ 12 ? 0.7 ? ? ? 30μA Rb 377则 ICQ=βIBQ= 50?0.03 =1.5（mA） UCEQ= VCC－ICQRc=12－1.5?6 =3VIBQ2、电压放大倍数Au、Aus 画出小信号等效电路。? ? I b ? Rc // RL ? Rc // RL U o ? ? ? ? Au ? ? rbe ? I b rbe U i26 rbe ? rbb? ? （ 1 ? ?） IE 6 // 3 Au ? ?50 ? ? ?100 1设rbb'=100Ω 令 I E ≈I C26 rbe ? 100 ? （ 1 ? 50 ） ? 1000 ? 1.5? ? U ? U ? U U o o i Aus ? ? ? i Au ? ? U ? U ? U U s i s s ri Aus ? Au Rs ? riRb // rbe ? Au Rs ? Rb // rbe377 // 1 Aus ? ? （? 100）? ?91 0.1 ? 377 // 1Rb=377kΩ， Rs=100Ω rbe=1kΩ，Au=－1003、输入电阻ri、输出电阻ro ri = Rb// rbe≈1kΩ ro = Rc= 6kΩ例3电路与元件参数同前例。 试按下列要求求解电路： 1、画出直流、交流负载线。 2、求电路输出电压的幅度Uomax。 3、若us= 27sinωt（mV），电路能否正常放大此信 号，试分析之。 4、如何调整电路元件参数，使该电路有尽可能大的 输出幅度？其值为多大？解：1、画直流、交流负载线。I BQ VCC ? U BEQ 12 ? 0.7 ? ? ? 30μA Rb 377Vcc，0VCC 0， RC由 uCE=VCC-iCRC M点：（12，0） N点：（ 0 ，2 ）Q点： （3，1.5）QP点： （ 6， 0）IBQV'cc=UCEQ+ICQR'L =3+1.5?6//3=6V2、输出电压的幅度Uomax 设BJT的UCES=0.7V。 根据交流负载线上UCEQ两侧 线段的长短即可确定Uomax。U o max ? 3 ? 0.7 ? 2.3 （V）Q? ? U CEQ） ? 2 U o max ? min? （U CEQ ? U CES），（VCC3、电路失真分析 因为Aus=－91，当us= 27sinωt（mV）时，经放大， Uom应为 Uom ? U sm Aus ? 27 ? 91 ? 2457 （mV） ? 2.46 （V） Uom& Uomax，故输出波形会失真，且为饱和失真。4、电路元件参数的调整 克服饱和失真的方法是降低Q点，即减小ICQ。 若能调整元件参数，使Q点正好位于交流负载线的 中部，则电路可获最大的输出幅度。 通常改变Rb的阻值来实现，即 UCEQ－UCES = ICQR'L上式可变为： （VCC －ICQRc ）－UCES = ICQR'LVCC ? U CES 12 ? 0.7 ? ? 1.41 （mA） 求得ICQ为： I CQ ? ? Rc ? RL 6?2 Rb的取值： Rb ? VCC ? U BE ? VCC ? U BE ? 400 k? I BQ I CQ ?Rb的增至400kΩ，电路可获最大的输出幅度Uomax， 大小为：' Uomax ? ICQ RL ? 1.41? 2 ? 2.82 V分析：图解法常用于对波形失真问题的分析和电路输出 幅度的估算。其中交流负载线的求作又是该方法的核 心。 交流负载线的作法：在已知静态工作点Q的基础 上，求出P点（V'CC，0） V'CC =UCEQ+ICQR'L 连接Q、P点，即得到交流负载线。 根据交流负载线上UCEQ点两侧线段的长短比较， 很容易得到电路的输出幅度Uomax，并可判断出先出现 什么失真。若UCEQ点左侧线段短，即（UCEQ－UCES） 值小，为饱和失真；若UCEQ点右侧线段短，即（ V'CC － UCEQ ）值小，则为截止失真。例4 已知β=501、求Q。 2、求Au、Aus、ri、ro 解： 1、求QU BQ Rb2 10 ? ?VCC ? ? 12 ? 2.79V Rb1 ? Rb2 33 ? 10I EQU BQ ? U BEQ 2.79 ? 0.6 ? ? ? 1.46 mA Re 0.2 ? 1.3UCEQ ? VCC ? （Re1 ? Re2 ? Rc ） ? IEQ =12－(1.5+3.3)? 1.46=5V2、求Au、Aus、ri、ro 画出小信号等效电路26 rbe ? 200? （ 1 ? ?） I EQ 26 ? 200 ? 51 ? ? 1108 ? 1.46? U ?（RC // RL） Au ? o ? ? ? U rbe ? （ 1 ? ?）Re1 i50? （ 3.3 // 5.1 ） ?? ? ?8.84 1.108? 51? 0.2ri ? Rb1 // Rb2 //[rbe ? （ 1 ? ?）Re1 ]? 33 // 10 //[1.108? 51? 0.2] ? 4.57 k?ri Aus ? ? Au ? ?8.84 ? 4.57 ? ?7.81 Rs ? ri 0.6 ? 4.57ro ? Rc ? 3.3k?例5 电路如图所示。β=50，UBEQ=0.7V 试求： 1）静态工作点Q 2）稳定Q的原理 解： 画直流通路 VCC ? （IBQ ? ICQ）RC ? UCEQ? （ 1 ? ?）I BQ RC ? UCEQUCEQ ? I BQ （Rb1 ? Rb2） ? UBEQVCC ? （ 1 ? ?）I BQ RC ? UCEQUCEQ ? I BQ （Rb1 ? Rb2） ? UBEQ12 ? （ 1 ? 50 ） ? 5.1I BQ ? UCEQ UCEQ ? （ 150? 150 ）IBQ ? 0.7解得： IBQ= 0.02 mA UCEQ= 6.7 V ICQ ? ? I BQ ? 50? 0.02 ? 1 mA稳定Q的原理： β? T?? ICBO? ? ICQ? ? URc? ? UCEQ? ? IBQ ? uBE? ICQ ?2.5 共集电极和共基极放大电路? 共集电极放大电路 ? 共基极放大电路 ? 三种组态放大电路的比较2.5.1 共集电极放大电路信号由基极输入，由发射极输出。故 又称射极输出器1、静态分析VCC ? Rb ? IBQ ? UBEQ ? Re ? I EQ IEQ ? （ 1 ? ?） ? IBQ UCEQ ? VCC ? Re ? I EQ2、动态分析 画出小信号等效电路 电压增益：? ? ? ? R? U 1 ? ?）I o （ b L ? ?I ? ?r ? ? ? R? U 1 ? ?）I i b be （ b L? ? U （ 1 ? ?）RL o Au ? ? ? ? U rbe ? （ 1 ? ?）RL i? ?? rbe ?（ 1 ? ?）RL? Au ? 1故又称电压跟随器。? ? Re // RL RL输入电阻：ri=Rb//r'i r'i = rbe+（1+β）R'Lri=Rb//[rbe+（1+β）R'L] 输出电阻：? ? U U ro? ? ? ? （ ? I 1 ? ? ） I e brir 'i? ?I ?（r ? R） R's = Rs//Rb ? U b be sro? ? rbe ? Rs? 1? ?rbe ? Rs? ? ? Re 1? ?rbe ? Rs? rbe ? Rs? ro ? ro? // Re ? // Re ? 1? ? 1? ?? （ 1 ? ?）RL Au ? ?1 ? rbe ? （ 1 ? ?）RLri=Rb//[rbe+（1+β）R'L]rbe ? Rs? ro ? // Re 1? ?2.5.2 共基组态基本放大电路共基组态放大电路:交流信号由发射极输入，由 集电极取出。 1、静态分析直流通路与共射组态相同。2、动态分析 小信号等效电路如图所示。 ①电压放大倍数? ? ?? I ? ? R? U o b L ? ? ?I ? ?r U i b be ? ? U ? RL o Au ? ? ? U ri bebce②输入电阻ri ? Re // ri?? ? ?I ? ?r U i b be ? ? ? I （ 1 ? ?）Ieb? rbe U i ? ri? ? ? ? Ie 1 ? ?rbe ri ? Re // 1? ?roAu ? ? ? RL rbe③输出电阻ro ≈Rc ④电流放大系数 AI =IO/Ii≈1 电流跟随器ro ≈Rcrbe ri ? Re // 1? ?AI =IO/Ii≈12.5.3 三种组态BJT放大电路的比较共发射极电路 电 路工 作 点 QI BQ VCC ? U BEQ VCC ? ? Rb RbU BQ ? Rb2 ?VCC Rb1 ? Rb2 U BQ ? U BEQ共基极电路共集电极电路I BQVCC ? U BEQ ? Rb ? （ 1 ? ?）ReICQ ? ? ? IBQI CQ ?ReICQ ? ?IBQUCEQ ? VCC ? Re ? ICQUCEQ ? VCC ? RC ? ICQUCEQ ? VCC ? ( Rc ? Re ) ICQ共发射极电路共基极电路共集电极电路小 信 号 路等 效 电Au?? ? ? RL rbe高? ? RL rber Re // be 1? ?高? （ 1 ? ?）RL ?1 低 ? rbe ? （ 1 ? ?）RLri roRb // rbe 中Rc 高低Rb//[rbe+（1+β）R'L] 高rbe ? Rs? // Re 1? ? 低Rc 高2.6 场效应管放大电路? FET放大电路的偏置电路与静态 分析 ? FET放大电路的动态分析 ? 三种类型放大电路的比较2.6.1 偏置电路与静态分析1、自偏压共源放大电路 直流通路如图所示 自偏压偏Z电路：由于 栅极电流为零，故栅源 电压UGS是由电阻R上压 降通过Rg提供的。 ?因为UGS&0，所以只能用 于耗尽型FET。 ?电阻R可起稳定工作点的 作用。由电路得下列方程： UGSQ=－IDQR UDSQ=VDD－IDQ（R+Rd） FET的转移特性：I DQ ? U GSQ ? I DSS ? ?1 ? U P ? ? ? ? ?2联立上3式，可解得静态工作点参数UGSQ、IDQ、UDSQ2、分压式自偏压共源放大电路VCC经Rg1、Rg2分压后，通 过Rg供给栅极电位UGQ。 R 提供自偏压USQ， 且可以稳定工作点? U GQ ?Rg2 Rg1 ? Rg2?VDDUSQ ? I DQ ? R?有：U GSQ ? Rg2 Rg1 ? Rg2 ?VDD ? I DQ ? R? ? ? ?2I DQ? U GSQ ? I DSS ? ?1 ? U P ?UGSQ、IDQ、UDSQUDSQ=VDD－IDQ（R+Rd）2.6.2 FET放大电路的动态分析1、FET的小信号模型FET是电压控制器件，在低频小信 号工作时，可认为 ?ri=∞ ?ugs对id的控制作用由跨导gm表征， 即id=gmugs 简化2、共源放大电路交流小信号等效电路如图 1）电压增益Au? （R // R ） ? ? g U U m gs d L Au ? o ? ? ? U U i gs? ? ? gm RL2）输入电阻riri ? Rg ? Rg1 // Rg2 ? Rg3）输出电阻roro= Rd3、共漏放大电路（源极输出器）1）电压增益Au? U Au ? o ? U i? （R // R ） g mU gs L ? ? ?g U ? （R // R ） U gs m gs L? gm RL ? ? 1 ? gm RL2）输入电阻riri ? Rg ? Rg1 // Rg2 ? Rg3）输出电阻ro? ?U ? 1 gs U ? ? ro? ? ? ? gm I ? ? gmU gs1 ro ? // R gmror'oro2.6.3 三种类型放大电路的比较根据放大器件 BJT放大电路FET放大电路BJT放大电路 共射放大 共基放大 共集放大 FET放大电路 共源放大 共栅放大 共漏放大六种组态可归纳为三类通用放大电路：反相电压放大、电压跟随和电流跟随电路。例6电路如图。已知： IDSS= 1mA，UP=－4V， VDD=+16V，Rg1=160kΩ， Rg2=40k Ω ，Rg=1M Ω ， Rd=10k Ω ，R=8k Ω ， RL=1 MΩ 。 试求： 1、静态工作点Q（IDQ、UGSQ、UDSQ） 2、输入电阻ri、输出电阻ro 3、电压放大倍数Au解1、静态工作点Q的计算UGQ ? Rg2 Rg1 ? Rg2 ?VDD40 ? ? 16 ? 3.2V 160 ? 40UGSQ ? UGQ ? I DQ ? RI DQ ? U GSQ ? I DSS ? ?1 ? U P ? ? ? ? ?2UGSQ ? 3.2 ? 8I DQI DQ ? U GSQ ?? ?1 ? ? 4 ? ? ? ? ?2IDQ1=0.535mA ， IDQ2=1.52mAUGSQ ? ?1.08VIDQ2&&IDSS 不合题意，舍去UDSQ=VDD－IDQ（R+Rd） =16－0.535?（10+8） = 6.37V2、输入电阻ri、输出电阻rori ? Rg ? Rg1 // Rg2 ? Rg=1+0.16//0.04 =1.03MΩ ro= Rd=10kΩ3、电压放大倍数Aud iD gm ? d uGSuDS ? Cd ? d uGS2 ? ? UGS ? ? ? I DSS ? ?1 ? U ? ? ? ? P ? ? ? ? ?UGSQ 2 I DSS ? （ 1? ） UP UP2?1 ? 1.08 =0.365 mA/V ? （ 1? ） ?4 ?4? U ? Au ? o ? ? gm RL ? U i= ? 0.365?（10//1000） = ?3.65已知： 例7 IDSS= 5mA， UP=－5V。 试求：Au、ri的值。解： 小信号等效电路如图所示。 1）求AuI DQ U GSQ 2 ? I DSS （ 1? ） UP需先求gmUGSQ ? ? I DQ RS1I DQ U GSQ 2 ? 5? （ 1? ） ?5UGSQ ? ?0.1I DQUGSQ=-0.42Vd iD gm ? d uGSuDSUGSQ 2 I DSS ? （ 1? ） UP UP ? cont2? 5 ? 0.42 ?? ? （ 1? ） ? 1.83 mS ?5 ?5因uRS2与ui同相，当RG接到RS2 上端时，起自举作用，使RG上 ? ?U ? ? 的电流 ? U U i R Ii ? ?? i 可忽略S2故： U ? ?U ? ?g U ? （R ? R ） gs i m gs S1 S2? ?U ? ?U ? U o i gsRGRG? U i ? ? ?U i 1 ? gm （RS1 ? RS2）? U i ? ? U gs 1 ? gm （RS1 ? RS2）? 1.83? （ 0.1 ? 2 ） gm （RS1 ? RS2） U o ? ? ? 0.79 Au ? （ 0.1 ? 2 ） ? 1 ? gm （RS1 ? RS2） 1 ? 1.83 U i2）求ri? ?I ?R ? ? ? R U i i G （gmUgs ? I） i S2 ? g U m i ? R ?[ ? ]R ?I ?I i G i S2 1 ? gm （RS1 ? RS2）整理得? U ri ? i ? I iRG ? RS2 ri gm RS2 1 ? gm （RS1 ? RS2） 103 ? 2 ? ? 4.1 ? 103 k? ? 4.1M? 1.83? 2 1 ? 1.83? （ 0.1 ? 2 ） ?该电路是一个具有自举的源极输出器，具有提高输 入电阻的作用。§2.7 多级放大电路为了获得足够大的增益或考虑到对输入电阻和 输出电阻的特殊要求，放大电路往往由多级构成。多级放大电路的连接，产生了单元电路间的 级联问题，即耦合问题。? 级间耦合方式 ? 多级放大电路的分析2.7.1 级间耦合方式阻容耦合 常用耦合方式： 变压器耦合 直接耦合 光电耦合 1、阻容耦合 优点：1）各级的静态工作点Q相互独立。 2）只要耦合电容足够大，电路交流信号损 失小，增益高。 缺点：1）耦合电容隔直，不能放大直流信号， 且当信号频率较低时，增益下降。 2）耦合电容容量大，不易集成。2、变压器耦合优点： 1）各级的静态工作 点相互独立。 2）可进行阻抗变换，使后级或负载得到最大功 率。 缺点： 1）体积大，无法采用集成工艺。 2）对于高频和低频信号，放大效果不理想。3、直接耦合优点： 1）易于集成。2）既能放大交流信 号，也能放大直流和 变化缓慢的信号。缺点：1）各级工作点相互影响，必须合理解决级间电 平配Z问题。2）产生零点漂移。级间电平移动： 直接耦合使各放大级的工作点互相影响，这 是构成直接耦合多级放大电路时必须要加以解决 的问题。 （1）电位移动直接耦合放大电路 （2）NPN+PNP组合电平移动直接 耦合放大电路 （3） 电流源电平移动放大电路(1)电位移动直接耦合放大电路 由电路可见：为使T1管的UCEQ有 2~3V，以保证较大的 动态范围，就必须在T2 管发射极串接电阻Re来 提高UB2。 UC2= UB2+ UCB2＞UB2（ UC1 ） 对多级NPN管放大电路而言，集电极电位就要逐级 提高。并且越趋近电源电压VCC，电路的动态范围 越小。故这种方式只适用于级数较少的电路(2) NPN+PNP组合电平移动直接耦合放大电路 级间采用NPN管和PNP管搭配的方式由于NPN管集电极电位高于基极电位，PNP管集电 极电位低于基极电位，它们的组合使用可避免集电 极电位的逐级升高。(3) 电流源电平移动放大电路 在模拟集成电路中常采用电流源电平移动电路 电流源在电路中的作用： 有源负载特点： 1）直流压降小，通过R1上的压 降可实现直流电平移动。 U1?U2=UBEQ+nUD（on） 2）交流电阻大，在R1上的信号 损失相对较小。 从而既保证信号的有效传递，同时输出端的直流 电平也不高，实现了直流电平的合理移动。零点漂移 是直接耦合电路最突出的问题。 ?A 放大电路 uo=0? + uo将离开零点，缓慢地 发生不规则的变化―― 零点漂移产生零点漂移的主要原因：放大电路中器件参数随 温度变化而变化，导致静态工作点不稳定。故又称 温度漂移。 放大电路中第一级对整个放大电路的零漂影响 最大，且级数越多，零漂越严重。 抑制零漂的措施： 1）引入直流负反馈稳定工作点； 2）利用热敏元件补偿放大电路的零漂； 3）采用差分放大结构，使输出端的零漂相互抵消。2.7.2 多级放大电路的分析1、多级放大电路的增益uo uo1 uo2 uo Au ? ? ? ? ui ui uo1 uo（n?1）? Au1 ? Au2 ? Aun2、输入电阻 ri = ri1 3、输出电阻 ro = ron计算Aui时，要考虑 前后级的影响。一 般将后级作为前级 的负载来处理。现以图示的两级放大电路为例加以说明。 BJT的参数为?1 = ?2= 100，UBE1=-UBE2=0.7 V。 计算总电压放大倍数。共发射极放大电路 （NPN管）共发射极放大电 路（PNP管）（1）求静态工作点e2e1U B ? U BE I BQ1 = (1 + ? ) Re13.38 ? 0.7 = (1 + 100) ? 2.7c2ICQ1 ? ? IBQ1 ? 0.98 mAUC1 ? UB2 ? VCC ? ICQ1 Rc1UCEQ1 ? VCC ? ICQ1 （Rc1 ? Re1 ）U E2 ? U B2 ? U BE2 ? 7.0 ? 0.7 ? 7.7VVCC ? U E2 I EQ2 ? I CQ2 ? Re2UC2 ? ICQ2 Rc2 ? 1.1? 4.3 ? 4.73VUCEQ2 ? UC2 ? UE2e2 e1c2（2）求电压放大倍数 先计算三极管的输入电阻rbe226 26 = rbb? ? (1 ? ? ) ? 200? 101? ? 2.6 kΩ I E2 1.1? ( Rc1 // ri2 ) Au1 = ? rbe1式中Au2 = ?? ( Rc2 // RL )rbe2100? 4.3 ?? ? ?165.4 2.6Au ? Au1 Au2 ? ?59.8 ? (?165.4) ? 9891若求Aus：ri1 =rbe1 // Rb1 // Rb2=2.88//51//20=2.4k?2.4 ? ? 9891 ? 6982 1 ? 2.4§2-8 放大电路的频率响应? ? ? ? 无源RC电路的频率相应 BJT的高频小信号（混合?）模型 共射放大电路的频率响应 多极放大电路的频率响应放大电路的频率响应的概念频率响应：放大电路对不同频率正弦信号的 稳态响应。可用增益对频率的关系来描述。Au ? A （ ? Au ( f ) ??（f） u j f）Au|Au（f） |― 幅频特性 ?（f） ― 相频特性Aum 0.707AumBW0.7 0 fL fH f2.8.1 无源RC电路的频率相应1. RC电路低通电路 其电压放大倍数(传递函数)为1 ? 1 1 Uo j?C ? ? Au ? ? ? 1 ? j?RC 1 ? j f Ui R ? 1 j?C fHAu ( f ) ?――幅频特性 2 1? （ f fH ）1? H=RCfH ? 1 2??H? 1 2? RC?（f） ? ? arctan （f f H ）――相频特性波特图：幅频特性、相频特性分别绘制在 半对数坐标上。频率采用对数分度，幅值用分 贝数（dB）表示；相位用线性刻度。在工程 上常用近似折线表示。Au ( f ) ?12 1? （ f fH ）1）当f && fH 时， 20lg Au ? 20lg1 ? 0dBfH f 2）当f && fH 时，20lg Au ? 20lg ? ?20lg f fH 1 20 lg Au ? 20 lg ? ?3dB 3）当f =fH 时， 2fH又称转折频率?20dB/十倍频?（f） ? ? arctan （f f H ）? 0? 1）当f && fH （ f ≤0.1 fH ）时， ?（f） ? ?90? 2）当f && fH （ f ≥10fH ）时，?（f） ? ?45? 3）当f = fH 时， ?（f）?45o/十倍频误差?3dB误差5.7? 误差?5.7?当f 越低，信号全都通过，且无移相；当f 越高，增 益衰减越严重，相移越大――低通特性 幅频有与相频特性都与上限截止频率fH有确定关系。2. RC电路高通电路其电压放大倍数(传递函数)为? U R o Au ? ? ? Ui R ? 1?j?C1 1? j 1??RC1 f 1? j LfAu ( f ) ?1 1? （ fL――幅频特性 f）2?L =RCfL ? 1 2??L1 2? RC ??（f） ? arctan （f L f） ――相频特性Au ( f ) ?12 1? （ fL f ）1）当f && fL 时， 20lg Au ? 20lg1 ? 0dBf 2）当f && fL时， 20lg Au ? 20lg fL 1 20 lg Au ? 20 lg ? ?3dB 3）当f =fL 时， 2fL又称转折频率20dB/十倍频?（f） ? arctan （f L f）? 0? 1）当f && fL （ f ≥10fL ）时， ?（f） ? 90? 2）当f && fL （ f ≤0.1 fL ）时， ?（f） ? 45? 3）当f = fL 时， ?（f）?45o/十倍频当f 越高，信号全都通过，且无移相；当f 越低，增 益衰减越严重，相移越大――高通特性 幅频有与相频特性都与下限截止频率fL有确定关系。结论：1、转折频率fH和fL是频率响应的关键点。 无论是幅频响应还是相频响应都是以它为中 心而变化。求出fH和fL后，就可近似绘出电路 完整的频响曲线。 2、 fH和fL都与对应回路的时间常数 ? = RC 成反比。2.8.2 BJT的混合?高频小信号型模型1、 BJT的混合π型高频小信号模型 1）高频小信号模型导出BJT的物理结构BJT的混合π型高频小信号模型基区体 电阻基区内的假 想结点。集电结电容发射结电阻re 折到基极回 路的电阻 rb'e =(1+β)re表征发射结电压 对集电极电流的 控制能力 发射结电容Cb?e g ? m 2? f T gm ??orb?e1 IE ? ? re U T集电结电阻2）高频小信号模型的简化（1）高频小信号模型，只有在高频信号作用下， 结电容的影响才会显现出来。 （2）受控的电流源不是受控于输入基极电流，而 是发射结电压（此处的b‘是BJT内部虚设的一点）。2.混合参数的估算rbe ? rbb' ? rb'erbb ' ? rbe ? rb'e26(m V) 26(m V) r ? r ? ? 26(m V) rb 'e ? (1 ? ? ) ?? bb ' be I CQ I CQ I CQ? I b ? g m U b 'e..U b 'e ? I b rb 'eC B ’C 查..gm I CQ ? Cb 'e ? gm ? ? rb 'e 26 (mV ) 2?fT3. BJT的频率参数 BJT的频率参数用来描述晶体管对不同 频率信号的放大能力。常用的频率参数有 共射极截止频率、特征频率等。（1）共发射极截止频率随着频率的增高，BJT的β将下降。?i 由 hfe ? C ?i BU CE? I ?? c ? ? I b? ?0 U ce? ?U ? ? [1 r ? ? j?（C ? ? C ? ） I b be be be bc ] ? ?g U ? ? ? I c m b?e ? j?Cb?cUb?e ? gmUb?e? I gm rb?e c ? ?? ? ? ? I b 1 ? j?（Cb?e ? Cb?c ）rb?e1 f? ? 2? rb（ ） ?e C b?e ? C b?c?of 1? j f?? o ? gm rb?e? I ?? c ? ? I b??of 1? j f?共发射极接法的 截止频率（2）特征频率特征频率是指放倍数的幅频响应曲 线以-20dB/十倍频程的斜率下降，直 至增益为0dB(?=1)时的频率1 f? ? 2?rb 'e (Cb 'e ? Cb 'c )? ?.?o1? ( f f? )2?1f ?? f ?fT ? ? o f ?gm ??0rb 'e?I CQ26 (mv )gm fT ? 2? (C b 'e ? Cb 'c )Cb'e ?? Cb'cgm fT ? 2?C b 'e2.8.3 电容耦合共射放大电路的频率响应 1. 完整的交流小信号等效电路2. 中频响应U b 'e.. ri rb 'e ? US Rs ? ri rbb ' ? rb 'eri ? Rb //(rbb' ? rb'e )U O ? ? g m U b'e RL 'Ausm...RL ' ? RC // RLri rb 'e ? . ?? g m RL ' Rs ? ri rbb ' ? rb 'e Us UO.Ausm.ri rb 'e ? . ?? g m RL ' Rs ? ri rbb ' ? rb 'e Us UO..20lg Ausmri rb'e ? 20lg[? g m RL ' ] Rs ? ri rbb ' ? rb'e? ? ?180?3. 低频响应AusL ?.UO US..ri??riRs ? ri ? 1 j?Cb1 ri rb 'e ?? ? ? g m RL ' Rs ? ri rbb ' ? rb 'e 1? 1?rb 'e ? g m RL ' rbb ' ? rb 'e1 j? ( RS ? ri )Cb1? ? 2?fAusm.1 fL ? 2? ( RS ? ri )Cb1ri rb 'e ? . ?? g m RL ' Rs ? ri rbb ' ? rb 'e Us UO.AusL.1 ? Ausm fL 1 ? j( ) f.AusL.1 ? Ausm fL 1 ? j( ) f.20 lg AusL?.? 20 lg Ausm.? ? ?180 ? arctg(fL1 ? 20 lg fL 2 1? ( ) ff)AusL.. . 1 1 ? Ausm 20 lg AusL ? 20 lg Ausm ? 20 lg f f 1 ? j( L ) 1 ? ( L )2 f f.? ? ?180 ? arctg(?fLf)1 fL ? 2? ( RS ? ri )Cb1
4. 高频响应
CM ? (1 ? gm RL ' )Cb'cC ? CM ? Cb'e Cb 'c的数值一般远小于C,所以CN的影响可忽略1 CN ? (1 ? )Cb 'c g m RL 'CN ? Cb'c
. ri rb 'e ? ?U S R ? rb'e //[rbb ' ? ( Rb // RS )] U S ' ? RS ? ri rbb ' ? rb 'e .AusH.ri rb 'e 1 ? . ?? ? ? g m RL ' Rs ? ri rbb ' ? rb 'e 1 ? j?RC US UO.AusH.ri rb 'e 1 ? . ?? ? ? g m RL ' Rs ? ri rbb ' ? rb 'e 1 ? j?RC US UO1 fH ? 2?RC? 20 lg Ausm..? ? 2?f20 lg AusH.AusH ? Ausm..1 1 ? j( f1 ? 20 lg 1? ( ffH)fH)2? ? ?180? ? arctg( f f ) H20 lg AusH.? 20 lg Ausm ? 20 lg.1 1? ( f? ? ?180? ? arctg( f f ) HfH)25. 完全响应1 1 Aus ? Ausm ? ? f f (1 ? j L ) (1 ? j f ) f H. .几点结论：1、放大电路的耦合电容是引起低频响应的主要 原因，下限截止频率主要由低频时间常数中较小 的一个决定；2、三极管的结电容和分布电容是引起放大电路高 频响应的主要原因，上限截止频率由高频时间常 数中较大的一个决定；3、由于? ? )C C ? Cb' e ? (1 ? A u b' c ? ? ? ? g ( R // R ) A u m c L若电压放大倍数Au增加，C也增加，上限截 止频率就下降，通频带变窄。增益和带宽是一对矛盾，所以常把增益带宽 积作为衡量放大电路性能的一项重要指标。Ausm ? f Hrb?e ri 1 ?? ? ? ? gm RL Rs ? ri rbb? ? rb?e 2? RC当电路参数确定后，增益带宽积是一常数。频率失真：因放大电路对不同频率成分信号的增益不同， 从而使输出波形产生失真，称为幅度频率失真，简 称幅频失真； 放大电路对不同频率成分信号的相移不同，从 而使输出波形产生失真，称为相位频率失真，简称 相频失真。 幅频失真和相频失真是线性失真（不产生新的 频率分量）。 因放大器件非线性所引起的失真为非线性失真 （产生新的频率分量）。2.8.4 多级放大电路的频率响应为简单起见，选择两级相同的共射放大 器级联，设每级的中频电压增益为Aum1,，上、 下限截止频率为fH1、fL1。显然， fL & fL1， fH & fH1 对于多级放大器，总的电压增益提高了，但 通频带变窄了。本章的重点内容：1、利用估算法求静态工作点。2、有关非线性失真的概念及Uo（p-p）的计算。3、放大电路动态指标（Au、ri、ro）的计算，熟悉 三种组态的性能特点。 4、熟悉静态工作点的稳定方法。 5、多级放大电路的分析方法。 6、放大电路频率响应与电路参数的关系以及频率 响应特性的波特图表示法。Chapter 3 集成运算放大器? ? ? ? ? 集成运放简介 集成运放的单元电路 通用型集成运算放大器 集成运放的主要参数 集成运算放大器的电压传输 特性和理想模型 ? 专用型集成运算放大器3.1 集成运放简介3.1.1 简介集成电路是60年代初期发展起来的。 采用半导体制造工艺，在一小块硅单晶片上制 作具有特定功能的电子线路。 集成电路分为：模拟集成电路与数字集成电路。 在模拟集成电路中，运算放大器（早期用于模 拟计算机的数学运算）发展最早，应用最广泛。随 着集成技术与集成工艺的迅速发展，其他类型的模 拟集成电路也取得了非常大的进展，如混频器、调 制器、宽带放大器、高频放大器、功率放大器、电 压比较器、A/D或D/A转换器等3.1.2 组成集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路。采用具有两个输入端 子的差动放大电路ui ? ui +增益的主要贡献者，通常 是共射组态的放大电路输入级中间级输出级偏Z电路多数由恒流源 电路组成由有较强带负载能力 的互补推挽电路组成3.1.3 特点集成运放在内部结构上充分利用集成工艺的特点。 1、集成工艺难以制作电感和较大容量的电容 （一般只能制作200pF以下的电容）。集成运放均 采用直接耦合方式。 2、集成电路中的电阻多是半导体的体电阻， 阻值越大，所占硅片面积越大。故利用有源电阻 作为大阻值的电阻。 3、集成工艺较易制作良好匹配性的同种元、 器件，在集成运放中广泛采用对称性电路结构。3.2 集成运放的单元电路3.2.1 差动放大电路集成运放的许多重要参数均取决于输入级。 差动输入是集成运放中重要的基本单元电路， 它能有效地抑制零点漂移，提供一定的增益， 具有低噪声等性能。? 差动放大电路的组成与原 理 ? 差动放大电路的分析计算一、 差动放大电路的组成与原理1、典型差放电路组成差动放大电路是由 两个结构对称、参数完 全相同的共射放大电路 组成。 输入信号分别由2个 BJT的基极输入； 输出取自2个管子的集电极之间。2、差模信号与共模信号的概念差模信号：指在两个输入端加上幅度相等，极 性相反的信号。 共模信号：指在两个输入端加上幅度相等，极 性相同的信号。一般信号设差放两个输入信号为：ui1、ui2。定义 输入信号的差模分量为：uid ? ui1 ? ui2uod Aud ? ――差模增益 uid1 ） 输入信号的共模分量为： uic ? （ui1 ? ui2 2uoc Auc ? uic――共模增益电路的输入信号一般是差模和共模信号共存 的。可分解为差模分量信号与共模分量信号：1 ui1 ? uid ? uic 2 1 ui2 ? ? uid ? uic 2ui1=10 mV, ui2=8 mV 则uid=2 mV, uic=9 mV ui1=1+9 mV, ui2=-1+9 mV 根据线性电路叠加定理，可得一般输入信 号时差放输出电压的表达式uo ? Aud ? uid ? Auc ? uic ? uod ? uoc3、差放抑制共模信号的原理（1）发射极电阻Re的作用 通过引入很强的负反馈 作用，能自动控制IE基本 不变。稳定过程如下： Re ―― 共模抑制电阻 T? UIC ? ?IE1(IE2)? ?2IERE? 因VEE不变 UBE1(UBE2)? IE1(IE2)? ?IB1(IB2)?（2）输出端取电压差（uo1?uo2）抑制法当输入端加共模（ ui1=ui2 ） 信号时，2个输出端电压有 uo1=uo2输出端取电压差时， uoc= uo1?uo2 =0uoc uo1 ? uo2 Auc ? ? ?0 uic uic理想差放对共模信号没有放大能力(完全被抑制)。 由温度漂移产生的输出电压变化，折算到输入端， 就相当与在输入端引入了共模信号。差放可有效抑 制温漂。二、 差动放大电路的分析计算1、差放的静态分析静态时：ui1=ui2=0 设电路完全对称。 由?VEE回路得 VEE=IBRb+UBE+2IERe通常，β&&1，UBE&&VEE， IBRb&&IEReVEE IE ? 2 ReUCE=VCC?（?VEE） ?ICRc ?2IERe UCE≈2VCC?IE（Rc+ 2Re ）取VEE =VCC2、差放的动态分析（1）差模特性差分放大电路的差模工作状态分为四种: a. 双端输入、双端输出（双----双） b. 双端输入、单端输出（双----单） c. 单端输入、双端输出（单----双） d. 单端输入、单端输出（单----单） 主要讨论的问题有： 差模电压放大倍数 差模输入电阻 输出电阻a）双端输入-双端输出 因输入差模信号，Re上 信号电流方向相反，无信 号压降，可视为短路。 RL两端电压变 化方向相反， 中间电位不变， 相当于等效地。 故RL分为相等 的两部分。+ uo RL/2+ uo RL/2uo uo1 ? uo2 Aud ? ? uid ui1 ? ui22uo1 ? 2ui1RL Rc // 2 ? Au1 ? ? ? Rb ? rberid ? 2 （Rb ? rbe） rod ? 2 Rcb）双端输入、单端输出uod uo1 Aud ? ? uid ui1 ? ui2 uo1 1 Rc // RL ? ?? ? 2ui1 2 Rb ? rberid ? 2 （Rb ? rbe）rod ? Rc这种方式用于将双端差分信号转换成单 端输出信号, 可用于输出负载接地的情况。c）单端输入-双端输出 单端输入信号可以 转换为双端输入。 Re 对 ie 分流极小，可忽略。 则 ui1 = ? ui2 = ui /2Rc // RL 2 Aud ? ? ? Rb ? rbe这种方式用于将单 端信号转换成双端差分 信号, 可用于输出负载 不接地的情况。d）单端输入、单端输出设ui1=ui， ui2=0 若uo=uo1，uo1 Aud ? ?0 ui――反相放大 若uo=uo2，uo2 Aud ? ?0 ui――同相放大ui2=ui， ui1=0的情况与 此相类似。（2）共模特性输入共模信号时，2管产生 的交流电流 ie 数值相同，Re 上总共模信号电流方向为2 ie 。 在画单管回路时， 为保证Re电压不变， 每单管发射极电阻 应折算为2Re。 在uic作用下，有 uo1= uo2 RL中共模信号电流为 零，相当于断开。a）双端输出uoc uo1 ? uo2 Auc ? ? ?0 uic uic说明无共模信号 放大能力。1 uic uic ? [ Rb ? rbe ? 2(1 ? ? ) Re ] ric ? ? 2 iic 2ibrod ? 2 Rcb）单端输出设uo= uo1，RLuo1且带一负载电阻RL，则uo1 ? ? R? R? L Auc ? ?? ?? L Rb ? rbe ? 2(1 ? ? ) Re uic 2 Re有源负载可见，Re对共模信号有很强的负反馈作用。 Re越 大，Auc越小，对共模干扰信号抑制能力就越强。1 ric ? [