模拟电路知识点

模拟电路 全书 知识点
绪论
1． 模拟信号和数字信号
·模拟信号：时刻持续、幅度持续的信号（图）。

·数字信号：时刻、幅度离散的信号（图） 2．放大电路的大体知识
·输入电阻i R ：是从放大器输入口视入的等效交流电阻。

i R 是信号源的负载，i R 从信号源吸收信号功率。

·输出电阻o R ：放大器在输出口对负载L R 而言，等效为一个新的信号源（这说明放大器向负载L R 输出功率o P ），该信号源的内阻即为输出电阻。

·放大器各类增益概念如下： 端电压增益：o
V i
V A V =
源电压增益：o i
VS V s s i
V R A A V R R ==+ 电流增益：o I i
I A I =
互导增益：o
G i I A V =
互阻增益：o I i
V A I =
负载开路电压增益（内电压增益）：0L o V i
R V A V →∞
=，00L
V V L
R A A R R =
+
功率增益：0
||||P V I i
P A A A P =
= ·V A 、G A 、R A 、I A 的分贝数为20lg A ；p A 的分贝数为20lg p A 。

·不同放大器增益不同，但任何正常工作的放大器，必需1>P A 。

·任何单向化放大器都能够用模型来等效，可用模型有四种（图）。

·频率响应及带宽：o ()
()()
V i V j A j V j ωωω=
或()()V V A A ωϕω=∠
()V A ω—— 幅频相应（图）：电压增益的模与角频率的关系。

()ϕω—— 相频相应：输出与输入电压相位差与角频率的关系。

BW —— 带宽：幅频相应的两个半功率点间的频率差H L BW f f =-。

·线性失真：电容和电感引发，包括频率失真和相位失真（图） ·非线性失真：器件的非线性造成。

第二章 晶体二极管及应用电路
一、半导体知识
1．本征半导体
·单质半导体材料是具有4价共价键晶体结构的硅（Si ）和锗（Ge ）（图），一些金属化
合物也具有半导体的性质如砷化镓GaAs 。

前者是制造半导体IC 的材料，后者是微波毫米波半导体器件和IC 的重要材料。

·本征半导体：纯净且具有完整晶体结构的半导体称为本征半导体。

·本征激发（又称热激发或产生）：在必然的温度下，本征激发产生两种带电性质相反的载流子——自由电子和空穴对。

温度越高，本征激发越强。

·空穴：半导体中的一种等效q +载流子。

空穴导电的本质是价电子依次填补本征晶格中的空位，使局部显示q +电荷的空位宏观定向运动（图）。

·复合：在必然的温度下，自由电子与空穴在热运动中相遇，使一对自由电子和空穴消失的现象。

复合是产生的相反进程，当产生等于复合时，称载流子处于平稳状态。

2．杂质半导体
·在本征硅（或锗）中渗入微量5价（或3价）元素后形成N 型（或P 型）杂质半导体（P 型：图，N 型：图）。

·电离：在很低的温度下，N 型（P 型）半导体中的杂质会全数，产生自由电子和杂质正离子对（空穴和杂质负离子对）。

·载流子：由于杂质电离，使N 型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴，而P 型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。

·在常温下，多子>>少子（图1-7）。

多子浓度几乎等于杂质浓度，与温度无关；少子浓度是温度的灵敏函数。

·在相同搀杂和常温下，Si 的少子浓度远小于Ge 的少子浓度。

二、PN 结
在具有完整晶格的P 型和N 型材料的物理界面周围，会形成一个特殊的薄层——PN 结
（图）。

·PN 结（又称空间电荷区）：存在由N 区指向P 区的内电场和内电压；PN 结内载流子数远少于结外的中性区（称耗尽层）；PN 结内的电场是阻止结外两区的多子越结扩散的（称势垒层或阻挡层）。

·单向导电特性：正偏PN 结（P 区电位高于N ）时，有随正偏电压指数增大的电流；反偏PN 结（P 区电位低于N 区），在使PN 结击穿前，只有很小的反向。

即PN 结有单向导电特性（正偏导通，反偏截止）。

·反向击穿特性：当反偏电压达到必然值时，反向电流急剧增大，而PN 结两头的电压转变不大（图）。

· PN 结的伏安方程为：/(1)T v V S i I e =-，其中，在T = 300K 时，热温度当量26mV T
V 。

三、半导体二极管
·一般二极管内确实是一个PN 结，P 区引出正电极，N 区引出负电极（图）。

·在低频运历时，二极的具有单向导电特性，正偏时导通，Si 管和Ge 管导通电压典型值别离是和；反偏时截止，但Ge 管的反向饱和电流比Si 管大得多（图、图）。

·低频运历时，二极管是一个非线性电阻，其交流电阻不等于其直流电阻。

二极管交流电阻：1
D d D Q
di r dv -⎛⎫
= ⎪
⎝⎭。

二极管交流电阻d r 估算：d T D r V I ≈
二极管直流电阻：D
D D
V R I =
·二极管的低频小信号模型：确实是交流电阻d r ，它反映了在工作点Q 处，二极管的微变电流与微变电压之间的关系。

·二极管的低频大信号模型：是一种开关模型，有理想开关、恒压源模型和折线模型。

三、二极管应用
1．单向导电特性应用
二极管正向充分导通时只有很小的交流电阻，近似于一个（Si 管）或（Ge 管）的恒压源。

·整流器：半波整流，全波整流，桥式整流 ·限幅器：顶部限幅，底部限幅，双向限幅 ·钳位电路*
2．反向击穿及应用
·二极管反偏电压增大到必然值时，反向电流突然增大的现象即反向击穿。

·反向击穿的缘故有价电子被碰撞电离而发生的“雪崩击穿”和耗尽层中价电子强场激发而发生的“齐纳击穿”。

·反向击穿电压十分稳固，能够用来作稳压管（图）。

·稳压管电路设计时，要正确选取限流电阻，使稳压管在必然的负载条件下正常工作。

3．特殊二极管
·光电二极管、变容二极管、稳压二极管、激光二极管。

第三章 双极型晶体三极管及其放大电路
一、半导体BJT 结构及偏置
·双极型晶体管（BJT ）分为NPN 管和PNP 管两类（图和）。

电流操纵器件。

·当BJT 发射结正偏，集电结反偏时，称为放大偏置。

在放大偏置时，NPN 管知足C B C V V V >>；PNP 管知足C B E V V V <<。

· 放大偏置时，作为PN 结的发射结的V －I 特性是：/BE T v V E ES i I e =（NPN ），
/EB T v V E ES i I e =（PNP ）。

·电流分派（图）：在BJT 为放大偏置的外部条件下，发射极电流E i 将几乎转化为集电
流C i ，而基极电流较小。

·电流放大系数：在放大偏置时，令CN
E
i i α=（CN i 是由E i 转化而来的C i 分量），导出两个关于电极电流的关系方程：C E CBO i i I α=+ (1)C B CBO B CEO i i I i I βββ=++=+
其中1α
βα
=
-，CEO I 是集电结反向饱和电流，(1)CEO CBO I I β=+是穿透电流。

·放大偏置时，在必然电流范围内，E i 、C i 、B i 大体是线性关系，而三个电流与BE v 都是非线性指数关系。

·放大偏置时：三电极电流要紧受控于BE v ，而反偏CB v ，对电流有较小的阻碍。

阻碍的规律是；集电极反偏增大时，C I ，E I 增大而B I 减小。

·发射结与集电结均反偏时BJT 为截止状态，发射结与集电结都正偏时，BJT 为饱和状态。

二、BJT 静态伏安特性曲线
三端电子器件的伏安特性曲线一样是画出器件在某一种双口组态时输入口和输出口的伏安特性曲线族。

BJT 经常使用共射伏安特性曲线：
输入特性曲线：()CE
B BE V i f v ==常数
（图）
输出特性曲线：()B B CE i
i f v ==常数
（图）
·输入特性曲线一样只画放大区，典型形状与二极管正向伏安特性相似。

·输出特性曲线族把伏安平面分为4个区（放大区、饱和区、截止区和击穿区）放大区近似的等距离平行线，反映β近似为常数（图）。

·当温度增加时，会致使β增加，CBO I 增加和输入特性曲线左移。

三、BJT 要紧参数
·电流放大系数：直流β，直流α；交流0lim
C E
Q
i i α∆→∆=∆和0lim
C
B
Q
i i β∆→∆=∆，α、β也知足
1α
βα
=
-。

·极间反向电流：集电结反向饱和和电流CBO I ；穿透电流CEO I
·极限参数：集电极最大许诺功耗CM P ；基极开路时的集电结反向击穿电压()BR CEO V ；集电极最大许诺电流CM I 。

·特点频率T f
BJT 小信号工作，当频率增大时使信号电流c i 与b i 不同相，也不成比例。

假设用相量表示为c I ，B I ，那么c B I I β=称为高频β。

T f 是当高频β的模等于1时的频率。

四、BJT 小信号模型
·放大作用：不管是共射组态或共基组态，其放大电压信号的物理进程都是输入信号使正偏发射结电压转变，经放大偏置BJT 内部的BE v 的正向操纵进程产生较大的集电极电流转变（C i 显现信号电流c i ），c i 在集电极电阻上的交流电压确实是放大的电压信号（图）。

·小信号：当发射结上交流电压5||≤be v mV 时，BJT 的电压放大才是工程意义上的线性放大。

·BJT 混合π小信号模型是在共射组态下推导出的一种物理模型（图），模型中有七个参数：
基区体电阻b b r '—— 由厂家提供、高频管的b b r '比低频管小
基区复合电阻e b r '—— 估算式：(1)
(1)T
b e e E
V r r I ββ'=+=+，e r ——发射结交流电阻 跨导m g —— 估算300/38.5K
m C T C g I V I ====（ms ），[]m e b m e b g r g r ''=β:,关系 基调效应参数ce r —— 估算C A ce I V r /≈，A V ——厄利电压
c b r '——估算ce c b r r β≈'
以上参数知足：
e m
e b ce c b r g r r r ≈>>
>>>>''1
高频参数：集电结电容 c b C '—— 由厂家给出； 发射结电容e b C '—— 估算
c
b T
m
e b C
f
g C ''-≈
π2*
·最经常使用的BJT 模型是低频简化模型
（1）电压操纵电流源（c m b e i g v '=）模型（图）
（2）电流操纵电流源（c b i i β=）模型（图，经常使用），其中e b b b be r r r ''+=
五、放大电路大体概念
·向放大器输入信号的信号源模型一样能够用由源电压S v 串联源内阻S R 来表示，同意被放大的信号的电路模型一样能够用负载电阻L R 来表示（图）。

·未输入信号（静态）时，放大管的直流电流、电压在特性曲线上对应的点称为放大器的工作点。

工作点由直流通路求解。

·放大器工作时，信号（电流、电压）均迭加在静态工作点上，只反映信号电流、电压间关系的电路称为交流通路。

·放大器中的电压参考点称为“地”，放大器工作时，某点对“地”的电压不变（无交流电压），该点为“交流地”。

·交流放大器中的耦合电容能够隔间电容两头的直流电压，并无衰减地将电容一端的交流电压传送到另一端，耦合电容上应大体上无交流电压（交流短路）。

傍路电容也是对交流
电流短路的电容。

·画交流通路时应将恒压源短路（ 无交流电压），恒流源开路（ 无交流电流）；耦合、傍路电容短路（ 无交流电压）（图）。

·画直流通路时应将电容开路（电容不通直流），电感短路（电感上直流电压为零）。

六、BJT 偏置电路
1．固定偏置电路（图）
·特点：简单，尽管B I 随温度转变小；但输出特性曲线上的工作点（CE V 、C I ）随温度转变大。

·Q 点估算：CC BE B b
V V I R -=
，B C
I
I β≈，C C CC CE R I V V -= ·直流负载线 CC CE
C C
V v i R -=
·作图求Q 点：在输出特性曲线上，直流负载线与B B i I =的交点。

2．基极分压射极偏置电路（图）
·特点：元件稍多。

但在知足条件10>E R β（21//R R ）时，工作点Q （CE V ，C I ）随温度转变很小，工作点稳固。

缘故是存在直流负反馈。

·Q 点估算：
E
BE CC E C R V R R R V I I /)(
2
12
-+≈≈，()CE CC C E C V V R R I ≈-+
直流负载线
E C CE
E C CC C R R v R R V i +-
+≈
以上近似计算在知足)//(1021R R R E >β时有足够的准确性。

七、大体共射放大器的大信号分析
·交流负载线（图）是放大器工作时，动点（CE v ，C i ）的运动轨迹。

交流负载线通过
静态工作点，且斜率为L C R R //1-。

·非线性失真：因放大器中晶体管的伏安特性的非线性使输出波形显现失真。

非线性失真使输出信号含有输入信号所没有的新的频率分量。

大信号时，使BJT 进入饱和区产生饱和失真；使BJT 进入截止区，产生截止失真。

NPN 管CE 放大器的削顶失真是截止失真；削底失真是饱和失真。

关于PNP 管CE 放大器那么相反。

·将工作点安排在交流负载线的中点，能够取得最大的无削波失真的输出。

2．CE 、CB 、CC 放大器大体指标v A ，管端输入电阻i R '，管端输出电阻0
R '。

用电流操纵电流源（
c b i i β=）BJT 低频简化模型（图2-24）导出的三个组态的上述大
体指标由表3-1归纳。

3． 高输入电阻和电流放大系数可采纳复合管（图、） 复合BJT 是模拟IC 中的一种工艺（又称达林顿组态）。

表 BJT 三种大体放大器小信号指标
八、放大器的频率响应 1. 大体知识
·对放大器输入正弦小信号，那么输出信号的稳态响应特性即放大器的频率响应。

·在小信号且不计非线性失真时，输出信号仍为正弦信号。

故能够用输出相量o X 与输入相量i X 之比，即放大器的增益的频率特性函数()A j ω来分析放大器的频率响应的特性。

·()()/()j o i A j X X A e φωωω==
——()A ω表示输出正弦信号与输入正弦信号的振幅之比，反映放大倍数与输入信号频率的关系，故称()A ω为增益的幅频特性（图）；
——()ϕω是输出信号与输入信号的相位差，它反映了放大器的附加相移与输入信号频率的关系，故称()ϕω为增益的相频特性。

· 放大器在低频段表现出增益的频率特性的缘故是电路中的耦合电容和旁路电容在频率很低时不能视为交流短路，使交流通路中有电抗元件，从而造成输出的幅度和附加相位与信号频率有关；放大器在高频段表现出增益的频率特性的缘故是晶体管内部电抗效应在高频时必需考虑（如PN 结电容的容抗不能再视为∞），使等效电路中存在电抗，造成输出与频率有关。

CE 放大器 CB 放大器 CC 放大器
简化交流通路
A V
be L
r R '-
β（大，反相）
(r b ’e >>r bb’) be L
r R 'β（大，同相）
(r b ’e >>r bb’) ()()L be L
R r R '++'+ββ11（<1，同相）
(r b ’e >>r bb’)
i R '
r be (中)
(1+β)r e (r b ’e >>r bb’)
β+1be
r (小)
r e (r b ’e >>r bb’)
r be +(1+β)L R '
(大) (1+β)(r e +L R '
) (r b ’e >>r bb’) o
R ' —r ce (大，与信号源内阻有
关) r ce —’c
(很大，与信号源内阻有关)
β+'+1S
be R r (小，与R S 有关),
(B S S
R R R //=') 应
用
功率增益最大，R i ﹑R o 适中，易于与前后级接口，
使用广泛。

高频放大时性能好，常与CE 和CC 组态结合使用。

如CE-CB 组态﹑CC-CB 组态。

R i 大而R o 小，可作高阻抗输入级和低阻抗输出级，隔离级和功率输出级。

·当信号频率降低（或升高）到使()A ω下降到中频段增益0A 的倍时所对应的频率称为放大器的低频截止频率L f （或高频截止频率H f ）。

·放大器的通频带是BW 概念为H L BW f f =-,BW 又称3dB 带宽。

·当对放大器输入频带信号，假设输入信号频率的范围超过BW 时，输出波形会因此发生畸变，此即放大器的频率失真。

频率失真分为幅频失真和相频失真。

前者是()A ω转变所致，后者是()ϕω不与ω成正比所致。

·频率失真与非线性失真的重要区别：关于前者，输出信号没有新的频率分量，且只有输入信号频超过BW 时才有频率失真的问题。

·在直角坐标系下画出的()~A ωω曲线称为幅频特性曲线；()~ϕωω曲线称为相频特性曲线。

2. 波特图——放大器对数频率特性曲线
·波特图的频率轴按ωlg 定刻度位置，但仍标示频率ω的值。

对数频率轴的特点是每10倍频程相差一个单位长度，且0=ω点在频率轴-∞处。

·幅频波特图的纵坐标按()A ω的分贝刻度，即所谓分贝线性刻度。

相频波特图的纵坐标仍按()ϕω的角度刻度。

·波特图的优势是易于用渐近线方式近似作频率特性曲线。

渐近线波特图绘法*：
·第一要判定)(ωj A 是低频段仍是高频段的频率特性函数（全频段)(ωj A 另行讨论）。

)(ωj A 的通式为：
1212()()()
()()()
()m n K j z j z j z A j j P j P j P ωωωωωωω---=
--- 若m n =，那么为)(ωj A L ；假设m n >，那么为)(ωj A H 。

1．低频波特图画法
·将每一个极零点因子化成以下形式
)
1()1)(1()1()1)(1()(21210ωωωω
ωωωj P j P
j P j z j z
j z A j A n m L ------
=
（m n =，0<i P ）
（1）画幅频波特图；在幅频特性平面上画出每一个因子（包括中频增益0A ）的幅频渐近线波特图，然后相加。

每一个因子对幅频波特图的奉献如下：
·0A 的奉献为||lg 200A ，即一条与ω无关的水平线；
·极点因子
)
1(ωj P i
-
在极点频率i P 左侧奉献负分贝，斜率为20dB/dec 。

·零点因子
)
1(ωj z i
-
在零点频率i z 右边奉献正分贝，斜率为20-dB/dec 。

（2）画相频波特图：在相频特性平面上画出每一个因子（包括0A ）的相频渐近线波特图，然后相加。

每一个因子的奉献如下：
·00>A ，那么对相频波特图奉献为0o 。

·00<A ，那么对相频波特图奉献为o
180±。

·极点因子
)
1(ωj P i
-
，在||10i P 频点的左而奉献正角度。

在||1.0|~|10i i P P 区间斜率为45o /dec 。

||i P 频点为45o ，小于||1.0i P 处维持90o 。

·零点因子
)
1(ωj z i
-
在||10i z 左侧奉献角度，在||10|~|1.0i i z z 区间斜率为o 45±/dec ；
在||i z 频点处为45o （或o 45-），在||i z 处为90o （或o
90-），小于||i z 时保
持90o （或o
90-），角度的符号与零点因子幅角的符号一致。

2．高频波特图的画法
将)(ωj A H 中每一个极零点因子化成以下形式
)
1()1)(1()1()1)(1()(21210n
m
H P j P j P j z j z j z j A j A ωωωω
ωωω------
=
（m n >，0<i P ）
（1）画幅频波特图
画出每一个因子（包括0A ）对幅频波特图的奉献，然后相加，其规律如下： ·0A 奉献的分贝为||lg 200A ，即一条与ω无关的水平线
·极点因子)
1(ωj P i
-
在||i P 右边奉献负分贝，斜率是20-dB/dec 。

||i P 右边奉献正分贝，斜率是20dB/dec 。

·零点因子在
（2）画出相频波特图
)1(ω
j z i
-
画出每一个因子对相频波特图的奉献，然后相加。

其规律如下： ·0A 的奉献是0o （00>A ）或180o （00<A ）。

在
||1.0i P 右边奉献负角度，斜率o 45-/dec ；在10||i P ≥时，奉·极点因子献
达到o
90-。

在||i Z 右边奉献角度，斜率为45o /dec （或o 45-/dec ）。

在 ·零点因子
10||i Z ≥时，奉献达到并维持90o （或o 90-）。

角度符号与零点因子幅角的符号相同。

3．全频段)(ωj A 波特图的绘制
第一要画出放大电路的交流通路，大电容视为短路，将BJT 的高频小信号模型带入其中，取得高频等效电路，求出高频()H A j ω；保留大电容，将BJT 的低频小信号模型带入，求出低频()L A j ω。

识别)(ωj A 中的高、低频极点和零点，然后将极、零点因子别离写成绘波图所需形式，再按前面两节的方式绘出波特图。

从中频除法碰到的高、低频段第一个柺点所对应的频率即为上限频率H f 和下限频率L f 。

第四章 场效应管（FET ）及大体放大电路
场效应管（FET ）是电压操纵半导体器件，体积小、重量轻、耗电省、寿命长；输入
阻抗高，在大规模和超大规模集成电路中取得了普遍的应用。

一、场效应管（FET ）原理
·FET 别离为JFET 和MOSFET 两大类。

每类都有两种沟道类型：N 沟道和P 沟道。

而MOSFET 又分为增强型和耗尽型（JFET 属耗尽型），故共有6种类型FET （表）。

·JFET 和MOSFET 内部结构有较大不同，但内部的沟道电流都是多子漂移电流。

一样情形下，该电流与GS v 、DS v 都有关。

·沟道未夹断时，FET 的D-S 口等效为一个压控电阻（GS v 操纵电阻的大小），沟道全夹断时，沟道电流D i 为零；沟道在靠近漏端局部断时称部份夹断，现在D i 要紧受控于GS v ，而DS v 阻碍较小。

这确实是FET 放大偏置状态；部份夹断与未夹断的临界点为预夹断。

·在预夹断点，GS v 与DS v 知足预夹断方程：
耗尽型FET 的预夹断方程：P GS DS V v v -=（P V ——夹断电压） 增强型FET 的预夹断方程：T GS DS V v v -=（T V ——开启电压）
·各类类型的FET ，偏置在放大区（沟道部份夹断）的条件由下表总结。

)
1(1
i P j ω-(1)i
j Z ω
-
FET 放大偏置时GS v 与DS v 应知足的关系
极 性
放大区条件 V DS
N 沟道管：正极性(V DS >0) V DS >V GS －V P (或V T )>0 P 沟道管：负极性(V DS <0) V DS <V GS －V P (或V T )<0 V GS
结型管： 反极性 增强型MOS 管：同极性 耗尽型MOS 管：双极型
N 沟道管：V GS >V P (或V T ) P 沟道管：V GS <V P (或V T )
·偏置在放大区的FET ，GS v ~D i 知足平方律关系：
耗尽型：
2
)
1(P GS DSS D V v I i -
=（DSS I ——零偏饱和漏电流）
增强型：2
)(T GS D V v k i -=*
· FET 输出特性曲线反映关系
参变量
GS V
DS D v f i )(=，该曲线将伏安平面分为可变电阻区
（沟道未夹断），放大区（沟道部份夹断）和截止区（沟道全夹断）；FET 转移特性曲线反映在放大区的关系)(GS D v f i =（现在参变量DS V 阻碍很小），表画出以漏极流向源极的沟道电流为参考方向的6种FET 的转移特性曲线。

二、FET 放大偏置电路
·源极自给偏压电路（图）。

该电路仅适用于耗尽型FET 。

有必然稳Q 的能力，求解该电路工作点的方式是解方程组：
22() [FET ()]GS D DSS
d GS T P GS
S D v i I v i k v V V v R i
⎧
=-=-⎪⎨
⎪=-⎩对于增强型,用关系式
·混合偏压电路（图）。

该电路能用于任何FET ，在兼顾较大的工作电流时，稳Q 的成
效更好。

求解该电路工作点的方式是解方程组：
⎪⎩
⎪
⎨⎧-+=D
s CC GS i R R R R V v 212平方律关系式
以上两个偏置电路都不可能使FET 全夹断，故应舍去方程解中使沟道全夹断的根。

三、FET 小信号参数及模型
·迭加在放大偏置工作点上的小信号间关系知足一个近似的线性模型（图低频模型，图高频模型）。

·小信号模型中的跨导
Q GS
D m v i g ∂∂=
m g 反映信号gs v 对信号电流d i 的操纵。

m g 等于FET 转移特性曲线上Q 点的斜率。

m g 的估算：耗尽管
D
DSS P m I I V g ||2
=
增强管D m kI g 2=
·小信号模型中的漏极内阻
Ds
ds D
Q
v r i ∂=
∂
ds r 是FET “沟道长度调效应”的反映，ds r 等于FET 输出特性曲线Q 点处的斜率的倒
数。

四、大体组态FET 小信号放大器指标
1．大体知识
·FET 有共源（CS ）、共漏（CD ）和共栅（CG ）三组放大组态。

·CS 和CD 组态从栅极输入信号，其输入电阻i R 由外电路偏置电阻决定，i R 能够专门大。

·CS 放大器在其工作点电流和负载电阻与一个CE 放大器相同时，因其m g 较小，||V A 可能较小，但其功率增益仍可能专门大。

·CD 组态又称源极输出器，其1V A <。

在三种FET 组态中，CD 组态输入电阻专门大，而输出电阻较小，因此带能力较强。

·由于FET 的电压电流为平方关系，其非线性程度较BJT 的指数关系弱。

因此，FET 放大器的小信号线性条件对GS v 幅度限制会远大于BJT 线性放大时对be v 的限制（be v <5mV ）。

2．CS 、CD 和CG 组态小信号指标 由表归纳总结。

表大体组态放大器小结
CS 组态 CD 组态 CG 组态
简 化 交 流 通 路
A V
L ds m R r g '-//
大，反相放大器
L ds m L
ds m R r g R r g '+'//1//
小于1，同相放大器
L m R g '≈( 条件：L ds R r '〉〉)
大，同相放大器
i R '
∞，很大 ∞，很大
m L
m ds
L g R g r R 11≈
'++'，较小
(条件：
m
L ds g R r 1
〉〉
'〉〉)
o
R ' r ds ，较大
m m ds g g r 1
1//
≈
，较小
>r ds ，最大
A I 决定于R G ，A I >>1
决定于R G ，A I >>1
A I <1 类似
CE 放大器
CC 放大器
CB 放大器
第五章 功率放大器
1．大体概念
·功率放大器作为多级放大器输出级，目的是提高输出信号的功率。

器件工作于大信号状态，故小信号等效电路分析方式不适用。

·功放关注的指标要紧有：
效率 O
CC
P P η=
平均输出信号功率电源消耗的平均总功率
最大输出信号功率max o P
非线性失真系数D
·功放管工作于接近极限参数状态，故功放管平安利用是设计功放要考虑的问题。

对BJT 功放管，利用中不能超过CM P ，CEO BV 和CM I 。

·按功放管的导通的时刻不同，功放可分为甲类（A 类）、乙类（B 类）、丙类（C 类）和丁类（D 类）。

对阻性负载功放，只能工作在甲类或乙类（双管电路）。

丙类功放一样是以LC 回路作负载的高频谐振功放。

·甲类和乙类电阻负载功放比较：
甲 类
乙 类
功放管 单管（图） 对管（图） 非线性失真 优于乙类 有交越失真问题 电源功率CC P
与输入信号无关， 静态时仍消耗功率。

输入越大，CC P 越大。

静态时电源几乎不消耗功率
管耗C P 静态时最大。

静态时为零，
激励在某一状态时C R 最大。

效率η η<25%
η<%
对功放管的功率容量的利用 低，CM o P P 5.0max <
高，CM o P P 5max ≤
2．OCL 和OTL 电路
·OCL 电路：正负双电源供电的NPN-PNP 互补推挽功放（图）。

· OCL 电路的分析计算：功放管工作在大信号状态，用图解法分析（图）
·OTL 电路：正负单电源供电的NPN-PNP 互补推挽功放（图）。

·OTL 正常工作的条件是：（1）静态时两发射极连接的节点处电压1
2
K CC V V =
； （2）耦合电容必需足够大，使一个周期内，C V 维持12
CC V 几乎不变。

·OTL 电路存在的问题及解决：自举电路（图）
OCL 和OTL 功放的公式聚集
OCL 功放
OTL 功放
原 理 电 路
指
标
P omax
L CC
R V 2
21（满激励时）
L CC
R V 2
81（满激励时）
P CCmax
L CC
R V 2
2π（满激励时）
L CC
R V 2
21π（满激励时）
max η
4π
（满激励时） 4π
（满激励时）
P T1max
max
O L
CC
P .R V 2012
2=π
[)/(64.0L CC cm R V I =时]
max
O L
CC
P .R V 20412
2=π
[)/(64.0L CC cm R V I =时]
极限参
数限
制 BV CEO CC CEO V BV 2> CC CEO V BV >
I CM
L CC CM R /V I > L CC CM R V I 2>
P CM max O CM P .P 20>
max O CM P .P 20>
3. 功率BJT 的选择：1max max 0.2CM T o P P P >≈；()2BR CEO CC V V >;CC
CM L
V I R >
4. 甲乙类功放：乙类功放在输入信号过零时，因功放管未导通而使输出为零的现象称为交越失真（图）。

能够给功放管加必然的放大偏置使其工作在甲乙类（图、）来排除交越失真。

但效率也会有所降低。

第六章 集成电路（IC ）运算放大器
一、半导体IC 电路特点
在半导体集成电路中，晶体管工艺简单且占芯片面积小；电路结构与元件参数具有对称性；可制小电阻（用半导体体电阻实现），但大电阻用有源器件替代，；可实现小电容无法集成大电容及任何电感；多采纳复合结构的电路。

依照IC 工艺的这些特点，IC 电路设计思想是尽可能多用晶体管，少用电阻（专门是阻值大的电阻），尽可能不用电容。

二、恒流源
1．恒压源与恒流源大体概念
·恒压源与恒流源都是耗能的电路装置。

·恒压源的特点是：端口电压随电流转变很小，或即内阻0r 很小。

·恒流源的特点是当端口电压转变时，流过恒流源的电流转变很小，或即内阻0r 专门大。

二者比较如下表：
恒 压 源
恒 流 源
理 想
模型
伏安 特性 曲线
实 际 线性 近似 模型
2．模拟IC 中的恒流源
·镜像恒流源（图，图5-13a ）
参考电流
R V V I BE CC R 1
-=
恒流源电流
β/212+=
R
C I I
特点：1>>β时R C I I ≈2，故2C I 是R I 的镜像。

该恒流源内阻不够大，镜像精度不高。

·微电流恒流源（图）
参考电流
R V V I BE CC R 1
-=
恒流源电流关系式：
222ln C R T C I
I
R V I =
特点：用不大的电阻两个能够实现μA 级的恒流源，故易于集成。

该恒流源内阻大。

2C I 对电源电压波动不灵敏。

·多路恒流源（图） 参考电流CC BE
REF e
V V I R R -=
+
恒流源电流1212,e e C REF C REF e e
R R
I I I I R R ≈
≈
特点：内阻大，利用灵活。

3．恒流源在模拟IC 的应用
·IC 放大器中的偏置电路（如恒流源差放图，） ·用恒流源作（集电极）有源负载放大器（图）：采纳集电极有源负载的CE 放大器，在后级输入电阻专门大的条件下，能够大大提高电压增益。