第二章 模拟电路
模拟电路第二章知识点总结
2 F
2 F
) 2
5.MOS 电流源
在 MOS 模拟集成电路中，电流源的形式与 BJT 电流源相似。
MOS 镜像电流源：
Ir
IO
T1
T2
图 简单镜像电流源 MOS 镜像电流源的电路和原理、等效电路、电流与输出电阻
ro1 vgs
gm2vgs
ro 2
Ir Io Io Ir ro1gm2 ro1 ro2
(3)甲乙类工作状态：它是介于甲类和乙类之间的一种工作状态，即发射结 处于正向运用的时间超过半个周期，但小于一个周期，即导通角大于 小于 。甲 乙类工作状态又称为 AB 类工作状态。
(4)丙类工作状态：发射结处于正向运用的时间小于半个周期，集电极电流 流通的时间还不到半个周期，即导通角小于 90º。丙类工作状态又称为 C 类工作 状态。
IB
VBB
RB
I BQ
Q
O
VBEQ
交流分析：
VCC IC RL
ICQ 1 arctan RB
VBB VBE
O
iB
Q
iB ib
I BQ
VCC iC RC
o o VBEQ t
VBB VIN VBB
vBE vbe
vBE VBB VIN o
v
t
O
O
Q IB IBQ
VCEQ
arctan 1 RL
VCC
VDD
八、推挽输出级放大电路
功率放大器根据功放管导通时间的长短（或集电极电流流通时间的长短或导 通角大小），分为以下 4 个工组状态：
(1)甲类工作状态：在整个周期内晶体管的发射结都处于正向运用，集电极 电流始终是流通的，即导通角等于 180º。甲类工作状态又称为 A 类工作状态。
模拟电路工作原理
模拟电路工作原理模拟电路是电子电路领域的核心部分，它模拟了各种现实世界中的连续变化的信号。
本文将详细介绍模拟电路的工作原理，从基本概念到具体应用，帮助读者更好地理解和运用模拟电路。
一、模拟电路的基本概念模拟电路是指能够处理连续变化信号的电路，其中包括模拟信号的产生、放大、滤波、测量和处理等功能。
与之相对应的是数字电路，数字电路处理离散的信号，常用于逻辑计算和数字信号处理等领域。
二、模拟电路的基本元件模拟电路中常用的基本元件包括电阻、电容和电感。
其中，电阻用于限制电流流动，电容用于存储电荷，电感用于存储磁场能量。
这些元件在模拟电路中相互结合，在不同应用场景下发挥不同作用。
三、模拟电路的工作原理1. 放大器放大器是模拟电路中最常见的元件之一。
它通过放大电压或电流的幅度，提高信号的强度。
常见的放大器类型包括运算放大器、功放和差分放大器等。
放大器的工作原理是通过外部电源提供能量，使得输入信号被放大，并输出增强后的信号。
2. 滤波器滤波器用于选择特定频率范围内的信号。
它根据输入信号的频率，通过选择性地通过或阻断信号的不同频段来实现滤波的功能。
常见的滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
滤波器的工作原理是通过元件阻抗的变化来实现信号的选择性通过或阻断。
3. 振荡器振荡器用于产生稳定的周期性信号，常见的应用场景包括正弦波发生器和时钟发生器等。
振荡器的工作原理是通过正反馈回路，在特定的条件下产生持续的振荡信号。
振荡器的输出频率由电路参数决定，可以通过外部元件调节。
四、模拟电路的应用1. 通信系统模拟电路在通信系统中扮演着重要的角色。
它们被用于信号调制和解调、放大和滤波等功能，实现信号的传递和处理。
在手机、电视和无线电等设备中，模拟电路的应用十分广泛。
2. 传感器传感器是将现实世界的物理量转换成电信号的装置，模拟电路常用于传感器的信号处理和放大。
例如，光敏传感器可以将光强度转换成电信号，在模拟电路的帮助下测量光线的强弱。
《模拟电子技术基础》习题课1-2章-概念
三种组态为：BJT的共射、共基、共集 FET的共源、共栅、共漏
BJT
FET
差放
共射 共射 共集 共基 共源 共漏 共栅 差模 共模 （带反馈Re）
微变等效电路
p74
Ri
Ro
Av
15
模拟电路习题课（一）
共射小信号（微变）等效分析 输入电阻、输出电阻和增益
Ri
vi ii
rbe // Rb
Av
vo vi
(1 1)R'L rbe (1 1)R'L
1
R'o
rbe
1 1
//
rce1
rbe
1 1
Ro R'o // ro2 R'o
共集放大器的Ri比共射大很多
电压放大倍数接近于1（小于1）因此称为射随器
共集放大器的Ro比共射的小很多
17
模拟电路习题课（一）
共基小信号（微变）等效分析
R'i
U
反向击穿 电压VBR
2
二极管的电阻
模拟电路习题课（一）
直流等效电阻 RD：
RD
VD ID
交流（动态）电阻 rd：
rd
(
diD dvD
)Q1
2vd 2id
rd
(
diD dvD
)Q1
VT ID
3
模拟电路习题课（一）
共射（共E）BJT工作原理
以发射极（E极）作为公共端，EB结正偏，CB结反偏。
iC
参见 P12 图1.3.4
7
3. 饱和区
vCE<vBE vCB<0
4
集电结正偏
《模拟电子技术》教案
《模拟电子技术》教案第一章：绪论1.1 课程介绍了解模拟电子技术的基本概念、特点和应用领域。
理解模拟电子技术与其他相关技术（如数字电子技术、通信技术等）的关系。
1.2 模拟电子技术的基本概念学习模拟信号、模拟电路、模拟电子系统的定义和特点。
理解模拟电子技术中的重要参数和概念，如电压、电流、电阻、电容等。
1.3 模拟电子技术的应用领域了解模拟电子技术在各个领域的应用，如音频处理、信号处理、功率放大等。
学习模拟电子技术在现代科技发展中的重要性。
第二章：模拟电路基础2.1 电路元件学习常见电路元件的性质和功能，如电阻、电容、电感等。
掌握电路元件的符号表示和单位。
2.2 基本电路分析方法学习基尔霍夫定律、欧姆定律等基本电路分析方法。
掌握节点电压法、回路电流法等电路分析技巧。
2.3 电路仿真实验利用电路仿真软件进行基本电路分析和设计。
培养学生的实际操作能力和实验技能。
第三章：放大电路3.1 放大电路的基本原理学习放大电路的作用和分类，如电压放大器、电流放大器等。
理解放大电路的基本组成和原理。
3.2 晶体管放大电路学习晶体管的特性和工作原理。
掌握晶体管放大电路的分析和设计方法。
3.3 反馈放大电路学习反馈放大电路的作用和分类，如正反馈、负反馈等。
掌握反馈放大电路的分析和设计方法。
第四章：模拟信号处理4.1 滤波器学习滤波器的作用和分类，如低通滤波器、高通滤波器等。
掌握滤波器的分析和设计方法。
4.2 振荡器学习振荡器的作用和分类，如正弦振荡器、方波振荡器等。
掌握振荡器的分析和设计方法。
4.3 调制与解调学习调制与解调的基本概念和方法，如幅度调制、频率调制等。
掌握调制与解调电路的分析和设计方法。
第五章：模拟电子技术在现代科技中的应用5.1 音频处理学习音频处理的基本原理和方法，如放大、滤波、调制等。
掌握音频处理电路的分析和设计方法。
5.2 信号处理学习信号处理的基本原理和方法，如采样、量化、数字信号处理等。
掌握信号处理电路的分析和设计方法。
模拟电路子系统的设计
仪表放大器
滤波电路
2.4.2 D/A转换器
基本原理
电阻分压器和跟随器：
UO=A·Ui（0≤A≤1）
DAC和运算放大器：
UO=-Dn·Ui（0≤Dn≤1）
基本原理（续）
D/A内部构造框图
将n为二进制数字量转换成模拟量输出框图如下：
基准 电压源
N位二 进制数
数码寄 存器
N位模 拟开关
电阻译 码网络
应用
接口设计
D/A转换芯片旳选择原则：考虑芯片旳性能、 构造及应用特征。 在性能上必须满足D/A转换旳技术要求；在构 造和应用特征上应满足接口以便、外围电路简 朴、价格低廉等要求。
接口技术
1） D/A转换芯片旳性能指标 静态指标； 动态指标：建立时间、尖峰等 环境指标：增益温度参数
2） D/A转换芯片旳构造特征（原理） 数字输入：涉及接受数码制，数据格式以及逻辑电平等 数字输出：例，电流输出型、电压输出型等等 锁存特征及转换控制 参照源:参照源配制，输入数字码与模拟输出电压旳极性
状态只有“0”和“1”。数字信号能够根据需要再经 D/A变换成模拟电信号，再由电信号转换成物理量。
数字系统旳优点：抗干扰强、便于处理、可采用高 度集成旳数字器件，便于利用计算机技术等。 但不论模拟系统还是数字系统都要用模拟电子电路。
模拟电子技术第二章电流模电路基础
2.1 电流模电路的概念及特点 (Current Mode)
一、概念
电流模电路：就是能够有成效地传送，放大和处理电 流信号的电路。（以电流变化为信息载体的电路） 电压模电路：电压模电路，则是偏重传送，放大和处理电 压信号的电路并以电压为变量来分析和标定电路。 ➢ 电流模电路以电流变量作为分析与设计电路的输入和
则有：UT ln[i2i4 /(I s2 I s4 )] UT ln[i1i3 /(I s1I s3 )] 在TL回路中，若顺时针方向排列的正偏PN结数目与反
控使制时P发N则针结射有方的区：向各尺排电i寸2列流 i的4乘正I积s偏1i等1P于iNI3s反结2 时数I针目s3正相偏等Is，P4N则结顺I的s 时各针电正流偏乘积。
➢ 顺时针方向（CW）排列的正偏结数与反时针方 向（CCW）排列的正偏结数目必须相等。
跨导线性原理是B.Gilbert提出的，这个原理 可以简化非线性电路的计算，它即适用于小信 号，又适用于大信号。尤其在一个较大规模的 电路中，只要存在“跨导线性环”，就会使电 路计算大大简化。在电流模电路中，因为多施 用“匹配”技术，几乎到处都可以找到“跨导 线性环” 。
跨导线性回路原理：
第二章 电流模电路基础
（现代模拟集成电路技术）
2.1 电流模(current Mode)电路的概念及特点 2.2电流传输器 2.3 跨导线性（TL）原理 2.4由TL环路构成的电流模电路
电路如图所示，设晶体管的参数相同，
均处在放大区，且有 Ia>>IB1,Ib>>IB4,试利用
早在1989年，“电流模式信号处理”专题就已经 列入了IEEE电路与系统国际会议的议题。
不久的将来，电流模电路必将改变目前的电压模 电路统制模拟信号处理领域的局面。
模电电子线路第二章习题课
不能实现正常放大。因为输入信号被CB短 路了，所以不能进行电压放大。
不能正常放大，集电结正偏，发射结正偏，晶体管 饱和
(c)不能实现正常放大。错在静态工作点IBQ=0， 放大器截止失真；
(d)能实现小信号正常放大。
2-14 试画出图P2-14所示电路的直流通路和交流通 路。
直流通路
交流通路
(1)如工作点变为图(b)中的Q’和Q”，试分 析是出电路中哪一元件参数改变而引起的?
(2)如工作点变为图 (c)中的Q’和Q”，又是 电路中哪一元件参数改变而引起的?
解：(1)UCC不变．RB不变，IBQ不变，而变化， 工作点的变化可见(b)。若原工作点为Q， RC减小 时，移至Q’，RC增加时，移至Q”。
(2) RC不变，负载线斜率不变，UCC和RB同时变 化，上作点的变化如图(c)所示。若原工作点为Q，
UCC增加，RB也增加，工作点可移至Q’，反之， UCC下降，RB也下降．工作点可移至Q”。
2—19 放大电路如图P2—19(a)所示，已知β=50，
UBE＝0.7V，UCES=0V，RC＝2kΩ， RL＝20k Ω ，UCC＝12V。
2—13 试判别回P2—13各电路是否具有正常放 大作用?若无放大作用则说明理由并将错误处加 以改正。
因c极短接电路不能正常放大。应在c极到Ucc 之间接集电极负载电阻Rc。
因IB=0，管子截止，电路不能正常放大。应将RB 改接在b极与UCC之间。
(4)会使e结烧坏且输入信号短路，因而电路不能正 常放大，应在b极到Ucc之间接偏置电阻RB。
R1 20KΩ R2 80KΩ
R3 3KΩ
10V
V RL
31)若要求放大电路有最大的输出动态范围，问 RB应调到多大?
第二章模拟电路(康华光)课后习题答案
模拟电路（康光华）第二章课后习题答案2.4.1电路如图题2.4.1所示。
（1）利用硅二极管恒压降模型求电路的I D 和 V o 的值；（2）在室温（300K ）的情况下，利用二极管的小信号模型求v o 的变化范围。
解（1）求二极管的电流和电压mA A V R v V I D DD D 6.8106.8101)7.0210(233=⨯=Ω⨯⨯-=-=- V V V V D O 4.17.022=⨯==（2）求v o 的变化范围图题2.4.1的小信号模型等效电路如图解2.4.l 所示，温度 T ＝300 K 。
Ω≈==02.36.826mAmV I V r D T d 当r d1=r d2=r d 时，则mV V r R r V v d d DDO 6)02.321000(02.32122±=Ω⨯+Ω⨯⨯±=+∆=∆O v 的变化范围为)(~)(O O O O v V v V ∆-∆+，即1.406V ～1.394V 。
2.4.3二极管电路如图2.4.3所示，试判断图中的二极管是导通还是截止，并求出AO 两端电压V AO 。
设二极管是理想的。
解 图a ：将D 断开，以O 点为电位参考点，D 的阳极电位为－6 V ，阴极电位为－12 V ，故 D 处于正向偏置而导通，V AO =–6 V 。
图b ：D 的阳极电位为－15V ，阴极电位为－12V ，D 对被反向偏置而截止，V AO ＝－12V 。
图c ：对D 1有阳极电位为 0V ，阴极电位为－12 V ，故D 1导通，此后使D 2的阴极电位为 0V ，而其阳极为－15 V ，故D 2反偏截止，V AO =0 V 。
图d ：对D 1有阳极电位为12 V ，阴极电位为0 V ，对D 2有阳极电位为12 V ，阴极电位为 －6V ．故D 2更易导通，此后使V A ＝－6V ；D 1反偏而截止，故V AO ＝－6V 。
2.4.4 试判断图题 2.4.4中二极管是导通还是截止，为什么？ 解 图a ：将D 断开，以“地”为电位参考点，这时有V V k k V A 115)10140(10=⨯Ω+Ω=V V k k V k k V B 5.315)525(510)218(2=⨯Ω+Ω+⨯Ω+Ω=D 被反偏而截止。
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阻容耦合放大电路 阻容耦合放大电路由电阻、电容和三极管等 元器件构成。这里，我们主要测试该电路的静态 工作点、电压放大倍数、输出电阻等指标。 a. 静态工作点的测试 测试其静态工作点的电路如下图所示。
17
XMM1
5
R1 5.1k¦ ¸ 6 Rp 200k¦ ¸ 50% Key=A C1 10uF 1
首先我们利用 Multisim 提供的虚拟电流表和 电压表测试电路中相关节点的电流和电压值，然 后就可以计算差分放大电路的静态工作点。测试 的电路如图所示。
R2 10k¦ ¸ A1
+ -
R3 10k¦ ¸ A2
+ -
2 R6 47kΩ
3 DC 1e-009Ohm
0.000
A
4 DC 1e-009Ohm
R4 1kΩ
C4 10µ F
两级放大电路
29
这里，我们利用波特仪分析两级放大电路的 幅频特性和相频特性，波特分析仪的设置和使用 方法请参考书上的内容。将波特仪的输入输出端 接入电路的输入输出端，按下F5启动仿真，观察 输出波形。这了利用波特仪输出放大电路的幅频 和相频特性如下图所示。
30
波特仪输出放大电路的幅频特性和相频特性
+ -
2 R6 47kΩ
3 DC 1e-009Ohm
0.000
A
4 DC 1e-009Ohm
0.000
A
3
二极管伏安特性的测试 晶体二极管由PN结构成，因此晶体二极管的 特性就是PN结的特性。PN结的最主要特性就是单 向导电性，也就是当PN结加上不同极性的电压时， 二极管可以呈现出不同的工作特性。伏安特性是 指加在二极管上的电压与流过二极管的电流之间 关系，伏安特性曲线是描述晶体二极管的一种数 学模型。
0 5.1k¦ ¸ XMM1
C3 10uF
测试输入电阻 的电路 24
设计好如上图所示的电路，按下 F5 快捷键， 启动仿真，打开两个万用表的面板，观察万用表 的读数，然后利用公式
Ui Ri R U s Ui
就可以计算出放大器的输入电阻。输出电路 的测试方法和输入电阻的测试方法一样，这里就 不做详细的解释。
25
两级放大电路仿真分析 前面一部分对阻容耦合放大电路进行了仿真 分析，但是在很多场合，由于源信号都非常微弱， 单独一级的放大器并不能完成信号的放大任务。 此时，就需要对信号进行多级放大，才能在输出 负载上输出足够的电压和功率。常用的多级放大 电路为两级放大电路，这部分，我们利用 Multisim对两级放大电路的相关特性和指标进行 仿真分析。
8
在二极管伏安特性曲线的测试中，我们利用 了IV分析仪来进行测试，IV分析仪输出了二极管 的伏安特性曲线。这里，我们依旧利用IV分析仪 来测试 NPN 型三极管的伏安特性曲线。测试的电
路图如图所示。
XIV1
2 32
B
3
E
C
1 2 3
1 Q1
2N2222
三极管VI特性曲线的测试 9
1
设置好了IV分析仪的相关参数之后，按下F5 快捷键，启动仿真，就可看到IV分析仪输出的三 极管的伏安特性曲线，如图所示。
c. 输出电阻的测量 测量完了该电路的电压放大倍数，下来，我 们测试该电路的输入输出电阻。测试输入电阻的 电路如图所示。
XFG1 5 R1 5.1k¦ ¸ 6 C2 Rp 200k¦ ¸ 50% Key=A 8 R6 7 C1 10uF XMM2 1 3 10uF Q1 R5 10k¦ ¸ 2N2222A 2 R2 24k¦ ¸ R4 1k¦ ¸ V1 12 V 4 R3 3k¦ ¸
31
再利用双踪示波器测试该放大电路的输入输 出波形，并测量其电压放大倍数。将双踪示波器 的输入端分别接到放大电路的输入输出端，设置 相关参数，按下F5快捷键，启动仿真，观察输出 波形，如下图所示。
32
双踪示波器的输出波形
33
差分放大电路仿真分析 前面的两个放大电路都存在一个问题，就是 在工作的时候存在零点漂移的现象，当零点漂移 现象严重的时候，放大电路的性能就会受到严重 的影响。差分放大电路在解决这一问题上具有很 大的优势，因此很有必要了解差分放大电路的相 关工作特性。这里我们就用Multisim对差分放大 电路进行仿真分析。差分放大电路如下图所示。
R3 3k¦ ¸ 3 C2 10uF Q1 R5 10k¦ ¸ 2N2222A 2 V1 12 V 4
R2 24k¦ ¸
R4 1k¦ ¸
C3 10uF
0
测试阻容放大电路的静态工作点
18
静态工作点测试对话框
这里，我们使用 静态工作点分析方法 （ DC Operating Point ） 来 测 试 该 电 路的静态工作点。在 Simulate 菜 单 下 的 Analysis 中选择静态 工作点测试，弹出一 个对话框，如图所示。
IV分析仪 输出三极 管的伏安 特性曲线 10
为了更清楚的看出三极管的伏安特性曲线的 走势，我们利用 Multisim 中提供的一种分析方 法——直流扫描分析来进行分析。测试的电路图 如图所示。
1 Q1
3 2
3
2 2
2
B
E
1
1
I1 20mA 0
2N2222
1பைடு நூலகம்
1
2
V2 5V
C
1
直流扫描分析测试三极管伏 安特性曲线 11
26
在多级放大电路中，直接与信号源相连接的 为输入端，直接与负载相连接的是输出端，中间 的部分叫做中间级。输入级与中间级之间的电路 叫做前置级，前置电路的主要任务是放大电压。 经过前置级的放大，输入到输出端电压信号已经 比较大了，因此输出级的任务主要是功率放大。
27
两个单级放大电路间相连的方式成为耦合， 实现两个单级放大电路之间连接的电路叫做耦合 电路。耦合电路能够保证各级有合适的静态工作 点，保证耦合电路的接入不引起信号的失真，耦 合电路上信号的损失尽可能的小。这里，我们分 析的两级放大电路就是用耦合的方式构成的，电 路图如下图所示。
Multisim & Ultiboard 11.0
电路设计和虚拟仿真
李海燕
张榆锋
吴俊 李威威
电子工业出版社
Designed by OVALTELENT
1
第二章
模拟电路的Multisim
虚拟仿真
基本元器件特性的测试
放大电路的测试分析 信号运算电路的仿真分析 滤波，整流电路的仿真分析
2
15
0 V2 12 V
0 DC 10MOhm
0
0.000
-
A -
0.495m
V
U3 DC 10MOhm
R7 10kΩ
12 A3 R5 1kΩ 14
差分放大电路静态 工作点的测试 36
按下 F5 快捷键，启动仿真，可以看到电压表和 电流表上显示出当前测试点的测量值，
R2 10k¦ ¸ A1
+ -
R3 10k¦ ¸ A2
28
R5 100kΩ R1 5.1kΩ R3 3kΩ C2 Rp 200kΩ 70% Key=A C1 10µ F 10µ F Q1
R7 3kΩ C3
Rp1 200kΩ 65% Key=B
10µ F Q2 R9 10kΩ 2N2222A
2N2222A
R6 24kΩ
R8 1kΩ
C5 10µ F
R2 24kΩ
XIV1
1 D1
1 A K 2
1 2 3
2
二极管VI特性曲线的测试 6
1N4002
打开IV分析面板，进行相关设置。按下F5快 捷键，启动仿真，可以看到IV分析仪输出的曲线 如图所示。
IV分析仪 输出二极 管的伏安 特性曲线 7
三极管伏安特性的测试 半导体三极管也是电子线路中经常用到的一 种半导体器件，广泛的应用于各种信号放大电路 和开关电路中。三极管由 2 个 PN 结组成，按照 PN 结的不同构造，将半导体三极管分为NPN型和PNP 型。 三极管是一种非线性器件，其特性可以用伏 安特性曲线来描述。三极管的伏安特性曲线反应 了三极管的工作性能，是分析三极管电路的基本 依据。
13
这里，我们利用 Multisim 来对 N 沟道型场效 应管的伏安特性曲线进行测试，测试的电路如图 所示。
XIV1
1 2 3
3 2
3 G
D 1 S 2
1
Q1
2N3370
场效应管伏安特性曲线测试 14
设置测试的电压区间为（ 0:0.1:10V ），启 动仿真，可以看如图所示的输出结果。
IV 分析仪输出场效应管的福安特性曲线
0.000
A
1 Q1 6 U1
+
5 Q2 7 U2 2N2222A R4 510¦ ¸
+ -
0.013u
-
V
R1 510¦ ¸
R8 2N2222A 1kΩ 9 Key=A 50% 8 11 Q3 13 2N2222A 10 DC 1e-009Ohm
+ +
DC 10MOhm
0.013u
V
V1 12 V
34
2 R2 10k¦ ¸ 3 Q1 6 R1 510¦ ¸ 0 R8 2N2222A 1kΩ 9 Key=A 50% 8 11 Q3 R3 10k¦ ¸ 1 Q2 7 2N2222A R4 510¦ ¸ 0 R6 47kΩ
15
2N2222A 4 R5 1kΩ 14 R7 10kΩ
差分放大电路
35
15
2. 放大电路的测试分析
在实际的工作电路中，控制信号往往都是一 些很微弱的信号，这时就需要将信号进行放大， 使其具有足够的能量，驱动负载进行工作，这种 将输入的微弱信号加以放大的电路就是放大电路。 可以实现放大功能的电路主要有两种，分立元件 放大电路和集成运算放大电路。这部分，我们就 利用 Multisim 对阻容耦合放大电路、多级放大 电路、负反馈放大电路和差分放大电路的主要性 能指标以及电路特性进行仿真分析。