复旦大学模拟电路知识
复旦大学模拟电路二级运放实例 (1)
尹睿
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目录
1 2 引言 ..................................................................................................................... 1 电路分析 .............................................................................................................. 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 3 3.1 3.2 3.3 3.4 电路结构 ....................................................................................................... 2 电路描述 ....................................................................................................... 2 静态特性 ....................................................................................................... 3 频率特性 ....................................................................................................... 5 相位补偿 ....................................................................................................... 7 调零电阻 ....................................................................................................... 7 偏置电路 ..................................................................................................... 10 共模输入范围 .............................................................................................. 13 输出动态范围 .............................................................................................. 13 单位增益带宽（GBW） .............................................................................. 14 输入失调电压 .............................................................................................. 14
模拟电路(基本概念和知识总揽)
模拟电路（基本概念和知识总揽）1、基本放大电路种类（电压放大器，电流放大器，互导放大器和互阻放大器），优缺点，特别是广泛采用差分结构的原因。
2、负反馈种类（电压并联反馈，电流串联反馈，电压串联反馈和电流并联反馈）；负反馈的优点（降低放大器的增益灵敏度，改变输入电阻和输出电阻，改善放大器的线性和非线性失真，有效地扩展放大器的通频带，自动调节作用）3、基尔霍夫定理的内容是什么？基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律。
电流定律：在集总电路中，任何时刻，对任一节点，所有流出节点的支路电流代数和恒等于零。
电压定律：在集总电路中，任何时刻，沿任一回路，所有支路电压的代数和恒等于零。
4、描述反馈电路的概念，列举他们的应用？反馈，就是在电子系统中，把输出回路中的电量输入到输入回路中去。
反馈的类型有：电压串联负反馈、电流串联负反馈、电压并联负反馈、电流并联负反馈。
负反馈的优点：降低放大器的增益灵敏度，改变输入电阻和输出电阻，改善放大器的线性和非线性失真，有效地扩展放大器的通频带，自动调节作用。
电压（流）负反馈的特点：电路的输出电压（流）趋向于维持恒定。
5、有源滤波器和无源滤波器的区别？无源滤波器：这种电路主要有无源元件R、L和C组成有源滤波器：集成运放和R、C组成，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。
集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。
但集成运放带宽有限，所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。
6、基本放大电路的种类及优缺点，广泛采用差分结构的原因。
答：基本放大电路按其接法的不同可以分为共发射极放大电路、共基极放大电路和共集电极放大电路，简称共基、共射、共集放大电路。
共射放大电路既能放大电流又能放大电压，输入电阻在三种电路中居中，输出电阻较大，频带较窄。
常做为低频电压放大电路的单元电路。
共基放大电路只能放大电压不能放大电流，输入电阻小，电压放大倍数和输出电阻与共射放大电路相当，频率特性是三种接法中最好的电路。
复旦微电子-模拟集成电路设计-单级放大器(1)_OK
造成gm随Vin的变化不明显，提高电路的
RD
线性度。
Vout 从电流方程推导增益：
Vin M1
Vout VDD I D RD
Rs
AV
Vout Vin
ID Vin
RD
Gm RD
Id随Vin的增加缓慢，而不再是平方律关系23
共源放大器
推导Gm：
Gm
ID Vin
I D VGS
VGS Vin
Vout Vdd-Vth2
a) 当 Vin VTH 1,Vout VDD VTH 2 b) 当 Vin VTH 1, M1、M2 饱和
A
Vth1
Vin
1
2
nCox
W L
1
Vin
VTH 1
2
1 2
nCox
W L
2
VDD Vout
VTH 2
2
W L
1
Vin
VTH 1
可忽略
4
分压电路
二级管分压电路：M2采用PMOS,消除体效应。
M2 Vo=VDS1
I D1 I D2 Vo VDS1
2 1
VDS 2 VTH 2
VTH 1
M1
VDS1 VDS2 VDD
例：VDD 5V ,VTH1 1V ,VTH 2 1V ,
nCox 2.5105 A /V 2 , pCox 1.25105 A /V 2
M1 饱和
11
共源放大器
Vout
Vout VDD I D RD
VDD
1 2
μnCox
W L
Vin VTH
2 RD
Vin ,Vout Vout Vin1 VTH
复旦微电子-模拟电路-第5章+反馈
模拟电子学基础
32
复旦大学电子工程系 陈光梦
深度负反馈放大器的近似估算
深度负反馈状态： AF>>1
反馈深度：1A FA F 1 AF AF
负反馈放大器的A闭f 1A环AF F1增益可以简化为：
Af A 1 1 AF F
2020/3/12
模拟电子学基础
33
复旦大学电子工程系 陈光梦
闭环增益的变化: Af Af AAf F
A
F
两者之间的关系:
Af
A
A f A f (1 A F ) 2
A 1 A 1 AF
2020/3/12
模拟电子学基础
15
复旦大学电子工程系 陈光梦
负反馈放大器的输入阻抗
ii + vi ri A
ii + vi ri A
vf
F
rif
rif ri(1AF)
串联负反馈
2020/3/12
if
F
rif
rif
ri
1 AF
并联负反馈
模拟电子学基础
16
复旦大学电子工程系 陈光梦
负反馈放大器的输出电阻
s
+
_+
i
f
io
A vo
ro
i'o= 0
vof + F vf
s
+
+
i
_
f
io
A
ro
F if
iof vo
rof
rof
2020/3/12
模拟电子学基础
37
复旦大学电子工程系 陈光梦
负反馈放大器的频率特性
复旦微电子-模拟电路-第5章 反馈精选文档PPT课件
A
F
两者之间的关系:
Af
A
A f A f (1 A F ) 2
A 1 A 1 AF
2020/11/11
模拟电子学基础
15
复旦大学电子工程系 陈光梦
负反馈放大器的输入阻抗
ii + vi ri A
ii + vi ri A
vf
F
rif
rif ri(1AF)
串联负反馈
2020/11/11
if
F
rif
rif
ri
1 AF
并联负反馈
模拟电子学基础
16
复旦大学电子工程系 陈光梦
负反馈放大器的输出电阻
s
+
_+
i
f
io
A vo
ro
i'o= 0
vof + F vf
s
+
+
i
_
f
io
A
ro
F if
iof vo
rof
rof
rof
ro 1 AF
rof ro(1AF)
电压负反馈
电流负反馈
2020/11/11
反馈网络分离后的电压串联负反馈
vs +_+ vi rid
vf R1
ro vo
F
Rf
vof
Rf vf
R1
原来的电压 放大器
2020/11/11
考虑反馈网络影响后的 基本放大器
模拟电子学基础
23
复旦大学电子工程系 陈光梦
电压串联负反馈的例子
放大器的基本参数为：差分放大器的差模输入电阻 rid=10K,射极跟随器的输出电阻ro3=100，三级放大器 的电压增益Av0=8000。反馈网络的参数为R1=1k, Rf=20K。
复旦微电子-模拟电路-第1章+电路分析基础-89页精选文档
模拟电子学 基础
复旦大学电子工程系 陈光梦
绪论
模拟电子学的研究对象 模拟电子学的研究方法 模拟电子学的应用背景
2019/10/19
模拟电子学基础
2
复旦大学电子工程系 陈光梦
电子学的研究对象的层次
1、系统 2、模块 3、电路 4、器件
E
N
放大
/滤波
E
P
vi
VDD=+12V
模拟电子学基础
18
复旦大学电子工程系 陈光梦
拉普拉斯变换简介
定义
Fs f testdt 0
s 是一个复变量， s = s + jw
f(t) 应满足下列条件： 1）当t < 0时，f(t) = 0； 2）当t > 0时，f(t) 分段连续； 3）当t →∞时，e-st 较 f(t) 衰减得更快。
1
rs
vs
RL
R1
R3
v
R2
2019/10/19
1'
1'
1 vrs
vs
v
R2 R1 R2
rs (R1//R2)R3
1'
模拟电子学基础
30
复旦大学电子工程系 陈光梦
等效电流源定律（诺顿定律）
网络的等效关系
1
1
+ 源网络
N
负载 网络
N'
等价
负载
is rs
网络 N'
1'
1'
is＝网络 N 的端口1-1' 间的短路电流
模拟电子学基础
16
复旦大学电子工程系 陈光梦
复旦大学模拟集成电路课件
P-N结耗尽区
耗尽区宽度：
2ε ε Φ NA xn = 0 si B q N D (N A + N D )
1 2
2ε ε Φ ND x p = 0 si B q N A (N A + N D )
1
1
2
例： N A = 1019 cm −3
Φ F (p ) =
F(E) =
1 1 + e(E - E F )/kT
– 本征载流子浓度：
n i = 3.9 × 1016 T 3/2e -Eg0/2kT
室温下（300K）
n i = 1.45 × 1010 cm-3
T↑,
n i↑。 T每升高11度，Ni 为原来的2倍。
掺杂半导体的费米势
EC EF=e φF Ei Eg Ev
器件
CMOS工艺、器件物理、器件Spice参 数、*版图设计、*电路模拟
模拟集成电路的“蛋壳”模型
2002年世界模拟IC市场
模拟信号带宽的关系
集成电路工艺的趋势
对模拟电路而言，不同的应用对于不同的信号带宽
MOS和BIPOLAR器件性能
工艺进化对模拟电路的影响
• 优势
– 面积更小、寄生电容更小 – 阻抗更大、速度更快
– PLL 可得到精确的频率。 – PLL 的频率和振荡器(VCO)的特征时间常数成反比。~C/Gm – 低通滤波器中的电路和VCO 的电路是匹配的。
单极点低通Gm-C滤波器
Gm由偏置电流或电压确定，易受工艺、温度和电源 电压变化的影响
磁盘驱动器中的模块电路（2)
• 模数转换器(ADC)
– 6位ADC， – 由VCO提供采样时钟。采样频率由数字时钟恢复电路控 制。 – 偏移控制：采集63个比较器的失调电压，反馈到输入 端，抵消由此引起的失真。
复旦微电子模拟集成电路设计数模与模数转换器课件
并行数模转换器
电流按比例缩放DAC
上式中，分支电流按一定的缩放比例加权产生，例如是二进 制加权。
并行数模转换器
例1：二进制电阻加权DAC
反馈电阻用于确定DAC的增益，若RF = KR/2,
电阻的范围大：
非单调；速度快（寄生无关）
并行数模转换器
例2：R-2R梯形电路
R值相近，DAC单调，速度快。
定义最低有效位LSB：
LSB
Vref 2N
满刻度值（FS）：
满刻度范围：
数模转换器特性
量化噪声：有限精度转换器将模拟值进行数字化引入的固有 不确定性。等于无限精度DAC的模拟输出减去 有限精度DAC的模拟输出减去
DAC的动态范围：等于FSR和可分辨的最小值之比。
用分贝的形式：
数模转换器特性
DAC的信噪比：满刻度值和量化噪声均方根值之比
运放带宽的影响：若是过阻尼，则GB决定运算放大器的速度
若上例中运放的GB=1MHz。则： 假定理想输出等于Vref，则输出的稳定值为Vref的0.5LSB ： 设N=8
数模转换器测试
输入-输出测试：
输出频谱测试： 码型的基频纯度高 基准噪声小
数模转换器分类
开关阵列的编码：译码器，二进制（加权）和温度编码（不加 权）
并行数模转换器
电荷DAC的最大INL和DNL： 当只有第i个电容和Vref相连，则理想输出为
则第i位的INL： 最坏情况发生在i=1时：
二进制电容加权阵列的最坏DNL情 况发生在MSB变化时。 由等效电路，得：
并行数模转换器
电荷DAC的最大DNL：
为得到最坏情况，设C1=C+ΔC，其它电容为-ΔC。
对正弦波， 用分贝的形式：
复旦微电子考纲
复旦大学2007年入学研究生《电子线路与集成电路设计》专业课程考试大纲本复习大纲是为了便于考生对《电子线路与集成电路设计》课程进行复习而制定。
大纲提供了一些参考书目录，考生可以根据自己的实际情况选择合适的参考书。
第一部分模拟电路考试题型：问答题，分析计算题。
参考书：①童诗白等，模拟电子技术基础（第三版），高等教育，2001年②谢嘉奎等，电子线路线性部分（第四版），高等教育，1999年③蓝鸿翔，电子线路基础，人民教育，1981年总分：50分一、电路分析（③的第一章或其他电路分析教材）基本电路定律与定理：掌握基尔霍夫电压与电流定律；等效电压源定律；等效电流源定律；叠加原理。
能够运用节点电压法求解线性电路网络。
线性电路的一般分析方法：能够写出线性电路网络的传递函数。
了解稳态分析和瞬态分析的基本概念。
掌握线性网络幅频特性、相频特性的基本概念。
能够利用波特（Bode）图进行频率特性分析。
二、半导体器件（①或②）了解PN结的结构与原理，掌握PN结的伏安特性。
掌握半导体二极管的特性曲线和特性参数及其基本应用：整流、限幅、钳位。
双极型晶体管：了解双极型晶体管的结构和放大原理；掌握双极型晶体管的伏安特性；晶体管的基本模型，掌握双极型晶体管的交流小信号等效电路，并能计算其中的各个参数。
场效应晶体管：掌握场效应晶体管的结构和工作原理，分清6种类型场效应管的区别；掌握场效应晶体管的交流小信号等效电路，并能计算其中的各个参数。
三、基本放大电路（①或②）放大电路的性能指标：增益（放大倍数）、输入阻抗、输出阻抗，掌握它们的概念与计算方法。
晶体管共射放大电路：分清直流通路与交流通路；用近似估算法确定放大电路的直流工作点；用小信号等效电路方法估算放大电路的性能指标：增益、输入阻抗、输出阻抗；用图解法确定输出动态X围以及输出波形失真情况。
晶体管共基和共集放大电路：了解上述两种电路的工作原理和电路特点；能够简单估算上述两种放大电路的性能指标：增益、输入阻抗、输出阻抗；熟悉三种接法的放大电路性能指标的异同，能够在不同场合正确选择合适的电路；了解三种接法的放大电路在频率特性方面的异同。
模拟电路知识点总结资料
模拟电路知识点总结资料一、基本概念1. 电路：由电阻、电容、电感等基本元件组成的系统。
根据信号类型，电路可分为模拟电路和数字电路。
2. 模拟电路：能够处理连续变化的信号的电路。
模拟电路中的信号是连续的模拟波形，可以以任意时间间隔改变其数值。
3. 数字电路：只能处理离散的信号的电路。
数字电路中的信号是由0和1组成的脉冲波形，只在规定的时间点改变其数值。
二、基本元件1. 电阻：用于限制电流的流动，常用于控制信号的幅度和输出阻抗。
2. 电容：用于存储电荷，通常用于滤波、隔直、积分等功能。
3. 电感：用于存储磁能，通常用于滤波、隔交、微分等功能。
4. 二极管：用于实现电流的单向导通，可以作为整流器、开关等。
5. 晶体管：用于放大和控制电流，可以作为放大器、开关等。
三、基本电路1. 放大器：用于放大输入信号的幅度，常见的有运放放大器、晶体管放大器等。
2. 滤波器：用于滤除不需要的频率成分，常见的有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
3. 比较器：用于比较两个信号的大小，常见的有比较器、振荡器等。
四、基本分析方法1. 直流分析：分析电路在稳态直流条件下的性能，通常用节点法、网孔法等进行分析。
2. 交流分析：分析电路在交流条件下的性能，通常用复数分析、频域分析等进行分析。
3. 时域分析：分析电路在时间域内的性能，通常用微分方程、积分方程等进行分析。
4. 非线性分析：分析电路中的非线性元件对性能的影响，通常需要用仿真软件进行分析。
五、常用工具和软件1. 万用表：用于测量电路中的电压、电流、电阻等参数。
2. 示波器：用于观测电路中的信号波形，可以分析信号的频率、幅度、相位等。
3. 信号发生器：用于产生各种形式的信号，可以用于测试电路的响应特性。
4. 仿真软件：如Multisim、Protues等，用于构建电路模型，进行电路仿真分析。
六、常见电路应用1. 放大器：用于音频放大、射频放大等。
2. 滤波器：用于音频滤波、射频滤波等。
复旦大学2022年硕士研究生招生考试自命题科目考试大纲-878-电路与系统基础
复旦大学2022年硕士研究生招生考试自命题科目考试大纲科目代码878 科目名称电路与系统基础一、主要考试内容范围1、模拟电路部分（1）、基本放大电路放大器的基本概念；晶体管单管放大器，包括场效应管单管放大器与双极型晶体管单管放大器：共源、共射、共漏、共集、共栅、共基等基本电路的直流工作点、电压增益、输入阻抗、输出阻抗等参数的理解和计算，掌握各种基本放大电路的频率特性；多级放大器，包括基本结构、小信号放大特性和频率特性。
（2）、负反馈反馈的基本概念，包括基本结构，负反馈的4类组态形式及判断方法，负反馈的各种性能；深度负反馈放大器的近似估算；负反馈放大器的频率特性；负反馈放大器自激振荡的产生与消除。
（3）、集成运算放大器及其应用基础集成运放的主要性能参数、理想运放的概念；电流源与有源负载；差分放大器；互补输出电路的原理和特点；基于集成运放的线性电路分析。
2、数字逻辑部分（1）、逻辑代数基础逻辑代数的基本公式和基本定理；逻辑函数的化简方法。
（2）、组合逻辑电路基于门电路、常用组合逻辑电路模块的组合电路分析与设计；冒险竞争现象及其消除的方法。
（3）、时序逻辑电路触发器四种基本类型、米利模型与摩尔模型的异同和相互转换；同步时序电路的分析和设计；基本型异步时序电路的分析；简单脉冲型异步时序电路（如异步计数器等）的设计。
二、试卷结构1、模拟电路部分：2道概念题，3道解答题，共80分。
2、数字逻辑部分：2道概念题，3道解答题，共70分。
注：如果试卷结构有所变化，不再另行通知。
三、参考书目作者书名出版社出版时间版次备注陈光梦模拟电子学基础复旦大学出版社2020年7月第二版陈光梦数字逻辑基础复旦大学出版社2012年12月第三版。
模拟电路基础 知识点
模拟电路基础知识点一、知识概述《模拟电路基础知识点》①基本定义：模拟电路啊，简单说就是处理模拟信号的电路。
模拟信号呢，就像咱们生活中那些连续变化的量，像是温度啊、声音啊，它们不是一跳一跳、离散的，而是平滑变化的。
②重要程度：在电子学科里，模拟电路可是基础中的基础。
几乎所有的电子产品，像收音机、电视机、手机等里面都有模拟电路的影子。
要是不懂模拟电路，后面那些复杂的电子线路可就别想弄明白了。
③前置知识：需要先掌握一点基本的电学知识，像电压、电流、电阻这些概念。
知道欧姆定律那是更好了。
就好比盖楼得先打好地基，掌握这些前置知识，才能更好地理解模拟电路的各种神奇之处。
④应用价值：模拟电路在现实生活中的应用超级多。
比如音频放大器，能把手机或者电脑里那小小的音量信号放大，这样我们就能听到响亮的声音。
再比如传感器电路，把环境里像温度、光线这些模拟量变成电信号再进行处理。
二、知识体系①知识图谱：模拟电路是电子学这个大树干里很粗壮的一根树枝。
它和数字电路等其他知识一起构成了整个电子技术的框架。
②关联知识：和电路分析基础关系很近，像是电路的基本定律啊，在模拟电路分析中经常用到。
和半导体物理也有联系，毕竟很多模拟电路元件都是半导体材料做的。
③重难点分析：掌握难度有点大。
其中的关键点在于理解各种元件的特性，像晶体管的放大作用。
我刚开始学的时候就很头疼这些元件的特性，感觉就像要记住一堆脾气古怪的人的喜好一样。
④考点分析：在电子相关的考试里很重要。
考查方式可多了，有时候让你分析一个简单模拟电路的电压放大倍数，有时候让你设计一个小的模拟电路满足给定的条件。
就像一场考验你对模拟电路掌控能力的考验。
三、详细讲解（这是理论概念类）①概念辨析：模拟电路核心概念就是处理模拟信号的电路。
模拟信号是连续变化的，和数字信号不同。
打个比方，数字信号是一个一个台阶，模拟信号是平滑的坡道。
②特征分析：主要特点就是能处理连续变化的信号，而且电路里的电压、电流等也都是连续变化的。
复旦微电子-模拟电路-第1章+电路分析基础
1
rs
vs
RL
R1
R3
v
R2
2019/12/12
1'
1'
1 vrs
vs
v
R2 R1 R2
rs (R1//R2)R3
1&子工程系 陈光梦
等效电流源定律（诺顿定律）
网络的等效关系
1
1
+ 源网络
N
负载 网络
N'
等价
负载
is rs
网络 N'
1'
1'
is＝网络 N 的端口1-1' 间的短路电流
2019/12/12
模拟电子学基础
35
复旦大学电子工程系 陈光梦
vi 第 i 个节点的节点电压。 Yii 第 i 个节点的自导纳，即连接在节点 i和其他节点
之间的支路导纳之和，取正号。 Yij(i≠j) 互导纳，即连接在节点 i、j 之间的所有支路
导纳之和，取负号。若节点j与节点i无支路相连，则取 零。 ii 流入节点 i 的所有激励电流源之和。若流出则取 负号。
电压源的内阻一般用串联的电阻表示
电流源的内阻一般用并联的电导表示
2019/12/12
模拟电子学基础
15
复旦大学电子工程系 陈光梦
受控源
vs
负载
v 网络
is
i
负载 网络
受控电压源
受控电流源
与独立源的不同之处在于：受控源受到电路 中另一个信号（电压或电流）的控制，其输 出是那个信号的函数。
2019/12/12
P 4R.N73模ks数ys转Cte换mE
B
C
B 数字
复旦微电子-模拟电路-第6章+信号处理电路共69页文档
通带 阻带
实际的低通特性
0 p
|A()| A()
过渡带
通带
阻带
2019/9/21
0 p
模拟电子学基础
34
复旦大学电子工程系 陈光梦
有源低通滤波器的例子
此电路可以看成是
C1
一个由R1、R2、C1、 C2构成的滤波网络
vi
R1
R2
vM C2
vp
vo
加上一个同相放大
R3 R4
复旦大学电子工程系 陈光梦
对数放大器基本电路
v D fZ (iD )
VT
ln
iD Is
vo
fZ
( vi R
)
VT
ln
vi IsR
D
R
vi
vo
2019/9/21
模拟电子学基础
24
复旦大学电子工程系 陈光梦
指数放大器基本电路
iD fY (vD )
Is
exp(vD VT
)
Rf
D
vi
压传递函数为
H(s)vvoi((ss))1s[R1C1R2C2 R1CA2v0AvR1C1]s2R1R2C1C2
Av0
s2
2 0
Q0 s02
其中 0
1 ，Q
R1R2C1C2
R1R2C1C2
R1C1R2C2R1C2Av0R1C1
2019/9/21
模拟电子学基础
v
vi
vo t
2019/9/21
模拟电子学基础
18
复旦大学电子工程系 陈光梦
函数电路（1）
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则 = IC ICEO
IB
当
IC
ICEO 时，
IC IB
是另一个电流放大系数。同样，它也只与管
子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。
一般 >> 1 。
3. 三极管的三种组态
BJT的三种组态
共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示； 共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示； 共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。
模拟电路知识体系
• 总的来说就是以三极管为核心，以集成运放为主 线。
• 集成运放内部主要组成单元是差分输入级、电压 放大级、功率放大级、偏置电路。
• 集成运放的两个不同工作状态：线性和非线性应 用。
• 模拟电路主要就是围绕集成运放的内部结构、外 部特性及应用、性能改善、工作电源产生、信号 源产生等展开。
其中
IS ——反向饱和电流 VT ——温度的电压当量
且在常温下（T=300K）
VT
=
kT q
= 0.026V
= 26mV
PN结的伏安特性
3.2.4 PN结的反向击穿
当PN结的反向电压 增加到一定数值时，反 向电流突然快速增加， 此现象称为PN结的反向 击穿。
热击穿——不可逆
雪崩击穿 齐纳击穿
电击穿——可逆
输出端
uS ~
Au
Ro
输出端
u’o
输出电阻的定义：
.
Ro
=
U’o
.
I’o
RL =∞ ,
US =0
输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro越小，放 大电路带负载的能力越强，反之则差。
4. 通频带 A
Am 0.7Am
放大倍数随频率 变化曲线——幅 频特性曲线
3dB带宽
fL 下限截 止频率
上限截 fH 止频率
根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器 可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。
（1）电压放大倍数定义为: （2）电流放大倍数定义为: （3）互阻增益定义为: （4）互导增益定义为:
AU=UO/UI
AI=IO/II
Ar=UO/II Ag=IO/UI
2. 输入电阻Ri——从放大电路输入端看进去的等效电 阻，决定了放大电路从信号源吸取信号幅值的大小。
iD /mA
V (BR) IS
反 向
反向特性 O
正向特性 Vth uD /V
Vth = 0.5 V (硅管) 0.1 V (锗管)
V Vth
iD 急剧上升
击 穿
死区 电压
VD(on) = (0.6 0.8) V 硅管 0.7 V (0.2 0.4) V 锗管 0.3 V
︱V(BR) ︱> ︱V︱ > 0 iD = IS < 0.1 A(硅)几十 A (锗) ︱V︱> ︱U(BR) ︱ 反向电流急剧增大 (反向击穿)
iC=f(vCE) iB=const
输出特性曲线的三个区域:
饱和区：iC明显受vCE控制的区域， 该区域内，一般vCE＜0.7V (硅管)。
此时，发射结正偏，集电结正偏或反 偏电压很小。
截止区：iC接近零的区域，相当iB=0
的曲线的下方。此时， vBE小于死区 电压。
放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲
线基本平行等距。此时，发射结正偏， 集电结反偏。
4.1.4 BJT的主要参数
极限参数
(1) 集电极最大允许电流ICM (2) 集电极最大允许功率损耗PCM
PCM= ICVCE
• V(BR)CEO——基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。
4.3.1 图解分析法
1. 静态工作点的图解分析
• 在输入特性曲线上，作出直线 vBE = VBB iB Rb ，两线的交点 即是Q点，得到IBQ。
(a) NPN型管结构示意图 (b) PNP型管结构示意图 (c) NPN管的电路符号 (d) PNP管的电路符号
4.1.2 放大状态下BJT的工作原理
三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载
流子传输体现出来的。
外部条件：发射结正偏 集电结反偏
由于三极管内有两种载流子(自由 电子和空穴)参与导电，故称为双极 型三极管或BJT (Bipolar Junction Transistor)。
• 在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCC－iCRc，与IBQ曲 线的交点即为Q点，从而得到VCEQ 和ICQ。
2. 动态工作情况的图解分析 • 根据vs的波形，在BJT的输入特性曲线图上画出vBE 、 iB 的
波形
vs = Vsm sin ωt vBE = VBB vs iB Rb
1. 内部载流子的传输过程
发射区：发射载流子
集电区：收集载流子
基区：传送和控制载流子
（以NPN为例）
IE=IB+ IC IC= InC+ ICBO
放大状态下BJT中载流子的传输过程
2. 电流分配关系
根据传输过程可知 IE=IB+ IC
设
传输到集电极的电流
= 发射极注入电流
即 = InC
IE
通常 IC >> ICBO 则有 IC
o
u+ - u-
-Uo(sat)
理想运算放大器
理想运放及其分析依据
1）开环电压放大倍数 Auo→∞ 理想化条件： 2）差模输入电阻 rid→∞
3）开环输出电阻 ro→0 4）共模抑制比 KCMRR→∞
＋
＋
Vp
－
－
vN
＋
－
＋
Avo(vp-vN)
－
vo
理想运算放大器的特性
理想运算放大器具有“虚短”和“虚断”的特性， 这两个特性对分析线性运用的运放电路十分有用。为 了保证线性运用，运放必须在闭环(负反馈）下工作。
在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质， 可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质 主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体 称为杂质半导体。
N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷）的 半导体。
P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）的半 导体。
3.2.1 载流子的漂移与扩散
漂移运动： 由电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动。
IE
IC= InC+ ICBO
为电流放大系数。它只
与管子的结构尺寸和掺杂浓度 有关，与外加电压无关。一般
= 0.90.99 。
放大状态下BJT中载流子的传输过程
2. 电流分配关系
又设 = 1
根据 IE=IB+ IC
IC= InC+ ICBO
= InC
IE
且令 ICEO= (1+ ) ICBO （穿透电流）
特别注意： ▪ 小信号模型中的微变电阻rd与静态工作点Q有关。 ▪ 该模型用于二极管处于正向偏置条件下，且vD>>VT 。
3.5 特殊二极管
（一）稳压二极管
I/mA
(1) 结构：面接触型硅二极管
(2) 主要特点： (a) 正向特性同普通二极管 (b) 反向特性
• 较大的 I 较小的 U •工作在反向击穿状态。 在一定范围内，反向击穿 具有可逆性。
第一章 绪 论
主讲: 胡仕刚
湖南科技大学信息与电气工程学院
1.2 放大电路基本知识
一、放大电路的表示方法
放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电流 在幅度上得到了放大。放大电路为双口网络，即一个信号 输入口和一个信号输出口。
1.3 放大电路的主要技术性能指 标
1.放大倍数(增益)——表征放大器的放大能力
f
通频带： fBW=fH–fL
第二章 运算放大器
主讲: 胡仕刚
湖南科技大学信息与电气工程学院
开环电压放大倍数高(104-107)； 输入电阻高（约几百KΩ）； 输出电阻低（约几百Ω）； 漂移小、可靠性高、体积小、重量轻、价格低 。
电压传输特性 Vo=Avo(vp-vN)
+Uo(sat)
理想特性 实际特性
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。
3.2.3 PN结的单向导电性
PN结加正向电压时，呈现低电阻， 具有较大的正向扩散电流；
PN结加反向电压时，呈现高电阻， 具有很小的反向漂移电流。
由此可以得出结论：PN结具有单向 导电性。
PN结V-I 特性表达式
iD = IS (evD /VT 1)
(1)虚短
由于运放的电压放大倍数很大，而运放的输出电 压是有限的，一般在10 V～14 V。因此运放的差模输入 电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于 “短 路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接 近相等。
“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时， 可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简 称虚短。显然不能将两输入端真正短路。
iB=f(vBE) vCE=const
(1) 当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。 (2) 当vCE≥1V时， vCB= vCE - vBE>0，集电结已进入反偏状态，开始收
集电子，基区复合减少，同样的vBE下 IB减小，特性曲线右移。
共射极连接
4.1.3 BJT的V-I 特性曲线
2. 输出特性曲线
3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法
1.二极管V-I 特性的建模 将指数模型 iD = IS(e分vD段VT线性1) 化，得到二极管特性的
等效模型。 （1）理想模型
（a）V-I特性 （b）代表符号 （c）正向偏置时的电路模型 （d）反向偏置时的电路模型
（2）恒压降模型
（3）折线模型
（a）V-I特性 （b）电路模型