模电第五版完整课件课件
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模拟电子电路第五版国外教材版PPT课件
R1C1
又 1 2 10，C2 0 Rin 100k，又当T 1 1时， 1 1k，
RC
RC
C 1 10nF。 100k 1k
（2）、vo 1 t vidt,则当0 t 2ms时，vo 2 t 2000t。
RC 0
RC
当t 2ms时，vo vo(2ms) 4V。
（d）、f
5kHz,
则v
' o
max
SR
31.8V
10V ,
2f
vo max 10V ,则对应的vi max vo max 1V。 10
有用的输入电压范围为（- 1V， 1V）。
2.106
取R2 R3 100k,1 R2 200, R1 100k 502。
R1
199
又 1 2 100，C1 3.18F。
Acm R4 (1 R2 R3) 0.009。 R4 R3 R1 R4
CMRR 20log Ad 60.8dB。 Acm
2.72
A C
D B
令vI1 3 0.04sin t(V ), vI 2 3 0.04sin t(V )
i vI 2 vI1 0.08sin t(mA)。
(a)直流分析
直流通路如图所示。
栅极电压VG
15 5M 5M 10M
5V
又VG VGS ID *3k (1)
假设该管工作在饱和区，忽略沟长效应，
则有 ID 1 k 'n(W )(VGS Vt)2 （2） 2L
v Do
,
D
vo
00,.9v8I (vI0.605.V65),
v I
0.65V
3.69
Iz=20mA时，VZ=6.8V，rZ=5Ω，则VZ=VZO+IZrZ， VZO=6.7V。 ① 电源电流不受限（反向击穿）
又 1 2 10，C2 0 Rin 100k，又当T 1 1时， 1 1k，
RC
RC
C 1 10nF。 100k 1k
（2）、vo 1 t vidt,则当0 t 2ms时，vo 2 t 2000t。
RC 0
RC
当t 2ms时，vo vo(2ms) 4V。
（d）、f
5kHz,
则v
' o
max
SR
31.8V
10V ,
2f
vo max 10V ,则对应的vi max vo max 1V。 10
有用的输入电压范围为（- 1V， 1V）。
2.106
取R2 R3 100k,1 R2 200, R1 100k 502。
R1
199
又 1 2 100，C1 3.18F。
Acm R4 (1 R2 R3) 0.009。 R4 R3 R1 R4
CMRR 20log Ad 60.8dB。 Acm
2.72
A C
D B
令vI1 3 0.04sin t(V ), vI 2 3 0.04sin t(V )
i vI 2 vI1 0.08sin t(mA)。
(a)直流分析
直流通路如图所示。
栅极电压VG
15 5M 5M 10M
5V
又VG VGS ID *3k (1)
假设该管工作在饱和区，忽略沟长效应，
则有 ID 1 k 'n(W )(VGS Vt)2 （2） 2L
v Do
,
D
vo
00,.9v8I (vI0.605.V65),
v I
0.65V
3.69
Iz=20mA时，VZ=6.8V，rZ=5Ω，则VZ=VZO+IZrZ， VZO=6.7V。 ① 电源电流不受限（反向击穿）
模电第五版完整课件
定了现代电力工业的基础。 。
9
麦克斯韦1831年6月出生于英国爱丁堡， 14岁在中学时期 就发表了第一篇科学论文《论卵形曲线的机械画法》，16 岁进入爱丁堡大学学习物理，三年后，他转学到剑桥大学 三一学院。在剑桥学习时，打下了扎实的数学基础，为他 尔后把数学分析和实验研究紧密结合创造了条件。 麦克斯韦在总结前人工作的基础上，引入位移电流的概 念，建立了一组微分方程。确定了电荷、电流（运动的电 荷）、电场、磁场之间的普遍联系，麦克斯韦方程组表明， 空间某处只要有变化的磁场就能激发出涡旋电场，而变化 的电场又能激发涡旋磁场。交变的电场和磁场互相激发就 形成了连续不断的电磁振荡即电磁波。麦克斯韦方程还说 明，电磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化，由此 式可证明电微波在真空中传播的速度，等于光在真空中传 播的速度。这不是偶然的巧合，而是由于光和电磁波在本 质上是相同的。光是一定波长的电磁波，这就是麦克斯韦 创立的光的电磁学说。 麦克斯韦依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、 法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完 整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而 且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学 的又一次大综合。这一理论自然科学的成果，奠定了现代 的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。
11
1824年6月26日开尔文生于爱尔兰的贝尔法斯特。原 名W.汤姆孙。 10岁时就进格拉斯哥大学预科学习。 1845年毕业于剑桥大学，1846年受聘为格拉斯哥大学物 理学教授1890～1895年任伦敦皇家学会会长。1877年被 选为法国科学院院士。 开尔文研究范围广泛，在热学、电磁学、流体力学、 光学、地球物理、数学、工程应用等方面都做出了贡献。 他一生发表论文多达600余篇，取得70种发明专利， 在电学方面，汤姆孙以极高明的技巧研究过各种不同 类型的问题，从静电学到瞬变电流。他揭示了傅里叶热 传导理论和势理论之间的相似性，讨论了法拉第关于电 作用传播的概念，分析了振荡电路及由此产生的交变电 流。他的文章影响了麦克斯韦，后者向他请教，希望能 和他研究同一课题，并给了他极高的赞誉。1855年他研 究了电缆中信号传播情况，解决了长距离海底电缆通讯 的一系列理论和技术问题。由汤姆孙和亥姆霍兹起主导 作用的在巴黎召开的国际代表大会，和1893年在芝加哥 召开的另一次代表大会，正式采用伏特、安培、法拉和 欧姆等作为电学单位，这一新的单位制，从此它们被普 遍使用。
电子技术基础(模拟部分)第五版课件(全部)
值，k为正整数。
end
2.1 集成电路运算放大器
2.2 理想运算放大器
2.3 基本线性运放电路
2.4 同相输入和反相输入放大电 路的其他应用
§引 言
➢在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中元器 件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路， 称为集成电路。简单来说，集成电路是把元器件和 连接导线全部制作在一小块硅片上而成的电路。
• 电容利用PN结结电容，一般不超过几十pF。需要大 电容时，通常在集成电路外部连接。不能制电感，级 与级之间用直接耦合；
• 二极管用三极管的发射结代。比如由NPN型三极管 短路其中一个PN结构成。
运算放大器外形图
2.1 集成电路运算放大器
1. 集成电路运算放大器的内部组成单元
集成运算放大器是一种高电压增益，高输入电阻和 低输出电阻的多级直接耦合放大电路。
(+60μV,+12V)
Avo=2×105
解：取a点（+60μV,+12V）， b点（60μV,-12V），连接a、b两点得ab线 段，其斜率Avo=2×105, ∣vP-vN∣<60 μV时，电路工作在线性区； ∣vPvN∣>60 μV，则运放进入非线性区。 运放的电压传输特性如图所示。
(-60μV,-12V)
输入输出回路没有公共端
1.5 放大电路的主要性能指标
1. 输入电阻
Ri
vt it
1.5 放大电路的主要性能指标
2. 输出电阻
vt
R o
vs 0,RL
it
注意：输入、输出电阻为交流电阻
1.5 放大电路的主要性能指标
3. 增益
反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量
end
2.1 集成电路运算放大器
2.2 理想运算放大器
2.3 基本线性运放电路
2.4 同相输入和反相输入放大电 路的其他应用
§引 言
➢在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中元器 件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路， 称为集成电路。简单来说，集成电路是把元器件和 连接导线全部制作在一小块硅片上而成的电路。
• 电容利用PN结结电容，一般不超过几十pF。需要大 电容时，通常在集成电路外部连接。不能制电感，级 与级之间用直接耦合；
• 二极管用三极管的发射结代。比如由NPN型三极管 短路其中一个PN结构成。
运算放大器外形图
2.1 集成电路运算放大器
1. 集成电路运算放大器的内部组成单元
集成运算放大器是一种高电压增益，高输入电阻和 低输出电阻的多级直接耦合放大电路。
(+60μV,+12V)
Avo=2×105
解：取a点（+60μV,+12V）， b点（60μV,-12V），连接a、b两点得ab线 段，其斜率Avo=2×105, ∣vP-vN∣<60 μV时，电路工作在线性区； ∣vPvN∣>60 μV，则运放进入非线性区。 运放的电压传输特性如图所示。
(-60μV,-12V)
输入输出回路没有公共端
1.5 放大电路的主要性能指标
1. 输入电阻
Ri
vt it
1.5 放大电路的主要性能指标
2. 输出电阻
vt
R o
vs 0,RL
it
注意：输入、输出电阻为交流电阻
1.5 放大电路的主要性能指标
3. 增益
反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量
模拟电子技术第五版课件
其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：
I VCC UCE S 12V 6mA
CM
R
2k
c
此时，Q（120uA，6mA，0V），PPT学由 习交流于 IBICM 所以BJT工作在饱和区。
19
2.3 放大电路的交流通路
2.3.1 画交流通路的原则
画出下图的交流通路
• 直流电源：内阻为零，相 当于短路
当 iC 0 时，uCEVCC
当 uCE0 时，iC VRCcC
T
图 2.2.1 基本共射放大电路
PPT学习交流
26
输出回路 输出特性
iC 0，uCE VCC
uCE
0，iC
VCC RC
直流负载线
Q
PPT学习交流
由静态工作点 Q 确 定 的 ICQ 、 UCEQ 为静态值。
27
【例】图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知
PPT学习交流
18
例题
放大电路如图所示。已知BJT
的 ß=80， Rb=300k， Rc=2k， VCC= +12V，（求1）：放大电路的Q点。此时BJT
工作在哪个区域？
（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此 时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的饱
和压降）
解：（1）
共射极放大电路
IBQ VCC R UBE3 120V 0 4ku 0AICIB8 04u 0A 3.2mA b
PPT学习交流
14
常见的共射放大电路
1.直接耦合共射放大电路 静Q点的计算
Rb2 Rb1
T
V U U
I CC
BEQ
BEQ
BQ
R
R
模电第三章2(第五版)-康华光课件
稳定静态工作点的措施
为了稳定放大电路的静态工作点，可以采取以下措施：一是采用合适的偏置电路 ，如固定偏置电路或分压式偏置电路；二是引入负反馈，减小输出信号对输入信 号的影响；三是采用温度补偿措施，减小温度变化对静态工作点的影响。
02
射极输出器
静态分析
直流工作点的确定
射极输出器的直流工作点可以通 过输入信号源和偏置电路来确定 ，以保证晶体管工作在放大区。
特点
场效应管具有输入阻抗高、噪声低、功耗小、温度稳定性好等优点。同时，由于场效应管是电压控制器件，其控 制信号为电压信号而非电流信号，因此具有较高的输入阻抗和较低的噪声。此外，场效应管还具有热稳定性好、 抗辐射能力强等特点。
场效应管放大电路
要点一
共源放大电路
共源放大电路是场效应管放大电路的 一种基本形式，其特点是输入信号加 在栅源之间，输出信号从漏极取出。 共源放大电路具有电压放大倍数高、 输入阻抗高、输出阻抗低等优点。
工作原理
基本放大电路的工作原理是，当输入信号作用于放大元件时 ，通过控制元件的电流或电压，使得输出信号在幅度上得到 放大。同时，由于负反馈的作用，可以使得输出信号稳定且 波形失真较小。
放大电路的分析方法
静态分析
静态分析是指在没有输入信号的情况下，分析放大电路的直流工作状态。通过 求解电路的静态工作点，可以了解放大电路的偏置情况，为后续的动态分析提 供基础。
互补对称功率放大电路的工作原理
在互补对称功率放大电路中，输入信号同时作用于两个晶体管，使它们交替导通和截止，从而在负载上产生放大了的 输出信号。由于两个晶体管的特性相反，它们的输出波形在时间上互补，因此称为互补对称功率放大电路。
互补对称功率放大电路的优缺点
互补对称功率放大电路具有效率高、失真小、输出功率大等优点。但是，它需要两个特性相反的晶体管， 且对电源电压和负载变化较为敏感，因此设计难度较大。
为了稳定放大电路的静态工作点，可以采取以下措施：一是采用合适的偏置电路 ，如固定偏置电路或分压式偏置电路；二是引入负反馈，减小输出信号对输入信 号的影响；三是采用温度补偿措施，减小温度变化对静态工作点的影响。
02
射极输出器
静态分析
直流工作点的确定
射极输出器的直流工作点可以通 过输入信号源和偏置电路来确定 ，以保证晶体管工作在放大区。
特点
场效应管具有输入阻抗高、噪声低、功耗小、温度稳定性好等优点。同时，由于场效应管是电压控制器件，其控 制信号为电压信号而非电流信号，因此具有较高的输入阻抗和较低的噪声。此外，场效应管还具有热稳定性好、 抗辐射能力强等特点。
场效应管放大电路
要点一
共源放大电路
共源放大电路是场效应管放大电路的 一种基本形式，其特点是输入信号加 在栅源之间，输出信号从漏极取出。 共源放大电路具有电压放大倍数高、 输入阻抗高、输出阻抗低等优点。
工作原理
基本放大电路的工作原理是，当输入信号作用于放大元件时 ，通过控制元件的电流或电压，使得输出信号在幅度上得到 放大。同时，由于负反馈的作用，可以使得输出信号稳定且 波形失真较小。
放大电路的分析方法
静态分析
静态分析是指在没有输入信号的情况下，分析放大电路的直流工作状态。通过 求解电路的静态工作点，可以了解放大电路的偏置情况，为后续的动态分析提 供基础。
互补对称功率放大电路的工作原理
在互补对称功率放大电路中，输入信号同时作用于两个晶体管，使它们交替导通和截止，从而在负载上产生放大了的 输出信号。由于两个晶体管的特性相反，它们的输出波形在时间上互补，因此称为互补对称功率放大电路。
互补对称功率放大电路的优缺点
互补对称功率放大电路具有效率高、失真小、输出功率大等优点。但是，它需要两个特性相反的晶体管， 且对电源电压和负载变化较为敏感，因此设计难度较大。
《模拟电子技术基础》(第五版)华成英 1-半导体基础知识.ppt
动，有利于漂移运动，形成漂 移电流。由于电流很小，故可 近似认为其截止。
华成英
四、PN 结的电容效应
1. 势垒电容
PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发 生变化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放 电相同，其等效电容称为势垒电容Cb。
2. 扩散电容
PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载 流子的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释 放的过程，其等效电容称为扩散电容Cd。
对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲 线可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。
华成英
2. 输出特性
iC f (uCE ) IB
对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。
饱和区
iC
放大区
为什么uCE较小时iC随uCE变 化很大？为什么进入放大状态
曲线几乎是横轴的平行线？
iB
iC iB
最大集电 极电流
c-e间击穿电压
最大集电极耗散功 率，PCM＝iCuCE
安全工作区
华成英
讨论一
2.7
PCM iCuCE
uCE=1V时的iC就是ICM
iC iB
U CE
U（BR）CEO
由图示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、β。
华成英
讨论二：利用Multisim测试晶体管的输出特性
华成英
二、杂质半导体
1. N型半导体
5
多数载流子
空穴比未加杂质时的数目 多了？少了？为什么？
杂质半导体主要靠多数载 流子导电。掺入杂质越多，多 子浓度越高，导电性越强，实 现导电性可控。
磷（P）
华成英
2. P型半导体
3
硼（B）
华成英
四、PN 结的电容效应
1. 势垒电容
PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发 生变化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放 电相同，其等效电容称为势垒电容Cb。
2. 扩散电容
PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载 流子的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释 放的过程，其等效电容称为扩散电容Cd。
对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲 线可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。
华成英
2. 输出特性
iC f (uCE ) IB
对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。
饱和区
iC
放大区
为什么uCE较小时iC随uCE变 化很大？为什么进入放大状态
曲线几乎是横轴的平行线？
iB
iC iB
最大集电 极电流
c-e间击穿电压
最大集电极耗散功 率，PCM＝iCuCE
安全工作区
华成英
讨论一
2.7
PCM iCuCE
uCE=1V时的iC就是ICM
iC iB
U CE
U（BR）CEO
由图示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、β。
华成英
讨论二：利用Multisim测试晶体管的输出特性
华成英
二、杂质半导体
1. N型半导体
5
多数载流子
空穴比未加杂质时的数目 多了？少了？为什么？
杂质半导体主要靠多数载 流子导电。掺入杂质越多，多 子浓度越高，导电性越强，实 现导电性可控。
磷（P）
华成英
2. P型半导体
3
硼（B）
模电-电子线路线性部分第五版-主编-冯军-谢嘉奎第五章PPT课件
第 5 章 放大器中的负反馈
5.1 反馈放大器的基本概念 5.2 负反馈对放大器性能的影响 *5.3 负反馈放大器的性能分析 5.4 深度负反馈
1
5.5 负反馈放大器的稳定性
2021/7/22
第 5 章 放大器中的负反馈
5.1 反馈放大器的基本概念
5.1.1 反馈放大器的组成
将放大器输出信号的一部分或全部，通过反馈网络
因净输入电流 ib = ii - if < ii
负反馈。
结论202：1/7/2R2 f 引入电压并联负反馈。
第 5 章 放大器中的负反馈
例 2 判断图示电路的反馈极性和反馈类型。
RB1 RC
VCC
○+
+
v+-i RB2
○+ vo
RE
-
RB1 RC
+
v+-i RB2
RE
vo
-
分析：
▪ 假设输出端交流短路， RE 上的反馈依然存在
将输入端交流开路则反馈系数确定afs含义并计算afsfs转换成avfs图示电路试在深度负反馈条件下估算avfse1e1因此e1图示电路试在深度负反馈条件下估算avfse2e2因此e2图示电路试在深度负反馈条件下估算avfs55实际上放大器在中频区施加负反馈时有可能因ak551判别稳定性的准则反馈放大器频率特性
vi
vo
vf
反馈网络
例如：一基本放大器， 输入正弦信号时，输出产生失真。
引入负反馈
vo 失真减小。
注意：负反馈只能减小反馈环内的失真，若输入信号本身24
产生失真，反馈电路无能为力。
2021/7/22
第 5 章 放大器中的负反馈
5.1 反馈放大器的基本概念 5.2 负反馈对放大器性能的影响 *5.3 负反馈放大器的性能分析 5.4 深度负反馈
1
5.5 负反馈放大器的稳定性
2021/7/22
第 5 章 放大器中的负反馈
5.1 反馈放大器的基本概念
5.1.1 反馈放大器的组成
将放大器输出信号的一部分或全部，通过反馈网络
因净输入电流 ib = ii - if < ii
负反馈。
结论202：1/7/2R2 f 引入电压并联负反馈。
第 5 章 放大器中的负反馈
例 2 判断图示电路的反馈极性和反馈类型。
RB1 RC
VCC
○+
+
v+-i RB2
○+ vo
RE
-
RB1 RC
+
v+-i RB2
RE
vo
-
分析：
▪ 假设输出端交流短路， RE 上的反馈依然存在
将输入端交流开路则反馈系数确定afs含义并计算afsfs转换成avfs图示电路试在深度负反馈条件下估算avfse1e1因此e1图示电路试在深度负反馈条件下估算avfse2e2因此e2图示电路试在深度负反馈条件下估算avfs55实际上放大器在中频区施加负反馈时有可能因ak551判别稳定性的准则反馈放大器频率特性
vi
vo
vf
反馈网络
例如：一基本放大器， 输入正弦信号时，输出产生失真。
引入负反馈
vo 失真减小。
注意：负反馈只能减小反馈环内的失真，若输入信号本身24
产生失真，反馈电路无能为力。
2021/7/22
第 5 章 放大器中的负反馈
模拟电子技术基础(第五版)新 完整版本 课件
3. 杂质对半导体导电性的影响 掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响，
一些典型的数据如下:
1 T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.4×1010/cm3
2 掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度: n=5×1016/cm3
3 本征硅的原子浓度: 4.96×1022/cm3
束缚电子同时受两个原子的约束，如果没有足够 的能量，不易脱离轨道。
因此，在绝对温度T=0K（-273 C）时，由于共 价键中的电子被束缚着，本征半导体中没有自由电子， 不导电。只有在激发下，本征半导体才能导电。
3、电子与空穴
当导体处于热
力学温度0K时，
导体中没有自由电
子。当温度升高或
受到光的照射时，
在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂形成；自 由电子是少数载流子， 由热激发形成。
空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质 因 而也称为受主杂质。
P型半导体的结构示意图如图所示：
空穴 硼原子核
P型半导体中： 空穴是多数载流子，主要由掺杂形成； 电子是少数载流子，由热激发形成。
3.1.4 杂质半导体
以上三个浓度基本上依次相差106/cm3 。
本节中的有关概念
• 本征半导体、杂质半导体 • 施主杂质、受主杂质 • N型半导体、P型半导体 • 自由电子、空穴 • 多数载流子、少数载流子
3.2 PN结的形成及特性
3.2.1 载流子的漂移与扩散 3.2.2 PN结的形成 3.2.3 PN结的单向导电性 3.2.4 PN结的反向击穿 3.2.5 PN结的电容效应
价电子能量增高，
有的价电子可以挣
脱原子核的束缚， 而参与导电，成为
由于随机热振动致使共价键被打破而产生 空穴－电子对
一些典型的数据如下:
1 T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.4×1010/cm3
2 掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度: n=5×1016/cm3
3 本征硅的原子浓度: 4.96×1022/cm3
束缚电子同时受两个原子的约束，如果没有足够 的能量，不易脱离轨道。
因此，在绝对温度T=0K（-273 C）时，由于共 价键中的电子被束缚着，本征半导体中没有自由电子， 不导电。只有在激发下，本征半导体才能导电。
3、电子与空穴
当导体处于热
力学温度0K时，
导体中没有自由电
子。当温度升高或
受到光的照射时，
在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂形成；自 由电子是少数载流子， 由热激发形成。
空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质 因 而也称为受主杂质。
P型半导体的结构示意图如图所示：
空穴 硼原子核
P型半导体中： 空穴是多数载流子，主要由掺杂形成； 电子是少数载流子，由热激发形成。
3.1.4 杂质半导体
以上三个浓度基本上依次相差106/cm3 。
本节中的有关概念
• 本征半导体、杂质半导体 • 施主杂质、受主杂质 • N型半导体、P型半导体 • 自由电子、空穴 • 多数载流子、少数载流子
3.2 PN结的形成及特性
3.2.1 载流子的漂移与扩散 3.2.2 PN结的形成 3.2.3 PN结的单向导电性 3.2.4 PN结的反向击穿 3.2.5 PN结的电容效应
价电子能量增高，
有的价电子可以挣
脱原子核的束缚， 而参与导电，成为
由于随机热振动致使共价键被打破而产生 空穴－电子对