模电第三章
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模电第三章
.
[例3.3.1]
5.
Ausm
'
增益带宽积
| Ausm BW || Ausm f H |
fH 1 2R 'C '
.
.
rb 'e Ri g m RC Rs Ri rbe
C Cb 'e (1 g m RC )Cb'c
rb 'e Ri 1 | Ausm f H | g m RC RS Ri rbe 2R 'C '
(2) 特征频率fT |β|的值下降为1时的频率定义为三极管 的特征频率fT fT 0 f (3)共基截止频率fα |α|的值下降到0.707α0时的频率定义 为三极管的共基截止频率fα f (1 0 ) f 三者的关系: f fT f
3.3 单管共射放大电路的频率响应 定性分析: 在低频段，由于隔直电 容的电抗增大，信号在电 容上的压降也增大，电压 放大倍数将降低,并产生超 前的附加相位移. 在高频段，三极管的极 间电容并联在电路中，将 使电压放大倍数降低。并 产生滞后的附加相位移.
拓宽视野，在较小的坐标
范围内表示宽广频率范围的变化情况。
3.1.5 高通电路和低通电路 1、高通电路
Au
. .
Uo Ui
R 1 R j C
1 fL 1 j f
Au
.
1 fL 1 f
2
fL arctg f ( RS rb 'b )Cb 'e
3.3.3 直接耦合单管共射放大电路的频率响应 直接耦合放大电路的下限频率fL =0, 在 高频段其电压放大倍数仍将下降。
模拟电子第三章
13
(2)输入特性
iI/mA
-1.0 - 0.5
0.5
O
-0.5
1.0 1.5 2.0
1.4
uI/V
V
iI
mA
+
u_ I
Vcc
&
uO
-1.0
-1.5
40A
-2.0 (a)输入特性
(b)测试电路
①输入短路电流：IIS=-1.07mA
②输入漏电流：IIH= 1IB1( 1<0.01) 约为40 A
35
4.加电后，CMOS器件输入端不能悬空 ①输入电位不定（此时输入电位由保护二极管 的反向电阻比来决定），从而破坏了电路的正 常逻辑关系； ②由于输入阻抗高，易接受外界噪声干扰，使电 路产生误动作； ③极易使栅极感应静电，造成栅击穿。
36
二、其它类型的CMOS电路
1.CMOS与非门 (1)电路结构 两个反相器的负载管并联，驱动管串联。 (2)工作原理
图3.2.16 54LS/74LS系列与非门（54LS/74LS00)的电路结构
25
表3.2.1 不同系列TTL门电路的性能比较
参数名称
TTL门电路系列名称
54/74 54H/74H 54S/74S 54LS/74LS
tpd(ns) 10
6
4
10
功耗/每门 (mW)
10
22.5
20
2
pd(ns·mW) 100 135
IIH:负载门输入漏电流。
29
②只有一个OC门输出低电平：(uOUO(Lma)x)
V C C u O R L (I G (m m a IIx ) L)
RL
VC CuO IG(max)mIIL
模电课件第三章(模拟电子技术基础第四版童诗白华成英)
Ri Ri1 R1 // R2 // rbe1 1.52k
直接耦合电路的特殊问题
R1 RC1 R2 T1 RC2
+UCC
T2
RE2
ui
uo
问题 1 :前后级Q点相互影响。
增加R2 、RE2 : 用于设置合适的Q点。
R1 RC1
RC2 T1 T2
+UCC
uo
R2
ui
有时会将 信号淹没
d
(2)共模( common mode) 输入
ui1 = ui2 = uC
U oc 共模电压 Ac 放大倍数: Uc
(一) 差模输入
RC RB T1 均压器 ui R
+UCC uo T2 RE
RC RB
R
–UEE
1 u i1 u i u d 2 1 u i 2 u i u d 2
T2
C11
C12
C22 uo
uo u i
CE
RE2
Ri
放大电路一
放大电路二
+VCC
R1 RC T1 ui R2 RE1 CE
+VCC RB C21 uo u i C22 T2 RE2 uo
C11
C12
Ri 1. 求直接采用放大电路一的放大倍数Au和Aus。
2. 若信号经放大电路一放大后，再经射极输出 器输出，求放大倍数Au、Ri和Ro 。
RB ib1
RC
RB rbe1
Ad1 Ad 2
B1 C1 rbe1 E
ui1
ib1
RC
uod1
差模电压放大倍数:
RC RB R ib1
uod Ad ui
模拟电子技术基础第四版第3章
RE1
+ CE1
RE2
uo
ui如为低频信号,
缺点:低频特性差，不能放大变化缓慢的信号； 可否放大? 在集成电路中不能制造大容量电容，因此阻容耦合放大电路不
便于集成化。
优点:各级之间的直流通路各不相连，各级的静态工作点相互独立， 电路的分析设计和调试简单。在分立元件电路中应用非常广泛。
3.2 多级放大电路的分析方法
当共集放大电路作第一级时，输入电阻Ri与其负载，即第二级的 输入电阻Ri2有关；而当共集放大电路作最后一级时，输出电阻 Ro与其信号源内阻，即倒数第二级的输出电阻Ro1有关。(二级)
.
Ii
.
Ie E Ib
•
C Io
RS +
us
.
Ui
.
RE rIbeb RC
RL
.
Uo
Ri
B
Ro
Ri RB1 // RB2 //[rbe (1 )RE ]
RB
ui1 ui
ui2 b
RC uo
uo1
T1
RC+VCC
uo2 RB
T2
RE
VEE
双端输入
a
RB
ui1 ui
ui2 b
RC uo
uo1
T1
RC+VCC
差模信号
uid=ui1–ui2 =ui
共模信号
uo2 T2
uic = u( i1 +ui2 )/2= 0 RB
RE
VEE
ui1， ui2：
一对差模信号分
•
Uo1
RB3
•
RE2 RL Uo
C2
Ro1
Ro
模电课件第三章
VR IZ
VO
当VCC或RL变化时，能自动调整IZ的大小
使VR=IR· R改变，从而使VO基本不变。 例如: 当VCC变大，RL不变时的调节过程如下：
VCC VO IZ IR VR
VO ———————|
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3.5.2 变容二极管
（二极管的 PN结在外电场的作用下，电子/空穴扩散量的变化）。 用于超高频段某范围频率的电子调谐。 3.5.4 光电子器件
3.4
基本电路及其分析方法
二极管正向V-I特性的建模在电子电路中应用广泛。如在整流、 检波、开关控制、稳压、限幅、变容、发光指示等电路中的应用。
3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法
R VDD iD iD(mA)
二极管V—I 特性曲线
VDD/R
D ID Q
斜率为-1/R的负载线
由KVL得：
O
VD
1）P型半导体 掺入多出空穴元素的半导体；导电以空穴为主。 掺入少量3价元素——硼。 硼原子外层有3个电子，与硅组成 共价键后，因缺1个电子而形成空穴。
硼原子在硅晶体中能接受电子，称硼为“受主杂质”，或 P 型 杂质。除硼外，镓、铝、铅、铟外层也是3个电子。 在P型半导体中，多子——空穴；少子——自由电子。
3、 PN结的反向击穿 反向击穿有两种：电击穿和热击穿。 1）电击穿
当反向电压增加到一定程度时，可能产生电击穿。强电场→自
由电子、空穴数↑ →反向电流↑（陡增） 。有两种：
雪崩击穿：VF↑→内电场↑→自由电子、空穴获得的能量↑→ 碰撞电离→载流子的倍增效应→电流急剧放大 。
齐纳击穿： 强电场可直接破坏共价键结构，分离电子空穴对，形成较大的 反向电流，这是杂质浓度大的PN结而具有的特性。 利用这一特点，可制成 稳压二极管。 注：反向电流不超过一定值，不会使结温过高，电击穿是可逆的。
模拟电子技术基础第三章
1．阻容耦合
Rb1
RS
Cb+1
+
+
us
ui
-
-
Rc1
+
Cb 2
Rb2
T1
+ UCC
R
c2
+
Cb3
T2
+
RL uo
-
信号源US经耦合电容Cb1与第一级的输入电阻 Ri1联系起来，经第一级放大后的信号又经耦合电 容Cb2与第二级的输入电阻Ri2联系起来，信号是通 过电阻和电容的连接进行传递的，这种方式为阻 容耦合方式。
3.1.1 模拟集成电路特点
模拟集成电路一般是由一块厚约0.2－ 0.25mm的P型硅片制成，这种硅片是集成电 路的基片。它上面可以做出包含有几十个或 者更多的BJT或FET、电阻和连接电路。和分 立元件相比，模拟集成电路有如下几个方面 的特点：
（1）电路结构与元件参数具有对称性。
（2）电阻和电容值不易做太大，电路结构上采 用直接耦合方式。
Rc1
T1
+UCC
R c2
T2
Re2
R c1
T1
R c2
+UCC
T2
D1
D2
D3 D4
（a）利用电阻Re提高射极电位 （b）利用二极管提高射极电位
（2）零点漂移问题 如果将直接耦合放大电路的输入端短路，其输出
端应有一固定的直流电压，即静态输出电压。但是， 实际输出电压将随时间变化而偏离初始值作缓慢的随 机波动，这种现象称为零点漂移，简称零漂。
U CC R
I REF R
2IB
IC1
T1
U CC
RC
IC 2
模拟电路第三章 多级放大电路
整理ppt
1. 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析
Ad
1(Rc∥RL)
2 Rbrbe
AcRbrb(R ec2 ∥ (1R L))Re
KCMRA Ad c Rb2 rb(R eb2(1rbe))Re
整理ppt
2. 单端输入双端输出
共模输入电压 差模输入电压 输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：
3.3.2 差分放大电路
一、电路的组成
零点 漂移
参数理想对称： Rb1= Rb2，Rc1= Rc2， Re1= Re2;T1、T2在任何温度下特性均相同。 uI1与uI2所加信号大小相等、极性相同——共模信号
整理ppt
二、长尾式差分放大电路
典型电路
信号特点？ uI1与uI2所加信号大小相等、极性相反——差模信号
在实际应用时，信号源需要有“ 接地”点，以避免干扰； 或负载需要有“ 接地”点，以安全工作。
根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法： 双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、 单端输入单端输出。
整理ppt
三、差分放大电路的四种接法 1. 双端输入单端输出：Q点分析
由于输入回路没有变化，所以
共模放大倍数 Ac
uO c uIc
参数理想对称A时 c 0
Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号
如 T(℃)↑→IC1↑ IC2 ↑→UE↑→ IB1 ↓IB2 ↓→ IC1 ↓ IC2 ↓
Re负反馈作用抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。
整理ppt
3. 放大差模信号 差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，即
uI1uI2uId/2
i B 1 i B2 i C 1 i C2 u C 1 u C2 u O 2 u C1
1. 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析
Ad
1(Rc∥RL)
2 Rbrbe
AcRbrb(R ec2 ∥ (1R L))Re
KCMRA Ad c Rb2 rb(R eb2(1rbe))Re
整理ppt
2. 单端输入双端输出
共模输入电压 差模输入电压 输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：
3.3.2 差分放大电路
一、电路的组成
零点 漂移
参数理想对称： Rb1= Rb2，Rc1= Rc2， Re1= Re2;T1、T2在任何温度下特性均相同。 uI1与uI2所加信号大小相等、极性相同——共模信号
整理ppt
二、长尾式差分放大电路
典型电路
信号特点？ uI1与uI2所加信号大小相等、极性相反——差模信号
在实际应用时，信号源需要有“ 接地”点，以避免干扰； 或负载需要有“ 接地”点，以安全工作。
根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法： 双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、 单端输入单端输出。
整理ppt
三、差分放大电路的四种接法 1. 双端输入单端输出：Q点分析
由于输入回路没有变化，所以
共模放大倍数 Ac
uO c uIc
参数理想对称A时 c 0
Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号
如 T(℃)↑→IC1↑ IC2 ↑→UE↑→ IB1 ↓IB2 ↓→ IC1 ↓ IC2 ↓
Re负反馈作用抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。
整理ppt
3. 放大差模信号 差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，即
uI1uI2uId/2
i B 1 i B2 i C 1 i C2 u C 1 u C2 u O 2 u C1
模电第三章课件
Ad
1 2
(Rc ∥ RL ) Rb rbe
Ac
Rb
(Rc
rbe
∥ RL )
2(1 )Re
K CMR
Rb
rbe 2(1 )Re
Rb rbe
具有恒流源的差分放大电路
等效电阻 为无穷大
I2
IB3，IE3
R2 R1 R2
VEE R3
U BEQ
近似为 恒流
UCC
RC
RC
uo
ui1 RB
开环差模电压放大倍数 Aud→∞;
差模输入电阻 rid→∞; 开环输出电阻 Ro→0; 共模抑制比 KCMR→∞。
uiP
A
uiN
uo
uiP uiN 0
通常将uiP 趋于uiN 这种情况称为“虚短”。
ii 0
通常将 ii 0这种情况称为“虚断”。
R1
R f
u
R
A1
i
u
uo uR
A2
o
i
( a)
2 R rbe
较高
Rid 2( R rbe ) 2( R rbe ) 2( R rbe ) 2( R rbe )
Ro
2Rc
Rc
2Rc
Rc
UCC
RC
RC
uo
RB
RB
T1
T2
uid
V uod
uid
-3UT
-UT 0 UT
3UT
mV
I
UEE
(a)
图3.22 差动放大电路及其电压传输特性 （a）电路图 （b）电压传输特性
第3章 集成运算放大器电路
3.1 概 述
集成运算放大器的电路组成
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问题 1 5 分 保存
测试放大电路输出电压幅值与相位的变化，可以得到
它的频率响应，条件是 。
A. 输入电压幅值不变，改变频率
B. 输入电压频率不变，改变幅值
C. 输入电压的幅值与频率同时变化
D.
问题 2
5 分
保存
当信号频率等于放大电路
的f L 或f H 时，增益下降 。
A. 3dB
B. 4dB
C. 5dB
D.
6dB
问题 3
5 分
保存
对于单管共射放大电路，当f ＝
f L 时，Ui
与Uo 相位关系
是 。
A. ＋45˚
B. －90˚
C. －135˚
D. －180o
问题 4
20 分
保存
若某电路的幅频特性如图所示，试近似估算该
电路的上限频率f H 。
（单位：kHz ）5.2Hz
问题520 分保存在如图所示电路中，若 ＝100，r b e＝1kΩ，C1＝C2＝C e＝100μF，
则下限频率f L≈?（单位：Hz）80Hz
问题 6
25 分
保存
如图所示电路中，已知晶体管的r b b '＝100Ω，r b e ＝1k Ω，静态电流
I E Q ＝2mA,C’π＝800pF ；R s ＝2k Ω，R b ＝500 k Ω，R C ＝3.3 k Ω，C =10μ
F 。
试求出电路的f H .(单位：kHz ）316
问题 7
5 分
保存
在如图所示电路中，已知晶体管的r b b '、C μ、C π，R i ≈r b e 。
在空载情况下，当R b 减小时，g
m 将
增大 。
（增大或减小）
问题 8
5 分
保存
已知某电路的幅频特性如图所示，试问：
当f ＝104Hz 时，附加相移为多少 ？当f ＝105
时，附加相移又约为多少 ？（单位：角度）－135－270
问题 9
5 分
保存
在如图所示电路中,若要求C 1与C 2所在回路的时间常数相等,且已知r b e =1k Ω，则C 1:C 2＝ 5:1 ?
问题 10
5 分
保存
在图所示电路中，若C e 突然开路，则中频电压放大倍数 减小 ，f H 减小 和f L 增大。
（是增大、减小、还是基本不变）？。