模拟电子技术第3章 第一部分
第3章电子技术基础_模拟部分
•3.1.5 温度对BJT参数及特性的影响
•1. 温度对BJT参数的影响
•(1) 温度对ICBO的影响 •温度每升高10℃，ICBO约增加一倍。
•(2) 温度对 的影响 •温度每升高1℃， 值约增大0.5%~1%。
•(3) 温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响 •温度升高时，V(BR)CBO和V(BR)CEO都会有所提高。
•iB=f(vBE) vCE=const •iC=f(vCE) iB=const •可以写成：
•在小信号情况下，对上两式取全微分得
•BJT双口b+ hrevce
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•ic= hfeib+ hoevce 第3章电子技术基础_模拟部分
•1. BJT的H参数及小信号模型
部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)。
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）
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第3章电子技术基础_模拟部分
•3.1.1 BJT的结构简介
•(a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管
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第3章电子技术基础_模拟部分
•3.1.1 BJT的结构简介
半导体三极管的结 构示意图如图所示。 它有两种类型:NPN型 和PNP型。
(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
北京交通大学模拟电子技术习题及解答第三章双极型三极管基本放大电路
第三章双极型三极管基本放大电路3-1 选择填空1.晶体管工作在放大区时，具有如下特点______________。
a. 发射结正偏，集电结反偏。
b. 发射结反偏，集电结正偏。
c. 发射结正偏，集电结正偏。
d. 发射结反偏，集电结反偏。
2．晶体管工作在饱和区时，具有如下特点______________。
a. 发射结正偏，集电结反偏。
b. 发射结反偏，集电结正偏。
《c. 发射结正偏，集电结正偏。
d. 发射结反偏，集电结反偏。
3．在共射、共集、共基三种基本组态放大电路中，电压放大倍数小于1的是______组态。
a. 共射b. 共集c. 共基d. 不确定4．对于题3-1图所示放大电路中，当用直流电压表测得U CE ≈V CC 时，有可能是因为______，测得U CE ≈0时，有可能是因为________。
题3-1图ccR L开路 b. R C 开路 c. R B 短路 d. R B 过小5．对于题3-1图所示放大电路中，当V CC =12V ，R C =2k Ω，集电极电流I C 计算值为1mA 。
用直流电压表测时U CE =8V ，这说明______。
a.电路工作正常b. 三极管工作不正常c. 电容C i 短路d. 电容C o短路 &6.对于题3-1图所示放大电路中，若其他电路参数不变，仅当R B 增大时，U CEQ 将______；若仅当R C 减小时，U CEQ 将______；若仅当R L 增大时，U CEQ 将______；若仅更换一个β较小的三极管时，U CEQ 将______； a.增大 b. 减小 c. 不变 d. 不确定7.对于题3-1图所示放大电路中，输入电压u i 为余弦信号，若输入耦合电容C i 短路，则该电路______。
a.正常放大b. 出现饱和失真c. 出现截止失真d. 不确定 8. 对于NPN 组成的基本共射放大电路，若产生饱和失真，则输出电压_______失真；若产生截止失真，则输出电压_______失真。
模拟电子技术基础学习指导与习题解答（谢红主编）第三章思考题与习题解答
模拟电⼦技术基础学习指导与习题解答（谢红主编）第三章思考题与习题解答第三章思考题与习题解答3-1 选择填空(只填a 、b 、c 、d)(1)直接耦合放⼤电路能放⼤，阻容耦合放⼤电路能放⼤。
(a.直流信号，b.交流信号，c.交、直流信号)(2)阻容耦合与直接耦合的多级放⼤电路之间的主要不同点是。
(a.所放⼤的信号不同，b.交流通路不同，c.直流通路不同)(3)因为阻容耦合电路 (a1.各级Q 点互相独⽴，b1.Q 点互相影响，c1.各级Au 互不影响，d1.Au 互相影响)，所以这类电路 (a2.温漂⼩,b2.能放⼤直流信号，c2.放⼤倍数稳定)，但是 (a3.温漂⼤，b3.不能放⼤直流信号，c3.放⼤倍数不稳定)。
⽬的复习概念。
解 (1)a 、b 、c ，b 。
(2)a 、c 。
(3)a1，a2，b3。
3-2 如图题3-2所⽰两级阻容耦合放⼤电路中，三极管的β均为100，be1 5.3k Ωr =，be26k Ωr =,S 20k ΩR =,b 1.5M ΩR =,e17.5k ΩR =，b2130k ΩR =，b2291k ΩR =，e2 5.1k ΩR =,c212k ΩR =,1310µF C C ==，230µF C =，e 50µF C =，C C V =12 V 。
图题3-2(a)放⼤电路；(b)等效电路(答案)(1)求i r 和o r ;(2)分别求出当L R =∞和L 3.6k ΩR =时的S u A 。
⽬的练习画两级放⼤电路的微变等效电路，并利⽤等效电路求电路的交流参数。
分析第⼀级是共集电路，第⼆级是分压供偏式⼯作点稳定的典型电路，1V 、2V 均为NPN 管。
解 (1)求交流参数之前先画出两级放⼤电路的微变等效电路如图题3-2(b)所⽰。
注意图中各级电流⽅向及电压极性均为实际。
第⼀级中b1I 的⽅向受输⼊信号i U 极性的控制，⽽与1V 的导电类型(NPN 还是PNP)⽆关，i U 上正下负，因此b1I 向⾥流，输出电压o1U 与i U 极性相同；第⼆级中b 2I 的⽅向受o1U 极性的控制，o1U 上正下负，因此b 2I 向⾥流，也与2V 的导电类型⽆关，或者根据c1I 的⽅向(由1c 流向1e )也能确定b 2I 的⽅向是向⾥流。
模拟电子技术(四版)李雅轩章 (3)
9
2. 测量基本放大器的放大倍数、输入电阻和输出电阻 (1) 开关S1置“1”位置，把反馈网络从A点断开，在输入 端接低频信号发生器，输入频率为f=1 kHz、电压为Ui=10 mV 的正弦信号，从输出端分别测量不接负载电阻RL和接负载电阻 RL两种情况下的输出电压Uo、UoL，计算出电压放大倍数Au、输 出电阻ro(=(Uo－UoL)RL/UoL)，填入实表 3.1中。 (2) S1置“2”位置，将Rs=4.7 kΩ接入回路，调节信号源 电压，同时保持Ui=10 mV不变，测出此时信号源电压Us值的大 小，计算出输入电阻ri(=UiRs/(Us－Ui))值，填入实表3.1中。
45
4. 电流并联负反馈 电流并联负反馈的实际电路和连接方框图分别如图
3.2.7(a)和(b)所示。
图 3.2.7 电流并联负反馈 (a) 电路图；(b) 方框图
46
47
3.3 负反馈对放大器性能的影响 3.3.1 提高放大倍数的稳定性
放大器的放大倍数是由电路元件的参数决定的。若元件老 化或更换、电源不稳、负载变化或环境温度变化，则可能引起 放大器的放大倍数变化。为此，通常都要在放大器中引入负反 馈，用以提高放大倍数的稳定性。
33
图3.2.1为几个反馈电路，我们现在用瞬时极性法来判别 它们反馈的极性。
图 3.2.1 反馈极性的判别 34
2. 交流反馈与直流反馈 图3.2.2中，(a)图中反馈信号的交流成分被Ce旁路掉，在 Re上产生的反馈信号只有直流成分，因此是直流反馈。(b)图 中反馈信号通道仅通交流，不通直流，因而为交流反馈。若将 (a)图中电容Ce去掉，即Re不再并联旁路电容，则Re两端的压降 既有直流成分，又有交流成分，因而是交直流反馈。
电路与模拟电子技术(第二版第三章习题解答
第三章 正弦交流电路两同频率的正弦电压，V t u V t u )60cos(4,)30sin(1021︒+=︒+-=ωω，求出它们的有效值和相位差。
解：将两正弦电压写成标准形式V t u )18030sin(101︒+︒+=ω V t u )9060sin(42︒+︒+=ω，其有效值为V U 07.72101==，V U 83.2242==︒=︒-︒=150,15021021ϕϕ或︒=-=∆6021ϕϕϕ已知相量21421321,,322,232A A A A A A j A j A &&&&&&&&⋅=+=++=+=，试写出它们的极坐标表示式。
解： ︒∠=⋅=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=︒304421234301j e j A & ︒∠=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=604232142j A &3122(21)(1)45A A A j j =+=++=+=∠︒&&& 412443060169016A A A j =⋅=⨯∠︒+︒=∠︒=&&& 已知两电流 A t i A t i )45314cos(5,)30314sin(221︒+=︒+=,若21i i i +=，求i 并画出相图。
解：A t i )9045314sin(52︒+︒+=，两电流的幅值相量为1230m I A =∠︒&，A I m︒∠=13552& 总电流幅值相量为)135sin 135(cos 5)30sin 30(cos 221︒+︒+︒+︒=+=j j I I I mm m &&& ︒∠=+-=++-=11285.453.480.1)2251(2253j jA t t i )112314sin(85.4)(︒+= 相量图如右图所示。
某二端元件，已知其两端的电压相量为V 120220︒∠=U &，电流相量为A I ︒∠=305&，f=50H Z ，试确定元件的种类，并确定参数值。
模拟电子技术第三章 习题与答案
第三章习题与答案3.1 问答题：1．什么是反馈？答：在电子线路中，把输出量（电压或电流）的全部或者一部分，以某种方式反送回输入回路，与输入量（电压或电流）进行比较的过程。
2．什么是正反馈？什么是负反馈？放大电路中正、负反馈如何判断？答：正反馈：反馈回输人端的信号加强原输入端的信号，多用于振荡电路。
负反馈：反馈回输入端的信号削弱原输入端的信号，使放大倍数下降，主要用于改善放大电路的性能。
反馈极性的判断，通常采用瞬时极性法来判别。
通常假设某一瞬间信号变化为增加量时．我们定义其为正极性，用“+”表示。
假设某一瞬间信号变化为减少量时，我们定义其为负极性，用“-”表示。
首先假定输入信号某一瞬时的极性，一般都假设为正极性．再通过基本放大电路各级输入输出之间的相位变化关系，导出输出信号的瞬时极性；然后通过反馈通路确定反馈信号的瞬时极性；最后由反馈信号的瞬时极性判别净输入是增加还是减少。
凡是增强为正反馈，减弱为负反馈。
3．什么是电压负反馈？什么是电流负反馈？如何判断？答：根据反馈信号的取样方式，分为电压反馈和电流反馈。
凡反馈信号正比于输出电压，称为电压反馈；凡反馈信号正比于输出电流，称为电流反馈。
反馈信号的取样方式的判别方法，通常采用输出端短路法，方法是将放大器的输出端交流短路时，使输出电压等于零，如反馈信号消失，则为电压反馈，如反馈信号仍能存在，则为电流反馈。
这是因为电压反馈信号与输出电压成比例，如输出电压为零，则反馈信号也为零；而电流反馈信号与输出电流成比例，只有当输出电流为零时，反馈信号才为零，因此，在将负载交流短路后，反馈信号不为零。
4．什么是串联负反馈？什么是并联负反馈？如何判断？答：输入信号与反馈信号分别加在两个输入端，是串联反馈；加在同一输入端的是并联反馈。
反馈信号使净输入信号减小的，是负反馈。
判断反馈的极性，要采用瞬时极性法。
3.2 填空题：1．放大电路中，为了稳定静态工作点，可以引入直流负反馈；如果要稳定放大倍数，应引入交流负反馈；希望扩展频带，可以引入交流负反馈；如果增大输入电阻，应引入串联负反馈；如果降低输比电阻，应引入电压负反馈。
模拟电子技术第三章
2. 输入电阻 3. 输出电阻
Ri = Ri1
Ro = Ron
对电压放大电路的要求： 对电压放大电路的要求：Ri大， Ro小，Au的数值 最大不失真输出电压大。 大，最大不失真输出电压大。
第三章 多级放大电路
分析举例
= β ( R3 ∥ Ri2 ) Au1 rbe1 (1＋β 2 ) ( R6 ∥ RL ) Au 2 = rbe2 + (1＋β 2 ) ( R6 ∥ RL ) A = A A
第三章 多级放大电路
3.1 多级放大电路的耦合方式
将多个单级基本放大电路合理联接， 将多个单级基本放大电路合理联接，构成多级放大电路
组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级 一级， 组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级， 级间耦合。 级与级之间的连接称为级间耦合 级与级之间的连接称为级间耦合。 四种常见的耦合方式：
R1 R + uI
iC1 T1 Re
Rc
+VCC + uO
uB1 T2 R2
利用热敏三极管补偿零漂
(3) 采用差分放大电路。 ) 采用差分放大电路。
第三章 多级放大电路
3.3.2
差分放大电路
差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路 一、电路的组成
uO T
Re Re
T
V
差分放大电路的组成(a) 图 3.3.2差分放大电路的组成 差分放大电路的组成
选择恰当的变比，可在负载上得到尽可能大的输出功率。 选择恰当的变比，可在负载上得到尽可能大的输出功率。
第三章 多级放大电路
四
光电耦合
光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和 传递的，因而其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。 传递的，因而其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。
模拟电子技术基础 胡宴如 耿苏燕 高等教育出版社 第三章 课后答案
Ri = R B1 // R B 2 // rbe = (62 // 16 // 1.3)kΩ = 1.2kΩ uo Ri 1.2 × (−144) = Au = = −96 u s Rs + Ri 0.6 + 1.2
− 60 × ( 4.3 // 5.1 ) = −140 1 Ri = ( 62 // 16 // 1 )kΩ = 0.93kΩ Ro = RC = 4.3kΩ Au =
.c
图 P3.3
om
（2）画 H 参数等效电路，求 Au、Ri、Ro
U BQ =
RB 2 16 × 24V VCC = = 4.92V RB1 + RB 2 62 + 16 U BQ − U BEQ 4.92 − 0.7 I CQ = = mA = 1.92 mA RE 2 .2 U CEQ = VCC − I CQ ( RC + RE ) = 24V − 1.92 × ( 4.3 + 2.2 )V = 11.5V
rbe = 200Ω + 81×
由图（c）可得
Au =
u o − β ( R B 2 // RC // R L ) − 80 × (100 // 3.9 // 10)kΩ = = = −157 ui rbe 1.4kΩ
w w
所以
w
求 Au、Ri、Ro。
3.6 放大电路如图 P3.6 所示，已知三极管的β=50，rbb’=200Ω，UBEQ=0.7V，各电容
.c
om
求静态工作点 ICQ、UCEQ； （2）画出 H 参数小信号等效电路，求 Au、Ri、Ro； （3）求源电压增 益 Aus。 解： （1）求静态工作点
U BQ = I CQ ≈
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-
s
VGG
g i d
-d
二氧化硅
N+
N+
uDS >0V，源区多子电子将沿导电
沟道漂移到漏区，形成自漏极流向 源极的漏极电流id。 显然：uGS越大，反型层中的自由 电子浓度越大，沟道的导电能力就 越强，从而 uDS作用下的漏极电流id 也就越大，就相当于漏源极之间的 等效电阻RDS越小。即：
P衬底
b
u
DS (V)
4 3 2 1
u
10V
-4 -3 -2 -1 0
GS
(V)
恒流区中iD的表达式为：
uGS 2 iD I DSS (1 ) Up
例：已知有一结型场效应管的参数为IDSS=1.5mA，Up= - 2V，求它 在UGS= - 1V时的跨导 gm= ?
恒流区中iD的表达式为：
uGS 2 iD I DSS (1 ) Up
源极s
-
栅极g
漏极d
-
N+
N+
- d
g
P衬底
符号：
-
s
b
衬底 b
-
2 工作原理
①栅源电压uGS的控制作用
(a) 当uGS= 0V时，漏源之间相当两个 背靠背的 二极管，在漏源之间加上 电压uDS也不会形成电流， 漏极电流 id=0，管子截止。 (b)当uGS＞0V, uDS = 0V时→纵向电 场→(1)将两个N+ 区和衬底中电 子吸引向衬底表面，并与衬底中 空穴相遇复合掉；(2) 排斥衬底 中的多子空穴。 →衬底表面的 薄层中留下了以负离子为主的空 间电荷区(耗尽层)，并与两个PN 结的空间电荷区相通 。
1). 输出特性曲线： iD=f（ uDS ）│uGS=常数
d
id
i D (mA)
uGS=0V =0V
g
p+
p+
VDD
uu =-1V =-1V GS GS
uGS=-2V uGS=-3V
VGG
s
uDS
设：UP= -3V
输出特性
低频跨导gm：用来描述动态的栅-源电压uGS对漏极 电流iD的控制作用（恒流区）
5 .双极型和场效应型三极管的比较
双极型三极管 载流子 多子扩散少子漂移 单极型场效应管 多子漂移
输入量 控制 输入电阻
温度特性 静电影响
电流输入 电流控制电流源 几十到几千欧
差 不受静电影响
电压输入 电压控制电流源 几兆欧以上
好 易受静电影响
制造工艺
不宜大规模集成
体积小，适宜大规 模和超大规模集成
击穿区
uGS=-1V uGS=-2V uGS=-3V
uDS
截止区
（d）击穿区。
2). JFET的转移特性 iD=f（ uGS ）│uDS=常数
可根据输出特性曲线作出移特性曲线。 例：作uDS=10V的一条转移特性曲线：
i D (mA) i D (mA)
4 3 2 1
uGS= 0V uGS= -1V uGS= -2V uGS= -3V
输出特性曲线
i D (mA)
转移特性曲线
i D (mA)
4 3
uGS =+2V
4 3 2 1
uDS (V)
uGS =+1V
uGS =0V uGS= -1V
10V
2
1
uGS = -2V＝UP
-2 -1 0
1
2
uGS (V)
UP
3、P沟道耗尽型MOSFET
P沟道MOSFET的工作原理与N沟道
MOSFET完全相同，只不过导电的载流子 不同，供电电压极性不同而已。这如同双极 型三极管有NPN型和PNP型一样。
定义：开启电压（ UT）——刚刚产生沟道所需的 栅源电压UGS。
N沟道增强型MOS管
的基本特性：
uGS ＜ UT，管子截止，
uGS ＞UT，管子导通。
uGS 越大，沟道越宽，在相同的漏源电压uDS作
用下，漏极电流id越大。
②漏源电压uDS对漏极电流id的控制作用
当uGS＞UT (导电沟道已经形成) ，且固定为某一值时，来分析漏源电压uDS 对漏极电流id的影响。（设UT=2V， uGS=4V） (a) uDS=0时， id=0；uDS>0后，有id产生。 (b) uDS ↑→id↑， uGD= uGS - uDS ，沟道 靠漏区变窄 (c) 当uDS增大使uGD=UT时，沟道靠漏 极端（A点）消失，称为预夹断。 (d) uDS再增大，夹断点A向源极延伸 ，在漏区附近出现夹断区。 由于uGA 恒为UT, uAS也恒为uGS–UT ， uDS增大 的多余电压uDS –(uGS-UT) 基本都降落 在夹断区。id基本不变，或略有增大
uGS – RDS
(c) 增大uGS , uDS = 0V时→纵向电 场↑→N+区和衬底P区的电子进 一步被吸引到衬底表面的薄层， 继续排斥该薄层中的空穴→薄 层中自由电子浓度大于空穴浓 度→形成反型层，并与两个N+ 区相通，成为导电沟道(感生沟 道 )。 (d) 形成导电沟道后，加漏源电压
-
s
VGG
4. MOS管的主要参数
（1）开启电压U T（增强型） （2）夹断电压UP（耗尽型） （3）跨导gm ：gm=iD/uGS uDS=const
（4）直流输入电阻RGS ——栅源间的等效电阻。
由于MOS管栅源间有sio2绝缘层，输入电阻可 达109～1015Ω。 （5）饱和漏极电流IDSS（耗尽型） （6）极限参数PDM(PCM) , U(BR)DS(P(BR)CEO) , U(BR)GS
uGS= 6V uGS= 5V uGS= 4V uGS= 3V
u
4 3 2 1
DS
10V
(V)
u
2
4
6
GS
(V)
uGS iD I DO ( 1)2 UT
UT
一个重要参数——跨导gm：
gm=iD/uGS u
DS=const
(单位mS)
gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。 在转移特性曲线上， gm为的曲线的斜率。 在输出特性曲线上也可求出gm。
uGS=6V 恒流区 uGS=5V uGS=4V uGS=3V
uDS (V)
击穿区
（c）夹断区（截止区）。
（d）击穿区。 截止区
②转移特性曲线： iD=f(uGS)u
DS
=const
可根据输出特性曲线作出移特性曲线。 例：作uDS=10V的一条转移特性曲线：
i D (mA) i D (mA)
4 3 2 1
s VDDDD s d d - - V VDD s GG g g VGG idi d -d VGG 二氧化硅 g 二氧化硅
id
二氧化硅
N N+ + N ++ N A N+ P衬底 P衬底
V
N+
P衬底
bb b
3
MOS场效应管的特性曲线
①输出特性曲线：iD=f(uDS)uGS=const 四个区：
（a）可变电阻区 i D (mA) （预夹断前）。 可变电阻区 （b）放大区也称为恒流区 、饱和区（预夹断 后）。
一 结型FET的结构和工作原理
1. 结型场效应管的结构（以N沟为例）： 两个PN结夹着一个N型沟道。 三个电极： g：栅极 d：漏极 s：源极 符号：
G
S N沟道 D G S P沟道 D
漏极d
-
栅极g
-
p+
p+
N
源极s
-
2. N沟道结型场效应管的工作原理
（1）栅源电压对沟道的控制作用 在栅源间加负电压uGS ，令uDS =0
第三章 场效应管放大器
3.1 场效应管
绝缘栅场效应管
结型场效应管
3.2 场效应管放大电路
效应管放大器的静态偏置
效应管放大器的交流小信号模型 效应管放大电路
场效应管
BJT是一种电流控制元件(iB~ iC)，工作时，多数载流子和 少数载流子都参与运行，所以被称为双极型器件。 场效应管（ Field Effect Transistor 简称 FET）是一种电压控 制器件(uGS~ iD) ，工作时，只有一种载流子参与导电，因此它 是单极型器件。 FET因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻极 高等优点，得到了广泛应用。 增强型 N沟道 P沟道 绝缘栅场效应管 耗尽型 N沟道 FET分类： P沟道 N沟道 结型场效应管 P沟道
iD gm uGS
U DS 常量
ΔiD
ΔuGS
四个区：
（a）可变电阻区 可变电阻区
i D (mA)
放大区
uGS=0V
（预夹断前）。
（b）放大区也称为恒流区 、饱和区（预夹断 后）。 放大区的特点： △ iD /△ uGS = gm ≈常数 即： △ iD = gm △ uGS （放大原理） （c）截止区（夹断区）。
+ + p+ p p
NNN
ss s
（2）漏源电压对沟道的控制作用
在漏源间加电压uDS ，令uGS =0 由于uGS =0，所以导电沟道最宽。 ①当uDS=0时， iD=0。 ②uDS↑→iD ↑ →靠近漏极处的耗尽层加宽， 沟道变窄，呈楔形分布。
d d d id
iidd
g g
③当uDS ↑，使uGD=uG S- uDS=UP时， 在靠漏极处夹断——预夹断。
④uDS再↑，预夹断点下移。
p+ + p p+ + p
N N
p+ + p + p p+