模拟电子技术基础 第四章
模拟电子技术基础第四章
VCC − U BE 0 IR = R
4.2.2
改进型电流源电路
T0、T1和T2特性完全相同，因而 β0= β1= β2= β， 特性完全相同，
1、加射极输出器的电流源 、
+Vcc IR IC0 T0 IB0 IB1
加射极输出 器的电流源
而由于U 而由于 BE0=UBE1，IB1= IB0= IB
uI = ±1V
4—2 2
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4
集成运放中的电流源电路
基本电流源电路 改进型电流源电路 多路电流源电路 以电流源为有源负载的放大电路 （1）提供静态偏置电流 ）
电流源在电路中的作用 （2）作为有源负载(取代高阻值电阻 ）作为有源负载 取代高阻值电阻) 取代高阻值电阻
↘ IC0↑ → IR↑→UR(RIR) ↑
→UB↓→IB↓
→ IC1↓
β = 10 I c1 = 0.83I R
不满足β>>2时，输出电流误差大 时
2、比例电流源 、
QU BE 0 + I E 0 Re 0 = U BE1 + I E1 Re1
I E ≈ I se
uBE UT
+Vcc IR IC0 T0 IB0 IB1 Re0 IE0 IE1 Re1 T1 R IB0+IB1 IC1
可见， 很小时也可认为I 当β＝10 时， IC2≈0.984IR ，可见，在β很小时也可认为 C2≈IR ， IC2受基 极电流影响很小。 极电流影响很小。
4.2.3
IR IC0 T0 Re0 R
多路电流源电路
IC1 IC２ IC３
T1 IE0 IE1 Re1 IE２
T２ Re２ IE３
《模拟电子技术基础》习题册
第一章：基本放大电路习题1-1 填空：1．本征半导体是，其载流子是和。
载流子的浓度。
2．在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于，而少数载流子的浓度则与有很大关系。
3．漂移电流是在作用下形成的。
4．二极管的最主要特征是，它的两个主要参数是和。
5．稳压管是利用了二极管的特征，而制造的特殊二极管。
它工作在。
描述稳压管的主要参数有四种，它们分别是、、、和。
6．某稳压管具有正的电压温度系数，那么当温度升高时，稳压管的稳压值将。
7．双极型晶体管可以分成和两种类型，它们工作时有和两种载流子参与导电。
8．场效应管从结构上分成和两种类型，它的导电过程仅仅取决于载流子的流动；因而它又称做器件。
9．场效应管属于控制型器件，而双极型半导体三极管则可以认为是控制型器件。
10．当温度升高时，双极性三极管的β将，反向饱和电流I CEO正向结压降U BE。
11．用万用表判别放大电路中处于正常放大工作的某个晶体管的类型与三个电极时，测出最为方便。
12．三极管工作有三个区域，在放大区时，偏置为和；饱和区，偏置为和；截止区，偏置为和。
13．温度升高时，晶体管的共设输入特性曲线将，输出特性曲线将，而且输出特性曲线之间的间隔将。
1-2 设硅稳压管D z1和D z2的稳定电压分别为5V和10V，求图1-2中各电路的输出电压U0，已知稳压管的正向压降为0.7V。
D Z1D Z225VU O1k Ω( )b D Z1D Z225VU O1k Ω( )c ( )d ( )a D Z1D Z225VU O 1k ΩD Z1D Z225VU O1k Ω图1-21-3 分别画出图1-3所示电路的直流通路与交流通路。
( )a ( )b( )c图1-31-5 放大电路如图1-5所示，试选择以下三种情形之一填空。
a ：增大、b ：减小、c ：不变（包括基本不变） 1．要使静态工作电流I c 减小，则R b2应 。
2．R b2在适当范围内增大，则电压放大倍数 ，输入电阻 ，输出电阻 。
电子电工学——模拟电子技术 第四章 双极结型三极管及发达电路基础
4.1 双极结型三极管BJT
(Bipolar Junction Transistor)
又称半导体三极管、晶 体管，或简称为三极管。
分类： 按材料分：硅管、锗管 按结构分：NPN型、PNP型 按频率分：高频管、低频管 按功率分：小功率、大功率
半导体三极管的型号
国家标准对半导体三极管的命名如下:
3 D G 110 B
c
e V VCE
VCC
V
VBE
也是一组特性曲线
实验电路
1.共射极电路的特性曲线
输入特性 :iB=f(vBE)|vCE=const
(1)VCE=0V时，发射结和集电结均正偏，输入特性相当于两个PN结并联
(2)VCE=1V时，发射结正偏，集电结反偏，收集电子能力增强，发射极发
射到基区的电子大部分被集电极收集，从而使得同样的VBE时iB减小。
ICEO (1 )ICBO 值愈大，则该管的 ICEO 也愈大。
３．极限参数
(1) 集电极最大允许电流 ICM
过流区
当IC过大时，三极管的值要 iC
减小。在IC=ICM时，值下降 ICM
到额定值的三分之二。
PCM = iCvCE
(2) 集电极最大允许耗散功率 PCM
将 iC 与 vCE 乘 积 等 于 规 定 的 PCM 值各点连接起来，可得 一条双曲线。
利用IE的变化去控制IC，而表征三极管电流控制作用的参 数就是电流放大系数 。
共射极组态连接方式
IE UBE
+ Uo
-
49 IC 0.98(mA)
IB
20( A)
共射极接法应用我们得到的结论：
１、从三极管的输入电流控制输出电流这一点看来，这两 种电路的基本区别是共射极电路以基极电流作为输入控制 电流。 ２、共基极电路是以发射极电流作为输入控制电流。
《模拟电子技术基础》(童诗白、华成英第四版)习题解答
模拟电子技术基础第四版清华大学电子学教研组编童诗白华成英主编自测题与习题解答山东大学物理与微电子学院目录第1章常用半导体器件‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3第2章基本放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14 第3章多级放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31 第4章集成运算放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥41 第5章放大电路的频率响应‥‥‥‥‥‥‥‥50 第6章放大电路中的反馈‥‥‥‥‥‥‥‥‥60 第7章信号的运算和处理‥‥‥‥‥‥‥‥‥74 第8章波形的发生和信号的转换‥‥‥‥‥‥90 第9章功率放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥114 第10章直流电源‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥126第1章常用半导体器件自测题一、判断下列说法是否正确，用“×”和“√”表示判断结果填入空内。
(1)在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P 型半导体。
( √ )(2)因为N 型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。
( ×)(3)PN 结在无光照、无外加电压时，结电流为零。
( √ )(4)处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。
( ×)(5)结型场效应管外加的栅一源电压应使栅一源间的耗尽层承受反向电压，才能保证R大的特点。
( √)其GSU大于零，则其输入电阻会明显变小。
( ×) (6)若耗尽型N 沟道MOS 管的GS二、选择正确答案填入空内。
(l) PN 结加正向电压时，空间电荷区将 A 。
A.变窄B.基本不变C.变宽(2)稳压管的稳压区是其工作在 C 。
A.正向导通B.反向截止C.反向击穿(3)当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为 B 。
A.前者反偏、后者也反偏B.前者正偏、后者反偏C.前者正偏、后者也正偏(4) U GS=0V时，能够工作在恒流区的场效应管有A 、C 。
A.结型管B.增强型MOS 管C.耗尽型MOS 管三、写出图Tl.3所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压U D=0.7V。
《模拟电子技术基础》教学教案
《模拟电子技术基础》教学教案一、教学目标1. 知识与技能：（1）掌握模拟电子技术的基本概念、原理和应用；（2）熟悉常用模拟电子元件的工作原理和特性；（3）学会分析模拟电路的基本方法，并能应用到实际问题中。
2. 过程与方法：（1）通过实例讲解，培养学生的动手能力和实际操作技能；（2）采用小组讨论、问题解答等方式，提高学生的合作能力和解决问题的能力；（3）注重培养学生分析问题、解决问题的能力，提高学生的创新思维。
3. 情感态度与价值观：（1）培养学生对模拟电子技术的兴趣和爱好，激发学生学习热情；（2）培养学生勇于探索、积极思考的科学精神；（3）培养学生团队协作、资源共享的良好品质。
二、教学内容1. 第四章：常用模拟电子元件（1）电阻、电容、电感的工作原理和特性；（2）二极管、晶体管的工作原理和特性；（3）集成运算放大器的原理和应用。
2. 第五章：模拟电路分析方法（1）电压放大电路的分析和设计；（2）反馈电路的原理和应用；三、教学资源1. 教材：《模拟电子技术基础》；2. 实验室设备：电阻、电容、电感、二极管、晶体管、集成运算放大器等元器件和实验仪器；3. 多媒体教学设备：PPT、教学视频等。
四、教学过程1. 导入新课：通过实例介绍模拟电子技术在生活中的应用，激发学生学习兴趣；2. 讲解基本概念和原理：PPT展示，结合实物讲解，让学生直观了解元器件的工作原理和特性；3. 分析实际电路：引导学生运用所学知识分析实际电路，培养学生的动手能力和实际操作技能；4. 小组讨论：针对实际电路，进行小组讨论，培养学生的合作能力和解决问题的能力；五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、课堂表现、作业完成情况等；2. 实验报告：评价学生在实验过程中的操作技能、问题分析和解决能力；3. 期末考试：全面测试学生对课程知识的掌握程度。
六、教学内容6. 第六章：模拟信号的运算与处理（1）集成运算放大器的基本应用；（2）模拟信号的加法、减法、乘法、除法运算；7. 第七章：模拟信号的转换（1）模拟信号与数字信号的相互转换；（2）模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的工作原理；（3）模拟信号转换技术的应用。
《模拟电子技术》课件第4章场效应管及其基本放大电路
iD(mA)
vGS=7V vGS=5V
vGS=3V
vDS/V
N沟道增强型MOSFET
3） V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性
N沟道增强型MOSFET
iD f (vDS ) vGSconst.
① 截止区 当vGS＜VT时，导电沟道尚未形 成，iD＝0，为截止工作状态。 ② 可变电阻区
p+
p+p+ p+
沟道电阻增大。 3）当│vGS│↑到一定值时 ，
VGVGGG VGG
NN N
沟道夹断。
ss
s
当沟道夹断时，对应的栅源电压
vGS称为夹断电压VP 。
N沟道的JFET，VP <01。5
N沟道JFET工作原理
② vDS对iD的影响 （vGS =0）
1）当vDS=0时，iD=0。
2） vDS iD
短由线于表栅示极在未与加源适极当、栅漏压极前漏均极无与电源接极触之，间无故导称电绝沟缘道栅。极。
§4.1 场效应管
一、金属氧化物-半导体（MOS）场效应管 1.N沟道增强型MOSFET
1）结构（N沟道）L ：沟道长度 W ：沟道宽度 tox ：绝缘层厚度 通常 W > L
3
2）工作原理
s 二氧化硅
§4.1 场效应管
场效应管（Field Effect Transistor简称FET）是一
种电压控制器件，工作时，只有一种载流子参与导电，
因此它是单极型器件。
MOSFET 增强型
绝缘栅型场效应管 耗尽型
FET分类：
JFET
N沟道
结型场效应管 P沟道
N沟道 P沟道
N沟道 P沟道
《模拟电子技术基础》(第四版)_第4章
代替RE，抑制共模干扰 效果好，KCMR大。
T3
T4
+VCC
I BQ1 I BQ 2 ICQ1 ICQ 2
ICQ3
ICQ1
2 I BQ 3 ICQ2
T1 T2 IE
ICQ4
RL
IO
Uo
ICQ3 ICQ1
ICQ 4 ICQ3
I O I CQ 4 I CQ 2 I CQ 3 I CQ1 I CQ1 I CQ1 0
id1 gm1ugs1
uo io RL 2id1RL 2 gm1ugs1RL
uo 2 gm1ugs1RL Au gm1RL uid 2ugs1
ii ib 2
作业:4.8
ic 2 i c3
ic5
ic 6
RL
io ic 6 ic3 ic5 ic 2 ic 2 ic 2
转移特性
Rid
FET1
+ VCC
ib1
T1
ie1 ic1
RE
T2
Rod rce 2 // rds 4
FET2
ui1
ic 2
io
id 4 FET4
ui 2
+
id1
FET3
id 3
RL
uo
-
io id 4 ic 2 id 3 ic1 ic1 ic1 2 ib1
B2
B3
•
C3
rce1
rce2 Ib2
Uo
• •
Ib3
•
3Ib3Байду номын сангаас
R
•
Ui rbe1
•
模拟电子技术基础-总复习最终版
其中 RP R1 // R2 // R3 // R4
另外，uN
R R Rf
uo，uN
uP
ui1 R1 ui2i1 R2 ui3i2R3
P+ + u
o
R4 i4
uo
RP 1
Rf R
ui1 R1
ui 2 R2
ui3 R3
i3
4、 电路如图所示，各引入那种组态的负反馈？设集成运放 输出电压的最大幅值为±14V，填表。
11
14
5、求解图示电路的运算关系式。
同相求和电路 电压串联负反馈
6、求解图示电路的运算关系式。
R2
R1 ui R3
_
R4
+A1+ uo1
R5
_ +A2+
uo
7、求解图示电路的运算关系式。
电压并联负反馈。 电压放大倍数为：-R2/R1。
（3）交流负反馈是指 。 A．阻容耦合放大电路中所引入的负反馈 B．只有放大交流信号时才有的负反馈 C．在交流通路中存在的负反馈
解：（1）D （2）B （3）C
4、选择合适答案填入空内。
A．电压 B．电流 C．串联 D．并联
（1）为了稳定放大电路的输出电压，应引入 负反馈；
（2）为了稳定放大电路的输出电流，应引入 负反馈；
解：将电容开路、变压器线圈短路即为直流通路，图略。 各电路的交流通路如解图P2.2所示。
5.在图示电路中，已知晶体管β，rbe，RB，RC=RL，VCC。
（1）估算电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。
（2）当考虑信号源内阻为RS时，Aus的数值。
6. 电路如图所示，晶体管的＝100，=100Ω。
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方法总结： 画低、中、高频交流等效电路的方法； 通过电容所在回路估算时间常数和截止频率的方法； 求解电压放大倍数的方法，由频率特性分析电压放大倍数
表达式的方法。 多级放大电路截止频率估算方法； 画波特图的方法 。
rb’c、rce很 大，视为
开路
单向化 ICμ'
密勒等效变换：使信号传输单向化 (Miller Effect)
思路：等效变换前后使Icμ=Icμ' = - Icμ''
一般用中频值 近似，K<0
ICμ''
间总电容为
一般C'π>>C''μ，且ZC''μ >>R'L 简化的高频混合π模型
3、混合π模型的参数 a. 从手册可查得rbb’
讨论2、阻容耦合单管共射放大电路频率特性分析
1、求解中频电压放大倍数Ausm 2、求解fL、fH
求某一个截止频率时，其它电容均作理想化处理： 低频：其它耦合电容和旁路电容短路，所有C'π开路 高频：其它C’π开路，所有耦合电容和旁路电容短路
3、求总的电压放大倍数
4、画波特图 +40dB/10倍频
2、增益带宽积：提高增益与增大带宽的矛盾 当晶体管和电路结构选 定后，增益与带宽的乘 积近似等于某一常量
一、多级放大电路频率特性的定性分析 二、截止频率的估算
一、多级放大电路频率特性的定性分析 幅频特性和相频特性为
多级放大电路频率特性为各级放大电路频率特性之和
二、截止频率的估算
1、下限频率fL
3、求解等效电路参数--即混合π模型参数
fL决定于耦合 电容所在回路
的时间常数
4、求解中频电压放大倍数 （C'π开路，耦合、旁路电容短路）
5、求解fL、fH及总的电压放大倍数
6、画波特图
五、放大电路频率响应的改善和增益带宽积
通常fbw=fH - fL≈fH，与C'π所在回路的时间常数有关
1、增加带宽的措施： 选用Cob小、fT大的高频晶体管 减小gmR’L 减小C’π 所在回路的电阻（选rbb’小的晶体管 ） 必要时采用共基（或共栅）放大电路
A. 第一级
B. 第二级
第四章要求
1、掌握以下概念：频率响应，幅频特性，相频特性， 上限频率，下限频率，通频带，波特图。 2、掌握晶体管的高频等效模型，掌握单管共射放大 电路频率响应的分析，并能画出波特图。会求解电 压放大倍数的表达式，由频率特性分析电压放大倍 数表达式。
第四章基本电路、基本分析方法总结
C1、 C2、 Ce短路，求出
稳Q电路频率响应仿真：改变Ce ，观察fL 、 fH
Ce=10uF: 861Hz~31.4MHz
Ce=100uF: 90Hz~31.4MHz
讨论4
（1）决定电路的下限频率的电容是 ； A. C1 B. C2 C. Ce
（2）若T1和T2特性相同且静态时发射极电流相等，且rbb’相 等，则C’π较大的是 电路；C’π所在回路的等效电阻较大 的是 电路；上限频率较高的是 电路。
rgs, rds很大
密勒等效变换
通常C’ds阻抗很大
一、中频电压放大倍数 二、低频电压放大倍数 三、高频电压放大倍数 四、总的电压放大倍数的表达式及波特图 五、放大电路频率响应的改善和增益带宽积
小电容
大电容
全频段等效电路
|ZC'π| (pF) |ZC| (uF) 等效电路
低频段(<1kHz) 很大 大
传递函数（Transfer Function）
下限截 止频率
幅频特性和相频特性
幅频特性 相频特性
波特图 (Bode Plots)
横轴用lgf 表示 幅频特性纵轴用20lg|Au|表示，单位为分贝（dB）
用折线代 替曲线
+20dB/10倍频
-45°/10倍频
要点： • 幅频：fL，-3dB，+20dB/10倍频 • 相频：fL，+45o ， - 45o /10倍频，超前0～+90o
EM模型
GP模型
（Ebers-Moll模型，1954年）
（Gummel-Poon模型，
1970年）
EM1模型 EM2模型
EM3模型
（直流模型） （考虑了电 （在EM2基础上
容效应的一 考虑了器件参数
阶模型） 随温度变化等的
等效于EM3模型
二阶模型）
派生出
混合π模型
Spice程序应用了EM2和GP模型
4.1 频率响应概述 4.2 晶体管的高频等效模型 4.3 场效应管的高频等效模型 4.4 单管放大电路的频率响应 4.5 多级放大电路的频率响应 研究的问题：放大电路对信号频率的适应程度，
即信号频率对放大倍数的影响。
一、频率响应的基本概念 二、一阶RC电路的频率响应
一、频率响应（Frequency Response）的基本概念 1、定义
2. 低通电路
传递函数
上限截 止频率
幅频特性和相频特性
幅频特性 相频特性
波特图
-20dB/10倍频
-45°/10倍频
要点： •幅频：fH，-3dB，-20dB/10倍频 •相频：fH，- 45o ， - 45o /10倍频，滞后0～-90o 低通和高通电路的截止频率取决于RC回路的时间常数
一、晶体管的混合π模型 二、晶体管电流放大倍数β的频率响应
第四章常见题型 （1）考查是否正确理解频率响应的有关基本概念。 （2）对放大电路频率响应的定性分析。 （3）根据电压放大倍数画波特图。 （4）根据波特图求电压放大倍数表达式。 （5）求解放大电路的上限频率和下限频率。
保留C，C'π开路
中频段(>1kHz) 大
较小 C短路，C’π开路
高频段(>1MHz) 较小 很小
保留C'π，C短路
一、中频电压放大倍数 C 短路，C'π开路
与用h 参数等效模型求出的结果相同
二、低频Байду номын сангаас压放大倍数 考虑C的影响，C'π开路
高通电路
下限截止频率fL 决定于耦合电
容C所在回路的
时间常数
根据fL的定义，当f=fL时
2、上限频率fH
根据fH的定义可得
若某级fL比其它的大很多，则它近似为多级放大电路的fL 若某级fH比其它的小很多，则它近似为多级放大电路的fH
讨论1：单管和两级阻容耦合共射放大电路波特图比较 直接耦合放大电路波特图? 三级放大电路？
单管阻容耦合共射放大电路波特图 两级阻容耦合共射放大电路波特图
三、高频电压放大倍数 考虑C'π的影响，C 短路
戴维南等效
低通电路
上限截止频率fH决 定于电容C’π所在 回路的时间常数
四、总的电压放大倍数的表达式及波特图
一般fL和fH相差很大
CE: Ausm<0
总结：放大电路频率响应分析步骤 1、求Q点 2、画全频段等效电路
fH决定于C'π所在 回路的时间常数
一、 晶体管的混合π模型(Hybrid-π Equivalent Circuit) 1. 低、中频混合π模型
ic是受ib控制的电流源
ic是受ub’e控制的电流源
两个模型均没有考虑极间电容
2. 高频混合π模型 rc、re 可忽略
混合π高频模型 考虑了极间电容
Cπ: 发射结电容 几～几十pF
Cμ: 集电结电容 0.1～几pF
问题：fL1=fL2时如何画？
fL2 fL1
-20dB/10倍频
fH 约为-45°/10倍频 约为-90°/10倍频
讨论3、稳Q电路频率响应分析、仿真
1、信号频率为 0～∞ 时电压放大倍数的表达式？ 2、若所有的电容容量都相同，则下限频率约等于多少？
时间常数分析： 若电容值均相等，则τe<< τ1、τ2 C2、Ce 短路，C’π 开路，求出 C1、Ce 短路，C’π 开路，求出 C1、C2 短路， C’π开路，求出
放大电路的放大倍数是信号频率的函数， 这种函数关系称为频率响应或者频率特性。
当信号频率发生改变时，放大倍数会发 生相应的幅值和相位变化。
2、频率响应的本质 耦合、旁路电容: 低频导致放大倍数下降并且产生相移； 半导体极间电容: 高频导致放大倍数下降并且产生相移。
二、一阶RC电路的频率响应
1. 高通电路
c. 从手册上可查到 Cob， Cμ≈Cob
d. Cπ的数值可通过手册上 的fT、Cμ和rb’e求得
b. 从低、中频模型求K
二、晶体管电流放大倍数β的频率响应 c-e间动态电压uce=0
当uce=0时：
fβ: β的截止频率 共射截止频率
fT: 特征频率 fα: α的截止频率
共基截止频率
一般手册上可查到fT和β0, 求得fβ, 进而求得C’π和Cπ