模电电子线路线性部分第五版主编冯军谢嘉奎1
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模电_电子线路线性部分第五版_主编_冯军_谢嘉奎第二章课件
➢ 三极管结构及电路符号
发射极 E N + P N 集电极 C E C
发射结 发射极 E
基极 B
集电结 集电极 C E
B
P
+
N
P
C
基极 B
B
第 2 章 晶体三极管
➢ 三极管内部结构特点
1)发射区高高掺杂（相对于基区）。 2)基区很薄。 3)集电结面面积大大。
➢ 三极管三种工工作模式
•放大大模式： 发射结正偏，集电结反偏。 •饱和模式： 发射结正偏，集电结正偏。 •截止止模式： 发射结反偏，集电结反偏。 注意：三极管具有正向受控作用用，除了满足足内部结构特 点外，还必须满足足放大大模式的外部工工作条件。
I Cn IC β = ≈ I E − I Cn IB
可见，β 为共发射极电流放大大系数。
第 2 章 晶体三极管
➢ ICEO 的物理含义：
ICEO 指基极开路时，集电极 直通到发射极的电流。 因为 IB = 0 所以 IEp+ (IEn− ICn) = IE − ICn = ICBO
I Cn I Cn β = = I E − I Cn I CB O
电路模型
IB IC
直流简化电路模型
C B
C
T
B
IB ≈ 0
IC ≈ 0
B E
+
C
VBE -
E
E
E
E
E
第 2 章 晶体三极管
2.3 埃伯尔斯—莫尔模型
埃伯尔斯—莫尔模型是三极管通用用模型，它适用用于 任何工工作模式。
IE E IF IR IC C
αRIR B
IB
αFIF
IE = IF- αRIR IC = αFIF - IR
发射极 E N + P N 集电极 C E C
发射结 发射极 E
基极 B
集电结 集电极 C E
B
P
+
N
P
C
基极 B
B
第 2 章 晶体三极管
➢ 三极管内部结构特点
1)发射区高高掺杂（相对于基区）。 2)基区很薄。 3)集电结面面积大大。
➢ 三极管三种工工作模式
•放大大模式： 发射结正偏，集电结反偏。 •饱和模式： 发射结正偏，集电结正偏。 •截止止模式： 发射结反偏，集电结反偏。 注意：三极管具有正向受控作用用，除了满足足内部结构特 点外，还必须满足足放大大模式的外部工工作条件。
I Cn IC β = ≈ I E − I Cn IB
可见，β 为共发射极电流放大大系数。
第 2 章 晶体三极管
➢ ICEO 的物理含义：
ICEO 指基极开路时，集电极 直通到发射极的电流。 因为 IB = 0 所以 IEp+ (IEn− ICn) = IE − ICn = ICBO
I Cn I Cn β = = I E − I Cn I CB O
电路模型
IB IC
直流简化电路模型
C B
C
T
B
IB ≈ 0
IC ≈ 0
B E
+
C
VBE -
E
E
E
E
E
第 2 章 晶体三极管
2.3 埃伯尔斯—莫尔模型
埃伯尔斯—莫尔模型是三极管通用用模型，它适用用于 任何工工作模式。
IE E IF IR IC C
αRIR B
IB
αFIF
IE = IF- αRIR IC = αFIF - IR
电子线路_非线性部分(第五版)谢嘉奎_第4章
《非线性电子线路》
1 M a2 M a
32
第4章 振幅调制、解调与混频电路
B 负峰切割失真（削波失真） 现象 原因：检波器与下一级级联时， 加入隔直耦合电容
因为Cc很大，直流负载为RL，而 低频交流负载则为RL||Ri2。这种 失真是因检波器的交直流负载不 同引起的， 克服条件： Ri 2 Z L () Ma Z L (0) RL Ri 2
线性时变状态的器件最适宜于构成频谱搬移电路 虽然线性时变器件输出电流中仍存在着众多无用组合频率分 量，但是它们的频率均远离有用信号频率，因此，用滤波器 可以较容易地将它们滤除掉。
P184例1 单个二极管线性时变工作 P184例2 差分对管线性时变工作
《非线性电子线路》
12
第4章 振幅调制、解调与混频电路
欲实现理想相乘 存在的问题：
《非线性电子线路》
i 实现理想相乘,要受到V1m<26mv，V2m<26mv的限制 ii 相乘增益与温度T2成反比（即AM∝ ）
15
第4章 振幅调制、解调与混频电路
II-2 XFC1596集成模拟乘法器
改进：扩大 v2 的动态范围 措施：负反馈技术（接入反馈电阻Re）
《非线性电子线路》
《非线性电子线路》
24
第4章 振幅调制、解调与混频电路
5） 混频失真
1 干扰哨声
表现：听到频率为F的哨叫声 最强干扰：fc = fI
p 1 fI 原因：有用输入信号 fc 满足 (4-3-7)式 f c q p
(p=0,q=1) 预防: 中频fI在接收频段之外
2
寄生通道干扰
表现：听到干扰（电台）信号的声音
2 Vm cos Ωt
1 M a2 M a
32
第4章 振幅调制、解调与混频电路
B 负峰切割失真（削波失真） 现象 原因：检波器与下一级级联时， 加入隔直耦合电容
因为Cc很大，直流负载为RL，而 低频交流负载则为RL||Ri2。这种 失真是因检波器的交直流负载不 同引起的， 克服条件： Ri 2 Z L () Ma Z L (0) RL Ri 2
线性时变状态的器件最适宜于构成频谱搬移电路 虽然线性时变器件输出电流中仍存在着众多无用组合频率分 量，但是它们的频率均远离有用信号频率，因此，用滤波器 可以较容易地将它们滤除掉。
P184例1 单个二极管线性时变工作 P184例2 差分对管线性时变工作
《非线性电子线路》
12
第4章 振幅调制、解调与混频电路
欲实现理想相乘 存在的问题：
《非线性电子线路》
i 实现理想相乘,要受到V1m<26mv，V2m<26mv的限制 ii 相乘增益与温度T2成反比（即AM∝ ）
15
第4章 振幅调制、解调与混频电路
II-2 XFC1596集成模拟乘法器
改进：扩大 v2 的动态范围 措施：负反馈技术（接入反馈电阻Re）
《非线性电子线路》
《非线性电子线路》
24
第4章 振幅调制、解调与混频电路
5） 混频失真
1 干扰哨声
表现：听到频率为F的哨叫声 最强干扰：fc = fI
p 1 fI 原因：有用输入信号 fc 满足 (4-3-7)式 f c q p
(p=0,q=1) 预防: 中频fI在接收频段之外
2
寄生通道干扰
表现：听到干扰（电台）信号的声音
2 Vm cos Ωt
天津大学2018 年硕士研究生入学复试科目考试大纲- 电子线路基础、微电子学与固体电子学综合
课程编号：课程名称：电子线路基础
一、考试的总体要求要求考生熟悉、掌握基本半导体器件、基本放大电路和集成运算放大器（集成运放）的知识；能够利用电路技术领域的基本概念和原理对采用基本半导体器件和集成运放组成的电路进行分析、计算和应用，并得到合理有效的结论。
二、考试内容及比例
1．半导体物理基础知识；10%
半导体物理基础知识，晶体二极管理论，晶体二极管电路分析方法与应用。
2.晶体三极管；10%
晶体三极管的工作原理，晶体三极管的特性曲线，晶体三极管的小信号电路模型和分析方法，晶体三极管应用原理。
3. 场效应管；10%
MOS 场效应管和 J 型场效应管的工作原理、特性曲线、小信号模型分析方法和应用原理。
4.放大器基础；25%
基本放大器（含差分、多级放大器）电路的工作原理和指标参数（输入阻抗、输出阻抗、增益、带宽等）分析方法。
5.反馈放大器；20%
反馈类型判断、负反馈对放大器性能的影响，深度负反馈放大器性能分析，负反馈放大器的稳定性分析。
6.集成运算放大器及其应用电路；25%
理想集成运放应用电路及其分析方法，集成运放性能参数及其对应用电路的影响。
三、试卷题型及比例
1、选择、填空题： 20%；
2、分析、判断题 15%；
3、计算、设计题 60%；
4、其他 5%。
模电电子线路线性部分第五版主编冯军谢嘉奎1PPT学习教案
T ICQ VEQ( = ICQRE) VBEQ(= VBQ VEQ)
ICQ
IBQ
第7页/共70页
第 4 章 放大器基础
▪ 存在问题：
RE 越 大
VBEQ 越大 Q 点越稳定 VCEQ 越小 输出动态范围越小
工程上，常选用：
VCC
VEQ = 0.2VCC 或 VEQ = 1 ~ 3
RB1
V IBQ
RC1
RC2
RC3
T1
T2
T3
RE2
RE3
RCn
VCC
Tn REn
由图
VCEQ1 VBE(on)2 ICQ2RE2
若 RE2 = 0， 则 VCEQ1 VBE(on)2 0.7 V。
结果：T1 管 Q 点靠近饱和区，输出易出现失真。
解决方法：后级接入 RE，扩大前级动态范围。
第15页/共70页
第11页/共70页
第 4 章 放大器基础
4.1.2
耦合方式
放大器与信号源、放大器与负载以及放大器级与级 之间的连接方式称为耦合方式。
为保证交流信号正常传输、不失真放大，耦合方式 必须保证：
▪ 交流信号正常传输。 ▪ 尽量减小有用信号在传输过程中的损失。
实际电路常采用两种耦合方式： ▪ 具有隔直流作用的耦合方式——电容耦合、变压器耦合。 ▪ 集成电路中广泛采用的一种耦合方式——直接耦合。
RB
RC
IBQ
VCC
VB E(on) RB
IB
ICQ IBQ (1 )ICBO IBQ
VCEQ VCC ICQ RC
▪ 电路优点： Q 点设置方便，计算简单。
▪ 电路缺点： 不具有稳定 Q 点的功能。
模电电子线路线性部分第五主编冯军谢嘉奎PPT教案
vo
Rf R1
vs1
Rf R2
vs2
例如
令 vs2 = 0 令 vs1 = 0
则
vo1
Rf R1
vs1
则
vo2
Rf R2
vs2
第7页/共44页
vo vo1 vo2
第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
▪ 同相加法器
利用叠加原理：
R
f
v
R2vs1 R1 R2
R1vs2 R1 R2
则
vo
(1
vZ
分析方法一：
因 T1、T2、T3、T4 构成跨导线性环，
则
iX iY iZ iO
由图
iX vX / RX
iY vY / RY iZ vZ / RZ iO vO / R4
整理得
vO
R4 RZ RX RY
vXvY vZ
(实现乘、除运算)
第14页/共44页
第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
vs
因
v 0
因深度电压负反馈
输入电阻 输出电阻
第4页/共44页
Ri R1
Ro 0
第 6 章 集成运算放大器及其应用电路
▪ 同相放大器
类型：电压串联负反馈
因
则
v v
v vs
注：同相放大器不存在“虚地”。
if R
f
i1
+
A
R1
v
+-
o
则 因
v
i 0
i1 if
s
由图
i1
0 v R1
vs R1
Rf R3
)v
R3
+
电子线路(非线性部分)谢嘉奎 课后答案
n
RL′ = 30 = 1.94
RL
8
RL′ = 15 = 1.37
RL
8
(2)见表
甲类
乙类
om Pomax
Po′max
≤
1 2
PCM
=
1 2
× 30W
= 15W
Po′′max
≤
1 8 V(BR)CEO I CM
= 1 × 60V × 3A = 22.5W 8
所以 Pomax = Po′max = 15W
课 甲类
乙类
交流负
载线
Pomax PCmax
1 2 Vcm I cm
=Hale Waihona Puke 1 2 VCC1 2 iCmax
= 15W
2Pomax = 30 W
1 2 Vcm I cm
=
1 2 VCC
1 2 iCmax
= 30W
0.2Pomax = 6 W(单管)
ηC
50%
RL′
VC2C / 2Pomax = 30Ω
78.5% Vc2m / 2Pomax = 15Ω
解：按要求画出的单电源互补推挽功率放大器电路如图所示。图中T1为推动级，T2、 T3、T4、T5为准互补推挽功率级，D1、D2为末级偏置电路，T6、T7为过流保护电路，C2为自 举电容。
1-17 两级功放原理电路如图所示。试：（1）简述电路工作原理；（2）已知VCC = VEE ， www后.kh学x习x 网 各管VBE(on)相等，设各管基极电流不计，求ICQ5(ICQ6)及kfv表达式。 课 解：(1) T1、T2和T3、T4为复合管组成差分放大器，作为推动级。T5、T6为镜像电流源，
w 后 负载线，IBQ同(1)值，即IBQ2 = 2.4mA，得Q2点，
电子线路非线性部分第五冯军谢嘉奎绪论和第一章讲课文档
应用：交流分析。
第20页，共138页。
③ 平均电导
定义：当器件两端加余弦电压 v =
Vmcos t 时，因特性的非线性，流过 器件的电流必为非余弦，将其按傅里
叶级数展开：
i I 0 + I 1 c m t o + I 2 c s m 2 o t + s
则平均电导即为基波电流振幅与外加
电压振幅之比：
提高发射频率。 ② 选台。将不同电台发送的信息分配到不同频率的载波信号
上，使接收机可选择特定电台的信息而抑制其他电台发送的信息 和各种干扰。
第8页，共138页。
5．调幅发射机组成
图 0-1-3 调幅广播发射机的组成
调幅广播发射机的组成
第9页，共138页。
各部分作用： (1)振荡器 产生 fosc 的高频振荡信号，几十千赫以上。 (2)高频放大器 多级小信号谐振放大器，放大振荡信号，使频率倍增至 fc， 并提供足够大的载波功率。 (3)调制信号放大器
作用：高效地实现能量变换和控制。
种类：
(1)功率放大电路
特点：放大 用途：通信、音像等电子设备。
(2)电源变换电路 特点：能量变换 用途：电源设备、电子系统、工业控制等。
第29页，共138页。
功率放大器
特点：工作在大信号状态。
一、功率放大器的性能要求
① 安全。输出功率大，管子在极限条件下运用。
② 高效率。
2．不同运用状态下的 C
管子的运用状态不同，相应的 Cmax 也不同。
ηC
Po
Po + PC
第16页，共138页。
7．其他通信系统 ① 调频无线通信系统，发射机和接收机都包括上述各模块， 区别主要在于调制器和解调器上。
第20页，共138页。
③ 平均电导
定义：当器件两端加余弦电压 v =
Vmcos t 时，因特性的非线性，流过 器件的电流必为非余弦，将其按傅里
叶级数展开：
i I 0 + I 1 c m t o + I 2 c s m 2 o t + s
则平均电导即为基波电流振幅与外加
电压振幅之比：
提高发射频率。 ② 选台。将不同电台发送的信息分配到不同频率的载波信号
上，使接收机可选择特定电台的信息而抑制其他电台发送的信息 和各种干扰。
第8页，共138页。
5．调幅发射机组成
图 0-1-3 调幅广播发射机的组成
调幅广播发射机的组成
第9页，共138页。
各部分作用： (1)振荡器 产生 fosc 的高频振荡信号，几十千赫以上。 (2)高频放大器 多级小信号谐振放大器，放大振荡信号，使频率倍增至 fc， 并提供足够大的载波功率。 (3)调制信号放大器
作用：高效地实现能量变换和控制。
种类：
(1)功率放大电路
特点：放大 用途：通信、音像等电子设备。
(2)电源变换电路 特点：能量变换 用途：电源设备、电子系统、工业控制等。
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功率放大器
特点：工作在大信号状态。
一、功率放大器的性能要求
① 安全。输出功率大，管子在极限条件下运用。
② 高效率。
2．不同运用状态下的 C
管子的运用状态不同，相应的 Cmax 也不同。
ηC
Po
Po + PC
第16页，共138页。
7．其他通信系统 ① 调频无线通信系统，发射机和接收机都包括上述各模块， 区别主要在于调制器和解调器上。
模电电子线路线性部分第五版主编冯军谢嘉奎PPT学习教案
Ai io / ii
iS
kfi if / io
Aif Ai /(1 Ai kfi )
R
+-
+-
S
vi
vi
Ag
+-
vf
kfr
ii
ii
if
Ai
R
S
kfi
io
RL
io
RL
第7页/共50页
第 5 章 放大器中的负反馈
5.1.2 反馈极性与类型的判别
判断是否为反馈电路 xi
看电路输出与输入之间是 否接有元件，若有则为反馈电 路，该元件即为反馈元件。
说明
负反馈 正反馈
✓负反馈具有自动调整作用，可改善放大器性能。 例：某原因 xo xf xi ( xi xf )
xo
负反馈的自动调整作用是以牺牲增益为代价的。 ✓正反馈使放大器工作不稳定，多用于振荡器中。
第3页/共50页
第 5 章 放大器中的负反馈
5.1.2 四种类型负反馈放大器
根据输出端连接方式
得
Rof
v i
Ro 1 Astkf
Ro Fst
结论
引入电压反馈，反馈越深，输出电阻 越小，v o 越稳定。
xs
+
-
Ro
基
Ast xs
放
xf
反馈 网络
第20页/共50页
RL
+vo
-
i
+ v
第 5 章 放大器中的负反馈
▪ 电流反馈
Ro ：考虑反馈网络负载效应后，基放输出电阻 。
xs
xs
基放
Ro Asn xs
电流反馈输出量xo串联反馈在输入端反馈网络与基本放大器串接反馈信号以电压vf的形式出现并在输入端进行电压比较即vivivf在输入端反馈网络与基本放大器并接反馈信号以电流if的形式出现并在输入端进行电流比较即iivivf四种类型负反馈放大器增益表达式avkfvivfvoarkf开环电压增益电压反馈系数开环互阻增益互导反馈系数agkfvivfaikf开环互导增益互阻反馈系数开环电流增益电流反馈系数注意
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例如：温度升高，三极管参数 、ICBO、VBE(on)，
而这些参数的变化将直接引起 Q 点发生变化。 当 Q 点过高或过低时，输出波形有可能产生饱和
或截止失真。
第 4 章 放大器基础
Q 点波动对输出波形的影响：
iC
iC
Q
ib
ICQ O
O
t
O
Q
ib
Q VCEQ
ib vCE
vCE
t
Q 点在中点，动态范围最大，输出波形不易失真。 Q 点升高，不失真动态范围减小，输出易饱和失真。 Q 点降低，不失真动态范围减小，输出易截止失真。
第 4 章 放大器基础
三极管偏置电路
(1)固定偏流电路
▪ Q 点估算：
IBQ
VCC
VB E(on) RB
VCC
RB
RC IC
IB
ICQ IBQ (1 )ICBO IBQ
VCEQ VCC ICQ RC
▪ 电路优点： Q 点设置方便，计算简单。
▪ 电路缺点： 不具有稳定 Q 点的功能。
T ICQ VEQ( = ICQRE) VBEQ(= VBQ VEQ)
ICQ
IBQ
第 4 章 放大器基础
▪ 存在问题：
VBEQ 越大 Q 点越稳定 RE 越大 VCEQ 越小 输出动态范围越小
工程上，常选用： VEQ = 0.2VCC 或 VEQ = 1 ~ 3 V
RB1、RB2 过大 不满足 I1 >> IBQ 则 VBQ 不稳定 RB1、RB2 过小 放大器 Ri 减小
将放大器输出 端与输出负载 进行连接。
第 4 章 放大器基础
4.1 偏置电路和耦合方式
4.1.1 偏置电路
设置静态工作点的电路称放大器的偏置电路。
对偏置电路的要求
▪ 提供合适的 Q 点，保证器件工作在放大模式。 例如：偏置电路须保证三极管 E 结正偏、C 结反偏。
▪ 当环境温度等因素变化时，能稳定电路的 Q 点。
RG2
RS
VDSQ VDD IDQ (RD RS )
▪ 电路特点： 分压偏置电路不仅适用于三极管，同时适用于各种
类型的场效应管。
第 4 章 放大器基础
(2)自偏置电路
▪ Q 点估算：
VDD
VGSQ 0 IDQ RS
2
I DQ
I
DSS
1
VGSQ VG S(of f )
ID
RD
G S
RG
在广播、通信、自动控制、电子测量等 各种电子设备中，放大器是必不可少的组成 部分。
第 4 章 放大器基础
放大器分类
▪ 按信号特征分： 音频放大器 (放大语音信号) 视频放大器 (放大图像信号) 脉冲放大器 (放大脉冲信号) 谐振放大器 (放大高频载波信号)
▪ 按信号强弱分： 小信号放大器 (线性放大器) 大信号放大器 (非线性放大器)
第 4 章 放大器基础
➢ 直接耦合
RC1 T1
RC2 T2 RE2
RC3 T3 RE3
VCC RCn
Tn REn
直接耦合方式： 各级之间不经过任何元件直接相连。 电路优点： 频率特性好，便于集成。
级间直流电平配置问题。 存在问题：
零点漂移问题。
第 4 章 放大器基础
级间直流电平配置问题一
RC1 T1
为保证交流信号正常传输、不失真放大，耦合方式 必须保证：
▪ 交流信号正常传输。 ▪ 尽量减小有用信号在传输过程中的损失。
实际电路常采用两种耦合方式： ▪ 具有隔直流作用的耦合方式——电容耦合、变压器耦合。 ▪ 集成电路中广泛采用的一种耦合方式——直接耦合。
第 4 章 放大器基础
➢ 电容耦合
R1 R3
ID
RD
G S
RG
VDSQ VDD IDQ (RD RS )
▪ 电路特点：
由于 VGS = 0，故零偏置电路只适合耗尽型 MOS 管。 由于 RS = 0，故该电路不具有稳定 Q 点的功能。
第 4 章 放大器基础
4.1.2 耦合方式
放大器与信号源、放大器与负载以及放大器级与级 之间的连接方式称为耦合方式。
宽带 放大器
▪ 按电路结构分： 直流放大器 (多用于集成电路) 交流放大器 (多用于分立元件电路)
第 4 章 放大器基础
放大器组成框图
具有正向受控作用的半导 体器件是整个电路的核心
输
耦
入
合
信
电
号
路
耦
输
合
出
电
负
路
载
将输入信号源 与放大器输入 端进行连接。
直流偏置电路 外围电路
保证半导体器件 工作在放大模式
第 4 章 放大器基础
概述 4.1 偏置电路和耦合方式 4.2 放大器的性能指标 4.3 基本组态放大器 4.4 差分放大器 4.5 电流源电路及其应用 4.6 集成运算放大器 4.7 放大器的频率响应
第 4 章 放大器基础
概述
放大器是应用最广泛的一类电子线路。它 的主要功能是将输入信号进行不失真的放大。
T 时 、ICBO、VBE(on)
ICQ
Q 点升高
第 4 章 放大器基础
(2)分压偏置电路
▪ Q 点估算： 假设 I1>> IBQ
则
VBQ
RB2VCC RB1 RB2
(固定)
ICQ
I EQ
VBQ
VB E(on) RE
IBQ ICQ /
RB1 I1 IBQ
VCC RC
RB2
RE CE
VCEQ VCC ICQ(RC RE ) ▪ 电路优点： 具有稳定 Q 点的功能。
RS
VDSQ VDD IDQ (RD RS )
▪ 电路特点：
由于 VDS 与 VGS 极性始终相反，故自偏置电路只 适合于耗尽型场效应管。 例如，JFET、DMOS 管。
第 4 章 放大器基础
(3)零偏置电路
▪ Q 点估算：
VGSQ 0
I DQ
COXW
2l
(VGSQ
VGS(th) )2
VDD
RC2 T2 RE2
RC3 T3 RE3
VCC RCn
CB + RS +
T1 +CC
vS+-
vi -
R2 R4
VCC R5 R7
T2 R6 R8
▪ 直流工作时： 由于 CB、CC 具有隔直流作用，因此信号源 不影响放大器 Q 点正常设置，且各级 Q 点相互独立。
▪ 交流工作时： 由于 CB 较大，在信号频率上近似看作短路。 因此，CB 的接入不会影响信号的正常传输。 ▪ 电路缺点： 体积大，不易集成。
RB1 I1 IBQ
VCC RC
RB2
RE CE
工程上，常选用：I1 = (5 ~ 10)IBQ
第 4 章Байду номын сангаас放大器基础
场效应管偏置电路
(1)分压偏置电路
▪ Q 点估算：
VGSQ
RG2VDD RG1 RG2
IDQ RS
I DQ
COXW
2l
(VGSQ
VGS(th) )2
VDD
RG1
ID
RD
G
T
S
而这些参数的变化将直接引起 Q 点发生变化。 当 Q 点过高或过低时，输出波形有可能产生饱和
或截止失真。
第 4 章 放大器基础
Q 点波动对输出波形的影响：
iC
iC
Q
ib
ICQ O
O
t
O
Q
ib
Q VCEQ
ib vCE
vCE
t
Q 点在中点，动态范围最大，输出波形不易失真。 Q 点升高，不失真动态范围减小，输出易饱和失真。 Q 点降低，不失真动态范围减小，输出易截止失真。
第 4 章 放大器基础
三极管偏置电路
(1)固定偏流电路
▪ Q 点估算：
IBQ
VCC
VB E(on) RB
VCC
RB
RC IC
IB
ICQ IBQ (1 )ICBO IBQ
VCEQ VCC ICQ RC
▪ 电路优点： Q 点设置方便，计算简单。
▪ 电路缺点： 不具有稳定 Q 点的功能。
T ICQ VEQ( = ICQRE) VBEQ(= VBQ VEQ)
ICQ
IBQ
第 4 章 放大器基础
▪ 存在问题：
VBEQ 越大 Q 点越稳定 RE 越大 VCEQ 越小 输出动态范围越小
工程上，常选用： VEQ = 0.2VCC 或 VEQ = 1 ~ 3 V
RB1、RB2 过大 不满足 I1 >> IBQ 则 VBQ 不稳定 RB1、RB2 过小 放大器 Ri 减小
将放大器输出 端与输出负载 进行连接。
第 4 章 放大器基础
4.1 偏置电路和耦合方式
4.1.1 偏置电路
设置静态工作点的电路称放大器的偏置电路。
对偏置电路的要求
▪ 提供合适的 Q 点，保证器件工作在放大模式。 例如：偏置电路须保证三极管 E 结正偏、C 结反偏。
▪ 当环境温度等因素变化时，能稳定电路的 Q 点。
RG2
RS
VDSQ VDD IDQ (RD RS )
▪ 电路特点： 分压偏置电路不仅适用于三极管，同时适用于各种
类型的场效应管。
第 4 章 放大器基础
(2)自偏置电路
▪ Q 点估算：
VDD
VGSQ 0 IDQ RS
2
I DQ
I
DSS
1
VGSQ VG S(of f )
ID
RD
G S
RG
在广播、通信、自动控制、电子测量等 各种电子设备中，放大器是必不可少的组成 部分。
第 4 章 放大器基础
放大器分类
▪ 按信号特征分： 音频放大器 (放大语音信号) 视频放大器 (放大图像信号) 脉冲放大器 (放大脉冲信号) 谐振放大器 (放大高频载波信号)
▪ 按信号强弱分： 小信号放大器 (线性放大器) 大信号放大器 (非线性放大器)
第 4 章 放大器基础
➢ 直接耦合
RC1 T1
RC2 T2 RE2
RC3 T3 RE3
VCC RCn
Tn REn
直接耦合方式： 各级之间不经过任何元件直接相连。 电路优点： 频率特性好，便于集成。
级间直流电平配置问题。 存在问题：
零点漂移问题。
第 4 章 放大器基础
级间直流电平配置问题一
RC1 T1
为保证交流信号正常传输、不失真放大，耦合方式 必须保证：
▪ 交流信号正常传输。 ▪ 尽量减小有用信号在传输过程中的损失。
实际电路常采用两种耦合方式： ▪ 具有隔直流作用的耦合方式——电容耦合、变压器耦合。 ▪ 集成电路中广泛采用的一种耦合方式——直接耦合。
第 4 章 放大器基础
➢ 电容耦合
R1 R3
ID
RD
G S
RG
VDSQ VDD IDQ (RD RS )
▪ 电路特点：
由于 VGS = 0，故零偏置电路只适合耗尽型 MOS 管。 由于 RS = 0，故该电路不具有稳定 Q 点的功能。
第 4 章 放大器基础
4.1.2 耦合方式
放大器与信号源、放大器与负载以及放大器级与级 之间的连接方式称为耦合方式。
宽带 放大器
▪ 按电路结构分： 直流放大器 (多用于集成电路) 交流放大器 (多用于分立元件电路)
第 4 章 放大器基础
放大器组成框图
具有正向受控作用的半导 体器件是整个电路的核心
输
耦
入
合
信
电
号
路
耦
输
合
出
电
负
路
载
将输入信号源 与放大器输入 端进行连接。
直流偏置电路 外围电路
保证半导体器件 工作在放大模式
第 4 章 放大器基础
概述 4.1 偏置电路和耦合方式 4.2 放大器的性能指标 4.3 基本组态放大器 4.4 差分放大器 4.5 电流源电路及其应用 4.6 集成运算放大器 4.7 放大器的频率响应
第 4 章 放大器基础
概述
放大器是应用最广泛的一类电子线路。它 的主要功能是将输入信号进行不失真的放大。
T 时 、ICBO、VBE(on)
ICQ
Q 点升高
第 4 章 放大器基础
(2)分压偏置电路
▪ Q 点估算： 假设 I1>> IBQ
则
VBQ
RB2VCC RB1 RB2
(固定)
ICQ
I EQ
VBQ
VB E(on) RE
IBQ ICQ /
RB1 I1 IBQ
VCC RC
RB2
RE CE
VCEQ VCC ICQ(RC RE ) ▪ 电路优点： 具有稳定 Q 点的功能。
RS
VDSQ VDD IDQ (RD RS )
▪ 电路特点：
由于 VDS 与 VGS 极性始终相反，故自偏置电路只 适合于耗尽型场效应管。 例如，JFET、DMOS 管。
第 4 章 放大器基础
(3)零偏置电路
▪ Q 点估算：
VGSQ 0
I DQ
COXW
2l
(VGSQ
VGS(th) )2
VDD
RC2 T2 RE2
RC3 T3 RE3
VCC RCn
CB + RS +
T1 +CC
vS+-
vi -
R2 R4
VCC R5 R7
T2 R6 R8
▪ 直流工作时： 由于 CB、CC 具有隔直流作用，因此信号源 不影响放大器 Q 点正常设置，且各级 Q 点相互独立。
▪ 交流工作时： 由于 CB 较大，在信号频率上近似看作短路。 因此，CB 的接入不会影响信号的正常传输。 ▪ 电路缺点： 体积大，不易集成。
RB1 I1 IBQ
VCC RC
RB2
RE CE
工程上，常选用：I1 = (5 ~ 10)IBQ
第 4 章Байду номын сангаас放大器基础
场效应管偏置电路
(1)分压偏置电路
▪ Q 点估算：
VGSQ
RG2VDD RG1 RG2
IDQ RS
I DQ
COXW
2l
(VGSQ
VGS(th) )2
VDD
RG1
ID
RD
G
T
S