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模拟电路知识点讲义整理（电气类必看）
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小
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小
使
蓝
天
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小
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服 使
蓝
客 天
蔚
电子电路基础知识点讲义 旺
：
小
旺 小
服
1． 模拟信号和数字信号 宝 蓝
客
淘 蔚
旺
·模拟信号：时间连续、幅度连续的信号。 一 ：
旺
唯 服
·数字信号：时间、幅度离散的信号
，
宝
客
淘
品 旺
2．放大电路的基本知识 一
出 旺
唯
室 宝
，
·输入电阻R ：是从放大器输入作口视入的等效交流电阻。R 是信号源的
淘
负载，R 从信号源吸收信号功率。
i 品 i i
工 一
出
英 唯
·输出电阻R ：放大器在输出口对负载R 而室言，等效为一个新的信号源（这说明放大器向负载R 输出功率P ），该信号源的内阻
o 精 L ， L o
作
场 品
即为输出电阻。 职 工 出
英
·放大器各种增益定义如下： 室
精
端电压增益：A = V o 场 工 作
V V 职 英
i
源电压增益：A VS = V V
o = R R + i R A V 场
精
s s i 职
I
电流增益：A = o
I I
i
I
互导增益：A = o
G V
i
V
互阻增益：A = o
I I
i
负载开路电压增益（内电压增益）：A = V o ，A = R L A
V0 V V R +R V0
i RL →∞ 0 L
功率增益：A = P 0 =|A ||A |
P P V I
i
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·A 、A 、A 、A 的分贝数为20lg A ；A 的分贝数为20lgA 。
V G R I p p
·不同放大器增益不同，但任何正常工作的放大器，必须A
P
>1。
·任何单向化放大器都可以用模型来等效，可用模型有四种。
V (jω)
·频率响应及带宽：A (jω)= o 或A = A (ω)∠ϕ(ω)
V V(jω) V V
i
A (ω)—— 幅频相应：电压增益的模与角频率的关系。
V
ϕ(ω)—— 相频相应：输出与输入电压相位差与角频率的关系。
BW —— 带宽：幅频相应的两个半功率点间的频率差BW = f − f 。
H L
·线性失真：电容和电感引起，包括频率失真和相位失真
·非线性失真：器件的非线性造成。
使
晶体二极管及应用电路
天
小
一、半导体知识
小
使
蓝
天
1．本征半导体 蔚
小
：
小
·单质半导体材料是具有4价共价键晶体结构的硅（Si）和锗（Ge）服，一些金属化合物也具有半导体的性质如使砷化镓GaAs。前者是制
蓝
造半导体IC的材料，后者是微波毫米波半导体器件和IC的重要材料 客 。
蔚
天
旺 小
·本征半导体：纯净且具有完整晶体结构的半导体称为本征
旺
半导体。 ：
小
服
·本征激发（又称热激发或产生）：在一定的温度下，本宝征激发产生两种带电性质相反的载流子—蓝—自由电子和空穴对。温度越高，
客
本征激发越强。 淘 旺 蔚
一 ：
·空穴：半导体中的一种等效
+q载流子。空穴唯导电的本质是价电子 旺
依次填补本征晶格中服的空位，使局部显示
+q电荷的空位宏观定
宝
向运动。 ， 客
淘
·复合：在一定的温度下，自由电子与空品穴在热运动中相遇，使一对自由电子和空旺穴消失的现象。复合是产生的相反过程，当产生等
一
出 旺
于复合时，称载流子处于平衡状态。
室
唯
宝
，
2．杂质半导体 作 品 淘
工 一
出
·在本征硅（或锗）中渗入英微量5价（或3价）元素后形成N型（唯或P型）杂质半导体（P型，N型）。
室
精 ，
·电离：在很低的温度下，N型（P型）半作导体中的杂质会全部，产生自由电子和杂质正离子对（空穴和杂质负离子对）。
场 品
工
·载流子：由于杂职质电离，使N型半导体中的多子是自由电出子，少子是空穴，而P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。
英
·在常温下，多子>> 少子。多子浓
精
度几乎等于杂质浓度，室与温度无关；少子浓度是温度的敏感函数。
作
·在相同掺杂和常温下， Si的少场子浓度远小于Ge的少子浓度。
工
职
英
二、PN结
精
在具有完整晶格的P型和N型材料 的物理场界面附近，会形成一个特殊的薄层——PN结。
职
·PN结（又称空间电荷区）：存在由N区指向P区的内电场和内电压；PN结内载流子数远少于结外的中性区（称耗尽层）；PN结内
的电场是阻止结外两区的多子越结扩散的（称势垒层或阻挡层）。
·单向导电特性：正偏PN结（P区电位高于N）时，有随正偏电压指数增大的电流；反偏PN结（P区电位低于N区），在使PN结
击穿前，只有很小的反向。即PN结有单向导电特性（正偏导通，反偏截止）。
·反向击穿特性：当反偏电压达到一定值时，反向电流急剧增大，而PN结两端的电压变化不大。
· PN结的伏安方程为：i=I (ev/VT −1)，其中，在T = 300K时，热温度当量V 26mV。
S T
三、半导体二极管
·普通二极管内就是一个PN结，P区引出正电极，N区引出负电极。
·在低频运用时，二极的具有单向导电特性，正偏时导通，Si管和Ge管导通电压典型值分别是0.7V和0.3V；反偏时截止，但Ge管
的反向饱和电流比Si管大得多。
·低频运用时，二极管是一个非线性电阻，其交流电阻不等于其直流电阻。
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−1
二极管交流电阻：r = di D 。二极管交流电阻r d 估算：r d ≈V T I D
d dv
D
Q
V
二极管直流电阻：R = D
D I
D
·二极管的低频小信号模型：就是交流电阻r d ，它反映了在工作点Q处，二极管的微变电流与微变电压之间的关系。
·二极管的低频大信号模型：是一种开关模型，有理想开关、恒压源模型和折线模型。
三、二极管应用
1．单向导电特性应用
使
二极管正向充分导通时只有很小的交流电阻，近似于一个0.7V（Si管）或0.3V（Ge天管）的恒压源。
小
·整流器：半波整流，全波整流，桥式整流
小
·限幅器：顶部限幅，底部限幅，双向限幅
蓝
使
天
·钳位电路* 蔚
小
：
小
2．反向击穿及应用 服 使
蓝
客 天
·二极管反偏电压增大到一定值时，反向电流突然增大的现象
旺
即反向击穿。 蔚
小
：
·反向击穿的原因有价电子被碰撞电离而发生的“雪崩击穿旺”和耗尽层中价电子强场激发而发生的“小齐纳击穿”。
服
·反向击穿电压十分稳定，可以用来作稳压管。 宝 客 蓝
淘 蔚
·稳压管电路设计时，要正确选取限流电阻，使稳一压管在一定的负载条旺件下正常工作。
：
旺
3．特殊二极管 唯 服
宝
， 客
·光电二极管、变容二极管、稳压二极管、激光二极管。 淘
品 旺
一
出 旺
唯
室 双极型
，
晶体三极管及其放大电宝路
作 淘
品
工 一
出
一、半导体BJT结构及偏置 英 唯
室
·双极型晶体管（BJT） 精 分为NPN管和PN作P管两类。电流控制器，件。
场 品
·当BJT发射结正
职
偏，集电结反偏时，工称为放大偏置。在放
出
大偏置时，NPN管满足V
C
>V
B
>V
C
；PNP管满足V
C
>r >>r >> ≈r
b′c ce b′e 精e
以上参数满足： 场 g m
高频参数：集电结电容 C b′c—— 由厂 职 家给出；
g
C ≈ m −C
发射结电容C b′e—— 估算
b′e
2πf T
b′c
*
·最常用的BJT模型是低频简化模型
（1）电压控制电流源（i c =g m v b′e）模型
（2）电流控制电流源（ i
c
=βi
b
）模型，常用），其中r be =r bb′ +r b′e
五、放大电路基本概念
·向放大器输入信号的信号源模型一般可以用由源电压v S串联源内阻R S来表示，接受被放大的信号的电路模型一般可以用负载电阻
R 来表示。
L
·未输入信号（静态）时，放大管的直流电流、电压在特性曲线上对应的点称为放大器的工作点。工作点由直流通路求解。
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·放大器工作时，信号（电流、电压）均迭加在静态工作点上，只反映信号电流、电压间关系的电路称为交流通路。
·放大器中的电压参考点称为“地”，放大器工作时，某点对“地”的电压不变（无交流电压），该点为“交流地”。
·交流放大器中的耦合电容可以隔断电容两端的直流电压，并无衰减地将电容一端的交流电压传送到另一端，耦合电容上应基本上无
交流电压（交流短路）。傍路电容也是对交流电流短路的电容。
·画交流通路时应将恒压源短路（无交流电压），恒流源开路（无交流电流）；耦合、傍路电容短路（无交流电压）。
·画直流通路时应将电容开路（电容不通直流），电感短路（电感上直流电压为零）。
六、BJT偏置电路
1．固定偏置电路
·特点：简单，虽然I 随温度变化小；但输出特性曲线上的工作点（V CE、I C）随温度变化大。
B
使
V −V 天
·Q点估算：I B = CC R BE ， I C ≈βI B，V CE =V CC −I C R C 小
b 小
V −v 蓝 使
·直流负载线 i
C
= CC
R
CE
蔚 小
天
C ：
小
服 使
·作图求Q点：在输出特性曲线上，直流负载线与i
B
= I
B
的交
客
点。 蓝
天
蔚
旺 小
：
2．基极分压射极偏置电路 旺 小
服
宝 蓝
客
·特点：元件稍多。但在满足条件 βR E >10 （R 1 /淘/R 2）时，工作点旺Q（V CE，I C）随温蔚度变化很小，工作点稳定。原因是存在
一 ：
直流负反馈。 旺
唯 服
宝
V R ， 淘 客
I ≈I ≈( CC 2 −V 品)/R 旺
·Q点估算： C E R 1 +R 2 出 BE E ， V CE ≈V一 CC −(R C +R E )I 旺C
唯
室 宝
，
作 淘
V v 品
i ≈ CC 工− CE 一
直流负载线 C R C +R英 E R C +R E 室 出 唯
精 ，
作
场 品
βR >10(R //R ) 工
以上近似计算在满足 职E 1 2 时有足够的准确性。 出
英
室
精
作
场
七、基本共射放大器的大信 号分析 工
职
英
1
精 −
·交流负载线是放大器工作时，动点 （v C场E，i C）的运动轨迹。交流负载线经过静态工作点，且斜率为 R C //R L 。
·非线性失真：因放大器中晶体管的伏职安特性的非线性使输出波形出现失真。非线性失真使输出信号含有输入信号所没有的新的频率
分量。大信号时，使BJT进入饱和区产生饱和失真；使BJT进入截止区，产生截止失真。NPN管CE放大器的削顶失真是截止失真；削
底失真是饱和失真。对于PNP管CE放大器则相反。
·将工作点安排在交流负载线的中点，可以获得最大的无削波失真的输出。
2．CE、CB、CC放大器基本指标A v，管端输入电阻R i ′ ，管端输出电阻R 0 ′ 。
i =βi
用电流控制电流源（ c b）BJT低频简化模型导出的三个组态的上述基本指标由表3-1归纳。
3． 高输入电阻和电流放大系数可采用复合管
复合BJT是模拟IC中的一种工艺（又称达林顿组态）。
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表3.6.1 BJT三种基本放大器小信号指标
CE放大器 CB放大器 CC放大器
简
化
交
流
通
路
βR′ βR′ ( 1+β ) R′
− L L L
A V r be （大，反相） r be （大，同相） r be + ( 1+β 使 ) R ′ L （<1，同相）
天
(rb’e>>r
bb’
) (rb’e>>r
bb’
)
小
(rb’e>>r
bb’
)
小
R
i
′
(1+β
r
)
b
r
e
e (r
(
b
中
’e>
)
> r bb’ )
1 r + be β (小)
：
蔚 蓝
(1+
r
β
be +
)
(
(
1
r e
+
+
β
R 小
)
′ L
R
小 )
′ L
(r
天
b’ e>
( 使 大
>r
)
b b’ )
r
e
(rb’e>>r
bb’
) 服
蓝
使
客 天
蔚
旺 r + R′ 小
be：S
旺 小
R o ′ 0.5r ce —r ce (大， 关 与 ) 信 号源内阻有 (很大，与 r 淘 c 信 e —宝 号 0. 源 5rb 内 ’c 阻有关) 客 服1+β (小，与 蔚 R蓝S 有关),
旺
唯 一 旺 ( R S ′ = 服 R： S //R B)
宝
， 客
高频放大时性能好，常淘与CE和 R 大而R 小，可作高阻抗输入
应 功率增益最大，R﹑R 适中， 品 i 旺 o
i o 出CC组态结合使用。一如CE-CB组 级和
旺
低阻抗输出级，隔离级和
用 易于与前后级接口，使用广泛。 唯
室 态﹑CC，-CB组态。 宝 功率输出级。
作 淘
八、放大器的频率响应
工
品
一
出
1. 基本知识 英 唯
室
·对放大器输入正弦小信 精 号，则输出信号的作稳态响应特性即放大，器的频率响应。
场 品
工
职 出
·在小信号且不计非线性失真时，输出英信号仍为正弦信号。故可以用输出相量X 与输入相量X 之比，即放大器的增益的频率特性函
室 o i
精
作
场
数A(jω)来分析放大器的频 率响
职
应的特性。 工
英
·A(jω)= X /X = A(ω)ejφ (ω) 精
o i 场
——A(ω)表示输出正弦信号与输 入正
职
弦信号的振幅之比，反映放大倍数与输入信号频率的关系，故称A(ω)为增益的幅频特性；
——ϕ(ω)是输出信号与输入信号的相位差，它反映了放大器的附加相移与输入信号频率的关系，故称ϕ(ω)为增益的相频特性。
· 放大器在低频段表现出增益的频率特性的原因是电路中的耦合电容和旁路电容在频率很低时不能视为交流短路，使交流通路中有
电抗元件，从而造成输出的幅度和附加相位与信号频率有关；放大器在高频段表现出增益的频率特性的原因是晶体管内部电抗效应在高频
时必须考虑（如PN结电容的容抗不能再视为∞），使等效电路中存在电抗，造成输出与频率有关。
·当信号频率降低（或升高）到使A(ω)下降到中频段增益A 0的0.707倍时所对应的频率称为放大器的低频截止频率 f L（或高频截
止频率 f H）。
·放大器的通频带是BW 定义为BW = f − f ,BW 又称3dB带宽。
H L
·当对放大器输入频带信号，若输入信号频率的范围超过BW 时，输出波形会因此发生畸变，此即放大器的频率失真。频率失真分
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为幅频失真和相频失真。前者是A(ω)变化所致，后者是ϕ(ω)不与ω成正比所致。
·频率失真与非线性失真的重要区别：对于前者，输出信号没有新的频率分量，且只有输入信号频超过BW 时才有频率失真的问题。
·在直角坐标系下画出的A(ω)~ω曲线称为幅频特性曲线； ϕ(ω)~ω曲线称为相频特性曲线。
2. 波特图——放大器对数频率特性曲线
·波特图的频率轴按lgω 定刻度位置，但仍标示频率ω的值。对数频率轴的特点是每10倍频程相差一个单位长度，且ω=0点在频
率轴−∞处。
·幅频波特图的纵坐标按A(ω)的分贝刻度，即所谓分贝线性刻度。相频波特图的纵坐标仍按ϕ(ω)的角度刻度。
·波特图的优点是易于用渐近线方法近似作频率特性曲线。
使
渐近线波特图绘法*：
天
小
·首先要判断A(jω)是低频段还是高频段的频率特性函数（全频段A(jω)另行 小
讨论）。 使
蓝
天
蔚
K(jω−z )(jω−z )(jω−z ) ： 小
A(jω)= 1 2 m 小
A(jω)的通式为： (jω−P
1
)(jω−P
2
)(jω−P
n
) 服
蓝
使
客 天
蔚
旺 小
：
若n=m，则为A
L
(jω)；若n>m，则为A
H
(jω)。 旺
服
小
宝 蓝
客
淘 蔚
1．低频波特图画法 旺
一 ：
旺
·将每个极零点因子化成以下形式 唯
宝
服
， 客
淘
品 旺
z z z 一
A (1− 1 )(1− 2 )(1出− m ) 旺
A (jω)= 0 jω jω 室 jω ， 唯 宝
L P P 作 P 淘
(1− 1 )(1− 2 )(1− n ) 品
jω
英
jω 工 jω （出n=m，P
i
<0）
唯
一
室
精 ，
作
（1）画幅频波特图
职
； 场 在幅频特性平面上工画出每个因子（包括
出
中 品 频增益A 0）的幅频渐近线波特图，然后相加。每个因子对幅频波特图
英
的贡献如下：
精
室
作
场
·A 0的贡献为20lg|A 0 |，职即一条与ω无关的水 工 平线；
英
精
P 场
(1− i )
职
·极点因子 jω 在极点频率P i左侧贡献负分贝，斜率为20dB/dec。
z
(1− i )
·零点因子 jω 在零点频率z i右侧贡献正分贝，斜率为−20dB/dec。
（2）画相频波特图：在相频特性平面上画出每个因子（包括A 0）的相频渐近线波特图，然后相加。每个因子的贡献如下：
·A
0
>0，则对相频波特图贡献为0o。
·A
0
<0，则对相频波特图贡献为±180o。
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P
(1− i )
·极点因子 jω ，在10|P i |频点的左而贡献正角度。
在10|P
i
|~0.1|P
i
|区间斜率为45o/dec。|P
i
|频点为45o，小于0.1|P
i
|处保持90o。
z
(1− i )
·零点因子 jω 在10|z i |左侧贡献角度，在0.1|z i |~10|z i |区间斜率为±45o /dec；
在|z
i
|频点处为45o（或−45o），在0.1 |z
i
|处为90o（或−90o），小于0.1 |z
i
|时保
持90o（或−90o），角度的符号与零点因子幅角的符号一致。
使
天
2．高频波特图的画法 小
小
使
蓝
将A
H
(jω)中每个极零点因子化成以下形式
蔚
天
小
：
小
jω jω jω 服 使
A 0 (1− )(1− )(1− ) 客 蓝 天
z z z 蔚
A (jω)= 1 2 m 旺 小
H (1− jω )(1− jω )(1− jω ) 旺 服 ： 小
P
1
P
2
P
n
（n>m 宝 ，P
i
<0）
客
蓝
淘 蔚
旺
（1）画幅频波特图 一 旺 ：
唯 服
宝
， 客
画出每个因子（包括A 0）对幅频波特图的
品
贡献，然后相加，其淘规律如下：
旺
一
出 旺
唯
·A 0贡献的分贝为20lg|A
0
|，即 室 一条与ω无关的水，平线 宝
作 淘
品
工 一
出
(1− P i ) 英 室 唯
·极点因子 jω 场 在 精 |P i |右侧贡献负分作贝，斜率是−20dB 品 /de ， c。
工
·零点因子在 职 (1 − j z ω i ) |P i精 |右 英 侧贡献正分贝，斜室率 出 是20dB/dec。
作
场
（2）画出相频波特图 工
职
英
画出每个因子对相频波特图的贡献，然后相加。其规律如下：
精
场
·A 0的贡献是0o（A 0 >0）或18 0o（ 职 A 0 <0）。
1
·极点因子在 jω 0.1|P i |右侧贡献负角度，斜率−45o /dec；在 ≥10|P i |时，贡献
(1− )
P
i
达到−90o
。
jω
(1− )
Z
·零点因子在 i 0.1 |Z i |右侧贡献角度，斜率为45o/dec（或−45o /dec）。在
≥10|Z
i
|时，贡献达到并保持90o（或−90o
）。角度符号与零点因子幅角的符号相同。
A(jω)
3．全频段 波特图的绘制
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首先要画出放大电路的交流通路，大电容视为短路，将BJT的高频小信号模型带入其中，得到高频等效电路，求出高频A (jω)；
H
保留大电容，将BJT的低频小信号模型带入，求出低频A
(jω)。识别A(jω)中的高、低频极点和零点，然后将极、零点因子分别写成
L
绘波图所需形式，再按前面两节的方法绘出波特图。从中频除法遇到的高、低频段第一个柺点所对应的频率即为上限频率 f 和下限频率
H
f 。
L
第四章 场效应管（FET）及基本放大电路
场效应管（FET）是电压控制半导体器件，体积小、重量轻、耗电省、寿命长；输入阻使抗高，在大规模和超大规模集成电路中得到了
天
广泛的应用。
小
小
使
一、场效应管（FET）原理 蓝
天
蔚
·FET分别为JFET和MOSFET两大类。每类都有两种沟道类型：N沟
：
道和P沟道。而MO小SFET又分为增强型和耗尽型（JFET属耗
小
尽型），故共有6种类型FET（表4.3.1）。 服 使
蓝
客 天
·JFET和MOSFET内部结构有较大差别，但内部的沟道电流旺都是多子漂移电流。一蔚般情况下，该电流
小
与v GS、v DS都有关。
：
·沟道未夹断时，FET的D-S口等效为一个压控电阻（v G 旺 S控制电阻的大小）服，沟道全夹断时，沟道小电流i D为零；沟道在靠近漏端局
宝 蓝
部断时称部分夹断，此时i D主要受控于v GS，而v DS影响淘较小。这就是FET放 客 大偏置状态；部分蔚夹断与未夹断的临界点为预夹断。
旺
一 ：
旺
·在预夹断点，v GS与v DS满足预夹断方程： 唯
宝
服
， 客
淘
品 旺
耗尽型FET的预夹断方程：v DS =v G出S −V P（V P——夹断 一 电压） 旺
唯
室 宝
，
增强型FET的预夹断方程：v
工DS
作 =v
GS
−V T（V
T
品——开启电压）
一
淘
出
英 唯
·各种类型的FET，偏置在放大区（沟道部分室夹断）的条件由下表总结。
精 ，
作
场 品
工
职 出
英
精
FET放大偏置室时v GS与v DS应满足的关系
作
场
工
职 极 性 放大区条件
英
精
N沟场道管：正极性(V
DS
>0) V
DS
>V
GS
－V
P
(或V
T
)>0
V 职
DS
P沟道管：负极性(V <0) V V (或V )
GS P T
V GS 增强型MOS管：同极性
耗尽型MOS管：双极型 P沟道管：V
GS
r ds ，最大
英 唯
室
A
I 场
精 决定于R
G
，A
I
>>作1
品
决定，于R
G
，A
I
>>1 A
I
<1
工
职 出
类似 CE 英放大器 室 CC放大器 CB放大器
精
作
场
工
职
英 功率放大器
精
1．基本概念 场
职
·功率放大器作为多级放大器输出级，目的是提高输出信号的功率。器件工作于大信号状态，故小信号等效电路分析方法不适用。
·功放关注的指标主要有：
平均输出信号功率P
效率 η= O
电源消耗的平均总功率P
CC
最大输出信号功率P
omax
非线性失真系数D
·功放管工作于接近极限参数状态，故功放管安全使用是设计功放要考虑的问题。
对BJT功放管，使用中不能超过P CM ，BV CEO和I CM 。
·按功放管的导通的时间不同，功放可分为甲类（A类）、乙类（B类）、丙类（C类）和丁类（D类）。对阻性负载功放，只能工作在
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甲类或乙类（双管电路）。丙类功放一般是以LC回路作负载的高频谐振功放。
·甲类和乙类电阻负载功放比较：
甲 类 乙 类
功放管 单管 对管
非线性失真 优于乙类 有交越失真问题
电源功率P
CC 静
与
态
输
时
入
仍
信
消
号
耗
无
功
关
率
，
。
输入越大，P CC越大。
静态时电源几乎不消耗功率
静态时为零，
管耗P
C
静态时最大。
激励在某
使
一 状态时R C最大。
天
η η η
效率 <25% 小 <78.5%
对功放管的功率容
小
使
量的利用
低，P
omax
<0.5P
CM
蔚
蓝 高，P
omax天
≤5P
CM
小
：
小
服 使
蓝
2．OCL和OTL电路 客 天
蔚
旺 小
·OCL电路：正负双电源供电的NPN-PNP互补推挽功放。旺 ：
小
服
· OCL电路的分析计算：功放管工作在大信号状态，用宝图解法分析 蓝
客
淘 蔚
旺
一 ：
旺
·OTL电路：正负单电源供电的NPN-PNP互补唯推挽功放。
服
宝
， 1 客
淘
·OTL正常工作的条件是：（1）静态时两品发射极连接的节点处电压V = V ；旺
出 一 K 2 C 旺 C
唯
室 1 宝
（2）耦合电容必须作足够大，使一个周
品
期，内，V C保持
2
V
CC淘
几乎不变。
工 一
·OTL电路存在的问题及解英决：自举电路 出
唯
室
精 ，
作 OCL和OTL功放的公式汇集
场 品
工
职 出
英 OCL功放 OTL功放
室
精
作
场
工
职
英
原 精
场
理
职
电
路
1V 2 1V 2
CC CC
P
指 omax 2 R 8 R
L （满激励时） L （满激励时）
标 2 V 2 1 V 2
P CC CC
CCmax
π R 2π R
L （满激励时） L （满激励时）
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π π
η
max 4 （满激励时） 4 （满激励时）
1 V 2 1 V 2
CC =0.2P CC =0.2P
π2 R Omax 4π2 R Omax
P L L
T1max
[
I
cm
=0.64(V
CC
/R
L
)时]
[
I
cm
=0.64(V
CC
/R
L
)时]
极 BV BV >2V BV >V
CEO CEO CC CEO CC
限
参 V
I I >V / R I > CC
数 CM CM CC L 使 C M 2R
L
限 天
小
制 P P >0.2P P >0.2P
CM CM Omax 小 CM Om ax
使
蓝
蔚
天
小
：
V 小
3. 功率BJT的选择：P CM > P T1max ≈0.2P omax ；V (BR)CEO >2V 客CC 服 ;I CM > R CC 蓝 天 使
L 蔚
旺 小
：
4.
甲乙类功放：乙类功放在输入信号过零时，因功放管未导通而旺使输出为零的现象称为交越失真。可以给小功放管加一定的放大偏置使其工
服
宝 蓝
作在甲乙类来消除交越失真。但效率也会有所降低。 客
淘 蔚
旺
一 ：
旺
唯 集成电路（IC）
宝
运算放大器 服
， 客
淘
品 旺
一
一、半导体IC电路特点 出 旺
唯
在半导体集成电路中，晶体管工艺简 室 单且占芯片面积小，；电路结构与元件参宝数具有对称性；可制小电阻（用半导体体电阻实现），但
作 淘
大电阻用有源器件替代，；可实现小工电容无法集成大电容品及任何电感；多采用
一
复合结构的电路。根据IC工艺的这些特点，IC电路设计思想
出
是尽量多用晶体管，少用电阻（英特别是阻值大的电阻），尽量不用电容。唯
室
精 ，
作
场 品
工
二、恒流源 职 出
英
室
1．恒压源与恒流源基 本概念 精
作
场
·恒压源与恒流源都是耗能的职电路装置。 工
英
·恒压源的特点是：端口电压随 电流变化很小精，或即内阻r 0很小。
·恒流源的特点是当端口电压变化时 ，流 场 过恒流源的电流变化很小，或即内阻r 0很大。
职
二者比较如下表：
恒 压 源 恒 流 源
理
模型
想
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伏安
特性
曲线
实 线性
近似
际 模型
使
2．模拟IC中的恒流源 天
小
·镜像恒流源
小
使
蓝
V −V 蔚 天
I = CC BE1 小
参考电流 R R ：
小
服 使
蓝
客 天
蔚
I = I R 旺 ： 小
恒流源电流
C2 1+2/β 旺
服
小
宝 蓝
客
淘 蔚
旺
特点： β>>1时I C2 ≈I R，故I C2是I R的镜像。一该恒流源内阻不够 旺 大，镜像精度不高。：
唯 服
宝
·微电流恒流源 ， 客
淘
品 旺
一
V −V 出 旺
I R = CC BE1 室 唯 宝
参考电流 R
作
，
淘
品
工 一
出
英 V I 唯
恒流源电流关系式：场 I C 精 2 = R T 2 ln I C R 2 作 室 品 ，
工
职 出
特点：用不大的电阻两个可以实现
µ英
A级的恒流源，故
室
易于集成。该恒流源内阻大。
精
作
I C2对电源电压 波动不 场 敏感。 工
职
英
·多路恒流源
精
场
V −V
参考电流I = CC BE 职
REF R+R
e
R R
恒流源电流I ≈ e1 I ,I ≈ e2 I
C1 R REF C2 R REF
e e
特点：内阻大，使用灵活。
3．恒流源在模拟IC的应用
·IC放大器中的偏置电路（如恒流源差放）
·用恒流源作（集电极）有源负载放大器：采用集电极有源负载的CE放大器，在后级输入电阻很大的条件下，可以大大提高电压增
益
三、差分式放大电路
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1．基本知识
·任模输入信号v s1，v s2的差模和共模分量。
v
± id
差模输入电压：v id =v s1 −v s2（输入端的一对差模分量是 2 ）
1
v = (v +v )
ic s1 s1
共模输入电压分量： 2
·差放是一种具有两输入端的电路对称、元件配对的平衡电路，它可以有效地放大差模信号（有用信号）；依靠对称性和共模负反馈，
差放可以有效抑制共模输入信号（一般为干扰信号）。
·零点漂移：当放大电路的输入端短路时，输出短还有缓慢变化的电压产生，是由温度变化及电源电压波动而引起。
·差放作直流放大器，可以有效地抑制零点漂移。这是因为零漂可以等效为共模干扰信号而被差放抑制。
·差放基本指标的定义
使
v 天
A = od
差模增益 vd v id （有单端输入和双端输入，双端输出和单端输出） 小
小
v 蓝 使
A = oc 天
共模增益 vc v ic （有双端输出和单端输出两种方式） 蔚 小
：
小
K = A vd 服 蓝 使
共模抑制比 CMR A vc 旺 客 蔚 小 天
：
2．差放指标的计算方法——单边等效电路法 旺
服
小
宝 蓝
客
淘 蔚
·当信号差模输入时，理想对称差放在对称位置上一的点都是交流地。据 旺 此，可画差放的差模：单边交流通路，由该电路计算A vd。
旺
唯 服
·当信号共模输入时，两对称支路交汇成的，公共支路上的交流电流宝是每支路的两倍。
客
据此可画出差放的共模单边交流通路，由该电路
淘
品 旺
求A vc。理想对称差放的A vc (双)=0。 出 唯 一 旺
室 宝
，
·对任意输入信号，可以将其分作解成差模和共模分量后，按单边等效电路淘法求出输出，然后相加，其一般表式为：
品
工 一
出 v
英 v =v +v = A v + A 唯v = A (v ± ic )
0 od室oc vd id vc ic vd id
精 ， K CMR
作
场 品
·差放增益的符号职与v id参考方向、v od 工 （或v oc）以及单端出输出时输出端都有关。
英
室
精
作
·采用恒流源偏置的差放 可以增场大共模负反馈，使
工
K CMR增大。
职
英
·各种输入、输出情况下的差模增益、共模增益、差模输入电阻、共模输入电阻、单端输出电阻和双端输出电阻见表6.2.1
精
场
职
3．差放的小信号范围及大信号限幅特性
·由于差放的对称性能有效抑制非线性输出的偶次谐波分量，故差放的小信号范围单管放大器宽。恒流源 CE 差放的小信号条件是
|v id |≤28 mV。
·恒流源CE差放当|v id |≥100 mV时，输出有明显的限幅特性。该特性在通信电子电路中得到应用。
四、 多级放大电路
1. 基本概念:
·多级放大器的级间耦合方式主要有电容耦合（阻容耦合）、变压器耦合和直接耦合三种方式。
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·对于直接耦合放大器，其工作频率的下限可以为零（称为直流放大器），但输出易发生所谓“零点漂移”（输出端静态电压缓慢变化），
形成假信号。零点漂移的主要原因是前级工作点随温度变化，这种变化因级间直接耦合被逐级放大。在输出端出现可观的漂移电压。
·直流放大器由于输入输出不能使用隔直耦合电容，希望在无输入信号时，输入端口和输出端口的静态直流电压为零。只有用正负双
电源供电的直流放大器才能实现零输入和零输出
2. 多级放大器指标计算
·后级放大器的输入电阻是前级放大器的负载，在计算前级放大器的增益时，一定要把这个输入电阻计为负载来计算增益。
·第一级放大器的输入电阻即多级放大器的输入电阻；末级放大器的输出电阻即多级放大器的输出电阻。
·计算多级放大器电压增益的一般方法是求出各级增益，再将其相乘。
· BJT两种重要的组合放大电路是共射—共基和共集—共基组态，应能画出并计算这两个电路的指标。
负反馈反馈放大电路
使
天
小
放大器的输出电压（或电流）经反馈网络在放大器输入端产生反馈信号，该反馈信号与放大器原来输入信号共同控制放大器的输入，
小
即构成反馈放大器。
蓝
使
天
一、单环负反馈理想模型分析 蔚
小
：
小
1．基本定义： 服 使
输出信号 X 旺
客x
i
x
id 蔚
蓝
A 小 x o
天
：
放大器及增益（开环增益）A= 净输入信号 =
淘
X i o 宝 d 旺 x f客 服
F 蔚
蓝 小
旺
网络及反馈系数 F = 反馈信号 = X f 唯 一 旺 服 ：
输出信号 X ， 宝 客
o 淘
品 旺
一
反馈放大器增益（闭环增益）A
作f
=室 输
输
出 出
入
信
信
号
号
= X
X ，
o 唯
淘
宝 旺
品i
工 一
出
当 A f > A ，即净输入 精 大 英 于原输入时为正 作 反室馈；反之则为负反馈 ， 。 唯
场 品
工
2． 基本反馈方程职 出
英
室
基本反馈方程由 信号流图给精出的理想反馈模型导出：
作
场
工
A 职
A
f
=
1+ A F 精
英
场
3．深负反馈及公式
职
1
·当1+ AF 1时称深负反馈，此时A≈ .
F
·深负反馈的特征是：反馈信号x 接近原输入信号x ，使净输入x 很小；此时，闭环增益A 只由反馈网络决定。
f i id f
4．反馈类型及用双口网路表示的理想模型
·由于基本放大器与反馈网络在输出口的接法不同，取样信号x 0可能是输出电压或输出电流；由于基本放大器与反馈网络在输入口的
接法不同，求和信号（x ，x ，x ）也可能为电压或电流。因此有四种不同的反馈类型，表7.3.1给出了这四种类型的总结。
id f i
表7.3.1 四种反馈类型各物理量的含义
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物理量
x、x、x x A A F
s f I o f
类型
电压取样电压求和反馈
电压 电压 电压比 电压比 电压比
（电压串联反馈）
电流取样电流求和反馈
电流 电流 电流比 电流比 电流比
（电流并联反馈）
电压取样电流求和反馈
电流 电压 互阻 互阻 互导
（电压并联反馈）
电流取样电压求和反馈
电压 电流 互导 互导 互阻
（电流串联反馈）
使
二、实际放大器反馈类型和极性判断
天
小
1．反馈类型
小
使
·输出节点有反馈电阻（或网络）接至输入口是电压取样―――电压反馈 蓝
天
蔚
·输入节点有反馈电阻（或网络）接至输出口是电流求和―――并联反馈 小
：
小
2．反馈极性判断——瞬时极性法 服
蓝
使
客 天
蔚
旺 小
假设输入信号（电压或电流）任一瞬时的极性（即v s对地旺为＋或－；i s流入或流 ： 出），分析由此极性小产生的反馈信号的极性。若反馈
服
宝 蓝
信号削弱了输入信号，使净输入减小，即为负反馈；反之淘则为正反馈。 客
蔚
旺
三、负反馈对放大器性能的影响 一
旺
：
唯 服
宝
A ， 客
1．负反馈可以提高闭环增益 f 的稳定性
品
。 淘
旺
一
出 旺
唯
闭环增益相对变化率 ∆A f A f 是开 室 环增益相对变化率， dA A的1 F 。 宝
作 淘
品
工 一
2．负反馈可以扩展闭环增益的通频带 出
英 唯
室
开闭环截正频率有 精 如下关系：
作
，
场 品
工
职 出ω
ω =(1+英 AF)ω , ω = 室 L ，(1+ AF)是中频段的反馈深度。
Hf 精 H Lf (1+ AF)
作
场
工
职
3．负反馈可以减小非线性失真。 英
精
4．直流负反馈可以稳定放大器工作点。 场
职
基极分压射极偏置电路采用电流（I C）取样电压求和直流负反馈稳定工作点电流I C。
5．负反馈改变输出电阻与取样方式有关。
电压取样负反馈使输出电阻减小；电流取样负反馈使输出电阻增大。
6．负反馈改变输入电阻与求和方式有关。
电流求和负反馈使输入电阻减小；电压求和负反馈使输入电阻增大。
A A
四、深负反馈条件下 f 和 vsf 的估算
1．判别反馈类型，正确识别并画出反馈网络。注意电压取样时不要把直接并在输出口的电阻计入反馈网络；电流求和时不要把并在
输入口的电阻计入反馈网络。
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v i
2．在反馈网络输入口标出反馈信号：电压求和为开路电压 f ，电流求和时为短路电流 f ，再由反馈网络求出反馈系数F。要注意标
v i
f 时在反馈网络入口标上正下负；标 f 时必须在反馈网络入口以上端流入为参考方向。
1
3．求闭环增益A ≈ ，注意不同的反馈类型A 的量纲不同。
f F f
4．由A 求闭环源电压增益A 。
f vsf
v
电压取样电压求和时：A = 0
vsf v
s
使
v v A 天
A = 0 = 0 = f
vsf v i R R 小
电压取样电流求和时： s s s s
小
使
蓝
v i′⋅R′ 蔚 天
A = 0 = 0 L = A R′ 小
vsf v v f L ：
电流取样电压求和时： s s 服 小 使
蓝
客 天
蔚
v i′⋅R′ A R′ 旺 小
电流取样电流求和时： A vsf = v 0 s = i 0 s ⋅R L s = R f s L 宝 旺 服 ： 蓝 小
客
淘 蔚
旺
其中：i 0 ′ 是输出管的管端输出电流，即取样电流 唯 。 一 旺 服 ：
宝
， 客
淘
R L ′ 是取样电流i 0 ′ 过的输出负载电品阻。 一 旺
出 旺
唯
五、负反馈放大器的稳定性 室 宝
，
1．由于电抗元件（管外与管内， 作 主要是电容），产生品的附加相移，使一个淘中频段的负反馈放大器在高、低频段可能为成正反馈。正反
工 一
馈满足一定条件，会导致放大器英自激。 出
唯
室
2．自激振荡条件 精 ，
作
场 品
工
一般情况下，可将
职 开环增益和反馈系英数表示成频率特性函数出，分别为A(jω)和F(jω)（对于电阻反馈网络，F为常数）
室
精
作
则自激条件为 A
F
= − 1
场
工
职
英
振幅条件：AF =1 精
场
相位条件ϕ(ω)+ϕ (ω)=(2n +1)π
a f 职
3．使ϕ(ω)+ϕ (ω)=(2n+1)π的频率 ω P称为相位交叉频率。它就是自激振荡频率。
a f
使
ω
AF =1的频率 g称为增益交叉频率。
4．增益裕量G
m
=0dB−20lgT(ω
P
)
φ =180o−|φ (ω )|
相位裕量 m T g
G m和 φ m是衡量反馈系统远离自激的程度。
稳定的反馈系统G
m
>0， φ
m
>0。
信号的运算与处理电路
一、通用集成运放的特点
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集成运放（OA）是模拟IC中最重要的品种。它是一个以差动放大器作输入级的高增益直接耦合电压放大器，一般具有很高的输入电
阻和很低的输出电阻的特点。
通用集成运放741电路分析：
·输入级：CC-CB差放（T 1 ~T 4），有源负载（T 5 ~T 7），恒流源偏置（T 8 ~T 9）
·第一隔离级：射极输出器（T 16）
·中间高增益级：共射组态（T 17），有源负载（T 12，T 13a）
·第二隔离级：射级输出器（T 24a），有源负载（T 12，T 13b）
使
·输出级：NPN-PNP互补OCL电路（T 14，T 18），克服交越失真的偏置（T 15，T 2 天 3）
小
小
·保护电路：（1）输出保护电路（T 19，T 20） 蓝 使
天
蔚
小
：
（2）中间级保护电路（T 22，T 21），T 20工作时，启动该电流源对
服
T 16提供保护。 小
使
蓝
相位补偿电路：内部电路中唯一的电容具有单位增益补偿功能， 客 使741在闭环增益蔚为1时仍不会自激。 天
旺 小
二、集成OA的主要指标 旺 ： 小
服
宝 蓝
客
·开环增益A vd，一般在80~120dB。 淘 蔚
旺
一 ：
旺
唯 服
·差模输入电阻R id，数十kΩ~106MΩ。 ， 宝 客
淘
品 旺
一
出 旺
dV 唯
室IO
宝
·输入失调电压v IO及其温度系数作dT 。 ，
淘
品
工 一
出
英 dI 唯
IO 室
·输入失调电流I IO及其精温度系数 dT 。
作
，
场 品
两个失调参数是衡量高精度运放的指标工。
职 出
英
·电源电压：一般在36V以下。有双电源和单电源运放
室
之分。“轨到轨”运放是指最
精
大输出几乎等于电源电压的运
场
放。低电压工作运放作是手持通信设备所需的品种。
工
职
·增益带宽积BW G：指频率升高使A vd =1时 英 的频率值。射频运放的BW G可高达1GHz
精
场
以上。BW G是衡量运放放大高频小职信号能力的参数。
·转换速度SR：运放对输入大信号的上升沿和下降沿的响应速度。SR是衡量运放对
高速信号处理的能力，高速OA的SR可达到4000V/
µs。
三、理想运放及理想运放分析法
1．集成OA具有A vd、R id极大，R 0很小的接近理想电压放大器的特点。
在OA负反馈应用电路中，往往满足深负反馈条件。故在分析这类应用电路时，把OA视为“理想运放”。分析理想运放应用电路时，
可采用理想运放满足的“虚短路（V
+
=V −）”和“虚开路（I
+
=I
−
=0）”的条件。
2．运放的两种基本负反馈放大器
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采用理想运放分析法可获得运放同相和反相放大器的一些指标。总结为表8-2。
表8-2 反相放大器与同相放大器比较
类 型
反相输入放大器 同相输入放大器
比较量
简化电路
使
电压增益v/v -R/R 1+R/R(>1)
o s f 1 天 f 1
小
输入电阻R if R 1 小 ∞
使
蓝
天
输出电阻R 0 蔚 0
of 小
：
小
共模输入电压v ic 0 客 服 蓝 v s 天 使
蔚
旺 小
反馈类型和极性 电压取样电流
旺
求和负反馈 ：电压取样电压求和
小
负反馈
服
宝 蓝
客
一 淘 V V 0 =− z z f 旺 旺 V V 0 =1+ ： z z f 蔚
当上述电路中电阻为阻抗时，有关公式仍然成立唯，如： s 1 （反相组态） s 服1 （同相组态）。
宝
， 客
品
淘
旺
一
四、集成OA线性应用（举例） 出 旺
唯
室 宝
，
1．代数和运算电路 作 淘
品
工 一
出
英 室 唯 R R R R
精 ，v =− f v − f v + f v + f v
作 0 1 2 s 4
场 工 品 R 1 R 2 R s R 4
职 出
英 上式成立的条件是：
室
精
作
场
职 工 R f //R 1 //R 2 //R P =R 3 //R 4 //R N
英
精
由上述电路可获得OA组成的基本差动放大器，公式如下：
场
职 R
v = f (v −v )
0 i2 i1
R
1
1
v (t)=− ∫v (t) dt
o i
2．基本反相积分器公式： RC
dv (t)
v (t)=−RC i
o
3．基本反相微分器公式： dt
4. 理想运放分析法应用时的一些要点：
（1）利用虚短和虚断的概念。
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（2）两信号以上输入时，可采用迭加原理求输出v 0。
（3）当电路含有电抗元件时，可采用相量法（或复频域）分析。因为电抗上的电流电压是微分关系，作时域分析会涉及微分方程，
使得在一个以上电抗存在时，求解困难。
（4）运用V
+
=V −，I
+
=I
−
=0时，不可将运放同相与反相端之间短路或将两输入电极开路来分析，只能在列方程时应用这些条件。
v R R + R V 1
0 = 1 2 3 o =−
（5）对结果作量纲检查，可发现一些低级错误，如：
v
i
R
4
+ R
5 ，
V
i
RC2ω2
都肯定是错误的结果（为什么？）。
使
天
小
小
使
蓝
天
蔚
小
：
小
服 使
蓝
客 天
蔚
旺 小
：
旺 小
服
宝 蓝
客
淘 蔚
旺
一 ：
旺
唯 服
宝
， 客
淘
品 旺
一
出 旺
唯
室 宝
，
作 淘
品
工 一
出
英 唯
室
精 ，
作
场 品
工
职 出
英
室
精
作
场
工
职
英
精
场
职
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