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应用型高等教育规划教材模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础第第1章：章：半导体二极管和三极管半导体二极管和三极管第第2章：章：基本放大电路基本放大电路第第3章：章：功率放大器功率放大器第第4章：章：直流放大器和集成运算放大器直流放大器和集成运算放大器第第5章：章：负反馈放大器负反馈放大器第第6章：章：直流稳压电源直流稳压电源第第7章：章：正弦振荡器正弦振荡器第第8章：章：常用电子仪器的操作及使用常用电子仪器的操作及使用第第9章：章：模拟电子电路综合设计模拟电子电路综合设计YYJ制作制作1-1半导体的基础知识半导体的基础知识1-2半导体二极管半导体二极管1-3半导体三极管半导体三极管1-4场效应管场效应管1-5应用实例应用实例1-6实操训练实操训练第第1章章半导体二极管和三极管半导体二极管和三极管YYJ制作制作知识目标知识目标1.掌握掌握PN结的单向导电性和伏安特性、结的单向导电性和伏安特性、半导体二极管的模型及其伏安特性与半导体二极管的模型及其伏安特性与主要参数、稳压二极管的稳压原理及主要参数、稳压二极管的稳压原理及稳压电路、三极管的工作状态、伏安稳压电路、三极管的工作状态、伏安特性及主要参数。特性及主要参数。2.熟悉熟悉PN结的特性、电流分配及放大作结的特性、电流分配及放大作用。用。航航导导学学教教YYJ制作制作能力目标能力目标1.通过学习半导体二极管基础知识，具备二极管的识别和通过学习半导体二极管基础知识，具备二极管的识别和检测能力。检测能力。2.通过学习半导体三极管基础知识，具备三极管的识别和通过学习半导体三极管基础知识，具备三极管的识别和检测能力。检测能力。YYJ制作制作学习重点学习重点1.本章学习重点之一：半导体二极管的模本章学习重点之一：半导体二极管的模型及其伏安特性。型及其伏安特性。2.本章学习重点之二：三极管的工作状态、本章学习重点之二：三极管的工作状态、伏安特性及主要参数。伏安特性及主要参数。1.1 半导体的基础知识半导体的基础知识导体是易于导电的物质。导体是易于导电的物质。（如铜、铝、金等）（如铜、铝、金等）1.1.1导导体体、绝绝缘缘体体、半半导导体体绝缘体是不导电的物质。绝缘体是不导电的物质。（如塑料、陶瓷、石英等）（如塑料、陶瓷、石英等）半导体是导电性能介于导体和绝缘体之间半导体是导电性能介于导体和绝缘体之间 的物质。的物质。（常用的半导体材料有硅（常用的半导体材料有硅（Si）、锗（）、锗（Ge）、砷）、砷化镓（化镓（GaAs）等）等）热敏特性：热敏特性：当环境温度升高时，半导体当环境温度升高时，半导体的导电能力显著增强。的导电能力显著增强。半半导导体体的的导导电电特特性性光敏特性：光敏特性：当受到光照时，半导体的导当受到光照时，半导体的导电能力显著增强。电能力显著增强。掺杂特性：掺杂特性：在纯净的半导体中掺入微量在纯净的半导体中掺入微量杂质，半导体的导电能力可以增加几十万杂质，半导体的导电能力可以增加几十万乃至几百万倍。乃至几百万倍。1.1.2半导体半导体的晶体结构的晶体结构硅和锗原子的结构模型硅和锗原子的结构模型硅晶体共价键结构示意图硅晶体共价键结构示意图1.1.3本征半导本征半导体的导电特性体的导电特性本征半导体中的电子和空穴本征半导体中的电子和空穴电子电子-空穴对空穴对1.1.4杂质杂质半导体半导体N型半导体型半导体P型半导体型半导体N型型半导体半导体N型半导体示意图型半导体示意图1.1.4杂质杂质半导体半导体N型半导体型半导体P型半导体型半导体P型型半导体半导体P型半导体示意图型半导体示意图1.1.5PN结结的形成及的形成及其特性其特性PN结的结的形成形成N型和型和P型半导体构成的型半导体构成的PN结结PNPN结外加正向电压时，处于导通状态，呈现结外加正向电压时，处于导通状态，呈现低阻特性；低阻特性；PNPN结外加反向电压时，处于截止结外加反向电压时，处于截止状态，呈现高阻特性。状态，呈现高阻特性。PN结结的的单单向向导导电电性性PN结外加反向电压结外加反向电压PN结外加正向电压结外加正向电压半导体二极半导体二极管的结构管的结构常见的二极管外形常见的二极管外形二极管的几种常见结构类型二极管的几种常见结构类型1.2 半导体二极管半导体二极管在二极管阳极和阴极加上不同极性和不同数在二极管阳极和阴极加上不同极性和不同数值的电压，同时测量流过二极管的电流值值的电压，同时测量流过二极管的电流值，就可以得到二极管的伏安特性曲线就可以得到二极管的伏安特性曲线。二二极极管管的的伏伏安安特特性性正向特性：正向特性：二极管外加正向电压（0UUon且且uCEuBE,ic=iB截至区：截至区：uBE0且且uCEuBE,iB=0饱和区：饱和区：uBEUon且且uCEuBE,uCE0击穿区：击穿区：uBEUon且且uCEuBE,ic剧增剧增区四 1.输入特性曲线输入特性曲线输输入特性指的是当入特性指的是当c-e极之极之间间的的电压电压降降uCE为为一常量一常量时时，晶体三极管，晶体三极管输输入回路入回路中基极中基极电电流流iB与与发发射射结结uBE压压降之降之间间的的函数关系，即函数关系，即 2.输出特性曲线输出特性曲线晶体管的共射晶体管的共射输输出特性曲出特性曲线线表示当基极表示当基极电电流恒流恒为为某一常数某一常数时时，集集电电极极电电流流iC与与c-e极之极之间电压间电压降降uCE的函数关系，即的函数关系，即晶体管的性能常用有关参数表示，主要有电流放大晶体管的性能常用有关参数表示，主要有电流放大系数、极间反向电流、极限参数和高频参数等。系数、极间反向电流、极限参数和高频参数等。极间反向电流极间反向电流（1）反向饱和电流ICBO（2）穿透电流ICEO极限参数极限参数（1）集电极最大允许电流ICM（2）集电极最大允许功耗PCM（3）反向击穿电压U(BR)CEO电流放大系数电流放大系数三极管电流放大系数有直流和交流两种。在工程上，通常不分交、直流，都用、表示。晶晶体体管管参参数数（1）温度对发射结正向电压降）温度对发射结正向电压降uBE的影响的影响 当温度升高时，发射结的正向伏安特性向左移动，使iB保持一定时的发射结正向电压降uBE值减小。（2）温度对反向饱和电流）温度对反向饱和电流ICBO的影响的影响 ICBO随温度的上升而增大，穿透电流ICEO同样也随温度的上升而增大。1.3.5 温度对晶体管参数的影响温度对晶体管参数的影响（3）温度对电流放大系数）温度对电流放大系数的影响的影响 温度每升高1，增加0.5%1.0%左右。（4）温度对）温度对输出特性曲线输出特性曲线的影响的影响随温度升高，输出特性曲线上移且曲线间隔加大。1.4.1结结型型场场效效应应管管结型场效应管因有两个结型场效应管因有两个PN结而得名，分为结而得名，分为N沟道和沟道和P沟沟道两种，均为耗尽型。本节只介绍道两种，均为耗尽型。本节只介绍N沟道结型场效应管。沟道结型场效应管。1.4 场效应管场效应管工作原理：工作原理：（1）栅源电压uGS对漏极电流iD的影响。（2）漏源电压uDS对漏极电流iD的影响单极型晶体管优点多优点多应用广应用广uGS对导电沟道的影响uDS对导电沟道的影响N沟道结型场效应管的输出特性和转移特性曲线1.4.2绝绝缘缘栅栅型型场场效效应应管管绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管的的栅极与半导体材料之间隔了一层栅极与半导体材料之间隔了一层很薄的绝缘层，因此具有比结型场效应管很薄的绝缘层，因此具有比结型场效应管更大的输入更大的输入阻抗且功耗更低又便于高度集成化阻抗且功耗更低又便于高度集成化，广发应用于大规，广发应用于大规模集成电路中。模集成电路中。绝缘栅型场效应管最常见的是以二氧化硅为绝缘绝缘栅型场效应管最常见的是以二氧化硅为绝缘层的层的金属金属-氧化物氧化物-半导体半导体（Metal-Oxide-Semiconductor）场效应管，简称）场效应管，简称MOSFET。MOSFET有有N沟道沟道和和P沟道沟道两种类型，每种类型又两种类型，每种类型又有有增强型增强型和和耗尽型耗尽型之分，因此之分，因此MOSFET可以分为四可以分为四种类型：种类型：N沟道增强型沟道增强型MOS管、管、P沟道增强型沟道增强型MOS管、管、N沟道耗尽型沟道耗尽型MOS管、管、P沟道耗尽型沟道耗尽型MOS管管。场场效效应应管管场效应管在实际应用中，应注意以下参数及使用场效应管在实际应用中，应注意以下参数及使用 1.4.3场效应管的参数及使用注意事项场效应管的参数及使用注意事项1.直流参数直流参数2.交流参数交流参数（1）漏极饱和电流）漏极饱和电流IDSS（2）夹断电压）夹断电压UGS（off）（3）开启电压）开启电压UGS（th）（4）直流输入电阻）直流输入电阻RGS3.极限参数极限参数（1）低频跨导）低频跨导gm（2）交流输出电交流输出电阻阻rds（1）最大漏极电流）最大漏极电流IDM（2）最大耗散功率）最大耗散功率PDM（3）栅源击穿电压）栅源击穿电压U(BR)GS（4）漏源击穿电压）漏源击穿电压U(BR)DS谢谢！谢谢！应用型高等教育规划教材模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础第第1章：章：半导体二极管和三极管半导体二极管和三极管第第2章：章：基本放大电路基本放大电路第第3章：章：功率放大器功率放大器第第4章：章：直流放大器和集成运算放大器直流放大器和集成运算放大器第第5章：章：负反馈放大器负反馈放大器第第6章：章：直流稳压电源直流稳压电源第第7章：章：正弦振荡器正弦振荡器第第8章：章：常用电子仪器的操作及使用常用电子仪器的操作及使用第第9章：章：模拟电子电路综合设计模拟电子电路综合设计YYJ制作制作2-1基本放大电路的组成及工作原理基本放大电路的组成及工作原理 2-2放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法2-3放大电路的特性放大电路的特性2-4多级放大电路多级放大电路2-5应用实例应用实例 第第2章章基本放大电路基本放大电路 YYJ制作制作知识目标知识目标1.掌握：放大电路的主要技术指标；共掌握：放大电路的主要技术指标；共射极放大电路的组成和工作原理，静射极放大电路的组成和工作原理，静态工作点的设置；放大电路的静态工态工作点的设置；放大电路的静态工作点估算法和微变等效电路分析法。作点估算法和微变等效电路分析法。2.熟悉：放大电路的组成原则及工作原熟悉：放大电路的组成原则及工作原理；放大电路的图解分析法；放大电理；放大电路的图解分析法；放大电路的频率特性和失真概念。路的频率特性和失真概念。航航导导学学教教YYJ制作制作能力目标能力目标1.通过学习放大电路的主要技术指标、放大电路的静态工通过学习放大电路的主要技术指标、放大电路的静态工作点估算法和微变等效电路分析法，具备计算放大电路作点估算法和微变等效电路分析法，具备计算放大电路主要性能指标的能力。主要性能指标的能力。2.通过学习放大电路的组成原则及工作原理及对放大电路通过学习放大电路的组成原则及工作原理及对放大电路的测量，具备独立分析问题和解决问题的能力。的测量，具备独立分析问题和解决问题的能力。学习重点学习重点1.本章学习重点之一：放大电路的主要技本章学习重点之一：放大电路的主要技术指标。术指标。2.本章学习重点之二：放大电路的静态工本章学习重点之二：放大电路的静态工作点估算法和微变等效电路分析法。作点估算法和微变等效电路分析法。2.1基本放大电路的组成及工作原理基本放大电路的组成及工作原理根据电路结构不同，放大电路可分为根据电路结构不同，放大电路可分为直流直流耦合放大器耦合放大器和和交流耦合放大器交流耦合放大器。放放大大电电路路根据放大器级数的多少，放大器又可分为根据放大器级数的多少，放大器又可分为单级放大器单级放大器和和多级放大器多级放大器。若为晶体管放大器，可分为若为晶体管放大器，可分为共射、共基、共射、共基、共集共集放大器放大器。单单级级放放大大电电路路若为场效应管，则可分为若为场效应管，则可分为共源、共栅、共共源、共栅、共漏漏放大器。放大器。主要包括功率控制电路、偏置电路和耦主要包括功率控制电路、偏置电路和耦合电路合电路。放放大大电电路路的的结结构构框框图图其中：其中：放大电路结构框图为待放大的微弱交流信号源为待放大的微弱交流信号源;Rs为信号源的内阻，通常以正弦信号作为放大电路的测试信号为信号源的内阻，通常以正弦信号作为放大电路的测试信号;是放大电路的输入信号是放大电路的输入信号;是放大电路的输出信号是放大电路的输出信号;RL为负载电阻。为负载电阻。2.1.1半导体放大电路的三种接法半导体放大电路的三种接法在半导体放大电路中有在半导体放大电路中有共射、共基、共集共射、共基、共集三种接法三种接法。支路电流分别为支路电流分别为 公共端图示为基本共射极放大电路的原理图图示为基本共射极放大电路的原理图。2.1.2共共射射放放大大电电路路的的组组成成被放大的正弦信号被放大的正弦信号us从基极输入，信号从集电极从基极输入，信号从集电极取出，发射极是输入回路和输出回路的公共端，取出，发射极是输入回路和输出回路的公共端，故为共射放大电路。在该电路中，故为共射放大电路。在该电路中，VCC、VBB与与RC、RB配合，为晶体管设置合适的直流工作点配合，为晶体管设置合适的直流工作点Q，使，使之工作于放大区。之工作于放大区。RC还可以将集电极电流转化为还可以将集电极电流转化为电压送至输出端，使电路具有电压放大功能。直电压送至输出端，使电路具有电压放大功能。直流电源流电源VCC为输出提供所需的能量。为输出提供所需的能量。如图示，当如图示，当us=0时，即放大电路没有交流输入信号，时，即放大电路没有交流输入信号，电路中各处的电压、电流都是不变的直流，称为直流电路中各处的电压、电流都是不变的直流，称为直流工作状态或静止状态，简称静态。晶体管工作于工作状态或静止状态，简称静态。晶体管工作于Q点，点，用用UBEQ、IBQ、ICQ、UCEQ4个直流量表示。个直流量表示。2.1.3共共射射放放大大电电路路工工作作原原理理当当us0时，即有交流信号输入时，该正弦信号叠加在时，即有交流信号输入时，该正弦信号叠加在VBB上，使晶体管的电压、电流均在直流分量的基础上，使晶体管的电压、电流均在直流分量的基础上叠加一个正弦交流分量，即上叠加一个正弦交流分量，即晶体管各极电流、电压工作波形如图所示晶体管各极电流、电压工作波形如图所示综上所述，在基本共射放大电路中，即有综上所述，在基本共射放大电路中，即有直流电源，又有交流输入信号，由于交、直流电源，又有交流输入信号，由于交、直流共存，电路中各处的全值量直流共存，电路中各处的全值量=直流分直流分量量+交流分量，交流分量，VCC、VBB提供直流提供直流Q点在点在放大区，放大区，RC将电流变化转化为电压变化输将电流变化转化为电压变化输出，实现交流放大出，实现交流放大。2.1.4静态静态工作工作点的点的设置设置在放大电路中，当输入信号为零时，晶体管的基在放大电路中，当输入信号为零时，晶体管的基极电流极电流IB、集电极电流、集电极电流IC、b-e间电压间电压UBE、管压降、管压降UCE称为放大电路的静态工作点称为放大电路的静态工作点Q，常将这四个物，常将这四个物理量记作理量记作IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ。在图示电路中，令在图示电路中，令us=0，根据回路方程，根据回路方程，便可得到静态工作点的表达式便可得到静态工作点的表达式2.1.5主要主要性能性能指标指标针对放大能力和失真度两方面针对放大能力和失真度两方面的的要求要求，主要讨主要讨论放大电路的放大倍数、输入阻抗、输出阻抗、论放大电路的放大倍数、输入阻抗、输出阻抗、频率响应、非线性失真、最大不失真输出电压频率响应、非线性失真、最大不失真输出电压和最大输出功率与效率等几项主要指标和最大输出功率与效率等几项主要指标。1.放大倍数放大倍数电压放大倍数电压放大倍数电流放大倍数电流放大倍数互阻放大倍数互阻放大倍数2.1.5主要主要性能性能指标指标针对放大能力和失真度两方面针对放大能力和失真度两方面的的要求要求，主要讨主要讨论放大电路的放大倍数、输入阻抗、输出阻抗、论放大电路的放大倍数、输入阻抗、输出阻抗、频率响应、非线性失真、最大不失真输出电压频率响应、非线性失真、最大不失真输出电压和最大输出功率与效率等几项主要指标和最大输出功率与效率等几项主要指标。2.输入电阻输入电阻3.输出电阻输出电阻两个放大电路相连接的示意图Ro愈小，负载电阻愈小，负载电阻RL变化时，变化时，Uo的变化愈的变化愈小，称为放大电路的带负载能力愈强小，称为放大电路的带负载能力愈强。当两个放大电路相互连接时，放大电路当两个放大电路相互连接时，放大电路的输入电阻的输入电阻Ri2是放大电路是放大电路的负载电阻，的负载电阻，而放大电路而放大电路可看成为放大电路可看成为放大电路的信号的信号源，电阻就是放大电路源，电阻就是放大电路的输出电阻的输出电阻Ro1。2.1.5主要主要性能性能指标指标针对放大能力和失真度两方面针对放大能力和失真度两方面的的要求要求，主要讨主要讨论放大电路的放大倍数、输入阻抗、输出阻抗、论放大电路的放大倍数、输入阻抗、输出阻抗、频率响应、非线性失真、最大不失真输出电压频率响应、非线性失真、最大不失真输出电压和最大输出功率与效率等几项主要指标和最大输出功率与效率等几项主要指标。4.通频带通频带图所示为某放大电路放大倍数的数值与信号频率图所示为某放大电路放大倍数的数值与信号频率的关系曲线，称为幅频特性曲线的关系曲线，称为幅频特性曲线.在信号频率下降到一定程度时，放大倍数的数值在信号频率下降到一定程度时，放大倍数的数值明显下降，使放大倍数的数值等于明显下降，使放大倍数的数值等于0.707倍倍的频的频率称为下限截止频率率称为下限截止频率fL。信号频率上升到一定程。信号频率上升到一定程度，放大倍数数值也将减小，使放大倍数的数值度，放大倍数数值也将减小，使放大倍数的数值等于等于0.707倍倍的频率称为上限截止频率的频率称为上限截止频率fH。f小于小于fL的部分称为放大电路的低频段，的部分称为放大电路的低频段，f大于大于fH的部分的部分称为高频段，而称为高频段，而fL和和fH之间形成的频带称为中频段。之间形成的频带称为中频段。也称为放大电路的通频带也称为放大电路的通频带fbw。2.1.5主要主要性能性能指标指标针对放大能力和失真度两方面针对放大能力和失真度两方面的的要求要求，主要讨主要讨论放大电路的放大倍数、输入阻抗、输出阻抗、论放大电路的放大倍数、输入阻抗、输出阻抗、频率响应、非线性失真、最大不失真输出电压频率响应、非线性失真、最大不失真输出电压和最大输出功率与效率等几项主要指标和最大输出功率与效率等几项主要指标。5.非线性失真系数非线性失真系数最大不失真输出电压定最大不失真输出电压定义为当输入电压再增大义为当输入电压再增大就会使输出波形产生非就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压。线性失真时的输出电压。6.最大不失真输出电压最大不失真输出电压7.最大输出功率与效率最大输出功率与效率输出波形中的谐波成分输出波形中的谐波成分总量与基波成分之比称总量与基波成分之比称为非线性失真系数为非线性失真系数D。在输出信号不失真的情在输出信号不失真的情况下，负载上能够获得况下，负载上能够获得的最大功率称为最大输的最大功率称为最大输出功率出功率Pom。直流电源能量的利用率直流电源能量的利用率称为效率称为效率。2.1.6 场效应管放大场效应管放大电路电路 场场效效应应管管放放大大电电路路的的组组成成与与晶晶体体管管相相同同：要要求求有有合合适适的的静静态态工工作作点点，使使输输出出信信号号波波形形不不失失真真且且信信号号幅幅度度足足够够大大。场场效效应应管管有有共共源源、共共漏漏、共共栅栅三三种种基基本本组组态态，分分别别与与晶晶体管的共射、共集、共基三种组态对应。体管的共射、共集、共基三种组态对应。以以N沟道结型场效应晶体管为例，三种接法如图所示。沟道结型场效应晶体管为例，三种接法如图所示。直流直流分析分析基本共源基本共源放大电路放大电路电路正常放大：电路正常放大：必须设置合适的静态工作点，以保证在信号的整个周必须设置合适的静态工作点，以保证在信号的整个周期内场效期内场效应管均工作在恒流区。应管均工作在恒流区。工作在恒流区：工作在恒流区：在在输输入入回回路路加加栅栅极极电电源源VGG，VGG应应大大于于开开启启电电压压UGS(th)；在在输输出出回回路路加加漏漏极极电电源源VDD，它它一一方方面面使使漏漏-源源电电压压大大于于预预夹夹断断电电压压以以保保证证管管子子工工作作在在恒恒流流区区，另另一一方方面面作作为为负负载载的的能能源源；RD的的作作用用与与共共射射放放大大电电路路中中RC的的作作用用相相同同，将将漏漏极极电电流流iD的的变化转换成电压变化转换成电压uDS的变化，从而实现电压放大。的变化，从而实现电压放大。直流直流分析分析基本共源基本共源放大电路放大电路电流方程法：电流方程法：图解法：图解法：令令，由于栅，由于栅-源之间是绝缘的，故栅极电流为源之间是绝缘的，故栅极电流为零，所以零，所以UGSQ=VGG。如果已知场效应管的输出特。如果已知场效应管的输出特性曲线，那么首先在输出特性中找到性曲线，那么首先在输出特性中找到UGS=VGG的那的那条曲线，然后作负载线条曲线，然后作负载线uDS=VDD-iDRD，如图所示，如图所示，曲线与直线的交点就是曲线与直线的交点就是Q点，读出其坐标值可得出点，读出其坐标值可得出IDQ和和UDSQ。自给自给偏压偏压共源共源放大放大电路电路图所示为图所示为N沟道结型场效应管共源放大电路，只沟道结型场效应管共源放大电路，只有在管子栅有在管子栅-源之间电压源之间电压UGS小于零时电路才能小于零时电路才能正常工作。它是靠源极电阻上的电压为栅正常工作。它是靠源极电阻上的电压为栅-源提源提供一个负的偏压，故称自给偏压。供一个负的偏压，故称自给偏压。在静态时，由于场效应管栅极电流为零，在静态时，由于场效应管栅极电流为零，因而电阻因而电阻Rg的电流为零，栅极电位的电流为零，栅极电位UGQ也也就为零；漏极电流就为零；漏极电流IDQ流过源极电阻流过源极电阻Rs必必然产生电压，使源极电位然产生电压，使源极电位USQ=IDQRs。因。因此，栅此，栅-源之间静态电压源之间静态电压，与场效应管的电流方程联立，即可解出与场效应管的电流方程联立，即可解出IDQ和和UGSQ。分压分压式自式自偏共偏共源放源放大电大电路路图示为图示为N沟道增强型沟道增强型MOS构成的共源放大电路，构成的共源放大电路，它靠它靠Rg1和和Rg2对电源对电源VDD分压来设置偏压，故称分压来设置偏压，故称分压式偏置电路。分压式偏置电路。在静态时，由于栅极电流为零，所以电阻在静态时，由于栅极电流为零，所以电阻Rg3上的电流为零。上的电流为零。栅极电位栅极电位栅极电位栅极电位因此栅因此栅-源电压源电压动态动态分析分析（1）场效应管的低频小信号模型）场效应管的低频小信号模型与与晶晶体体管管的的h参参数数等等效效模模型型相相同同，将将场场效效应应管管也也看看成成一一个个两两端端口口网网络络，栅栅极极与与漏漏源源之之间间看看成成输输入入端口，漏极和源极之间看成输出端口端口，漏极和源极之间看成输出端口.以以N沟道增强型沟道增强型MOS管为例，可以认为栅极电流为零，栅管为例，可以认为栅极电流为零，栅-源源之间只有电压存在。而漏极电流之间只有电压存在。而漏极电流iD是栅是栅-源电压源电压uGS和漏和漏-源电压源电压uDS的的函数函数研究动态信号作用时用全微分表示研究动态信号作用时用全微分表示令式中令式中当当信信号号幅幅值值较较小小时时，管管子子的的电电流流、电电压压只只在在Q点点附附近近变变化化，因因此此可可以以认认为为在在Q点点附附近近的的特特性性是是线线性性的的，gm与与rds近近似似为为常常数数。用用有有效效值值Id、Ugs和和Uds取代式中变化量取代式中变化量diD、duGD和和duDS，上上式可写成式可写成动态动态分析分析（1）场效应管的低频小信号模型）场效应管的低频小信号模型根根据据式式可可构构造造出出场场效效应应管管的的低低频频小小信信号号作作用用下下的的等等效效模模型型，N沟沟道道增增强强型型MOS管管的的等等效模型如图所示。效模型如图所示。输入回路栅输入回路栅-源之间相当于开路；输源之间相当于开路；输出回路与晶体管的出回路与晶体管的h参数等效模型类参数等效模型类似，有一个电压似，有一个电压Ugs控制的电流源控制的电流源Id和和一个并联电阻一个并联电阻rds。可从场效应管的转移特性曲线和输出特性曲线上求出可从场效应管的转移特性曲线和输出特性曲线上求出gm与与rds，如图示如图示。从特性曲线上可知，从特性曲线上可知，gm是是UDS=UDSQ那条转移特性曲线那条转移特性曲线上上Q点处的导数，即以点处的导数，即以Q点为点为切线的斜率。切线的斜率。从输出特性曲线可知，从输出特性曲线可知，rds是是UGS=UGSQ这条输出特性曲线这条输出特性曲线上上Q点处斜率的导数。它描点处斜率的导数。它描述曲线上翘的程度，述曲线上翘的程度，rds越大，越大，曲线越平。曲线越平。对增强型对增强型MOS管管动态动态分析分析（2）基本共源放大电路的动态分析）基本共源放大电路的动态分析图中采用了图中采用了MOS管的简化模型，即认为管的简化模型，即认为rds=。根据电路可得。根据电路可得与共射放大电路类似，共源与共射放大电路类似，共源放大电路具有一定的电压放放大电路具有一定的电压放大能力，且输出电压与输入大能力，且输出电压与输入电压反向，只是共源电路比电压反向，只是共源电路比共射电路的输出电阻大的多。共射电路的输出电阻大的多。动态动态分析分析（3）基本共漏放大电路的动态分析）基本共漏放大电路的动态分析可以利用输入回路方程和场效应管的电流特性方程联立可以利用输入回路方程和场效应管的电流特性方程联立求出漏极静态电流求出漏极静态电流IDQ和栅和栅-源静态电压源静态电压UGSQ，再列出回路方程求，再列出回路方程求出管压降出管压降从图可得动态参数从图可得动态参数分析输出电阻时，将输入端短路，在输出端加交流电压分析输出电阻时，将输入端短路，在输出端加交流电压Uo，然后，然后求出求出Io，则，则Ro=Uo/Io2.2 放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法直流通路是在直流电源作用下直流电流流经的通路，直流通路是在直流电源作用下直流电流流经的通路，也就是静态电流流经的通路，用于研究静态工作点。也就是静态电流流经的通路，用于研究静态工作点。对于直流通路，则有：对于直流通路，则有：（1）电容视为开路；）电容视为开路；（2）电感线圈视为短路（忽略线圈电阻）；）电感线圈视为短路（忽略线圈电阻）；（3）交流电压信号源视为短路，交流电流信号源视为）交流电压信号源视为短路，交流电流信号源视为开路，但应保留其内阻。开路，但应保留其内阻。2.2.1直直流流通通路路和和交交流流通通路路2.2 放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法交流通路是交流输入信号作用下交流信号流经的通路，交流通路是交流输入信号作用下交流信号流经的通路，用于研究动态参数。对于交流通路，在中频区有：用于研究动态参数。对于交流通路，在中频区有：（1）容量大的电容（如耦合电容）视为短路；）容量大的电容（如耦合电容）视为短路；（2）电感线圈视为开路；）电感线圈视为开路；（3）直流电源视为短路。）直流电源视为短路。2.2.1直直流流通通路路和和交交流流通通路路对放大电路进行分析计算应包括两方面的内容：对放大电路进行分析计算应包括两方面的内容：一是一是直流分析（静态分析），求出静态工作点；二是交流直流分析（静态分析），求出静态工作点；二是交流分析（动态分析），主要是计算电路的性能指标或分分析（动态分析），主要是计算电路的性能指标或分析电压、电流的波形等。分析计算的方法有图解法、析电压、电流的波形等。分析计算的方法有图解法、微变等效电路法等。微变等效电路法等。2.2.2图解分析法图解法是利用晶体管的输入、输出特性曲线及图解法是利用晶体管的输入、输出特性曲线及放大电路的外部电路特性，采用作图的方法对放大电路的外部电路特性，采用作图的方法对放大电路进行分析。下面将以图所示的阻容耦放大电路进行分析。下面将以图所示的阻容耦合共射放大电路为例，阐述放大电路的静态和合共射放大电路为例，阐述放大电路的静态和动态图解过程。动态图解过程。图中电容图中电容C C1 1用于连接信号源与放大电路，电容用于连接信号源与放大电路，电容C C2 2用于连接放用于连接放大电路与负载，在电路中起连接作用，称为耦合电容，利用电大电路与负载，在电路中起连接作用，称为耦合电容，利用电容连接电路称为阻容耦合。容连接电路称为阻容耦合。C C1 1和和C C2 2对直流呈开路状态，又称隔直对直流呈开路状态，又称隔直电容。电容。C C1 1和和C C2 2的容量足够大，使其在输入信号频率范围内的容抗的容量足够大，使其在输入信号频率范围内的容抗很小，可视为交流短路。很小，可视为交流短路。可见，可见，C C1 1和和C C2 2的作用是隔直流、通交流，故待放大的交流信的作用是隔直流、通交流，故待放大的交流信号号u us s可顺利通过可顺利通过C C2 2送至负载电阻送至负载电阻R RL L上。只要电路中各元件的参数上。只要电路中各元件的参数合适，就可以实现对信号的放大。合适，就可以实现对信号的放大。1.静态图解分析静态图解分析就是根据放大电路直流通路中各电静态图解分析就是根据放大电路直流通路中各电路参数及放大器的伏路参数及放大器的伏-安特性曲线，用作图的方法安特性曲线，用作图的方法确定放大电路的静态工作点。确定放大电路的静态工作点。（1）画出放大电路的直流通路。画出放大电路的直流通路。1.静态图解分析静态图解分析就是根据放大电路直流通路中各电静态图解分析就是根据放大电路直流通路中各电路参数及放大器的伏路参数及放大器的伏-安特性曲线，用作图的方法安特性曲线，用作图的方法确定放大电路的静态工作点。确定放大电路的静态工作点。（2）在输出特性曲线上作输入回路的直流负载线，求出在输出特性曲线上作输入回路的直流负载线，求出IBQ、UBEQ。KVL它与横轴的交点为（它与横轴的交点为（VCC,0），与纵轴的交点为），与纵轴的交点为（0,VCC/RB），斜率为），斜率为-1/RB，称为输入回路的，称为输入回路的直流负载线，其与输入曲线的交点即为静态工直流负载线，其与输入曲线的交点即为静态工作点作点Q，从而可以确定出，从而可以确定出IBQ和和UBEQ。工程上为方便起见，通常近似估算工程上为方便起见，通常近似估算IBQ的值的值为：为：1.静态图解分析静态图解分析就是根据放大电路直流通路中各电静态图解分析就是根据放大电路直流通路中各电路参数及放大器的伏路参数及放大器的伏-安特性曲线，用作图的方法安特性曲线，用作图的方法确定放大电路的静态工作点。确定放大电路的静态工作点。（3）在输出特性曲线上作出回路的直流负载线，求出）在输出特性曲线上作出回路的直流负载线，求出ICQ，UCEQ。在输出特性坐标系中，画出上式所确定的直线，它与横轴的在输出特性坐标系中，画出上式所确定的直线，它与横轴的交点为（交点为（VCC,0）,纵轴的交点为（纵轴的交点为（0,VCC/RC）,斜率为斜率为-1/RC，称为输出回路的直流负载线，再找到，称为输出回路的直流负载线，再找到IB=IBQ的那条输出线的那条输出线（如果没有，补上这条输出曲线。），这两条线的交点即为（如果没有，补上这条输出曲线。），这两条线的交点即为静态工作点静态工作点Q，从而确定，从而确定ICQ和和UCEQ。2.动态图解分析动态图解分析就是根据放大电路交流通路中各电动态图解分析就是根据放大电路交流通路中各电路参数及放大器的伏路参数及放大器的伏-安特性曲线，用作图的方法安特性曲线，用作图的方法确定放大电路的电压、电流波形等。确定放大电路的电压、电流波形等。（1）画出放大电路的画出放大电路的交交流通路。流通路。2.动态图解分析动态图解分析就是根据放大电路交流通路中各电动态图解分析就是根据放大电路交流通路中各电路参数及放大器的伏路参数及放大器的伏-安特性曲线，用作图的方法安特性曲线，用作图的方法确定放大电路的电压、电流波形等。确定放大电路的电压、电流波形等。（2）根据输入信号求）根据输入信号求uBE、iB的波形。的波形。设输入信号设输入信号Us=Csint(CUBEQ)，直接加在晶体管的发射结，直接加在晶体管的发射结上，即上，即ube=us，叠加在，叠加在UBEQ上，即上，即uBE=UBEQ+us，将，将uBE的波形的波形画在输入特性曲线的下方，如图画在输入特性曲线的下方，如图2-24所示，根据所示，根据uBE的的变化的的变化规律，便可从输入特性画出对应的规律，便可从输入特性画出对应的iB和和ib的波形。的波形。iB的最大值为的最大值为IB1，最小值为，最小值为IB2，他们决定了输出特性曲线的工作范围。，他们决定了输出特性曲线的工作范围。2.动态图解分析动态图解分析就是根据放大电路交流通路中各电动态图解分析就是根据放大电路交流通路中各电路参数及放大器的伏路参数及放大器的伏-安特性曲线，用作图的方法安特性曲线，用作图的方法确定放大电路的电压、电流波形等。确定放大电路的电压、电流波形等。（3）在输出特性曲线上作交流负载线，求）在输出特性曲线上作交流负载线，求uCE、iC的波形。的波形。它与横轴的交点它与横轴的交点M为为(UCEQ+ICQRL)，斜率为，斜率为-1/RL，称为交流负载线。，称为交流负载线。交流负载线和直流负载线交流负载线和直流负载线必然在必然在Q点相交。点相交。设设晶体管集晶体管集电电极的交流等效极的交流等效电电阻阻为为RL，则则RL=RC/RL，由交流通路，由交流通路图图可以写出可以写出输输出回路方程式出回路方程式为为 由于由于uce=uCE-UCEQ，ic=iC-ICQ，代入上，代入上式整理可得式整理可得基极电流基极电流iB在在IB1IB2之间之间随时间变化，两条输出特随时间变化，两条输出特性曲线与负载线分别相交性曲线与负载线分别相交于于Q和和Q，晶体管的工作，晶体管的工作范围处于范围处于Q和和Q之间。之间。3.交流负载线与直流负载线的区别交流负载线与直流负载线的区别直流负载线表示的是直流电压、电流的关系，是直流直流负载线表示的是直流电压、电流的关系，是直流工作点移动的轨迹，取决于直流通路，只能用来确定工作点移动的轨迹，取决于直流通路，只能用来确定直流工作点直流工作点Q。交流负载线表示的是交流电压、电流之间的关系，是交流负载线表示的是交流电压、电流之间的关系，是动态时工作点移动的轨迹，即任何瞬时交流电流与对动态时工作点移动的轨迹，即任何瞬时交流电流与对应的电压关系都在交流负载线上，所以动态分析时应应的电压关系都在交流负载线上，所以动态分析时应使用交流负载线。使用交流负载线。二者斜率的不同，直二者斜率的不同，直流流负载线负载线的斜率的斜率为为-1/RC，交流，交流负载线负载线的斜的斜率率为为-1/RL由由于于RLRC或或rceRL的条件，则分析电路时应考虑足的条件，则分析电路时应考虑足rce的影响。的影响。2.2.3微微变变等等效效电电路路法法1.晶体管的晶体管的H参数及微变等效电路参数及微变等效电路（4）H参数值的确定参数值的确定应应用用晶晶体体管管的的H参参数数微微变变等等效效电电路路替替代代放放大大电电路路的的晶晶体体管管，对对电电路路进进行行交交流流分分析析时时，必必须须首首先先求求出晶体管在静态工作点的出晶体管在静态工作点的H参数值。参数值。H参参数数值值可可以以从从特特性性曲曲线线上上求求得得，也也可可以以用用参参数数测测试试仪仪或或晶晶体体管管特特性性图图示示仪仪测测得得。此外此外rbe（hie）可由下面的算式求得：）可由下面的算式求得：上上式式中，中，为晶体管基区的体电阻，如左图所