模拟电子技术基础

模拟电子技术（模拟电路）知识点总结，内容主要来源于上海交通大学郑益慧教授的课程。包括前五章的内容，涵盖常用半导体器件、常用放大电路、多级放大电路、放大电路频响等。教材：《模拟电子技术基础（第五版）》高等教育出版社，童诗白等主编。适用于电子、通信、电气等专业的学生。

模拟电子技术基础

• 第0章：导言
  • 电子技术发展简史
    • 1. 19世纪30年代左右，半导体材料出现
    • 2. 爱迪生效应，延长灯泡寿命
    • 3. 1904年
      • 弗莱明[英]
      • 第一个电子管（真空二极管）
      • 电子技术时代开始
    • 4. 1906年
      • 德福雷斯特[美]
      • 第一个三极管
      • 电子技术工业革命开始
        • 从此，电子管统治世界近半个世纪
    • 5. 1939年10月
      • 阿塔纳索夫和助手Berry
      • ABC机(Atanasoff-Berry Computer)
        • 1973年，美高等法院认定ABC机是第一台
    • 6. 1946年
      • 宾夕法尼亚大学
      • “号称是”第一台电子管的计算机ENIAC，用于弹道计算
        • 占地面积170多平方米，重30t，耗电率150kW
    • 7. 1947年末
      • 贝尔实验室
        • 威廉·肖克利(William Shockley)、约翰·巴顿(John Bardeen)和沃特·布拉顿(Walter Brattain)
      • 首颗晶体管，点接触式
    • 8. 1950年
      • 贝尔实验室
      • NPN型三极管
      • 使得集成电路变成可能
        • 英国皇家科学院预测，以后的电路都可集成
    • 9. 1958年
      • 仙童公司和TI
      • 第一个集成电路
        • 摩尔定律：每18个月电子产品的性能提高一倍
  • 两种基本信号
    • 模拟信号
    • 数字信号
  • 两种基本电路
    • 模拟电路
    • 数字电路
  • 电子信息系统的组成
• 第1章：常用半导体器件
  • 1. 半导体基础知识
    • 1.1. 本征半导体
      • 概念
        • 导体/半导体/绝缘体
          • 半导体：电导率介于导体和绝缘体之间的材料
        • 半导体：Si、Ge等，4个价电子
        • 本征半导体：纯净的晶体结构
          • 纯净：无杂质
          • 晶体：结构稳定
      • 结构
        • 两种载流子
          • 自由电子：由于热运动，具有足够能量的价电子挣脱共价键的束缚
            • “本征激发”，温度越高运动越剧烈，导电能力越好
          • 空穴：自由电子产生，共价键中留有一个空位置
        • 复合：自由电子与空穴相碰，同时消失
          • 自由电子依次结合空穴，导致了空穴的相对移动
          • 浓度越高越剧烈
            • 和本征激发不同步正相关
        • 动态平衡：一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定（温度升高浓度加大）
          • 本征激发速度 = 复合速度
          • 温度上升后，本征激发速度先上升，随后复合速度上升，最后动态平衡两者相等
      • 两种载流子
        • 载流子：运载电荷的粒子
        • 两种：空穴带正电、自由电子带负电
        • 导电性
          • 本征半导体导电性差：外加电场时，两种均参与导电，运动方向相反，载流子数目少
          • 温度升高，导电性增强
            • 0K时不导电
    • 1.2. 杂质半导体
      • 概念
        • 本征半导体掺入少量的杂质元素
      • 导电性
        • 主要靠多数载流子导电，掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性越强
          • 实现导电性可控
        • 多子：多子浓度=所掺杂质原子的浓度，故受温度的影响很小
        • 少子：由于热运动产生，尽管浓度很低，却对温度非常敏感，因而半导体器件温度稳定性差
      • 分类
        • N型半导体(Negative)
          • 施主原子，如磷，+5价
            • 磷原子变成磷离子，但是固定在晶格结构中不动，因此不导电
          • 多数载流子为自由电子
        • P型半导体(Positive)
          • 受主原子，如硼，+3价
          • 多数载流子为空穴
    • 1.3. PN结
      • 形成
        • 1. P区空穴浓度高，N区自由电子浓度高
        • 2. 扩散运动，交界面的多子浓度降低，产生内电场阻止扩散
          • 多子扩散
          • N区磷离子固定在晶格中，自由电子从N区向P区扩散
          • 耗尽层(空间电荷区)：即PN结(junction)，阻挡自由电子和空穴结合，“楚河汉界”
            • 势垒
        • 3. 内电场作用，产生漂移运动，与扩散运动相反
          • 少子漂移
            • 耗尽层对于多子是势垒，对于少子就是个坑
        • 4. 动态平衡，参与扩散运动与漂移运动的载流子数目相同
          • 形成对称结
          • 如果两侧掺杂浓度不同，会形成不对称结
      • 单向导电性
        • 正向电压导通
          • • N区接负
              • “PN结”：正向电压从P到N
            • 耗尽层变窄，扩散运动加剧，由于外电源的作用，形成扩散电流
            • 外电场削弱内电场作用，使得扩散运动得以恢复
              • “把势垒削低”
            • 死区
              • 外电场从0开始升压到PN导通的这段电压
              • 死区电压内，外电场无电流
              • 突破死区电压后，外电场电流与电压呈指数关系上升
            • 加电阻：限流，保护PN结不至于烧坏
              • 最大电流不会超过U/R
        • 反向电压截止
          • • N区接正
            • 耗尽层变宽，阻止扩散运动，有利于漂移运动，形成漂移电流
              • uA级，可忽略
              • 此电流对温度敏感
                • 因为少子形成漂移运动，而少子对温度敏感
            • 外电场增强内电场作用
              • “把势垒加高”
      • 电流方程
        • • IS：反向饱和电流
          • T：热力学温度当量
        • Si、Ge比较
      • 伏安特性
        • 伏安特性：“非线性”
        • i=f(u)
        • • 符号
            • Uon：开启电压
            • U(BR)：击穿电压
            • IS：反向饱和电流，极小，求解时近似为0
          • 图释
            • 右侧：正向特性
              • 开启电压（点，如0.5V）
              • 导通电压Uon（区间，如0.5~0.8V）
                • Ge：0.2-0.3V
                • Si：0.6-0.7V
            • 左侧：反向特性
              • 最左侧：反向击穿，本来不导电，击穿后导电
              • 反向击穿
                • 雪崩击穿：当电场足够强时，载流子的漂移运动被加速，将中性原子中的价电子“撞”出来，产生新的电子空穴对。形成连锁反应，使电流剧增
                  • 掺杂浓度低时
                  • PN结宽，形成粒子加速
                  • 温度越高，所需击穿电压越高
                    • 晶振加强，阻挡了更多电子的行程，所以加速需要电压更高
                  • 7V以上
                • 齐纳击穿：外加电场将价电子直接从共价键中拉出来，使电子空穴对增多，电流增大
                  • 掺杂浓度高时
                  • PN结窄，但场强大
                  • 温度越高，所需击穿电压越低
                  • 4V以下
              • 价电子增多，电功率升高，温度升高
                • 若温度过高则烧毁（二次击穿）
                • 温度不过高则可逆
              • 反向击穿可用于稳压二极管，很大的电流范围内电压不变
      • 电容效应（结电容）
        • 势垒电容Cb
          • 电容特性：两端有电压变化时，电容储存的电荷量有变化
          • PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放电相同，其等效电容称为势垒电容Cb
          • • 电容可变
            • 与电压关系非线性
        • 扩散电容Cd
          • PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释放的过程，其等效电容称为扩散电容Cd
            • 电压越高，非平衡少子(即另一边过来的多子)越多
          • 结电容Cj=Cb+Cd
            • 结电容不是常量！
            • 若PN结外加电压频率高到一定程度，则失去单向导电性
            • 结面积小：1pF，结面积大：几十至几百pF
          • 不同正向电压下P区少子浓度的分布情况
            • 在正向电压下，电压越大，外电场就会拉更多的N区多子到P区变成非平衡少子。外电场的拉动下，越靠近源头(N 区)，电荷量更多
    • 1.4. 思考题
  • 2. 半导体二极管
    • 2.1. 外形
      • • 右1：防止电应力（时间长了螺丝就松了）
      • 常见结构
        • 点接触
        • 面接触
        • 平面型（集成）
          • • N型硅基材上可以集成多个器件，最后封装大小一样
            • 集成根本原因是扩散工艺，没有半导体材料就没有集成
      • 二极管组成
        • 封装的PN结：P区阳极，N区阴极
    • 2.2. 伏安特性
      • • 伏安特性
          • 由于体电阻的存在，在相同的电压下电流比PN结小
          • 反向电流大一些
            • 伏安特性曲线，u<0处往下一点，u>0处往右一点
        • 温度影响
          • 温度升高，正向左移，反向下移
            • 正向：温度升高，粒子热运动加剧，本征激发多，载流子活性大，相同电压下，温度高，电流大
            • 反向：温度升高，少子影响明显，反向饱和电流增大
          • 室温条件下，每升高1℃，正向压降减小2—2.5mV；每升高10℃，反向电流增大一倍
            • 用于温度传感器
        • 应用
          • 正向
            • 单向导电性，可以规定电流的路径，交流变直流——整流
            • 可以认为在正向导通的时候，电压几乎是不变的——钳制电压、稳压
          • 反向
            • 温度传感器
            • 稳压二极管
              • 反向击穿电压可调，但正向导通电压几乎是死的
    • 2.3. 主要参数
      • 最大整流电流
        • 选电阻时应注意其能承受的最大功率，如：都是1k的电阻有1/4W,1/2W等
      • 最高反向工作电压
        • 一般取
          • 要有一定的裕度，使其工作时不至于反向击穿
      • 未击穿时的反向电流
        • 越小反向击穿特性越好
      • 最高工作频率(上限频率)
        • 二极管有结电容，虽然很小，当频率很小时，容抗很大，
        • 当ω足够大时，二极管可以视为导通的容抗，相当于二极管在等效的结电容上通过电流，不通过PN结，二极管的单向导电性将被破坏
        • 高频电路二极管有用
      • 实际工程有别于理想模型，要考虑各种参数
    • 2.4. 等效电路
      • 将非线性元件用线性元件等效出来
        • 低档次：一定条件下外特性等效（如电压电流关系）
        • 高档次：根据二极管物理原理，把每一部分用线性元件替代，直接作替代品（物理等效模型）
      • 伏安特性：电压变化引起电流变化
      • 伏安特性折线化
        • 理想：等效为开关
          • 导通时UD=0，截止时IS=0
          • 理想模型符号中间没有线（不常用）
        • 常用：开关+电源
          • 导通时UD=Uon，截止时IS=0
          • UD：管压降，二极管导通电压，即二极管是非理想的情况，一旦导通其端电压就为这个常量
        • 交流：开关+电源+电阻
          • 导通时△i与△u呈线性关系
      • 限幅电路
        • • 二极管一旦导通，就钳到Uon上
          • 实现限制Us幅度的功能
            • 顶上削平了
      • 整流电路
        • 采用理想二极管
          • 反向的都削没了，实现整流功能
        • 采用实际二极管
          • 10mV小交流电源始终无法让0.6V的二极管导通，因此要加直流电源把它推上去
        • 实际二极管+直流电源
          • • 此时二极管始终导通，交流电压引起交流电流
          • 等效分析
            • 二极管在小交流的情况下，等效为一个纯的电阻
            • • 数学推导
              • 物理意义
                • 同一个二极管，静态工作点不同(ID不同)，输出的交流电流不同(rd不同)
            • 当二极管在静态基础上有一动态(交流)信号作用时，可将其等效为一个电阻，称为动态电阻
    • 2.5. 微变等效电路
      • 方法：交流直流分开分析
        • 直流：等效为开关
        • 交流：动态等效电阻rd
          • 公式：
            • UT：常数（温度当量），常温取26mV
            • ID：直流时通过二极管的电流（此时交流信号为0）
          • 推导：
      • 分析步骤两步走
        • 1. 分析二极管工作在怎么样的直流环境下；直流决定后面交流的响应
        • 2. 分析交流电路
      • 例
        • 以直流换来原点的变化
          • • 二极管等效成线性电阻了
            • 直流消掉了
        • 等效后
          • • 直流消掉了，原点变了
              • 过原点才是dud/did，否则是ud/id
        • 真正的电流情况
          • • iD：交流直流都有
            • 交流估算出来，输出就是交流直流叠加
          • 整体思路：先用直流确定出直流的工作情况，在直流的工作情况下，近似估算交流，最后的输出就是直流和交流的叠加
            • “小信号分析法”
            • 三极管也是这个分析思路
      • 等效电路图
      • 例3.2.2（P52）
    • 2.6. 基本应用电路
      • 整流电路
        • 半波整流电路
        • 全波整流电路
      • 开关电路
        • 与门
          • • 刚开始分析二极管导通与否时，不用管电阻上面的压降
          • 第一种情况，5V高于0.3V，故两个二极管都导通，ui1为0.3V，D1端电压为0.7V，故uo=0.3+0.7=1V，D2同理，结果也为1V
          • 第二种情况：若D1与D2都导通，则得出的uo结果冲突，故考虑“优先导通”，即谁的压差大谁导通，如右图D2导通D1截止
      • 集成运放输入端保护电路
    • 2.7. 稳压二极管
      • 特点
        • 可以工作在反向击穿状态下，在很大电流变化范围内，输出电压变化很小
        • 要注意不可以热击穿，所以要散热
        • 可以通过调节掺杂浓度等等，做出不同的稳定电压的稳压二极管
          • 温度可调节齐纳击穿、雪崩击穿比例
      • 伏安特性
        • • 稳压二极管符号：多个撇
          • 双向稳压二极管
            • 等效于
              • 一个导通一个击穿
              • 或：两个都截止
        • 稳压二极管没到击穿之前，也是截止的，正向导通的特性和普通二极管是一样的
      • 主要参数
        • 温度系数α
          • 击穿电压与击穿方式
            • 击穿电压小于6V，齐纳击穿多
            • 大于6V，雪崩击穿多
          • 击穿电压与温度系数
            • 小于4V
              • 温度越高，齐纳击穿越容易，即齐纳击穿的击穿电压低，稳定电压小，此时为负温度系数
            • 大于7V
              • 正温度系数
        • 稳定电压Uz
      • 工作状态
      • 例1
        • • 先假设二极管没有工作在稳压状态（截止），解得U0=8V
      • 例2
        • • 经典的错误：直接假设稳压二极管反向击穿
            • 解得IDZ为正向，与反向击穿矛盾，故为错解
          • 使用稳压二极管时应注意，RL要足够大，使得分压能达到二极管的稳定电压
  • 3. 晶体三极管，双极型晶体管，三极管 (Bipolar Junction Transistor，BJT)
    • 3.1. 常见外形
    • 3.2. 结构和符号
      • • 竖过来：下部为发射极
        • 构成方式
          • NPN
          • PNP
      • 结构
        • 三个区
          • 上面的N是发射区，掺杂浓度高
          • 中间的P是基区，掺杂浓度低，几微米，非常薄
        • 三个极
          • b(basic)：基极
          • c(collector)：集电极，收集载流子
          • e(emitter)：发射极，载流子的发射处
            • 掺杂浓度最大，“仓库”
        • 两个结
          • 发射结
          • 集电结
        • 箭头方向：P→N
      • 看作“水箱”
      • 看作两个二极管相连
        • 直接连两个二极管不能形成三极管，要考虑厚度和掺杂浓度
    • 3.3. 放大原理
      • 电流分配
        • • 实质：KCL
          • IE：发射极，扩散运动形成的电流
          • IB：基极，复合运动形成的电流
          • IC：集电极，漂移运动形成的电流
        • 直流（不加横也可）：
          • 交流：
            • β由三级管本身决定（主要参数），电流放大倍数
      • 放大原理
        • 放大基本要求：不失真
          • 相当于控制了电源的能量
        • 外部特点
          • 发射结正偏（VBB，P接正，N接负）
            • uBE>Uon
              • 发射结正向导通，要大于导通电压使得电子能够穿过PN结
            • Rb限流，保护发射结不被烧坏
          • 集电结反偏（VCC，N接正，P接负）
            • uBC≤0，即uCE≥uBE
              • VCC>VBB，放大的能量来自于VCC
        • 内部要求
          • 1. 发射结正偏，发射区多子浓度高，使大量电子从发射区扩散到基区
            • IEP：空穴（基区多子）扩散过来
            • IEN：自由电子扩散过去
              • IEN >>IEP，因为基区掺杂浓度低，空穴少
          • 2. 基区薄且多子浓度低，使扩散到基区的电子（非平衡少子）中的极少数与空穴复合，其他的自由电子扩散到集电极
            • 基区掺杂浓度不变，复合后iB又可产生新的空穴，最终iB与iC成比例（面积、掺杂浓度、扩散速度决定）
            • “e极角马向c极迁徙，b区有鳄鱼”
          • 3. 集电结反偏，集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区
            • iB<iC
            • 电子要快速移走，否则会聚集，与基极空穴复合
              • 集电结反偏，移走电子
            • 集电结反偏，少部分电子与基极空穴漂移，即ICBO
            • IB=IBN(复合)+IEP(空穴扩散)-ICBO(少子漂移)≈IBN
              • 割集KCL，闭合曲面
            • IBN和ICN成比例
        • 放大思路：输入小信号影响iB（流控型），从而输出iC放大，放大iC的能量来自外面的电源
          • uBE能控制iB，而iB又和iC呈β倍的放大关系
      • • 中间四条线
          • 左偏的一条：形成IB
          • 右边三条：形成IC
          • 总共四条：形成IE
        • （共射）直流放大系数
          • IEP忽略
        • 交流放大系数
          • 绝大多数与直流一样
        • ICEO：穿透电流，从c到e，极小
          • IB=0时，有从c到e的穿透电流
        • ICBO：反向电流
        • 共基直流放大系数
          • 交流α近似
      • 特点：
        • 带通电阻小，ce间功耗小
        • 电流控制功耗大：be间发热功耗很大
    • 3.4. 共射输入输出特性
      • 输入特性
        • 描述IB与UBE的关系
        • 输入电路中，仅一个PN结，故可看作一个二极管
        • 输入电路：be端所在
        • 曲线特点
          • uCE增大，曲线右移
          • uCE≥1V时曲线几乎不动了
          • uBE能够控制iB
        • • VBE < VON时，iB = 0
          • VBE ≥ VON时，iB 的大小由外电路电压，电阻决定
          • VOH：开启电压
            • 硅管0.5~0.7V
            • 锗管0.2~0.3V
      • 输出特性
        • 描述iC和uCE的关系
        • 输出电路：ce端所在
        • 3种工作状态特点
          • • ic放大的能量来自于VCC
            • 深度饱和：iB>>IBS，uCE=0.1V
            • 截止状态：iB=0，iC=iCEO≈0
            • 饱和状态：
              • 集电结说了不算，外部电路决定电流iC
          • 对应PNP型
        • • iB控制iC
            • 流控型，与MOS管区别
          • 数字电路中用到的是非线性区，即饱和区和截止区
          • 四种状态
            • 截止
              • ube<0, ubc<0
              • 发射结反偏，集电结反偏
            • 放大
              • ube>0, ubc<0
              • 发射结正偏，集电结反偏
            • 饱和
              • ube>0, ubc>0
              • 发射结正偏，集电结正偏
            • 倒置
              • ube<0, ubc>0
              • 发射结反偏，集电结正偏
              • • c,e倒置，β变很小
    • 3.5. 主要参数
      • 晶体管的极限参数
        • 集电极最大允许电流 ICM
        • 集电极最大允许功耗 PCM
        • 反向击穿电压 V(BR)CEO
      • 电子设计用
    • 3.6. 温度对晶体管特性的影响
      • 输入特性
        • 温度升高，曲线左移
        • 温度升高，让发射结正向压降降低
        • PN结每升高1℃，它的正向压降小2—2.5mV
      • 输出特性
        • 温度越高，iCEO越大
        • 温度越高，β越大
    • 3.7. 光电三极管
      • 电流和光照成比例
        • 用作光传感器
      • 加上发光二极管，可用作光耦合器
        • 两边电气绝缘，通过光传递信号，受干扰小
  • 4. 场效应管 (Field Effect Transistor, FET)
    • 4.1. 特点：单极型管
      • 噪声小、抗辐射能力强、低电压工作
      • 单极型：多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好
        • 与晶体三极管（双极型晶体管）对比
      • 消耗功率小
        • 靠电场效应控制，而晶体三极管靠电流
      • 工作区域
        • 截止区
          • 对应截止区
        • 恒流区
          • 对应放大区
        • 可变电阻区
          • 对应饱和区
    • 4.2. 场效应管的分类
      • 绝缘栅型（金属氧化物半导体场效应晶体管） (IGFET/Metal-Oxide Semiconductor FET, MOS)
        • 增强型EMOS
          • N沟道(uGS<0,uDS>0)
          • P沟道(uGS>0,uDS<0)
        • 耗尽型DMOS
          • N沟道(uGS极性任意,uDS>0)
          • P沟道(uGS极性任意,uDS<0)
      • 结型 (Junction FET, JFET)
        • N沟道(uGS<0,uDS>0)
          • 相当于NPN型
        • P沟道(uGS>0,uDS<0)
          • 相当于PNP型
    • 4.3. 例1：N沟道增强型MOS管
      • 结构
        • G（Gate）：栅极，门极
          • 对应基极b
          • 绝缘栅，和其他都绝缘
            • “就趴在二氧化硅上”
        • D（Drain）：漏极
          • 对应集电极c
          • 载流子的漏出处
        • S（Source）：源极
          • 对应发射极e
          • 载流子的来源
          • D和S可以互换
        • B（Bulk）：衬底
          • 可能接在s上，也可能单独（此时与d一样）
        • 箭头：PN结方向
      • 工作原理
        • uDS：横向电场，uGS：垂直电场
        • uDS=0时， uGS对导电沟道的影响
          • • 沟道：反型层，与衬底极性相反
          • uGS作用下
            • 空穴下移，形成耗尽层
            • 自由电子上移形成沟道
              • N(Negative)沟道
              • uGS越大，沟道越宽，Rds(电阻)越小
                • 得到了可以用电压控制的可变电阻器！
        • uGS为大于uGS(th)的某一值时， uDS对iD的影响
          • 说明
            • uDS间有电压，就有电流
            • uGS > uGS(th)（threshold，开启电压）时，沟道开始形成，此时保持uGS不变，uDS≠0且逐渐上升
              • “增强型”：有加大uGS的增强过程，大于uGS(th)才能导通
          • 过程
            • 1. uGS<uGS(th)时，iD=0，截止区
            • 2. 开始（线性区/可变电阻区）：uDS较小时，iD-uDS线性递增
              • 因为此时ds可看作一个固定电阻
              • 对应一个固定的uGS1（保持uGS不变，uDS逐渐上升）
            • 3. 变化（夹断区）：
              • 左侧电压差uGS，右侧电压差uGS-uDS，因此右侧变窄
              • uGD=UGS(th)时，即uGS-uDS=uGS(th)时，出现预夹断
                • 不会出现真夹断，因为一旦断了这里就没有电流，没有压降，空隙又会打开
                • 右侧会有一个很小的缝隙
                • 假设夹断的话，d和s就不会有电流，相当于Uds不存在，那么就只剩下Ugs作用，在Ugs的作用下，又会形成沟道，使ds之间形成电流，这时Uds相当于又回来了
              • 较短，可忽略
            • 4. 继续（饱和区/恒流区）：再加大uDS，缝隙变长，Rds电阻变大，流过缝隙的电子有限，iD几乎不变（近似出现恒流）
              • 增加的电压都去抵抗增加的电阻了
            • 5. 更多条：uGS2>uGS1，uGS2的Rds小，相同电压下电流高，故uGS2线在1上面
              • 在恒流区，栅极和源极间的电压uGS可以控制iD了！
                • 近似于iB和iC的放大关系
        • 特点
          • • 电压控制功耗低
            • 导通电阻高，导通电流功耗大
      • 特性曲线
        • 转移特性
          • 描述uGS和iD(输出)的关系
            • 区别三极管的输入特性：描述uBE和iB(输入)的关系
          • • 条件：场效应管工作在恒流区（UDS足够大）
            • UGS(th)：开启电压，大于开启电压时工作
            • 放大思路：输入小信号影响uGS（压控型），从而输出iD放大，放大iD的能量来自外面的电源
              • uGS控制沟道宽度以控制电阻Rds，从而得到放大的iD
        • 输出特性
    • 4.4. 例2：N沟道耗尽型MOS管
      • SiO2制作时带正电荷，因此天生有N沟道
      • uGS(off)夹断电压，加到该值时沟道关断
      • • iD公式：与结型相同
    • 4.5. 结型场效应管(JFET)
      • 结构：天生有沟道，原理与耗尽型类似
        • • 耗尽型：自由电子形成的沟道
          • 结型：“沟道”都是N型半导体，连在一起
      • 工作原理
        • 栅源电压ugs对导电沟道宽度的控制作用
          • 电压ugs控制电流Id
            • 类比三极管的iB控制iC
          • ugs<0
          • UGS（off）：夹断电压，不是预夹断，是真的不导通了
        • 漏源电压uds对漏极电流的影响
          • uds控制id
        • 规定uGS<0，否则gs间的PN结导通了
          • 与耗尽型MOS的本质区别
          • 输入电阻没有MOS那么高，但uGS反偏时，gs间电阻非常高
        • 优点：不易坏
          • MOS的那层二氧化硅很薄，相当于一个小电容，只需少量电荷积聚就会被击穿
      • 特性曲线
        • 转移特性
          • • IDSS：漏极的饱和电流值，即MOS的IDO
            • 注意uGS<0
        • 输出特性
          • • 注意uGS<0
          • 输出跨导（电导，乘上Ugs得到iD）
            • 结型
            • 增强型
            • 上图切线斜率，体现iD和uDS的关系，类比三极管的放大倍数β
    • 4.6. 特性曲线总结
      • • • 一看uGS正负：全部正或全部负的为结型/MOS增强型
          • 二看开启/夹断：uGS(off)为结型，uGS(th)为MOS耗尽型
    • 4.7. 场效应管的参数
      • 直流参数
        • • 一般认为>500兆欧是绝缘的
      • 交流参数
        • 跨导(低频)gm
        • 极间电容
      • 极限参数
  • 5. 单结晶体管和晶闸管
  • 6. 集成电路中的元件
• 第2章：基本放大电路
  • 1. 放大电路的构成
    • 放大的概念
      • • 放大电压
        • 放大电流
        • 从而放大的是功率
      • 特征：功率放大
      • 本质：能量控制和转换
        • 外接供电电源提供输出信号的能量
      • 必要条件：有源元件（小信号控制大信号）
      • 放大前提：不失真（保真）
      • 测试信号：正弦波
        • 原因：傅里叶展开成正弦波
    • 如何构建基本放大电路
      • 目标：小功率信号→大功率信号
      • 条件
        • 元件
        • 电源
      • 技术路线
        • 1. 三极管处于放大状态
        • 2. 小信号控制iB（uBE）
        • 3. 合理的输出
    • 放大电路的组成原则
      • 基本共射放大电路的工作原理
        • 电路的组成及各元件的作用
          • • VBB：让发射结正偏（正向偏置），使三极管导通
              • “先打通了”
              • 不加VBB仅靠ui达不到导通电压
            • VCC：让集电结反偏
              • VCC>VBB（图上VCC是两节，VBB一节）
                • Vc>Vb>Ve
            • Rb：改变基极电流ib大小（限流）
              • uBE很大，ib指数级增大
            • Rc：影响uCE（uo），若没有则uCE=VCC
            • 晶体管：电流放大作用
        • 设置静态工作点的必要性
          • 静态（纯直流）工作点Q：当输入电压ui等于0时，晶体管各极的电流，b-e间的电压、管压降
            • 记作IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ
          • 放大的对象是动态信号，但却要求在信号为0时有合适的直流电流和极间电压，即设置静态工作点
            • 需保证纯直流时可以正常工作，否则加入的小交流信号无法引起变化（失真）
          • 必要性：解决失真问题
            • 假设没有VBB
              • • “伏安特性曲线”
              • 此时若输入信号ui一直小于开启电压Uon，则三极管一直处于截止状态，即“失真”
        • 基本共射放大电路的波形分析
          • 输入be，输出ce，故共极为e，称“共射”
          • ui
            • 假设输入正弦信号
            • 忽略Rb上的压降
          • iB
            • uBE与iB呈指数关系，近似看作线性关系，故iB也为正弦
            • 虚线：IBQ，即动态信号驮载在静态之上
            • iC=β*iB
          • uCE
            • uCE=UCE(直流)+uce(交流)
            • iC(iB)与uCE反相：
              • uCE=-iC*Rc（不考虑VCC）
          • uo
            • uCEQ被电容隔走了
            • 这里的波形是要得到的理想波形，上述电路无电容无法实现，需下方优化电路实现
      • 如何组成放大电路
        • 组成原则
          • 原电路缺点优化
            • 两个电源变一个电源
            • 加两个电容，不影响直流且交流顺利通过
              • 纯交流进，纯交流出（隔直通交）
              • 一般是电解电容，带正负的，电容量很大
          • 优化过程
            • • “耦合”：电路间信号的传递
              • “直接耦合”：信号经过放大电路直接输出
        • 两种实用放大电路
          • 直接耦合放大电路
            • • Rb1：使得uB为ui和VCC两者的叠加，若没有Rb1则uB处只有ui（VCC经过ui处到地而非经过三极管到地），导致三极管一直截止
          • 阻容耦合放大电路
            • • 输出端口的戴维南等效电路：
                • 实际上就是一个高通滤波器
  • 2. 基本共射放大电路的工作原理
    • 纯直流（无输入信号时）
    • 直流+交流（有输入信号时）
  • 3. 放大电路的分析方法
    • 放大电路的直流通路和交流通路
      • 分析思路
        • 先直流（静态）后交流（动态）
      • 直流通路
        • 1. US=0，保留RS
        • 2. 电容开路
        • 3. 电感短路
      • 交流通路
        • 1. 大容量电容相当于短路
        • 2. 直流电源相当于短路
          • 上方VCC看作接地
      • 分类
        • 基本共射放大电路
        • 直接耦合放大电路
        • 阻容耦合放大电路
    • 图解法
      • 静态分析
        • • 输入回路负载线：iB和uBE的关系
        • • 黑色：输出特性曲线，即三极管本身特性
            • 多条线对应IB不同的情况：相同uCE的情况下，IB越大，iC越大
          • 直流负载线：ic和uCE的关系，即外部电路的限制
      • 电压放大倍数的分析（动态分析）
        • 1. △ui
        • 2. △ib
        • • 在很小的变化范围内看作rbe=△uBE/△iB固定
        • 3. △ic
        • 4. △uCE
          • 可推知iB和uCE反相
    • 等效电路法
      • 直流模型
        • 输入回路：恒压源+二极管
        • 输出回路：电流控制的电流源+二极管
        • 按照方法分析静态工作点即可，不用看加了二极管的等效电路
      • 交流(h参数)模型
        • 晶体管等效为二端口网络
        • 符号区分
          • 包含关系
            • iB=IB+ib
              • IB
              • ib
                • Ib相量
                • Ib点：有效值
        • 模型
          • 微变等效模型（简化）
          • 微变等效模型
        • • 推导：全微分
          • h参数方程
            • • 输入端：电阻+压控电压源
              • 输出端：电导+流控电流源
          • h参数等效模型
            • 物理意义
              • 简化h参数：h12和h22可忽略，即rb和rc可忽略
            • rbe公式推导
              • • =rbb'+(1+β)rb'e'
                  • (同除Ib即得)
                • （b'e即b'e'，动态等效）
              • • 不写IBQ，而写IEQ，体现物理意义
        • • rbb'：题干给出
            • 基区的体电阻，约100~300欧
          • UT：一般为26mV
          • IEQ：体现直流对交流的影响
          • Ube/Ib：相当于把原点移到静态工作点Q
            • 直流源需要置零，但是这种置零并不是说交流信号单独作用，而是交流信号骑在直流信号上
      • 动态分析（性能指标）
        • 放大电路
          • • Au电压放大倍数
              • • 现推即可
                • 负号：表示反相
            • Ri输入电阻
              • • 越大越好（重要指标！）
            • Ro输出电阻
              • • Ui短路，则iB=0，则ic=0
                • 通过右侧受控源的电流为0，得到Ro=Rc
          • 性能指标
            • 1. Ri输入电阻
              • • 第一，电路功能是放大Ui，故Ri越大分压越大
                • 第二，信号源Us的功率输出不能太大，否则失真（不是理想源），故Ri越大输出电流越小
            • 2. Ro输出电阻
              • 希望输出uo恒定：输出电压是RL两端电压，内部电阻Ro越小，RL分压越大，输出电压随RL变化而变化的幅度相对越小
                • （戴维南定理，等效成一个电压源和电阻串联，即左图）
              • 希望输出io恒定：内部电阻Ro越大，内外总电阻随RL的变化而变化的幅度相对越小，输出电流变化幅度也越小
                • （诺顿定理，等效成一个电流源和电阻并联）
            • 3. 放大倍数
            • 4. 通频带
              • 频率升高时，结电容的容抗减小，电流可以旁路，放大倍数变小
              • 频率减小，输出信号不断衰减
            • 5. 非线性失真
            • 6. 最大不失真输出电压
            • 7. 最大输出功率与效率
          • 多级放大：
            • 上一级的负载就是下一级的输入电阻
            • 好比火车车头，无论后面有多少节车厢都可以等效到一个车厢上，都可以等效为一个输入电阻
        • 阻容耦合共射放大电路
          • • Au电压放大倍数
            • Ri输入电阻
              • • 不要近似！
                • 从输入端口看进去的电阻，考虑了RL
            • Ro输出电阻
              • • 不要算进去RL！
                  • Ro是从RL看前面
                • 通过右侧受控源的电流为0，得到Ro=Rc
              • 输出端戴维南等效
                • Rc越小，前端信号源近似于电压源，越能稳定输出电压；Rc越大，越能稳定输出电流（看电路用于什么，才能决定性能指标）
            • • 输入电阻越大，从电源分得的电压就越大，从而输出电压就越大
    • 公式法
      • 输入电阻Ri=Rb||rbe；加上电流负反馈支路Re时，Ri'=...，变大
        • 直流
        • 交流
          • VCC相当于短路，即相当于接地
          • 求rbe相当于移动原点到Q，纯交流分析
            • 此时有方向向左，其实是交流的负值
        • 微变等效电路
          • 戴维南等效，求各种参数
  • 4. 放大电路静态工作点的稳定
    • 失真分析
      • 截止失真
        • Q点太低
          • Q比作“船”，负半轴下不去，“船底削平”
        • 原因：IB太小
        • 消除方法
          • 增大VBB
          • 减小Rb以增大IB
        • 在输入回路首先产生失真
      • 饱和失真
        • Q点太高
          • 正半轴上不去，“船顶削平”
        • 原因：IB太大
        • 消除方法
          • 增大Rb，减小Rc
      • 对Q点的影响
        • 1. 温度
          • 解决：机房加空调；改变电路结构
        • 2. 电源的波动
        • 3. 元器件的老化
          • 解决：出厂前先有一点老化
      • 稳定Q点的思路
        • 温度的变化，使得某参数变化，从而使得iC变小
        • • 增加Re，稳定静态工作点
          • • “反馈”：Re把输出引回到输入
            • 为了让Ub稳定，增加Rb1，使得Ib1>>Ib，从而b点电位近似为Rb1的分压
          • 左：直接耦合；右：阻容耦合
        • 电路分析
          • 直流通路
            • • 直接耦合/阻容耦合一样
            • 从b地端口看过去的戴维南等效
          • 交流通路
            • • 阻容耦合（有旁路电容）
            • • 直接耦合（无旁路电容Ce）
              • 放大倍数
                • Re可以稳定静态工作点，但会使放大倍数减小
                  • 方法：加旁路电容Ce，交流时短路Re
                  • 阻容式耦合，电容多不好集成
                    • 差分放大电路解决
              • 输入电阻
              • 输出电阻
    • 最大不失真输出电压
      • 直流：比较UCEQ(-UCES)与（ VCC－ UCEQ ），取其小者，除以√2
        • 推导：饱和~截止，饱和时取UCES，范围即UCEQ-UCES，而UCES较小(0.3V)可省略；截止时取VCC，范围即VCC-UCEQ
        • 若UCEQ-UCES较小，则当输入信号不断增大时，输出电压首先出现饱和失真；若VCC-UCEQ较小，则当输入信号不断增大时，输出电压首先出现截止失真
      • 交流 ：比较UCEQ- UCES与ICQ*RL’，取其小者，除√2
        • 交流负载线：并联了RL
        • 交流负载线应过Q点，且斜率决定于-1/（Rc∥RL）
        • ICQ*RL'=VCC'-UCEQ
          • 等效计算：VCC'=UCEQ+ICQ*RL'，其中RL'即Rc||RL
  • 5. 晶体管单管放大电路的三种基本接法
    • 静态工作点稳定的共射放大电路 （Common Emitter，CE组态）
      • 所谓Q点稳定，是指ICQ和UCEQ在温度变化时基本不变，这是靠IBQ的变化得来的
      • Re作用：稳定静态工作点
      • 放大不单单是电压的放大、电流的放大，而是功率的放大
    • 基本共集放大电路 （Common Collector，CC组态）
      • • • 注意等效后Ib与βIb方向需一致，表明逻辑关系即可
      • 放大倍数
        • • Uo≈Ui且同相，故称射极输出器（射极跟随器）
          • 放大了功率
      • 输入电阻
        • • 大
      • 输出电阻
        • • 小
      • 优点
        • 输入电阻大、输出电阻小，因而从信号源索取的电流小而且带负载能力强、输出电压稳定性好
          • 常用于多级放大电路的输入级和输出级
          • 也可连接两电路，减少电路间直接相连所带来的影响，起缓冲作用
    • 基本共基放大电路 （Common Base，CB组态）
      • • • PNP和NPN三极管在微变等效后都一样
      • 放大倍数
      • 输入电阻
      • 输出电阻
        • 左侧回路KCL，得到ib=0，故Ro=Rc
      • 通频带宽度是射极输出器的1+β倍
    • 三种接法比较
      • 共射
        • 放大电流、电压
        • Ri小，Ro较大，频带较窄
        • 常作为低频电压放大电路的单元电路
      • 共集
        • 仅放大电流
        • Ri最大，Ro最小，电压跟随
        • 常用于电压放大电路的输入和输出极，功率放大电路也常用
      • 共基
        • 仅放大电压
        • Ri小，Ro和Au与共射相当
        • 常用于高频放大电路、宽频带放大电路
      • 多级放大电路举例
        • 希望Ri大（Ri分压大，Us功率小），Ro小（接近电压源）
  • 6. 基本放大电路的派生电路
    • 复合管（达林顿管）
      • 如：NPN+PNP等效为NPN
      • • 第一个管子输出电流小，第二个管子是真正的功率管
        • 复合管一定要提供合理的电流路径，看发射结方向需正偏打通
          • 注意PNP型的电流方向：发射极流入，基极集电极流出
        • 对比ac
          • 功能上，a是NPN，c是PNP
          • 功率上，输出管（第二个）都是NPN，功率输出接近
        • 看左侧管子（基极外漏的）就是最终等效的
    • 阻容耦合复合管共射放大电路
    • 共射-共基放大电路
    • 共集-共基放大电路
  • 7. 场效应管放大电路
    • JFET三种接法
    • MOS低频等效电路
      • • gm相当于β，输出特性略微上翘故有rds（简化模型省略rds）
      • 输入特性曲线求gm，输出特性曲线求rds
        • • uGS和iD的转移曲线要求在恒流区（与三极管不同）
          • 因为不在恒流区时有uGS和uDS同时控制iD
    • 基本共源放大电路
      • VGG>Ugs(th)
    • 自给偏压电路
    • 分压式偏置电路
• 第3章：多级放大电路
  • 1. 多级放大电路的耦合方式
    • 耦合方式
      • 阻容耦合
        • 电容隔直通交，好
        • 大电容不能放在集成电路中
      • 变压器耦合
        • 四六级耳机里肯定有
        • 太大，不能放在集成电路中
      • 直接耦合
      • 光电耦合
    • 直接耦合
      • • a：T2导通使得T1集电极只有0.7V太小，T1容易饱和（集电结正偏）
        • b：加电阻或二极管，以增加UBQ2
          • 加电阻会使uo减小，二极管在动态时等效电阻小
          • 可能要加多个二极管，一个钳位只有0.7
        • c：加稳压二极管，反向时压降大；加R提供更大电流使其工作在稳压状态
          • 更多级时后级三极管的集电极电位越来越高
        • d：相互满足，共射（基极输入，集电极输出）
          • T2的基极电位高，T1的集电极电位高
          • h参数等效与b一样
      • 优缺点
        • 优点
          • 出现在集成块中，易于集成
          • 不含电容，低频特性好
        • 缺点
          • 直流互相牵制，静态工作点相互影响，不易调试
    • 阻容耦合
      • 优缺点
        • 优点
          • 各级独立，容易稳定Q点，容易调试
          • 动态特性好（动态时R4消失）
        • 缺点
          • 低频特性差，不易集成
    • 变压器耦合
      • 优缺点
        • 优点
          • 直流时不耦合，各级分立
          • 阻抗变换
            • 通过阻抗变换，选择合适的匝数比，可使负载电阻获得合适的电压和功率
            • • 如：8Ω扬声器，欲得到最大输出功率，取n=4的变压器可与输入段32Ω匹配，得到最大输出功率
        • 缺点
          • 笨重不易集成
    • 光电耦合
      • 抗(电)干扰较强
  • 2. 多级放大电路的动态分析
    • • 放大倍数
        • 求Au2：Ri3/Ri2（前后都等效成电阻）
      • 求输入/输出电阻
        • 逐级求解，但要注意前/后所有都等效
    • 例：两级阻容耦合放大电路的交流等效电路
  • 3. 差分放大电路
    • 零点漂移现象
      • 现象：△uI=0（输入端短路）,△uo≠0
      • 产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化
        • 晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂
      • 克服方法
        • 引入直流负反馈Re
          • 缺点：Re会使放大倍数减小
        • 温度补偿
          • 运用热敏元件抵消放大管的变化
        • 典型电路：差分放大电路
          • 做一个镜像的电路使二者温漂相互抵消
    • 长尾式差分放大电路
      • • Re：有两侧的电流，对单边的电路Re的作用相当于之前的两倍
        • 共用一个VBB，等效于在Re下方接-VEE（接在发射极，改变符号）
        • 差模信号：ui2=-ui1
          • 此时电路可放大差模信号
          • 动态时流过Re的电流为0，等效为Re短路
        • 共模信号：ui1=ui2，代表一种干扰
          • 此时电路可抑制共模信号
          • Re表现为两倍，从而抑制温漂
        • 双入双出
    • 差分放大电路的动态分析
      • 共模信号
        • uo=0，故Auc=0
      • 差模信号
        • 放大倍数
          • • 与基本共射放大电路的Au近乎相等
    • 差分放大电路的四种接法
      • 1. 双端输入，单端输出
        • 直流通路
          • 从RL端口看进去，戴维南等效得Vcc'和Rc'
        • 交流通路
          • 差模信号
          • 共模信号
      • 2. 单端输入，双端输出
        • • b：正负抵消，右侧相当于接地
      • 3. 单入单出
        • 即：双入单出共模
      • 4. 改进：具有恒流源的差分放大电路
        • Re足够大时，需要更大的VEE支撑直流
        • 改进下侧电路使得电流、电阻都足够大，相当于提供IC3的一个恒流源
        • • 简化画法：
        • • 改为场效应管，输入电阻更大
  • 4. 直接耦合互补输出级
    • 基本要求：输出电阻小，功率加大，最大不失真输出电压大
    • 共基放大电路能否满足要求
      • 输出电阻
        • 满足
      • 功率
        • 交流功率：VCC·iC
          • 放大功率：uo*iL
            • 如扬声器用于声音的功率
          • 直流功率：VCC·ICQ（即发热功率，与交流功率相等）
    • 晶体管的工作方式
      • 甲类：晶体管在信号的整个周期内导通
        • 发热情况严重，失真小
        • 导通角度：360°
        • 没有失真情况
      • 乙类：半个周期
        • 导通角度：180°
        • Q点低，有一半失真
      • 甲乙类：多半个周期
        • 导通角度：>180°
      • 丙类
        • 导通角度：<180°
    • 互补输出级（OCL电路）
      • • RL已经有限流的作用，故基极可不用电阻
        • 乙类工作状态，半周期导通
        • 对于RL，正负都有电流
      • • 交越失真：没有了直流克服死区，当输入电压小于b-e间开启电压时，两管均处于截止状态
          • 过零点
      • 无输出电容器电路
    • 消除交越失真的互补输出级
      • 二极管电路
        • 设计思路：增加二极管把电压托起来，用直流电源导通二极管，用电阻限流二极管
      • UBE倍增电路
        • 设计思路：用电阻把电压托起来
        • • • 用R1R2限流，防止三极管和直流电源直接形成回路
            • 用复合管使特性一样（NPN和PNP往往有差异）
        • • 要求I2>>IB
  • 5. 直接耦合多级放大电路
    • 集成运算放大电路简介
      • 简介
        • 集成运算放大电路，简称集成运放，是一个高性能的直接耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名
      • 特点
        • 1. 集成电路中不能制作大电容，故采用直接耦合方式
        • 2. 用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路的复杂化并不带来工艺的复杂性
        • 3. 用有源元件代替无源元件，如用晶体管取代难以制作的大电阻
        • 4. 集成运放相邻元件参数具有很好的一致性，故可构成较理想的差分放大电路和电流源电路
        • 5. 采用复合管
      • 集成运放的方框图
        • 看成一个“黑盒子”，则可等效为一个双端输入、单端输出的差分放大电路
        • 四部分作用
          • 偏置电路
            • 为各级放大电路设置合适的静态工作点，采用电流源电路
          • 输入级
            • 前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，Ad大，Ac小，输入端耐压高
          • 中间级
            • 主放大级，多采用共射放大电路，要求有足够的放大能力
          • 输出级
            • 功率级，多采用准互补输出级，要求Ro小，最大不失真输出电压尽可能大
    • • 第一级（输入级）：T1T2差放
        • 消除温漂、干扰
      • 第二级（中间级）：T3T4共射
        • 获得更大的β
      • 第三级（输出级）：T5~T9互补输出级
        • Ro小，功率加大，最大不失真输出电压大
      • 交流等效
        • 输出级只用画一个复合管，因为交流时是交替工作的
• 第4章：集成运算放大电路
  • 1. 集成运算放大电路概述
    • 集成运算放大电路简介
      • 简介
        • 集成运算放大电路，简称集成运放，是一个高性能的直接耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名
      • 特点
        • 1. 集成电路中不能制作大电容，故采用直接耦合方式
        • 2. 用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路的复杂化并不带来工艺的复杂性
        • 3. 用有源元件代替无源元件，如用晶体管取代难以制作的大电阻
        • 4. 集成运放相邻元件参数具有很好的一致性，故可构成较理想的差分放大电路和电流源电路
        • 5. 采用复合管
      • 集成运放的方框图
        • 看成一个“黑盒子”，则可等效为一个双端输入、单端输出的差分放大电路
        • 四部分作用
          • 偏置电路
            • 为各级放大电路设置合适的静态工作点，采用电流源电路
          • 输入级
            • 前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，Ad大，Ac小，输入端耐压高
          • 中间级
            • 主放大级，多采用共射放大电路，要求有足够的放大能力
          • 输出级
            • 功率级，多采用准互补输出级，要求Ro小，最大不失真输出电压尽可能大
    • 电路结构特点
    • 组成及各部分的作用
  • 2. 集成运放中的电流源电路
    • 基本电流源电路
      • 镜像电流源
      • 比例电流源
      • 微电流源
    • 改进型电流源电路
      • 加射极输出器的电流源
      • 威尔逊电流源
    • 多路电流源电路
    • 以电流源为有源负载的放大电路
      • 有源负载共射放大电路
      • 有源负载差分放大电路
  • 3. 集成运放电路简介
    • 双极型集成运放
    • 单极型集成运放
  • 4. 集成运放的性能指标及低频等效电路
    • 集成运放的主要性能指标
    • 集成运放的低频等效电路
  • 5. 集成运放的种类及选择
  • 6. 集成运放的使用
• 第5章：放大电路的频率响应
  • 1. 频率响应概述
    • 必要性
      • 输入信号频率过低或过高时，放大倍数变小，产生向前或滞后的相移
      • 阻容耦合电路的耦合电容对低频信号敏感
    • 基本概念
      • 高通电路
        • 传输特性
          • 放大倍数
            • ωRC=1时，uo为ui的1/√2倍(0.707)，此时有下限截止频率fL
          • 下限截止频率fL
            • R：从电容两端看进去的等效电阻
          • uo超前于ui
            • 1. 电容两端电压是瞬间变化的，而电流由于充放电将产生延迟
            • 2. 因此输入信号的电压变化将瞬间反映在电容两端电压上，而输出电流会有延迟
            • 3. 输出信号在电阻两端取出，等于电流乘电阻，所以会延迟于输入信号
            • 4. （对正弦波，uo比ui提前45°到达正峰值）
              • 坐标是ωt，从而弧度可以代替时间
        • 耦合电容引起高通电路
      • 低通电路
        • 传输特性
          • 放大倍数
          • 上限截止频率fH
          • uo滞后于ui
        • 极间电容引起低通电路
      • 波特图
        • 将放大倍数模值取对数，放大时>0，减小时<0，相等时=0，单位dB
          • 乘除变加减
        • 高通电路
          • 作图分析
            • f=fL时，uo下降为ui的1/√2，-3dB
            • f>>fL时，0dB
            • f<<fL时，f每下降10倍，增益下降20dB，在此区间可以等效成斜率为20dB/十倍频的直线
        • 低通电路
  • 2. 晶体管的高频等效模型
    • 高频电路的耦合电容可以直接等效为短路，而低频电路的电容（极间电容/结电容）在管内需要考虑
    • 混合π模型
      • 三极管结构示意
        • 考虑三极管的集电结、发射结电容
      • 完整的π模型
        • • 物理等效模型，高频低频通吃
          • 中低频时，h参数模型和π模型一样（结电容相当于开路）
          • rb'c和rce可简化开路
            • rce很大，10k左右
            • 集电结电阻rb'c
              • 锗管100k
              • 硅管500k
      • 简化的π模型
        • 1.
          • rb'c和rce简化为开路
          • 此时做低频等效，即h参数模型
        • 2.
          • 密勒定理等效（单向化）
          • 从b'e端和ce端等效出两个电容Cμ'和Cμ''
          • 等效过程
            • • 设参数K以消掉Uce
            • • Cμ'与电路的状态相关
        • 3.
          • 忽略Cμ''（容抗很大）
          • 连个电容并联等效出Cπ'
      • 混合π模型的主要参数
        • 手册给出：rbb'，Cob(Cμ)，fT，β0
          • β0：低频段晶体管的电流放大系数
        • 可以求：rb'e，gm，Cπ
          • • 思路：低频时h参数和π模型等效
            • 推导：
          • Cπ
      • 晶体管(共射)电流放大倍数β的频响
        • β不是常量，而是频率的函数
        • 定义：
          • Ib与Ub'e不同相（左侧有电容），而Ic与Ub'e（右侧受控源），从而β是一个相量
        • • ω减小时，β增大，从而为低通电路
        • （共射电流放大倍数β的）上限截止频率fβ
        • |β|=1（0dB）时的频率fT
          • 低通电路有：
            • 从而：
              • （此时β模为1）
            • 不必用波特图推导fT，由左式模=1直接可得
          • Cπ' = F(fT)
            • • 由β定义，ce间无动态电压，故K=0
              • 高频时K不好求，通常用中频段近似求解K
            • Cμ给出时，通过fT可以求得Cπ
            • Cμ是固定的，Cπ与fT相关，Cπ'是等效出来的
      • 共基电流放大倍数α
        • （共基电流放大倍数α的）上限截止频率fα
          • 低通电路有：
            • 从而：
            • 共基电路频带宽了1+β0倍，但放大倍数减小了1+β0倍
          • 定义：|α|下降到70.7% α0的频率
  • 3. 场效应管的高频等效模型
    • 分析过程与三极管一致
    • 高频等效模型
    • 简化模型
  • 4. 单管共射放大电路的频率响应
    • 单管共射放大电路
      • 简化分析，去掉了输入级的电容（一级低通，一级高通）
    • π模型
      • 求：rb'e，gm，Cπ
        • 直流下求解
        • Cπ
      • 完整的π模型（各频段都适用）
      • 中频段π模型
        • • 耦合电容短路，极间电容开路
        • 电压放大倍数
          • 空载时去掉RL
      • 低频段π模型
        • • 中频段加上C
          • 耦合电容不变，极间电容开路
        • 输出回路等效
          • C左侧戴维南等效，输出电阻是Rc，电压源是中频段空载时的uo
        • 下限截止频率fL
          • 分析低频是因为低频衰减，这是一个高通电路，有下限截止频率fL
      • 高频段π模型
        • • 耦合电容短路，极间电容不变
        • 输入回路等效
          • • b'e端分析
          • 从右向左
          • 从左向右
        • 上限截止频率fH
          • 高频低通，低频高通
    • 单管共射放大电路的波特图
      • • 共射放大电路输出和输入差180°，因此从-180°开始
        • 高通（低频）时uo超前于ui
        • 中频段求Ausm，高低频段求f（求出等效电阻即得）
      • 增益带宽积
        • Cob(Cμ)越小越好
        • 三极管选定后，带宽越大，增益越小
  • 5. 多级放大电路的频率响应
    • 定性分析
      • 多级放大电路的总相移和增益是各级放大电路相移与增益的和
        • 相移：如-90°*3=-270°
        • 增益：如10dB*3=30dB
      • 两级放大电路的波特图
        • 相移和增益直接求和，截止频率改变
    • 截止频率估算
      • 下限频率fL
      • 上限频率fH
  • 6. 频率响应与阶跃响应
    • 阶跃响应的指标
    • 频率响应阶跃响应的关系
• 第6章：放大电路的反馈
  • 1. 反馈的基本概念及判断方法
  • 2. 负反馈放大电路的四种基本组态
  • 3. 负反馈放大电路的方块图及一般表达式
  • 4. 深度负反馈放大电路放大倍数的分析
  • 5. 负反馈对放大电路性能的影响
  • 6. 负反馈放大电路的稳定性
  • 7. 放大电路中其它形式的反馈
• 第7章：信号的运算和处理
  • 1. 基本运算电路
  • 2. 模拟乘法器及其在运算电路中的应用
  • 3. 有源滤波电路
  • 4. 电子信息系统预处理中所用放大电路
• 第8章：波形的发生和信号的转换
  • 1. 正弦波振荡电路
  • 2. 电压比较器
  • 3. 非正弦波发生电路
  • 4. 利用集成运放实现的信号转换电路
• 第9章：功率放大电路
  • 1. 功率放大电路概述
  • 2. 互补功率放大电路
  • 3. 功率放大电路的安全运行
  • 4. 集成功率放大电路
• 第10章：直流电源
  • 1. 直流电源的组成及各部分的作用
  • 2. 整流电路
  • 3. 滤波电路
  • 4. 稳压管稳压电路
  • 5. 串联型稳压电路
  • 6. 开关型稳压电路