1
1
模拟电子技术基础电子工程系李冬梅
2005年春季学期
2
清华大学电子工程系李冬梅绪论一、课程的内容和任务二、教材与参考书三、教学方法四、教学安排与规定五、模拟电路的基本特点六、符号规定
2
3
清华大学电子工程系李冬梅一、课程的内容和任务
?重要性放大数字处理
D/A
A/D
放大
A
A
数模混合电路系统绪论
?课程内容
?放大电路――模拟电路的核心
? A/D、D/A――数模接口
?脉冲波形的产生和处理――数字电路基础
?电子线路类型:
?模拟电路
?数字电路
?数模混合电路
4
清华大学电子工程系李冬梅一、课程的内容和任务(续)
?模拟电路发展方向
?高增益、低噪声、宽频带、低功耗正确分析使用设计模拟集成电路绪论
?课程特点
?主线,集成
?核心,放大
?辅助工具,CAD
?课程的任务
?掌握基本概念、方法
?打好三个基础:
信息技术的飞速发展
3
5
清华大学电子工程系李冬梅二、教材与参考书
?教材
?《电子线路基础》高文焕、刘润生
?《模拟电路的计算机分析与设计
――PSpice程序应用》高文焕、汪慧
?参考书
? Analysis and Design of Analog Integrated Circuits
fourth edition
PAUL R.GRAY,etc,
University of California,Berkeley
?《电子技术基础》模拟部分3版康华光
?《电子电路基础》2版张凤言
?《电子线路基础》2版高文焕、李冬梅绪论
6
清华大学电子工程系李冬梅三、教学方法
?理论教学与CAD技术相结合
?加深对课堂内容的理解
?为日后电子自动化设计打下基础
?讲课与自学相结合
?讲一、练二、考三绪论
4
7
清华大学电子工程系李冬梅四、教学安排与规定
?作业:“教学计划”中习题每周一交关于CAD安排
?考试:期中(第9周)
期末(17~18周)
?成绩:作业(20%),考试(80%)
?答疑:周一下午2:30~5:30中央主楼908
Tel,81842(o)
?纪律:(上课、作业、考试)
绪论
8
清华大学电子工程系李冬梅五、模拟电路的基本特点
1,非线性器件特性的小信号线性化绪论
Q
b
a
a’
b’
v
D
i
D
0
小信号时,
用Q点处的切线代替曲线,
在a、b之间可看作线性器件小信号时,
用点处的切线代替曲线,
在a、b之间可看作线性器件清华大学电子工程系李冬梅
5
9
清华大学电子工程系李冬梅五、模拟电路的基本特点(续一)
2,交、直流并存绪论
Q
v
D
i
D
0
V
B
t0
v
s
t
0
V
D
V
B
I
D
v
D
t
0
b
a
D
v
s
V
B
v
D
i
D
R
S
DC,工作点
Q ( I
D
,V
D
)
DC,工作点
Q ( I
D
,V
D
)
D
D
D
I
V
R =
D
D
D
i
v
r
=
清华大学电子工程系李冬梅
10
清华大学电子工程系李冬梅五、模拟电路的基本特点(续二)
3,近似分析计算方法绪论工程计算
c
ba
y
=
当a >> b时,
c
a
y ≈
当a=5V,
b = 0.6~0.8V时
c
a
y
7.0?

Vb 7.0≈
清华大学电子工程系李冬梅
6
11
清华大学电子工程系李冬梅六、符号规定
“常用的文字符号说明”
绪论
t0
t
0
t
0
i
b
------正弦信号的瞬时值(交流分量)
I
B
-----信号的直流分量(静态电流值)
i
B
-----含有直流分量的总瞬时值(总电流值)
I
bm
-----正弦分量的峰值(交流分量的最大值)
---正弦分量的有效值(交流分量的有效值)bmb
II
2
1
=
i
B
I
B
i
b
I
bm
-----正弦分量的复数表示(有大小,有方向)
b
I
&
清华大学电子工程系李冬梅
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清华大学电子工程系李冬梅第二章模拟集成电路中的基本单元电路
2.1 单管共射放大电路的组成及工作原理
2.2 放大电路的分析方法
2.3 频率响应的基本概念及单管共射放大电路的频率响应特性
2.4 共集放大电路
2.5 共基放大电路
2.6 电流源及其应用
2.7 差分放大电路
2.8 多级放大电路及组合放大单元电路
2.9 互补输出级清华大学电子工程系李冬梅
7
13
清华大学电子工程系李冬梅
v
O
T
R
B
R
C
V
CC
+
_
v
I
基本单管共射放大电路
i
B
i
C
+
_
截止区放大区
V
I
V
O
0
V
CC
V
th
V
IM
V
CE(sat)
2.1 单管共射放大电路的组成及工作原理
2.1.1 直流传输特性定义:v
O
= f (v
I
)
饱和区折线化近似折线化近似在输入端加入直流电压,改变直流电压的数值,求得相应输出电压在输入端加入直流电压,改变直流电压的数值,求得相应输出电压
V
I
< V
th,
T 截止
i
C
≈ 0,v
O
≈ V
CC
V
I
< V
th,
T 截止
i
C
≈ 0,v
O
≈ V
CC
V
th
<V
I
<V
IM
,T放大
v
O
= V
CC
-i
C
R
C
V
th
<V
I
<V
IM
,T放大
v
O
= V
CC
-i
C
R
C
V
I
>V
IM
,T饱和
v
O
=v
CE
= V
CE(sat)
V
I
>V
IM
,T饱和
v
O
=v
CE
= V
CE(sat)
清华大学电子工程系李冬梅第二章模拟集成电路的基本单元电路
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清华大学电子工程系李冬梅
V
CEQ
V
BB
v
O
v
I
大信号状态:
大信号状态:
饱和截止数字电路中开关工作状态小信号状态:
v
i
= V
im
sinwt
小信号状态:
v
i
= V
im
sinwt
A
B
实现不失真放大,要求峰值点A、B均在放大区内。
所以,必须合理设置直流工作点Q
Q
V
im
V
om
v
o
= V
om
sinwt
清华大学电子工程系李冬梅第二章模拟集成电路的基本单元电路
8
15
清华大学电子工程系李冬梅
v
O
T
R
Bv
S
R
C
V
BB
V
CC
+
_
v
I
基本单管共射放大电路
i
B
i
C
+
_
+
_
v
S
,输入信号源
T,有放大作用的器件,实现电流放大
R
C
,输出负载,将电流转化为电压输出
V
BB
、V
CC
:直流电源,使Je正偏,Jc反偏,提供I
BQ
、I
CEQ
V
BB
、R
B
、R
C
:偏置电路,提供合适的直流工作点,使工作在放大区
2.1.2 单管共射放大电路的组成清华大学电子工程系李冬梅第二章模拟集成电路的基本单元电路
16
清华大学电子工程系李冬梅
2.1.3 共射放大电路的工作原理
v
O
T
R
Bv
S
R
C
V
BB
V
CC
+
_
v
I
基本单管共射放大电路
i
B
i
C
+
_
+
_
1,静态(v
i
=0)
(1)直流通路
V
CEQ
T
R
B
R
C
V
BB
V
CC
基本单管共射放大电路 直流通路
I
BQ
I
CQ
+
_
(2)计算Q点
B
BEQBB
BQ
R
VV
I
=
BQCQ
II β=
CCQCCCEQ
RIVV?=
清华大学电子工程系李冬梅第二章模拟集成电路的基本单元电路
9
17
清华大学电子工程系李冬梅
2.1.3 共射放大电路的工作原理(续一)
v
O
T
R
Bv
S
R
C
V
BB
V
CC
+
_
v
I
基本单管共射放大电路
i
B
i
C
+
_
+
_
(2) 原理
Je PN结等效为结电阻r
be
beB
i
b
rR
v
i
+

2,动态(v
i
≠0)
(1)交流通路(DC短路)
v
OT
R
B
R
C
v
i
基本单管共射放大电路 交流通路
i
b
i
c
+
_
+
_
wt
rR
V
beB
im
sin
+
=
wt
rR
V
i
beB
im
C
sin
+
=
β
CCO
iRv?=
wt
rR
VR
beB
imC
sin
+
=
β
i
o
v
v
v
A =
beB
C
rR
R
+
=
β
清华大学电子工程系李冬梅第二章模拟集成电路的基本单元电路
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清华大学电子工程系李冬梅
2.1.3 共射放大电路的工作原理(续二)
?小信号,可认为是线性网络,叠加法
v
BE
i
B
0
V
BQ
? v
BE
、v
CE
、i
B
、i
C
均含有直流和交流各量>0,没有方向变化
i
B
=I
BQ
+I
bm
sinwt > 0
?在交流通路中,
输出、输入回路以E为公共端――共射几点说明清华大学电子工程系李冬梅第二章模拟集成电路的基本单元电路
10
19
清华大学电子工程系李冬梅
2.1.4 放大电路的主要指标可看作线性有源二端口网络在中频区,
输入输出阻抗,为纯电阻
放大电路的输入阻抗和输出阻抗
R
S
+
-
V
S
--
++
V
i
V
O

V
O
Z
O
R
L
Z
i
I
O
I
i
+
-
Z
i
Z
O
1,输入电阻R
i
*定义:
i
i
i
I
V
R
&
&
=
s
is
i
i
V
RR
R
V
&&
+
=
意义:信号源的负载,反映实际加至放大器输入信号的衰减程度。
s
is
s
i
I
RR
R
I
&&
+
=
I
S
R
S
清华大学电子工程系李冬梅第二章模拟集成电路的基本单元电路
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清华大学电子工程系李冬梅
2.1.4 放大电路的主要指标(续一)
放大电路的输入阻抗和输出阻抗
R
S
+
-
V
S
--
++
V
i
V
O

V
O
Z
O
R
L
Z
i
I
O
I
i
+
-
Z
i
Z
O
2,输出电阻R
o
*定义:
0=
∞=
=
s
L
V
RO
I
V
R
&
&
&
负载开路,V
s
短路,保留内阻,外加电压V,
产生电流I。
意义:反映放大器带负载能力。
对负载而言,放大器相当于信号源,内阻R
O
越小,越接近恒压源,带负载能力越强。
'
O
LO
L
O
V
RR
R
V
&&
+
=
开路电压清华大学电子工程系李冬梅第二章模拟集成电路的基本单元电路
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21
清华大学电子工程系李冬梅
2.1.4 放大电路的主要指标(续二)
VV
AdBA lg20)( =
第二章
3,增益(放大倍数)
ii
AdBA lg20)( =
PP
GdBG lg10)( =
放大电路的输入阻抗和输出阻抗
R
S
+
-
V
S
--
++
V
i
V
O

V
O
Z
O
R
L
Z
i
I
O
I
i
+
-
Z
i
Z
O
i
O
V
V
V
A
&
&
&
=
V
iS
i
S
O
VS
A
RR
R
V
V
A
&
&
&
&
+
==
i
O
i
I
I
A
&
&
&
=
i
iS
S
S
O
iS
A
RR
R
I
I
A
&
&
&
&
+
==
iV
ii
OO
i
O
p
AA
IV
IV
P
P
G ===
I
S
R
S
I
i