1半导体二极管
1．本征半导体在本征激发后导电，载流子浓度与温度T 有关。 2．P 型半导体中多子为空穴，少子为电子； N 型半导体中多子为电子，少子为空穴。
掺入杂质后，半导体的导电能力会有显著提高。
3．PN 结又称空间电荷区、耗尽层、阻挡层、势垒区，有单向导电性：正向电阻很小，反向电阻很大。
4．二极管的伏安方程是：)1(-=T
V V s e
I I ，
其中:s I 是二极管的反向饱和电流，与温度有关；
T V 是温度的电压当量，室温下为0.026mV 。
二极管正偏时，T
V V s e
I I ≈，反偏时，s I I -≈
5．二极管反向偏置电压达到击穿电压BR V 时，其PN 结发生电击穿（雪崩击穿和齐纳击穿），此时电流变化很大而电压变化不大——由此做成稳压管。
2 晶体管
1．晶体管（BJT ）是双极型电流控制器件，晶体管进行电流放大的前提是发射结正偏置、集电结反偏置。
2．晶体管的外部电流关系是E C I I α≈、B C I I β≈、B C E I I I +=
3．晶体管有三个工作区域：放大区、饱和区、截止区，晶体管通过电流控制实现信号放大的条件是工作在放大区。
4．晶体管处于正常放大状态时，发射结正偏置，集电结反偏置，为满足此条件，NPN 型晶体管的各极电位关系应该是E B C V V V >>；PNP 型晶体管的各极电位关系应该是E B C V V V <<。 5．当th BE V v >且BE CE v v >时，晶体管工作于放大区；当th BE V v ≤且BE CE v v ≥时，晶体管工作于截止区；当th BE V v >且BE CE v v ≤时，晶体管工作于饱和区。
6．场效应管（FET ）是单极型电压控制器件，栅源电阻大。场效应管有三个工作区域：可变电阻区、恒流区、击穿区，场效应管通过电压控制实现信号放大的条件是工作在恒流区。 7．放大器的直流栅源电压的偏置应保证场效应管能正常工作，以N 沟道为例，结型场效应管的0≤GS v 后有D i ，GS v 越负，D i 越小；增强型绝缘栅场效应管的T GS V v >（T V 为正）后有
D i ，GS v 越正，D i 越大；耗尽型绝缘栅场效应管的V GS 可正可负，GS v 越大，
D i 越大， P GS V v =（P V 为负）时0=D i 。
各种场效应管的转移特性所在象限如下图所示
3 模拟电子系统的基本问题
1.电子系统中，任意一个电信号源可以用戴维宁等效或诺顿等效的形式来表达。
2. 模拟电子系统的基本分析方法是图解分析法和简化模型分析法。
3. 简化模型分析法用于模拟电子系统的近似估算，使用条件是非线性器件工作于线性区，且为小信号情况工作状态，将非线性器件进行线性化处理后，利用叠加定理将模拟电子系统的交、直流通道分开估算。
直流通道的画法：所有交流信号源置零，所有电容开路，电感短路，其余元器件保留，所有电量大写；
交流流通道的画法：所有直流信号源置零，所有电容短路，电感开路，其余元器件保留，所有电量小写。
4．二极管的直流模型为：
理想模型
(a)特性曲线
+
_
v
D
i D
(b)电路符号
正偏0=D v
反偏0=D i 恒压降模型
+_
v
D
D V D
(a)特性曲线
(b)电路符号
正偏D D V v =，硅管为0.7V ，锗管为0.2V 反偏0=D i 折线模型
+
_
v D
i D /V
=D r V (a)特性曲线
(b)电路符号
正偏D D th D r i V v +=，对硅管来说Ω==200,5.0D th r V V
反偏0=D i
5．二极管的微变等效模型
_
D
(b)特性曲线
/V
(a)电路
d
r (c)微变等效电阻
d r 是静态工作点Q 上小信号工作范围内的二极管动态等效电阻：)
(26mA I mV
r D d =
4 基本放大电路
1.由晶体管放大电路的直流通道可求出静态工作点；由晶体管放大电路的交流通道可画出电路的微变等效模型。
2．晶体管放大电路的静态工作点设置不合理时，会使电路的输出波形发生失真：静态工作点过高时为饱和失真（NPN 管：表现为底部失真），过低时为截止失真（NPN 管：表现为顶部失真）。 3．温度会引起晶体管的β增加、I CBO 增加、输入特性曲线左移，总的结果是使静态工作点上移，容易发生饱和失真。解决的办法是引入直流负反馈（如射极偏置电路）。 4．晶体管的小信号等效模型是：
其中：)
()
(26)
1(mA I mV r r EQ b b be β++='
5．晶体管放大电路有三种基本形式：共射电路（输入输出反相位）、共集电路（输入输出同相位）、共基电路（输入输出同相位）。 共射电路：
L
v
v s +
_
+
v o _
静态工作点：
b
BEQ
CC BQ R V V I -=
BQ CQ I I β=
c CQ CC CEQ R I V V -= 动态性能指标：
be
L v r R A '-=β s
i i
v
s o vs R R R A v v A +==
be
b r R R //i =，
C
o R R =
射极偏置电路：
+
v o
_v _
v +
v o _
静态工作点：
CC b b b BQ V R R R V 2
12
+≈
CQ e
BEQ
BQ EQ I R V V I ≈-=
)(e c CQ CC CEQ R R I V V +-=
β
CQ
BQ I I =
动态性能指标： 无旁路电容C e 时：
e
be L
v R r R A )1(ββ++'-=
]
)1([21e be b b i b i
i
i R r R R R R i v R β++='==
)1(e be s
e
ce c t o
R r R R r i v R ++'+=='β
c o
c t
t
o R R R i v R ≈'==
有旁路电容C e 时：
be
L
v r R A '-=
β be b b be b i r R R r R R 21==
c o R R =
共集电路：
L
v _
v 静态工作点：
e
b BEQ CC BQ R R V V I )1(β++-=
BQ EQ CQ I I I β=≈ e EQ CC CEQ R I V V -=
动态性能指标：
L be L
L
b be b L b i o v R r R R i r i R i v v A '++'+=
'++'+==
)1()1()1()1(ββββ L
be i R r R '++=')1(β ])1([L
be b i b i
i
i R r R R R i v R '++='==
β
β
+'+=1s be e
o R r R R
共基电路：
L
v s +_
R L
静态工作点：
CC b b b BQ V R R R V 2
12
+≈
CQ e
BEQ
BQ EQ I R V V I ≈-=
)(e c CQ CC CEQ R R I V V +-=
β
CQ
BQ I I =
动态性能指标：
be
L i o v r R v v A '=
=
β β
β+≈+='=11be be e
i e i r
r R R R R c o R R =
6．场效应管的微变等效模型是：
(a)N 沟道增强型MOSFET
(b)微变等效模型
(c)简化模型
对N 沟道JFET 和耗尽型MOSFET ，有DQ DSS P
m I I V g -=2
对N 沟道增强型MOSFET ，有DQ D m I I V g O T
2=
7．场效应管放大电路有三种基本形式：共源电路（输入输出反相位）、共漏电路（输入输出同相位）、共栅极路（输入输出同相位）。 共源电路：
+
o
_
+
v o _
静态工作点：
DD g g g GQ V R R R V 2
12+=
s DQ DD g g g SQ GQ GSQ R I V R R R V V V -+=-=2
12
2)1(P
GSQ DSS DQ V V I I -
=
动态性能指标：
L
m i
o
v R g v v A '-==
213g g g i R R R R +=
d o R R =
无旁路电容Cs 时：
s
m L
m i o v R g R g v v A +'-=
=
1 213g g g i R R R R +=
d o R R =
共漏电路：
+v o _
(a)共漏极放大电路(b)微变等效电路
静态工作点：
s DQ DD g g g GSQ R I V R R R V -+=
2
12
2)1(P
GSQ DSS DQ V V I I -
=
s DQ DD DSQ R I V V -=
动态性能指标：
11≈'+'==
L
m L
m i o v R g R g v v A
213g g g i R R R R +=
m
s
o g R R 1= 共栅电路：
L
+
v
o
_
R L
静态工作点：
s DQ GG GSQ R I V V --=
2)1(P
GSQ DSS DQ V V I I -
=
)(d s DQ GG DD DSQ R R I V V V +--=
动态性能指标：
L
m i
o
v R g v v A '==
m
s
i g R R 1= d o R R =
8．可以采用复合管（达林顿管）提高电路的输入电阻和放大倍数，两只晶体管复合时，电流放大倍数是组成复合管的各晶体管电流放大倍数的乘积。如果是两只同类型的晶体管复合，输入电阻增加；如果是不同类型晶体管复合，输入电阻与T 1管相同。 9．多级放大器有直接耦合（Q 点不独立，低频特性好）、阻容耦合（Q 点独立，低频特性差）、变压器耦合等方式。
多级放大电路的电压放大倍数是组成它的各级电路放大倍数的乘积，计算每一级的电压放大倍数时，后一级放大电路的输入电阻是前一级放大电路的负载电阻。
多级放大电路的输入电阻为第一级的输入电阻，输出电阻为最后一级的输出电阻。
5 放大电路的频率响应
1．放大器的放大倍数与频率的关系即频率相应，有效值与频率的关系称幅频相应，相角与频率的关系称相频相应。幅频相应下降到中频区的0.707倍（－3dB ）时对应的频率为上（下）限频率H f （L f ），通频带为L H f f BW -=。
2．在中频区，晶体管为H 参数小信号模型，耦合旁路电容短路，得到的是中频特性；高频区，晶体管为混合π型小信号模型，耦合旁路电容短路，得到的是高频特性；低频区，晶体管为H 参数小信号模型，考虑耦合旁路电容，得到的是低频特性。 3．晶体管的高频小信号模型为：
C .
.
)
()mA (mV V I g T EQ m ≈
)
()
(26)
1(mA I mV r EQ e b β+='
T
m
e b
f
g C π2=
' 4.共射极放大电路的高频特性
L
v (b)高频小信号等效电路
.
.
.
s
V (a) 原理图
H
vsM
vsM
vsH f f j A RC j A A +=
+?=111&&&ω
be
b s be b be L vsM
r R R r R r R A +?'-=β& RC
f H π21
=
e b b b b s r r R R R ''+=)(
c b L
m e b M e b C R g C C C C ''''++=+=)1(1>>C b C '（密勒效应） 5．共射极放大电路的低频特性
.
s V +
_
.
o
V .
C b1
C b2
∏-==i
Li
vsM
s
o vsL f f j
A V V A )
1(&&&&
be
s L
be b s be b be L vsM r R R r R R r R r R A +'-≈+?'-=ββ&
1111)(21
21b be s b L C r R C R f +==ππ
2
222)(21
21b L c b L C R R C R f +==
ππ
6．共基和共集电路的通频带比共射电路宽。
7．多级放大电路的通带放大倍数比组成它的单级放大电路高，但通频带比组成它的任一级都窄，级数越多，中频增益越高，带宽越窄——增益带宽积为常数。
6 功率放大电路
1．功率放大器为了尽量降低静态管耗，管子工作于乙类放大状态，波形严重失真，所以采用互补对称的电路形式。
2．双电源互补对称功率放大器：
v o
+
_
输出功率：L
om L om om om om o R V R V V I V P 2
2121
21=
== 当输入信号足够大，使V im =V om =V cem =V CC -V CES ≈V CC 时，L
CC
L om o R V R V P 2
2
(max)max 2121≈
= 电源功率：L
om
CC V R V V P π2=
当输出电压幅值达到最大值CC V 时，电源供给的功率也达到最大值，L
CC V R V P π2
max
2= 效率：CC
om
V o 4πV V P P ==
η 管耗：???
?
?
?-===L om L om CC T T T R V R V V P P P 222122
2
1π 当πCC om V V 2=时，每个管子的管耗达到最大值L
CC
T T R V P P 2
2
(max)
(max)12
1
π==，即每个功放管的最大管耗和最大输出功率的关系为max (max)(max)2.02
1
o T T P P P ≈=
3．功放管选择：
L
cc
CM R V I >
cc CEO BR V V 2)(>
(max)2.0o CM P P >
4．单电源互补对称功率放大时，CC V 2
1
='CC
V 代入以上公式。 L
om
L om o R V R V P 2
221)(21=
= L
CC
L CC o R V R V P 22max
81)21
(21=
= L om CC L om
CC V R V V R V V P ππ=?=
21
2 L
om L om CC L om L om
CC T R V R V V R V R V V P 2221
22
2-=-?=ππ
5. 为克服乙类互补对称功率放大电路的交越失真现象，实际功率放大电路采用甲乙类互补
对称功率放大。
7 模拟集成电路
1．模拟集成电路中采用电流源的“直流恒流、交流大电阻”特性为电路提供静态电流并作有源负载使用。
2．模拟集成电路一般采用直接耦合，低频特性好，但存在零点漂移现象，差分式电路可以克服此问题。
3．基本差分式放大电路：
双（单）入双出：
be
b L id od vd r R R v v A +'-==
β2
//L C L R R R ='式中： 0≈=
ic
oc
vc v v A ∞==
vc
vd
CMR A A K )(2be b id r R R += ]2)1([2
1
o be b ic r r R R β+++=
c o R R 2=
双（单）入单出
)
(2211be b L
id od id od vd r R R v v v v A +'-=-==
β L C L
R R R //='式中： o
be b L
ic oc ic oc vc r r R R v v v v A 2)1(211ββ+++'-===
)
(2)1(111be b o
be b vc vd CMR r R r r R A A K ++++=
=
β )(2be b id r R R += ]2)1([2
1
o be b ic r r R R β+++=
c o R R =
4．差分式放大电路的静态计算：
I C1=I C2=0.5I
长尾为R e 时
e
EE BE R V V I )
(0Re ---=
I C1=I C2=0.5I Re
长尾为实际恒流源时：
2
11
3R R R V V EE Q B +-≈
33
333C e EE
Q BE Q B E I R V V V I ≈+-=
2
3
21C Q C Q C I I I =
= 恒流源动态电阻：
)1(3
3213
33e be e ce o R r R R R r r +++
=β
5．集成运放的开环增益很大，带宽很窄（由于补偿电容密勒效应的存在）。理想的运算放大器开环差模电压增益A od =∞，差模输入电阻R id =∞，输出电阻R o =0，共模抑制比K CMR =∞，开环带宽BW =f H =∞，V IO 、I IB 、I IO dT dV IO 、dT dI IO 等都为零。
6．理想模拟乘法器的输出电压为：y x o v kv v =1，用它可以构成除法、开平方、开立方等电路。
8负反馈放大电路
1．将电路的输出电量（电压或电流）的一部分或全部，用一定的方式送回输入回路，用来影响输入电量（电压或电流），这种回送的过程称为反馈。
2．使基本放大电路净输入信号减小的反馈称负反馈；使基本放大电路净输入信号增加的反馈称正反馈。
3．存在于直流通道的反馈称为直流反馈，直流反馈影响放大电路的静态性能，常用于静态工作点的稳定；存在于交流通道的反馈称为交流反馈，交流负反馈影响放大电路的动态性能，如增益、输入电阻、输出电阻和带宽等。
4．反馈信号直接取自某电压信号（不一定是输出电压），则称电压反馈； 反馈信号直接取自某电流信号（不一定是输出电流），则称电流反馈； 反馈信号在输入端与输入信号以电压的形式相加减，则称串联反馈；
反馈信号在输入端与输入信号以电流的形式相加减，则称并联反馈。
5．交流负反馈有四种基本形式：电压串联负反馈、电流串联负反馈、电压并联负反馈、电流并联负反馈。
6．在输入信号x i 不变的前提下，电压反馈稳定电压，使输出电阻降低； 在输入信号x i 不变的前提下，电流反馈稳定电流，使输出电阻增加； 串联反馈使输入电阻增加； 并联反馈使输入电阻减小。 7．负反馈放大器的方框图为：
o
X &
F A A X X A i
o f &&&&&
&+==1 称：)1(F A &&+为反馈深度，F
A &&为环路增益。 8．负反馈可以从多方面改善电路的性能：
提高放大倍数的稳定性； 减少环内非线性失真； 抑制环内噪声； 扩展频带；
影响输入、输出电阻。
负反馈放大电路的性能改善是以牺牲放大倍数为代价的，反馈越深，性能越好，闭环放大倍数越低。
9．11>>+F A &&时，为深度负反馈，此时F
X X
A i
o f &&&&1
≈=，即深度负反馈条件下有0≈id X &，i
f X X &&≈
10．由集成运算放大器构成的反馈电路均可看作深度负反馈（因为A &很大，11>>+F
A &&容易满足）；由晶体管构成的反馈电路在参数得当时（基本放大器的放大倍数足够大）可以认为
是深度负反馈。
0=-=f
i id X X X &&&
11．中频区为改善电路性能引入的负反馈，在高（低）频区，如果F
A &&的附加相移达到1800，则1-=F
A &&，电路发生自激振荡。 12．若反馈网络为纯阻性（00=f ?），
单级放大器构成的负反馈电路最大附加相移只有-900
，不可能自激；
两级放大器构成的负反馈电路最大附加相移有-1800
，一般不会自激；
三级或三级以上放大器构成的负反馈电路最大附加相移将达到-2700
以上，易自激。
13.工程上用增益裕度G m （附加相移达到±1800时，F
A &&lg 20向下偏离横轴的分贝数）和相位裕度m ?（F
A &&lg 20＝0d
B 时，附加相移偏离±1800的角度数）来表示负反馈的稳定程度，稳定工作时要求G m ≤－10dB ，m ?≥450
。
-90-180Hz
f /Hz
/G D
14．若一个放大器的开环频率响应表达式为v A &，其幅频特性曲线为v A &lg 20，用它构成纯阻性负反馈电路时，若v
F
&1lg 20与v
A &lg 20相交在－20dB/十倍频段，则是稳定的，否则，电路将自激振荡。
9 信号的运算和处理
1．信号运算电路由理想运放和负反馈网络构成，运放工作于线性区，满足深度负反馈条件，分析时利用“虚短”、“虚断”概念。 2．为了保证集成运放输入级差分式放大电路的对称性，在运放的两个输入端设置平衡电阻，设置原则是：运放的两个输入端对地的外部直流等效电阻应该相等(N P R R =)。 3．基本运算电路 反相比例：
v o
1
f i o R R v v A
v -==
同相比例：
v o
v
1
f i o
1R R v v A v +==
电压跟随器：
i v i
v i
v (b)
i
v
1i
o
==
v v A v 反相求和运算电路：
i v i v i v o
v
)(
3i 3
f 2i 2f 1i 1f o v R R
v R R v R R v ++-= 同相求和运算电路：
3
R o
v i v i v i
v
3i 3
f 2i 2f 1i 1f O v R R v R R v R R v ++=
差分比例运算电路：
i v
i v o
)-(i12i f
2o 1o o v v R
R v v v ?=
+= 积分电路：
v o
?
-
=dt v RC v i o 1
微分电路：
o
v v
dt
dv RC
v i
o -= 对数和反对数运算电路：
o
v v (i v i
v (i v o
对数运算电路
反对数运算电路
R
I v
V v S i T o ln -≈
R e I v V v T
i
S o -≈
乘方电路：
2
i
二次方运算电路
三次方运算电路 4
i 四次方运算电路
3
i
除法运算电路：
o
v i
v
2
1
12o i i v v kR R v ?
-
=（2i v 与k 同符号） 开方运算电路：
i
v o
v
i v kR R v ?-
=1
2
o （i v 与k 值符号相反）
4．对于信号频率具有选择性的电路称为滤波电路，滤波器中有一个电容则为一阶滤波器，有两个电容为二阶滤波器……；一阶滤波器过渡带的变化速率为±20dB/十倍频，二阶滤波器过渡带的变化速率为±40dB/十倍频……；滤波器阶数越高，过渡带越窄。 5．有源滤波器
低通滤波器（LPF ） 一阶：
o
&
SRC
A s V s V s A vp i o v +=
=
1)()
()( 1
1R R A f vp +=
RC
f f π21
0p =
= 二阶：
22
2
)(P
P P
vP v s
Q
s A s A ωωω++
=
RC
P 1=
ω 1
f p
1R R A v +=& vP
A Q &-=
31 高通滤波器(HPF)：