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BY YUSHEN
第八章　模拟电路
　电工电子技术及应用
【思维结构图引】
【考纲多维解读】
考纲要求
一、二极管
1.二极管的外形、结构和符号 2.二极管的电流和电压关系 3.二极管的主要参数
二、三极管
1.三极管的外形、结构和符号 2.三极管的放大作用 3.三极管的主要参数
三、单极放大电路
1.单极共发射极放大电路的结构 2.单极共发射极放大电路的工作原理
3.静态工作点的选择与波形失真 4.静态工作点的稳定
5.电压放大倍数、输入电阻和输出电阻
四、多极放大电路
1.耦合方式 2.多级放大电路的组成
五、放大电路中的负反馈
1.负反馈的概念 2.反馈的极性判断
3.直流负反馈 4.负反馈放大电路的类型 5.负反馈对放大器性能的影响
六、集成运算放大器
1.集成运算放大器的结构 2.集成运放的电路组成 3.理想集成运放
命题趋势 考向分析
1.PN结的单向导电特性
2.三极管的文字符号及图形符号、三极管三种工作状态
3.共发射极放大电路的静态工作点的作用和电路的放大、反相特点
4.估算法分析共发射极放大电路的常用公式及应用
5.放大器偏置电路的作用、分压式稳定工作点偏置电路的估算分析方法
6.反馈的概念和负反馈放大器的分类
7.负反馈对放大电路性能的影响
8.集成运算放大器的理想化特性
9.集成运算放大器（同相、反相）的接法 【考查内容】
1.二极管工作状态的分析
2.三极管工作状态的分析
3.单级共发射极放大电路
4.分压式偏置共发射极放大电路
5.负反馈类型的判断
6.负反馈的应用
【考查题型】
填空题、单项选择题、多项选择题和简答与计算题
【分值】
一般为10～12分
【考点知识梳理】
一、二极管的外形、结构和符号（识记）
二极管外形有金属、玻璃和塑料封装。二极管的结构根据管芯结构不同，二 极管又分为点接触型、面接触型和平面型。二极管的图形符号中箭头表示正向导 通电流的方向。如图3-8-1所示。
（a）结构 （b）图形符号 （c）外形
图 3-8-1
二、二极管的电流和电压关系（掌握）
二极管的导电性能由加在二极管两端的电压和流过二极管的电流来决 定，这两者之间的关系称为二极管的伏安特性。硅二极管的伏安特性曲线 如图3-8-2所示。
图 3-8-2
1.二极管的正向伏安特性
（1）正向死区：当正向电压较小时，正向电流极小，二极管呈现很大的电 阻，如图中OA段，通常把这个范围称为死区。死区电压：硅二极管0.5 V左右， 锗二极管0.2 V左右。
（2）正向导通：当外加电压大于死区电压后，电流随电压增大而急剧增 大，二极管导通。导通电压：硅二极管约为0.7 V，锗二极管约为0.3 V。
2.二极管的反向伏安特性
（1）反向饱和电流：当加反向电压时，二极管反向电流很小，而且在很大 范围内不随反向电压的变化而变化，故称为反向饱和电流。
（2）反向击穿：若反向电压不断增大到一定数值时，反向电流就会突然增 大，这种现象称为反向击穿。普通二极管不允许出现此种状态。
结论：由二极管的伏安特性可知，二极管属于非线性器件，具有单向导 电性。
三、二极管的主要参数（理解）
1.最大整流电流IF：二极管长时间工作时允许通过的最大正向平均电流。
2.最高反向工作电压URM：二极管正常使用时允许加的最高反向电压。
一、三极管的外形、结构和符号（识记）
三极管的外形、内部结构示意图和符号如图3-8-3所示。
（a）外形 （b）NPN管结构和符号 （c）PNP管结构和符号
图 3-8-3
二、三极管的放大作用（掌握）
1.具有放大作用的条件
三极管放大电路可按图3-8-4所示连接。发射极作为公共端接地，并选取VCC ＞VBB。在基极回路电源VBB作用下，发射结正向偏置（即基极电位高于发射极电 位）。在集电极回路电源VCC作用下，集电结反向偏置（即集电极电位高于基极 电位）。
图 3-8-4
2.电流的分配及放大作用
调节电阻RB，观察基极电流IB、集电极电流IC和发射极电流IE。
（1）IB变化（增大或减小），IC和IE都会随之相应的变化（增大或减小）。
（2）IE＝IB＋IC＝（1＋β）IB，且IC＞＞IB。
（3）IC和IE的比值基本为一常数，称为三极管的电流放大系数，用字 母β表示。
（4）发射结电压在0.5 V以下时，IC＝ IE＝ 0，这种情况下三极管处于截止 状态。
（5）基极电流IB增加到一定数值时，就会发现集电极电流IC不随基极电流IB 增大而增大。这种情况下三极管处于饱和状态。
就其本质而言，三极管的“放大”是一种控制，是以较小的电流IB控制较大 的电流IC。
三、三极管的主要参数（理解）
1.电流放大系数（β）：表征三极管电流放大能力的参数。通常以30～100 为宜。
2.集电极最大允许电流（ICM）：指当三极管集电极电流超过ICM时，三极管 的参数将会明显变化。
3.集电极最大允许耗散功率（PCM）：指为了限制集电结温升不超过允许值 而规定的最大值，该值除了与集电极电流有关外，还与集电极和发射极之间的电 压有关。
4.集-射极反向击穿电压（U（BR）CEO）：指三极管基极开路时，集电极和发 射极之间能够承受的最大电压。
一、单极共发射极放大电路的结构（识记）
1.放大电路结构
从基极和发射极之间输入，从集电极和发射极之间输出。放大电路如图
3-8-5所示。
图 3-8-5
①VT：NPN型三极管，起电流放大作用。
②RB：基极偏置电阻。一般是几十千欧至几百千欧。
③VCC：集电极直流电源，为集电结提供反向偏置电压。
④RC：集电极电阻。一般是几百欧至几千欧。
⑤C1、C2：输入和输出耦合电容。
2.电路中元件作用
二、单极共发射极放大电路的工作原理（综合运用）
1.放大原理
ui的变化将产生基极电流IB的变化，使基极总电流发生变化，集电极电流IC 将在集电极电阻上产生压降，使放大器的集电极电压UCE＝VCC-ICRC随之变化， 通过C2耦合，隔断直流，输出信号电压uo也随之变化。只要电路参数能使三极管 工作在放大区，则uo的变化幅度将比ui的变化幅度大很多倍。
电路中，UBE、IB、IC、UCE随ui变化，变化作用如下：
ui UBE IB IC UCE uo
2.输入、输出波形
放大器输入正弦电压ui后三极管各极电流电压波形如图3-8-6所示。
图 3-8-6
放大过程是能量控制过程，被放大的交流信号的能量是由直流电源转换而 来。输出电压与输入电压相位相反，又称这种共发射极的单管放大电路为反相放 大器。
三、静态工作点的选择与波形失真（识记）
1.放大电路的静态工作点
放大电路无交流信号输入时，称为静态，三极管的IBQ、ICQ和UCEQ称为静态 工作点。静态时，放大电路中电流和电压均为直流，静态工作点可由放大电路的 直流通路来分析和确定。三极管基本放大电路的静态工作点估算公式如下。
ICQ≈βIBQ
UCEQ＝VCC-RCICQ
UBEQ：硅管一般为0.7 V，锗管为0.3 V。
（2）工作点设置太高时，出现饱和失真，如图3-8-8所示。
2.静态工作点选择不当，容易引起失真
（1）工作点设置太低时，出现截止失真，如图3-8-7所示。
图 3-8-7 图 3-8-8
静态工作点设置恰当，随输入信号变化，
输出信号正、负半周都能达到最大值而不出现
失真，这个工作点是放大电路的最佳工作点。
四、静态工作点的稳定（理解）
1.分压式偏置放大电路
分压式偏置放大电路采用由RB1和RB2构成的分压式偏置和引入发射极电阻RE 来达到自动稳定静态工作点的目的。
分压式偏置放大电路如图3-8-9所示。
图 3-8-9
2.稳定静态工作点的工作原理
温度变化时，三极管的参数ICQ、β、UCEQ将发生变化，导致工作点偏移。分 压式偏置电路稳定工作点的过程可表示为：
T（温度）↑（或β↑）→ICQ↑→IEQ↑→VEQ（IEQRE）↑→UBEQ（VBQ-VEQ） ↓→IBQ↓→ICQ↓
其中CE的作用是提供交流信号的通道，减少信号的损耗，使放大器的交流 信号放大能力不因RE而降低。
五、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻（掌握）
1.三极管分压式偏置放大电路的静态工作点估算公式
UCEQ＝VCC-ICQ（RE＋RC）
2.电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的估算公式
“-”表示输出、输入电压信号反相
Ri＝RB1//RB2//rbe≈rbe
Ro＝RC
一、耦合方式（识记）
为确保多级放大器能正常工作，级间耦合必须满足以下两个基本要求。
1.必须保证前级输出信号能顺利地传输到后级，并尽可能地减小功率损耗 和波形失真。
2.耦合电路对前、后级放大电路的静态工作点没有影响。
多级放大电路的一般结构框图如图3-8-10所示。
图 3-8-10
二、多级放大电路的组成（识记）
1.阻容耦合（图3-8-11）
特点：各级静态工作点独立，设计调试方便。耦合电容上交流信号损失小， 传输效率高。但是不能放大直流和频率很低的信号，低频特性差。
图 3-8-11
2.变压器耦合（图3-8-12）
特点：各级静态工作点独立。变压器具有阻抗变换作用，可获得最大的功率 输出。但不能放大直流和频率很低的信号，变压器体积和重量都较大。
图 3-8-12
3.直接耦合（图3-8-13）
特点：频率特性好。元件较少，适用于集成电路。但是各级静态工作点相互 影响。
图 3-8-13
4.多级放大电路的总电压放大倍数
Au＝Au1·Au2·…·Aun
一、负反馈的概念（识记）
1.负反馈的定义及方框图
（1）反馈：是指将放大电路输出信号的一部分或全部通过某一电路送回到 输入端。
（2）反馈放大电路结构：由基本放大电路和反馈网络两部分组成。
（3）信号传输方向：净输入信号经基本放大电路正向传输到输出端；反馈 信号是输出信号经反馈电路反向传输到输入端。
反馈放大电路的一般方框图如图3-8-14所示。
图 3-8-14
2.反馈的类型
（1）按反馈极性分类：负反馈是反馈信号削弱了净输入信号，多用于改善 放大电路的性能；正反馈是反馈信号加强了净输入信号，多用于振荡电路。
（2）按反馈成分分类：用于稳定静态工作点的是直流反馈；用于改善放大 电路的动态性能的是交流反馈。
（3）按输出端取样对象分类：电压反馈是反馈信号取自输出电压uo；电流 反馈是反馈信号取自输出电流io。
（4）按输入端连接方法分类：当净输入电压信号为u'i＝ui±uf时为串联反 馈；当净输入电流信号为i'i＝ii±if时为并联反馈。
二、反馈的极性判断（综合运用）
采用瞬时极性法来判别反馈极性。瞬时极性法是先在放大器输入端设定输入 信号对地的极性为“＋”或“-”，依次按相关点的相位变化情况推出各点信号 对地的交流瞬时极性，再根据反馈到输入端的反馈信号对地的瞬时极性判断，若 使原输入信号减弱是负反馈，使原输入信号增强是正反馈。
三、直流负反馈（识记）
如果电路引入的反馈量仅是直流量，这种反馈称为直流反馈。直流负反馈可 以稳定放大电路的静态工作点。
四、负反馈放大电路的类型（理解）
1.电压反馈和电流反馈的区分
（1）若将放大电路的输出端短路，反馈信号消失为电压反馈，如图3-8-15 （a）所示。否则为电流反馈，如图3-8-15（b）所示。
（2）反馈信号直接取自输出端为电压反馈，否则为电流反馈。
（3）电压负反馈能稳定输出电压，使输出电阻减小；电流负反馈能稳定输 出电流，使输出电阻增大。
（a） （b） （c） （d）
图 3-8-15
2.串联反馈和并联反馈的区分
（1）反馈信号直接送到输入端的为并联反馈，如图3-8-15（c）所示。否则 为串联反馈，如图3-8-15（d）所示。
（2）串联负反馈能增大输入电阻，适宜和电压源相连；并联负反馈能减小 输入电阻，适宜和电流源相连。
（a） （b） （c） （d）
图 3-8-15
3.负反馈四种基本类型
电压串联负反馈，如图3-8-16（a）所示；电压并联负反馈，如图3-8-16 （b）所示；电流串联负反馈，如图3-8-16（c）所示；电流并联负反馈，如图3- 8-16（d）所示。
（a） （b） （c） （d）
图 3-8-16
五、负反馈对放大器性能的影响（识记）
1.降低放大器的放大倍数，提高放大信号的稳定性。
2.减小非线性失真。
3.展宽频带。
4.对输入电阻和输出电阻有影响。
一、集成运算放大器的结构（识记）
集成运放是一种高放大倍数的多级直接耦合集成放大电路；集成运放的常见 封装外形有圆壳式和双列直插式等，如图3-8-17（a）、（b）所示，集成运放的 图形符号如图3-8-17（c）所示。
（a） （b） （c）
图 3-8-17
二、集成运放的电路组成（识记）
输入级一般都采用差分放大电路，要求其输入电阻高；中间级具有一定的放 大倍数；输出级一般由射极输出器或互补推挽电路组成，输出足够的电流以满足 负载的需要；偏置电路由恒流源或恒压源组成，其作用是为各级放大器设置合适 的静态工作点。集成运放的原理框图如图3-8-18所示。
图 3-8-18
三、理想集成运放（识记）
1.理想集成运放的条件
（1）差模电压放大倍数Aud＝∞；
（2）差模输入电阻Rid＝∞；
（3）共模抑制比KCMR＝∞；
（4）输出电阻Ro＝0。
2.分析集成运放的重要结论
（1）两个输入端输入电流为零（Rid＝∞，ii＝0），称为“虚断”；
（2）两个输入端之间电压为零（ii＝0，up-un＝0），称为“虚短”。
【考法能力拓展】
　　 　如图所示的电路中，若二极管为理想二极管，ui＝10sin ωt V，试画出输入电压uo 的波形。
【参考答案】电路中，当输入信号电压ui幅值大于5 V时，二极管为截止 状态；输入信号电压ui幅值小于5 V时，二极管为导通状态，所以输出电压uo 的波形如下图所示。
【答题分析】本题考察的知识点是二极管在电路中的状态。分析步骤一般是：先假定二极管在电路中 断开，然后分析二极管正极与负极之间的电压。若该电压为正向电压且大于导通电压，则可判断该二极管 导通；若二极管两端所加电压是反向电压，则可判断该二极管处于截止状态。
　　 　在NPN型晶体管电压放大电路中，如果基极和集电极短路，则 　　　　。 （　　）
A.晶体管将饱和 B.晶体管仍然维持微弱放大状态
C.晶体管将截止 D.晶体管将过热至烧毁
【参考答案】B
【答题分析】本题考察的知识点是三极管工作状态的判断。由于三极管由发射结与集电结两个PN结构 成，要判断三极管的工作状态，首先要分析这两个PN结的偏置情况，具体为：（1）发射结正偏、集电结 反偏为放大状态；（2）发射结与集电结均反偏为截止状态；（3）发射结与集电结均正偏为饱和状态。
　　 　（2019年真题改编）放大电路如图所示，已知三极管VT放大倍数β＝50（三极管 参数rbe＝1 kΩ），VCC＝15 V，RB＝300 kΩ，RC＝4 kΩ，RL＝4 kΩ，ui＝2sin（5t）mV，试求：
（1）放大电路的静态工作点IC；
（2）放大电路的静态工作点UCE；
【参考答案】（2）UCE＝VCC-ICRC＝15 V -2.5 mA ×4 kΩ＝5 V
（3）放大器输出电压uo；
（4）负载RL上的电流iL。
【答题分析】本题考察的知识点是固定偏置共发射极放大电路的估 算。单级放大电路的求解中需要注意的就是放大器输出电压和负载RL上的 电流iL是要求写出表达式，其余的运用相关的估算求解即可。
　　 　（2022年真题改编）如图所示电路中，若已知三极管β＝50，UBE＝0.7 V， VCC＝12 V，RB1＝20 kΩ，RB2＝10 kΩ，RE＝2 kΩ，RC＝2 kΩ，试分析计算：
（1）静态工作点；
ri＝RB1//RB2//rbe≈0.94 kΩ
ro＝RC＝2 kΩ
【答题分析】本题考察的知识点是分压式偏置放大电路的交、直流参数的估算。对于分压式偏置放大 电路的直流参数估算顺序和固定式偏置放大电路的静态工作点的估算流程不同，这是在具体解题运用时需 要注意的地方。
（2）若RL＝4 kΩ，则计算Au、ri和ro。
　　 　已知两级放大器中各级的电压放大倍数为60和30，各级的相位差分别为20°和 35°，则该放大器的电压放大倍数和相位差分别为 　　　　。 （　　）
A.90和15° B.1 800和55°
C.90和55° D.1 800和15°
【参考答案】B
【答题分析】本题考察的知识点是多级放大电路的特点。1.放大器是将微弱信号逐级放大的由单个放 大电路连接起来的放大器。其耦合方式有阻容耦合、变压器耦合和直接耦合。2.无论哪种耦合，总电压放 大倍数为：Au＝Au1·Au2 ·…·Aun
　　 　（2018年真题改编）试分析判断如图所示电路。
（1）是否存在着反馈；
【参考答案】（1）电路中存在反馈，反馈元件为Rf；
【参考答案】（2）该电路反馈类型是电压串联负反馈。
【答题分析】本题考察的知识点是负反馈在放大电路中的存在形式和作用。具体分析判断步骤：（1） 找出反馈元件；（2）根据反馈信号的取出方式，判定是电压还是电流反馈；（3）根据反馈接入方式，判 定是串联还是并联反馈；（4）根据反馈信号通路，判定是交流还是直流反馈；（5）根据反馈对输入信号 的影响，判定是正反馈还是负反馈。
（2）若存在反馈，试用“瞬时极性法”画出反馈极性并确定反馈类型。
　　 　（2021年真题改编）电路如图所示。
（1）写出输出电压vo和输入电压vi的关系式；
（2）已知R1＝Rf＝2 kΩ，R2＝1 kΩ，求电压放大倍数。

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