模拟电路总复习课件

5/19/20241陇东学院电气工程学院电子技术基础（模拟部分）模拟电路总复习8/3/20231陇东第一章第一章 总结总结1.1.半导体的基本知识半导体的基本知识2.Pn2.Pn结的单向导电性结的单向导电性3.3.二极管的单向导电性及两种模型二极管的单向导电性及两种模型4.4.二极管电路分析与计算二极管电路分析与计算5.5.三极管分类、内部结构、特性曲线三极管分类、内部结构、特性曲线.三极管参数、电极判断三极管参数、电极判断.稳压管参数、工作原理稳压管参数、工作原理5/19/20242陇东学院电气工程学院第一章 总结1.半导体的基本知识2.Pn结的单向导电性3.二一、两种半导体和两种载流子一、两种半导体和两种载流子两种载流两种载流子的运动子的运动电子电子 自由电子自由电子空穴空穴 价电子价电子两两 种种半导体半导体N 型型 (多电子多电子)P 型型 (多空穴多空穴)二、二、二、二、二极管二极管1.1.特性特性特性特性 单向单向导电导电导电导电正向电阻小正向电阻小(理想为理想为 0)，反向电阻大反向电阻大()。5/19/20243陇东学院电气工程学院一、两种半导体和两种载流子两种载流电子 自由电子空穴 价iDO uDU(BR)I FURM2.2.主要参数主要参数主要参数主要参数正向正向 最大平均电流最大平均电流 IF反向反向 最大反向工作电压最大反向工作电压 U(BR)(超过则击穿超过则击穿)反向饱和电流反向饱和电流 IR (IS)(受温度影响受温度影响)IS5/19/20244陇东学院电气工程学院iDO uDU(BR)I FURM2.主要参数正3.二极管的等效模型二极管的等效模型理想模型理想模型 (大信号状态采用大信号状态采用)uDiD正偏导通正偏导通 电压降为零电压降为零 相当于理想开关闭合相当于理想开关闭合反偏截止反偏截止 电流为零电流为零 相当于理想开关断开相当于理想开关断开恒压降模型恒压降模型UD(on)正偏电压正偏电压 UD(on)时导通时导通 等效为恒压源等效为恒压源UD(on)否则截止，相当于二极管支路断开否则截止，相当于二极管支路断开UD(on)=(0.6 0.8)V估算时取估算时取 0.7 V硅管：硅管：锗管：锗管：(0.1 0.3)V0.2 V折线近似模型折线近似模型相当于有内阻的恒压源相当于有内阻的恒压源 UD(on)5/19/20245陇东学院电气工程学院3.二极管的等效模型理想模型 (大信号状态采用)uDi4.二极管的分析方法二极管的分析方法图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法5.特殊二极管特殊二极管工作条件工作条件主要用途主要用途稳压二极管稳压二极管反反 偏偏稳稳 压压发光二极管发光二极管正正 偏偏发发 光光光敏二极管光敏二极管反反 偏偏光电转换光电转换5/19/20246陇东学院电气工程学院4.二极管的分析方法图解法微变等效电路法5.特殊二极管三、两种半导体放大器件三、两种半导体放大器件双极型半导体三极管双极型半导体三极管(晶体三极管晶体三极管 BJT)单极型半导体三极管单极型半导体三极管(场效应管场效应管 FET)两种载流子导电两种载流子导电单一载流子导电单一载流子导电晶体三极管晶体三极管1.形式与结构形式与结构NPNPNP三区、三极、两结三区、三极、两结2.特点特点基极电流控制集电极电流并实现基极电流控制集电极电流并实现放大放大5/19/20247陇东学院电气工程学院三、两种半导体放大器件双极型半导体三极管(晶体三极管 BJT放放大大条条件件内因：发射区载流子浓度高、内因：发射区载流子浓度高、基区薄、集电区面积大基区薄、集电区面积大外因：外因：发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏3.电流关系电流关系IE=IC+IBIC=IB+ICEO IE=(1+)IB+ICEOIE=IC+IBIC=IB IE=(1+)IB 5/19/20248陇东学院电气工程学院放内因：发射区载流子浓度高、外因：发射结正偏、集电结反偏3.4.特性特性iC/mAuCE /V100 A80 A60 A40 A20 AIB=0O 3 6 9 124321O0.4 0.8iB/AuBE/V60402080死区电压死区电压(Uth)：0.5 V(硅管硅管)0.1 V(锗管锗管)工作电压工作电压(UBE(on)：0.6 0.8 V 取取 0.7 V(硅管硅管)0.2 0.3 V 取取 0.3 V(锗管锗管)饱饱和和区区截止区截止区5/19/20249陇东学院电气工程学院4.特性iC/mAuCE /V100 AO iC/mAuCE /V100 A80 A60 A40 A20 AIB=0O 3 6 9 124321放大区放大区饱饱和和区区截止区截止区放大区特点：放大区特点：1)iB 决定决定 iC2)曲线水平表示恒流曲线水平表示恒流3)曲线间隔表示受控曲线间隔表示受控5/19/202410陇东学院电气工程学院iC/mAuCE /V100 AO 3 5.参数参数特性参数特性参数电流放大倍数电流放大倍数 =/(1 )=/(1+)极间反向电流极间反向电流ICBOICEO极限参数极限参数ICMPCMU(BR)CEOuCEOICEOiCICMU(BR)CEOPCM安安 全全 工工 作作 区区=(1+)ICBO过损耗区过损耗区5/19/202411陇东学院电气工程学院5.参数特性参数电流放大倍数 =/(1 例例.在晶体管放大电路中，测得三个晶体管的各个电极的在晶体管放大电路中，测得三个晶体管的各个电极的电位如图所示。试判断各晶体管的类型（是电位如图所示。试判断各晶体管的类型（是PNP管还是管还是NPN管，是硅管还是锗管），并区分管，是硅管还是锗管），并区分e、b、c三个电极。三个电极。5/19/202412陇东学院电气工程学院 例.在晶体管放大电路中，测得三个晶体管的各个电极的电位如图小小 结结第一节第一节 放大电路组成及工作原理放大电路组成及工作原理一、一、基本放大电路定基本放大电路定义义 由由一个放大元件一个放大元件所构成的简单放大电路。所构成的简单放大电路。放大元件：放大元件：三极管、场效应管三极管、场效应管二、二、基本放大电路基本放大电路组成组成第二章第二章 放大电路基础放大电路基础5/19/202413陇东学院电气工程学院小 结第一节 放大电路组成及工作原理一、基本放(共射级放大电路共射级放大电路)_C2_ui+RCRBRLuoUCCC1+5/19/202414陇东学院电气工程学院(共射级放大电路)_C2_ui+RCRBRLuoUCCC1三、各元件作用三、各元件作用 四四.放大电路的组成原则放大电路的组成原则1.1.电路中要有放大元件，而且电源的设置电路中要有放大元件，而且电源的设置应与三极管的类型相匹配，使三极管的发射应与三极管的类型相匹配，使三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，以保证三极结正向偏置，集电结反向偏置，以保证三极管工作在放大状态。管工作在放大状态。对于对于NPNNPN管，必须使：管，必须使：U UBEBE00，U UBCBC0IIB B ，则，则UBQ URB1RB1RB2UEQ UBQUBEQ直流通路直流通路RERcRB1RB2UBI1I2+UccIIIEUEIEQ=UEQ REUBQUBEQ RE5/19/202426陇东学院电气工程学院3.3.3 静态工作点估算若IRIB，则UBQ 直流通路直流通路RERcRB1RB2UBI1I2+UccIIIEUEICQ IEQ=UBQUBEQ REUCEQ=UCCICQRC IEQRE =UCCICQ(RC+RE)IBQ=ICQ Q值仅与电阻和电源数值有值仅与电阻和电源数值有关，而基本与管子的参数无关关，而基本与管子的参数无关。注意：注意：该电路计算该电路计算Q Q点应从点应从U UB B入手：入手：UBQUEQIEQICQIBQ、UCEQ5/19/202427陇东学院电气工程学院直流通路RERcRB1RB2UBI1I2+UccIIIE=RL rbe Auri=RB1 RB2 rberO RC.RLUo.e.Ii+RCRB+Ui.bc_ _ _rbeIbIb.I Ic c5/19/202428陇东学院电气工程学院=RL Auri=RB1 RB2 IiIbUo.+RLRCrbe+RE1IbIe.Ui.ebc._ _ _RB 5/19/202429陇东学院电气工程学院IiIbUo.+RLRCrbe+RE1IbIe.Ui.eb 基本放大电路的三种组态基本放大电路的三种组态3.4.1 共集电极放大电路共集电极放大电路 射极输出器射极输出器1、电路结构、电路结构+C1C2RBRLRE+RsUs+UccUiUO5/19/202430陇东学院电气工程学院 基本放大电路的三种组态3.4.1 共集电极2、静态分析、静态分析RBRE+UccIBQ=UCCUBEQRB+(1+)REUCEQ=UCCIEQRE=UCCICQREICQ=IBQ+C1C2RBRLRE+RsUs+UccUiUO5/19/202431陇东学院电气工程学院2、静态分析RBRE+UccIBQ=3、动态分析、动态分析1）求电压放大倍数）求电压放大倍数Au+C1C2RBRLRE+RsUs+UccUiUOUo=Ie(RE RL)=(1+)IbREUi=Ib rbe+Ie RE =Ib rbe+(1+)Ib RE (1+)RE rbe+(1+)REAu UoUi 1Ic+Ui-+UO-RLRBrbe IbIiIbb cRERsUsI15/19/202432陇东学院电气工程学院3、动态分析1）求电压放大倍数Au+C1C2RBRLRE+R2）求输入电阻）求输入电阻riUi=Ib rbe+Ie REIc+Ui-+UO-RLRBrbe IbIiIbb cRERsUsI1Ii=I1+Ib=+Ui rbe+(1+)RE Ui RBri=RB rbe+(1+)Ui IiREUi=I1 RBI1=Ui RBIb=Ui rbe+(1+)RERE=Ib rbe+(1+)Ib射极输出器的输入电阻较大射极输出器的输入电阻较大5/19/202433陇东学院电气工程学院2）求输入电阻riUi=Ib rbe+Ie REIc+Ui-+UO-RLRBrbe IbIiIbb cRERsUsI1）求输出电阻）求输出电阻roIc+RBrbe IbIbb cRERsUIIReI=IRe+Ib+Ib=(1+)URE Urbe+RS射极输出器的输出电阻很小。射极输出器的输出电阻很小。(RE )rbe+RS 1+rbe+RS 1+=RE rbe+RS 1+ro5/19/202434陇东学院电气工程学院Ic+RLRBrbeIbIiIbb cRERsI1（a）作多级放大电路的输入极。）作多级放大电路的输入极。（b）作多级放大电路的输出极。）作多级放大电路的输出极。）特点和应用）特点和应用（c）作多级放大电路的缓冲级）作多级放大电路的缓冲级由于由于ro较小，可提高电路的带载能力。较小，可提高电路的带载能力。由于由于ri较大，可提高输入信号的利用率。较大，可提高输入信号的利用率。特点特点:ri较大，较大，ro较小，较小，Au 1应用应用:5/19/202435陇东学院电气工程学院（a）作多级放大电路的输入极。（b）作多级放大电路的输出极。3.4.2、共基极放大电路、共基极放大电路1、电路结构、电路结构C2+UccRB1RB2CBRCRE+UoRL+UiRsUsC1（习惯划法）（习惯划法）RL+UiRsUs+UoRB1RB2RERCC1C2CB+UCC（基本电路）（基本电路）5/19/202436陇东学院电气工程学院3.4.2、共基极放大电路1、电路结构C2+UccRB1R2、静态分析、静态分析C2+UccRB1RB2CBRCRE+UoRL+UiRsUsC1直流通路直流通路RERcRB1RB2UBI1I2+UccIIIEUEICQ IEQ=UBQUBEQ REUCEQ=UCCICQRC IEQRE =UCCICQ(RC+RE)IBQ=ICQ 5/19/202437陇东学院电气工程学院2、静态分析C2+UccRB1RB2CBRCRE+RL+R3、动态分析、动态分析C2+UccRB1RB2CBRCRE+UoRL+UiRsUsC1IcRcRERLRsUs+UoIeIiIb+Ui（交流通路）（交流通路）RcRERLRsUs+UoIi+UiIbIcIerbecbe（微变等效电路）（微变等效电路）5/19/202438陇东学院电气工程学院3、动态分析C2+UccRB1RB2CBRCRE+RL+R1）求电压放大倍数）求电压放大倍数Ui=Ib rbeUo=Ic RL RL rbeAuUoUi 2）求输入电阻）求输入电阻RcRERLRsUs+UoIi+UiIbIcIerbecbeI1I1=Ii+IeIb=UirbeIi=I1Ie=(1+)()Ui rbe Ui RE=RE rbe1+ri5/19/202439陇东学院电气工程学院1）求电压放大倍数Ui=Ib rbeUo=Ic 3）求输出电阻）求输出电阻RcRERLRsUs+UoIi+UiIbIcIerbecbeI1Us=0，则，则 Ib=0,Ic=0ro=Rc4、三极管共基极电流放大倍数、三极管共基极电流放大倍数 在共基极接法中，三极管的输入电流为在共基极接法中，三极管的输入电流为Ie，输出电流为输出电流为Ic，因此，因此 1IcIe 1+5/19/202440陇东学院电气工程学院3）求输出电阻RcRERLRs+Ii+IbIcIerbec2.4.3、三种组态的比较（总结）、三种组态的比较（总结）ri高高，ro低低，Au小小于于接接近近于于1，无无电电压压放放大大作作用用,具具有有电电压压跟跟随随的的特特点点；有有电电流流放放大大作作用用。常用作电压放大电路的输入级与输出级常用作电压放大电路的输入级与输出级 三种接法的主要特点和应用三种接法的主要特点和应用 具具有有较较大大的的电电压压、电电流流放放大大倍倍数数，同同时时ri高高，ro比比较较适适中中，故故常常用用作作放放大大电电路路的的输输入入/输输出出/中中间级；具有倒相作用。间级；具有倒相作用。1共射电路：共射电路：2射随射随:5/19/202441陇东学院电气工程学院2.4.3、三种组态的比较（总结）ri高，r3共基电路共基电路作输出级（输出阻抗低，带负载能力强）作输出级（输出阻抗低，带负载能力强）ri低低，结结电电容容影影响响小小，频频率率特特性性好好，常常用用于于宽宽带带放放大大器器；ro高高，可可用用作作恒恒流流源源（在在运运放放内内部部结结构构中中可可以以看看到到它它的的应应用用）；无无电电流流放放大大作作用，有电压放大作用，且用，有电压放大作用，且Uo与与Ui同相。同相。由由于于其其输输入入阻阻抗抗高高，对对前前级级取取电流小，对信号或前级无影响。电流小，对信号或前级无影响。多级放大电路的输入级多级放大电路的输入级/中间隔离中间隔离级级5/19/202442陇东学院电气工程学院3共基电路作输出级（输出阻抗低，带负载能力强）2.4.3、三种组态的比较（总结）、三种组态的比较（总结）ri高高，ro低低，Au小小于于接接近近于于1，无无电电压压放放大大作作用用,具具有有电电压压跟跟随随的的特特点点；有有电电流流放放大大作作用用。常用作电压放大电路的输入级与输出级常用作电压放大电路的输入级与输出级 三种接法的主要特点和应用三种接法的主要特点和应用 具具有有较较大大的的电电压压、电电流流放放大大倍倍数数，同同时时ri高高，ro比比较较适适中中，故故常常用用作作放放大大电电路路的的输输入入/输输出出/中中间级；具有倒相作用。间级；具有倒相作用。1共射电路：共射电路：2射随射随:5/19/202443陇东学院电气工程学院2.4.3、三种组态的比较（总结）ri高，r10080604020AIB=0uCE(V)543210 5 10 15 iC（mA）UiC1RcRB1RB2REUBI1I2C2UOUECE+UccII1K2K11K39K15V2K 如图所示放大电路，试：如图所示放大电路，试：3）定出对应于）定出对应于iB由由0100 A时，时，UCE的变化范围，的变化范围，并由此计算并由此计算Uo（正弦电压有效值）。（正弦电压有效值）。1）画出直流负载线；求出）画出直流负载线；求出Q点；点；2）画出交流负载线；）画出交流负载线；5/19/202444陇东学院电气工程学院100uCE(V)5 5 1解解:1）UB UCCRB2RB1RB2=15=3.3 V11391110080604020AIB=0uCE(V)543210 5 10 15 iC（mA）QICQ IEQ=UBQUBEQ RE=2.6 mA2.6UCEQ=7.2 V7.2UiC1RcRB1RB2REUBI1I2C2UOUECE+UccII1K2K11K39K15V2K5/19/202445陇东学院电气工程学院解:1）UB UCCRB2=1UCEM UCEQ ICQ RL =9.8 V10080604020AIB=0uCE(V)543210 5 10 15 iC（mA）4.89.8Q2.67.2UiC1RcRB1RB2REUBI1I2C2UOUECE+UccII1K2K11K39K15V2KUOM1UCEQUCES=7.24.8=2.4 VUOM2UCEMUCEQ=9.87.2=2.6 VUOM min(UOM1，UOM2)=2.4VUO=U UOMOM2=1.7V5/19/202446陇东学院电气工程学院UCEM UCEQ ICQ RL =9.8 UiC1RcRBUBC2UO+UccII3K500K(+12V)RL2K如图电路，如图电路，=100，试用微变等效电路法求解：，试用微变等效电路法求解：1)不接负载电阻时的电压放大倍数；不接负载电阻时的电压放大倍数；2)接负载电阻时的电压放大倍数；接负载电阻时的电压放大倍数；3)ri、rO；4)信号源内阻信号源内阻RS 500的电压放大倍数。的电压放大倍数。5/19/202447陇东学院电气工程学院UiC1RcRBUBC2UO+UccII3K50v多级放大电路的分析和动态参数的计算多级放大电路的分析和动态参数的计算1、电压放大倍数、电压放大倍数Au：各级电压放大倍数之积。：各级电压放大倍数之积。2、输入电阻：第一级放大电路的输入电阻。、输入电阻：第一级放大电路的输入电阻。3、输出电阻：最后一级的输出电阻。、输出电阻：最后一级的输出电阻。Au=Au1 Au2 Aun=Auknk=1ri=ri1ro=ron在分析多级放大电路时，要考虑在分析多级放大电路时，要考虑前、后级前、后级之间的之间的相互相互影响。影响。通常把后一级的通常把后一级的输入电阻输入电阻看作前一级的看作前一级的交流负交流负载电阻载电阻，即令：，即令：rLk=ri,k+1。5/19/202448陇东学院电气工程学院多级放大电路的分析和动态参数的计算1、电压放大倍数Au：各级例例1：如图所示两级阻容耦合放大电路，已知：如图所示两级阻容耦合放大电路，已知：1=2=50，计算该电路的总的电压放大倍数、输入电，计算该电路的总的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。阻、输出电阻。C1RB1 100KRB2 200KRE13KC2RB433KRB515KRE21.5KRc2 2K+Ucc+12VuoRs2KusRB3 200KRL 6.2K+5/19/202449陇东学院电气工程学院例1：如图所示两级阻容耦合放大电路，已知：1=2=50UB1 UCCRB2RB1RB2 =12 200 100 200=8 VIB1=UB1UBE1RB3+(1+)RE1 0.02mA20AC1RB1 100KRB2 200KRE13KC2RB433KRB515KRE21.5KRc2 2K+Ucc+12VuoRs2KusRB3 200KRL 6.2K+ICQ=IBQ 1mAUCE1=UCC-IC1RE1=9 V5/19/202450陇东学院电气工程学院UB1 UCCRB2 =12UB2 UCCRB5RB4RB5 =12 15 3315=3.7 VIE2=2mAUB2UBE2 RE2C1RB1 100KRB2 200KRE13KC2RB433KRB515KRE21.5KRc2 2K+Ucc+12VuoRs2KusRB3 200KRL 6.2K+IB2=0.04mA=40 AIC2 UCE2 UCCIC2(RC 2+RE 2)=122(2+1.5)=5V5/19/202451陇东学院电气工程学院UB2 UCCRB5 =12rbe1=300+(1+)()=1626=1.6K26mVIE1mArbe2=300+(1+)()=960=0.96K26mVIE2mAic1ic2RLRB3RB2RB1RE1+uo Rc2RB5rbe2 2ib2ib2+ui1+uo1 rbe1 1Ib1ib1Rsus+ui2 RB45/19/202452陇东学院电气工程学院rbe1=300+(1+)()=1626 RL1=RE1 RL1=RE1 ri2=0.67K (1+)RL1 rbe1+(1+)RL1Au1 Uo1Ui 0.95RL1=ri2=RB4 RB5 rbe2=0.87Kic1ic2RLRB3RB2RB1RE1+uo Rc2RB5rbe2 2ib2ib2+ui1+uo1 rbe1 1Ib1ib1Rsus+ui2 RB45/19/202453陇东学院电气工程学院RL1=RE1 RL1=RE1 ri2=RL2 rbe2Au2=78RL2=RC2 RL=1.5KAu=Au1 Au2=0.95(78)75ic1ic2RLRB3RB2RB1RE1+uo Rc2RB5rbe2 2ib2ib2+ui1+uo1 rbe1 1Ib1ib1Rsus+ui2 RB45/19/202454陇东学院电气工程学院=RL2Au2=78RL2=RC2ro=ro2 RC2 2Kri=ri1=(RB3+RB1 RB2)rbe1+(1+)RE1 31.5 Kic1ic2RLRB3RB2RB1RE1+uo Rc2RB5rbe2 2ib2ib2+ui1+uo1 rbe1 1Ib1ib1Rsus+ui2 RB45/19/202455陇东学院电气工程学院ro=ro2 RC2 2Kri=ri1=(RB3 v基本差动放大电路基本差动放大电路一、基本差动放大电路一、基本差动放大电路UoR2R1R3R4UCCRBRcRSRBRcRSui1ui2uo1uo2uo+UccT1T25/19/202456陇东学院电气工程学院基本差动放大电路一、基本差动放大电路UoR2R1R3R4UC二、抑制零点漂移原理二、抑制零点漂移原理 当当T iC1 iC2，由由于于两两管管对对称称，iC1=iC2，uC1=uC2，理理想想情情况况下下，电电路路对对 称称，ui=0时时，IC1=IC2，UC1=UC2，所所 以以 uo=UC1-UC2=0故：故：零漂移被抑制。零漂移被抑制。即即RBRcRSRBRcRSui1ui2uo1uo2uo+UccT1T25/19/202457陇东学院电气工程学院二、抑制零点漂移原理 当T iC1 由由于于电电路路完完全全对对称称，两两管管uC的的变变化化相相同同，所所以以uo=0，从从而而AC=0（实实际际上上两两管管不不可可能能完完全全对对称称，即即 Uo0，但，但AC很小很小）。）。三、当有信号输入时（三、当有信号输入时（ui=0）对称差放的工作情况对称差放的工作情况分成以下几种来讨论：分成以下几种来讨论：1 1、ui1=ui2（大大小小、相位均相同）相位均相同）称为共模输入称为共模输入RBRcRSRBRcRSui1ui2uo1uo2uo+UccT1T25/19/202458陇东学院电气工程学院由于电路完全对称，两管uC的变化相同，所以uo=0，从而AC2 2、ui1=ui2（大大小小相同、极性相反）相同、极性相反）称为差模输入称为差模输入RBRcRSRBRcRSui1ui2uo1uo2uo+UccT1T2差模放大倍数：差模放大倍数：（设（设ui1为正）为正）即：即：与单管放大倍数相同与单管放大倍数相同。5/19/202459陇东学院电气工程学院2、ui1=ui2（大小相同、极性相反）称为差模3、ui1 ui2(两个输入信号的大小和极性任意的两个输入信号的大小和极性任意的)称为比较输入。称为比较输入。问题：问题：为什么要引入差放呢？为什么要引入差放呢？引引入入差差动动电电路路的的主主要要目目的的是是多多用用一一个个放放大大管管来换取对零漂的抑制。来换取对零漂的抑制。可可分解分解为为共模分量共模分量和和差模分量差模分量5/19/202460陇东学院电气工程学院3、ui1 ui2(两个输入信号的大小和极性任意的)称四、共模抑制比四、共模抑制比CMRR：差模电压放大倍数差模电压放大倍数Ad对共模电压放大倍数对共模电压放大倍数Ac之比的绝对值。之比的绝对值。CMRR越高的差动放大电路，越高的差动放大电路，抑制零点漂移的能力越强。抑制零点漂移的能力越强。例：例：电路如图（见下页），已知电路如图（见下页），已知 Rc=10k，RB=300k，RS=2k，rbe1=rbe2=1k，1=2=50。1）此电路若采用单端输出，能抑制零漂吗？）此电路若采用单端输出，能抑制零漂吗？2）若结构上完全对称，求差模电压放大倍数）若结构上完全对称，求差模电压放大倍数Ad和共模电压放大倍数和共模电压放大倍数Ac。5/19/202461陇东学院电气工程学院四、共模抑制比CMRR：差模电压放大倍数Ad对共模电压放RBRcRSRBRcRSui1ui2uo1uo2uo+UccT1T2AC=0icui1Rcuo1+RSR/2RB5/19/202462陇东学院电气工程学院RBRcRSRBRcRSui1ui2uo1uo2uo+Uccv典型差动放大电路典型差动放大电路长尾式差放长尾式差放+UCCRcRSRcRSui1ui2uo1uo2uoT1T2RERP-UEE1、利用差动抑制零漂、利用差动抑制零漂一、工作原理一、工作原理2、利用、利用RP调校对称性调校对称性由于长尾电路的偏流由于长尾电路的偏流由负电源由负电源UEE提供，提供，所以所以RB可以不用可以不用，而保留而保留RS采用该电路的优点：采用该电路的优点：5/19/202463陇东学院电气工程学院典型差动放大电路长尾式差放+UCCRcRSRcRSui1u3、利用、利用RE稳定静态工作点，抑制共模信号零漂。稳定静态工作点，抑制共模信号零漂。1）对对于于共共模模输输入入，iC1、iC2同同时时增增加加，iRE增增加加,uE升升高高，uBE减减小小，从从而而限限制制iC1、iC2的的增增加加，RE起起共共模模电电流流负负反反馈馈作作用用,RE共共模模反反馈馈电阻。电阻。+UCCRcRSRcRSui1ui2uo1uo2uoT1T2RERP-UEEIRE2）对于差模输入，对于差模输入，iC1=iC2,iRE保持不变，保持不变，UE=0，RE不起作用。不起作用。5/19/202464陇东学院电气工程学院3、利用RE稳定静态工作点，抑制共模信号零漂。1）对于共模输可见，可见，RE引入的共引入的共模负反馈使模负反馈使AC减小减小了，降低了每个管子了，降低了每个管子的零漂；但对的零漂；但对Ad没有没有影响，因此提高了电影响，因此提高了电路的共模抑制比。路的共模抑制比。+UCCRcRSRcRSui1ui2uo1uo2uoT1T2RERP-UEEIRERE愈愈大大，共共模模负负反反馈馈愈愈强强，零零漂漂越越小小。但但是是随随着着RE的的增增大大，其其上上的的直直流流压压降降也也愈愈大大，故故引引入入一一个个负负电电源源UEE来来补补偿偿RE上上的的压压降降，以以免免输输出出电电压压范范围围减减小小；同时也保证同时也保证UB近似近似“0”电位。电位。5/19/202465陇东学院电气工程学院可见，RE引入的共模负反馈使AC减小了，降低了每个管子的零漂两管对称两管对称 二、性能分析二、性能分析ICQIBQRCRS+UCCUEERERP/2IEIRE1静态分析（静态分析（Ui=0）：IB1=IB2=IB IE1=IE2=IE=IRE/2IC1=IC2=IC+UCCRcRSRcRSui1ui2uo1uo2uoT1T2RERP-UEEIRE5/19/202466陇东学院电气工程学院两管对称 二、性能分析ICQIBQRCRS+UCCICQIBQRCRS+UCCUEERERP/2IEIRE根据电路：根据电路：5/19/202467陇东学院电气工程学院ICQIBQRCRS+UCCUEERERP/2IEIRE根据+UCCRcRSRcRSui1ui2uo1uo2uoT1T2RERP-UEEIRE2动态分析（动态分析（ui1=ui2）：对于差模输入信号，由对于差模输入信号，由于两管的输入信号幅度于两管的输入信号幅度相等而极性相反，所以相等而极性相反，所以 iC1=iC2,流过流过RE的的电流电流iRE保持不变，保持不变，则则 uE=0，uE相当于一个固相当于一个固定电位，可等效作电源定电位，可等效作电源同样考虑，则在画交流同样考虑，则在画交流通路时可看作交流地，通路时可看作交流地，故得单管交流通路如下：故得单管交流通路如下：1）等效电路：）等效电路：icui1Rcuo1+RSRP/2R/25/19/202468陇东学院电气工程学院+UCCRcRSRcRSui1ui2uo1uo2uoT1T2）放大倍数：）放大倍数：icui1Rcuo1+RSRP/2R/2当当在在两两管管的的集集电电极极间间接接入入负负载载RL时时，由由于于差差动动输输入入，一一管管uC升升高高，另另一一管管uC降降低低，RL中中点点的的电电位位不不变变，相相当当于于交交流流地地，故故可可以以认认为为每每管管各各带带一一负负载载RL/2，所以所以 RL=RC/（RL/2）。5/19/202469陇东学院电气工程学院）放大倍数：icui1Rcuo1+RSRP/2Rui=ui1-ui2，输输入入信信号号以以电电压压的的形形式式相相加加减减，故故可可以以认认为为两两输输入入端端口口之之间间为为串串联联的的关关系系，所所以以差差模模输输入入电阻为：电阻为：icui1Rcuo1+RSRP/2R/23）差动输入电阻）差动输入电阻ri4）差模输出电阻）差模输出电阻rori=2（RS+rbe）+（1+）RPro=2RC5/19/202470陇东学院电气工程学院ui=ui1-ui2，输入信号以电压的形式相加减，故可以认为 3.7 图P3.7所示电路参数理想对称，晶电路参数理想对称，晶体管的均为50，=100，UBEQ0.7。试计算。试计算RW滑动端在中点时滑动端在中点时T1管和管和T2管的发射极静态电流管的发射极静态电流IEQ，以及动态参，以及动态参数数Ad和和Ri。5/19/202471陇东学院电气工程学院 3.7 图P3.7所示电路参数理想对称，晶体管的均为50 解：解：RW滑动端在中点时T1管和T2管的发射极静态电流分析如下：Ad和Ri分析如下：5/19/202472陇东学院电气工程学院 解：RW滑动端在中点时T1管和T2管的发射极静态电流分析如5/19/202473陇东学院电气工程学院8/3/202373陇东学院电气工程学院5/19/202474陇东学院电气工程学院8/3/202374陇东学院电气工程学院功功 放放 复复 习习5/19/202475陇东学院电气工程学院功 放 复 习8/3/202375陇东学院电气工程学院v功率放大电路的相关概念功率放大电路的相关概念一、对功放的一般要求（特点）一、对功放的一般要求（特点）1、输出功率尽可能大。、输出功率尽可能大。对共射接法：对共射接法：2、非线性失真要小。、非线性失真要小。3、效率要高、效率要高5/19/202476陇东学院电气工程学院功率放大电路的相关概念一、对功放的一般要求（特点）1、输出二、功放分类二、功放分类1甲类功放甲类功放Q点位于交流负载线的中点（点位于交流负载线的中点（Q1）2乙乙类类功功放放Q点点位位于于截截止止边边缘缘（Q2此此时时只只 有信号的正半周起作用）有信号的正半周起作用）3甲乙类功放甲乙类功放Q点处于甲类和乙类之间（点处于甲类和乙类之间（Q3 靠近截止区）靠近截止区）功放的内部损耗主要是功放的内部损耗主要是静态管耗静态管耗（P PC C=I=ICQCQU UCEQ CEQ），），从效率角度考虑，从效率角度考虑，P PC C越小越好，显然乙类功放管越小越好，显然乙类功放管耗最小，其次是甲乙类，但却都易引起失真。耗最小，其次是甲乙类，但却都易引起失真。5/19/202477陇东学院电气工程学院二、功放分类1甲类功放Q点位于交流负载线的中点（Q1）v互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路一、一、OTL电路电路（Output Transformerless）RL+UCCT1T2ACL1静态时静态时，两管都工作于乙类状态；，两管都工作于乙类状态；2当当Ui在在UCC/2上下变化时上下变化时正半周时，正半周时，T1导通，导通，T2截止截止,CL充电，电流由电源提供；充电，电流由电源提供；负半周时，负半周时，T1截止截止,T2导通，导通，CL放电，电流由电容放电，电流由电容CL提供。提供。3.电路缺点：信号较小时，有交越失真电路缺点：信号较小时，有交越失真5/19/202478陇东学院电气工程学院互补对称功率放大电路一、OTL电路（Output Trans二、二、OTL甲乙类互补对称电路甲乙类互补对称电路RL+UCCT1T2CL三、三、OCL甲乙类互补对称功放甲乙类互补对称功放RL+UCCT1T2UCC5/19/202479陇东学院电气工程学院二、OTL甲乙类互补对称电路RL+UCCT1T2CL三、OCv采用复合管的功率输出级采用复合管的功率输出级复合管（达林顿管）复合管（达林顿管）复复合合管管的的类类型型由由第第一一管管决决定定，第第一一管管的的类类型型相相同同（若若第第一一管管为为PNP管管，则则复复合合管管为为PNP型型），且且b、c、e各极与第一管相同。各极与第一管相同。T2T1T1T2T1T25/19/202480陇东学院电气工程学院采用复合管的功率输出级复合管（达林顿管）复合管的类型由第一管运运 放放 复复 习习5/19/202481陇东学院电气工程学院运 放 复 习8/3/202381陇东学院电气工程学院v运放结构特点：运放结构特点：、因硅片上不能制作大电容，故级间采用直接耦合；、因硅片上不能制作大电容，故级间采用直接耦合；、为减少环境温度和干扰等影响，多采用对称电路、为减少环境温度和干扰等影响，多采用对称电路（如差动电路）和复合电路来改善电路性能；（如差动电路）和复合电路来改善电路性能；、因为硅片上不易制作高阻值电阻，所以大量采用、因为硅片上不易制作高阻值电阻，所以大量采用电流源代替大电阻；电流源代替大电阻；、集集成成晶晶体体管管和和场场效效应应管管因因制制作作工工艺艺不不同同，性性能能上上有较大差异，所以在集成运放中常采用复合形式。有较大差异，所以在集成运放中常采用复合形式。5/19/202482陇东学院电气工程学院运放结构特点：、因硅片上不能制作大电容，故级间采用直接耦合v集成运放的组成集成运放的组成输入电阻大，输出电阻小，抑制零漂能力强，可输出输入电阻大，输出电阻小，抑制零漂能力强，可输出较大的功率。较大的功率。v理想运算放大器理想运算放大器1.开环放大倍数开环放大倍数Auo2.差模输入电阻差模输入电阻rid3.开环输出电阻开环输出电阻ro04.共模抑制比共模抑制比CMRR 5失调电失调电UOS、失调电流、失调电流IOS及它们的温漂均为零及它们的温漂均为零6输入偏置电流输入偏置电流IB1=IB2=0uo u-u+一、理想运算放大器性能指标一、理想运算放大器性能指标5/19/202483陇东学院电气工程学院集成运放的组成输入电阻大，输出电阻小，抑制零漂能力强，可输出1.运放工作在线性区时，有两条重要结论运放工作在线性区时，有两条重要结论：即：输入电流等于即：输入电流等于00虚断虚断。同相输入端和反相输入端近似等电位同相输入端和反相输入端近似等电位虚短虚短。二、开环电压传输特性二、开环电压传输特性2非线性区（饱和区）非线性区（饱和区）(1)当当u+u，uo=+Uo(sat)(2)当当u+u，uo=Uo(sat)由于由于rid，所以此时仍有，所以此时仍有 IB1=IB2=05/19/202484陇东学院电气工程学院1.运放工作在线性区时，有两条重要结论：即：输入电流等于0v比例运算电路比例运算电路一、反相比例运算电路一、反相比例运算电路-+R1RRfuo+uii1if二、同相比例运算电路二、同相比例运算电路-+R1RRfuo+uiIfI15/19/202485陇东学院电气工程学院比例运算电路一、反相比例运算电路-+R1RRfuo+ui三、差动比例运算电路三、差动比例运算电路-+R1Rfuo+ui2ifi1R1Rfui1四、反相求和电路四、反相求和电路-+R12RRfuo+ui2R11ui1 5/19/202486陇东学院电气工程学院三、差动比例运算电路-+R1Rfuo+ui2ifi1R1Rv积分电路和微分电路积分电路和微分电路一、积分电路一、积分电路-+R1RCuo+uiifi1uo二、二、比例积分调节器（比例积分调节器（PIPI调节器）调节器）-+R1RCuo+uiIfIiR2uoR2uiR15/19/202487陇东学院电气工程学院积分电路和微分电路一、积分电路-+R1RCuo+uiifi三、微分电路三、微分电路-+RRCuo+uiific5/19/202488陇东学院电气工程学院三、微分电路-+RRCuo+uiific8/3/2023例：例：运放电路如图所示，设各级电阻已平衡，运放电路如图所示，设各级电阻已平衡，t=0时，时，输入输出电压均为零，求输入输出电压均为零，求Uo与输入电压之间的关系。与输入电压之间的关系。-+RC+Ui1-+UoUi2R1R2Ui3R3RRRFUo1例：例：设计一个能实现设计一个能实现Uo=2Ui1-5Ui2+0.1Ui3的求和电路。的求和电路。5/19/202489陇东学院电气工程学院例：运放电路如图所示，设各级电阻已平衡，t=0时，输入输出电电路如图所示，要求（2）若RF1=R1，RF2=R2，R3=R4，写出此时uo与u11，u12的关系式。（1）写出输出电压uo 与输入电压u11，u12之间运算关系的表达式。u11R1RF1Ruou01u12R2R4R3RF2 解：当u01单独作用时当u12单独作用时5/19/202490陇东学院电气工程学院电路如图所示，要求（2）若RF1=R1，RF2=R2，R3=u11R1Rf1Ruou01u12R2R4R3Rf2电路如图所示，要求（2）若Rf1=R1，Rf2=R2，R3=R4，写出此时uo与u11，u12的关系式。（1）写出输出电压uo 与输入电压u11，u12之间运算关系的表达式。（2）若Rf1=R1，Rf2=R2，R3=R45/19/202491陇东学院电气工程学院u11R1Rf1Ruou01u12R2R4R3Rf2电路反反 馈馈 复复 习习5/19/202492陇东学院电气工程学院反 馈 复 习8/3/202392陇东学院电气工程学院v反馈的分类反馈的分类一、根据反馈信号的成份分：一、根据反馈信号的成份分：交流反馈：交流反馈：Xf中仅包含交流成份中仅包含交流成份直流反馈：直流反馈：Xf中仅包含直流成份中仅包含直流成份交、直流反馈：交直流成份兼而有之。交、直流反馈：交直流成份兼而有之。交流反馈：交流反馈：在反馈支路串有电容；在反馈支路串有电容；直流反馈：直流反馈：在反馈支路的中间或两端对地接有电容在反馈支路的中间或两端对地接有电容;否则否则交直流反馈。交直流反馈。问题的关键问题的关键:电容电容隔直通交隔直通交 一般判别：一般判别：5/19/202493陇东学院电气工程学院反馈的分类一、根据反馈信号的成份分：交流反馈：Xf中仅包含交判别：判别：采用瞬时极性法采用瞬时极性法 二、反馈极性分：二、反馈极性分：正反馈、负反馈正反馈、负反馈三、反馈的组态三、反馈的组态电压反馈：电压反馈：Xf取自输出电压取自输出电压Uo电流反馈：电流反馈：Xf 取自输出电流取自输出电流Io输出端：输出端：判别判别：如果反馈信号和输出信号取自同一极，如果反馈信号和输出信号取自同一极，则为电压反馈，否则为电流反馈。则为电压反馈，否则为电流反馈。并联反馈：并联反馈：Xf与与Xi以电流的形式相加减。以电流的形式相加减。串联反馈：串联反馈：Xf与与Xi以电压的形式相加减。以电压的形式相加减。输入端：输入端：判别：判别：如果反馈信号和输入信号加在同一极，如果反馈信号和输入信号加在同一极，则为并联反馈，否则为串联反馈。则为并联反馈，否则为串联反馈。5/19/202494陇东学院电气工程学院判别：采用瞬时极性法 二、反馈极性分：正反馈、负反v引入负反馈的一般原则：引入负反馈的一般原则：1要稳定要稳定 直流量（如直流量（如Q点），应引入直流负反馈；点），应引入直流负反馈；2要稳定交流性能，应引入交流负反馈；要稳定交流性能，应引入交流负反馈；要稳定输出电压，应引入电压负反馈；要稳定输出电压，应引入电压负反馈；（减小输出电阻）（减小输出电阻）要稳定输出电流，应引入电流负反馈；要稳定输出电流，应引入电流负反馈；（提高输出电阻）（提高输出电阻）要提高输入电阻，应引入串联负反馈；要提高输入电阻，应引入串联负反馈；要降低输入电阻，应引入并联负反馈。要降低输入电阻，应引入并联负反馈。5/19/202495陇东学院电气工程学院引入负反馈的一般原则：1要稳定 直流量（如Q点），应引入UccRc1Rc2RsUsRFRE1RE2iiUo-+R1R2R3+UiUfUiRLUccRc1Rc2RsUs RF1RE1RE2iiRF25/19/202496陇东学院电气工程学院UccRc1Rc2RsRFRE1RE2iiUo-+R1R2v负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响一、提高放大倍数的稳定性：一、提高放大倍数的稳定性：提高了（提高了（1+AF）倍）倍二、扩展频带：二、扩展频带：频带展宽了（频带展宽了（1+AF）倍）倍三、减小非线形失真及抑制干扰和噪声三、减小非线形失真及抑制干扰和噪声四、负反馈对输入电阻的影响四、负反馈对输入电阻的影响1、串联负反馈：增大输入电阻，、串联负反馈：增大输入电阻，rif=(1+AF)ri（）2、并联负反馈：减小输入电阻，、并联负反馈：减小输入电阻，rif=ri/(1+AF)（0）1、电压负反馈：减小输出电阻，也就是稳定输出电压。、电压负反馈：减小输出电阻，也就是稳定输出电压。rof=ro/(1+AF)（0）五、负反馈对输出电阻的影响五、负反馈对输出电阻的影响2、电流负反馈、电流负反馈:增大输出电阻，也就是稳定输出电流。增大输出电阻，也就是稳定输出电流。rof=(1+AF)ro（）5/19/202497陇东学院电气工程学院负反馈对放大电路性能的影响一、提高放大倍数的稳定性：提高了（v深度负反馈放大电路的计算深度负反馈放大电路的计算方法一：转换法方法一：转换法 先先求求出出反反馈馈系系数数F，然然后后求求出出Af，再转换成再转换成Auf或或Ausf。具体估算步骤如下：具体估算步骤如下：1判别反馈组态，判别反馈组态，确定确定A、F的含义的含义；2画出画出F电路，列出电路，列出F表达式；表达式；3求出求出Af=1/F;4转换成转换成Auf或或Ausf方法二：直接法方法二：直接法 先先找找出出Xf与与Xi的的联联系系（Xf Xi），然然后后根根据据不同的反馈组态，直接求闭环电压放大倍数。不同的反馈组态，直接求闭环电压放大倍数。5/19/202498陇东学院电气工程学院深度负反馈放大电路的计算方法一：转换法 先求出反具体估算步骤如下：具体估算步骤如下：1判判别别反反馈馈组组态态，确确定定Xi、Xf、Xo的的形形式式（电压或电流）；（电压或电流）；2画出画出F电路；电路；3利用利用Xf=Xi，求出该组态的，求出该组态的Xi与与Xo的关系；的关系；4求出求出Auf或或Ausf。画画F电路：电路：关键关键消除它的正向传输作用消除它的正向传输作用对于串联反馈，将输入回路断开对于串联反馈，将输入回路断开对于并联反馈，将输入端短路对于并联反馈，将输入端短路方法：方法：5/19/202499陇东学院电气工程学院具体估算步骤如下：1判别反馈组态，确定Xi、Xf、Xo信号处理信号处理及产生电路复习及产生电路复习5/19/2024100陇东学院电气工程学院信号处理8/3/2023100陇东学院电气工程学院v简单电压比较器简单电压比较器-+UREFusuousUREFuo+UOM-UOMv具有限幅措施的比较器具有限幅措施的比较器-+UREFusuoDZ usUREFuo+UZ-UZ5/19/2024101陇东学院电气工程学院简单电压比较器-+UREFusuousUREFuo+UOv滞回比较器滞回比较器-+usuoR1R2R3u-u+UREF5/19/2024102陇东学院电气工程学院滞回比较器-+usuoR1R2R3u-u+UREF8/3例：例：如图所示：如图所示：1）写出）写出uo1与与ui1、ui2的关系式；的关系式；2）设：）设：t=0时，时，uc=0，uo=12V，ui1=-10V，ui2=0，求经过多长时间，求经过多长时间，uo翻转到翻转到-12V？3）从）从uo翻转到翻转到-12V的时刻起，的时刻起，ui1仍为仍为-10V，ui2=15V，求又经过多长时间，求又经过多长时间，uo再次翻转到再次翻转到+12V？4）画出）画出ui1、ui2、uo1与与uo的波形。的波形。5/19/2024103陇东学院电气工程学院例：如图所示：1）写出uo1与ui1、ui2的关系式；3）从v方波发生器方波发生器-+R2R3u-u+CR1R4DZuo振荡周期振荡周期T的计算：的计算：5/19/2024104陇东学院电气工程学院方波发生器-+R2R3u-u+CR1R4DZuo振荡周期v正弦波振荡电路正弦波振荡电路一、振荡条件：一、振荡条件：三、振荡电路组成：三、振荡电路组成：放大电路、反馈网络放大电路、反馈网络电压并联正反馈电压并联正反馈选频网络、稳幅环节选频网络、稳幅环节二、起振和稳幅二、起振和稳幅四、分类四、分类（根据选频网络划分根据选频网络划分）RC正弦波振荡器正弦波振荡器LC正弦波振荡器正弦波振荡器石英晶体正弦波振荡器石英晶体正弦波振荡器变压器反馈式变压器反馈式电感三点式电感三点式电容三点式电容三点式5/19/2024105陇东学院电气工程学院正弦波振荡电路一、振荡条件：三、振荡电路组成：放大电路、反馈vRCRC振荡电路振荡电路f0=2 RC1|F|max=1/3振荡频率：振荡频率：此时有：此时有：uo-+RFR1RCRCui+5/19/2024106陇东学院电气工程学院RC振荡电路f0=2RC1|F|max=1/3振荡频率：vLC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 选频性的优劣用品质因数选频性的优劣用品质因数Q标志：标志：振荡频率：振荡频率：一、变压器反馈式正弦波振荡电路一、变压器反馈式正弦波振荡电路二、二、电感三点式电感三点式 三、三、电容三点式（考毕茨电路）电容三点式（考毕茨电路）5/19/2024107陇东学院电气工程学院LC正弦波振荡电路 选频性的优劣用品质因数Q标志：振荡频率：电路如图P8.8所示，稳压管DZ起稳幅作用，其稳定电压UZ6V。试估算：（1）输出电压不失真情况下的有效值；（2）振荡频率。解：（解：（1）输出电压不失真情况下的峰值是稳压管的稳定电压，故其有效值 （2）电路的振荡频率 5/19/2024108陇东学院电气工程学院 电路如图P8.8所示，稳压管DZ起稳幅作用，其稳定电压分别求解图所示电路的运算关系 5/19/2024109陇东学院电气工程学院分别求解图所示电路的运算关系 8/3/2023109陇东学院