模拟电子电路(课件)

1、*1第一单元 模拟电子电路一、基本放大电路一、基本放大电路 二、集成运算放大器二、集成运算放大器 三、直流稳压电源三、直流稳压电源 *2*3*4*5ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE*61.1 基本放大电路的组成基本放大电路的组成ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE*7ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE*8+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE*9UB

2、EIBICUCE无输入信号无输入信号(ui = 0)时时: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO*10ICUCEOIBUBEO结论：结论：QIBUBEQUCEIC*11UBEIB无输入信号无输入信号(ui = 0)时时: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE？ uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uoIC+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuo

3、tO*12+集电极电流集电极电流直流分量直流分量交流分量交流分量动态分析动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析静态分析*13uitOuotO*14*15*16直流通路直流通路( IB 、 IC 、 UCE )对直流信号电容对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开）可看作开路（即将电容断开）断开断开断开断开+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE*17RBRCuiuORLRSes+ XC 0，C 可看作可看作短路。忽略电源的短路。忽略电源的内阻，电源的端电内阻，电源的端电压恒定，直流电源压恒定，直流电源

4、对交流可看作短路。对交流可看作短路。短路短路短路短路对地短路对地短路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE*18放大电路无信号输入（放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态。）时的工作状态。估算法、图解法。估算法、图解法。各极电压电流的直流分量。各极电压电流的直流分量。放大电路的直流通路。放大电路的直流通路。 (1)静态工作点静态工作点Q：IB、IC、UCE 。静态分析：静态分析：确定放大电路的静态值。确定放大电路的静态值。*19BBECCB RUUI 所以所以BCCBRUI 根据电流放大作用根据电流放大作用CEOBC III BB II 当当UBE

5、*67doXXA ofXXF fidXXX fXdXoXiX+*68fidXXX 净输入信号净输入信号若三者同相，则若三者同相，则 Xd = Xi XffXdXoXiX+*69引入交流引入交流负反馈的负反馈的目的：目的：改改善放大电善放大电路的性能路的性能引入直流引入直流 负反馈的负反馈的目的：目的：稳稳定静态工定静态工作点作点*701) 根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈 和电流反馈。和电流反馈。 电流负反馈电流负反馈具有具有稳定输出电流稳定输出电流、增大输出电阻的作用。增大输出电阻的作用。 电压负反馈电压负反馈具有具有稳定输出电压稳定输出电

6、压、减小输出电阻的作用。减小输出电阻的作用。如果反馈信号取自输出电压，叫如果反馈信号取自输出电压，叫电压反馈电压反馈。如果反馈信号取自输出电流，叫如果反馈信号取自输出电流，叫电流反馈电流反馈。*712) 根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的 不同，可以分为串联反馈和并联反馈。不同，可以分为串联反馈和并联反馈。反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与输入反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与输入信号以电压形式作比较，称为信号以电压形式作比较，称为串联反馈串联反馈。反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入信号以电流形式作

7、比较，称为信号以电流形式作比较，称为并联反馈并联反馈。串联反馈使电路的输入电阻增大，串联反馈使电路的输入电阻增大，并联反馈使电路的输入电阻减小。并联反馈使电路的输入电阻减小。*72负负反反馈馈交流反馈交流反馈直流反馈直流反馈电压串联负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈稳定静态工作点稳定静态工作点*73*74RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+*75RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+ 如果有发射极旁路电容，如果有发射极旁路电容， RE中仅有直流分量的中仅有直流分量的信号通过信号通

8、过 ，这时，这时RE引入的则是直流反馈。引入的则是直流反馈。E例例1：*76例例1： 3) 判断反馈类型判断反馈类型净输入信号：净输入信号： ui 与与 uf 串联串联, ,以电压形式比较以电压形式比较串联反馈串联反馈 ui正半周时正半周时, ,uf也是正也是正半周半周, ,即两者同相即两者同相 uf 正比于输出电流正比于输出电流+ uf+ RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+ieube ube = ui - - uf uf = ie RE Ube = Ui - - Uf 可见可见 Ube Ui , 反馈电压反馈电压Uf 削弱了净输入电压削弱了净输入电压 ic RC *

9、77RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+IcUfUbeib Ic uf ic RC + uf+ ube Ube = Ui - - Uf*78 交、直流分量的信号均可通过交、直流分量的信号均可通过 RF，所以所以 +UCCRCC1RF+RS+C2+RLeSuiuo*79净输入信号：净输入信号： ii 与与 if 并联，并联，以电流形式比较以电流形式比较并联反馈并联反馈 ii 正半周时，正半周时，if 也是也是正半周，即两者同相正半周，即两者同相负反馈负反馈FobefRuui +UCCRCC1RF+RS+C2+RLeSuiuoiiibifFoRu ib = = ii - -

10、 if Ib = = Ii - - If 可见可见 Ib 1，称为，称为深度负反馈深度负反馈，此时：，此时：FA1f *95例例：|A|=300，|F|=0.01。7501. 030013001 f AFAA则则：%6d AA若：若：%.%.51)6(01030011 AAAFAAd11d ff 则则：*96Auiufuduo大大略小略小略大略大略小略小略大略大 uoAF小小接近正弦波接近正弦波正弦波正弦波ui*97BWFABW)1(of 无负反馈无负反馈f|Au|*98中频放大倍数中频放大倍数 |A0| =10，反馈系数，反馈系数 |F| = 0.019900101000110001 00f

11、.FAAA 则则：在原上限、下限频率处在原上限、下限频率处68770701707000LHf.FA.A.A 、70709630990687fLHf.AA 、*99uiubeib+在同样的在同样的 ib下下，ui= ube + uf ube，所以所以 rif 提高。提高。i0if)1(rFAr biiiur 无负反馈时：无负反馈时：有负反馈时：有负反馈时：biifiur uf+bbeiu *100FArr0ifi1 ifbbeiiur 无负反馈时：无负反馈时：有负反馈时：有负反馈时：ibeifiur iiibube+*101o0of)1(rFAr FArr0oof1 电压负反馈具有稳定输出电压的

12、作用，电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即有恒压输出特性，故输出电阻降低。即有恒压输出特性，故输出电阻降低。 电流负反馈具有稳定输出电流的作用，电流负反馈具有稳定输出电流的作用，即有恒流输出特性，故输出电阻提高。即有恒流输出特性，故输出电阻提高。*102 阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发射阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发射极旁路电容及三极管的结电容等，它们的容抗随频极旁路电容及三极管的结电容等，它们的容抗随频率变化，故当信号频率不同时，放大电路的输出电率变化，故当信号频率不同时，放大电路的输出电压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。

13、跳过*103f|Au |0.707| Auo |fLfH| Auo |幅频特性幅频特性f 270 180 90相频特性相频特性 *104iUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeU+ +- -*105oUbeUiUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeU+ +- -C1C2*106oUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCo*107*108两级之间通过耦合电容两级之间通过耦合电容 C2 与下级输入电阻连接与下级输入电阻连接RB1RC1C1C

14、2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+oU1OUiUSEB1R B2R T1T2*109 由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流通路互不相通，通路互不相通，。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+oU1OUiUSEB1R B2R T1T2*110第一级第一级第二级第二级212ioi1oiouuuAAUUUUUUA 电电压压放放大大倍倍数数2ir1bI2bI1cI2cIrbeRB2RC1EBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiI1oU1b1ISErbeRC2RLEBC+

15、 +- -oU2b2IB1R B2R RB12i1C1L/rRR 1be1L1io11rRUUAu be2L222io2rRUUAu 1iirr 2oorr L2CL2/ RRR *111 如图所示的两级电压放大电路，如图所示的两级电压放大电路，已知已知1= 2 =50, T1和和T2均为均为3DG8D。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+oUiUB1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k *112解解: : (1) 两级放大电路的静态值可分别计算。两级放大电路的静态值可分别计算。A8 . 9mA2750)(110000.624)

16、 (1E1B1BECCB1 RRUUImA 49. 0mA 0098. 050)(1)1 (B1E1 II V77. 10V2749. 024E1E1CCCE RIUU RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+oUiUB1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k *113V26. 843V438224B2B2B1CCB2 RRRUVmA 96. 0mA5 . 751. 06 . 026. 8E2E2BE2B2C2 RRUUIRB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+oUiUB1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k

17、43k 7.5k 510 10k 解解: :*114A 2 . 19mA5096. 02C2B2 IIV71. 6)V5 . 751. 010(96. 024)(E2E2C2C2CCCE2 RRRIUURB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+oUiUB1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 解解: :*1152bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER 由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等等于第一级的输入电阻于第

18、一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它。第一级是射极输出器，它的输入电阻的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻是第二级输入电阻 ri2。2ir1iirr *1162bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER (2) 计算计算 r i和和 r 0 k58. 196. 0265120026)1(200Ebe2 Ir k 14)1 (/E2be2B2B12 RrRRri k 22. 9k14271427/i2E1L1 rRR2ir*117 k 349 02650)

19、(120026) (1200rE11be1 .I k 320)1 (/L1be1B1i1i RrRrr 2oorr k10C2o2o Rrr2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER *118(3)(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数 994 022 950)(1322 9)501 ()1 ()1 (L111beL111u.RrRA 2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER *119(3)(3)求各级

20、电压的放大倍数及总电压放大倍数求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER 1851. 050)(179. 11050)1 (2E2be22C2 RrRAu 总电压放大倍数总电压放大倍数9 . 1718)(994. 021 uuuAAA*120性能性能: :正常充电时间正常充电时间7 7小时左右小时左右; ;充充电电流为恒定电电流为恒定值；充电电流值；充电电流大小由电池额定容量确定。大小由电池额定容量确定。LED电电池池R3u2TrDR2SDZ+ +R5R4R1C+T*121 LED发

21、光二极发光二极管承受正向电管承受正向电压导通发光压导通发光, , 发光强度与通发光强度与通过的电流大小过的电流大小有关。有关。LED与与R5串联后，串联后，接于接于R4 两端，两端，R4两端电压两端电压的大小，反映充电电流的的大小，反映充电电流的大小，大小，LED发光的亮、暗发光的亮、暗指示指示S的位置的位置, , R5是是LED的限流电阻的限流电阻, ,使通过使通过LED的电流限制在一定数值。的电流限制在一定数值。LED电电池池R3u2TrDR2SDZ+ +R5R4R1C+T*122将前级的输出端直接接后级的输入端。将前级的输出端直接接后级的输入端。可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号

22、。可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2*123指输入信号电压为零时，输出电压发生指输入信号电压为零时，输出电压发生 缓慢地、无规则地变化的现象。缓慢地、无规则地变化的现象。uotO晶体管参数随温度变化、电源电压晶体管参数随温度变化、电源电压 波动、电路元件参数的变化。波动、电路元件参数的变化。1. 前后级静态工作点相互影响前后级静态工作点相互影响*124已知：已知：UZ=4V， UBE=0.6V，RC1=3k ，RC2=500 ， 1= 2=50。温度升高前，温度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。IC1 = 2.3 1.0

23、1 mA = 2.323 mAUC1= UZ + UBE2 = 4 + 0.6 V = 4.6 VmA147. 0mA32. 236 . 412121 CRBIIICuZ+UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2+RDZ*125已知：已知：UZ=4V， UBE=0.6V，RC1=3k ，RC2=500 ， 1= 2=50。温度升高前，温度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。uZ+UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2+RDZmA147. 0mA32. 236 . 4121C2B IIIRC C1 1IC2= 2 IC2 = 50 0.147mA = 7.35mA*126

24、 直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。 严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效信号电压还是漂移电压。信号电压还是漂移电压。 一般用输出漂移电压折合到输入端的等效漂移电一般用输出漂移电压折合到输入端的等效漂移电压作为衡量零点漂移的指标。压作为衡量零点漂移的指标。uAuuodId 只有输入端的等效漂移电压比输入信号小许多时，放只有输入端的等效漂移电压比输入信号小许多时，放大后的有用信号才能被很好地区分出来。大后的有用信号才能被很好地区分出来。*127 由于不采用电容，所以直接耦合放大电路具有由于不

25、采用电容，所以直接耦合放大电路具有良好的低频特性。良好的低频特性。f|Au |0.707| Auo |OfH| Auo | 抑制零点漂移是制作高质量直接耦合放大电路抑制零点漂移是制作高质量直接耦合放大电路的一个重要的问题。的一个重要的问题。 适合于集成化的要求，在集成运放的内部，级间适合于集成化的要求，在集成运放的内部，级间都是直接耦合。都是直接耦合。*128 电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相等。应电阻元件的参数值都相等。差动放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。差动放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。 +UC

26、Cuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2两个输入、两个输入、两个输出两个输出两管两管静态工静态工作点相同作点相同*129uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0静态时，静态时，ui1 = ui2 = 0当温度升高时当温度升高时ICVC （两管变化量相等）（两管变化量相等）+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2*130+UCCuoRCRB2T1RB1RCRB2RB1+ui1ui2+T2+共模信号共模信号 需要抑制需要抑制*131+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2

27、+差模信号差模信号 是有用信号是有用信号*132例例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV 2 mV 例例2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV 可分解成可分解成: : ui1 = 18 mV + 2 mV ui2 = 18 mV 2 mV 可分解成可分解成: : ui1 = 8 mV + 2 mV 这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制系统中是常见的。系统中是常见的。 *133（Common Mode Rejection Ratio)CdCMRAAK ) (lg20(dB)CdCMR分贝AAK *13

28、4 若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数 Ac = 0 输出电压输出电压 若电路不完全对称，则若电路不完全对称，则 Ac 0，实际输出电压实际输出电压 即共模信号对输出有影响即共模信号对输出有影响 。*135+Uuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+TEE+稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。EE：用于补偿：用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。上的压降，以获得合适的工作点。*136电电源源供供给给的的直直流流功功率率率率负负载载得得到到的的交交流流信信号号功功 *137ICUCEOQiCtOICUCEOQ

29、iCtOICUCEOQiCtO晶体管在输入信号晶体管在输入信号的整个周期都导通的整个周期都导通静态静态IC较大，波形较大，波形好好, 管耗大效率低。管耗大效率低。晶体管只在输入信号晶体管只在输入信号的半个周期内导通，的半个周期内导通， 静态静态IC=0，波形严重，波形严重失真失真, 管耗小效率高。管耗小效率高。晶体管导通的时间大于晶体管导通的时间大于半个周期，静态半个周期，静态IC 0，一般功放常采用。一般功放常采用。*138 互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本形式。当它通过容量较大的电容与负载耦合时，由形式。当它通过容量较大的电容与负载耦合时

30、，由于省去了变压器而被称为无输出变压器于省去了变压器而被称为无输出变压器()电路，简称电路，简称OTL电路。若互补对称电路。若互补对称电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无输出电容输出电容(电路，简称电路，简称OCL电电路。路。 OTL电路采用单电源供电，电路采用单电源供电， OCL电路采用双电源电路采用双电源供电。供电。*139T1、T2的特性一致；的特性一致；一个一个NPN型、一个型、一个PNP型型两管均接成射极输出器；两管均接成射极输出器；输出端有大电容；输出端有大电容；单电源供电。单电源供电。ui= 02 CCCUu 2CCAUV ,

31、IC1 0， IC2 0OTL原理电路原理电路RLuIT1T2+UCCCAuo+ +- -+ +- -*140RLuiT1T2Auo+ +- -+ +- - 设输入端在设输入端在UCC/2 直流直流基础上加入正弦信号。基础上加入正弦信号。 若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称。则负载上得到的交流信号正负半周对称。ic1ic2交流通路交流通路uo*141 当输入信号当输入信号ui为正弦波时，为正弦波时，输出信号在过零前后出现的输出信号在过零前后出现的失真称为交越失真。失真称为交越失真。 由于晶体管特性存在非线性，由于晶

32、体管特性存在非线性， ui *145漏极漏极D金属电极金属电极栅极栅极G源极源极SSiO2绝缘层绝缘层P P型硅衬底型硅衬底 高掺杂高掺杂N区区*146GSD 由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入电阻很高，最高可达电阻很高，最高可达1014 。漏极漏极D金属电极金属电极栅极栅极G源极源极SSiO2绝缘层绝缘层P P型硅衬底型硅衬底 高掺杂高掺杂N区区 由于金属栅极和半导体之间的绝缘层目前常用由于金属栅极和半导体之间的绝缘层目前常用二氧化硅，故又称金属二氧化硅，故又称金属- -氧化物氧化物- -半导体场效应管，半导体场效应管，简称简称MOS场效应管。场

33、效应管。*147EGP型硅衬底型硅衬底N+N+GSD+UGSED+ 由结构图可见由结构图可见，N+型漏区和型漏区和N+型源区之间被型源区之间被P型型衬底隔开，漏极和源极之间是两个背靠背的衬底隔开，漏极和源极之间是两个背靠背的PN结结。 当栅源电压当栅源电压UGS = 0 时时，不管漏极和源极之间所不管漏极和源极之间所加电压的极性如何，其加电压的极性如何，其中总有一个中总有一个PN结是反向结是反向偏置的，反向电阻很高，偏置的，反向电阻很高，漏极电流近似为零漏极电流近似为零。SD*148EGP型硅衬底型硅衬底N+N+GSD+UGSED+ 当当UGS 0 时，时，P P型衬底中的电子受到电场力的吸型

34、衬底中的电子受到电场力的吸引到达表层，填补空穴形成负离子的耗尽层；引到达表层，填补空穴形成负离子的耗尽层；N型导电沟道型导电沟道*149EGP型硅衬底型硅衬底N+N+GSD+UGSED+N型导电沟道型导电沟道当当UGS UGS(th(th）后，场后，场效应管才形成导电沟道，效应管才形成导电沟道，开始导通，开始导通，若漏若漏源之间源之间加上一定的电压加上一定的电压UDS，则，则有漏极电流有漏极电流ID产生。在产生。在一定的一定的UDS下下漏极电流漏极电流ID的大小与栅源电压的大小与栅源电压UGS有有关。所以，场效应管是关。所以，场效应管是一种电压控制电流的器一种电压控制电流的器件。件。 在一定的

35、漏在一定的漏源电压源电压UDS下，使管子由不导通变下，使管子由不导通变为导通的临界栅源电压称为开启电压为导通的临界栅源电压称为开启电压UGS(thth）。*150有导电沟道有导电沟道无导电无导电沟道沟道UDSUGS/ID/mAUDS/Vo oUGS= 1VUGS= 2VUGS= 3VUGS= 4V*151N型衬底型衬底P+P+GSD符号：符号：结构结构SiO2绝缘层绝缘层加电压才形成加电压才形成 P型导电沟道型导电沟道 增强型场效应管只有当增强型场效应管只有当时才形成导时才形成导电沟道。电沟道。*152GSD符号：符号：SiO2绝缘层中绝缘层中掺有正离子掺有正离子予埋了予埋了N型型 导电沟道导

36、电沟道*153 由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在UGS= 0时，时，若漏若漏源之间加上一定的电压源之间加上一定的电压UDS，也，也会有漏极电流会有漏极电流 ID 产生。产生。 当当UGS达到一定达到一定负值时，负值时，N型导电沟道消失，型导电沟道消失，ID= 0，称为场效应管处于夹断状态（即截止）。称为场效应管处于夹断状态（即截止）。这时的这时的UGS称为夹断电压，用称为夹断电压，用UGS(off(off）表示。表示。 *154夹断电压夹断电压 耗尽型的耗尽型的MOS管管UGS= 0时就有导电沟道，加反时就有导电沟道，加反向电压到一定值时才能夹断

37、。向电压到一定值时才能夹断。 UGS(off)转移特性曲线转移特性曲线0ID/mA UGS /V-1-2-34812161 2U DSUGS=0UGS0漏极特性曲线漏极特性曲线0ID/mA16 201248121648IDSS*155符号：符号：GSD予埋了予埋了P P型型 导电沟道导电沟道SiO2绝缘层中绝缘层中掺有负离子掺有负离子*156GSDGSDN沟道沟道GSDGSDP沟道沟道*157DSGSm UDUIg *15820020 mA/V51m g421010 1471010 对应电极对应电极 BEC GSD*159 *160*1612GS(OFF)GSDSSD)1 (UUII *162

38、2GSD)41 ( 8 UI*163SDDDG2G1G2GSRIURRRU 2GS(OFF)GSDSSD)1 (UUII *164)/(LDmioRRgUUAu gsiUU )(LDdR/RIUo RG1RDRG2RG+RL+SDGTOUiUdI)( LDgsmR/RUg )/(G2G1GiRRRr DORr 输入电阻输入电阻*1653.源极输出器源极输出器+UDD RSC2C1RG1RG2RG+RLuiuo+RG1RSRG2RG+RL+SDGTOUiUSI+gsU交流通路交流通路1)/(1)/(LSmLSmio RRgRRgUUAuogsiUUU )(LSSR/RIUo )( LSgsmR/

39、RUg 电压放大倍数电压放大倍数)/(LSgsmgsRRUgU *166CDDSDSGS uiuRU DS1V1.5VUGS=0.5V0ID/mA16 2012481216482V2.5V*167Ui Uo | UGS| RDS Au Uo +UCC 放大器放大器 整流滤整流滤 波电路波电路uoui*168*169*170 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。一种模拟集成电路。Auo 高高: 80dB140dBrid 高高: 105 1011 r

40、o 低低: 几十几十 几百几百 KCMR高高: 70dB130dBuo+Auou+u。 。+UCCUEE *171+UCCUEEuu+输入级输入级中间级中间级 输出级输出级同相同相输入端输入端输出端输出端反相反相输入端输入端 输入级：输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，都采用带恒流源的差放信号，都采用带恒流源的差放 。 中间级：中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。共发射极放大电路构成。 输出级：输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载能与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，

41、一般由互补对称电路或射极输出器构成。力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。*1722.1.3 主要参数主要参数1. 最大输出电压最大输出电压 UOPP 能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。2. 开环差模电压增益开环差模电压增益 Auo 运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。 Auo愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。6. 共模输入电压范围共模输入电压范围 UICM 运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值，运放所能承受的共模输入电压最大值。

42、超出此值，运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。3. 输入失调电压输入失调电压 UIO4. 输入失调电流输入失调电流 IIO5. 输入偏置电流输入偏置电流 IIB*1731. 理想运算放大器理想运算放大器Auo ， rid ，ro 0 ， KCMR 2. 电压传输特性电压传输特性 uo= f (ui)线性区：线性区：uo = Auo( (u+ u)非线性区：非线性区：u+ u 时，时， uo = +Uo(sat) u+ u 时，时， uo = + Uo(sat) u+ 0 ui = Ui 0时，时，| T(j )| 衰减很快衰减很快 显然，电路能使

43、低于显然，电路能使低于 0的的信号顺利通过，衰减很小，信号顺利通过，衰减很小，而使高于而使高于 0的信号不易通过，的信号不易通过，衰减很大，衰减很大，称一称一 阶有源低通阶有源低通滤波器。滤波器。 为了改善滤波效果，为了改善滤波效果，使使 0 时信号衰减得时信号衰减得更快些，常将两节更快些，常将两节RC滤滤波环节串接起来，波环节串接起来，组成组成二阶有源低通滤波器。二阶有源低通滤波器。uoRFCR+ R1+ui+RC一阶一阶二阶二阶 幅频特性幅频特性f021uA 0| Auf0 | T(j ) | O*201 01F1Fioj11j111 RRRCRRUUi1jUCRRU URRU)(11Fo

44、频率频率角角称为截止称为截止RC1: 式中0 uiuoRFCR+ R1+设输入为正弦波信号，则有设输入为正弦波信号，则有故：故：*202 可见，电路使频率大于可见，电路使频率大于 0 的信号通过的信号通过 ，而小于，而小于 0 的信号被阻止，称为的信号被阻止，称为有源高通滤波器有源高通滤波器。 ,0时时当当 ,时时当当 20f0)(1)(j uATf0)(juAT 0)(j T 01Fioj11)(j)(j)(j RRUUT 0f0j1 uA其模为其模为,0时时当当 2)(jf0uAT 幅频特性幅频特性f021uA 0| Auf0 | T(j ) | O*203模拟开关模拟开关模拟输入信号模拟

45、输入信号电路电路 SuC+ui+uo+ 采样保持电路采样保持电路，多用于模，多用于模 - 数转换电路（数转换电路（A/D）之之前前。由于。由于A/D 转换需要一定的时间，所以在进行转换需要一定的时间，所以在进行A/D 转换前必须对模拟量进行瞬间采样，并把采样值保转换前必须对模拟量进行瞬间采样，并把采样值保存一段时间，以满足存一段时间，以满足A/D 转换电路的需要。转换电路的需要。采样存储采样存储电容电容控制信号控制信号电压跟随器电压跟随器*204 uG为高电平，为高电平， S 闭合闭合(场效应管导通场效应管导通)， ui对存储电容对存储电容C充电，充电， uo= uC = ui 。 uG为为

46、0， S 断开断开(场效应管截止场效应管截止)，输出，输出 保持该阶段开始瞬间的值不变。保持该阶段开始瞬间的值不变。uitouGto采样速度愈高，愈接近模拟信号的变化情况。采样速度愈高，愈接近模拟信号的变化情况。 SuC+ui+uo+ *205 电压比较器用来比较输入信号与参考电压的大电压比较器用来比较输入信号与参考电压的大小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变，由高电小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变，由高电平变成低电平，或者由低电平变成高电平。由此来平变成低电平，或者由低电平变成高电平。由此来判断输入信号的判断输入信号的 大小和极性。大小和极性。 数模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等数

47、模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等技术领域，以及波形产生及变换等场合技术领域，以及波形产生及变换等场合 。 *206uo u+ u Uo(sat)+Uo(sat)饱和区饱和区O*207电压传输特性电压传输特性阈值电压阈值电压(门限电平门限电平)：输出跃变所对应的输入电压。：输出跃变所对应的输入电压。 uiuoOURURuouiR2+ R1+可见，在可见，在 ui =UR 处输出电压处输出电压 uo 发生跃变。发生跃变。参考电压参考电压动画动画*208uitOUROuot +Uo (sat) Uo (sat)t1t2 当当 ui 单方向变化时，单方向变化时， uo 只变化一次。只变化一次。U

48、RuouiR2+ R1+电压传输特性电压传输特性uiuoOUR*209ui UR，uo=+ Uo (sat)ui UR，uo= Uo (sat)URuouiR2+ R1+uiuoURR2+ R1+ uiuoOUR电压传输特性电压传输特性uiuoOUR*210URuouiR2+ R1+uiuoURR2+ R1+Ot +Uo(sat) Uo(sat)uouitOUROuot +Uo (sat) Uo (sat)t1t2*211UZ UZuoRDZURuouiR2+ R1+电压传输特性电压传输特性 Uo(sat) +Uo(sat)uiuoOUR*212URuouiR2+ R1+tuituo+Uo(s

49、at)Uo(sat)*213RF UUoF 2 2uRRRu 当当 uo = + Uo(sat)， 则则 )(o(sat)F 2 2URRRUu 当当 uo = Uo(sat)， 则则iuu )(o(sat)F 2 2 URRRUu 门限电压受输门限电压受输出电压的控制出电压的控制R2uoui+ R1+ *214uiuoO Uo(sat)+Uo(sat) U电压传输特性电压传输特性 UuitOuoOt+Uo(sat)Uo(sat) U U两次跳变之间具有迟两次跳变之间具有迟滞特性滞特性滞回比较器滞回比较器RFR2uoui+ R1+*215)(o(sat)F 2 2RF 2FRURRRURRRu

50、 可见：可见：传输特性不再对称于纵轴，传输特性不再对称于纵轴， UU +URRFR2uoui+ R1+ U U*216o(sat)F 2 2 2URRRUUU *217V2V6201010 U V 2V6201010 U*218 V33. 1V62010105201020V33. 5V62010105201020 UU*219*220*221*222 o(sat)2 1 2RURRRU o(sat)F 2 2RURRRU 动画动画*223 RCtCCCCeuuutu 0RU RU*224 o(sat)F 2 2R2o(sat)o(sat)F 2 2 R0URRRUtuUuURRRUuCCC o

51、(sat)F 2 2R3o(sat)o(sat)F 2 2R0URRRUtuUuURRRUuCCC F 22121ln2RRRCTTT F 221ln211RRRCTf = RC *225*226A1：滞回比较器：滞回比较器 因因 u- = 0 ，所以当，所以当 u+ = 0时时，A1状态状态改变改变0o2111o2121 uRRRuRRRu当当 时时，即即当当 Z121o12oURRuRRu Cuo1R3DZR2+ R6uoR5R4+ A2A1R1动画动画*227TT1T2T = T1+ T2 = 2T1 = 2T2RCRRTf2141 tRCUuio uo1 UZ UZRCUURRTTZZ

52、12212 tOuoZ12URRZ12URR (1) 改变比较器的输出改变比较器的输出 uo1、电阻、电阻R1 、R2 即可改即可改变三角波的幅值。变三角波的幅值。 (2) 改变积分常数改变积分常数RC 即可改变三角波的频率。即可改变三角波的频率。动画动画*228*229Z12URRZ12URR O动画动画*230*23112i1i212o1o2RuuRRuu )(2o1o46ouuRRu )21 (12462i1ioiofRRRRuuuuuAu ui1+R2+uo2uo1uoR6R6R4R4+R2R1+ui2ui+A2A1A3 +)(2 2i1i12146ouuRRRRRu 所所以以*232

53、 使喇叭相当使喇叭相当于纯电阻负载于纯电阻负载去耦，防止去耦，防止低频自激低频自激消振，防止消振，防止高频自激高频自激集成功放集成功放LM386接线图接线图。+.3 32 2ui。+_+4 47 75 58 8+UCCLM386+uo+_*233fofRui *234oF11fuRRRu *235RuRuiifo *236oFfiRRRi *237oFfiRRRi f11i1 iiRui ，且且因因iF1o)1(1 uRRRi 所所以以*238*239*240*241*242*243第第 章直流稳压电源章直流稳压电源功能：功能：把交流电压变成稳定的大小合适把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电

54、压的直流电压u4uou3u2u1*244 整流电路整流电路 将交流电压转变为脉动的直流电压。将交流电压转变为脉动的直流电压。 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。等。 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性*245t uDO u 负半周，负半周，VauC时，二极管导通，时，二极管导通，电源在给负载电源在给负载RL供电的供电的同时也给电容充电，同时也给电容充电， uC 增加，增加，uo= uC 。 CC+Cici +aDuoubRLio= uC 二极管

55、承受的最高反向电压为二极管承受的最高反向电压为 。UU22DRM 动画动画uoU2U2u tO tO*26325)(3LTCR 一一般般取取(1) (1) 输出电压的脉动程度与平均值输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间与放电时间 常数常数RLC有关。有关。 近似估算取：近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波）桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）半波）U2 为了得到比较平直的输出电压为了得到比较平直的输出电压*264有电容有电容滤波滤波 无电容滤波无电容滤波0 UooIO 结论结论 因此电容滤波适合于要求因此电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较输出电压较高、负载

56、电流较小且负载变化较小的场合。小且负载变化较小的场合。 RLC 越大越大O 越高，越高，IO 越越大大整流二极管导通时间越短整流二极管导通时间越短 iD 的峰值电流越大。的峰值电流越大。iD tuoU2 tOO*265例：例： 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL = 200 ，要求直流输出电，要求直流输出电压压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。V 352522DRM UU A075020030212121LOOD.RUII uRLuo+C解：解：25V1.230 21

57、O .UU可选用二极管可选用二极管2CP11IOM =100mA UDRM =50V *266例：例： 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL = 200 ，要求直流输出电，要求直流输出电压压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。取取 RLC = 5 T/2已知已知RL = 50 S 05. 025015L CR uRLuo+C解：解：2. 选择滤波电容器选择滤波电容器F250F102502000.05 0506L R.C可选用可选用C=250 F，耐压为，耐压为50V的极性

58、电容器的极性电容器*267L uRLuo+C *268 滤波效果比滤波效果比LC滤波器更好，滤波器更好，但二极管的冲但二极管的冲击电流较大。击电流较大。 比比 形形 LC 滤波器的体积滤波器的体积小、成本低。小、成本低。L uRLuo+C2+C1R uRLu+C2+C1 *269N1N3C20.047 FD2D3D4D12CZ12A4N2FU23A2000 F/50V+C124VFU11A直流直流24V交流交流220V交直流收扩两用机电源交直流收扩两用机电源*270*271UO = UZ IR = IO + IZUIUZRL (IO ) IR 设设UI一定，负载一定，负载RL变化变化UO 基本不变基本不变 IR (IRR) 基本不变基本不变 UO (UZ ) IZ +UIRL+CIOUO+uIRRDZIz限流调压限流调压稳压电路稳压电路*272UO = UZ IR = IO + IZUIUZUI UZ UO 基本不变基本不变 IRR IZ IR +UIRL+CIOUO+uIRRDZIz*273ZMOOIMmin IIRUU