电工电子技术模块六模拟电子技术基础课件

1、模块六 模拟电子技术基础任务1 二极管及其检测任务2 整流滤波电路及稳压电路任务3 三极管及其应用任务4 认识场效应管 任务5 了解集成运算放大器在汽车上的应用1半导体及其导电特性 纯净的半导体具有晶体结构，所以半导体又称为晶体。硅和锗的结晶纯度必须高于99.999999999999%（12个9）时，这样提纯后的单晶半导体称为本征半导体。 在本征半导体中内部是共价键结构 。任务一 二极管及其检测图6-1 硅原子和单晶硅的结构一、半导体的基本知识图6-2 自由电子和空穴的产生 本征激发产生的自由电子带负电荷，空穴因失去电子带正电荷。它们都是带电荷的载流子，总是成对出现的，所以也叫“电子空穴对”。

2、 2影响半导体材料导电能力的因素（1）掺杂性 （2）热敏性 （3）光敏性 3半导体的分类 按化学成分不同可分为 :元素型半导体（如硅、锗） ,化合物型半导体（如砷化镓、硫化镉） 按是否含杂质可分为 :本征半导体 ,杂质型半导体：N型半导体和P型半导体 （1）N型半导体多余电子磷原子硅原子+N型硅表示SiPSiSi硅或锗 +少量磷 N型半导体4、P型半导体和N型半导体空穴（2）P型半导体硼原子P型硅表示SiSiSiB硅原子空穴被认为带一个单位的正电荷，并且可以移动硅或锗 +少量硼 P型半导体杂质半导体的示意表示法P型半导体+N型半导体5、PN结及其单向导电性在同一片半导体基片上，分别制造P型半导

3、体和N型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN结。图6-5 PN结的形成PN结正向偏置+内电场减弱，使扩散加强，扩散飘移，正向电流大空间电荷区变薄PN+_正向电流PN结的单向导电性PN结反向偏置+空间电荷区变厚NP+_+内电场加强，使扩散停止，有少量飘移，反向电流很小反向饱和电流很小，A级 PN结加上正向电压、正向偏置的意思都是： P区加正、N区加负电压。 PN结加上反向电压、反向偏置的意思都是： P区加负、N区加正电压。综上所述，PN结具有单向导电性 1普通二极管的结构和特性（1）二极管的结构和外形 图6-7 半导体二极管的外形一、普能晶体二极管二极管的结构：VD，箭头指向二

4、极管正向导通时的电流方向。PNPN符号阳极阴极（2）二极管的分类图6-9 二极管的结构示意图（3）二极管的伏安特性 伏安特性是指加在二极管两端的电压与通过它的电流之间的关系。 1）正向特性2）反向特性 图6-10 二极管的伏安特性（a）硅二极管2CP6 图6-10 二极管的伏安特性（b）硅、锗二极管的伏安特性比较例1：二极管：死区电压=0 .5V，正向压降0.7V(硅二极管) 理想二极管：死区电压=0 ，正向压降=0 总结：二极管具有单向导电性，二极管只允许电流从管“+”极流向管子“”极，而不允许电流从“”极流向“+”极。它的单向导电性可以用水流和阀门的比喻来理解。二极管的伏安特性具有非线性。

5、二极管的伏安特性与温度有关。图6-12 晶体二极管的单向导电性比喻（a）水流顶开阀门 （b）水流压紧阀门2、二极管的主要参数（1）最大整流电流IFM 指允许长期工作时流过二极管的最大正向平均电流。 （2）最高反向工作电压URM 最高反向工作电压指二极管正常使用时所允许加的最大的反向电压值 （3）最大反向电流IRM 是指常温下二极管加最大反向电压时，流过管子的反向电流。 3、二极管的检测图6-13 用万用表判断二极管的极性和好坏（a） 测正向电阻 （b） 测反向电阻1用模拟式万用表检测二极管的单向导电性2用模拟式万用表检测二极管的好坏若测得的二极管的正向电阻小，反向电阻大，且两者相差很大，说明管

6、子是好的。3用模拟式万用表判断二极管的极性注意： 用万用表测二极管时，不能用R1和R10K挡，R1挡电流太大，可能烧坏二极管；R10K挡电压太高，可能会击穿管子。三、特殊二极管及其在汽车上的应用UZ（2）稳压二极管特性曲线（1）稳压二极管及符号当稳压二极管工作在反向击穿状态下,当工作电流IZ在Izmax和 Izmin之间时,其两端电压近似为常数正向同二极管IZmaxUIIZIZmin稳定电流稳定电压1、稳压二极管各种稳压二极管实物图2、发光二极管?什么地方用到发光二极管呢?（1）发光二极管的结构、符号 发光二极管简称LED，是一种能把电能转换成光能的特殊器件。它是采用砷（As）、镓(Ga)、磷

7、（P)合成的二极管，内部基本单元仍是一个PN结。这种二极管会发出可见光和不可见光（即电致发光），其亮度随着流过的电流增大而提高，发光的颜色和构成PN结的材料有关。在使用时必须正向偏置，还应串接一个限流电阻，不能超过极限电流IFM。使用时，工作温度一般为-2075，不要安装在发热元件附近。 图6-16 发光二极管外形及电路符号（2）发光二极管在汽车上的应用 主要用在仪表板上作为指示信号灯或报警信号灯 . 发光二极管除上述单个使用外，在汽车仪表中还常用来作为显示器件，如经常被做成七字符段、十四字符段或矩阵式发光器件，也可以显示图形符号. 图6-17 字符段显示法（a）7字符段 （b）14字符段 （

8、c）7字符显示的数字 （d）14字符段显示的数字和字母 （3）发光二极管的检测 用万用表检测正反向电阻时，差值很小，不易区分，可以用图6-19所示的方法。这种方法可以检测汽车仪表板上的发光二极管的好坏。图6-19 发光二极管的检测电路3、光电二极管（1）光电二极管外形及符号图6-20 光电二极管的结构外形图 当光线照射在PN结时，半导体共价键中的电子将获得能量，产生的电子空穴对会增多。在外加反向电压作用下，内电场增强，反向电流增加，反向电流大小与光的照度成正比 。四、硅整流发电机整流器的检测图6-17 用万用表判断二极管的极性和好坏（a） 测正向电阻 （b） 测反向电阻1用模拟式万用表检测二极

9、管的单向导电性2用模拟式万用表检测二极管的好坏3、用模拟式万用表判断二极管的极性1、光电二极管在汽车上的应用 例如，丰田凌志LS400UCF10型轿车上装用的自动空调系统中的日照强度传感器就是一个光电二极管。如图6-22所示，该传感器可以把太阳的照射情况转换成电流的变化，车内自动空调计算机对这种变化进行检测，来调节排风量和排风口温度。图6-22 凌志LS400自动空调系统日照强度传感器线路 光电二极管作为光传感器还被应用到汽车灯光自动控制器中，用来检测车辆周围亮、暗程度。 五、特殊二极管在汽车上的应用2、稳压二极管在汽车上的应用图6-15 稳压管的实验及在汽车上的应用（a）稳压管稳压作用实验电

10、路 (b) 简化的汽车仪表稳压电路 稳压管为汽车仪表提供稳定电源的电路，稳压管与电阻串联，与需要稳压的仪表并联。若仪表电压需稳定在7V，就可使用额定电压为7V的稳压管。 任务2 整流滤波电路及稳压电路 将交流电变换成单向脉动电流的过程叫做整流，完成这种功能的电路称为整流电路. 常见的整流电路有：单相半波、全波、桥式和倍压整流电路。单相桥式整流电路用得最为普遍。汽车硅整流发电机采用的是三相桥式整流电路。 图6-22 整流的功能一、单相桥式全波整流电路 图 6-23 桥式整流电路（a）桥式整流电路 (b) 简化画法 (c) 电路中电压与电流波形图 1单相桥式全波整流工作原理二极管就是图中的闸门，电

11、源电压为正半周时，就相当于送来水的方向为上入下出的情况（图6-24a） 电源电压为负半周时，就相当于送来水的方向为下入上出的情况（图6-24b）。 图6-24 桥式整流的比喻 一个桥式闸门控制的水系，送入的水流是变化的，但送出的水流方向总是如图6-24c所示不变。 图6-24 桥式整流的比喻4只二极管中两个、两个地轮流导通，轮流截止。因此在整个周期内，负载电阻RL上均有电流流过，而且始终是一个方向，即都是从负载的上端流向下端，所以称为全波整流。负载RL上电压、电流的波形如图6-24（c）所示。 2负载获得的直流电压和电流该直流电路输出的直流电压的平均值为即:整流输出电压平均值： Uo=0.9U

12、2负载电流平均值:Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL 其中U2变压器次级电压的有效值。3整流二极管的选择原则（1）流过二极管的平均电流 （2）最大反向电压URM二极管最大反向电压：RM22UU=在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流 IV 是负载平均电流的一半。（选购时：二极管额定电流 2IV)（选购时：最大反向电压 2URM)二 、滤波电路滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或电感与负载RL串联。交流电压脉动直流电压整流滤波直流电压RLLRLC1、电容滤波电路以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。(1)电容滤波原理a桥

13、式整流电容滤波电路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCRL未接入时(忽略整流电路内阻)u2tuot设t1时刻接通电源t1整流电路为电容充电充电结束没有电容时的输出波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCucRL接入（且RLC较大）时 (忽略整流电路内阻)u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCu2tuot无滤波电容时的波形加入滤波电容时的波形uotu2上升， u2大于电容上的电压uc，u2对电容充电，uo= uc u2u2下降， u2小于电容上的电压。二极管承受反向电压而截止。电容C通过RL放电， uc按指数规律下降，时间常数 = RL Cu2tuot只有整流电路输出电压大于u

14、c时，才有充电电流。因此二极管中的电流是脉冲波。二极管中的电流u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC一般取)105(TCRL-=(T:电源电压的周期)近似估算: Uo=1.2U2 Io= Uo/RL流过二极管瞬时电流很大RLC 越大 Uo越高负载电流的平均值越大 ; 整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大(2)电容滤波电路的特点 输出电压 平均值Uo与时间常数 RLC 有关RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平均值)愈大 二极管承受的最高反向电压2、电感滤波电路电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感L就构成了电感滤波电路。u2u1RLLuo（1）从阻抗的角度分析滤波原理 （2）从能量

15、的角度分析滤波原理 电感滤波原理 对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在XL上。 因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。Uo=0.9U2当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：u2u1RLLuo对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上3复式滤波电路采用的电路形式主要有：LC滤波器（图6-27）、型LC滤波器（图6-27）、型RC滤波器（6-29）等。图6-27 LC滤波器 图6-28 型LC滤波器 图6-29 型RC滤波器三、稳压管稳压电路的原理 图6-30 稳压管并联稳压电路电路由稳压管DZ和限流电阻R组成，稳压管为反向连接，它与负载电阻RL并联后，再与限流

16、电阻串联，属于并联型稳压电路。 分两种情况分析其稳压过程。 1负载电阻RL不变，电网电压波动时 （1）当负载电阻不变，电网电压U上升时，滤波电路输出电压U0=UC也随之增加，如果电阻R的阻值选择适当，最终可使U0基本上保持不变。稳压过程可表示如下： UU0Uo （UZ）IZ（急剧）IRURUo 2电源电压不变，负载电阻RL发生变化时假设电网电压U保持不变，负载电阻RL减小时的稳压过程如下：RLUoUZ IZ（急剧）IRURUo（=UUR），从而使U0基本保持不变。 稳压二极管稳压电路是由稳压管的电流调节作用和限流电阻R的电压调节作用互相配合实现稳压的 。 稳压二极管稳压电路中必须串接一个限流电

17、阻。 二、硅稳压管稳压电路限流电阻和稳压管的选择（1）稳压电路中的稳定电压应按负载电压选取，即UZ=Uo。 （2）限流电阻R的大小应该满足两个条件（两种极端情况） 稳压管的稳定电流IZ 四、桥式整流电路的应用1.单相桥式电路的计算【练一练6-1】一单相桥式整流电路接到220V正弦工频交流电源上，负载电阻RL50，负载电压平均值U0100V。根据电路要求选择整流二极管。【思考】设计一个单相桥式整流电路，要输出36V的直流电压，100mA的直流电流，请为该电路选择合适的二极管。2.硅整流发电机的整流电路图6-31 三相桥式整流电路及电压波形（a）硅整流发电机的整流电路 （b）三相定子绕组产生的三相

18、交流电波形 （c）整流后负载获得的直流电压波形分析其工作原理 任务3 晶体三极管及应用一、晶体管的结构与分类图6-32 三极管内部结构示意图及电路符号（a）NPN型管 （b）NPN型管电路符号 （c）PNP型管 （d）PNP型管电路符号BECNNP基极发射极集电极基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面积较大发射区：掺杂浓度较高为使三极管具有电流放大作用，在制造过程中必须满足实现放大的内部结构条件：并且集电结的面积要大，集电结的面积小，以利于收集载流子。二、三极管的电流放大作用 三极管的电流放大作用：以基极电流的微小变化控制集电极电流较大变化的作用，即“以小控大、以弱控强”的作用，并非真正把小电流放大

19、了 。 实现电流放大作用的基本条件是：发射结必须加正向电压（正偏），集电结则要加反向电压（反偏）。1.三极管的工作电压和基本连接方式（1）工作电压 对于NPN型：UCUBUE； 对于PNP型：UEUBUC。图6-33 三极管外加电压与电流方向 其中VT为三极管，UCC为集电极电源电压，UBB为基极电源电压，两类管子外部电路所接电源极性正好相反，Rb为基极电阻，RC为集电极电阻 （2）放大电路的基本连接方式图6-34 三极管放大电路的三种组态 图6-34中“”表示公共端，又称接地端。无论采用哪种接法，都必须满足发射结正偏，集电结反偏，才能使三极管具有电流放大作用。 2电流放大原理（1）注入过程

20、（2）扩散与复合过程 （3）收集过程 图6-35 NPN型三极管中载流子的运动 BECIBIEICNPN型三极管BECIBIEICPNP型三极管三个电极中的电流的方向如图，各电极间的电流分配关系：IE=IB+IC三极管的电流放大倍数 和 共射直流电流放大倍数 ：工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为IB，相应的集电极电流变化为IC，则交流电流放大倍数为：UCE=6V时：IB=40A, IC=1.5mA； IB=60 A, IC=2.3mA。在以后的计算中，一般作近似处理：=例3电流放大作用比喻图6-36 晶体管电流放大作用比喻 若三极管看作一个电流的控制阀，

21、而基极就是控制这个电流的阀门三、三极管的基本参数 1电流放大系数 电流放大系数的大小反映了三极管放大能力的强弱。 （1）共发射极交流电流放大系数。 （2）共发射极直流电流放大系数 。2极间反向电流（1）集电极基极间的反向电流ICBO （2）集电极发射极间的反向电流ICEO。 图6-38 三极管的ICEO和ICBO集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。3极限参数（1）集电极最大电流ICM（2）集电极最大允许功耗PCMPC=ICUCE必定导致结温上升，所以PC有限制。PCPCM（3）反向击穿电压： 图6-39 三极管的安全工作区三极管工作时必

22、须保证工作在安全区内，并留有一定的余量。 四、三极管的状态及开关电路 三极管除了可作为放大器件应用于各种模拟电路中之外，还可以用来充当一个开关的作用，只工作在截止状态或饱和状态。（一）饱和状态和截止状态1饱和状态 IC曲线近似于直线上升的部分与纵坐标之间的区域称为饱和区，IC不再随着IB增加而增加，如图6-39 。图6-39 三极管的安全工作区2截止状态 在基极电流IB=0曲线以下的区域称为截止区，如图6-39所示。 工作在截止状态的条件：发射结反向偏置或零偏置、集电结处于反向偏置。 此时IB0，Ic0，集电极C和发射极E间的管压降高（UceUCC，见图6-37），呈现出高电阻状态，C、E之间

23、相当于一个断开的开关，几乎无电流通过。 工作在饱和状态的条件：发射结和集电结都处于正向偏置，此时管压降（Uce0）很低，但电流很大，呈现出低电阻状态，C、E之间相当于一个闭合的开关。（二）三极管开关电路1NPN三极管开关电路（1）NPN三极管的开关状态图6-40 NPN三极管的开关状态（a）基极输入一个高电位信号 （b）基极输入一个低电位信号 当基极b输入一个高电位控制信号时，VT进入饱和导通状态，C、E间相当于闭合的开关。 当基极b高电位控制信号撤离后（输入低电位），管子进入截止状态，C、E间相当于断开的开关（图6-40b）。（2）NPN管开关电路的实验图6-42 NPN管开关电路实验装置

24、如图6-42，当按下开关后，VT管有基极电流，处于饱和导通状态，看到发光二极管发光；当断开开关后，基极无电流，VT管处于截止状态，发光二极管熄灭。2PNP三极管开关电路 当加在基极b上的控制信号的电位低于发射极电位时，三极管进入饱和导通状态，C、E间相当于闭合的开关（图6-43a）。当基极b低电位控制信号撤离后，管子进入截止状态，C、E间相当于断开的开关（图6-43b）。图6-43 PNP三极管的开关状态（a）基极输入一个低电位信号 （b）基极输入一个高电位信号3多极开关电路（1）两级开关电路的工作原理图6-44 三极管多级开关电路图（a）两级开关电路 【想一想】 图6-44（a）中LED要想

25、发光，须使VT2处于什么状态？若要使VT2导通，B点是处于高位还是低电位？ VT1的状态又与A点的电位是什么关系？开关闭合时A点的电位是高还是低？开关打开时，A点的电位高低状态？注意：前后两个三极管的状态是正好相反。如VT1导通时，VT2状态是截止的。VT2、VT3的状态是相反的，这样，VT1、VT3两管的状态是相同的。在电路中，只要控制了输入级的VT1的状态，也就控制了输出级的VT3的状态，就起到了控制用电设备电路的作用。图6-44 三极管多级开关电路图（b）三级开关电路五、达林顿管（复合管）其放大倍数为:=12。图6-45 复合管的几种接法（a）NPN型 (b)PNP型 (c)PNP型 (

26、d)NPN型 汽车电子点火系统的点火控制模块大多采用达林顿管做为输出端，达林顿管与负载的连接见图6-46 。图6-46 达林顿管与负载的连接举例：点火模块中的复合管VT与负载的连接六、特殊晶体管1、晶闸管（Thyristor）别名：可控硅（SCR)（Silicon Controlled Rectifier）是一种大功率半导体器件，出现于70年代。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。 特点：体积小、重量轻、无噪声、寿命长、 容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）。应用领域： 整流（交流 直流） 逆变（直流 交流） 变频（交流 交流） 斩波（直流 直流）此外还可作无触点开关等。（

27、1） 晶闸管的工作原理 P1P2N1N2四 层 半 导 体K（阴极）G（控制极）A（阳极）内部为PNPN四层半导体结构三 个 PN结电路符号AKGGKP1P2N1N2APPNNNPAGK阳极阴极控制极内部等效为两个三极管组成1）晶闸管的导电特性晶闸管导通条件：在阳极正向电压的前提下，门极加足够大的瞬间正向（UGK0）触发电压。晶闸管关断条件：使IAIH（IH为维持电流，关于维持电流在后面有解释）或将阳极电压降至零或使其反向。2）晶闸管的导电工作原理晶闸管是由P型和N型半导体交替叠合成PNPN四层而构成，它有三个PN结（J1、J2、J3），如图6-49（a）所示。图6-49 晶闸管结构 图6-4

28、9 晶闸管结构及其导电特性的比喻（a）晶闸管结构 （b）门极开路时将晶闸管的四层半导体和三个PN结比喻成水管和阀门，便容易理解晶闸管的导电特性。门极开路（IG=0）。当晶闸管门极开路（IG=0）时，相当于没有顶开阀门J2的水流（阀门J2未打开），如图6-49b所示。 因此,当晶闸管门极开路时，无论阳极加正向电压还是加反向电压，它都处于关断状态。门极加正向电压UGK（门极为高电位，阴极为低电位）。当晶闸管门极加足够大的正向电压（UGK0）时，相当于有了足以顶开阀门J2并使其上翻的水流IG，如图6-49c所示。 晶闸管一旦导通，门极便失去控制作用。图6-49 晶闸管结构及其导电特性的比喻（c）门极

29、加正向电压时（3）怎样才能将导通后的晶闸管关断方法一：减小阳极电流IA，使其小于晶闸管维持导通所需的最小电流（称为维持电流，用IH表示），即IAIH。方法二：将阳极电压降至零或使其反向。（4）晶闸管的主要参数1）额定正向平均电流IT（或叫通态平均电流）。2）正向重复峰值电压UDRM。3）反向重复峰值电压URRM 。4）维持电流IH。5）通态平均电压UT。5）晶闸管的型号 根据机械工业部颁发标准JB114475规定，KP系列普通晶闸管的型号及含义如下： K P 第1项：K晶闸管；P普通型。 第2项：额定通态平均电流 第3项：正反向重复峰值电压级数 第4项：通态平均电压组别（小于100A时不标级）

30、2、光电三极管光电三极管也叫光敏三极管或光电管,它和光电二极管都是利用光电效应制成的半导体器件 。图6-50 光电三极管的等效电路及符号（a）等效电路 (b)符号 光电三极管的基本应用电路如图6-51所示，A点电位随着外界光线的照射而发生变化。图6-51 光电三极管的基本应用电路3、光电耦合器 发光器和受光器组合封装在一个管壳内，可实现以光信号为媒介的电信号转换 汽车上常用到的是由发光二极管和光敏二极管组合成的光电耦合器和由发光二极管和光敏三极管组合成的光电耦合器两种图6-52 光电耦合器的图形符号（a）二极管和二极管光电耦合器 （b）二极管和三极管光电耦合器七、晶体管在汽车电路中的典型应用1

31、汽车电子电路中的三极管开关电路液位报警电路的传感器是一个装在蓄电池盖上的铅棒。 图6-53 蓄电池液位报警电路原理2.汽车电子电路中的三极管放大电路在汽车电子电路中主要用三极管对微弱信号进行放大。图6-54是利用三极管放大特性制作的汽车电气线路搭铁探测器。3.达林顿管在电压调节器电路中的应用图6-55 JFT106型电压调节器电路任务4 认识场效应管 一、场效应管简介 场效应管是利用电场效应来控制晶体管的电流 场效应管是通过改变输入电压（即利用电场效应）来控制输出电流的，属于电压控制器件，它几乎不吸收信号源电流，不消耗信号源功率，因此输入电阻（1091014）高。场效应管分为结型场效应管(JF

32、ET)和绝缘栅场效应管(IGFET)目前最常用的是绝缘栅场效应管（MOS管）绝缘栅场效应管按导电沟道形成的不同，又可分为增强型和耗尽型。 1N沟道增强型MOS场效应管图6-54 N沟道增强型MOS场效应管(a) N沟道增强型MOS场效应管结构示意图 (b) UGSUT时形成导电沟道 一块掺杂浓度较低的P型半导体作为衬底，然后在其表面上覆盖一层SiO2的绝缘层，再在SiO2层上刻出两个窗口，通过扩散工艺形成两个高掺杂的N型区(用N+表示)，并在N+区和SiO2的表面各自喷上一层金属铝，分别引出源极Source（S）、漏极Drain（D）和控制栅极Gat（G）。衬底上也引出一根引线，通常情况下将它

33、和源极在内部相连。 2N沟道耗尽型MOS管 耗尽型MOS场效应管是在制造过程中，预先在SiO2绝缘层中掺入大量的正离子，因此，在UGS=0时，这些正离子产生的电场也能在P型衬底中“感应”出足够的电子，形成N型导电沟道。 图6-55 N沟道耗尽型MOS管的结构示意图 图6-56 绝缘栅型场效应管电路符号（a）N沟道增强型 （b）N沟道耗尽型 （c）N沟道MOS管简化符号（d）P沟道增强型 （e）P沟道耗尽型 （f）P沟道MOS管简化符号二、场效应管放大电路及应用1场效应管放大电路图6-57 自偏压电路 这种偏置方式靠漏极电流ID在源极电阻RS上产生的电压为栅源极间提供一个偏置电压UGS，故称为自

34、偏压电路。 静态时，源极电位US=IDRS。由于栅极电流为零，RG上没有电压降，栅极电位UG=0，因而栅源偏置电压UGS=UGUS=IDRS。耗尽型MOS管也可采用这种形式的偏置电路。 2场效应管的应用 MOS管不能单独使用，主要是构成大规模集成电路。由MOS管构成的集成电路被称为CMOS集成电路。在汽车上有由单极型场效应管构成的集成电路逻辑门电路，称为MOS门电路。CMOS门电路是一个非门电路（属于MOS门电路的一种），具有工作稳定性好、开关速度快、抗干扰能力强等优点，应用很广泛。 任务5 了解集成运算放大器在汽车上应用 集成电路Integrated Circuit，缩写为IC。 现在使用的

35、集成运算放大器，简称集成运放，是一种高放大倍数（104106）的直接耦合放大电路。它在不同的外接反馈网络配合下，能够实现比例、加、减、乘、除、微分、积分等数学运算。 一、集成运算放大器简介图6-59 集成运算放大器的组成框图 1. 集成运放的组成2、集成运算放大器的外形和电路符号图6-60 几种常用汽车集成电路的外形 集成运算放大器的外形有双列直插式、扁平式、金属圆壳式三种。 FOO7集成电路是具有8线金属圆壳封装的固体器件，它的引脚排列见图6-61，管脚2、3分别为反相输入端和同相输入端，管脚6为输出端，管脚4、7分别为外接负、正直流电源端，其余管脚用于外接其他元件。 图6-61 F007管

36、脚排列 uu+ uo集成运算放大器符号反相输入端 u同相输入端 u+ 输出端 uo旧符号： 国标符号：二、由集成运放组成的几种基本放大器电路 先介绍几个概念：反馈、正反馈、负反馈。电路的反馈：将放大电路输出量（电压或电流）的一部分或全部，通过一定的电路（称为反馈电路或反馈网络）以一定的方式送回到放大电路的输入端，并同输入信号一起参与控制作用，以使放大电路某些性能获得改善的过程。 图6-63 反馈放大电路框图负反馈： 若反馈信号XF与输入信号Xi相位相反，反馈使净输入信号XB（也叫有效输入信号）小于输入信号Xi，从而使放大电路的放大倍数降低，这种反馈叫负反馈。正反馈： 凡是引入反馈信号XF后，X

37、BXi，使放大电路的放大倍数升高，这种反馈叫正反馈。 1反相比例运算电路图6-64 反相比例运算电路 为使电路对称，平衡电阻R2的阻值为：R2为R1与Rf 的并联电阻值，使差动输入级的静态电阻尽可能平衡。放大倍数为： 图6-65 反相比例运算电路的等效电路闭环输出电压U0为： 式中的“”号表示输出电压与输入电压相位相反，并且成比例，比例系数为Rf/R1。这也说明放大倍数只与Rf、R1有关，与放大器本身无关。 图6-66 反相器 当Rf=R1时，u0=ui，该比例运放就是一个反相器或称反号器（即“非门”），图6-66所示。2同相比例运算电路 为了使电路对称，R2的阻值为：R2=Rf。同相比例运算电路的放大倍数为： 输出电压为： 输出公式中无“”号，表示输出电压与输入电压相位相同。 图6-69 电压跟随器（同相器）如将当R1开路时（R1为）或取Rf=0时，。放大倍数Af=1，u0=ui，这时的同相比例集成运放就是一个电压跟随器或称同相器，如图6-69。3差动输入放大电路图6-70 差动输入放大电路放大倍数为： 输出信号电压正比于两个输入信号电压之差。当Rf=R