模拟电路的课件

1、二、专业知识1.电子电路知识（1）模拟电路基础知识及其应用知识 基本放大电路1 共发射极基本放大电路的组成及工作原理放大的实质：用较小的信号去控制较大的信号。（1）晶体管V。放大元件，用基极电流iB控制集电极电流iC。（2）电源UCC和UBB。使晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管处在放大状态，同时也是放大电路的能量来源，提供电流iB和iC。UCC一般在几伏到十几伏之间。（3）偏置电阻RB。用来调节基极偏置电流IB，使晶体管有一个合适的工作点，一般为几十千欧到几百千欧。（4）集电极负载电阻RC。将集电极电流iC的变化转换为电压的变化，以获得电压放大，一般为几千欧。（5）电容Cl、C2。用来传

2、递交流信号，起到耦合的作用。同时，又使放大电路和信号源及负载间直流相隔离，起隔直作用。为了减小传递信号的电压损失，Cl、C2应选得足够大，一般为几微法至几十微法，通常采用电解电容器。共发射极放大电路的实用电路2 共发射极基本放大电路的静态分析静态是指无交流信号输入时，电路中的电流、电压都不变的状态，静态时三极管各极电流和电压值称为静态工作点Q（主要指IBQ、ICQ和UCEQ）。静态分析主要是确定放大电路中的静态值IBQ、ICQ和UCEQ。1估算法直流通路：耦合电容可视为开路。图解步骤：（1）用估算法求出基极电流IBQ（如40A）。（2）根据IBQ在输出特性曲线中找到对应的曲线。（3）作直流负载

3、线。根据集电极电流IC与集、射间电压UCE的关系式UCE=UCCICRC可画出一条直线，该直线在纵轴上的截距为UCC/RC，在横轴上的截距为UCC，其斜率为1/ RC ，只与集电极负载电阻RC有关，称为直流负载线。（4）求静态工作点Q，并确定UCEQ、ICQ的值。晶体管的ICQ和UCEQ既要满足IB=40A的输出特性曲线，又要满足直流负载线，因而晶体管必然工作在它们的交点Q，该点就是静态工作点。由静态工作点Q便可在坐标上查得静态值ICQ和UCEQ。2图解法IB=40A的输出特性曲线由UCE=UCCICRC所决定的直流负载线两者的交点Q就是静态工作点过Q点作水平线，在纵轴上的截距即为ICQ过Q点

4、作垂线，在横轴上的截距即为ICQ3 共发射极基本放大电路的动态分析动态是指有交流信号输入时，电路中的电流、电压随输入信号作相应变化的状态。由于动态时放大电路是在直流电源UCC和交流输入信号ui共同作用下工作，电路中的电压uCE、电流iB和iC均包含两个分量。交流通路：（ui单独作用下的电路）。由于电容C1、C2足够大，容抗近似为零（相当于短路），直流电源UCC去掉（短接）。1图解法图解步骤：（1）根据静态分析方法，求出静态工作点Q。（2）根据ui在输入特性上求uBE和iB。（3）作交流负载线。（4）由输出特性曲线和交流负载线求iC和uCE。从图解分析过程，可得出如下几个重要结论：（1）放大器中

5、的各个量uBE，iB，iC和uCE都由直流分量和交流分量两部分组成。（2）由于C2的隔直作用，uCE中的直流分量UCEQ被隔开，放大器的输出电压uo等于uCE中的交流分量uce，且与输入电压ui反相。（3）放大器的电压放大倍数可由uo与ui的幅值之比或有效值之比求出。负载电阻RL越小，交流负载电阻RL也越小，交流负载线就越陡，使Uom减小，电压放大倍数下降。（4）静态工作点Q设置得不合适，会对放大电路的性能造成影响。若Q点偏高，当ib按正弦规律变化时，Q进入饱和区，造成ic和uce的波形与ib（或ui）的波形不一致，输出电压uo（即uce）的负半周出现平顶畸变，称为饱和失真；若Q点偏低，则Q进

6、入截止区，输出电压uo的正半周出现平顶畸变，称为截止失真。饱和失真和截止失真统称为非线性失真。2微变等效电路法把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效成一个线性电路，就是放大电路的微变等效电路，然后用线性电路的分析方法来分析，这种方法称为微变等效电路分析法。等效的条件是晶体管在小信号（微变量）情况下工作。这样就能在静态工作点附近的小范围内，用直线段近似地代替晶体管的特性曲线。（1）基本思路（2）晶体管微变等效电路输入特性曲线在Q点附近的微小范围内可以认为是线性的。当uBE有一微小变化UBE时，基极电流变化IB，两者的比值称为三极管的动态输入电阻，用rbe表示，即：输出特性曲线在放大区域内可认为呈

7、水平线，集电极电流的微小变化IC仅与基极电流的微小变化IB有关，而与电压uCE无关，故集电极和发射极之间可等效为一个受ib控制的电流源，即：（3）放大电路微变等效电路电压放大倍数式中RL=RC/RL。当RL=（开路）时输入电阻Ri输入电阻Ri的大小决定了放大电路从信号源吸取电流（输入电流）的大小。为了减轻信号源的负担，总希望Ri越大越好。另外，较大的输入电阻Ri，也可以降低信号源内阻Rs的影响，使放大电路获得较高的输入电压。在上式中由于RB比rbe大得多，Ri近似等于rbe，在几百欧到几千欧，一般认为是较低的，并不理想。输出电阻对于负载而言，放大器的输出电阻Ro越小，负载电阻RL的变化对输出电

8、压的影响就越小，表明放大器带负载能力越强，因此总希望Ro越小越好。上式中Ro在几千欧到几十千欧，一般认为是较大的，也不理想。1 集成运算放大器的组成通常由差动放大电路构成，目的是为了减小放大电路的零点漂移、提高输入阻抗。通常由共发射极放大电路构成，目的是为了获得较高的电压放大倍数。通常由互补对称电路构成，目的是为了减小输出电阻，提高电路的带负载能力。一般由各种恒流源电路构成，作用是为上述各级电路提供稳定、合适的偏置电流，决定各级的静态工作点。 集成运算放大电路集成运放的电路符号如图所示。它有两个输入端，标“+”的输入端称为同相输入端，输入信号由此端输入时，输出信号与输入信号相位相同；标“”的输

9、入端称为反相输入端，输入信号由此端输入时，输出信号与输入信号相位相反。2 集成运算放大器的主要参数及种类1、集成运放的主要参数2、集成运放的种类3 集成运算放大器的理想模型集成运放的理想化参数： Ado=、 rid=、 ro=0 、KCMR=、等非线性区（饱和区）非线性区分析依据：当i0，即时，oOM当i0，即 xi ，即反馈信号起了削弱净输入信号的作用，引入的是负反馈。例：判断图示电路的反馈极性。解：设基极输入信号ui的瞬时极性为正，则发射极反馈信号uf的瞬时极性亦为正，发射结上实际得到的信号ube（净输入信号）与没有反馈时相比减小了，即反馈信号削弱了输入信号的作用，故可确定为负反馈。例：判

10、断图示电路的反馈极性。解：设输入信号ui瞬时极性为正，则输出信号uo的瞬时极性为负，经RF返送回同相输入端，反馈信号uf的瞬时极性为负，净输入信号ud与没有反馈时相比增大了，即反馈信号增强了输入信号的作用，故可确定为正反馈。例：判断图示电路的反馈极性。解：设输入信号ui瞬时极性为正，则输出信号uo的瞬时极性为正，经RF返送回反相输入端，反馈信号uf的瞬时极性为正，净输入信号ud与没有反馈时相比减小了，即反馈信号削弱了输入信号的作用，故可确定为负反馈。3.2 反馈的类型及其判别根据反馈信号是取自输出电压还是取自输出电流，可分为电压反馈和电流反馈。电压反馈的反馈信号xf取自输出电压uo，xf与uo

11、成正比。电流反馈的反馈信号xf取自输出电流io，xf与io成正比。电压反馈和电流反馈的判别，通常是将放大电路的输出端交流短路（即令uo=0 ），若反馈信号消失，则为电压反馈，否则为电流反馈。根据反馈网络与基本放大电路在输入端的连接方式，可分为串联反馈和并联反馈。串联反馈的反馈信号和输入信号以电压串联方式叠加，ud=uiuf，以得到基本放大电路的输入电压ud。并联反馈的反馈信号和输入信号以电流并联方式叠加，id=iiif，以得到基本放大电路的输入电流ii。串联反馈和并联反馈可以根据电路结构判别。当反馈信号和输入信号接在放大电路的同一点（另一点往往是接地点）时，一般可判定为并联反馈；而接在放大电路

12、的不同点时，一般可判定为串联反馈。综合以上两种情况，可构成电压串联、电压并联、电流串联和电流并联4种不同类型的负反馈放大电路。1、电压串联负反馈设输入信号ui瞬时极性为正，则输出信号uo的瞬时极性为正，经RF返送回反相输入端，反馈信号uf的瞬时极性为正，净输入信号ud与没有反馈时相比减小了，即反馈信号削弱了输入信号的作用，故为负反馈。将输出端交流短路，RF直接接地，反馈电压uf=0，即反馈信号消失，故为电压反馈。输入信号ui加在集成运算放大器的同相输入端和地之间，而反馈信号uf加在集成运算放大器的反相输入端和地之间，不在同一点，故为串联反馈。uiuf2、电压并联负反馈设输入信号ui（ii）瞬时

13、极性为正，则输出信号uo的瞬时极性为负，流经RF的电流（反馈信号）if的方向与图示参考方向相同，即if瞬时极性为正，净输入信号id与没有反馈时相比减将输出端交流短路，RF直接接地，反馈电流if=0，即反馈信号消失，故为电压反馈。输入信号ii加在集成运算放大器的反相输入端和地之间，而反馈信号if也加在集成运算放大器的反相输入端和地之间，在同一点，故为并联反馈。iiif小了，即反馈信号削弱了输入信号的作用，故为负反馈。3、电流串联负反馈设输入信号ui瞬时极性为正，则输出信号uo的瞬时极性为正，经RF返送回反相输入端，反馈信号uf的瞬时极性为正，净输入信号ud与没有反馈时相比减小了，即反馈信号削弱了

14、输入信号的作用，故为负反馈。将输出端交流短路，尽管uo=0 ，但输出电流io仍随输入信号而改变，在R上仍有反馈电压uf产生，故可判定不是电压反馈，而是电流反馈。输入信号ui加在集成运算放大器的同相输入端和地之间，而反馈信号uf加在集成运算放大器的反相输入端和地之间，不在同一点，故为串联反馈。uiuf4、电流并联负反馈设输入信号ui（ii）瞬时极性为正，则输出信号uo的瞬时极性为负，流经RF的电流（反馈信号）if的方向与图示参考方向相同，即if瞬时极性为正，净输入信号id与没有反馈时相比减将输出端交流短路，尽管uo=0 ，但输出电流io仍随输入信号而改变，在R上仍有反馈电压uf产生，故可判定不是

15、电压反馈，而是电流反馈。输入信号ii加在集成运算放大器的反相输入端和地之间，而反馈信号if也加在集成运算放大器的反相输入端和地之间，在同一点，故为并联反馈。iiif小了，即反馈信号削弱了输入信号的作用，故为负反馈。1 自激振荡条件起振过程：在无输入信号（xi=0）时，电路中的噪扰电压（如元件的热噪声、电路参数波动引起的电压、电流的变化、电源接通时引起的瞬变过程等）使放大器产生瞬间输出xo，经反馈网络反馈到输入端，得到瞬间输入xd，再经基本放大器放大，又在输出端产生新的输出信号xo，如此反复。在无反馈或负反馈情况下，输出xo会逐渐减小，直到消失。但在正反馈情况下，xo会很快增大，最后由于饱和等原

16、因输出稳定在xo，并靠反馈永久保持下去。正弦波振荡器起振时必须满足：AF1。2 RC正弦波振荡器正弦波振荡器的基本组成部分：基本放大电路正反馈网络选频网络正弦波振荡器的分类：RC正弦波振荡器LC正弦波振荡器文氏电桥振荡器放大器的电压放大倍数为：反馈网络具有选频作用。RC反馈网络的反馈系数为： 直流稳压电路将不稳定的直流电压变换成稳定且可调的直流电压的电路称为直流稳压电路。直流稳压电路按调整器件的工作状态可分为线性稳压电路和开关稳压电路两大类。前者使用起来简单易行，但转换效率低，体积大；后者体积小，转换效率高，但控制电路较复杂。随着自关断电力电子器件和电力集成电路的迅速发展，开关电源已得到越来越

17、广泛的应用。1 并联型稳压电路工作原理：输入电压Ui波动时会引起输出电压Uo波动。如Ui升高将引起随之升高，导致稳压管的电流IZ急剧增加，使得电阻R上的电流I和电压UR迅速增大，从而使Uo基本上保持不变。反之，当Ui减小时，UR相应减小，仍可保持Uo基本不变。当负载电流Io发生变化引起输出电压Uo发生变化时，同样会引起IZ的相应变化，使得Uo保持基本稳定。如当Io增大时，I和UR均会随之增大使得Uo下降，这将导致IZ急剧减小，使I仍维持原有数值保持UR不变，使得Uo得到稳定。2 串联型稳压电路（1）取样环节。由R1、RP、R2组成的分压电路构成，它将输出电压Uo分出一部分作为取样电压UF，送到

18、比较放大环节。（2）基准电压。由稳压二极管DZ和电阻R3构成的稳压电路组成，它为电路提供一个稳定的基准电压UZ，作为调整、比较的标准。（3）比较放大环节。由V2和R4构成的直流放大器组成，其作用是将取样电压UF与基准电压UZ之差放大后去控制调整管V1。（4）调整环节。由工作在线性放大区的功率管Vl组成，Vl的基极电流IB1受比较放大电路输出的控制，它的改变又可使集电极电流IC1和集、射电压UCEl改变，从而达到自动调整稳定输出电压的目的。1、电路的组成及各部分的作用2、电路工作原理当输入电压Ui或输出电流Io变化引起输出电压Uo增加时，取样电压UF相应增大，使V2管的基极电流IB2和集电极电流IC2随之增加，V2管的集电极电位UC2下降，因此Vl管的基极电流IB1下降，使得IC1下降，UCE1增加，Uo下降，使Uo保持基本稳定。同理，当Ui或Io变化使Uo降低时，调整过程相反，UCE1将减小使Uo保持基本不变。从上述调整过程可以看出，该电路是依靠电压负反馈来稳定输出电压的。3