模拟电子讲稿

第一章

常用半导体器件

本章主要内容:★半导体基础知★半导体二极管★双极型晶体管★场效应管1.1

半导体基本知识1.1.1本征半导体（a）硅和锗原子的简化结构模型(b)晶体的共价键结构及电子空穴对的产生图1.1硅、锗原子结构模型及共价键结构示意图

价电子＋4空穴自由电子＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4共价键的两个价电子1.1.2杂质半导体1．N型半导体图1.2N型半导体的结构+4+4+4+4+5+4+4+4+4自由电子磷原子核电子一空穴对图1.3P型半导体的结构2．P型半导体

空穴+4+4+4+4+3+4+4+4+4硼原子电子一空穴对3.PN结的形成

图1.4PN结的形成

P区

N区空间电荷区内电场

P区N区4．PN结的单向导电特性(1)PN结的正向导通特性R外电场内电场IR空穴(多数)电子(多数)NP变薄NP变厚IR≈0R外电场内电场电子(少数)空穴(少数)

(a)

正向偏置

（b）反向偏置 图1.5PN结的导电特性

(2)PN结的反向截止特性

1.2半导体二极管

1.2.1半导体二极管的结构及其在电路中的符号－外壳(阴极)(阳极)P

N阳极引线阴极引线VD－＋(阴极)（a）结构（b）电路符号（c）实物外形图1.6二极管结构、符号及外形图1.7二极管伏安特性曲线1.2.2半导体二极管的伏安特性u/V

015105

（μA）i/mA

ABB′A′-5

0.20.40.60.8

C′D′DC-30-U（BR）硅锗IR1．正向特性2．反向特性

3．反向击穿特性4．温度对特性的影响1.2.3半导体二极管的主要参数

1．最大整流电流IF

2．最大反向工作电压URM

3．反向饱和电流IR

4．二极管的直流电阻R

5．最高工作频率fM1.2.4半导体二极管的命名及分类1．半导体二极管的命名方法用数字表示电极数目用字母表示材料和极性用字母表示类型用数字表示序号用数字表示规格图1.8半导体器件的型号组成2．半导体二极管的分类1.2.5二极管的判别及使用注意事项1．二极管的判别（用万用表进行检测）（1）二极管正、负极性的判断（2）二极管好坏的判别（3）硅二极管和锗二极管的判断（4）普通二极管和稳压管的判别

2．二极管使用注意事项

*1.2.6几种常用的特殊二极管一、稳压二极管1．稳压二极管的工作特性

(a)伏安特性（b）符号图1.9稳压二极管的特性曲线和符号ΔUZ0IA（Izmin）IZIA（Izmax）I／mAU／VBAUZΔIZUBUAVD+—2.稳压管的主要参数

二、

发光二极管1．普通发光二极管

2．红外线发光二极管

3．激光二极管

三、

光电二极管四、变容二极管

压控特性曲线(b)电路符号

图1.12变容二极管的压控特性曲线和电路符号CJ/pF806040200261014U/VVD1.2.7半导体二极管的应用一、

整流二、钳位三、

限幅VDU(+)FA图1.13二极管钳位电路（a）限幅电路（b）波形图1.14二极管限幅电路及波形RVD1+uo－+ui－－Us2++Us1－VD2-10uo/V+50t-50uo/V10t四、电路中的元件保护

SVDeLLREi图1.15二极管保护电路1.3.1三极管的结构及分类1．三极管的内部结构及其在电路中的符号

1.3半导体三极管cebbcecbe集电区发射结集电结发射区基极b基区发射极e集电极cNPNecb基极b发射极e集电极cPNP(a)NPN(b)PNP图1.16三极管的结构示意图及其在电路中的符号2．三极管的分类

2．三极管放大时必须的外部条件

3．三极管内部载流子的传输过程

图1.17

三极管内部载流子的运动情况

（3）电子被集电区收集的过程（1）发射区向基区发射电子的过程

（2）电子在基区的扩散和复合过程1.3.2三极管的放大作用1．三极管放大时必须的内部条件VBBNPN－+－+RCcbeICIEIBVCcRBICBOIBNICN4．三极管电流放大作用的进一步理解

IB/mA-0.00400.010.020.030.040.05IC/mA0.0040.011.091.983.074.065.05IE/mA00.011.102.003.104.105.101.3.3三极管的特性曲线1．输入特性曲线图1.18三极管的输入特性曲线uCE

/v饱和区放大区100μA80μA60μA40μA20μAiB=0μA108642ic

/mA4321截止区图1.19三极管的输出特性曲线uCE≥1VuBE

/v0.20.80.60.4iB

/μA1008060402025℃uCE=02．输出特性曲线1.3.4三极管正常工作时的主要特点1．三极管工作于放大状态的条件及特点2．三极管工作于饱和状态的条件及特点

3．三极管工作于截止状态时的条件及特点

1.3.5三级管主要参数

3、极限参数

1、直流参数2、交流参数（a）等效电路（b）电路符号图1.20光电三极管的等效电路与电路符号ccILebeIC1.3.6光电三极管1.4

场效应管1.场效应管的特点

2.场效应管的分类1.4.2结型场效应管1.结构和符号

1.4.1概述栅极GN＋N－P－P+栅极GS源极S源极D漏极D漏极N型沟道P型沟道DSGSDG（c）N沟道（a）N型沟道（b）P型沟道（d）P沟道图1.21结型场效应管的结构示意图和符号2.结型场效应管的工作原理

P＋P+SD耗尽层N（a）uGS=0,uDS=0时的情况（c）uGS=0,uDS=|VP|时的情况iD趋于饱和VDD

DP＋耗尽层GP＋P+SNGP＋P+SD耗尽层NVDD

（b）uGS=0,uDS<|VP|时的情况DiD饱和VDD

耗尽层GP＋P+SNP＋A（d）uGS=0,uDS>|VP|时的情况图1.22改变uDS时结型场效应导电沟道的变化（a）Ucc=0时（b）uGS≤VP时沟道被夹断图1.23改变uGS时结型场效应导电沟道的变化iD/mAuDS/VU(BR)DS|VP|0IDSSVDD

GP＋P+SD耗尽层耗尽层3.结型场效应管的特性曲线（1）转移特性图1.24N沟道结型场效应管的转移特性曲线uGS/ViD/mAIDSSUGS（off）－4－3－2－10－54321UDS=12V（2）输出特性图1.25N沟道结型场效应管输出特性曲线

481216uDS/V夹断区恒流区(放大区)uGS=0V可变电阻区-4V-3V-2ViD/mA543210-1V击穿区①可变电阻区：当漏源电压uDS很小时，场效应管工作于该区。此时，导电沟道畅通，场效应管的漏源之间相当于一个电阻一。在栅、源电压uGS一定时，沟道电阻也一定，iD随uGS增大而线性增大。但当栅源电压变化时，特性曲线的斜率也随之发生变化。可以看出，栅源电压uDS无关，我们称这个区域为恒流区，也称为放大区。在恒流区，iD主要由栅源电压uGS决定。②恒流区：随着uDS增大到一定程度，iD的增加变慢，以后iD基本恒定，而与漏源电压uDS无关，我们称这个区域为恒流区，也称为放大区。在恒流区，iD主要由栅源电压uGS决定。③击穿区：如果继续增大uDS到一定值后，漏、源极之间会发生击穿，漏极电流iD急剧上升，若不加以限制，管子就会损坏。④夹断区：当uGS负值增加到夹断电压uGS（off）后，iD≈0，场效应管截止。衬底引线dgsSiO2

P型硅衬底NNgdsdsg图1.26增强型MOS管结构及符号图

增强型绝缘栅场效应管的结构及工作原理(1)结构及符号1.4.3绝缘栅型场效应管（a）N沟道结构图（c）P沟道符号（b）N沟道符号图

(2)工作原理siDUDDUGGdg

P型硅衬底NN图1.27N沟道增强型MOS管工作原理(3)特性曲线uGS/V246843210iD/mAUGS(th)=3VuDS=10V(a)转移特性261014186V3V5VuDS/ViD/mA543210（b）输出特性图1.28N沟道增强型场效应管特性曲线2.耗尽型绝缘栅场效应管的结构及工作原理衬底引线dgs

P型硅衬底NN（a）N沟道结构图图1.29耗尽型MOS管结构及符号图gdS(b)N沟道符号dSg(c)P沟道符号-5-4-3-2-10UGS(off)IDSS12108642uGS/ViD/mAuDS=常数（a）转移特性图1.30N沟道耗尽型场效应管特性曲线3.N沟道耗尽型场效应管特性曲线（b）输出特性

uDS/V246810121416-3V1V－1V－2ViD/mA1210864200VuGS＝2V1.4.4场效应管的主要参数1、夹断电压UGS(off)：实质上是使iD＝0时所需的uGS值。2、饱和漏电流IDSS

在uGS＝0的情况下，当uDS>|VP|时的漏极电流称为饱和漏电流，通常令uDS=10V，uGS＝0V时测出的iD就是IDSS。3、低频互导（跨导）gm

4、最大耗散功率PDM

1.4.5场效应管的检测及使用注意事项一、场效应管的检测1．管脚的判别2．质量判定二、场效应管使用注意事项1、MOS管栅、源极之间的电阻很高，使得栅极的感应电荷不易泄放，因极间电容很小，帮会造成电压过高使绝缘层击穿。因此，保存MOS管应使三个电极短接，避免栅极悬空。焊接时，电烙铁的外壳应良好地接地，或烧热电烙铁后切断电源再焊。2、有些场效应晶体管将衬底引出，故有4个管脚，这种管子漏极与源极可互换使用。但有些场效应晶体管在内部已将衬底与源极接在一起，只引出3个电极，这种管子的漏极与源极不能互换。3、使用场效应管时各极必须加正确的工作电压。4、在使用场效应管时，要注意漏、源电压、漏源电流及耗散功率等，不要超过规定的最大允许值。第二章基本放大电路本章主要内容：★放大的概念和放大电路的主要性能指标

★基本共射放大电路的工作原理

★放大电路的静态、动态分析方法

★放大电路静态工作点的稳定★共集电极、共基极放大电路

★场效应管放大电路

★多级放大电路

★功率放大电路

2.1放大的基本概念

2.1.1放大的概念

2.1.2放大电路的性能指标

一、放大倍数

二、输入电阻

七、最大输出功率与效率

四、通频带

五、非线性失真系数

六、最大不失真输出电压

三、输出电阻

2.2.1放大电路的组成1.基本放大电路的组成原则2.放大电路的组成及各元件的作用2.2.2放大电路的两种状态——静态和动态２·２基本共射放大电路的工作原理

R′L＋ui＿iiVR1＋uo＿（b）交流通路图2.1直流、交流通路ICQ＋VCCV＋UBEQ＿＋UCEQ＿R1R2（a）直流通路2.2.3基本放大电路的工作过程

图2.2基本放大电路的工作波形

uiωtUCEωtωtωtωtωtURCiB(e)管压降的波形(d)RC上压降的波形(c)集电极电流波形uCEuceuRCurcICiciCibIB000000000000ωtωtωtωtωtωtωt(b)基极电流波形0(a)输入信号电压波形0uoωt(f)输出信号电压波形2.3基本放大电路静态、动态分析方法2.3.1静态工作点估算法（1）画出放大电路的直流通路（2）由直流通路列出输入回路和输出回路方程，代入方程，分别求出IBQ、ICQ、UCEQ。例1估算图2.18所示放大电路的静态工作点。设VCC=12V，Rc=3kΩ，RB=280kΩ，β=50。++usRs＋VCCVC2C1RLRcRb＋VCC（a）（b）图2.3例1电路图2.3.2放大电路的图解分析法1．用图解法确定静态工作点的步骤：（1）在ic、uce平面坐标上作出晶体管的输出特性曲线。（2）根据直流通路列出放大电路直流输出回路的电压方程式：UCE=VCC－IC·RC（3）根据电压方程式，在输出特性曲线所在坐标平面上作直流负载线。因为两点可决定一条直线，所以分别取（IC=0，UCE=VCC）和（UCE=0，IC=EC/Rc）两点，这两点也就是横轴和纵轴的截距，连接两点，便得到直流负载线。（4）根据直流通路中的输入回路方程求出IBQ。（5）找出IB=IBQ这一条输出特性曲线，该曲线与直流负载线的交点即为Q点（静态工作点），该Q点直观地反映了静态工作点（IBQ、ICQ、UCQ）的三个值。即为所求静态工作点的值。

（a）电路图（b）特性曲线

图2.4例2电路图+MQiu=80μA60μA40μA20μA0μAuCE/v6Vic

/mA4321+＋VCCVRLRcRbuiuo2．电路参数对静态工作点的影响（a）Rb变化对Q点的影响ic

/mAMuCE

/vIBQ1IBQIBQ20aRb1>RbQ2Rb2<RbN●●Q1Rc<Rc1Q1Q

Q2IBQRc>Rc20MNuCE

/vic

/mA（b）Rc变化对Q点的影响（c）VCC变化对Q点的影响图2.5电路参数对Q点的影响

M0VCC2>VCCQ2QQ1NuCE

/vic

/mAVCC1<VCC2.3.3放大电路的微变等效电路分析法1．三极管的微变等效电路（1）三极管输入端（be）间的微变等效电路（2）三极管输出端（ce）间的微变等效电路

第一，

根据放大电路画出交流通路。第二，用三极管的微变等效电路代替交流通路中的三极管，画出放大电路的微变等效电路。图2.6三极管的微变等效电路+ube－+uce－+ube－icibβibciC+uce－rbeeib2．放大电路的微变等效电路++－+uoCeReRb1VC2C1RLRcRb2+ui－Rs（a）放大电路

ΒibRb1uo+－ieicibRcRb2RL+us－riui－+RcRbrs－+bcicrbeibuoRLro图2.7放大电路的微变等效电路（b）交流通路（c）微变等效电路3.放大电路的动态性能指标

（1）放大倍数Au（2）输入电阻ri

图2.8放大电路的方框图（3）输出电阻ro

ii+io－riro放大电路uoRL+us－rs－++u`o－rouiri（1）在放大电路静态分析的基础上，根据静态工作点的数值及相关公式，求出rbe。（2）画出放大电路的微变等效电路。（3）根据微变等效电路及Au、ri、ro的定义式，分别求出Au、ri、ro。4.放大电路性能指标估算的方法、步骤2.4放大电路静态工作点的稳定

2.4.1静态工作点稳定的必要性

2.4.2典型的静态工作点稳定电路C1Ce+++IEI2I1ReR2＋VCCVC2RLR3R1+ui－Rsuo图2.9典型的稳定静态工作点电路+++ui+uo－ReC2C1rs－+us－＋VCCVRLRbRL+uo－ReRb+uirs－+us－V

(a)典型电路

（1）静态工作点的估算（2）动态分析2.5共集电极、共基极放大电路1.共集电极电路ri+us－rsiiuoRe－+ieui－+RbbcicβibrbeibRLr`i(b)交流通路图2.10共集电极电路(c)微变等效电路(a)电路图（1）静态分析

2．共基极电路(b)交流通路图2.11共基放大电路（2）动态分析Bβibroicri+us－Rsiiuo－+ibui－+ReECrbeieRLr`i(c)微变等效电路CB+++++us－－CEBC2Rb2+uo－ReC11＋VCCVRLRcRb1uirsCBE+uo－RLRE+uirs－+us－VRc2.6场效应管放大电路2.6.1场效应管的直流偏置电路及静态分析1．直流偏置电路（1）自偏压电路+V3DJ2Cb10.01μCb20.01μC10μR2kSRg10MRd30k+VDD+15V+－uoG+－Dui（a）自偏压电路图2.12场效应管的偏压电路（2）分压式自偏压电路+－ui+V3DJ2Cb10.01μFCb20.01μC10μR2kSRg310MRg247kRg12MRd30k+VDD+15VuoG+－D(b)分压式自偏压电路2．静态工作点的确定2.6.2场效应管放大器的微变等效电路分析法1．场效应管的等效电路+－iD+－uDSGDSuGS(a)场效应管在共源接法时的双口网络图2.13场效应管微变等效电路－－iD+gmugsrD+rgsugsuds（b）低频等效电路2.应用微变等效电路法分析场效应管放大电路++Rg2Rg3Rg1CRSRD+VDD+－uoG+－DSui(a)电路图图2.14共源极电路及其微变等效电路（1）

电压放大倍数（2）输入电阻（3）输出电阻－Rg2Rg1Rg3RDiD－+gmugsrD+rgsuiu0（b）微变等效电路2.7.1多级放大电路的组成

2.7.2多级放大电路的耦合方式（1）保证信号在级与级之间能够顺利地传输；（2）耦合后，多级放大电路的性能必须满足实际的要求。（3）为了满耦合后，各级电路仍具有合适的静态工作点。2.7.3阻容耦合2.7多级放大电路+Ce2++++－+uoRe1Re2－+＋VCCC1RLCe1Rb12V1C2Rc1Rb11Rb22V2C3Rc2Rb21ui图2.15两级阻容耦合放大电路（1）优点：因电容具有“隔直”作用，所以各级电路的静态工作点相互独立，互不影响。这给放大电路的分析、设计和调试带来了很大的方便。此外，还具有体积小、重量轻等优点。（2）缺点：因电容对交流信号具有一定的容抗，在信号传输过程中，会受到一定的衰减。尤其对于变化缓慢的信号容抗很大，不便于传输。此外，在集成电路中，制造大容量的电容很困难，所以这种耦合方式下的多级放大电路不便于集成2.7.4直接耦合－+V2V1＋VCCRbReRc2Rc1+ui－uo图2.16直接耦合放大电路1．优点：既可以放大交流信号，也可以放大变化非常缓慢（直流）的信号；电路简单，便于集成，所以集成电路中多采用这种耦合方式。2．缺点：存在着各级静态工作点相互牵制和零点漂移这两个问题。（第5章将讨论零点漂移问题。2.7.5变压器耦合（1）优点：因变压器不能传输直流信号，只能传输交流信号和进行阻抗变换，所以，各级电路的静态工作点相互独立，互不影响。改变变压器的匝数比，容易实现阻抗变换，因而容易获得较大的输出功率。（2）缺点：变压器体积大而重，不便于集成。同时频率特性差，也不能传送直流和变化非常缓慢的信号。+C2++RLT2T1CeC1Rb12Rb22Rb21Rb11＋VCC+uo－+ui－Re2Re1V2V1图2.17变压器耦合放大电路2.8.1功率放大电路概述一、功率放大电路的特点图2.18放大器方框图1.要求输出足够大的功率2.效率要高3.非线性失真要小4.要考虑功率管的散热和保护问题5.在分析方法上，通常采用图解法2.8功率放大电路二、功率放大电路的三种工作状态1.甲类放大状态2.甲乙类放大状态3.乙类放大状态（a）甲类放大（b）甲乙类放大（c）乙类放大图2.19功放电路的三种工作状态iCiCiCiCiCICQICQQ

iB=常数Q

iB=常数Q

iB=常数uCEuCEuCE000000ωtωtωt(a)(b)(c)iC2.8.2互补对称功率放大电路一、OCL互补对称功率放大电路1.乙类OCL互补对称电路图2.20两射极输出器组成的基本互补对称电路V2V1ic2ic1uououiuiRL+-Vcc2＋VCC1＋VCC1V2V1－+－+uouiRL-VCC1－+(a)基本互补对称电路

(b)由NPN管组成的射极输出器(c)由PNP管组成的射极输出器2.乙类OCL互补对称电路主要参数估算（1）输出功率及效率图2.21乙类OCL互补对称电路图解分析（2）管耗

（3）功率管参数的选择QiC2maxV2导通V1导通ⅡⅠVCCiC2iC2maxiC1maxiC1maxiL-uCE2uCE1iC10VCC-UCES1uotVCCiC1iC23.乙类OCL互补对称电路交越失真图2.22交越失真iB1iBIB1-UBE2UBE1Uon2Uon1V2管输入特性V1管输入特性uiuitIB2t图2.23甲乙类互补对称电路二、甲乙类OCL互补对称电路ωtiL0uoRLuiIB4UBE4V2UCE4Rc1R2R1V3V1V4-Vcc＋VCC+－uo＋VCC.－+KuiReRcb1b2VD2VD1V3V2V1RL-Vccωtui0（b）用UBE倍增电路提供偏置（a）用二极管提供偏置三、OTL互补对称功率放大电路1.基本电路++VCCCR1R2－+KuiReRcb1b2VD2VD1V3V2V1RLuo图2.24采用一个电源的互补对称电路2.带自举的OTL电路图2.25带自举的单电源互补对称电路b2C3C1b3+VCCCR1R2KuiReRc3b1VD2VD1V3V2V1RL－+uoA四、采用复合管的准互补对称功率放大电路1.复合管（a）NPN型（b）PNP型iEiCiBBECV2V1BECV2V1（c）NPN型（d）PNP型V1V2BECCV2V1BE图2.26复合管的几种接法

图2.27准互补对称功放电路+uoRb1VD2VD1Re1V4V2V1+VCCCRb2uiRe2RV3RL2.复合管组成的准互补对称功放电路2.8.3实际功率放大电路分析1.OTL音频功率放大电路++++V13DG8V23CG15C43300pC310μC268pC110μR4100R230kR1220kR32.2kR556kR1010kR1410kR91kR633R7150R121R111V33DG12V43AX83C6200μC5100μC70.01μ－+－+R8t°330uouiRL16图2.28OTL音频功率放大电路+-VCC(-24V)RL8+VCC(+24V)2AR210C50.033μRe7220V63DG6V73DG12V83CG7V103DD15V93DD15Re90.5Re100.5C4120pRc8220RF22kR*c4Rc5330Re5150V53DG45V43CG5C3120pC2120pRe41502CP10×2VD1VD2R110kRb262047μC1Re3680V33DG45uiR*b1Rc11.2kV2V13DG45×2uo2.OCL音频功率放大电路图2.29OCL音频功率放大电路2.8.4集成功率放大电路1.集成功率放大电路LM386内部电路分析VD2VD14地+接旁路电容7同相输入3输出级中间级输入级反相输入2R51508增益设置1IV10V9V8V7V6V5V4V3V2V1R715kR61.35kR415kR315kR250kR150k图2.30LM386内部电路原理图＋VCC旁路电容增益设定地输出同相输入反相输入增益设定

LM38687651234图2.31LM386的外形和引脚的排列2.LM386的外形和引脚的排列3.集成功率放大电路的应用

图2.32LM386外接元件最少的用法+++C310μui+VCCC410μC50.1μC1250μC20.05μR110RP10k8765

1234LM386（1）集成OTL电路的应用++ui+VCCC410μC50.1μC1250μC20.05μR110RP10k8765

1234LM386图2.33LM386电压增益最大的用法

+++RC10μui+VCCC410μC50.1μC1250μC20.05μR110RP10k8765

1234LM386图2.34LM386的一般用法（2）集成OCL电路的应用图2.35TDA1521的基本用法++静噪输入2+VCC75-VCC680μ680μ0.1μuiuiuo2uo16489318.28.2880.22μ0.22μ20k20k20k20k6806800.22μ0.22μFⅠ－+Ⅱ－+TDA1521

本章重点:★反馈极性、类型的判断

★负反馈对电路性能的影响

★深度负反馈电路的估算

第3章

负反馈放大电路3.1.1反馈的基本概念3.1反馈的基本概念及判断方法一、什么是反馈

三、反馈的性质——正反馈与负反馈

二、直流反馈与交流反馈四、反馈的对象——电压反馈与电流反馈五、反馈的方式——串联反馈与并联反馈六、四种负反馈类型3.1.2反馈的判断一、判断反馈的有无——找反馈元件二、判断反馈的性质——瞬时极性法+VCC++Rc2+－－IfV2Re2U1Re1Rb2R1V1Rc1IiIdRbC1C2UO++VCC+-C2+++U1ReRb2VRcRbC1UO

(a)

(b)图3.1反馈极性的判别三、判断反馈的对象C2C1++CfRbU1V+VCCRcUO(a)电压反馈图3.2电压反馈与电流反馈R1－∞＋A+UiUfUOIfI0R(b)电流反馈四、判断反馈的方式从输入端看，反馈量与输入量是以电压方式相叠加，还是以电流方式相叠加。当反馈量与输入量以电压方式相叠加时称为串联反馈，以电流方式相叠加时称为并联反馈。(a)电路图(b)方框图3.1.3四种负反馈放大电路组态举例

1.电压串联负反馈及其判别

图3.3

电压串联负反馈电路图及框图

(a)电路图2.电流串联负反馈及其判别(b)方框图图3.4

电流串联负反馈电路图及框图

3.电压并联负反馈及其判别图3.5

电压并联负反馈电路图及框图

+Us+CeC2Rc

12－++VCCIb-IfU1C1Ii43RsRLReVRf+(a)电路图IbIfIiRfRL放大器(b)方框图4.电流并联负反馈及其判别图3.6

电流并联负反馈电路图及框图

C2+Ib1C1If++IiUe2Ie2Ic2RfRe1－Rs+V2V1＋VCCUe2Re2RC2RC1+uiuo(a)电路图Re2+

Uo

－FrI0Ie2Ii

Ib1IfRf反馈网络Rs－ui+－+基本放大电路Rc2I`o=-IC2Ie2≈Ic2（b）方框图3.2负反馈放大电路的基本关系式Xi+净输入X′i输出量Xf反馈网络F基本放大电路A输入量X0图3.7反馈放大电路方框图3.2.1反馈放大电路方框图3.2.2负反馈放大电路的基本关系式净输入量：Xid

=Xi-Xf反馈系数为：F=Xf

/Xo

开环增益：A=Xo/Xid

闭环增益：3.3负反馈对放大电路性能的影响3.3.1降低放大倍数3.3.3扩展通频带3.3.2提高放大倍数的稳定性A0.707AAf0.707AfBWBWfffLfHfLffHf图3.8负反馈扩展通频带示意图3.3.4

减小非线性失真和抑制噪声及干扰图3.9负反馈减小非线性失真XoXi大小ωtωtA(a)无反馈ωtX′i小大ωt小大ωtXOXiAF(b)有负反馈图3.10串联负反馈方框图RLrirfi+U`i－Ii+Ui－+Uf－+Uo－

Auri或

AfFu或Fr3.3.5

负反馈对输入电阻的影响1．使用串联负反馈可提高放大电路的输入电阻2．使用并联负反馈可减小放大电路的输入电阻RLRsI`irfi+Ui－+Ui－IfIoriIi+Uo－

Auri或

AfFu或Fr图3.11并联负反馈方框图rof+Ui－X`iXf－+XiroA

X`iF图3.12电压负反馈方框图3.3.6

负反馈对放大电路输出电阻的影响1．使用电压负反馈可减小放大电路的输出电阻2．使用电流负反馈可提高放大电路的输出电阻Io+Ui－X`iAX`irofXf－+XiroF图3.13电流负反馈方框图综上所述：（1）放大电路若引入的是串联负反馈，则可以提高放大电路的输入电阻，若引入的是并联负反馈则使输入电阻降低。其提高或降低的程度取决于反馈深度（1＋AF）。（2）放大电路若引入的是电压负反馈，则可减小放大电路的输出电阻，若引入的是电流负反馈则使输出电阻增加，其减小或增加的程度取决于反馈深度（1＋AF）。以上分析了放大电路引入负反馈后对性能的改善及影响。为了改善放大电路的某些性能应如何引入负反馈呢？一般是：（1）要稳定直流量（静态工作点），应该引入直流负反馈。（2）要改善交流性能，应引入交流负反馈。（3）要稳定输出电压，应引入电压负反馈；要稳定输出电流，应引入电流负反馈。（4）要提高输入电阻，应引入串联负反馈；要减小输入电阻，应引入并联负反馈。性能的改善或改变都与反馈深度（1＋AF）有关，且都是以牺牲放大倍数为代价。3.4深度负反馈放大电路的分析3.4.1

深度负反馈的特点3.4.2

深度负反馈的估算+++50μ6.2k+30μ+－++Uf－50μRf10k30μ2.7kRc24.7k24k30μ75k50μ4.3k75k+VCC15VV2Re110036kV1Rc1IdUo+Ui－++RL2k－+VCC15V+Ic+Uf－IbCe2kRe500Rc4kRb233kRb112kVβ＝50C1C2UO图3.14电压串联负反馈电路的计算图3.15电流串联负反馈电路的计算本章重点：★直接耦合放大电路及存在的主要问题★典型差分放大电路的工作原理

第4章直接耦合放大电路4.1直接耦合放大电路中存在的主要问题4.1.1前后级之间的直流工作状态互相影响4.1.2零点漂移现象4.1.3减小零点漂的办法1.选用高质量的硅管2.利用二极管或热敏元件补偿

3.采用差分式放大电路Rb2Rb1ReRcVVD+VCCRbt°+ui－ReRcV+VCC图4.1二极管补偿电路图4.2利用热敏电阻Rt补偿温漂的电路图4.3基本差分放大电路4.2差分放大电路4.2.1基本差分放大电路uo1+VCCuouo2ui2ui1V1V2Rc2Rb2Rc1Rb14.2.2静态分析4.2.3信号放大原理及电压放大倍数1．共模信号输入图4.4共模信号作用于差分电路+VCCUi2ui2+uic_+uic_ui1Rs2Rs1uo－V1V2Rc2Rb2Rc1Rb1＋2．差模信号输入图4.5

差模信号输入方式下的差分电路+VCC-ui2++ui1_Rs2Rs1uo＋－V1V2RcRbRcRb4.2.4差分放大器的其它指标

1．共模抑制比CMRR2．差模输入电阻Rid3．差模输出电阻Rod4．共模输出电阻

ROC4.3改进型差分电路——长尾式差分放大电路组成

图4.6长尾式差分电路图4.7对差模输入信号的等效电路RcΔui2=-Δui1Δui1－+－+RsRs－+uodV1V2Rc1．电路中接入Re后对输入差模信号的放大作用完全无影响2．Re对共模输入信号的放大有抑制作用图4.8对共模输入信号的等效电路ΔuocΔuoc2Δuoc12Re2ReΔui2＝Δui1Rc＋VCCΔui1－+－+RsRs－+V1V2Rc4.4恒流源的差分电路1.恒流源特性0UIΔI＝0ΔUU图4.9恒流源的电流、电压特性2.恒流源差分放大电路

图4.10带恒流源的差分电路uo＋VCC+_－VEEV1V2Rc2Rc14.5差分放大电路四种接法及比较

一、双端输入、双端输出

图4.11带恒流源的双入、双出差分电路二、双端输入、单端输出

图4.12带恒流源的双入、单出差分电路三、单端输入、双端输出

图4.12带恒流源的单入、双出差分电路四、单端输入、双端输出

图4.12带恒流源的单入、单出差分电路第5章集成运算放大器★集成运算放大器的组成本章重点：

★理想运放工作在线性区“虚短”和“虚断”及“虚短”的概念★理想运放的线性运用和非线性应用的条件及其分析方法

1.输入级2.中间级

3.输出级4.偏置电路5.1集成运算放大电路概述

5.1.1集成运算放大电路的电路结构特点

5.1.2集成运算放大电路的组成及各部分的作用5.1.3集成运算放大器的传输特性2．传输特性－U(sat)+U(sat)A0uidu0B线性区A′－U(sat)+U(sat)B′0uidu0线性区(a)实际运放的传输特性(b)理想运放的传输特性图5.2集成运放的传输特性1.集成运算放大器在电路中的符号图5.1集成运放的符号4．非线性区（饱和区）的特点图5.3集成运放工作在线性区时的等效电路∞A－＋＋uORfR2R1∞A－＋＋图5.4集成运放工作在非线性区时的两种情况3．线性区的特点(a)虚断、虚短(b)虚断、虚地uORfR2R1ui1－＋＋uORfR2R1ui2ui1∞A－＋＋∞A5.2理想集成运算放大器的线性运用5.2.1理想运算放大器及其性能指标5.5.2理想运放实际运放1．反相比例运算ifii+ui－uORfR1∞A－＋＋图5.5反相比例运算电路Au=uo/ui=-Rf/R1

2．同相比例运算ifuiiiuORfR1∞

A－＋＋图5.6同相比例运算图5.7同相跟随器uOui∞

A－＋＋Au=uo/ui=1+Rf/R1

3．加法运算电路图5.8反相加法运算电路ui3ui2ui1R3I3R2I2R1I1R4I＋IFuORF∞A－＋＋I－4．减法运算电路图5.9差动输入式减法运算电路RFui2ui1R3uOR2R1∞A－＋＋5．微分电路

iC0uiiRtt0uORuORCui∞A－＋＋(a)(b)图5.10微分运算电路6．积分运算电路图5.11积分运算电路（a）（b）icAR0uitt0uOCuOiRui∞A－＋＋R图5.12对数运算电路7.对数运算电路和指数运算电路图5.13指数运算电路5.3有源滤波电路

一、低通滤波电路

图5.14低通滤波电路

二、高通滤波电路

图5.14高通滤波电路

三、带通滤波电路和带阻滤波电路

图5.15带通滤波电路图5.16带阻滤波电路本章重点内容l

产生正弦振荡的条件l

LC正弦波振荡电路的工作原理l

LC正弦波振荡电路的工作判别l

石英晶体振荡电路及其工作原理

6.1正弦波振荡电路6.1.1自激式正弦波振荡电路与反馈放大器的异同

1.相同点：均引入反馈。2.不同点：（1）自激式正弦波振荡电路用来产生稳定的输出信号；反馈放大电路用来放大信号，工作任务不同。（2）自激式正弦波振荡电路没有外部信号输入；反馈放大电路有待放大的信号输入。（3）正弦波振荡电路中引入的是正反馈；反馈放大电路中一般引入负反馈，以改善性能。（4）正弦波振荡电路的振荡也不同于负反馈放大电路的自激振荡。前者是依靠外部接入的正反馈网络产生振荡；后者是放大电路的附加相移使负反馈变成正反馈而产生振荡第6章

信号产生电路6.1.2自激式振荡电路的组成及产生和稳定振幅的条件1.放大环节：放大电路2.正反馈网络：供给维持振荡的能量，必需满足下列条件：

（1）振幅平衡条件：AF≥1（2）相位平衡条件：A＋B＝2nπ（n=1、2、3……..）

3.稳幅环节：产生稳定的信号输出，条件；4.选频网络：选出振荡器产生维持振荡所需要的信号频率。6.2LC振荡电路1．电路的组成V(－)CeReRb2(＋)(＋)C1Rb1(＋)CRL(＋)L2L1图6.1变压器反馈式正弦波振荡电路

2．振荡条件（1）相位平衡条件：为满足相位平衡条件，变压器的初、次级之间同名端必须正确连接。如图6.1所示，设某一瞬间基极对地信号电压为正极性“＋”，由于共射电路的倒相作用，集电极的瞬时极性“－”，即A＝180°。电当频率0时：LC回路的谐振阻抗是纯电阻性，由图中L1及L2的同名端可知，反馈信号与输出电压极性相反，即。于是A＋B＝360°，保证了电路的正反馈，满足振荡的相位条件。当频率0时：LC回路的阻抗不是纯电阻性，而是感性或容性阻抗，此时LC回路对信号会产生附加相移，造成，那么A＋B≠360°，不能满足相位平衡条件，电路也不可能产生振荡。由此可见，LC振荡电路只有在0这个频率上，才有可能产生振荡。（2）振幅条件：为了满足振幅平衡条件AF≥1，对晶体管的β值有一定要求，一般只要β值较大，就能满足振幅平衡条件，反馈线圈匝数越多，耦合越强，电路越容易起振。3．电路振荡频率4．电路优缺点（1）易起振，输出电压较大。由于采用变压器耦合，易满足阻抗匹配的要求。（2）调频方便，一般在LC回路中采用接入可变电容器的方法来实现，调频范围较宽，工作频率通常在几兆赫左右。（3）输出波形不理想。由于反馈电压取自电感两端，它对高次谐波的阻抗大，反馈也强，因此在输出波形中含有较多高次谐波成份。6.2.2电感三点式LC振荡器1．电路的组成2．振荡条件分析（1）相位条件：设基极瞬间极性为正，由于放大器的倒相作用，集电极电位为负，则电感的③端为负，②端为公共端，①端为正，各瞬时极性如图6.2所示。反馈电压由①端引至三极管的基极，故为正反馈，满足相位条件。（2）幅度条件：从图6.2可以看出，反馈电压取自电压L2的两端，并通过C1的耦合后加到晶体管的b、e间的，所以改变线圈抽头的位置，即改变L2的大小，就可以调节反馈电压的大小，当满足｜AF｜>1时，电路便可起振。Rc②①L2(＋)(－)V(－)＋VCCCeReRb2(＋)(＋)Rb1③L2L1CC1C2(－)(＋)图6.2电感三点式LC振荡电路3．振荡频率4．电路的优缺点（1）由于L1和L2之间的耦合很紧，故电路易起振，输出幅度大。（2）调频方便，电容C若采用可变电容器，就能获得较大的频率调节范围。（3）由于反馈电压取自电压L2的两端，它对高次谐波的阻抗大，反馈也强，因此在输出波形中含有较多的高次谐波成份，输出波形不理想。6.2.3电容三点式振荡电路

+RcL2②①C2(＋)(－)V(－)＋VCCCeReRb2(＋)(＋)Rb1③C1CbC2(－)(＋)图6.3电容三点式振荡器

1．相位条件2．幅度条件3．振荡频率

4．电路的优、缺点（1）容易起振，振荡频率高，可达100MHZ以上。（2）输出波形较好。这是由于C2对高次谐波的阻抗小，反馈电路中的谐波成份少，故振荡波形较好。（3）调节频率不方便。因为C1、C2的大小既与振荡频率有关，也与反馈量有关，改变C1（或C2）时会影响反馈系数，从而影响反馈电压的大小，造成工作性能不稳定。6.2.4串联改进型电容三点式LC振荡电路+TC3321LC2V＋VCCCeReRb2Rb1C1CbRc图6.4克拉泼振荡电路6.3石英晶体振荡电路6.3.1石英晶体的谐振特性与等效电路RCLCo(a)

符号(b)等效电路图6.5石英晶体的符号和等效电路FPfSf0X感性容性容性图6.6石英晶体的电抗—频率特性6.3.2石英晶体振荡电路1.并联型石英晶体振荡电路

（a）实际电路（b）石英晶体等效后的电路图6.7并联型石英晶体正弦波振荡电路CbVVC2＋VCCReRb2Rb1C1RcRcC2ReC1RCLCo

RPVCCV2V1(-)(-)(-)(+)Re2uiRcRb1Rb2＋VCCReRb1C1RcRe1ufuo(-)图6.8串联石英晶体振荡电路2.串联型石英晶体振荡电路*6.4RC正弦波振荡电路6.4.1RC串并联网络的选频特性

(a)R–C串并联电路（b）低频等效电路（c）高频等效电路图6.9RC串并联网络及其高低频等效电路R2C2C1R1____++U1U2__R2C1__++__C2R1__++U1U2U1U26.4.2RC串并联网络的频率特性f/f01U2/U11/310°-90°90°f/f0φ21图6.10RC串并联网络的频率特性6.4.3桥式振荡电路uoVD2VD1R2RfR1CRCR∞＋－＋A集成运放A；放大网络VD1、VD2：稳定幅度。RC串并联网络正反馈、选频网络图6.11RC枨式正弦波振荡电路6.4.4RC移相式振荡电路RR＋uo－CCCRRf∞＋－＋图6.12RC超前型移相式振荡电路*6.5非正弦波产生电路6.5.1矩形波产生电路1．工作原理uC－R2UZR1＋R2R2UZR1＋R2uoVDiCiCRfCR5R4R3R2R1∞A－＋＋oo-UZUZffuo（a）电路（b）波形图6.13矩形波发生电路及其波形2．振荡频率及其调节6.5.2三角波发生器tCuouoR2－UZR1R2UZR1-UZoUZtuo1uCoR5

uo1R3R2R1R4VZ∞－＋＋A1∞－＋＋A2(a)电路图(b)波形图图6.14三角波发生器uoRPR5

R3R2R1R4VZ∞－＋＋A1∞－＋＋A2图6.15频率可调的三角波发生器6.5.3锯齿波发生器-UZUZu01u000ttCR5VD∞－＋＋A2uoRPR6

R3R2R1R4VZ∞－＋＋A1（a）电路（b）波形图6.16锯齿波发生器第8章

直流稳压电源本章重点内容l

整流电路的工作原理及元器件参数的选择l

电容滤波电路的工作原理l

分立及集成稳压电路的工作原理8.1直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成如图8.1所示负载电网电压电源变压器整流电路滤波器稳压电路直流稳压图8.1电源的组成1.电源变压器2.整流电路3.滤波器4.稳压电路8.2小功率整流与滤波电路8.2.1单相整流电路1.整流电路的主要技术指标

2.桥式整流电路的工作原理－+＋UO~220V50Hzuo－+RLVD2VD1Bu2D3D2D1CVD4

VD3~220V50Hzuo－+RLVD1~VD4Bu2D3D2D1C

U2iD2,iD4iD1,iD3uD1,uD3uD2,uD4ππππ2π2π2π2π3π

ωt3πωt3πωt3πωtiDuDuou20000图8.3桥式整流电路的波形图3.桥式整流电路的参数计算8.2.2滤波电路1.电容滤波电路2.电感滤波电路L－+u1－－+VD2VD1u2D3D2D1uo+RLVD4VD3AuA图8.6电感滤波电路3.复合滤波电路RC2C1－－++uDuOLC－－++uDuOLC2C1－－++uD