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文档简介
船舶模拟电子技术基础全套课件目录Contents项目1常用半导体器件识别与检测0102项目2小信号放大与信号处理电路装接与测试03项目3功率放大电路的装接与测试04项目4直流稳压电源的制作与测试05项目5正弦波信号发生电路项目1常用半导体器件识别与检测任务1.1半导体二极管的识别与检测了解半导体基础知识,PN结的形成和PN结的特点认识二极管的结构和单向导电性了解二极管的主要应用能够从外观上识别二极管的极性能利用万用表判别二极管的极性及质量好坏能够制作、调试、测量含有二极管的简单电路知识目标能力目标任务1.1半导体二极管的识别与检测1.1.1半导体基础知识P2-4自然界中的物质,按其导电能力可分为导体、半导体和绝缘体。半导体:
导电能力介于导体和绝缘体之间。如硅(Si)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等等。
半导体电特性不是很稳定,半导体材料的电导率会随着温度、光强和材料自身杂志含量的变化而变化。任务1.1半导体二极管的识别与检测01本征半导体纯净的具有晶体结构的半导体被称为本征半导体
本征半导体的晶体结构:任务1.1半导体二极管的识别与检测(1)两种载流子:Q:什么是载流子?
A:自由运动的带电粒子Q:半导体中有哪些载流子呢?
A:电子、空穴本征半导体中,电子与空穴成对出现,称为电子空穴对任务1.1半导体二极管的识别与检测(2)本征半导体导电性本征半导体的导电性能很弱,且与环境温度密切相关本征半导体具有热敏性、光敏性和掺杂性热敏性导电能力随着温度的升高而迅速增加
光敏性导电性也会随光照强度的增加而增强掺杂性导电性随着掺杂浓度的增加而增强任务1.1半导体二极管的识别与检测02杂质半导体
通过扩散工艺,在本征半导体中掺入少量合适的杂质元素,便可得到杂质半导体。杂质半导体有两种:N型半导体P型半导体(1)N型半导体掺入微量五价元素,如磷(P),砷(As)等。任务1.1半导体二极管的识别与检测N型+5+4+4+4+4+4磷原子自由电子自由电子的数目大于空穴的数目:自由电子为多数载流子,简称为多子;空穴为少数载流子,简称为少子。任务1.1半导体二极管的识别与检测(2)P型半导体掺入微量三价元素,如硼(B)、铟(In)等。P型+3+4+4+4+4+4硼原子空穴空穴的数目大于自由电子的数目:空穴为多数载流子,简称为多子;自由电子为少数载流子,简称为少子。任务1.1半导体二极管的识别与检测03PN结及其单向导电性
采用不同的掺杂工艺,将N型半导体与P型半导体制作在同一块硅片上,在它们的交界面就形成PN结。(1)PN结的形成空间电荷区(耗尽区)内电场因浓度差
多子的扩散运动
形成空间电荷区
↓形成内电场(最后,达到动态平衡)任务1.1半导体二极管的识别与检测
当P区与N区杂质浓度相等时,负离子区与正离子区的宽度也相等,称为对称结;而当两边杂质浓度不同时,浓度高一侧的离子区宽度低于浓度低的一侧,称为不对称PN结。(2)PN结的单向导电性①加正向电压,PN结导通
外加电压使PN结中P区电位高于N区电位,我们说PN结加了正向电压,也叫作正向偏置,或正偏。PN结的结压降上只有零点几伏任务1.1半导体二极管的识别与检测①加反向电压,PN结截止
外加电压使PN结中P区电位低于N区电位,我们说PN结加了反向电压,也叫作反向偏置,或反偏。电路中只有较微弱的反向电流PN结正向导通,反向截止的特性,称为PN结的单向导电性。任务1.1半导体二极管的识别与检测1.1.2半导体二极管及其应用P5-10
将PN结的两端加上电极引线,并用外壳封装起来,就构成了半导体二极管,简称二极管,用VD或D表示。由P区引出的电极为阳极,由N区引出的电极为阴极。任务1.1半导体二极管的识别与检测01二极管的分类按照制造材料可分为:硅二极管、锗二极管按其结构可分为:点接触型二极管、面接触型二极管和平面型二极管按封装形式分:塑料封装和金属封装的二极管按功率分:大功率、中功率和小功率二极管按用途分:整流、稳压、开关、发光、光电、变容等二极管任务1.1半导体二极管的识别与检测02二极管的伏安特性曲线
流过二极管的电流与其两端电压之间的关系曲线任务1.1半导体二极管的识别与检测硅二极管的死区电压为0.5V,锗二极管的死区电压为0.1V二极管的正向电压变化范围很小,硅二极管的正向导通电压为0.6~0.8V,常取0.7V;锗二极管的正向导通电压为0.2~0.4V,常取0.3V。(1)正向特性(2)反向特性反向电压小于一定数值时,其反向电流的值总是很小(微安级),且基本不变反向电压增加到某一数值时,二极管反向电流会急剧增大,二极管被反向击穿,反向击穿电压用
表示。(电击穿和热击穿)任务1.1半导体二极管的识别与检测03常用二极管等效模型(1)理想模型该模型将二极管看成一个开关。加正向电压,二极管导通,即开关闭合,二极管两端的电压
;加反向电压,二极管截止,即开关断开,流过二极管的电流任务1.1半导体二极管的识别与检测(2)恒压降模型
这种模型的二极管也相当于一个开关,它将二极管看做理想二极管和一个恒压源的串联组合。恒压源的电压为二极管的导通电压(硅二极管0.7V,锗二极管0.3V)二极管加正向电压大于时导通电压,开关闭合;加正向电压小于导通电压或者加反向电压时,开关断开。任务1.1半导体二极管的识别与检测04二极管的主要参数为了能够正确、合理使用二极管,我们需要了解二极管的相关参数,二极管的主要参数有:最大整流电流
最高反向工作电压反向饱和电流
最大功耗Clickheretoaddyourtext.Clickheretoaddyourtext.直流电阻交流电阻任务1.1半导体二极管的识别与检测05几种不同类型的二极管(1)稳压二极管
又称齐纳二极管,简称稳压管,在电路中与适当数值的电阻配合后能起到稳压的作用
符号:文字符号:DZ稳压管工作于反向击穿区。
任务1.1半导体二极管的识别与检测任务1.1半导体二极管的识别与检测(2)发光二极管(LED)
是一种将电能转换为光能的半导体器件,常用于照明和显示。
符号:工作条件:正向偏置发光颜色取决于所用材料开启电压比普通二极管的大,红色的在1.6V~1.8V之间,绿色的约为2V任务1.1半导体二极管的识别与检测(3)光电二极管
光电二极管是具有光电检测功能的半导体器件。有光伏和光导两个主要的工作模式
符号:光伏光导在零偏压状态,当光照射二极管时,产生导致正向偏压的电流。该模式下光电二极管串联或并联后能用于太阳能电池中。工作在反向偏置状态,无光照时,有很小的反向电流(一般小于1μA);有光照时,反向电流随光照强度的增加而上升,常用于光电传感器。任务1.1半导体二极管的识别与检测06二极管的应用(1)整流电路整流就是将交流电变为直流电,它主要利用二极管的单向导电性RLuiuO半波整流电路uiuott任务1.1半导体二极管的识别与检测(2)限幅电路作用是把输出信号幅度限定在一定的范围内参考点D8VRuouiuo18V8V单向限幅电路任务1.1半导体二极管的识别与检测(3)开关电路二极管的开关特性在数字电路中有很广泛的应用。利用二极管的单向导电性:
二极管正向导通时,其端电压很小,可近似为0,相当于开关闭合;二极管反向截止时,流过的电流很小,可近似看做开路,相当于开关断开。实现数字电路中的与逻辑任务1.1半导体二极管的识别与检测07半导体器件的命名方法和二极管的选管原则第一部分
用汉语拼音字母表示规格号第二部分
用阿拉伯数字表示序号第三部分
用汉语拼音字母表示器件的类型第四部分
用汉语拼音字母表示器件的材料和极性第五部分
用阿拉伯数字表示器件的电极数目例如:型号为2CP10的二极管表示N型,硅材料小信号二极管,序号是10。(1)命名方法任务1.1半导体二极管的识别与检测通常需要根据实际电路的技术需求,估算二极管应具有的参数,并考虑适当的余量,最后查手册确定二极管的型号,一般选管原则为:(2)二极管的一般选管原则要求导通后正向压降小时选锗管,要求反向电流小时选硅管。要求工作电流大时选面接触型,要求工作频率高时选择点接触型。要求反向击穿电压高时选硅管。要求温度特性好时选硅管。任务1.2晶体管的识别与检测认识晶体管的结构、符号掌握晶体管的工作特性掌握分析、判断晶体管工作状态的方法能够从外观上识别晶体管的管脚能利用万用表判别晶体管的管脚及质量好坏。知识目标能力目标任务1.2晶体管的识别与检测1.2.1晶体管的结构和分类P12-13
半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型:NPN型和PNP型。两种类型的三极管发射结(Je)
集电结(Jc)
基极,用B或b表示(Base)
发射极,用E或e表示(Emitter);集电极,用C或c表示(Collector)。
发射区集电区基区分类:按材料分:硅管、锗管按结构分:NPN、PNP按使用频率分:低频管、高频管按功率分:小功率管<500mW
中功率管0.51W
大功率管>1W任务1.2晶体管的识别与检测1.2.2晶体管的电流放大作用P13-1401晶体管的放大条件晶体管最重要的功能之一就是放大电流信号,是构成放大电路的核心元件,它能够控制能量的转换,将输入的任何微小变化不失真地放大输出。(1)内部条件晶体管的结构特点任务1.2晶体管的识别与检测任务1.2晶体管的识别与检测(2)外部条件BECNNPEBRBECRC发射结正偏、集电结反偏从电位的角度看:NPN型
发射结正偏VB>VE集电结反偏VC>VB
即:VC>VB>VEPNP型即:VC<VB<VE任务1.2晶体管的识别与检测02晶体管的电流放大原理(1)晶体管内部载流子的传输过程BECNNPEBRBECIEIBNICNICBO
基区空穴向发射区的扩散可忽略。
发射结正偏,发射区电子不断向基区扩散,形成发射极电流IEN。
进入P区的电子少部分与基区的空穴复合,形成电流IB,多数扩散到集电结。从基区扩散来的电子漂移进入集电区而被收集,形成ICN。
集电结反偏,有少子形成的反向电流ICBO。任务1.2晶体管的识别与检测结论:①IE=IB+IC,IC
IB,IC
IE
②IC/IB近似等于一个常数,称为共发射极直流电流放大系数
,一般NPN型晶体管的
通常为几十到几百之间。
把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。(2)晶体管中的电流分配关系实际电路中晶体管主要用于放大动态信号。当在晶体管的基极加动态电流△ib,集电极电流也将随之变化产生动态电流△ic,其电流比例关系也确定,即:任务1.2晶体管的识别与检测1.2.3晶体管的三种连接方式P14-15为了发挥晶体管的电流控制作用,把晶体管接入电路时会涉及两个回路,一个是控制电流所在的输入回路,一个是受控电流所在的输出回路。晶体管在组成放大电路时,根据所选择公共端的不同,晶体管在电路中有共发射极、共集电极和共基极三种连接方式任务1.2晶体管的识别与检测1.2.4晶体管的特性曲线P15-18晶体管的特性曲线描述了晶体管各极电压和电流之间的关系,也叫作晶体管的伏安特性曲线,分为输入特性曲线和输出特性曲线。以NPN型晶体管为例,介绍共发射极接法时的特性曲线测试电路任务1.2晶体管的识别与检测01输入特性曲线输入特性曲线是非线性的,存在一段死区当外加发射结电压大于死区电压时,随着的增大,开始按指数规律增加,然后近似按直线上升。当不同时,对应的特性曲线也是不同的。死区电压:硅管0.5V,锗管0.1V。任务1.2晶体管的识别与检测02输出特性曲线IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O放大区通常分三个工作区:a.放大区
在放大区有IC=IB
,也称为线性区,具有恒流特性。在放大区,发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置任务1.2晶体管的识别与检测IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912Ob.截止区IB<0以下区域为截止区,有IC=ICEO
0发射结处于反向偏置集电结处于反向偏置饱和区截止区c.饱和区当UCEUBE时,晶体管工作于饱和状态。在饱和区,IBIC,发射结处于正向偏置集电结处于正向偏置
深度饱和时:硅管UCES0.3V,
锗管UCES0.1V。任务1.2晶体管的识别与检测【例1-2】判断图1-32中晶体管的工作状态(放大、截止、饱和)(a)(b)(c)(d)任务1.2晶体管的识别与检测任务1.2晶体管的识别与检测1.2.5晶体管的主要参数P18-19晶体管参数可用来表示其特性和适用范围,是电路中选择晶体管的重要依据,参数可在半导体器件手册中查到01电流放大系数表征晶体管电流放大能力的参数02极间反向电流表征晶体管工作稳定性的参数,受温度影响较为明显。任务1.2晶体管的识别与检测(1)集电极-基极反向饱和电流当发射极开路时,在其集电结上加上反向电压,测得的反向电流基极开路时,集电极流到发射极的反向电流(2)集电极-发射极反向穿透电流03极限参数保证晶体管在电路中正常安全工作所不能逾越的参数任务1.2晶体管的识别与检测1.ICM
—集电极最大允许电流,超过时
值明显降低。U(BR)CBO
—发射极开路时C、B极间反向击穿电压。2.PCM—集电极最大允许功率损耗PC
=iC
uCE。3.U(BR)CEO
—基极开路时C、E极间反向击穿电压。U(BR)EBO
—集电极极开路时E、B极间反向击穿电压。这些击穿电压存在的关系如下:任务1.2晶体管的识别与检测1.2.6晶体管的温度特性P191)温度升高,输入特性曲线向左移。温度每升高1C,UBE要减小2~2.5mV,温度每升高10C,ICBO
约增大1倍。2)温度升高,输出特性曲线向上移。OT1T2>温度每升高1C,
(0.51)%。输出特性曲线间距增大。OiCuCET1iB=0T2>iB=0任务1.2晶体管的识别与检测1.2.7光电三极管P19
光电三极管也称光敏三极管,依据光照的强度来控制集电极电流的大小,引脚分为两脚和三脚型。.一般两个管脚的光电三极管仅引出集电极和发射极,基极未引出,作为光接收窗口,它具有电流放大作用,光电三极管比光电二极管灵敏得多。任务1.3场效应晶体管的识别与检测认识场效应晶体管的结构、符号和分类了解场效应晶体管的工作特性能够从外观上识别场效应晶体管的管脚能利用万用表判别场效应晶体管的管脚知识目标能力目标1.3.1场效应晶体管的特点与分类P23-1401场效应晶体管的特点任务1.3场效应晶体管的识别与检测3)输入电阻高、温度稳定性好、功耗小、噪声低、制造工艺简单、便于集成。1)场效应晶体管是一种电压控制型器件。2)单极性器件(一种载流子导电)。02场效应晶体管的分类任务1.3场效应晶体管的识别与检测按照结构分:按制造工艺和材料分:按导电方式分:结型场效应晶体管(JFET)绝缘栅型场效应晶体管(MOS)N型沟道场效应晶体管P型沟道场效应晶体管耗尽型增强型1.3.2结型场效应晶体管P23-2401结构和符号任务1.3场效应晶体管的识别与检测N沟道JFETP沟道JFET02工作原理任务1.3场效应晶体管的识别与检测以N沟道结型场效应晶体管为例
N沟道JFET管外部工作条件:
VDS>0VGS<0(保证栅源PN结反偏)P+P+NGSD
+
VGSVDS+-02工作原理任务1.3场效应晶体管的识别与检测P+P+NGSD
+
VGSVDS+-
用改变UGS来控制漏极电流ID的大小。
*在栅极和源极之间加反向电压,耗尽层会变宽,导电沟道宽度减小,使沟道本身的电阻值增大,漏极电流ID减小,反之,漏极ID电流将增加。*耗尽层的宽度改变主要在沟道区。任务1.3场效应晶体管的识别与检测设UDS=0,在栅源之间加负电源VGS,改变VGS大小,观察耗尽层的变化。ID=0GDSN型沟道P+P+
(a)
UGS=0耗尽层窄,导电沟道宽UGS增大,耗尽层加宽,导电沟相应变窄。当UGS=UP(夹断电压),耗尽层合拢,导电沟被夹断ID=0GDSP+P+N型沟道
(b)
UGS<0VGSID=0GDSP+P+
(c)
UGS=UPVGS(1)VGS对沟道宽度的影响任务1.3场效应晶体管的识别与检测(2)VDS对沟道的控制(假设VGS一定)ISVDDGDSNIDP+P+(a)由图:UGD=UGS-UDS
VDS很小时
→
VGDVGS因此VDS→ID线性此时沟道宽度近似不变即Ron不变任务1.3场效应晶体管的识别与检测(2)VDS对沟道的控制(假设VGS一定)GDSP+NISIDP+P+VDDVGS注意:当UDS>0时,耗尽层呈现楔形。(b)由图:UGD=UGS-UDS
若VDS→则VGD→近漏端沟道
→
Ron增大此时Ron→ID变慢任务1.3场效应晶体管的识别与检测(2)VDS对沟道的控制(假设VGS一定)GDSP+NISIDP+P+VDDVGG(c)当VDS增加到使VGD=VP时→A点出现预夹断GDSISIDP+VDDVGGP+P+(d)若VDS继续→A点下移→出现夹断区,VDS的增大,几乎全部用来克服沟道的电阻,iD几乎不变,进入恒流区,直至沟道全部夹断1.3.3绝缘栅型场效应晶体管P24-27任务1.3场效应晶体管的识别与检测
由金属、氧化物和半导体组成的,故又称为MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor),广泛用于大规模和超大规模集成电路之中P沟道(PMOS)
N沟道(NMOS)
P沟道(PMOS)
N沟道(NMOS)
MOSFET增强型(EMOS)
耗尽型(DMOS)
N沟道MOS管与P沟道MOS管工作原理相似,不同之处仅在于它们形成电流的载流子性质不同,因此导致加在各极上的电压极性相反。01结构和符号任务1.3场效应晶体管的识别与检测P型衬底(掺杂浓度低)N+N+用扩散的方法制作两个N区在硅片表面生一层薄SiO2绝缘层SD用金属铝引出源极S和漏极DG在绝缘层上喷金属铝引出栅极GB耗尽层S—源极SourceG—栅极Gate
D—漏极DrainSGDB以N沟道MOS管为例介绍其结构:(1)N沟道增强型MOS管结构任务1.3场效应晶体管的识别与检测(2)N沟道耗尽型MOS管结构SGDB
预先在SiO2绝缘层中掺入了大量正离子,在正离子产生的正向电场作用下,P型衬底中的电子被吸引到衬底与SiO2绝缘层的交届面上来,形成N型薄层(反型层),在源极S和漏极D之间形成导电通道。任务1.3场效应晶体管的识别与检测四种MOS场效应管的电路符号和电流流向SGUDIDSGUDIDUSGDIDSGUDIDNEMOSNDMOSPDMOSPEMOS任务1.3场效应晶体管的识别与检测02N沟道增强型MOS管工作原理(1)uGS对导电沟道的影响(uDS=0)a.当UGS=0
,DS间为两个背对背的PN结;b.当0<UGS<UT(开启电压)时,GB间的垂直电场吸引
P区中电子形成离子区(耗尽层);c.当uGS
UT时,衬底中电子被吸引到表面,形成导电沟道。uGS
越大沟道越厚,导电能力越强。反型层(沟道)任务1.3场效应晶体管的识别与检测(2)
uDS
对
iD的影响(uGS>UT)
DS间的电位差使沟道呈楔形,uDS,靠近漏极端的沟道厚度变薄。预夹断(UGD=
UT):漏极附近反型层消失。预夹断发生之前:uDSiD。预夹断发生之后:uDSiD几乎不变。任务1.3场效应晶体管的识别与检测03N沟道增强型MOS管的特性曲线(1)输出特性曲线iD/mAuDS/VuGS=2V4V6V8V夹断区
饱和区可变电阻区放大区O夹断区(截止区)饱和区(放大区)可变电阻区(饱和区)任务1.3场效应晶体管的识别与检测iD/mAuDS/VuGS=2V4V6V8V夹断区
饱和区可变电阻区O夹断区特点:沟道未形成时的工作区ID=0以下的工作区域。IG≈0,ID≈0可变电阻区(又叫非饱和区)特点:ID同时受VGS与VDS的控制。沟道预夹断前对应的工作区。饱和区特点:
ID只受VGS控制,而与VDS近似无关沟道预夹断后对应的工作区。任务1.3场效应晶体管的识别与检测(2)转移特性曲线2464321uGS/ViD/mAUDS=10VUGS(th)开启电压O任务1.3场效应晶体管的识别与检测04N沟道耗尽型MOS管工作原理任务1.4船舶应用实例分析了解常用半导体器件在船舶中的应用实例,掌握半导体二极管、三极管在电路中的基本应用能够判断二极管、三极管在简单电子电路中的作用知识目标能力目标任务1.4船舶应用实例分析1.4.1散射型光电式感烟探测器P28-29
探测器前由一个光源(发光二极管)和一个光敏元件(光敏二极管或光敏三极管)装置在小暗室里构成,发光二极管和光敏元件设置的位置不相对,无烟雾时,光不能射到光敏元件上,电路维持正常状态;而发生火灾有烟雾时,光通过烟雾颗粒散射到光敏元件上,经光敏元件将光信号转换成电信号,再经过由电路放大、处理后可驱动报警装置,发出火灾声光报警信号。任务1.4船舶应用实例分析1.4.2船舶辅锅炉无触点时序控制器P29
无触点时序控制器是时序控制器的一种,它就是利用晶体管的开关特性,使晶体管工作在饱和或截止状态来控制继电器通电和断开,任务1.4船舶应用实例分析
当开关K闭合,电容C被旁路,晶体管饱和导通,继电器J通电动作。当开关K断开,电源E向电容C充电,在一段时间内晶体管基极的充电电流较大,晶体管保持导通,继电器J保持通电。随着电容充电过程的继续,电容两端电压不断升高,充电电流不断减小,晶体管集电极电流也减小,到达一定值后继电器J释放,实现了延时释放电路。(a)晶体管延时释放电路任务1.4船舶应用实例分析
当开关K闭合,电容C被旁路,晶体管立即截止,继电器立即断电释放。当开关K断开,电源E向电容充电,在一段时间内充电电流较大,晶体管基极电流近似为零,以后随着电容C两端电压的升高,晶体管基极电流不断增大,经过一段延时后,基极电流增大到使晶体管导通,继电器J通电动作。(b)继电器延时通电电路THANKS谢谢学习船舶模拟电子技术基础目录Contents项目1常用半导体器件识别与检测0102项目2小信号放大与信号处理电路装接与测试03项目3功率放大电路的装接与测试04项目4直流稳压电源的制作与测试05项目5正弦波信号发生电路项目2小信号放大与信号处理电路装接与测试任务2.1放大的概念和放大电路的性能指标了解放大的概念和放大电路的主要性能指标掌握示波器、信号发生器等常用电子仪器的使用方法能正确使用示波器和信号发生器知识目标能力目标任务2.1放大的概念和放大电路的性能指标2.1.1放大的基本概念P36
所谓放大是指能够将微弱的电信号不失真地放大到所需要的数值。一般情况下指既能放大电压又能放大电流,或者即使不同时对电压、电流信号进行放大,也要达到放大后信号的能量比放大前大。
放大的实质是实现能量的控制和转换,在一个能量较小的输入信号的作用下,放大电路利用直流电源提供的能量将其转换成较大的能量输出,驱动负载工作。能够实现放大功能的电子线路叫做放大电路,也叫放大器,构成放大器的核心器件是晶体管。任务2.1放大的概念和放大电路的性能指标2.1.2放大电路模型和主要参数P36-38信号源信号源内阻输入电压输入电流输出电压输出电流任何放大电路均可看成二端口网络:衡量放大电路质量的主要性能指标是放大倍数、输入电阻、输出电阻和频率响应等。任务2.1放大的概念和放大电路的性能指标01放大倍数
也称放大增益,是直接衡量放大电路放大能力的重要指标。它定义为输出信号与输入信号的比值。衡量电路放大电压能力的指标(1)电压放大倍数为了便于使用常用分贝(dB)表示(2)电流放大倍数衡量电路放大电流能力的指标任务2.1放大的概念和放大电路的性能指标02输入电阻衡量放大电路向信号源索取信号大小的能力从输入回路可得:源电压放大倍数
愈大
与愈接近。放大电路从输入端看进去的等效电阻任务2.1放大的概念和放大电路的性能指标03输出电阻放大电路从输出端看进去的等效电阻。表明放大电路的带负载能力输出电阻越小,放大电路带负载能力越强空载时输出电压有效值带RL时的输出电压有效值任务2.1放大的概念和放大电路的性能指标04通频带反映放大电路对不同频率信号的放大能力fAAm0.707AmfL下限截止频率fH上限截止频率通频带:fBW=fH–fL放大倍数随频率变化曲线——幅频特性曲线3dB带宽任务2.2共发射极放大电路的装接与测试认识基本共发射极放大电路掌握共发射极放大电路分析方法了解静态工作点对放大电路性能的影响掌握共发射极放大电路特点能够给共发射极放大电路设置合适静态工作点能测试共发射极放大电路电压放大倍数、输入电阻、输出电阻知识目标能力目标任务2.2共发射极放大电路的装接与测试2.2.1基本共发射极放大电路P3601组成和各元件作用+VCC
RC
RLT
+_uiRB
uo+_++C1C2NPN三极管放大电流直流电源1、提供能量。2、为T提供偏置。(一般在几伏到十几伏之间)基极上偏置电阻:为发射结提供正偏电压通路;决定静态基极电流大小(一般为几十千欧到几百千欧)集电极负载电阻
:给集电结提供反偏电压通路
;将集电极电流的变化转换成集电极电压的变化,实现电压放大。(一般为几千欧)耦合电容
:隔直通交(容量较大,一般采用电解电容)
任务2.2共发射极放大电路的装接与测试02电路工作原理首先,明确以下电流、电压的使用符号:只有直流电时:用大写字母表示变量和下标,如只有交流电时:用小写字母表示变量和下标,如既有直流又有交流时:用小写字母表示变量,用大写字母表示下标,如UBE任务2.2共发射极放大电路的装接与测试
对于放大电路而言,电路中既有待放大的交流信号
,又有直流电源所以,电路中的电压和电流既有交流量,也有直流量,是交直流的叠加。静态
当电路没有加输入信号时,放大电路只有直流电源供电,电路中各处电压、电流都是直流,称为静态。静态时,晶体管具有固定的IB、IC、UBE、UCE,它们对应晶体管输入、输出特性曲线上的一个点,称为“静态工作点”,习惯用IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ表示。任务2.2共发射极放大电路的装接与测试
当待被放大的交流信号加入放大电路后,ui通过电容C1加到晶体管的发射结,基极电流在静态值的基础上叠加一个动态的基极电流,经过晶体管放大,集电极上也将在静态的基础上叠加一交流量,集电结电流的变化通过集电极电阻转化成电压uCE的变化,经过电容C2后,滤掉直流成分,只有交流成分输出,即为输出交流电压uo,如果电路参数选择适当的话,uo的幅度将比ui大的多,这样就实现了电压的放大。任务2.2共发射极放大电路的装接与测试
放大电路中,交流和直流是并存的,但两种信号的作用是不同的,交流信号是待放大信号,但直流信号(静态)是基础,是放大电路能够放大交流信号的前提,它的作用是保证晶体管工作在放大状态,并为晶体管提供合适的静态工作点,以保证晶体管在整个放大过程中始终处于放大区,从而使放大电路能够将微弱的交流信号不失真地放大。任务2.2共发射极放大电路的装接与测试03电路分析
一般情况下,在放大电路中直流量(静态电流与电压)和交流信号(动态电流与电压)总是共存的。但是由于电容、电感等电抗元件的存在,直流量所流经的通路与交流信号所流经的通路是不完全相同的。因此,为了研究问题方便起见,常利用叠加原理,把直流电源对电路的作用和输入信号(交流)对电路的作用区分开来,分成直流通路和交流通路。任务2.2共发射极放大电路的装接与测试(1)直流通路和直流分析直流通路是在直流电源作用下直流电流流经的通路,用于研究静态工作点。电容对直流量可视为开路;电感线圈可视为短路;交流信号源视为短路,保留其内阻;电路中其他元件保持不变。+VCC
RC
T
RB
RLuo+_+C2+_ui+C1①直流通路的画法任务2.2共发射极放大电路的装接与测试②直流分析硅管:
也称为静态分析,主要利用直流通路计算静态工作点求Q点:锗管:任务2.2共发射极放大电路的装接与测试③静态工作点与放大电路的失真
放大电路中,静态工作点Q的设置要恰当,一般选在晶体管特性曲线放大区中间区域,远离饱和区和截止区,保证加上交流信号后,晶体管在整个周期始终工作在放大区。饱和失真底部失真截止失真顶部失真若Q点设置过高若Q点设置过低任务2.2共发射极放大电路的装接与测试(2)交流通路和交流分析交流通路是输入信号作用下交流信号流经的通路,用于研究动态参数。①交流通路的画法大电容,视为短路;理想直流电源对地短路;电路中其他元件保持不变。+VCC
RC
T
RB
RLuo+_+C2+_ui+C1RC
RB
T
+--Ui
Uo
RL
+任务2.2共发射极放大电路的装接与测试②晶体管的低频小信号微变等效模型在放大电路的中,经常要进行动态的定量分析,常用的方法是微变等效电路法。由于晶体管是非线性器件,而分析非线性电路较为复杂,通常在低频小信号下,对晶体管的输入、输出特性做线性化处理。线性化处理就是将非线性的放大电路近似等效为线性的放大电路,然后再用线性电路的分析方法来分析放大电路。小信号是指微小变化的信号,故称此方法为微变等效电路法。用这种分析方法得出的结果与实际量结果基本一致。任务2.2共发射极放大电路的装接与测试晶体管的微变等效电路+uce–+ube–
ibicCBErbe
Eibicib+ube+uceBC
在等效模型中,基极和发射极之间用一个等效电阻rbe代表,称为晶体管的输入电阻,阻值一般为几百到几千欧。集电极和发射极之间等效为一个受控电流源βib,控制量为基极电流ib,被控制量为集电极电流ic,ic=βib。任务2.2共发射极放大电路的装接与测试③微变等效交流通路
先画出基本共射放大电路的交流通路,再将交流通路中的晶体管用其微变等效电路代替。
RC
RB
T
+--ui
Uo
RL
++uo+–
RBRLrbe
EibicicBCRC+ubeui
任务2.2共发射极放大电路的装接与测试④动态分析+–
RBRLRSrbe
EBCusRC+ube-++-Ib·Ic·Ib·电压放大倍数:带负载时:空载时:输出与输入反相任务2.2共发射极放大电路的装接与测试输入电阻输出电阻+–
RBRLRSrbe
EBCusRC+ube-++-Ib·Ic·Ib·任务2.2共发射极放大电路的装接与测试(1)画出直流通路,求静态工作点。(2)画出微变等效的交流通路,求电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。解:(1)画出的直流通路如图2-17(a)所示。任务2.2共发射极放大电路的装接与测试求解静态工作点:由直流通路的输入回路列电压方程:(注意Rb和Re上的电流不同)因为所以可得:由直流通路的输出回路列电压方程任务2.2共发射极放大电路的装接与测试微变等效的交流通路根据可得电压放大倍数为输入电阻为输出电阻为任务2.2共发射极放大电路的装接与测试2.2.2分压偏置式共发射极放大电路P48-50
分压偏置式共发射极放大电路可以稳定静态工作点,也可称为静态工作点稳定的共发射极放大电路。01温度对静态工作点的影响
当温度升高时,静态工作点Q将沿直流负载线上移,向饱和区变化;当温度下降时,静态工作点Q将沿直流负载线下移,向截止区变化。静态工作点Q随温度变化而发生偏移的结果是:导致输出波形失真任务2.2共发射极放大电路的装接与测试02分压偏置式共发射极放大电路的组成(1)通过Rb1
、Rb2分压,使基极电压固定。+VCCRcC1C2RLRe+Ce++Rb1Rb2+ui+uoI1I2IBQ该电路的直流通路中,对于晶体管基极:使
,常选择合适的Rb1
、Rb2当硅管锗管(当温度变化时,基本不变)任务2.2共发射极放大电路的装接与测试(2)Re(发射极电阻):•利用发射极电阻将发射极电流的变化转化为电压的变化,并反馈到输入端,
稳定静态工作点“Q”(3)Ce(发射极旁路电容):•
短路交流,消除RE对电压放大倍数的影响+VCCRcC1C2RLRe+Ce++Rb1Rb2+ui+uoT(℃)↑→IC↑→IE↑→UE↑→UBE↓(UB基本不变)→IB↓→IC↓任务2.2共发射极放大电路的装接与测试03电路分析(1)静态分析+VCCRcReRb1Rb2+UBEQ
+UCEQIBQI2ICQIEQ直
流
通
路因为
,有任务2.2共发射极放大电路的装接与测试(2)动态分析电压放大倍数输入电阻输出电阻共发射极放大电路的特点:①输出与输入反相,电压放大倍数较高;②输入电阻低③输出电阻高任务2.3共集电极与共基极放大电路的装接与测试
认识共集电极、共基极放大电路放大电路
掌握共集电极放大电路的特点
能够根据电路特点分析基本放大电路的组态知识目标能力目标任务2.3共集电极与共基极放大电路的装接与测试2.3.1共集电极放大电路P53-55
共集电极放大电路它的输入信号接在基极和公共端“地”之间,输出信号从发射极和公共端“地”之间引出。01电路组成任务2.3共集电极与共基极放大电路的装接与测试02电路分析(1)静态分析根据直流通路可求得静态工作点为:任务2.3共集电极与共基极放大电路的装接与测试(2)动态分析微变等效交流通路电压放大倍数输入电阻任务2.3共集电极与共基极放大电路的装接与测试信号源短路,保留信号源内阻,去掉负载,同时在输出端接上一个电压信号
,产生电流任务2.3共集电极与共基极放大电路的装接与测试共集电极放大电路的特点:①输出与输入同相,电压放大倍数接近于1,但略小于1,无电压放大能力;②输入电阻高;③输出电阻低。
共集电极放大电路常用于多级放大电路的输入级和输出级;也可用它连接两电路,作为中间级,减少电路间直接相连所带来的彩响,起缓冲作用。任务2.3共集电极与共基极放大电路的装接与测试2.3.2共基极放大电路P55-5601电路组成电路输入信号加在晶体管的发射极,从集电极引出输出信号。(1)静态分析直流通路与分压偏置式共发射极放大电路的直流通路相同,所以,静态工作点的计算方法相同.02电路分析任务2.3共集电极与共基极放大电路的装接与测试(2)动态分析
微变等效交流通路电压放大倍数输入电阻输出电阻共基极放大电路的特点:①输出与输入同相,有电压放大能力;②输入电阻低,一般几欧姆到几十欧姆;③输出电阻较高。任务2.3共集电极与共基极放大电路的装接与测试P56-572.3.3放大电路三种组态比较在实际工程应用中,可根据需求选择合适的电路。共射极既能放大电流,又能放大电压,且输出电压与输入电压极性相反。输入电阻较大输出电阻较大通频带最窄共集电极只能放大电流,不能放大电压,且输出电压与输入电压相同。输入电阻最大输出电阻最小共基极只能放大电压,不能放大电流,且输出电压与输入电压极性相同。输入电阻最小输出电阻较大通频带最宽任务2.4多级放大电路
掌握多级放大电路的耦合方式
了解多级放大电路的主要性能指标
了解零点漂移能够给多级放大电路设置合适静态工作点,测试多级放大电路电压放大倍数及最大不失真输出电压。知识目标能力目标任务2.4多级放大电路P602.4.1多级放大电路的组成
在大多数的实际应用中,单个晶体管组成的放大电路往往不能满足特定的增益、输入电阻、输出电阻等要求,为此,常把基本放大电路适当地组合,构成多级放大电路,以便电路发挥更好的性能。多级放大电路组成框图任务2.4多级放大电路输入级:与信号源相连接的一级。要求输入电阻高,它的任务是从信号源获取更多的信号。中间级:主要承担电压放大任务,给电路提供足够大的电压放大倍数。常采用共发射级放大电路。输出级:在不失真的情况下,向负载提供足够大的输出功率,常用功率放大电路。任务2.4多级放大电路P60-612.4.2多级放大电路的耦合方式多级放大电路级与级之间的连接方式,称为耦合方式01阻容耦合放大器前级的输出端通过电容连接至后一级输入端的连接方式是阻容耦合任务2.4多级放大电路特点:(1)由于电容的隔直作用,各级电路的静态工作点互不关联,各自独立,便于电路的计算、设计和调试。(2)当耦合电容足够大时,对于交流信号,在一定范围内电容可被视为短路,第一级的输出信号可以通过耦合电容传送到第二级,作为第二级的输入信号,所以阻容耦合能够有效地放大交流信号,但对于缓慢变化的交流信号和直流信号,电容的容抗较大,会有很大的衰减,不适合放大。任务2.4多级放大电路02直接耦合
放大器前级的输出端通过导线直接连接到后级输入端的连接方式特点:(1)各级之间直接相连,它不仅可以放大一般的交流信号,而且可以放大缓慢变化的信号或直流信号。(2)电路中不存在大电容,便于集成,所以目前的集成电路均采用直接耦合方式。(3)放大器各级之间直接相连会使各级的静态工作点相互关联,相互影响,从而给设计、计算、调试带来不便,并使工作点的温漂逐级放大,造成输出级工作点的严重偏移。任务2.4多级放大电路输入电压为零而输出电压不为零且缓慢变化的现象,称为零点漂移现象。
零点漂移,简称零漂。在放大电路中,任何参数的变化,如电源电压的波动、元件的老化、半导体元件参数随温度变化而产生的变化都将产生输出电压的漂移。。P61-622.4.3零点漂移任务2.4多级放大电路温度是产生零点漂移的主要原因。当温度变化使第一级放大器的静态工作点发生微小变化时,这种变化量会被后面的电路逐级放大,最终在输出端产生较大的电压漂移。因而零点漂移也叫温漂。零点漂移的本质是Q点漂移温度变化是导致Q点漂移的主要原因零点漂移的后果:
Q点严重偏离,使后级电路进入饱和或截止状态,不能正常工作。
可能将有用信号“淹没”。任务2.4多级放大电路衡量温漂的方法:
温度每升高1度时,输出漂移电压按电压增益折算到输入端的等效输入漂移电压值ΔUO/|AU|。例如:放大器A:|AU|=1000,温漂ΔUo=100mV,则折算到输入端零漂为:ΔUO/|AU|=0.1mV放大器B:|AU|=5000,温漂ΔUO=200mV,则折算到输入端零漂为:ΔUO/|AU|=0.04mV则A比B温漂严重抑制零漂,常用的措施有:①引入直流负反馈以稳定静态工作点,减小零点漂移。②利用温敏元件补偿晶体管的零漂。③采用差分放大电路作为多级放大电路的输入级。任务2.4多级放大电路P62-642.4.4多级放大电路的分析方法01静态工作点的分析变压器耦合阻容耦合各级静态工作点都是相对独立,每一级静态工作点的计算与基本放大电路的计算方法一样各级间的直流相互有影响,要写出直流通路中各个回路的电流、电压方程,然后求解。直接耦合
任务2.4多级放大电路02动态指标的分析(1)电压放大倍数的计算多级放大电路总的电压放大倍数是各级放大电路电压放大倍数的乘积(2)输入电阻多级放大电路的输入电阻为第一级放大电路的输入电阻任务2.4多级放大电路(3)输出电阻多级放大电路的输出电阻为最后一级放大电路的输出电阻。注意:在计算多级放大电路的动态参数时,应注意前后级之间是相互关联性,后一级的输入电阻相当于前一级的负载电阻,前一级的输出电阻相当于后一级的信号源内阻。任务2.4多级放大电路
解:(1)求各级静态工作点。该电路为共射-共集二级阻容耦合放大电路,各级静态工作点独立,可分级计算。第一级:任务2.4多级放大电路第二级:任务2.4多级放大电路(2)求动态参数:输入电阻:考虑到前一级的输出电阻是后一级的信号源内阻,即输出电阻:放大倍数:考虑到后一级的输入电阻是前一级的负载,即:任务2.4多级放大电路任务2.5差动放大电路
了解差分放大电路作用和原理
能够测试差动放大放大电路的主要性能指标知识目标能力目标任务2.5差动放大电路
差动放大电路也叫差分放大电路,是一种具有两个输入端且电路结构对称的放大电路,常用来抑制多级直接耦合放大电路中的零点漂移P66-672.5.1基本差动放大电路的组成和工作原理01电路结构零点漂移任务2.5差动放大电路当温度变化时,由于电路结构对称性,两个三极管的变化幅度也将相等,结果输出端两个三极管的零点漂移将互相抵消02消除零点漂移的工作原理图2-37差动放大电路任务2.5差动放大电路03电路输入输出方式共有四种:双入双出双入单出单入双出单入单出输入输出当两个输入端都有信号输入时,称为双端输入;当一个输入端接地,另一个输入端有信号输入时,称为单端输入。当输出取自两个三极管的集电极之间,称为双端输出;当从单个晶体管的集电极与地之间取输出时,称为单端输出。任务2.5差动放大电路04差模信号和共模信号差动放大电路输入信号类型共模输入信号差模输入信号任意输入信号共模信号:大小相等极性相同的输入信号,共模输入信号用uic表示。差模信号:大小相等极性相反的输入信号,差模输入信号用uid表示。任意输入信号:大小不等,极性不定的输入信号。任务2.5差动放大电路对于差动放大电路,我们定义两个输入信号的平均值为共模信号,即:两个输入信号差值为差模信号,即则对于任意信号可将其分解成一对差模信号和一对共模信号。
若电路输入信号是共模输入,即,由于对称性可知输出,则双端输出差动放大电路的共模电压放大倍数差放电路对共模信号无放大作用,抑制共模信号任务2.5差动放大电路若输入信号是差模输入,即那么对于两输出电压应该有,输出则双端输出的差模电压放大倍数差放电路对差模信号有放大作用。
差动放大电路对零点漂移的抑制作用,也可以理解为:在电路对称条件下,两管的零点漂移折算到输入端的漂移电压相同,相当于输入了共模信号,所以零点漂移被有效抑制。任务2.5差动放大电路P-672.5.2差动放大电路的改进加入平衡电阻,消除电路不对称性增大
,用交流电阻很大的恒流源来代替
任务2.5差动放大电路P672.5.3共模抑制比
衡量差动放大电路的性能,不仅要求对共模信号的抑制能力强,也要求对差模信号的放大能力强,我们常用共模抑制比()来表示差动放大电路性能的优劣。共模抑制比常用对数形式表示为:理想情况KCMR→∞任务2.6集成运放及其应用
了解集成运算放大电路的结构和特点
掌握常见的集成运放的应用
能按要求用集成运放构成简单的运算电路知识目标能力目标任务2.6集成运放及其应用
集成运算放大器是一种高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻、集成化了的直接耦合多级放大器。它在自动控制,测量设备,计算技术和电信等几乎一切电子技术领域中获得了日益广泛的应用。P70-712.6.1集成运放结构和符号
集成运放的内部电路尽管有很多不同,但从总体结构上来看,有许多共同之处,通常由输入级、中间级、输出级和偏置电路四部分组成任务2.6集成运放及其应用输入端是一个高性能差动放大电路,有两个输入端,输入阻抗高,有一定的差模信号放大倍数,抑制共模信号的能力强。输入级偏置电路中间级输出级+uouidu+u-中间级主要作用是提高电压放大倍数;输出级输出电阻小,有较强的带负载能力。偏置电路:镜像电流源,微电流源。为输入级、中间级和输出级提供合适的静态工作点。一个输出端任务2.6集成运放及其应用集成运算放大器的符号国家标准符号uou+u–Au–u+uoA同相输入端反相输入端同相输入端,标注“+”,表示输出电压与此输入端的电压相位相同;反相输入端,标注“-”号,表示输出电压与此输入端的电压相位相反。
国内外常用符号任务2.6集成运放及其应用P71-722.6.2集成运算放大器的理想模型01集成运放的电压传输特性
集成运放的电压传输特性是指运放输出电压与输入电压(即同相输入端与反相输入端之间的差值电压)之间的关系曲线当
为小信号时,输出与输入成线性放大关系,此时称运放工作在线性区;任务2.6集成运放及其应用
称为差模开环放大倍数(也叫差模开环电压增益),一般运放在100~120dB,高增益运放可达140dB以上,所以集成运放电压传输特性中的线性区范围非常窄。,当输入电压
超过线性范围时,运放输出达到饱和,输出只有两种情况,
和
,此时称运放工作在非线性区。任务2.6集成运放及其应用02理想运放模型在实际应用电路中,通常都将集成运放的性能指标理想化,即将其看成理想运放。6)开环带宽:fBW4)共模抑制比:KCMR2)差模输入电阻:
Rid3)输出电阻:Ro
01)差模开环放大倍数:Aod5)输入失调电压、输入失调电流及其温漂为0传输特性线性区OuiduoUomax–Uomax非线性区非线性区任务2.6集成运放及其应用03理想运放的工作区及特点(1)线性区的两个特点1)
u+
u–(虚短)证:u+–
u–=uo/Aud02)i+
i–0(虚断)证:i+=uid/Rid0同理i–0(2)非线性区的两个特点1)u+>u–时,uo=UOMu+<u–时,
uo=–UOM2)i+
i–0(虚断)(两值性)任务2.6集成运放及其应用01比例运算电路
集成运算放大器的线性应用主要表现在构成各种运算电路,在分析这些电路时,常将运放看为理想运放,利用“虚短”和“虚断”的概念。P72-762.6.3集成运算放大器的线性应用(1)反相比例运算电路RP:平衡电阻(由于运放的输入级是差动放大电路,为使两输入端对地直流电阻相等)RP=R1//Rf任务2.6集成运放及其应用虚断虚地
为比例系数,也是反相比例运算电路的闭环电压放大倍数。讨论:如何设计一个反相器?任务2.6集成运放及其应用【例2-3】在图2-45所示的反相比例运算电路中,已知,求该电路的电压放大倍数和平衡电阻的值。解:电压放大倍数:平衡电阻:任务2.6集成运放及其应用(2)同相比例运算电路根据“虚短”、“虚断”的特点,有:可得:整理可得:或在该电路中,如果则
电压跟随器任务2.6集成运放及其应用【例2-4】电压-电流(U-I)变换电路是比例运算电路的一个实际应用,可以用来产生与输入电压比例的输出电流。如图2-48是一个同相输入的U-I变换电路,试写出负载电流与输入电压的关系。解:根据“虚短”、“虚断”有可得:所以:
可以看出,负载电流与输入电压成正比,且与负载电阻的大小无关任务2.6集成运放及其应用02加法运算电路(1)
反相加法运算电路方法一:节点电流法if=i1+i2+i3若
R1=R2=R3=Rf
uo=-(ui1+ui2+ui3)则任务2.6集成运放及其应用方法二:利用叠加原理设
单独作用时的输出电压为利用同样方法,分别求出
和
单独作用时的输出电压
和任务2.6集成运放及其应用(2)同相加法运算电路
同相加法运算电路物理意义清楚,但计算和调试都相对繁琐,对电阻要求也高,实际应用较少。任务2.6集成运放及其应用03减法运算电路根据“虚断”的特点,分析电路可得:又因为“虚短”若
,则输出电压为:若任务2.6集成运放及其应用04积分运算电路
时间常数
=
RC根据“虚短”、“虚断”的特点,有:当电路输入信号为直流信号时,即则积分电路是控制和测量系统重要单元,广泛应用于波形变换、定时和延时电路中。任务2.6集成运放及其应用05微分运算电路根据“虚短”、“虚断”的特点,有:对于电容有可得:任务2.6集成运放及其应用P76-792.6.4集成运算放大器的非线性应用
当运算放大器工作于开环状态,由于开环电压放大倍数很高,即使输入端有一个非常微小的差值信号,也会使集成运放达到饱和,使运算放大器工作在非线性区。电压比较器是集成运算工作在非线性区的最常见的应用01单限电压比较器
它是一种简单的电压比较器,它将输入信号与某个固定的电压进行比较,因为只有一个比较值,故称作单限电压比较器,任务2.6集成运放及其应用由理想集成运放工作在非线性区的特点“虚断”和“两值性”可知:当当电压传输特性曲线把输出电压跳变时刻对应的输入电压称为阈值电压或者门限电压,用
表示,单限电压比较器门限电压就是任务2.6集成运放及其应用当门限电压
时,输入电压每次经过0V就会发生跳变,我们称这样的电路过零比较器。
实际应用过程中,为了限制集成运放的差模输入电压,保护其输入级,可加二极管限幅电路,为了满足负载的需要,常在集成运放的输出端加稳压管限幅电路,从而获得合适的输出电压任务2.6集成运放及其应用02滞回电压比较器
单限电压比较器电路比较简单,但当输入电压在基准电压值附近有干扰的波动时,将会引起输出电压的跳变,可能致使电路的执行电路产生误动作。为了提高电路的抗干扰能力,常常采用滞回电压比较器。(a)滞回电压比较器电路根据叠加原理可知,同相输入端的电压为:任务2.6集成运放及其应用输入信号由小变大当ui足够低时,uo=+UZ,同相输入端电压:当ui升高到U+时,比较器发生翻转。uo=-UZ
此时,所对应的门限电压称为上限门限电压,用UT+表示:ui>UT+以后,uo=-UZ保持不变。OuiuOUT+UZ-UZ上门限任务2.6集成运放及其应用输入信号由大变小当ui足够大时,uo=-UZ,同相输入端电压:当ui降低到U+时,比较器发生翻转。uo=+UZ
此时,所对应的门限电压称为下限门限电压用UT-表示:ui<
UT-以后,uo=+UZ保持不变。OuiuOUT-UZ-UZ下门限任务2.6集成运放及其应用特点:OuIuOUT+UT-UZ-UZ上门限下门限UT=UT+
-UT-UT回差电压ui
上升时与上门限比,ui
下降时与下门限比。调整Rf和R2的大小,可改变比较器的门限宽度。
任务2.6集成运放及其应用【例2-5】在图2-57所示的滞回电压比较器电路中,已知双向稳压管的稳定电压为,,,输入信号为,试求该电路的门限电压,并画出输出波形。解:由于电路参考电压
,
,可知,电路的上限门限电压和下限门限电压分别为:任务2.7放大电路中的反馈
了解反馈的概念
掌握反馈的类型和判别方法
了解负反馈的四种组态
了解负反馈对放大电路性能的影响
能够找出电路中的反馈并判断出反馈类型知识目标能力目标任务2.7放大电路中的反馈
反馈不仅是改善电路性能的重要手段,而且也是电子技术和自动调节原理中的一个基本概念。在实际使用的电路中,基本都有反馈。P822.7.1反馈的概念
将放大电路的输出量(输出电压或输出电流)的一部分或者全部,通过一定的电路形式(反馈网络)回送到输入回路,用来影响输入量(输入电压或输入电流)的措施称为反馈。正向传输反向传输
开环
闭环输入输出放大电路反馈网络任务2.7放大电路中的反馈
在具有反馈的放大电路中:基本放大电路的主要功能是放大信号;反馈网络的主要功能是传输反馈信号。
判断一个放大电路是否存在反馈,我们主要看输入、输出之间是否存在有效的反馈回路,若存在,则该电路具有反馈,如果不存在,则该电路不存在反馈。有反馈吗?无反馈任务2.7放大电路中的反馈P832.7.2反馈的类型及作用正反馈:反馈使净输入电量增加,从而使输出量增大。负反馈:反馈使净输入电量减小,从而使输出量减小。01正反馈和负反馈作用:引入负反馈可以从许多方面改善放大电路的性能,其应用非常广泛,几乎在所有实用的放大电路中都适当地引入了负反馈;而正反馈主要用于波形产生电路中,以构成自激振荡。放大电路中的反馈可以从不同角度
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