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文档简介
模拟电子技术梁长垠教授项目一直流稳压电源电路的制作与测试梁长垠教授项目概述主要内容:稳压电源基础知识二极管稳压电路三极管稳压电路集成稳压电路开关型稳压电源电源基本功能01常用电源分类02直流电源结构03电源技术指标04直流电源特点05一、电源基本功能电源基本功能:为用电设备提供稳定的直流或交流电能。电源应用场景:(1)家用电器(2)电子电气设备(3)军事设备(5)医疗产品(6)交通设施(4)通信设备
┆电源基本功能01常用电源分类02直流电源结构03电源技术指标04直流电源特点05二、常用电源分类化学电源:铅酸电池、干电池、锂电池、镍氢电池…
(主要用于汽车、小型电子产品等)线性电源:二极管并联稳压、三极管串联稳压、集成稳压…
(主要用于模拟与数字电子电路等)开关电源:脉冲调频型、脉冲调宽型;自激式、它激式…
(主要用于家用电器,如电视机、电脑等)一般分类:化学电源、线性电源、开关电源二、常用电源分类交流稳压电源:交流稳压器直流稳压电源:一般指线性稳压电源,先将交流降压再经整流、滤波、稳压后得到直流电压按类型分类:交流稳压电源、直流稳压电源、开关稳压电源逆变式稳压电源
开关稳压电源:先将交流电整流为脉动直流,滤波后再通过控
制开关管的导通与截止,输出一个高频的脉冲
电压,再经过整流滤波,变成稳定的直流电逆变式稳压电源:将直流电转换成定频定压或调频调压的交流电二、常用电源分类普通电源:直流电源
交流电源
逆变电源
线性电源
开关电源
变频电源…特种电源:安防电源
激光电源
医疗电源
军用电源…按用途分类:普通电源、特殊电源电源基本功能01直流电源分类02直流电源结构03电源技术指标04直流电源特点05三、直流电源结构线性电源:电源变压器:电源变压器的作用是将220V的交流电压变为几伏至几
十伏的交流电压。整流电路:利用二极管的单向导电性将交流电压变换成脉动的直流电压。滤波电路:一般由电容、电感等无源元件组成,其作用是将脉动直流电
压中的脉动成分滤掉,使其输出的直流电压比较平滑。稳压电路:用电子电路的控制作用,在输入电压或负载变化时保持输
出电压基本不变。*高级电源中还设有过压保护、过流保护、过热保护等。三、直流电源结构整流滤波电路:对220V交流整流,经电容滤波后得到300V直流开关电源:开关变压器:与开关管构成自激振荡器,将输入直流调制成高频脉
冲电压,起能量传递与转换作用控制电路:检测取样输出直流电压,并将其与基准电压比较,进行
放大,控制开关管的导通与截止时间次级整流滤波电路:将开关变压器输出的高频交流电压整流滤波得到
需要的直流电压。电源基本功能01直流电源分类02直流电源结构03电源技术指标04直流电源特点050四、电源技术指标1、特性指标(1)输出电压范围(2)输出负载电流范围(3)最大输入-输出电压差(4)最小输入-输出电压差2、质量指标(1)电压调整率(2)电流调整率(3)纹波电压电源基本功能01直流电源分类02直流电源结构03电源技术指标04直流电源特点05五、直流电源特点1、精度高2、稳定性好6、使用方便5、纹波小8、体积大3、宽范围输入电压4、高效率、低损耗7、便于维护本次课程到此结束,再见梁长垠教授模拟电子技术梁长垠教授项目一直流稳压电源电路的制作与测试梁长垠教授二极管结构01二极管特性02二极管参数03二极管分类04一、二极管结构1.半导体材料导体:
允许电子在粒子之间自由流动的材料。导体是指电阻率很小且易于传导电流的物质。例如:金属物体。绝缘体:
电子从原子到原子和分子到分子之间无法自由流动的材料。绝缘体是导电能力较弱的一类物质,也就是指不能导电的物质。例如:橡胶、塑料、玻璃、瓷器等。半导体:
导电能力介于导体和绝缘体之间且导电能力易于受到外界的物理化学因素影响的一类物质。例如:硒、锗、硅以及砷化镓化合物等。一、二极管结构1.半导体材料(1)本征半导体(2)杂质半导体本征半导体是一种单晶体半导体材料,在这种晶体内不含有其他类的原子,电子与空穴的浓度相等。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。根据掺入的杂质元素不同,可分别形成N型半导体和P型半导体。通过控制掺入杂质元素的浓度就可控制杂质半导体的导电性能。在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼),则会形成P型半导体,此时空穴的浓度远大于电子的浓度;如果在纯净的硅晶体中掺杂少许的五价元素(如砷或磷),则会形成N型半导体。一、二极管结构1.半导体材料(3)PN结形成当P型半导体和N型半导体接合在一起的时候,由于P型半导体中空穴浓度高,而N型半导体中电子浓度高,因此会形成一个扩散运动,P型半导体中空穴会向它浓度低的地方扩散,从而扩散到N型区,N型半导体的电子也会向它浓度低的地方扩散,从而扩散到P型区。这样一来,P型区剩下不能自由移动的负离子,而N型区剩下不能自由移动的正离子,一正一负,在PN结内部形成了一个从左往右的内电场,并且内电场的方向是由N区指向P区。一、二极管结构1.半导体材料(3)PN结形成随着扩散运动的进行,空间电荷区会逐渐变宽,内电场也变得越来越强,内电场对多数载流子的扩散运动将起到阻碍的作用。但对少数载流子来说,在内电场的作用下,P区中的少数载流子非常容易渡过空间电荷区进入N区,而N区中的少数载流子也非常容易渡过空间电荷区进入P区,这种少数载流子在内电场作用下的运动,称为漂移运动。当PN结无外加电压时(即PN结处于自由状态下),扩散和漂移运动在一定条件下达到了动态平衡,从而空间电荷区的宽度处于一个相对稳定的状态,这个空间电荷区一般称为PN结。一、二极管结构1.半导体材料(4)PN结的特性PN结具有单向导电性,若外加电压使电流从P区流到N区,PN结呈低阻性,所以电流大;反之是高阻性,电流小。如果外加电压使PN结P区电位高于N区电位称为加正向电压,简称正偏;此时外加的正向电压有一部分降落在PN结区,方向与PN结内电场方向相反,削弱了内电场。于是,内电场对多子扩散运动的阻碍减弱,扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流,PN结呈现低阻性。如果外加电压使PN结P区的电位低于N区的电位称为加反向电压,简称反偏。此时外加的反向电压有一部分降落在PN结区,方向与PN结内电场方向相同,加强了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍增强,扩散电流大大减小。此时PN结区的少子在内电场作用下形成的漂移电流大于扩散电流,PN结呈现高阻性。一、二极管结构2.二极管的结构(1)二极管的结构与电路符号二极管(diode)是在一个PN结的两端各引出一根引线(管脚),用外壳封装起来构成的。其中一段称为二极管的正极(或阳极),另一端称为二极管的负极(或阴极)。二极管内部的PN结是采用特殊的制造工艺,在同一块半导体基片的两边分别形成N型半导体和P型半导体时自动形成的。二极管的结构电路符号一、二极管结构2.二极管的结构(2)二极管的外形结构二极管有玻璃封装、塑料封装、金属封装等几种形式。玻璃封装的一般为点接触型,工作电流小但工作频率高,常用于小信号检波;塑料封装、金属封装的一般为面接触型,工作电流大,频率低,常应用于大功率整流等电路中常见二极管的外形结构二极管结构01二极管特性02二极管参数03二极管分类04二、二极管的特性1.理想二极管的特性对一个理想的PN结二极管,其伏安特性曲线如图(a)所示。当施加反向电压时,二极管处于截止(断开)状态,通过二极管的电流iD为零,如图(b)所示;当通过二极管的电流大于零时,二极管处于导通(接通)状态,二极管两端的电压uD为零,如图(c)所示。二、二极管的特性2.实际二极管的特性对实际的二极管,当对其加上正向偏置电压VIBAS时,其两端的端电压并不为零,而是为一固定值。因此,实际的二极管模型如图(a)所示,此时,二极管等效为一个闭合开关串联一个等效电压源,而且电压源的电压等于对应二极管的门槛(开启)电压(硅管约为0.7V,锗管约为0.3V)。当对二极管施加反向偏置电压VIBAS时,二极管仍等效为一个断开的开关,如图(b)所示。实际硅二极管的I-V特性曲线如图(c)所示。二、二极管的特性3.二极管的伏安特性正向特性:硅管特性曲线的①段为正向特性,是二极管正偏时两端uD与通过二极管电流iD的关系曲线。反向特性:伏安特性曲线的②段为反向特性,是二极管外加反向电压时两端电压
和通过二极管电流
的关系曲线。在反向电压小于反向击穿电压UBR时,反向电流很小,而且与反向电压的大小几乎无关。反向击穿特性:伏安特性曲线的③段为反向击穿特性,当反向电压增大到UBR时,反向电流急剧增大,称为二极管的反向击穿(电击穿),其中UBR称为反向击穿电压。二、二极管的特性4.二极管的温度特性温度特性:PN结二极管是温度的敏感器件,温度变化对其伏安特性的影响主要表现为:随着温度的升高,其正向特性曲线左移,即正向压降减小。对于硅材料二极管,一般在室温附近时温度每升高1°C,正向压降减小2mV左右;温度每升高10°C,反向电流大约增大1倍左右。根据二极管的特性,在电子技术领域可构成多种应用电路。例如,利用二极管的单向导电性可实现整流、检波;利用正向恒压特性可实现限幅;利用反向特性可实现稳压;利用其温度特性可实现电路的温度补偿、温度检测等。二极管结构01二极管特性02二极管参数03二极管分类04三、二极管的参数二极管的主要参数(1)最大正向电流IFM
IFM指二极管长时间工作时允许通过的最大正向平均电流。(2)最高反向工作电压URM
URM指允许加在二极管上的反向电压的最大值(峰值)。
通常取二极管反向击穿电压的一半。(3)最高工作频率fMfM指保证二极管具有良好的单向指导电性性能的最高工作频率。(4)反向恢复时间trrtrr指二极管上所加电压由正向突然变为反向时,电流由很大衰
减到反向最小时所需的时间,一般为纳秒(ns)级。二极管结构01二极管特性02二极管参数03二极管分类04四、二极管的分类分类方法与种类简要说明按照材料锗二极管一般用于检波硅二极管普通二极管,较常用按照外形封装塑料封装二极管普通二极管使用金属封装二极管大功率整流二极管用玻璃封装二极管稳压、检波、开关等二极管使用按照结构工艺点接触型二极管PN结静电容量小,适用于高频及小信号检波、限幅等面接触型二极管主要用于大电流整流电路肖特基型二极管适用于做高频和快速开关,太阳能电池等外延型二极管适用于制作高灵敏度变容二极管扩散型二极管适用于大电流整流四、二极管的分类分类方法与种类简要说明按照功能整流二极管专用于整流稳压二极管专用于直流稳压开关二极管专用于电子开关检波二极管专用于将中高频信号中的低频解调变容二极管用于数字调谐电路发光二极管可见光用于各种信号指示,不可见光用于遥控光敏二极管对光有敏感作用实现光电转换激光二极管专用于发射一定波长的激光雪崩二极管适用于微波领域的高频振荡双基极二极管常用于张驰振荡器恒流二极管能在很宽电压范围输出恒定的电流本次课程到此结束,再见梁长垠教授模拟电子技术梁长垠教授项目一直流稳压电源电路的制作与测试梁长垠教授二极管识别01二极管检测02二极管判断03二极管应用04一、二极管识别1.直观检查法识别普通二极管正负极二极管正、负极的判别,可采用直观辨认法。通常在二极管的封装外壳上均印有型号和标记,标记有箭头、色端标识等多种形式。①
箭头所指方向或者靠近色环的一端为负极②有色带标识的一端为负极。③对于大功率二极管,带螺纹的一侧为负极。2.直观检查法识别发光二极管正负极①
引脚长的为正极,短的为负极。②内部,支架大衔接的引脚是负极,支架小的连接的引脚是正极一、二极管识别3.万用表检查法识别二极管正负极指针式万用表置R×100或R×1k挡,红黑表笔分别接被测二极管的两极,测量其正反向阻值大小;交换两表笔位置再测一次,两次所测得阻值较小的一次,黑表笔所接的是二极管的正极,红表笔所接的是二极管的负极。一般地,二极管的正向电阻为几百欧,反向电阻为数百千欧。当使用数字万用表时,将表置于PN结挡位,两支表笔分别接二极管的两根引脚,如果此时显示“1”,则说明红笔接的是二极管的负极,黑笔接的是二极管的正极。如果数字万用表显示“600”左右,则红笔接的是二极管的正极,黑笔接的是二极管的负极。二极管识别01二极管检测02二极管判断03二极管应用04二、二极管检测
二极管质量检测:通过测量二极管的正反向电阻,可判别出二极管的质量好坏。指针式万用表测量时,对于硅管常采用R×1k挡,正向电阻为几百至几千欧,反向电阻为无穷大。对于锗管,常采用R×100挡,其正向电阻为100Ω~1kΩ,反向电阻大于几百千欧。正反向电阻相差越大,二极管的质量越好。如果测量出的正反向电阻均为无穷大,说明二极管内部已开路;若测量出的正反向电阻均为零或近似为零,则说明二极管内部已短路。数字式万用表测量时,将表置于PN结挡位,两支表笔分别接二极管的两根引脚,如果此时显示“1”;对调表笔接二极管如果数字万用表显示“600”左右,则说明二极管质量是好的。二极管识别01二极管检测02二极管判断03二极管应用04三、二极管判断0000001.判别是硅管还是锗管2.判别稳压管与开关管
在对二极管正向电阻进行测量时,若万用表指针指在刻度盘的中间靠右位置,则被测二极管是硅管;若指在刻度盘右侧,则为锗管。通常情况下,检波二极管使用锗管,整流二极管使用硅管。也可以用图示方法判别:若测得二极管正向压降为0.5~0.7V,则被测二极管是硅管;若测得二极管正向压降为0.1~0.3V,则被测二极管是锗管。用R×1k挡先判断正、负极,然后将万用表置于R×10k挡,黑表笔接负极,红表笔接正极,若反向电阻仍很大,则为开关二极管;若此时的反向电阻变得较小(与R×1k挡测出的值比较),则该管为稳压管。稳压管的稳压值测试二极管识别01二极管检测02二极管判断03二极管应用04四、二极管应用1.二极管限幅电路四、二极管应用2.二极管半波整流电路负载两端直流电压平均值负载电流平均值二极管承受最高反向电压四、二极管应用3.二极管全波整流电路负载两端直流电压平均值负载电流平均值二极管承受最高反向电压四、二极管应用4.二极管全波整流电容滤波电路输出电压平均值滤波电容选取滤波电容一般几十到几千微法,耐压四、二极管应用5.二极管稳压电路限流电阻R的选取范围
电网电压↑→UI↑→UO(UZ)↑→ID↑→IR↑→UR↑┐UO↓←—---——---———┘基尔霍夫电流定律
IR=IZ+I0基尔霍夫电压定律
UI=UR+U0
UZ=U0本次课程到此结束,再见梁长垠教授模拟电子技术梁长垠教授项目一直流稳压电源电路的制作与测试梁长垠教授三极管结构01三极管特性02三极管参数03三极管分类04一、三极管结构1.三极管结构与电路符号三极管,又称双极型晶体管(BipolarJunctionTransistor,BJT)。三极管内部有两个背靠背的PN结,有三个电极,分别称为集电极c、基极b、发射极e。P区靠背时构成NPN型,N区靠背时构成PNP型。一、三极管结构三极管的外形结构常见三极管的外形结构三极管结构01三极管特性02三极管参数03三极管分类04二、三极管的特性1.输入特性输入特性是指当集电极与发射极之间的电压
为一常数时,加在三极管基极与发射极之间的电压uBE与基极电流iB之间的关系
2.输出特性输出特性是在基极电流IB一定的情况下,三极管的集电极电流iC与集射极之间的电压uCE之间的关系,即
三极管工作在放大状态时,可以进行电压、电流或功率的放大,三极管只工作在饱和导通或截止状态时可以作为开关来使用。三极管结构01三极管特性02三极管参数03三极管分类04三、三极管的参数三极管常用参数:(1)电流放大系数直流电流放大系数
:定义为三极管的集电极电流IC与基极电流IB之比,即
=IC/IB。
有时用hFE表示。交流电流放大系数β:定义为三极管的集电极电流ΔiC与基极电流ΔiB之比,即β=ΔiC/ΔiB。β有时用hFE表示。(2)极间反向电流集电极-基极间的反向电流ICBO:指发射极开路时,集电极—基极间的反向电流,也称集电结反向饱和电流。当温度升高时,
ICBO急剧增大,温度每升高10℃,
ICBO增大一倍。集电极-发射极间的反向电流
ICEO:指基极开路时,集电极—发射极间的反向电流,也称集电结穿透电流。它反映了三极管的稳定性,其值越小,受温度影响也越小,三极管的工作就越稳定。三、三极管的参数三极管极限参数:集电极最大允许电流ICM:集电极电流IC过大时,β将明显下降,ICM
为β下降到规定允许值(一般为额定值的1/2~2/3)时的集电极电流。集电极最大允许功率损耗PCM
:管子工作时,
UCE
的大部分降在集电结上,因此集电极功率损耗
,近似为集电结功耗,它将使集电结温度升高而使三极管发热致使管子损坏。工作时的PC必须小于PCM
。反向击穿电压U(BR)CEO、
U(BR)CBO、U(BR)EBO:
U(BR)CEO
为基极开路时集电结不致击穿,施加在集电极—发射极之间允许的最高反向电压;
U(BR)CBO为发射极开路时集电结不致击穿,施加在集电极—基极之间允许的最高反向电压;U(BR)EBO为集电极开路时发射结不致击穿,施加在发射极—基极之间允许的最高反向电压。通常U(BR)CEO
为几十伏,U(BR)EBO
为数伏到几十伏。
三极管结构01三极管特性02三极管参数03三极管分类04四、三极管分类三极管的分类方法按内部PN结组合PNP型NPN型按制造材料按功率大小可按工作频率硅管锗管高频管低频管小功率管中功率管大功率管按装配方式贴片式插入式按封装形式金属封装塑料封装陶瓷封装本次课程到此结束,再见梁长垠教授模拟电子技术梁长垠教授项目一直流稳压电源电路的制作与测试梁长垠教授三极管识别01三极管判别02三极管选用03三极管应用04一、三极管识别三极管的识别内容主要包括对三极管极性和类型识别两大方面。常用的方法有直观识别法、字符标志识别法和检测识别法等三种。(1)直观识别法直观识别法是指根据三极管管脚排列规律和维修人员的经验,对三极管各引脚极性进行识别的方法。目前使用的三极管,大多是金属封装或塑料封装形式。对金属封装的三极管,其引脚分别如图所示。一、三极管识别(1)直观识别法对塑料封装的三极管,其引脚分别如图所示。(2)字符标志识别法字符标志识别法是指通过三极管表面所标注的字符代号,按照相应的命名规则对三极管材料和类型进行识别的方法。三极管识别01三极管判别02三极管选用03三极管应用04二、三极管判别三极管的判别主要是针对三极管的类型与引脚功能进行判别。具体可采用晶体管特性图示仪或万用表对三极管进行测量,进而判别出三极管材料、极性的方法。①判别基极和管子型号
将万用表置R×100或R×1k档,用黑表笔接三极管的某一管脚,红表笔分别接三极管的另外两个管脚,直到出现测得的两个电阻都很小,黑表笔所接的管脚是NPN管的基极。若没有出现上述情况,则应将红表笔接三极管的某一管脚,黑表笔分别接三极管的另外两个管脚,直到出现测得的两个电阻都很小,红表笔所接的管脚是PNP管的基极。二、三极管判别②判别集电极和发射极
将万用表置R×1k档,两表笔同时分别接管子另外两个引脚,用一只几十千欧的电阻或用湿润的手指接于基极与假定的集电极之间,观察表针摆动情况;然后再用同样方法交换两表笔测量一次,如图所示。对于NPN型管,表笔摆动较大的一次,黑表笔所接的是三极管的集电极,红表笔接的是三极管的发射极。对于PNP型管,表笔摆动较大的一次,红表笔所接的是三极管的集电极,黑表笔接的是三极管的发射极。二、三极管判别③判别锗管和硅管
通过用万用表测量两个PN结的正反向电阻,可以判别出是锗管还是硅管。一般地,硅管正向电阻约为3~10kΩ,锗管的约为几百欧姆;硅管的反向电阻大于500kΩ,锗管的大于100kΩ。④估测直流电流放大倍数β用上述判别集电极、发射极的方法,观察表针的摆动情况,表针摆动越大,说明电流放大倍数越大。也可利用晶体管图示仪或数字万用表自带的功能插孔直接测量。⑤估测反向漏电流ICEO万用表置R×1k档,将基极开路,测量集电极-发射极间电阻。对于PNP管,红黑表笔分别接集电极和发射极(NPN管则相反),测得的阻值越大,说明其反向漏电流越小,三极管性能就越稳定。通常的ICEO硅管小于锗管,高频管小于低频管,小功率管小于大功率管。二、三极管判别数字万用表检测识别法:采用数字万用表判别三极管的方法有较大不同,因为对数字式万用表,黑表笔接的是表内电池的负极,红表笔接的是正极。可按照三极管由两个二极管衔接的结构原理,可参照二极管检测方法。另外,测量时不是使用欧姆档,而是使用PN结档测量;也可以通过测量三极管的发射结判别管子材料,若测得为200,则是锗管,若测得是600,则是硅管。当反向测量PN结时,表中读数为“1”。大部分的数字万用表上有专门测试三极管的插孔,直接插入测试即可。三极管识别01三极管判别02三极管选用03三极管应用04三、三极管的选用
对三极管的选用,要根据电路的要求选择管子的类型,根据信号特点选择管子的种类,根据电路的工作情况选择管子的性能。例如,在功率放大电路中,应选用中、大功率管,在工作频率高的电子调谐器中,应选用超高频管。另外,管子的特征频率一般应为工作频率的3~10倍。
三极管的代换,主要是考虑管子的类型、材料、用途及管脚排列方式,最好是采用同型号、同规格或性能相近的管子。高性能的管子可代换低性能的管子。三极管识别01三极管判别02三极管选用03三极管应用04四、三极管的应用1.三极管放大电路三极管的应用主要是用作信号放大与电子开关。2.三极管开关电路三极管放大器直流电路
线性串联型稳压电路截止状态
饱和状态四、三极管的应用3.三极管串联稳压电源(1)三极管串联稳压电路四、三极管的应用(2)三极管串联稳压电路原理
三极管工作在放大状态,由取样、基准、比较放大和调整四部分组成。
其中,调整管T1为调整管,与负载电阻RL相串联;R1、R2、RP组成输
出电压分压取样电路,取出输出电压的一部分作为反馈电压,加T2的基极;
R3、D组成稳压管稳压电路,提供基准电压;T2、R4构成比较放大电路,
将基准电压和取样电压进行比较并放大后,直接馈入调整管基极。R4是
T2的集电极负载电阻并兼作T1的基极偏置电阻。
当负载RL减小,或者输入电压Ui升高,欲使输出电压上升时,稳压过程:
反之,输出电压欲下降,电路将产生与上述相反的控制过程。本次课程到此结束,再见梁长垠教授模拟电子技术梁长垠教授项目一直流稳压电源电路的制作与测试梁长垠教授集成稳压电源结构01集成稳压电源分类02固定输出稳压电源03可调输出稳压电源04一、集成稳压电源结构集成线性稳压器内部包括调整电路、采样电路、基准电路、放大电路、过热过流保护电路等。集成稳压电源结构01集成稳压电源分类02固定输出稳压电源03可调输出稳压电源04二、集成稳压电源分类集成稳压电源可分为固定输出集成稳压器与可调输出集成稳压器两大类。固定输出稳压器集成稳压电源78XX系列(正电源)(7805、7812、7815、7824)79XX系列(负电源)(7905、7912、7915、7924)可调输出稳压器117系列(1.2~37V正电源)(LM117、LM217、LM317)337系列(-1.2~-37V负电源)(LM137、LM237、LM337)集成稳压电源结构01集成稳压电源分类02固定输出稳压电源03可调输出稳压电源04三、固定输出稳压电源1.固定输出稳压电源规格与引脚功能78XX、79XX规格主要有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V按输出电流大小可分78(79)L(0.1A)、78(79)M(0.5A)、78(79)(1.5A)、78(79)T(3A)、78(79)H(5A)系列78系列集成稳压器输入与输出电压最小压差为2V(输入电压高于输出电压2V),且输入电压不得高于35V(7824允许40V)。79系列集成稳压器输入与输出电压最小压差为2V(输入电压低于输出电压2V),且输入电压不得高于-33V(7824允许-38V)。三、固定输出稳压电源2.固定输出基本应用电路固定正电压输出固定负电压输出固定正、负双电压输出C1抗干扰电容,C2防自激电容。一般用频率特性好的陶瓷或钽电容三、固定输出稳压电源3.提高输出电压应用电路U0=UXX+UZ外接稳压二极管升压电路U0≈UXX(1+R2/R1)外接电阻升压电路三、固定输出稳压电源4.提高输出电流应用电路外接大功率三极管扩流电路(扩大n倍)集成稳压器并联扩流电路集成稳压电源结构01集成稳压电源分类02固定输出稳压电源03可调输出稳压电源04四、可调输出稳压电源1.可调输出稳压电源规格与引脚功能常用三端可调集成稳压器:输出正电压的117、317系列;输出负电压的137、337系列;三个端子分别为输入端、调整端和输出端。对117系列,当输入电压在5~40V之间变化时,输出电压可在1.2~37V之间可调;对337系列,当输入电压在-5~-40V之间变化时,输出电压可在-1.2~-37V之间可调。LM117、217、317输出电压可调集成稳压器除工作温度范围参数不同(117:-55~+150°C;217:-25~+150°C;317:0~+125°C)外,其余电路参数均相同。四、可调输出稳压电源2.317稳压电源内部结构内部电路主要由电流源电路,基准电压电路,比较误差放大电路和偏置电路等构成。稳压器的基准电压为1.2V,如果外部接上图示的调整电阻R1、R2,由深度负反馈的特点,误差比较放大器总是想让R1上的电压与基准电压相同,即可推知UR1=VREF。输出电压可以近似表示为VO≈VREF(R2/R1+1)=1.2(R2/R1+1)实际运用中VREF常取1.25V。四、可调输出稳压电源3.单路可调稳压电源应用电路输出电压为VO≈VREF(RP/R1+1)(1)R1的取值范围应适当,一般取120~240。(2)
LM317输入电压不得高于40V。输入输出电压最小压差2V。(3)电容C4用于旁路RP两端的纹波电压。D2用于输出端短路时提供C4放电回路,D1用于输入端短路时提供C3的放电回路,以防损坏LM317。
四、可调输出稳压电源4.双路可调稳压电源应用电路
利用LM317/LM337构成的双路可调输出稳压电源电路,当输入为5~40V变化时,输出为1.2~32V的直流电压;当输入为-5~-40V时,输出为-1.2~-37V。本次课程到此结束,再见梁长垠教授模拟电子技术梁长垠教授项目二基本放大电路的制作与测试梁长垠教授基本放大电路组成01放大电路三种组态02放大电路性能指标03放大电路典型应用04一、基本放大电路组成1.基本放大电路组成基本放大电路可以看作是一个二端口网络,通常由放大电路、直流电源、输入信号源和输出负载等组成,结构如图。2.基本放大电路个部分作用信号源:需要被放大的信号,包括前级电子电路输出的小信号、来自传感器输出转换来的微弱电信号、来自信号发生器输出的信号。放大电路:由放大器件组成,放大器件可以是晶体三极管、场效应管、集成运算放大器,主要作用是进行电压、电流,或者是功率放大。直流电源:给放大器件提供偏置电压,以及进行信号放大所需要的能量。负载:把经过放大的信号承接出来,是把电能换成其他形式能的装置。基本放大电路组成01放大电路三种组态02放大电路性能指标03放大电路典型应用04二、放大电路三种组态1.放大电路三种组态共发射极电路:放大电路的输入回路和输出回路以发射极为公共端共基极电路:放大电路的输入回路和输出回路以基极为公共端共集电极电路:放大电路的输入回路和输出回路以集电极为公共端共发射极电路共基极电路共集电极电路2.三种组态电路特点基本放大电路组成01放大电路三种组态02放大电路性能指标03放大电路典型应用04三、放大电路性能指标1.放大倍数(1)电压放大倍数
输出电压与输入电压之比。(2)电流放大倍数
输出电流与输入电流之比。(3)功率放大倍数输出功率与输入功率之比。在工程上放大倍数常用分贝(dB)来表示,称为增益。分别电压为
电压增益电流增益功率增益某放大器电压放大倍数分别为10、100、1000倍时,对应电压增益分别为20dB、40dB、60dB。放大倍数每增加1倍,增益增加大约6dB。三、放大电路性能指标2.输入电阻从放大电路的输入端看进去的等效电阻被称为放大电路的输入电阻,定义为Ui和Ii代表输入端口的输入电压和输入电流
放大电路的输入电阻相当于信号源的负载,其大小决定了放大电路从信号源得到的信号幅度的大小。一般情况下,放大电路的信号源(电压源)比较微弱,带负载的能力差。放大电路输入电阻大,则取用信号源电流就小,对信号源的影响就小。因此一般电子设备的输入电阻都很高。三、放大电路性能指标3.输出电阻从放大电路输出端看进去的等效电阻,定义为在输入电压源短路(电流源开路)并保留
和负载开路(因为负载并不属于放大电路)的情况下,放大电路的输出端所加测试电压u0与其产生的测试电流i0的比值输出电阻的大小,决定了放大电路带负载的能力。输出电阻越小,负载上得到的电压信号就越多,负载变化对输出电压大小的影响就越小,称放大电路的带负载能力越强。
三、放大电路性能指标4.通频带宽
基本放大电路组成01放大电路三种组态02放大电路性能指标03放大电路典型应用04四、放大电路典型应用通信设备(手机、对讲机、无线网络。。。)音频放大器(音响系统、电视系统、扬声器系统。。。)医疗器械(体温计、血压计、心电图仪。。。)安防监控(图像、视频放大。。)测量仪器(物理量检测、化学类检测、生物量检测。。。)本次课程到此结束,再见梁长垠教授模拟电子技术梁长垠教授项目二基本放大电路的制作与测试梁长垠教授共射放大电路组成01共射放大电路分析02分压偏置放大电路03共射放大电路应用04一、共射放大电路组成1.固定偏置共发射极放大电路组成T:电流放大作用核心元件Vcc:供电电源RB:基极偏置电阻,通过它向发射结提供正向偏压,获得基极静态电
流,从而能在合适的直流状态下工作。Rc:集电极负载电阻,通过它使集电结获得反向偏压,同时将三极管
放大的集电极电流转换成电压信号。C1、C2:耦合电容,用于信号源与放大电路之间、放大电路与负载之
间的直流隔离作用。基本共发射极放大器组成2.电路中各元件作用电路如图所示。
共射放大电路组成01共射放大电路分析02分压偏置放大电路03共射放大电路应用04二、共射放大电路分析1.静态分析(直流静态工作点)静态工作点参数:IBQ、ICQ、UCEQ2.计算方法(基尔霍夫定律)电路工作条件:交流输入、输出信号均为零,耦合电容可视为开路,直流电源作用下电路中电压、电流均为直流直流通路静态工作点计算方法{二、共射放大电路分析3.动态分析(交流分析)动态参数:电压放大倍数、输入电阻、输出电阻4.分析方法(微变等效电路)电路工作条件:耦合电容可视为短路,直流电源可视为短路共射放大电路组成01共射放大电路分析02分压偏置放大电路03共射放大电路应用04三、分压偏置放大电路1.分压偏置放大电路结构作用:解决固定偏置共射极放大器热稳定性不好的问题,稳定静态工作点2.静态工作点计算{三、分压偏置放大电路3.分压偏置放大电路稳定工作点原理4.动态分析集电极电流与受温度影响而变化的参数β、UBE无关基本放大电路组成01放大电路三种组态02放大电路性能指标03放大电路典型应用04四、放大电路典型应用(1)输出电压与输入电压反相1.共射极放大电路特点(2)既能放大电压信号,也能放大电流信号2.共射极放大电路典型应用低频放大器、多级放大电路的中间级咪头信号放大电路R1电阻是给咪头提供工作电压,通过Rc和R2提供输入偏置电压给三极管,C1是输入信号耦合电容,负责将咪头信号进行耦合并且给三极管将其放大,最终将放大的信号在通过电容C2进行耦合送给麦克风话筒正极,话筒的负极是话筒线外层屏蔽层“铜线网”。本次课程到此结束,再见梁长垠教授模拟电子技术梁长垠教授项目二基本放大电路的制作与测试梁长垠教授共集电极放大电路01共集放大电路分析02共基极放大电路03共基放大电路应用04一、共集放大电路组成1.共集电极放大电路组成共集电极放大器组成集电极通过电源交流接地,输入信号和输出信号以集电极为公共端共集电极放大电路01共集放大电路分析02共基极放大电路03共基放大电路应用04二、共集放大电路分析1.共集电极放大电路静态分析共集电极放大器组成直流通路{二、共集放大电路分析2.共集电极放大电路动态分析交流通路微变等效电路{二、共集放大电路分析3.共集电极放大电路典型应用射随器具有输入电阻高、输出电阻低、电压放大倍数近似等于1、输出电压与输入电压同相位、具有一定的电流放大倍数等特点,在电子电路中得到广泛的应用。(1)作输入级利用高输入阻抗可减小对信号源的影响。(2)作输出级利用低输出阻抗可提高带负载能力,使输出电压稳定。(3)作中间隔离级利用其阻抗变换作用,接在两级共发射极放大电路之间,可减小后级对前级的影响。二、共集放大电路分析3.共集电极放大电路典型应用带自举电路的射极跟随器,可以提高偏置电路的等效电阻,从而保证射极输出器具有足够高的输入电阻T2作为中间级将输入级T1、输出级T3相互隔离开,作用是缓冲、隔离前后级的相互干扰,保证电路的正常工作状态RC移相式振荡电路的输出级为射极输出器。接入T2后,使振荡选频电路与负载支路相隔离,二者互补干扰,电路能够正常工作共集电极放大电路01共集放大电路分析02共基极放大电路03共基放大电路应用04三、共基极放大电路1.共基极放大电路组成发射极作输入端,集电极作输出端,基极为共用端,主要用在高频电路。2.共基极放大电路静态分析与分压偏置共发射极放大电路完全相同3.共基极放大电路动态分析R0=Rc共集电极放大电路01共集放大电路分析02共基极放大电路03共基放大电路应用04四、共基放大电路应用1.共基放大电路特点共基极放大器最突出的特点是输入电阻小,电压放大倍数高,通频带宽,即信号的频率失真小,适合在频率较高的场合使用2.共基放大电路典型应用ANT为鞭状天线,R1,R2、L1、C1、C2、C3、C4、T1构成高频放大电路。R1是T1的基极偏流电阻,作用是向T1提供一个合适的静态工作电流,C3是提供交流通路的高频旁路电容,故本级电路属于共基极放大电路。C1将鞭状天线ANT捕捉到的信号耦合到L1、C2构成的LC并联谐振电路进行带通滤波(87~108MHz),其谐振中心频率为98MHz。经过带通滤波后的信号送入T1的发射极进行放大,放大后的信号从R2取出,经C4耦合到后级的混频电路。FM调频收音机的调频头电路三种组态放大电路
三种组态放大电路比较三极管的各电极获得合适稳定的静态偏置后,信号从不同的电极输入、输出,便构成不同组态的放大电路本次课程到此结束,再见梁长垠教授模拟电子技术梁长垠教授项目二基本放大电路的制作与测试梁长垠教授多级放大电路组成01多级放大电路耦合02多级放大电路分析03多级放大电路应用04一、多级放大电路组成多级放大电路组成:多级放大电路通常由输入级、中间级、输出级组成。输入级:要求输入电阻高,以减小对信号源影响(减小索取信号源的电流),提高净输入电压。一般由共集电极电路或场效应管放大电路组成。中间级:中间级通常要求有足够的电压放大倍数,多级放大器的增益大部分由中间级承担,一般由共发射极电路组成。输出级:输出级有两个要求:一是输出电阻要小,即带负载能力要强;二是要有一定的输出功率。因此,输出级一般也由共集电极电路组成。多级放大电路组成01多级放大电路耦合02多级放大电路分析03多级放大电路应用04二、多级放大电路级间耦合1.直接耦合2.阻容耦合3.变压器耦合能够放大变化缓慢的信号,便于集成化,但Q点相互影响,存在零点漂移现象静态工作点相互独立;不能放大直流或变化缓慢的信号,低频特性差,不能集成化。静态工作点相互独立;主要用于功率放大电路,可实现电压和阻抗变换,缺点是体积大,笨重,不能集成化多级放大电路组成01多级放大电路耦合02多级放大电路分析03多级放大电路应用04三、多级放大电路分析1.静态分析2.动态分析对阻容耦合与变压器耦合多级放大电路,由于工作点相互独立,静态工作点的计算方法与单级放大器相同。直接耦合放大器静态工作点的计算相对要复杂一些。(1)电压放大倍数(2)输入电阻:多级放大器总的输入电阻就是输入级的输入电阻,
即Ri=Ri1(3)输出电阻:多级放大器总的输出电阻就是输出级的输出电
阻,即R0=R0n多级放大电路组成01多级放大电路耦合02多级放大电路分析03多级放大电路应用04四、多级放大电路应用(1)
微弱信号放大(2)
阻抗匹配(3)
信号隔离(4)
保护功能(5)音质提升(6)
视频处理(7)
无线电通信(8)
医疗仪器本次课程到此结束,再见梁长垠教授模拟电子技术梁长垠教授项目二基本放大电路的制作与测试梁长垠教授场效应管分类01场效应管结构02场效应管特性03场效应管参数04一、场效应管分类场效应管是一种单极型晶体管,它是利用输入回路的电场效应控制输出回路电流的一种半导体器件,属于电压控制型器件。最大特点是输入阻抗高(107~1012Ω)场效应管结型场效应管绝缘栅型场效应管N沟道结型场效应管P沟道结型场效应管N沟道管P沟道管增强型增强型耗尽型耗尽型(MOS管)凡栅-源极电压为零时漏极电流也为零的管子均为增强型;凡栅-源极电压为零时漏极电流不为零的管子均为耗尽型。场效应管分类01场效应管结构02场效应管特性03场效应管参数04二、场效应管结构1.结型场效应管结构N沟道结型场效应管结构与电路符号P沟道结型场效应管结构与电路符号结型场效应管有三个引脚,分别为栅极、源极和漏极二、场效应管结构2.MOS型场效应管结构绝缘栅型场效应管有四个引脚,分别为栅极、漏极、源极和衬底,一般情况下,衬底与源极相连。以低掺杂的P型硅片为衬底,利用扩散工艺制作两个高掺杂的N+区,并引出两个电极,分别为源极S和漏极D,半导体之上制作一层Sio2绝缘层,再在Sio2上制作一层金属铝,引出电极称为栅极G。通常将衬底与源极连在一起使用。N沟道增强型MOS管结构及增强型MOS管电路符号场效应管分类01场效应管结构02场效应管特性03场效应管参数04三、场效应管特性1.结型场效应管特性(1)N沟道结型场管转移特性曲线可变电阻区:当uGS>uP而且uDS很小时导电沟道畅通,D、S之间相当于一个电阻,iD随uDS增大而线性增大截止区(夹断区):当uGS≤UP时,JFET导电沟道被耗尽层夹断,iD=0放大区:iD大小受uGS的控制,表现出JFET电压控制电流的放大作用转移特性曲线输出特性曲线漏极电流iD与栅源电压uGS关系为(2)N沟道结型场管输出特性曲线漏极电流iD和漏源电压uDS的关系UP称为夹断电压三、场效应管特性2.MOS型场效应管特性(1)N沟道增强型MOS型转移特性可变电阻区:当uGS>uT而且uDS很小时导电沟道畅通,D、S之间相当于一个电阻,iD随uDS增大而线性增大截止区(夹断区):当uGS≤UT时,场管导电沟道被耗尽层夹断,iD=0恒流区:iD大小受uGS的控制,表现出场管电压控制电流的放大作用转移特性曲线输出特性曲线漏极电流iD与栅源电压uGS关系为(2)N沟道增强型MOS管输出特性曲线漏极电流iD和漏源电压uDS的关系UT称为开启电压,ID0是uGS=2UT时的iD。
三、场效应管特性3.不同场效应管特性的比较三、场效应管特性4.场效应管使用注意事项(1)JFET的漏极D和源极S可以互换,也可以用万用表R×100Ω挡检测其引脚极性,但MOSFET有的产品在出厂前已将源极与衬底相连接,不能将D、S调换使用。(2)MOSFET的栅极与源极之间的输入电阻高达109Ω以上,不能用万用表检测其引脚(可以用专门的场效应管检测仪器检测),要防止栅极悬空,甚至在保存时也应将栅极与源极处以短路状态,以免外电场击穿绝缘层而使其损坏。场效应管分类01场效应管结构02场效应管特性03场效应管参数04四、场效应管参数1.开启电压指在uDS为一常量时,使iD大于零所需要的最小│uGS│值2.夹断电压在给定测试电压UDS的情况下,当漏极电流iD趋向于0时,所测得的栅源反偏电压UGS3.饱和漏电流IDSS在UGS=0的条件下,外加漏源电压UDS使JFET工作于放大区时的漏极电流4.击穿电压U(BR)DS表示漏源之间发生击穿,漏极电流从恒流值开始急剧上升时的UDS值四、场效应管参数5.直流输入电阻指漏一源短路,栅一源加电压时栅一源极之间的直流电阻6.输出电阻输出电阻是指场效应管在饱和区时漏极电流与漏极-源极电压之间的关系。输出电阻越小,场效应管的输出能力越强。7.跨导Gm在uDS为规定值的条件下,漏极电流变化量与引起这个变化的栅源电压变化量之比。跨导gm反映了栅源电压对漏极电流的控制能力。8.最大耗散功率场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。本次课程到此结束,再见梁长垠教授模拟电子技术梁长垠教授项目二基本放大电路的制作与测试梁长垠教授放大电路三种组态01自偏压式共源电路02分压偏置放大电路03共漏极放大电路04一、放大电路三种组态1.放大电路三种组态2.三种组态电路特点共源极放大电路:放大电路的输入回路和输出回路以源极为公共端共漏极放大电路:放大电路的输入回路和输出回路以漏极为公共端共栅极放大电路:放大电路的输入回路和输出回路以栅极为公共端放大电路三种组态01自偏压式共源电路02分压偏置放大电路03共漏极放大电路04二、自偏压式放大电路1.静态分析(直流静态工作点)静态工作点参数:IDQ、UGSQ、UDSQ2.动态分析(微变等效电路)直流通路自偏压式共源极放大器UDSQ=VDD-IDQ(RD+RS)UGSQ=-IDQRS
微变等效电路Ri=
RG
R。=
RD
放大电路三种组态01自偏压式共源电路02分压偏置放大电路03共漏极放大电路04二、分压偏置放大电路1.静态分析(直流静态工作点)静态工作点参数:IDQ、UGSQ、UDSQ2.动态分析(微变等效电路)分压偏置共源极放大器UDSQ=VDD-IDQ(RD+RS)微变等效电路R。=
RD
(耗尽型)(增强型)放大电路三种组态01自偏压式共源电路02分压偏置放大电路03共漏极放大电路04四、共漏极放大电路(源极输出器)1.静态分析(直流静态工作点)静态工作点参数:IDQ、UGSQ、UDSQ2.动态分析(微变等效电路)共漏极放大电路微变等效电路
本次课程到此结束,再见梁长垠教授模拟电子技术梁长垠教授项目三集成运算放大电路的制作与测试梁长垠教授集成运放结构01集成运放分类02集成运放参数03集成运放特性04一、集成运算放大器结构基本结构:输入级、中间级、输出级与偏置电路等集成运放结构01集成运放分类02集成运放参数03集成运放特性04二、集成运算放大器分类1.基本分类二、集成运算放大器分类2.常用封装集成运算放大器按照封装形式可分为直插式(又分为单列直插式SIP与双列直插式DIP)与贴片式(SOP)两大类,早期也有金属封装的。3.引脚识别金属圆壳封装:在识别引脚标记时,将该集成电路的引脚朝上,从标记开始,顺时针方向依次读出引脚读数为1、2、3…n引脚。直插式封装:对双列直插式集成运算放大器,从顶面引线标记圆点位置(或半圆形凹口)所对应的是1脚,再按逆时针方向依次为2、3、4…n。对单列直插式,找出标记(缺角、小孔画点、凹坑、等),将集成电路的引脚朝下、标记朝左,则从标记开始,从左到右依次为1、2、3...n引脚。集成运放结构01集成运放分类02集成运放参数03集成运放特性04三、集成运算放大器主要参数开环差模电压增益、最大输出电压、最大输出电流、输入失调电压、共模抑制比等。
(2)最大输出电压UOmaxUOmax是指集成运算放大器工作在不失真情况下输出的最大输出电压。(3)最大输出电流IOmaxIOmax是指集成运算放大器工作在不失真情况下输出的最大输出电流。三、集成运算放大器主要参数(4)输入失调电压Uos
Uos指为了使输出电压为零,在输入端所需要加的补偿电压。对于集成运算放大器,由于其输入级电路参数不可能绝对对称,所以当输入电压为零时,输出电压不为零。输入失调电压越小越好,越小表明电路参数对称性越好。Uos的值一般为几微伏至几毫伏。(5)输入失调电流IIO输入失调电流IIO的值等于运放的输入级差动放大电路两个静态输入电流的差值。集成运放的输入失调电流越小越好,理想运放的趋向于0。(6)输入偏置电流IIB静态时,两个输入端的直流电流值分别为IB1和IB2。输入偏置电流定义为两者的平均值。集成运放的输入偏置电流越小越好。理想运放的IIB趋于0。三、集成运算放大器主要参数
集成运放结构01集成运放分类02集成运放参数03集成运放特性04四、集成运放特性1.电路符号2.理想集成运放特性(1)开环电压放大倍数Aod→∞;(2)差模输入电阻Rid→∞;(3)输出电阻R0→0;(4)共模抑制比KCMR→∞;(5)单位增益带宽fC→∞;
(6)输入失调电压、输入失调电流及对应的温度漂移均为零。四、集成运放特性3.理想集成运放的电压传输特性(1)差模输入电压等于零uP=uN虚短:同相端与反相端同电位。(2)差模输入电流等于零虚断:两个输入端无电流,即iI=0,称为“虚断路”。由于理想运放的差模输入电阻Rid→∞,且差模净输入电压为零,双向逼近,所有两个输入端的输入电流均为零,即
iP=iN=0线性放大区特性:四、集成运放特性3.理想集成运放的电压传输特性非线性区(饱和区)特性:理想运放传输特性没有线性区,只有正、负饱和区,当输入信号稍大时,集成运放的输出电压取决于uP-uN的极性变化只有两种可能,不是+U0M就是-U0M,此时集成运放工作在非线性区,主要用作比较器。(1)输出电压的值随极性变化只有两个值+U0M或-U0M当uP>uN时,u0=U0M;当uP<uN时,u0=-U0M。此时u0与(uP-uN)不再是线性关系,(uP-uN)值可能较大,uP≠uN,“虚短”的现象不复存在。(2)输入电流仍为零在非线性区,虽然uP≠uN,但Rid→∞,故仍然可以认为输入电流iP=iN=0。本次课程到此结束,再见梁长垠教授模拟电子技术梁长垠教授梁长垠教授项目三集成运算放大电路的制作与测试直耦放大电路问题01基本差分放大电路02恒流源差放电路03常用恒流源电路04一、直耦放大电路问题1.零点漂移原因引入直流负反馈温度补偿采用差分放大电路2.解决零点漂移的措施电源电压波动元器件老化环境温度变化直耦放大电路问题01基本差分放大电路02恒流源差放电路03常用恒流源电路04二、基本差分放大电路1.电路结构2.电路特点由两个完全对称的共发射极放大器组成差分放大电路电路元件对称双电源供电3.抑制零点漂移原理当输入信号ui1=ui2=0时,由于差分放大电路的结构和元件的对称性,两个管子对应各极的电流相同,各电极的电位也相同,所以静态时输出电压u0=0。当温度发生变化时,两管的集电极电位会发生变化,但是由于两管处于同一环境温度下,所以电位变化的极性和大小相同,保证了输出电压u0依然为零。二、基本差分放大电路4.静态分析直流通路中,IRee=IEQ1+IEQ2=2IEQ直流通路基尔霍夫定律:IBQRb+UBEQ+2IEQRee=VEE若忽略基极电阻压降,VEQ=-UBEQ流过公共电阻Ree上电流根据电路对称性,两管的静态管压降均为二、基本差分放大电路5.动态分析差分电路的输入、输出电路组合形式:共模输入
双端输入
单端输入
双端输出
单端输出差模信号输入:当两个输入端上所加的信号大小相等、极性相反,即ui1=-ui2,uid=ui1-ui2时,称uid为差模信号输入共模信号输入:当两个输入端上所加的信号大小相等、极性相同,即ui1=ui2,uic=(ui1+ui2)/2时,称uic为共模输入信号二、基本差分放大电路5.动态分析差模输入、双端输出电路:简化电路基本电路和差分放大电路的两个输入端各加上一个大小相等,极性相反的电压信号时,即ui1=-ui2时,电路中一个三极管的集电极电流增加,而另一个三极管的集电极电流减少,使得u01和u02以相反方向变化,从而获得放大的信号输出。当差模输入时,流过射极电阻的交流由两个大小相等、方向相反的
和
组成,在电路对称的情况下,这两个交流之和在Re两端产生的交流压降为零,因此,差模输入的交流通路可以把Re短路。二、基本差分放大电路5.动态分析差模输入、双端输出电路时电压放大倍数为简化电路基本电路和接上负载时,RL中点电位为零,相当于接地输入电阻:Rid=2(Rb+rbe)输出电阻:单端输出时电压放大倍数为双端输出的一半二、基本差分放大电路5.动态分析共模输入时由于电路参数对称,两管输出电压简化电路基本电路共模抑制比双端输出电路时电压放大倍数为
单端输出时,共模电压放大倍数为
单端输出时二、基本差分放大电路5.动态分析四种接法特性比较
差分放大器的四种连接方式直耦放大电路问题01基本差分放大电路02恒流源差放电路03常用恒流源电路04三、恒流源差放电路1.恒流源差放电路结构Re越大共模抑制能力越强,要求负电源电压也很高才能产生一定的偏置电流。为了解决这个问题,常常采用电流源代替Re。2.恒流原理三极管T3、RE3、RB3-1、RB3-2和二极管D构成了基本电流源电路,实际上它就是具有分压式偏置的共发射极电路。选择适当的RB3-1、RB3-2、RE3,使三极管工作在放大区时,其集电极电流Ic为一恒定数值。直耦放大电路问题01基本差分放大电路02恒流源差放电路03常用恒流源电路04四、常用恒流源电路1.镜像恒流源2.微电流源设三极管T1、T2的参数完全相同,则当β比较大时,基极电流IB可以忽略,所以T2的集电极电流IC2
近似等于基准电流IR。在右上图应用电路中,
T3、T4构成镜像恒流源,
iL=2iC1
由于UBE2<UBE1四、常用恒流源电路3.其他常见恒流源(a)共射极恒流源电路(b)稳压二极管恒流源(c)二极管结压降恒流源(d)集成运放恒流源I0=(VB-VBE)/R3I0=(VD-VBE)/R3I0=(2VD-VBE)/R3本次课程到此结束,再见梁长垠教授模拟电子技术梁长垠教授项目三集成运算放大电路的制作与测试梁长垠教授反相比例放大器01同相比例放大器02差分比例放大器03集成放大器应用04一、反相比例放大器1.电路结构2.工作原理反相比例运算放大器实质上是一种深度电压并联负反馈。反相比例运算电路(放大/衰减)反相器根据“虚短”和“虚断”的概念,iN=iP=0,R2两端的电压为零,同相输入端与地等电位,所以,uN=uP=0,称为“虚地”,有
i1=iF,即
特点:输入输出反相Ri=R1不高输出电阻低R2为平衡电阻(R2=R1//Rf)反相比例放大器01同相比例放大器02差分比例放大器03集成放大器应用04二、同相比例放大器1.电路结构2.工作原理同相比例运算放大器实质上是一种深度电压串联负反馈。同相比例运算电路电压跟随器
根据虚短、虚断的概念有uN=uP,i1=if,即
特点:输入输出同相输入电阻很高,输出电阻低,虚短但不虚地,共模抑制比高。反相比例放大器01同相比例放大器02差分比
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