《电工与电子技术》第10~11章.ppt

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1、第十章放大电路和集成运算放大器,共发射极单管放大电路,根据三极管内两个PN结的偏置情况，可把三极管工作状态分成三种情形：放大状态、饱和状态和截止状态。,三极管各电极电流分配关系为,IE=IB+IC,直流电流放大系数,交流电流放大系数,三极管基极电流发生微小变化时，会引起集电极电流的很大变化。这种以小电流控制大电流的作用，就是三极管的电流放大作用。,放大电路中的各元器件的作用,三极管V：放大电路的核心器件，具有电流放大作用和能量转换作用。直流电源UCC：一方面给放大电路提供能源；另一方面保证发射结正偏，集电结反偏，使三极管工作在放大状态。集电极直流电阻RC：把三极管的电流放大作用转换为电压放大的

2、形式耦合电容C1、C2：一方面耦合交流信号；另一方面将晶体管与信号源、负载的直流静态工作点分开。RE：引入直流负反馈，稳定静态工作点。CE：提供交流信号的通道，减少信号放大过程中的损耗。Rb1、Rb2：给三极管的基极提供合适的偏置电流。,静态工作点的选择及其参数,放大电路接通电源后，若没有信号输入，电路就处于静态,晶体管直流电压UBE、UCE和对应的直流电流IB、IC，统称为静态工作点Q，常分别记作UBEQ、IBQ、UCEQ和ICQ，,静态工作点并验证静态工作点对放大电路性能的影响,静态工作点选得合适，放大电路才能正常地放大信号，否则就产生所谓的失真。静态工作点选得过高（ICQ过大），放大电路

3、将产生饱和失真（uo波形下平顶）；静态工作点选得过低（ICQ过小），放大电路将产生截止失真（uo波形上平顶）,调整静态工作点的方法,只需调节上偏置电阻Rb1，就能改变IBQ、ICQ和UCEQ的值,动态工作点的选择及其参数,在放大电路的输入端加入交流信号时，电路中的各电压、电流量都随之变化，电路就处于动态,uBE=UBEQ+ube=UBEQ+uiiB=IBQ+ibiC=ICQ+icuCE=UCEQ+uce=UCEQ+uo,1、为了使放大电路不失真地放大信号，放大电路必须建立合适的静态工作点。2、放大电路输出的交流信号uo与输入信号ui的波形是反相的。3、在交流放大电路中同时存在着直流分量和交流分

4、量两种成份,注意,描述放大电路的基本性能的指标主要有：电压放大倍数Au、输入电阻ri和输出电阻ro,电压放大倍数Au,Au=UoUi,输入电阻ri,ri=uiii,ro=uoio,输出电阻ro,放大电路的性能参数的计算,1、放大电路的输入电阻ri：,ri=Rb1/Rb2/rbe,rirbe,2、放大电路的输出电阻ro,ro=RC/rceRC,3、电压放大倍数Au,Au=,Au=,(有载）,（空载）,RL=RC/RL,多级放大电路,单极放大电路的放大能力总是有限的，在单极放大电路不能满足要求时，就要用到多个单极放大电路组成的多级放大电路。,耦合方式直接耦合阻容耦合变压器耦合多级放大电路的组成一个

5、多级放大电路一般可分为输入级、中间级、输出级三部分,射极输出器,静态分析,UCC=IBQRB+UBEQ+IEQRE=IBQRB+UBEQ+（1+）IBQREIBQ=ICQ=IBQUCEQ=UCCICQRE,动态分析,Au=1,ri=rbe+（1+）RLRB（1+）RLRB,ro=,射极输出器的用途：在多级放大器中，射极输出器可作为输入级，以减轻信号源的负担；也可作为输出级，提高带负载的能力；还可以作为放大器的中间隔离级，减小后级对前级电路的影响；另外，还可以用作阻抗变换器。,集成运算放大电路,集成运放的主要参数,1、开环电压放大倍数Auo：指无外加反馈时，集成运放本身的差模放大倍数，它体现运放

6、器件的放大能力，一般在104107之间。2、开环输入电阻ri：指差模输入时，运放无外加反馈时的输入电阻。一般在几十K至几十M范围，ri大的运放性能好。3、开环输出电阻ro：指运放无外加反馈回路时的输出电阻，一般在20200之间，ro小的运放带负载能力强。4、开环频带宽度BW：反映无反馈时，运放有效地放大信号的频率范围，一般在几千HZ至几百千HZ,集成运放的主要理想特性根据运算放大电路参数的主要特点，常常将它理想化为一个放大器模型，具有以下主要特征：1、开环电压放大倍数Auo为无穷大；2、开环输入电阻ri为无穷大；3、开环输出电阻ro为0；4、开环频带宽度BW为无穷大。,理想运放的两个重要推论1

7、、虚断：指运算放大电路的两个输入端上的电流等于零，即I+=I-=0（好像运放两输入端在内部是断开的）.这是由于运放的输入电阻ri=所致。2、虚短：是指运放的两个输入端的电压为零.,加法器电路,推导加法器电路的输出与输入的关系,uo=Rf（+）,当R1=R2=R3=Rf时，上式为：uo=（ui1+ui2+ui3）,减法器电路,推导减法器的输出与输入的关系,当R1=R2=R3=Rf时，上式为：uo=ui2ui1,负反馈放大电路,反馈：是指从放大电路的输出端把输出信号的一部分或全部通过一定的方式送回到放大电路输入端的过程,（1）正反馈和负反馈,（2）电压反馈和电流反馈,（3）串联反馈和并联反馈,负反

8、馈对放大电路性能的影响,1、负反馈能稳定放大倍数,2、改善了输出波形,3、展宽通频带,4、稳定放大器的静态工作点和改变放大电路的输入、输出电阻,第十一章数字电路,认识数字信号与数字电路,数字信号在数值上和时间上不连续变化（离散）的信号,模拟信号在数值上和时间上连续变化的信号,数字电路处理数字信号的电路,模拟电路处理模拟信号的电路,数字电路的特点,1、数字电路主要研究的是信号的状态，而不研究具体的信号大小，数字信号基本上只有两个状态，所以常用二进制数的0和1来表示，相应地电信号用低电平和高电平表示,2、数字电路中的器件主要工作于开关状态，即“开“或”关“的状态，不存在中间状态，,3、数字电路中的

9、数字运算普遍采用的是二进制,数制之间的转换,1非十进制数转换成十进制数非十进制数转换成十进制数只需将非十进制进行位权展开，然后再相加便能得到结果。例1：例2：例3：,2十进制数转换成非十进制数（1）十进制数转换成二进制数方法一：整除取余法。即用基数2连续除该数。直到除得商为0为止。每次除完以所得的余数从低位到高位倒取，所得即为所求的二进制数。例如（38）10=（）2,所以（38）10=（100110）2,（2）二进制与十六进制之间的转换二进制转换成十六进制，只需要把二进制数从低位到高位，每4位分成一组，高位不足4位时补0，写出相应的十六进制数，所得到的就是十六进制转换值。反之，将十六进制数中的

10、每一位都写成相应的4位二进制数，便可得到十六进制数的二进制数转换值。例如:(1100100)2=(11010100)2=(DB)HDB3二进制与八进制之间的转换二进制转换成八进制，则把二进制数从低位到高位，每3位分成一组，高位不足3位时补0，写出相应的八进制数，所得到的就是八进制转换值。反之，将八进制数中的每一位都写成相应的3位二进制数，便可得到八进制数的二进制数转换值。例如:(100101000)2=(100101000)2=(560)8560若十进数要转换成八进制或十六进制，可以先转换成二进制，再转换所要的结果。,码制,常用的编码方式有二十BCD码进制（即BCD码），就是用4位二进制数表示

11、十进制数的编码方式。4位二进制数可以有16种二值信息组合，可以表示16种信息。,常用编码表,1、逻辑代数的运算包括：逻辑加、逻辑乘、逻辑非逻辑加又称或运算逻辑乘又称与运算逻辑非又称非运算,2、逻辑代数运算规则,逻辑代数运算,与门电路和与逻辑,逻辑表达式：Y=AB，读成Y等于A与B。,与逻辑：“有0出0，全1出1”,或门电路和或逻辑关系,逻辑表达式：Y=A+B，读作Y等于A或B,或逻辑：“有1出1，全0出0”,非门电路和非逻辑关系,逻辑表达式：Y=，读作Y等于A非,与非门电路和与非逻辑功能,表达式：Y=，读作A与B的非,与非逻辑功能：“有0出1，全1出0”,或非门电路和或非逻辑关系,表达式：，读

12、作A或B的非,或非逻辑功能：“有1出0，全0出1”,触发器电路,根据是否具有记忆功能，数字电路分成组合逻辑电路和时序逻辑电路。时序逻辑电路是一种具有记忆功能的电路，它主要由组合逻辑门电路与记忆存储电路组合，最基本的记忆存储单元电路为触发器。,触发器是数字电路中的一类基本单元电路，目前主要采用集成电路形式，称为集成触发器。,触发器有2个稳定状态，分别输出高电平1和低电平0。在没有外界信号触发时，触发器的状态保持稳定。当有合适的外部触发信号触发时，触发器可以由一个稳态转换为另一个稳态。触发器在外部触发信号触发下，可以在两个稳态之间相互转换。触发器如何转换，由二个方面条件决定：一是外部触发信号（输入

13、信号）；二是触发器原状态（初态）。所以触发器的状态包含了初态的信息，故触发器具有记忆功能。,触发器的种类很多，但目前使用最多的是JK触发器和D触发器。在触发器的发展过程中，曾出现过基本RS触发器、同步RS触发器、主从RS触发器等。,触发器的主要逻辑功能：置0触发器状态Q变为0态。置1触发器状态Q变为1态。维持触发器状态Q不变，维持原有状态。翻转触发器状态Q发生改变，即：由第一个稳态转向另一个稳态。,基本RS触发器,RS触发器,JK触发器,D触发器,T触发器,常见触发器,基本RS触发器的逻辑状态表,RS触发器的逻辑状态表,JK触发器的逻辑状态表,D触发器的逻辑状态表,T触发器的逻辑状态表,三位二进制计数器,译码器译码是将二进制代码所表示的特定含义“翻译”出来的过程。,数码显示译码器,