信息与通信模电复习参考.pptx

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1、2023/3/101第一章第一章 半导体的基本知识半导体的基本知识1.1 导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体本征半导体本征半导体一、本征半导体的结构特点一、本征半导体的结构特点二、本征半导体的导电机理二、本征半导体的导电机理杂质半导体杂质半导体一、一、N N 型半导体型半导体二、二、P P 型半导体型半导体第1页/共145页2023/3/102硅和锗的共价键结构共价键共共价键共用电子对用电子对+4+4+4+4+4+4表示除表示除去价电子去价电子后的原子后的原子第2页/共145页2023/3/103本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理在在绝对绝对0度度（T=0K）和没有外界激发时和没有

2、外界激发时,价价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即以运动的带电粒子（即载流子载流子），它的导电能力），它的导电能力为为 0，相当于绝缘体。，相当于绝缘体。在常温下，由于在常温下，由于热激发热激发，使一些价电子获，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电自由电子子，同时共价键上留下一个，同时共价键上留下一个空位空位，称为，称为空穴空穴。载流子：自由电子和空穴第3页/共145页2023/3/104杂质半导体杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会在本征半导体中掺入某些微

3、量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。杂半导体的某种载流子浓度大大增加。P 型半导体：型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称为（空穴半导体）。称为（空穴半导体）。N 型半导体：型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体，自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为（电子半导体）。也称为（电子半导体）。第4页/共145页2023/3/105主要内容：主要内容：PNPN结的形成、单向导电性及结的形成、单向导电性及PNPN 结的特性曲线结的特性曲线1 1、PNPN结的形成结

4、的形成2 2、PNPN结结的单向导电性的单向导电性 a a、PNPN结加正向电压时导通结加正向电压时导通 b b、PNPN结加反向电压时截止结加反向电压时截止3 3、PNPN结的伏安特性结的伏安特性1.2 1.2 PN PN 结及半导体二极管结及半导体二极管第5页/共145页2023/3/106P型半导体型半导体N型半导体型半导体+扩散运动(多子多子浓差扩散浓差扩散)内电场E漂移运动扩散的结果是使空间电荷区逐渐扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。加宽，空间电荷区越宽。内电场越强，就使漂移运动越强，内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。而漂移使空间电荷区变薄。空间电

5、荷区，空间电荷区，也称耗尽层。也称耗尽层。第6页/共145页2023/3/1071.1.空间电荷区中没有载流子。2.2.空间电荷区中内电场阻碍空间电荷区中内电场阻碍P P中的空穴中的空穴.N区区 中的电子（中的电子（都是多子都是多子）向对方运动（）向对方运动（扩扩散运动散运动）。）。3.3.P 区中的电子和区中的电子和 N区中的空穴（区中的空穴（都是少子都是少子），数量有限，因此由它们形成的，数量有限，因此由它们形成的(少子漂少子漂移移)电流很小。电流很小。注意:无载流子、助少子、阻多子无载流子、助少子、阻多子PN结第7页/共145页2023/3/1081.2.2 PN结的单向导电性结的单向导

6、电性 PN PN 结结加上正向电压加上正向电压、正向偏置正向偏置的意思都是：的意思都是：P P 区加正、区加正、N N 区加负电压。区加负电压。PN PN 结结加上反向电压加上反向电压、反向偏置反向偏置的意思都是：的意思都是：P P区加负、区加负、N N 区加正电压。区加正电压。单向导电性：单向导电性：PN PN 结结加上正向电压时导通，加上正向电压时导通，PN PN 结结加上反向电压时截止。加上反向电压时截止。第8页/共145页2023/3/109三、三、PNPN结的伏结的伏-安特性安特性 图图 1.1.1 01.1.1 0 正向特性正向特性反向特性反向特性第9页/共145页2023/3/1

7、010PN PN 结的电流方程结的电流方程PNPN结所加结所加电压电压u u和流过和流过电流电流i i的关系：的关系：I IS S为反向饱和电流、为反向饱和电流、q q为电子电量、为电子电量、k k为玻耳兹曼常数、为玻耳兹曼常数、T T为热力学温度为热力学温度如果设如果设U UT T=KT/q=KT/q 则：则：在在T=300KT=300K时，时，U UT T=26mV=26mV当当u u为负值为负值,且满足且满足 e eu/Uu/UT T 1 1时时,则则:第10页/共145页2023/3/1011伏安特性伏安特性(获取)UI死区电压 硅管0.6V,锗管0.2V。导通压降:硅管0.60.7V

8、,锗管0.20.3V。反向击穿电压UBR伏安特性与温度的关系伏安特性与温度的关系第11页/共145页2023/3/1012由伏安特性折线化得到的等效电路由伏安特性折线化得到的等效电路图图 1.2.41.2.4 (二极管的折线化模型二极管的折线化模型)理想二极管理想二极管正向导通时正向导通时电压为常量电压为常量正向导通时电压与正向导通时电压与电流成线性关系电流成线性关系在实际应用中前二种常见。在实际应用中前二种常见。第12页/共145页2023/3/1013二级管的构成及特性、符号、曲线、使用二级管的构成及特性、符号、曲线、使用二极管的几种外形、几种常见结构、符号二极管的几种外形、几种常见结构、

9、符号二极管的伏安特性曲线及温度特性二极管的伏安特性曲线及温度特性二极管的折线化等效模型二极管的折线化等效模型微变等效电路微变等效电路二极管的主要参数二极管的主要参数:(P26)二极管的使用二极管的使用二极管的几种常见外形二极管的几种常见外形二极管的几种常见外形二极管的几种常见外形图图1.2.1 1.2.1 1.2.3 半导体二极管半导体二极管第13页/共145页2023/3/10141.3.1 稳压二极管稳压二极管UIIZIZmax UZ IZ稳压稳压误差误差曲线越陡，电压曲线越陡，电压越稳定越稳定+-UZ1.3 1.3 特殊二极管特殊二极管1.3.2 光电二极管光电二极管1.3.3 发光二极

10、管发光二极管第14页/共145页2023/3/1015晶体三级管主要内容：晶体三级管主要内容：1 1、三级管的结构、三级管的结构(三区二结三区二结)、分类、名、分类、名 称、符号称、符号2 2、基本、基本(共射共射)放大电路放大电路(晶体管的放大作用晶体管的放大作用)3 3、三级管放大电路的电流分配及放大、三级管放大电路的电流分配及放大4 4、三级管的输入、输出特性曲线及分区、三级管的输入、输出特性曲线及分区5 5、温度对输入、输出特性曲线的影响、温度对输入、输出特性曲线的影响6 6、三级管的主要参数、三级管的主要参数:():()、I ICB0CB0、I ICE0CE07 7、极限参数、极限参

11、数:I:ICMCM、U UCEOCEO、P PCMCM1.4 1.4 半导体三极管半导体三极管第15页/共145页2023/3/10161.4.1 基本结构基本结构BECNNP基极发射极集电极NPN型PNP集电极基极发射极BCEPNP型结构及掺杂特点结构及掺杂特点第16页/共145页2023/3/1017IB=IBE-ICBO IBEIBBECNNPEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO ICEIBEI IE E=I IB B+I IC C载流子流向及各级电流载流子流向及各级电流第17页/共145页2023/3/1018一、一、输入特性输入特性UCE 1VIB(A)UBE(V)2

12、04060800.40.8工作压降工作压降:硅硅管管U UBEBE 0.6-0.6-0.7V,0.7V,锗管锗管U UBEBE 0.2-0.3V0.2-0.3V。UCE=0VUCE=0.5V 死区电死区电压压,硅管硅管0.5V,0.5V,锗锗管管0.2V0.2V。UBE=EBIBRB第18页/共145页2023/3/1019晶体管的输出特性曲线晶体管的输出特性曲线图图1.3.61.3.6 曲线的获得曲线的获得曲线的特征：曲线的特征：曲线的分区：曲线的分区：4 4个个晶体管的极限参数晶体管的极限参数晶体管的极限参数晶体管的极限参数图图1.3.7 1.3.7 第19页/共145页2023/3/10

13、20场效应管与双极型晶体管的导电机理和结构都不场效应管与双极型晶体管的导电机理和结构都不同，它是多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好。同，它是多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好。结型场效应管JFET绝缘栅型场效应管MOS场效应管有两种:1.5 场效应晶体管场效应晶体管N沟道P沟道增强型耗尽型增强型耗尽型N沟道P沟道第20页/共145页2023/3/1021N N沟道场效应管原理简介：沟道场效应管原理简介：N N沟道沟道:u uDSDS0 0时时u uGSGS对导电沟道的控制作用对导电沟道的控制作用u uGSGS=0=0U UGS(off)GS(off)uuGSGS00u uGSGSUUGS(of

14、f)GS(off)夹断电压VP当uGS较小时,耗尽区宽度有限,存在导电沟道,DS间相当于线性电阻。uGS达到一定值时(夹断电压VP),耗尽区碰到一起，DS间被夹断，这时，即使UDS 0V,漏极电流ID=0A。u uGSGS沟道变窄第21页/共145页2023/3/1022图图1.4.41.4.4 U UGS(off)GS(off)u uGSGS0(00的情况的情况u uGDGD U UGS(off)GS(off)u uGDGDU UGS(off)GS(off)u uGDGD 00时时,T,T1 1导通导通 u uI I00时时,T,T2 2导通导通存在问题：存在问题：交越失真！交越失真！u u

15、bebe 22时时,输出电流输出电流 如果能做到如果能做到I IR R与晶体管的参数无关与晶体管的参数无关,则则I IC1C1也就稳定了。而：也就稳定了。而：当满足当满足E EC CUUBEBE时时,上式可简化为上式可简化为则有：则有：R RR RR RR R1 11 1b/211+=RCII即即恒流源输出电流恒流源输出电流：0 00 0R R1 1第76页/共145页2023/3/1077比例电流源 3.3.比例电流源比例电流源(恒流源恒流源)：由于V1与V2的发射结都处于导通状态,其伏安特性曲线十分陡峭(因为发射区都是重掺杂的),发射结正偏压的微小变化,就会导致发射极电流的显著变化,所以,

16、当IE1与IE2相差不大(小于10倍)时,对应的发射结正偏压UBE1与UBE2相差十分微小。因此,在 的范围内,可以近似认为UBE1=UBE2，即：第77页/共145页2023/3/1078当当11时时所以在所以在 的范围内的范围内改变发射极电阻比获得不同的输出电流改变发射极电阻比获得不同的输出电流第78页/共145页2023/3/10791 1、基于比例电流源的多路电流源、基于比例电流源的多路电流源多多 路路 电电 流流 源源 电电 路：路：集成电路有多级电路，各集成电路有多级电路，各级都需要偏置，偏置电流级都需要偏置，偏置电流又各不相同，此时选用多又各不相同，此时选用多路电流源较合适。路电

17、流源较合适。多路比例电流源的多路比例电流源的I IR R(E(EC C-V-VBEBE)/(R+R)/(R+Re1e1)I IC1C1=I=IR R-I-IB B因各管参数相近因各管参数相近:I IR RR Re1e1IIE2E2R Re2e2IIE3E3R Re3e3IIE4E4R Re4e4由式可见由式可见:通过改变通过改变R Rx x就可改变电流就可改变电流具有多路输出的电流源具有多路输出的电流源R R第79页/共145页2023/3/10802 2、多集电极管构成的多路电流源、多集电极管构成的多路电流源 图图 4.2.74.2.7右图所示为电路右图所示为电路多集电极管构成多集电极管构成

18、的多路电流源。的多路电流源。此类管当基极电流一定时，各集此类管当基极电流一定时，各集电极电极电流之比电流之比等于它们的等于它们的集电集电区面积之比区面积之比。设图中各集电区面积为：设图中各集电区面积为：S S0 0、S S1 1、S S2 2，对应的电流：，对应的电流：I IC0C0、I IC1C1、I IC2C2，则有：，则有：I IC1C1/I/IC0C0=S=S1 1/S/S0 0、I IC2C2/I/IC0C0=S=S2 2/S/S0 0再知道再知道I IB B与任一与任一I IC C比例即可。比例即可。第80页/共145页2023/3/1081第五章第五章 主要问题主要问题伏频特性、

19、相频特性伏频特性、相频特性波特图、通频带波特图、通频带晶体管的晶体管的混合混合参数等效模型参数等效模型场管的高频等效模型场管的高频等效模型增益带宽积概念增益带宽积概念放大电路的频响放大电路的频响低、中、高频放大倍数低、中、高频放大倍数多极电路频响参数计算多极电路频响参数计算集成运放频响、集成运放频响、频率补偿频率补偿频响与阶跃响应频响与阶跃响应第81页/共145页2023/3/1082频率特性的一般概念频率特性的一般概念 对含电容电路，对含电容电路，1/1/C C 为为电容的容抗。高频时容抗电容的容抗。高频时容抗1/1/CRCR，电容电容可视为短路可视为短路；而低频时而低频时,由于耦合电容的容

20、抗变大由于耦合电容的容抗变大,1/,1/C C R R不成立，不成立，其影响则不能忽略。此时输出相对与输入将产生衰减。其影响则不能忽略。此时输出相对与输入将产生衰减。定义定义:当放大倍数下降到中频区放大倍数的当放大倍数下降到中频区放大倍数的0.7070.707倍时倍时,即即 时的频率称为下限频率时的频率称为下限频率f fL L。考虑频率特性时的考虑频率特性时的等效电路等效电路高通高通第82页/共145页2023/3/1083高通电路的频响高通电路的频响 将复变量 用幅值、相角表示：幅频特性相频特性 依依上二式分别画出幅值、相移随频率的上二式分别画出幅值、相移随频率的变化曲线即得幅频、相频特性曲

21、线。变化曲线即得幅频、相频特性曲线。讨论：讨论：当当f ff fL L时，时，|A Au u|1,0|1,0 当当f ff fL L时时,|A Au u|0.7070.707，4545 当当f ff fL L时时,|,|A Au u|f/f|f/fL L,|A Au u|随随f f下降下降,f f00，|A Au u|00，9090 f fL L高通电路的下限截止频率高通电路的下限截止频率 f fL LI第83页/共145页2023/3/1084波波 特特 图图 放放大电路的放大倍数的变化范围和输入信号大电路的放大倍数的变化范围和输入信号频率的变化范围通常都很大，为在同一坐标系中频率的变化范围

22、通常都很大，为在同一坐标系中表示如此宽变化范围的两个量，画幅频、相频曲表示如此宽变化范围的两个量，画幅频、相频曲线时常采用线时常采用对数坐标对数坐标；以此方式得到的幅频、相；以此方式得到的幅频、相频曲线称为频曲线称为波特图。波特图。波波特图由对数幅频特性和对数相频特性两部特图由对数幅频特性和对数相频特性两部分组成，横轴用对数标分组成，横轴用对数标 ，纵轴：幅频特，纵轴：幅频特性用对数性用对数坐标坐标 (dB)dB)，相频特性仍用相频特性仍用表示。表示。第84页/共145页2023/3/1085高通电路与低通电路的波特图高通电路与低通电路的波特图图图 5.1.35.1.3高通电路对数幅频特性：当

23、当f ff fL L 时，时，2020lglg|A Au u|0,0,00;当当f ff fL L 时时,45,45,2020lglg|A Au u|-3-3dB;dB;当当f ff fL L时时,20,20lglg|A Au u|2020lgf/flgf/fL L 低通电路对数幅频特性：当当f ff fH H 时，时，2020lglg|A Au u|0,0,00;当当f ff fH H时时,4545,2020lglg|A Au u|-3-3dBdB；当当f ff fH H时时,20,20lglg|A Au u|-|-2020lgf/flgf/fH H 高通高通低通低通波特图的波特图的画法介绍

24、：画法介绍：波特图的特点：波特图的特点：幅频特性幅频特性:在通频带上为在通频带上为0 0dB,dB,转折频转折频率处为率处为-3-3dB,dB,通带外以通带外以2020dB/dB/十倍频十倍频相频特性相频特性:在通频带上为在通频带上为0 0,转折频率转折频率处为处为4545,通带外以通带外以9090,变化发生变化发生在在0.10.1f fI I 10f10fI I之间。之间。近似波特图近似波特图:实际应用时常将波特图实际应用时常将波特图的曲线折线化的曲线折线化,拐点拐点f fI I、0.10.1f fI I、10f10fI I第85页/共145页2023/3/1086混合混合模型的简化模型的简

25、化进一步的简化进一步的简化1、单向化将跨接在b、c两端的C C等效到输入、输出端，分别为C C和C C。2 2、输入电容等效为C C,C C C C，且C C的容抗远大于集电极总负载R RL L因此也可不作考虑。3 3、最终的混合模型：第86页/共145页2023/3/1087单管共射放大电路频响的波特图单管共射放大电路频响的波特图放大倍数：中频：低频：高频：综合各频段的放大倍数，可见全频段放大倍数：第87页/共145页2023/3/1088单管共射放大电路的单管共射放大电路的波特图波特图图图 5.4.55.4.5 通频带：通频带：f fbw bw=f=fH H-f-fL L中频段频率特性：中

26、频段频率特性：高频段频率特性：高频段频率特性：单单 管管 放放 大大 电电 路路 的的 波波 特特 图图第88页/共145页2023/3/10895.5 5.5 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 多级放大电路中有多个晶体管，在高频等效多级放大电路中有多个晶体管，在高频等效电路中多组结电容，即电路中多组结电容，即多个多个C(或Cgs)，它们它们组成了多级高通电路；具有组成了多级高通电路；具有多个高频转折频率多个高频转折频率。多极阻容耦合电路中有多极阻容耦合电路中有多个耦合电容和旁路多个耦合电容和旁路电容电容，它们构成了多级低通电路，具有，它们构成了多级低通电路，具有多个低频多个低频转

27、折频率转折频率。确定这种具有多电容回路的电路之截止频率确定这种具有多电容回路的电路之截止频率是接下来要解决的问题。是接下来要解决的问题。定性分析定性分析、定量估算定量估算第89页/共145页2023/3/1090多多极放大电路频率特性的极放大电路频率特性的定性分析定性分析多极放大电路的放大倍数：多极放大电路的放大倍数：Au其对数幅频、其对数幅频、相频特性：相频特性：先对两管放大电路的情况进行分析：先对两管放大电路的情况进行分析：设此二电路具有相同的频响，即：设此二电路具有相同的频响，即：A Aum1um1=A=Aum2um2、f fL1L1=f=fL2L2、f fH1H1=f=fH2H2，第9

28、0页/共145页2023/3/1091多多 级级 电电 路路 截截 止止 频频 率率 的的 估估 算算下限截止频率：下限截止频率：上限截止频率：上限截止频率：两极电路两极电路上下限截上下限截止频率：止频率：三级电路三级电路上下限截上下限截止频率：止频率：二式用于二式用于各级转折各级转折频率相近频率相近时的计算时的计算第91页/共145页2023/3/1092(6-92)第六章第六章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 负反馈的概念负反馈的概念负反馈的类型及分析方法负反馈的类型及分析方法负反馈对放大电路的影响负反馈对放大电路的影响第92页/共145页2023/3/1093(6-93)内内 容容

29、1 1、反馈的反馈的基本概念基本概念及及判断方法判断方法 2 2、负反馈放大电路的负反馈放大电路的四种四种基本组态基本组态 3 3、负反馈放大电路方负反馈放大电路方框框图及一般图及一般表达式表达式4 4、深度负反馈深度负反馈放大电路的放大电路的放大倍数分析放大倍数分析5 5、负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响 6 6、负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性 7 7、(放大电路中其它形式的反馈放大电路中其它形式的反馈)第93页/共145页2023/3/1094(6-94)6.1 反馈、负反馈的概念反馈、负反馈的概念凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）凡是将放大电路输出

30、端的信号（电压或电流）的一部分或全部的一部分或全部引回引回到输入端，与输入信号到输入端，与输入信号迭加迭加，就称为，就称为反馈反馈。若引回的信号削弱了输入信号，就称为若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈正反馈。这里所说的信号一般是指交流信号，这里所说的信号一般是指交流信号，所以判断正负反馈，就要判断反馈信号与所以判断正负反馈，就要判断反馈信号与输入信号的相位关系，同相是输入信号的相位关系，同相是正反馈正反馈，反，反相是相是负反馈负反馈。第94页/共145页2023/3/1095(6-95)放大器放大器输出输出

31、输入输入取取+加强输入信号加强输入信号 正反馈正反馈 用于振荡器用于振荡器取取-削弱输入信号削弱输入信号 负反馈负反馈 用于放大器用于放大器开环开环闭环闭环负反馈的作用：负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；提稳定静态工作点；稳定放大倍数；提高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。反馈网络反馈网络叠加叠加反馈反馈信号信号实际被放大信号实际被放大信号反馈的框图表示：反馈的框图表示：第95页/共145页2023/3/1096(6-96)u uo ou ui iu uf fu ui iA AF F反馈放大电路反馈放大电路的方框图的方框图图图 6.1.16.1

32、.1 反馈的判断内容、方法：有无反馈：有无反馈：输入、输出输入、输出有无有无联系、反馈网络联系、反馈网络 反馈极性：反馈极性：正、负反馈，正、负反馈，瞬时极性法瞬时极性法 直、交流反馈：与电容有关直、交流反馈：与电容有关四种反馈组态：电压、电流，串联、并联电压、电流，串联、并联 电压、电流：短路法电压、电流：短路法(输出端输出端)串联：电压相加串联：电压相加(输入端输入端)并联：电流相加并联：电流相加(输入端输入端)第96页/共145页2023/3/1097(6-97)反反 馈馈 极极 性性 的的 判判 断断虚短、虚断、虚地：虚短：运放的净输入电压运放的净输入电压 为为0 0：u uN N=u

33、=uP P虚断：运放的净输入运放的净输入电流电流 为为0 0：i iI I=0=0虚地：当同相端接地时，当同相端接地时，反向端电位反向端电位为为0 0。i iI Iu uN Nu uP Pi iI Iu uN Nu uP P信号由同相端输入时输出信号由同相端输入时输出与输入同相；由反相端输与输入同相；由反相端输入时输出与之反向入时输出与之反向。第97页/共145页2023/3/1098(6-98)判断负反馈的方法判断负反馈的方法瞬时极性法瞬时极性法假设输入假设输入(输出输出)端信号有一定极性的瞬时变化，依端信号有一定极性的瞬时变化，依次经过反馈、比较、放大后，再回到输入次经过反馈、比较、放大后

34、，再回到输入(输出输出)端，若端，若输出信号与原输出信号的变化极性相反，则为负反馈。输出信号与原输出信号的变化极性相反，则为负反馈。反之为正反馈。反之为正反馈。如果是电压反馈，则要从输出电压的微小变化开始。如果是电压反馈，则要从输出电压的微小变化开始。如果是电流反馈，则要从输出电流的微小变化开始。如果是电流反馈，则要从输出电流的微小变化开始。判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信号的判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信号的比较关系。比较关系。使得净输入增加的反馈正反馈；使得净输入使得净输入增加的反馈正反馈；使得净输入减少减少的反馈的反馈负负反馈。反馈。第98页/共145页2023/3/1

35、099(6-99)负反馈的类型及分析方法负反馈的类型及分析方法负反馈的类型负反馈的类型一、电压反馈和电流反馈一、电压反馈和电流反馈电压反馈：电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。反馈信号取自输出电压信号。电流反馈：电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。反馈信号取自输出电流信号。电压负反馈：电压负反馈：可以稳定输出电压、减小输出电阻。可以稳定输出电压、减小输出电阻。电流负反馈：电流负反馈：可以稳定输出电流、增大输出电阻。可以稳定输出电流、增大输出电阻。根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈和电流反馈。反馈和电流反馈。6.2 负反馈放大电路的四种基本组态第99

36、页/共145页2023/3/10100(6-100)根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。串联反馈：串联反馈：反馈信号与输入信号串联，即反馈反馈信号与输入信号串联，即反馈电压信号与输入信号电压比较。电压信号与输入信号电压比较。并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号并联，即反馈反馈信号与输入信号并联，即反馈信号电流与输入信号电流比较。信号电流与输入信号电流比较。串联反馈使电路的输入电阻增大；串联反馈使电路的输入电阻增大；并联反馈使电路的输入电阻减小。并联反馈使电路的输入电阻减小。二、串联

37、反馈和并联反馈二、串联反馈和并联反馈反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式叠加反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式叠加第100页/共145页2023/3/10101(6-101)负反馈放大电路的一般表达式负反馈放大电路的一般表达式1 1、基本放大电路放大倍数：、基本放大电路放大倍数：2 2、反馈系数：、反馈系数：3 3、闭环放大倍数：、闭环放大倍数：4 4、环路放大倍数：、环路放大倍数：净输入量：净输入量：深度负反馈：深度负反馈：X Xo oX Xi iX Xf fX Xi iA A+F F开环放大倍数开环放大倍数第101页/共145页2023/3/10102(6-102)6.46.4.4

38、.4 深度负反馈电路放大倍数深度负反馈电路放大倍数(1)(1)正确判断反馈组态。正确判断反馈组态。(2)(2)求解反馈系数。求解反馈系数。(3)(3)利用反馈系数求电路的闭环放大倍数利用反馈系数求电路的闭环放大倍数 及电压放大倍数。及电压放大倍数。引入串联负反馈时引入串联负反馈时U Ui i=U=Uf f，引入并联负反馈时常认为，引入并联负反馈时常认为U US S=I=If fR RS S。引入电流负反馈引入电流负反馈U UO O=I=IO OR RL L 负反馈放大电路的参数负反馈放大电路的参数A A、F F、A Af f、A Aufuf(或或A Ausfusf)均同均同号。号。对于集成运放

39、放大电路对于集成运放放大电路(单级时单级时)：同相输入为串联反馈，：同相输入为串联反馈，反相输入为并联反馈。反相输入为并联反馈。求解深度负反馈电路放大倍数的步骤：求解深度负反馈电路放大倍数的步骤：第102页/共145页2023/3/10103(6-103)6.56.5 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响1 1、放大倍数的稳定、放大倍数的稳定2 2、通频带加宽、通频带加宽3 3、非线性失真变小、非线性失真变小4 4、输入、输出阻抗改变、输入、输出阻抗改变5 5、静态工作点稳定、静态工作点稳定原因：原因：，即以损失放大倍数为代，即以损失放大倍数为代价，换取性能的改善。价，换取性能的改

40、善。第103页/共145页2023/3/10104(6-104)引入负反馈的一般原则：引入负反馈的一般原则：1 1、稳定工作点直流负反馈；改善动态、稳定工作点直流负反馈；改善动态 特性交流负反馈。特性交流负反馈。2 2、对电压源性信号源串联负反馈；对、对电压源性信号源串联负反馈；对 电流源性信号源并联负反馈。电流源性信号源并联负反馈。3 3、根据输出的要求：需要稳定的电压输、根据输出的要求：需要稳定的电压输 出电压负反馈；需要稳定的电流输出电压负反馈；需要稳定的电流输 出电流负反馈。出电流负反馈。4 4、电流、电流电压电压并联负反馈；电压电压并联负反馈；电压电压电流电流串联负反馈。电流电流串联

41、负反馈。第104页/共145页2023/3/10105运算放大器的基本电路运算放大器的基本电路电压跟随器电压跟随器反相比例运算电路反相比例运算电路高增益反相放大器高增益反相放大器（书中）同同相相比例运算电路比例运算电路差分比例运算电路差分比例运算电路反相求和运算电路反相求和运算电路同相求和运算电路同相求和运算电路有哪些放大电路？分析内容？分析方法？注意事项？（RP=RN）A AU U(运算关系运算关系)反馈反馈R Ri iR Ro o第105页/共145页2023/3/10106二、分析运放组成的线性电路的出发点虚短路虚开路放大倍数与负载无关，可以分开分析。uou+_+uIi信号的放大、运算有

42、源滤波电路运放线运放线性应用性应用“虚地”第106页/共145页2023/3/10107运运 算算 放放 大大 器器 的的 应应 用用加减运算电路加减运算电路积分和微分运算电路积分和微分运算电路对数和反对数运算电路对数和反对数运算电路测量放大器测量放大器第107页/共145页2023/3/10108R2_+R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R6虚短路虚短路虚开路虚开路虚开路虚开路第108页/共145页2023/3/10109u uO O=-(R=-(Rf f/R)/R)(1+2R(1+2R1 1/R/R2 2)(u)(ui1i1-u-ui2i2)三运放构成的精密放大器三运放构成的精密

43、放大器图7.5.1五、三运放电路五、三运放电路第109页/共145页2023/3/10110常用滤波器内容常用滤波器内容1 1、理想滤波电路的幅频特性理想滤波电路的幅频特性2 2、有源滤波电路、有源滤波电路3 3、一阶低通滤波电路、一阶低通滤波电路4 4、简单二阶低通滤波电路、简单二阶低通滤波电路5 5、二阶高通滤波电路、二阶高通滤波电路6 6、带通滤波器、品质因素、带通滤波器、品质因素Q Q7 7、带阻滤波器、带阻滤波器第110页/共145页2023/3/10111低通高通带通带阻四种典型(理想理想)滤波电路滤波电路的频率特性转折频率、通频带第111页/共145页2023/3/10112第八

44、章 波形 发生、信号 转换：一、内一、内 容：容：正弦波正弦波发生器发生器(RCRC、LC)LC)电压比较器电压比较器(单限、滞回、窗口单限、滞回、窗口)非正弦波发生器非正弦波发生器(矩形、三角矩形、三角、锯齿、波形变换、锯齿、波形变换)信号转换电路信号转换电路(V-I(V-I、V-fV-f、精密整流精密整流)第112页/共145页2023/3/10113基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F选频、稳选频、稳幅网络幅网络正弦波振荡电路组成：正弦波振荡电路组成：放大电路：放大电路：完成基本放大功完成基本放大功能。能。反馈网络：反馈网络：引入引入正反馈正反馈，使，使电路在无输入时将所需信号

45、引电路在无输入时将所需信号引回输入端。回输入端。选频网络：选频网络：选出所需频率选出所需频率信信号号,以以产生正弦波。产生正弦波。稳幅环节：稳幅环节：以实现从起振到以实现从起振到输出稳定波形的自动转换过程。输出稳定波形的自动转换过程。分类分类:(依反馈网络依反馈网络)RCRC振荡器：振荡器：低频低频LCLC振荡器：振荡器：高频高频石英晶体石英晶体:高频、高频、频率极其稳定。频率极其稳定。正弦波振荡电路组成框图正弦波振荡电路组成框图第113页/共145页2023/3/10114RC RC 桥式桥式正弦波振荡电路正弦波振荡电路 图 8.1.7 电路组成：A A、R R1 1、R Rf f组成的基本

46、组成的基本放大环节；放大环节；R R、C C组成的串并联正组成的串并联正反馈及选频网络。反馈及选频网络。尚缺稳幅环节尚缺稳幅环节RC振荡电路振荡电路第114页/共145页2023/3/10115非线性处理器非线性处理器(一一)概述概述(二二)限幅器限幅器(三三)单限比较器单限比较器(四四)迟滞比较器迟滞比较器(五五)窗口比较器窗口比较器第115页/共145页2023/3/101161.1.比较器的阈值比较器的阈值 比比较较器器的的输输出出状状态态发发生生跳跳变变的的时时刻刻,所所对对应应的的输输入入电电压压值值叫叫作作比比较较器器的的阈阈值值电压电压,简称阈值；或叫门限电压简称阈值；或叫门限电

47、压,简称门限。记作简称门限。记作U UT T(U UTHTH、U UTLTL)。2.2.比较器传输特性比较器传输特性(传输特性传输特性三要素三要素：输出、阈值、跃变方向：输出、阈值、跃变方向)比比较较器器的的输输出出电电压压u uO O与与输输入入电电压压u uI I之之间间的的对对应应关关系系叫叫作作比比较较器器的的传传输输特特性性，它可用它可用曲线曲线表示，也可用方程式表示。表示，也可用方程式表示。3.3.比较器的组态比较器的组态 若若输输入入电电压压u uI I从从运运放放的的“-”端端输输入入，则则称称为为反反相相比比较较器器；若若输输入入电电压压u uI I从从运运放的放的“+”端输

48、入，则称为同相比较器。端输入，则称为同相比较器。(一一)概述概述几个重要概念：几个重要概念：第116页/共145页2023/3/10117滞回比较器及其电压传输特性滞回比较器及其电压传输特性 图图 8.2.98.2.9 滞回比较器分析：滞回比较器分析：UUT TUUZ ZR R1 1/(R/(R1 1+R+R2 2)起始、起始、u uI I绝对绝对u+U+UT T后，后，u uO O-U-UZ Z,u,uP P-U-UZ ZR R1 1/(R/(R1 1+R+R2 2)-U-UT Tu uI I直到直到u uI I uuP P(-U-UT T)时，时，u uO O+U+UZ Z。第117页/共

49、145页2023/3/10118下行迟滞比较器两种电路传输特性的比较:+uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL+uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL第118页/共145页2023/3/10119电压比较器电压比较器电压传输特电压传输特性举例性举例图图 8.2.28.2.2 单限比较器单限比较器滞回比较器滞回比较器双限比较器双限比较器电压比较器电路分析的注意事项：电压比较器电路分析的注意事项：运放工作在非线性区，运放工作在非线性区，u uO O=U=UOMOM；用电压传输特性描述输入输出电压函数关系；用电压传输特性描述输入输出电压函数关系；电压传输特性三要素电压传输

50、特性三要素:U:UOMOM;U;UT T;跃变方向。跃变方向。U UOMOM取决于限幅电路取决于限幅电路;u;uP P=u=uN N时的时的u uI I为为U UT T;跃变方向跃变方向 取决于输入电压作用于同相端还是反向端。取决于输入电压作用于同相端还是反向端。第119页/共145页2023/3/10120波形发生电路波形发生电路方波发生器方波发生器三角波发生器三角波发生器锯齿波发生器锯齿波发生器压频转换压频转换第120页/共145页2023/3/10121一、电路结构上下门限电压：(先对比较器作分析先对比较器作分析)下行下行迟滞比较器，输出经迟滞比较器，输出经积分电路再输入到此比较积分电路