复习基本知识.ppt

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1、复习复习1 半导体二极管及其应用半导体二极管及其应用1.1 PN结（本征半导体、杂质半导体、结（本征半导体、杂质半导体、N型、型、P型半导体，型半导体，PN结基本特征）结基本特征）1.2 半导体二极管（结构、半导体二极管（结构、V-I特性、工作原理）特性、工作原理）1.3 半导体二极管的应用半导体二极管的应用1.4 特种二极管（稳压管：齐纳击穿、雪崩击穿）特种二极管（稳压管：齐纳击穿、雪崩击穿）2 晶体管及放大电路基础晶体管及放大电路基础2.1 晶体管晶体管2.2 共射极放大电路的组成和工作原理共射极放大电路的组成和工作原理 1）放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标(1)放大倍数放大倍

2、数 A(2)输入电阻输入电阻Ri (3)输出电阻输出电阻Ro (4)全谐波失真度全谐波失真度D(5)动态范围动态范围Uopp(6)频带宽度频带宽度fbw2.2.2 共射极放大电路的组成及其工作原理共射极放大电路的组成及其工作原理 放大电路的两放大电路的两种工作状态种工作状态静态静态 当输入信号为零时电路的工作状态当输入信号为零时电路的工作状态静态时放大电路中只有直流分量。静态时放大电路中只有直流分量。动态动态 有输入信号时电路的工作状态有输入信号时电路的工作状态 动态时电路中的信号为交、直流混合信号。动态时电路中的信号为交、直流混合信号。静态分析静态分析就是通过放大电路的直流通路求解就是通过放

3、大电路的直流通路求解静态工作点值静态工作点值IBQ、ICQ、UCEQ等。等。求解静态工作点的常用方法求解静态工作点的常用方法图解法图解法估算法估算法放大电路的动态分析是放大电路的动态分析是在静态分析的基础上，分析电在静态分析的基础上，分析电路中的信号的传输情况，考虑的只是电压和电流的交路中的信号的传输情况，考虑的只是电压和电流的交流分量（信号分量）。流分量（信号分量）。图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法 常用的分析方法常用的分析方法饱和失真饱和失真 输出电压波形的下半部被削平输出电压波形的下半部被削平截止失真截止失真 输出电压波形的上半部被削平输出电压波形的上半部被削平(1)放大电路的交

4、流通路放大电路的交流通路交流通路画法交流通路画法耦合电容短路耦合电容短路直流电压源短路直流电压源短路2微变等效电路法在放大电路动态分析中的应用微变等效电路法在放大电路动态分析中的应用 (1)画出放大电路的交流通路画出放大电路的交流通路(2)画出放大电路的画出放大电路的微变等效电微变等效电路路(3)放大电路的主要性能指标的计算放大电路的主要性能指标的计算a.电压放大倍数电压放大倍数b.输入电阻输入电阻Ric.输出电阻输出电阻Ro由定义由定义2.5 静态工作点的选择和稳定静态工作点的选择和稳定 共射极放大电路共射极放大电路静态：静态：3.5.2 3.5.2 射极偏射极偏置电路置电路 固定偏流共射极

5、放大电路固定偏流共射极放大电路电压增益：电压增益：RbviRcRL固定偏流共射极放大电路固定偏流共射极放大电路输入电阻输入电阻：输出电阻输出电阻：Ro=Rc 3.三种组态的比较三种组态的比较电压增益：电压增益：输入电阻：输入电阻：输出电阻：输出电阻：3.3.三种组态的特点及用途三种组态的特点及用途共射极放大电路：共射极放大电路：电压和电流增益都大于电压和电流增益都大于1 1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。共集电极放大电路：共

6、集电极放大电路：只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中，只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。级。共基极放大电路：共基极放大电路：只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位

7、移动的功能。的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。输入级输入级输入电阻高，噪声和漂移小。输入电阻高，噪声和漂移小。对各级电路的要求对各级电路的要求输出级输出级 动态范围大，输出功率大，带载能力强。动态范围大，输出功率大，带载能力强。中间级中间级 具有足够大的放大能力。具有足够大的放大能力。多级放大电路的组成多级放大电路的组成输入级输入级中间级中间级输出级输出级(1)多级放大电路的电压放大倍数多级放大电路的电压放大倍数 (2)输入电阻输入电阻(3)输出电阻输出电阻 多级放大电路动态分析时应注意的两个问题多级放大电路动态分析时应注意的两个问题a.第第i级放大电路的输入电阻应视为第级放大电路的

8、输入电阻应视为第i-1级放大电路的级放大电路的负载电阻负载电阻b.第第i-1级级放大电路的输出电阻应视为放大电路的输出电阻应视为第第i级放大电路的级放大电路的信号源内阻信号源内阻 组合放大电路总的电压增益等于组合放大电路总的电压增益等于组成它的各级单管放大电路电压增益组成它的各级单管放大电路电压增益的乘积。的乘积。前一级的输出电压是后一级的输前一级的输出电压是后一级的输入电压，后一级的输入电阻是前一级入电压，后一级的输入电阻是前一级的负载电阻的负载电阻RL。2.8 放大电路的频率特性放大电路的频率特性 频率响应频率响应放大电路输入幅度相同的正弦波信号时，放大电路输入幅度相同的正弦波信号时，输出

9、信号的幅度与相位随信号频率变化输出信号的幅度与相位随信号频率变化 而变化的特性。而变化的特性。频率失真频率失真放大电路对不同频率的输入信号，不同有放大电路对不同频率的输入信号，不同有 的放大能力和相移，而使输出信号产生的放大能力和相移，而使输出信号产生 的失真。频率失真也称为线性失真。的失真。频率失真也称为线性失真。N沟道结型场效应管沟道结型场效应管P沟道结型场效应管沟道结型场效应管结型场效应管分结型场效应管分(1)JFET是是利利用用uGS 所所产产生生的的电电场场变变化化来来改改变变沟沟道道电电阻的大小。阻的大小。(2)场效应管为一个电压控制型的器件。场效应管为一个电压控制型的器件。(3)

10、在在N沟道沟道JFET中中，uGS和和UGS（off）均为负值。均为负值。在在P沟道沟道JFET中中，uGS和和UGS（off）均为正值均为正值。即即JFET是是利用电场效应控制沟道中流通的电流大小，利用电场效应控制沟道中流通的电流大小，因而称为场效应管。因而称为场效应管。3 场效应晶体管及其放大电路场效应晶体管及其放大电路 24061020可可变变电电阻阻区区放大区放大区截止区截止区(1)可变电阻区可变电阻区a.uDS较小较小c.uDS|UGS(off)|+uGSb.沟道尚未夹断沟道尚未夹断d.管子相当于受管子相当于受uGS控制的控制的压控电阻压控电阻b.uDS|UGS(off)|+uGSa

11、.沟道预夹断沟道预夹断c.iD几乎与几乎与uDS无关无关d.iD只受只受uGS的控制的控制(2)放大区放大区a.uGSUGS(off)(3)截止区截止区b.沟道完全夹断沟道完全夹断c.iD0 OO3.3.1 场效应管的偏置及其电路的静态分析场效应管的偏置及其电路的静态分析输入回路方程输入回路方程当管子工作于放大区时当管子工作于放大区时两式联立可求得两式联立可求得IDQ由此可得由此可得+_+_4 集成运算放大器1.典型结构典型结构输入级输入级输出级输出级中间级中间级偏置电路偏置电路输入输入输出输出(1)偏置电路偏置电路2.各各部分的作用部分的作用具有与输出同相和反相的两个输入端，较高的输入电具有

12、与输出同相和反相的两个输入端，较高的输入电阻和抑制干扰及零漂的能力。阻和抑制干扰及零漂的能力。为各级电路提供稳定合适的偏置电流，并使整个运放为各级电路提供稳定合适的偏置电流，并使整个运放的静态工作点稳定且功耗较小。的静态工作点稳定且功耗较小。(2)输入级输入级输入级输入级输出级输出级中间级中间级偏置电路偏置电路为负载提供足够的电压和电流，具有很小的输出电为负载提供足够的电压和电流，具有很小的输出电阻和较大的动态范围。阻和较大的动态范围。主要进行电压放大，具有很高的电压增益。主要进行电压放大，具有很高的电压增益。(3)中间级中间级(4)输出级输出级(1)电路特点电路特点a.电路两边对称。电路两边

13、对称。b.两管共用发射极电阻两管共用发射极电阻RE。c.具有两个信号输入端。具有两个信号输入端。d.信号既可以双端，也可以单端输出。信号既可以双端，也可以单端输出。+-+-+-+-+3.3.主要指标计算主要指标计算（1）差模情况）差模情况接入负载时接入负载时以双倍的元器件换以双倍的元器件换以双倍的元器件换以双倍的元器件换取抑制零漂的能力取抑制零漂的能力取抑制零漂的能力取抑制零漂的能力 双入、双出双入、双出双入、双出双入、双出3.3.主要指标计算主要指标计算（1）差模情况）差模情况 双入、单出双入、单出双入、单出双入、单出接入负载时接入负载时3.3.主要指标计算主要指标计算（1）差模情况）差模情

14、况 单端输入单端输入单端输入单端输入等效于双端输入等效于双端输入 指标计算与双指标计算与双端输入相同。端输入相同。3.3.主要指标计算主要指标计算（2）共模情况共模情况 双端输出双端输出双端输出双端输出 共模信号的输入使两管共模信号的输入使两管集电极电压有相同的变化。集电极电压有相同的变化。所以所以共模增益共模增益 单端输出单端输出单端输出单端输出抑制零漂能力增强抑制零漂能力增强3.3.主要指标计算主要指标计算（2）共模情况）共模情况（3）共模抑制比）共模抑制比双端输出，理想情况双端输出，理想情况双端输出，理想情况双端输出，理想情况单端输出单端输出单端输出单端输出抑制零漂能力抑制零漂能力 越强

15、越强单端输出时的总输出电压单端输出时的总输出电压单端输出时的总输出电压单端输出时的总输出电压（4）频率响应）频率响应高频响应与共射电路相同，低频可放大直流信号。高频响应与共射电路相同，低频可放大直流信号。高频响应与共射电路相同，低频可放大直流信号。高频响应与共射电路相同，低频可放大直流信号。4.2.4 复合管电路复合管电路5 反馈和负反馈放大电路1交流反馈与直流反馈交流反馈与直流反馈(1)直流反馈直流反馈反馈作用仅在直流通路中存在反馈作用仅在直流通路中存在(2)交流反馈交流反馈 在交流通路中存在的反馈在交流通路中存在的反馈(1)正反馈正反馈反馈信号加强输入信号的作用，使反馈信号加强输入信号的作

16、用，使净输入信号大于原输入信号。净输入信号大于原输入信号。正反馈往往把放大器转变为振荡器正反馈往往把放大器转变为振荡器2.正反馈与负反馈正反馈与负反馈(2)负反馈负反馈反馈信号削弱输入信号的作用，使反馈信号削弱输入信号的作用，使净输入信号小于原输入信号。净输入信号小于原输入信号。负反馈改善放大电路的性能负反馈改善放大电路的性能a.在输入端加入对地瞬时极性为正的电压在输入端加入对地瞬时极性为正的电压uI。判断方法判断方法3.瞬时极性法判断正负反馈瞬时极性法判断正负反馈b.根据放大电路的工作原理，标出电路中各点电压根据放大电路的工作原理，标出电路中各点电压 的的 瞬时极性。瞬时极性。c.判断反馈信

17、号是增强还是削弱输入信号。判断反馈信号是增强还是削弱输入信号。d.反馈信号削弱了输入信号反馈信号削弱了输入信号(uId uI)为正反馈。为正反馈。a.电压反馈电压反馈5.1.2 负反馈放大电路的四种基本类型负反馈放大电路的四种基本类型1.电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈反馈信号与输出电压成正比反馈信号与输出电压成正比反馈信号来源于输出电压反馈信号来源于输出电压特点特点b.电流反馈电流反馈反馈信号与输出电流成正比反馈信号与输出电流成正比反馈信号来源于输出电流反馈信号来源于输出电流特点特点c.判断电压和电流反馈的方法判断电压和电流反馈的方法a.令输出电压为零（输出短路）令输出电压为零（输出短路

18、）若反馈信号若反馈信号Xf=FUo=0,则为电压反馈。则为电压反馈。.若反馈信号若反馈信号Xf=FUo 0,则为电流反馈。则为电流反馈。.d.令输出电流为零（输出开路）令输出电流为零（输出开路）若反馈信号若反馈信号Xf=FIo=0,则为电流反馈。则为电流反馈。.若反馈信号若反馈信号Xf=FIo 0,则为电压反馈。则为电压反馈。.2.串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈特点特点反馈网络串联于输入回路反馈网络串联于输入回路反馈信号为电压反馈信号为电压a.串联反馈串联反馈b.并联反馈并联反馈特点特点反馈网络并联于输入回路反馈网络并联于输入回路反馈信号为电流反馈信号为电流电压串联电压串联 电压并联电压

19、并联 电流串联电流串联 电流并联电流并联3四种类型负反馈的表达式四种类型负反馈的表达式AFAf负反馈对放大电路性能的影响减小非线性失真抑制反馈环内噪声对输入电阻和输出电阻的影响提高增益的稳定性 负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增益为代价的，且仅对环内的性能产生影响。益为代价的，且仅对环内的性能产生影响。串联负反馈串联负反馈串联负反馈串联负反馈 并联负反馈并联负反馈并联负反馈并联负反馈 电压负反馈电压负反馈电压负反馈电压负反馈 电流负反馈电流负反馈电流负反馈电流负反馈 增大输入电阻增大输入电阻增大输入电阻增大输入电阻减小输入电阻减小输入电阻减小输入电阻减

20、小输入电阻减小输出电阻，稳定输出电压减小输出电阻，稳定输出电压减小输出电阻，稳定输出电压减小输出电阻，稳定输出电压增大输出电阻，稳定输出电流增大输出电阻，稳定输出电流增大输出电阻，稳定输出电流增大输出电阻，稳定输出电流对输入电阻和输出电阻的影响1.深度负反馈的特点串联负反馈，输入端电压求和串联负反馈，输入端电压求和串联负反馈，输入端电压求和串联负反馈，输入端电压求和深度负反馈条件下深度负反馈条件下深度负反馈条件下深度负反馈条件下 x xidididid=x xi i i i-x xf f f f 0 0 虚短虚短虚短虚短虚断虚断虚断虚断虚短虚短虚短虚短虚断虚断虚断虚断并联负反馈，输入端电流求和

21、并联负反馈，输入端电流求和并联负反馈，输入端电流求和并联负反馈，输入端电流求和v vidididid=v vi i i i-v vf f f f 0 0i iidididid=i ii i i i-i if f f f 0 0v vidididid=i iidididid r ri i i i 0 0自激振荡条件自激振荡条件自激振荡自激振荡反馈深度反馈深度即即又又得自激振荡条件得自激振荡条件幅值条件幅值条件相位条件相位条件（附加相移）（附加相移）注：输入端求和的相位（注：输入端求和的相位（注：输入端求和的相位（注：输入端求和的相位（-1-1-1-1）不包含在内）不包含在内）不包含在内）不包含在

22、内闭环增益闭环增益负反馈放大电路的自激振荡及稳定工作的条件负反馈放大电路的自激振荡及稳定工作的条件稳定工作条件稳定工作条件破坏自激振荡条件破坏自激振荡条件或或 当反馈网络为纯电阻网络时，当反馈网络为纯电阻网络时，f=0。其中其中 Gm幅幅值值裕裕度度，一一般般要要求求Gm -10dB m相位裕度相位裕度，一般要求，一般要求 m 45（保保证证可可靠靠稳稳定定，留有余地）留有余地）写成等式，且幅值用分贝数表示时写成等式，且幅值用分贝数表示时负反馈放大电路的自激振荡及稳定工作的条件负反馈放大电路的自激振荡及稳定工作的条件由两个分析依据由两个分析依据“虚短虚短”“虚断虚断”6 集成运放组成的运算电路

23、集成运放组成的运算电路 7 信号检测与处理电路信号检测与处理电路功能功能 用来比较输入电压相对大小用来比较输入电压相对大小输出端的信号状态输出端的信号状态 高电平和低电平高电平和低电平7.4 电压比较器电压比较器输入电压输入电压比较电压（基准电压或参考电平）比较电压（基准电压或参考电平）输入端的信号输入端的信号工工作作原原理理 输输入入电电压压偏偏离离参参考考电电压压时时，输输出出电电压压将将发发生生从从高高到到低低（或或从从低低到到高高）的的跃跃变变（称称之之为为比比较较器器翻转）。翻转）。8 信号发生器信号发生器 发生器发生器按产生的波形特点可分为按产生的波形特点可分为正弦波信号发生器正弦

24、波信号发生器非正弦波信号发生器非正弦波信号发生器8.1 正弦波信号发生器正弦波信号发生器 (1)幅度平衡条件幅度平衡条件 (2)相位平衡相位平衡条件条件 3正弦波信号发生器组成正弦波信号发生器组成放大环节放大环节正反馈网络正反馈网络选频网络选频网络稳幅环节稳幅环节组成组成8.2 非正弦波信号发生器非正弦波信号发生器主要组成部分主要组成部分(1)具有开关特性的器件（如具有开关特性的器件（如电压比较器、电压比较器、BJT等）等）(2)反馈网络反馈网络主要作用主要作用 产生高、低电平。产生高、低电平。主要作用主要作用 将输出电压适当地反馈给开关器件将输出电压适当地反馈给开关器件 使之改变输出状态。使

25、之改变输出状态。(3)延时环节延时环节主要作用主要作用 实现延时，以获得所需要的振荡频率。实现延时，以获得所需要的振荡频率。互补推挽功率放大电路互补推挽功率放大电路主要指标计算主要指标计算 (1)输出功率输出功率 设设当忽略三极管的饱和压降当忽略三极管的饱和压降UCES时时当当Uom达到最大值达到最大值(VCC UCES)时时(2)电源供给的功率电源供给的功率平均集电极电流平均集电极电流IC(AV)为为两个电源供给的总电源功率两个电源供给的总电源功率 (3)能量转换效率能量转换效率 当当时时(4)晶体管的耗散功率晶体管的耗散功率令令最大管耗为最大管耗为 即当输出电压幅值为即当输出电压幅值为 晶体管的管耗最大晶体管的管耗最大每只管子的最大管耗为每只管子的最大管耗为 Tr+u1D4+D1D3D2u2uO+Cro单相整流及电容滤波电路单相整流及电容滤波电路(1)整流输出直流电压整流输出直流电压 (2)电容滤波电路的外特性电容滤波电路的外特性输出电压平均值输出电压平均值一般取一般取 若若 输出电压的标称值输出电压的标称值固定式集成三端稳压器的型号固定式集成三端稳压器的型号 a.78（输出正电压）系列输出正电压）系列b.79（输出负电压）系列输出负电压）系列输出电压种类输出电压种类5V、6V、9V、12V、15V和和24V等等