技师培训模数电.ppt

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1、维修电工技师培训 模拟电路 杨本全 第一部分：用数字表示器件电极的数目。2二极管；3三极管 第二部分：用汉语拼音字母表示器件的材料和极性。对二极管：AN型锗材料；BP型锗材料；CN型硅材料；DP型硅材料 对三极管：APNP型锗材料；BNPN型锗材料；CPNP型硅材料；DNPN型硅材料；E化合物材料 考点1：我国半导体器件的命名方法 第三部分：用汉语拼音字母表示器件的类型。P普通管；V微波管；W稳压管；C参量管；Z整流管；L整流堆；S隧道管；N阻尼管；U光电器件；K开关管；X低频小功率管；G高频小功率管；D低频大功率管；A高频大功率管；T半导体闸流管(可控硅整流器)；Y体效应器件；B雪崩管；J阶

2、跃恢复管；CS场效应器件；BT半导体特殊器件；FH复合管；PINPIN型管；JG激光器件 第四部分：用数字表示器件序号 第五部分：用汉语拼音表示规格的区别代号 考题：1、国产集成电路系列和品种的型号命名，由（）部分组成。2、2CP表示（），2CW表示（）。考点2：多级放大电路放大放大电路电路1放大放大电路电路2U01Ri2U02多级放大电路的耦合：多级放大电路的耦合：1 1）直接耦合）直接耦合优点：低频特性好、便于集成。缺点：各级静态工作点相互影响，给电路的调 试分析带来很大困难、零点漂移。2 2）阻容耦合）阻容耦合优点：优点：各级静态工作点彼此各级静态工作点彼此独立。电路的分析、设计和独立。

3、电路的分析、设计和调试简单易行。调试简单易行。缺点：缺点：低频特性差、不便于低频特性差、不便于集成。集成。3 3）变压器耦合）变压器耦合优点：优点：各级工作点彼此独立、电路各级工作点彼此独立、电路的分析、设计和调试简单易行、实的分析、设计和调试简单易行、实现阻抗变换。现阻抗变换。缺点：缺点：低频特性差、不便于集成。低频特性差、不便于集成。4 4）光电耦合器）光电耦合器 以光为媒介传输电信号的一种电-光-电转换器件，抗干扰性能强，无触点且输入与输出在电气上完全隔离。后一级电路作为前一级电路的负载，因此后一级后一级电路作为前一级电路的负载，因此后一级电路的输入电阻为前一级电路的负载电阻电路的输入电

4、阻为前一级电路的负载电阻 前一级电路作为后一级电路的信号源，前一级电前一级电路作为后一级电路的信号源，前一级电路的输出电阻作为后一级电路的信号源的内阻路的输出电阻作为后一级电路的信号源的内阻 对于整个电路来说对于整个电路来说：Ri=Ri1 Ro=Ron考题：1、多级放大电路耦合方式有哪些？简述其优缺点？考点3：零点漂移现象及其产生的原因零点漂移现象及其产生的原因1 1、什么是零点漂移现象：、什么是零点漂移现象：u uI I0 0，u uO O00的现象。的现象。零点漂移现象：输入电压零点漂移现象：输入电压u ui i为为0,0,而输出电压而输出电压u uo o不为不为0 0并且缓并且缓慢变化的

5、现象。慢变化的现象。产生原因：温度变化，直流电源波动，器件老化。其中晶产生原因：温度变化，直流电源波动，器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。典型电路：差分放大电路典型电路：差分放大电路参数理想对称：参数理想对称：Rb1=Rb1，Rc1=Rc1，Re1=Re1;T1、T2在任何温度下特性均在任何温度下特性均相同。相同。考点考点4 4：典型差分放大电路（分立元件）：典型差分放大电路（分立元件）采用电路参数完全相同，管子特采用电路参数完全相

6、同，管子特性完全相同的电路，则两管子的性完全相同的电路，则两管子的集电极电位集电极电位U UCQ1CQ1和和U UCQ2CQ2同步变化：同步变化：能够抑制温漂能够抑制温漂共模信号共模信号U Ui1i1与与U Ui2i2为大小相等，极性相同的输入为大小相等，极性相同的输入信号（共模信号）时，输出电压。信号（共模信号）时，输出电压。差分放大电路对共模信号有很好的抑制作用差分放大电路对共模信号有很好的抑制作用差模信号差模信号U Ui1i1与与U Ui2i2为大小相等，极性相反的输入为大小相等，极性相反的输入信号（差模信号）时，输出电压信号（差模信号）时，输出电压差分放大电路对差模信号能够实现放大差分

7、放大电路对差模信号能够实现放大考题：1、若加在差分放大器两输入端的信号Ui1与Ui2（），则称为共模输入信号。2、若加在差分放大器两输入端的信号Ui1与Ui2（），则称为差模输入信号。考点考点5 5：共模抑制比：共模抑制比 共模信号：数值相等，极性相同的共模信号：数值相等，极性相同的输入信号，即输入信号，即 iE1=iE2，Re中电流不变，即中电流不变，即Re 对差模信号无反馈作用。对差模信号无反馈作用。差模信号：数值相等，极性相反差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，即的输入信号，即差模信号作用时的动态分析差模信号作用时的动态分析差模放大倍数差模放大倍数动态参数：动态参数：Ad、Ri、Ro

8、、Ac、KCMR共模抑制比共模抑制比K KCMRCMR：综合考察差分放大电路放大差模信号的能：综合考察差分放大电路放大差模信号的能力和抑制共模信号的能力。力和抑制共模信号的能力。实质：共模抑制比越大，表明电路的抑制温漂的能力越强。根据信号源和负载的接地情况，根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四差分放大电路有四种接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端种接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。输入双端输出、单端输入单端输出。考题：1、共模抑制比 （）之比。2、共模抑制比 越大，表明电路（）。A）放大倍数越稳定 B）交流放大倍数越大 )放大倍数越

9、稳定 )交流放大倍数越大、根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法：（双端输入双端输出）、（双端输入单端输出）、（单端输入双端输出）、（单端输入单端输出）。4、差分放大器在理想对称情况下，可以完全消除零点漂移现象。（）考点考点6 6 常用电子元器件介绍常用电子元器件介绍1 1）电容）电容（隔直流通交流）（隔直流通交流）电容的作用：电容的作用：1）应用于电源电路，实现旁路、去藕、滤波和储能方面电容的作用）应用于电源电路，实现旁路、去藕、滤波和储能方面电容的作用 1.滤波：滤波：在电源电路中，整流电路将交流变成脉动的直流，而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容（容量和耐压值），利用其

10、充放电特性，使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。滤波实质：滤波就是充电，放电的过程。电容的作用就是通高阻低，通高频阻低频。电容越大低频越容易通过，电容越小高频越容易通过。2.旁路旁路：旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。3.去藕去藕：去藕电容就是起到电池的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合电容一般比较大，是10uF或者更大，依据电路中分布参数，以及驱动电流的变化大小来确定。旁路是把输入信号中的干扰

11、作为滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。4.4.储能储能 ：储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。2 2）应用于信号电路，主要完成耦合、振荡）应用于信号电路，主要完成耦合、振荡/同步及时间常数的作用：同步及时间常数的作用：1.1.耦合：耦合：在低频信号的传递与放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点相互影响，常采用电容藕合2.2.振荡振荡/同步同步:包括RC、LC振荡器及晶体的负载电容都属于这一范畴。3.3.时间常数时间常数:常见的 R、C 串联构成的积分电路。当输入信号电压加在输入端时，电容

12、（C）上的电压逐渐上升。而其充电电流则随着电压的上升而减小。考题：考题：1 1、简述电容器的作用？、简述电容器的作用？2 2、电容滤波的实质是（、电容滤波的实质是（），电容具有（），电容具有（）特性。）特性。2 2）电感：）电感：通直流，阻交流通直流，阻交流 1.1.电感器一般由骨架、绕组、屏蔽罩、封装材料、磁心或铁心等电感器一般由骨架、绕组、屏蔽罩、封装材料、磁心或铁心等组成组成。2.2.自感自感：线圈中的自感电动势的方向将要阻碍原磁场的变化，由于原磁场是线圈中的电流产生的，自感电动势阻碍通过线圈的电流发生变化。自感电动势的的大小，正比于线圈中电流的变化率，与线圈中电流大小无关。3.互感互感

13、：在通过交流的电感线圈的交变磁场中，放置另一个电感线圈，交变磁场中的磁力线将穿过这个线圈，并且在该线圈中产生感应电动势，我们将这种现象称之为互感。电感线圈的互感原理也就是常见的变压器原理。4.电感线圈的作用电感线圈的作用：1）阻流作用）阻流作用：线圈中的自感电动势总是与线圈中的电流变化相对抗。主要可分为高频阻流线圈及低频阻流线圈。2）调谐与选频作用调谐与选频作用：电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电路。即电路的固有振荡频率f0与非交流信号的频率f相等，则回路的感抗与容抗也相等，于是电磁能量就在电感、电容之间来回振荡，这就是LC回路的谐振现象。3 3）电阻）电阻：表示导体对电流阻碍作用的大小。：

14、表示导体对电流阻碍作用的大小。1.电路连接方式：电阻串联和电阻并联2.导线的绝缘强度必须符合国家、部、局规定的耐压试验标准。绝缘电阻应不低于1M。3.五色环电阻的前面三位为有效数值，第四位为倍率，即为10X,色环中各种颜色对应的数值如下：颜颜色色黑黑棕棕红红橙橙黄黄绿绿蓝蓝紫紫灰灰白白金金银银数字数字0 01 12 23 34 45 56 67 78 89 9误误差差%1 12 20.50.55 510101010n n的的幂幂数数0 01 12 23 34 45 56 67 78 89 9-1-1-2-2如：电阻器的阻值及精度等级一般用文字或数字直接印于电阻器上。允许偏差为5%用金色表示说明

15、：五色环电阻的误差是1%，它的第五环误差色环一定是棕色的(而四色环的一般由金色或者银色来表示误差)。误差环与另外靠近它的一环距离会大一些。4 4）变压器）变压器变压器是将一种交流电转换成变压器是将一种交流电转换成同频率同频率的另一种的另一种交流电的静止设备交流电的静止设备负载：负载：将变压器的一次侧绕组接交流电源，二次侧绕组与负载连将变压器的一次侧绕组接交流电源，二次侧绕组与负载连 接，这种运行方式称为接，这种运行方式称为负载运行负载运行 满载：满载：是指用电设备的总功率与变压器额定容量相等。即是指用电设备的总功率与变压器额定容量相等。即PL=ULIL 与与P额额=U额额I额。额。空载：空载：

16、是指变压器不带负荷时的状态，即将变压器的一次侧绕组是指变压器不带负荷时的状态，即将变压器的一次侧绕组 接交流电源，二次侧绕组与开路连接接交流电源，二次侧绕组与开路连接变压器就是一种利用电磁互感应，变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压、电流和阻抗的器件变换电压、电流和阻抗的器件 变压器作用：变压器作用：1.1.在电力系统中用电力变压器把发电机发出的电压在电力系统中用电力变压器把发电机发出的电压升高后进行远距离输电升高后进行远距离输电,到达目的地后再用变压器到达目的地后再用变压器把电压降低以便用户使用把电压降低以便用户使用,以此减少传输过程中电以此减少传输过程中电能的损耗能的损耗;2.2.在电子

17、设备和仪器中常用小功率电源变压器改变在电子设备和仪器中常用小功率电源变压器改变市电电压市电电压,再通过整流和滤波再通过整流和滤波,得到电路所需要的得到电路所需要的直流电压直流电压;3.3.在放大电路中在放大电路中用耦合变压器传递信号或进行阻抗用耦合变压器传递信号或进行阻抗的匹配的匹配等等。等等。变压器由铁心和绕组两个基本部分组成变压器由铁心和绕组两个基本部分组成，在一个闭合的铁心上套有两个绕，在一个闭合的铁心上套有两个绕组，绕组与绕组之间以及绕组与铁心之间都是绝缘的。组，绕组与绕组之间以及绕组与铁心之间都是绝缘的。变压器铁芯必须接地是为了防止变压器在运行或做实验时，由于静电感应变压器铁芯必须接

18、地是为了防止变压器在运行或做实验时，由于静电感应而在铁芯和其他金属构件上产生悬浮电位造成对地放电，所以铁芯及其金属构而在铁芯和其他金属构件上产生悬浮电位造成对地放电，所以铁芯及其金属构件除穿心螺杆外，都必须可靠接地。件除穿心螺杆外，都必须可靠接地。铁心叠片只允许一点接地，如果有两点以上接地，则接地各点之间可能形铁心叠片只允许一点接地，如果有两点以上接地，则接地各点之间可能形成回路。当主磁道穿过此闭和回路时，就会在其中产生循环电流，造成内部过成回路。当主磁道穿过此闭和回路时，就会在其中产生循环电流，造成内部过热事故。热事故。变压器的结构变压器的结构变压器的结构变压器的结构5 5）互感器）互感器1

19、.1.定义：定义：一种专门用作变换电流电压的特种变压器。2.作用：将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压(100V)和小电流(5A或1A)，供给测量仪表和保护装置使用。将二次设备与高压部分隔离，保护工作人员的安全；互感器二次侧均接地，这样可防止当一/二次绝缘损坏时，在二次设备上发生高压危险。3.3.结构：结构：主要由一次绕组、二次绕组和铁心构成，并且一次、二次和铁心之间都绝缘。4.电流互感器：电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器，它的工电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器，它的工作原理和变压器相似。作原理和变压器相似。电流互感器的原理接线如图：电流互感器的原理接线如图：电流互感

20、器的工作特点：1)一次侧电流：一次绕组串联在所测量的一次回路中，并且匝数很少。因此，一次绕组中的电流I完全取决于被测回路的负荷电流，而与二次绕组电流大小无关。电流互感器的工作特点:2)二次侧电流：二次绕组中的匝数N2很多，是一次绕组匝数的若干倍。二次绕组的电流完全取决于一次绕组电流。3)3)3)3)电流互感器的二次回路中所串接的负载，是测量仪表和电流互感器的二次回路中所串接的负载，是测量仪表和电流互感器的二次回路中所串接的负载，是测量仪表和电流互感器的二次回路中所串接的负载，是测量仪表和继电器的电流线圈。它们的阻抗都小，因此继电器的电流线圈。它们的阻抗都小，因此继电器的电流线圈。它们的阻抗都小

21、，因此继电器的电流线圈。它们的阻抗都小，因此电流互感器在电流互感器在电流互感器在电流互感器在正常工作时，二次侧接近于短路状态正常工作时，二次侧接近于短路状态正常工作时，二次侧接近于短路状态正常工作时，二次侧接近于短路状态，这是与普通电力变，这是与普通电力变，这是与普通电力变，这是与普通电力变压器的主要区别。压器的主要区别。压器的主要区别。压器的主要区别。原因：如果运行中的电流互感器二次绕组开路，则二次磁势等于零，而一次磁势不变，且全部用于激磁。使铁芯中的磁通急剧增加而达到饱和状态。备注：电流互感器在正常工作时，备注：电流互感器在正常工作时，备注：电流互感器在正常工作时，备注：电流互感器在正常工

22、作时，二次绕组绝对不允许开路。二次绕组绝对不允许开路。二次绕组绝对不允许开路。二次绕组绝对不允许开路。n铁芯饱和，使随时间变化的磁通波形变为平顶波。在波形上升和下降处，因磁通急剧变化在二次绕组内所感应的电势可达几千伏甚至高，对设备和人员是极其危险的。n磁感应强度骤增，会引起铁芯和绕组过热。n在铁芯中会产生剩磁，使互感器准确级变低。n电流互感器二次回路必须接地，其目的是为了防止当一、二次之间绝缘被破坏时，对二次设备与人身造成危害，所以一般宜在配电装置处经端子接地。5.电压互感器：1.1.两个单相电压互感器接成两个单相电压互感器接成V-VV-V形接线方式形接线方式两个电压互感器分别接于线电压两个电

23、压互感器分别接于线电压UAB和和UBC上，一次绕组不能接地，二次绕组为安上，一次绕组不能接地，二次绕组为安全，一端接地，这种接线方式适用于中性点非直接接地或经消弧线圈接地系统。全，一端接地，这种接线方式适用于中性点非直接接地或经消弧线圈接地系统。1)只用两个单相电压互感器可以得到对称的三个线电压；只用两个单相电压互感器可以得到对称的三个线电压；2）不能测量相电压；）不能测量相电压；3）一次绕组接入系统线电压，二次绕组电压为）一次绕组接入系统线电压，二次绕组电压为100V。当继电保护装置和测量表计。当继电保护装置和测量表计 只需用线电压时，可采用这种接线方式。只需用线电压时，可采用这种接线方式。

24、A B Cabc100V2.三个单相电压互感器接成星形接线方式iabcn。n 一次绕组接成星形一次绕组接成星形,互感器接于相地之间互感器接于相地之间,因此因此,测量的是相对地电压测量的是相对地电压,而而并非各相与中性点之间电压，一次绕组接地属于工作接地。并非各相与中性点之间电压，一次绕组接地属于工作接地。电压互感器的一次绕组阻抗极高，即使是在中性点直接接地或经消弧线圈电压互感器的一次绕组阻抗极高，即使是在中性点直接接地或经消弧线圈接地的系统中，虽然电压互感器一次绕组中性点接地，但并不表示该系统中接地的系统中，虽然电压互感器一次绕组中性点接地，但并不表示该系统中性点接地。性点接地。电压互感器的保

25、护措施电压互感器的保护措施电压互感器一次侧熔断器的作用：（1）保护电压互感器本身，当电压互感器本身故障时，熔断器迅速熔断，防止事故扩大；（2）防止高压电网受电压互感器本身及其引线的影响。110kV及以上系统，电压互感器一次侧不装熔断器（1）主要原因是考虑到系统灭弧问题较大，熔断器的断流容量亦很难满足要求，熔断器制造困难；（2）这一类互感器采用单相串级式，绝缘强度高，发生事故的可能性比较小；（3）110kV及以上系统，中性点一般采用直接接地，接地故障时，瞬时跳闸，不会过电压运行。电压互感器的二次侧：（1）装设熔断器或低压断路器，当电压互感器二次侧及回路发生故障时，能够快速熔断或切断，保证电压互感

26、器不遭受损坏及不造成保护误动。（2）计量、测量二次绕组装设熔断器。（3）保护用二次绕组装设快速低压断路器。考题：1、电压互感器的二次回路中必须加熔断器吗？说明原因？2、电流互感器的二次回路中必须加熔断器吗？说明原因？3、110kV及以上系统，电压互感器一次回路可以不装熔断器，解释原因？4、简述互感器的作用？5、电流互感器正常工作时二次侧回路可以（）。A 断开 B 短路 C 装熔断器 D 接无穷大电阻 6、在检修或更换主电路电流表时，将电流互感器二次回路（），即可拆下电流表。A 断开 B 短路 C 不用处理 D 切掉熔断器正向导通，反向截止，当二极管外加电压时，反向电流很小，且不随反向电压变化

27、6 6）二极管特殊二极管简介特殊二极管简介 肖特基二极管（SBD）是一种低功耗、大电流、超高速半导体器件。其显著的特点为反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右，而整流电流却可达到几千安培。肖特基二极管多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。常用在彩电的二次电源整流,高频电源整流中。SBD的结构及特点使其适合于在低压、大电流输出场合用作高频整流，在非常高的频率下用于检波和混频，在高速逻辑电路中用作箝位。肖特基二极管（肖特基二极管（SBD）的主要特点：）的主要特点：1）正向压降低：）正向压降低：

28、由于肖特基势垒高度低于PN结势垒高度，故其正向导通门限电压和正向压降都比PN结二极管低（约低0.2V）。2）反向恢复时间快：）反向恢复时间快：由于SBD是一种多数载流子导电器件，不存在少数载流子寿命和反向恢复问题。SBD的反向恢复时间只是肖特基势垒电容的充、放电时间，完全不同于PN结二极管的反向恢复时间。由于SBD的反向恢复电荷非常少，故开故开关速度非常快，开关损耗也特别小，尤其适合于高频应用。关速度非常快，开关损耗也特别小，尤其适合于高频应用。3）工作频率高：）工作频率高：由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微，所以其频率响仅为RC时间常数限制，因而，它是高频和快速开关的理想器件。其工作

29、频率可达100GHz。4）反向耐压低：）反向耐压低：由于SBD的反向势垒较薄，并且在其表面极易发生击穿，所以反向击穿电压比较低。由于SBD比PN结二极管更容易受热击穿，反向漏电流比PN结二极管大。7）双极型三极管三极管工作在放大区的条件：发射结正偏，集电结反偏 晶体管的集电极与发射极之间的正反向阻值都应大于2k，如果两个方向的阻值都很小，则可能是击穿了 三种接法比较：三种接法比较：Uce=VCC-Ic*Rc 共射：既可以放大电压，又可以放大电流，输入与输出反相位，输入电阻居中，输出电阻较大，频带窄。基本共射放大电路的电压放大作用是利用晶体管的电流放大作用，并依靠RC将电流的变化转化成电压的变化

30、来实现的。共集：不能放大电压、可以放大电流，具有电压跟随的特点，输入信号与输出信号同相位，输入电阻大、输出电阻小 共基：不能放大电流，可以放大电压，输入信号与输出信号同相位，输入电阻小，输出电阻和共射电路相当，频带宽，高频响应好 场效应管 绝缘栅型场效应管的工作频率最高可以达到1MHz，但通常只有几百到400Hz左右 场效应管是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件(MOSFET)它仅靠半导体中的多数载流子导电，又称单极型晶体管 晶体三极管中有两种不同极性电荷的载流子参与导电，故称为双极型晶体管（BJT）考题：1、简述单极型晶体管和双极型晶体管的区别？2、场效应管的低频跨导g

31、m是描述栅极、源级电压对漏极电流控制作用的重要参数，其数值越大，场效应管的控制能力越强。考题1、在图中所示放大电路，已知Ucc=6V、Rc=2K、RB=200K =50。若RB减小，三极管工作在(C)状态。A、放大 B、截止 C、饱和 D、导通考题2、画放大电路的交流通路时，电容可以看做开路，直流电源可视为短路。（）考题3、单极型器件是仅依靠单一的多数载流子导电的半导体器件。（）考题4、晶体三极管作为开关使用时，应工作在放大状态。（）考题5、双极型晶体管和场效应管的驱动信号为（）。A 均为电压控制 B 均为电流控制 C 双极型晶体管为电压控制，场效应管为电流控制 D 双极型晶体管为电流控制，场

32、效应管为电压控制考题6、（）的本质是一个场效应管。A 肖特基二极管 B 电力晶体管 C 可关断晶闸管 D 绝缘栅双极晶体管（IGBT）考题7、高性能的高压变频调速装置中，主电路的开关器件采用（）。A 快速恢复二极管 B 绝缘栅双极晶体管 C 电力晶体管 D 功率场效应晶体管考点考点7 7 集成运算放大器集成运算放大器一、一、集成电路集成电路的特点的特点1.电路一般采用直接耦合的电路结构，而不采用阻容耦合结构。电路一般采用直接耦合的电路结构，而不采用阻容耦合结构。2.输入级采用差动放大电路，目的是克服直接耦合电路的零漂。输入级采用差动放大电路，目的是克服直接耦合电路的零漂。3.NPN管和管和PN

33、P管配合使用，从而改进单管的性能。管配合使用，从而改进单管的性能。4.大量采用恒流源设置静态工作点或做有源负载，提高电路性能。大量采用恒流源设置静态工作点或做有源负载，提高电路性能。二、二、集成运算放大器的原理电路集成运算放大器的原理电路T3T4T5T1T2IS与与uo反相反相 u+u反相反相输入端输入端同相同相输入端输入端与与uo同相同相输输入入级级中中间间级级输输出出级级对输入级要求对输入级要求：尽量减小零漂尽量减小零漂,提高提高KCMRR，输入阻抗输入阻抗ri 尽可能大尽可能大对中间级要求对中间级要求：足够大的电压放大倍数。足够大的电压放大倍数。对输出级要求对输出级要求：带负载能力强带负

34、载能力强,有足够的输出电流有足够的输出电流io .输出阻抗输出阻抗ro小小三 集成运算放大器的主要参数输入失调电压VOS 输入失调电流lOS 开环差模放大倍数Au 共模抑制比CMRR 最大共模输入电压Vctam 转换速率SR 输入失调电压VOS 测试图 输入失调电压VOS表达式输入失调电压VOS 当输入信号为零时，由于运放内差分放大器的不对称性，导致输出信号不为零，这种现象称为运算放大器失调。为使输出电压为零，而在输入端加入一补偿电压，该补偿电压即叫做输入失调电压VOS，下图为测试电路图。调整电位器RM，使输出电压为零，此时输入端电压表指示设为Vi，那么失调电压可用下式表示：输入失调电压VOS

35、闭环测试图 输入失调电压VOS表达式输入失调电压VOS 输入失调电压实际上就是在输入电压为零时的运放输出电压折合到输入端的电压值，也可采用闭环的方法进行测量，下图给出了测试原理图和计算公式：VOS=VO/AVI-B测量电路图 IB测量电路图输入失调电流IOS 运放失调情况下，为使其输出为零而在输入端所加的补偿电流，称为输入失调电流。输入失调电流实际上是输入信号为零时，运放两个输入端的基极偏置电流之差，测试电路和计算公式如下：IOS=I-BI+B开环差模放大倍数AV测试电路图开环差模放大倍数AV 开环差模放大倍数是指放大器在没有外部反馈时的差模直流电压放大倍数，即放大器开环时的输出电压VO与差模

36、输入电压Vi之比。常采用交直流闭环法。测试电路可采用下图电路。图中放大器通过Rf、R1、R2完成直流闭环，通过Rf、C、R完成交流闭环。共模抑制比CMRR测试电路图共模抑制比CMRR 运算放大器差模电压放大倍数Ad与共模电压放大倍数AC之比称为共模抑制比CMRR，CMRR反映了放大器对共模信号的抑制能力，测试电路如下。最大共模输入电压测试电路图最大共模输入电压 最大共模输入电压ViCM是指运放输出不失真时的最大共模输入电压峰值。下图是ViCM测试电路。转换速率SR测试电路图转换速率SR 当给运放输入一个大的阶跃电压时，放大器输出电压的最大变化速率称为转换速率，由于转换速率与闭环电压放大倍数有关

37、，因而一般都规定在增益为1或反相组态下进行测试，下图为测试电路。被测放大器接成电压跟随器，输入信号是前后沿陡直的大幅度方波，在示波器上观察到的输出电压的波形如下图所示。由输出波形的前后沿过渡区求得SR ri 大大:几十几十k 几百几百 k 一、理想运算放大器的概念一、理想运算放大器的概念KCMRR 很大很大 ro 小：几十小：几十 几百几百 A o 很大很大:104 107集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用 uou+u-1.理想运算放大器的条件理想运算放大器的条件 ri =KCMMRR =ro =0 0Ao =uo2.电压传输特性电压传输特性uo实际传输特性实际传输特性理想传输特

38、性理想传输特性线性区线性区非线性区非线性区非线性区非线性区 为了便于分析集成运放的线性应用，我们还需要建立“虚短”与“虚断”这两个概念。(1)由于集成运放的差模开环输入电阻Rid，输入偏置电流IB0，不向外部索取电流，因此两输入端电流为零。即Ii-=Ii+=0，这就是说，集成运放工作在线性区时，两输入端均无电流，称为“虚断”。(2)由于两输入端无电流，则两输入端电位相同，即U-=U+。由此可见，集成运放工作在线性区时，两输入端电位相等，称为“虚短”。运算放大器的基本电路有反相输入式、同相输入式两种。反相输入式是指信号由反相端输入，同相输入式是指信号由同相端输入，它们是构成各种运算电路的基础。1

39、.反相输入式放大电路反相输入式放大电路 图5.1所示为反相输入式放大电路，输入信号经R1加入反相输入端，Rf为反馈电阻，把输出信号电压Uo反馈到反相端，构成深度电压并联负反馈。二、运算放大器的基本电路二、运算放大器的基本电路 反相输入式放大电路 1)“虚地”的概念 由于集成运放工作在线性区，U+=U-、Ii+=Ii-，即流过R2的电流为零。则U+=0，U-=U+=0，说明反相端虽然没有直接接地，但其电位为地电位，相当于接地，是“虚假接地”，简称为“虚地”。“虚地”是反相输入式放大电路的重要特点。2)电压放大倍数 在图5.1中 由于I i-=Ii=0,则If=Ii,即 式中Auf是反相输入式放大

40、电路的电压放大倍数。上式表明：反相输入式放大电路中，输入信号电压Ui和输出信号电压Uo相位相反，大小成比例关系，比例系数为Rf/R1，可以直接作为比例运算放大器。当Rf=R1时，Auf=-1,即输出电压和输入电压的大小相等，相位相反，此电路称为反相器。同相输入端电阻R2用于保持运放的静态平衡，要求R2=R1Rf。R2称为平衡电阻。3)输入电阻、输出电阻 由于U-=0，所以反相输入式放大电路输入电阻为 由于反相输入式放大电路采用并联负反馈，所以从输入端看进去的电阻很小，近似等于R1。由于该放大电路采用电压负反馈，其输出电阻很小（Ro0）。4)主要特点 （1）集成运放的反相输入端为“虚地”（U-=

41、0），它的共模输入电压可视为零，因此对集成运放的共模抑制比要求较低。（2）由于深度电压负反馈输出电阻小（Ro0），因此带负载能力较强。（3）由于并联负反馈输入电阻小（Ri=R1），因此要向信号源汲取一定的电流。2.同相输入式放大电路同相输入式放大电路 图5.2所示电路为同相输入式放大电路，输入信号Ui经R2加到集成运放的同相端，Rf为反馈电阻，R2为平衡电阻（R2=R1Rf）。1)虚短的概念 对同相输入式放大电路，U-和U+相等，相当于短路，称为“虚短”。由于U+=Ui，U-=Uf，则U+=U-=Ui=Uf。由于U+=U-，则 又由于U+=U-0，所以，在运放的两端引入了共模电压，其大小接近于

42、Ui。2)电压放大倍数 由图5.2可见R1和Rf组成分压器，反馈电压 由 于 Ui=Uf，则由上式可得电压放大倍数 上式表明：同相输入式放大电路中输出电压与输入电压的相位相同，大小成比例关系，比例系数等于(1+Rf/R1)，此值与运放本身的参数无关。在图5.2中如果把Rf短路(Rf=0)，把R1断开(R1)，则电压跟随器 3)输入电阻，输出电阻 由于采用了深度电压串联负反馈，该电路具有很高的输入电阻和很低的输出电阻。(Rif，Ro0)。这是同相输入式放大电路的重要特点。4)主要特点 同相输入式放大电路属于电压串联负反馈电路，主要特点如下：（1）由于深度串联负反馈，使输入电阻增大，输入电阻可高达

43、2000M以上。（2）由于深度电压负反馈，输出电阻Ro0。（3）由于U-=U+=Ui，运放两输入端存在共模电压，因此要求运放的共模抑制比较高。通过对反相输入式和同相输入式运放电路的分析，可以看到，输出信号是通过反馈网络反馈到反相输入端，从而实现了深度负反馈，并且使得其电压放大倍数与运放本身的参数无关。采用了电压负反馈使得输出电阻减小，带负载能力增强。反相输入式采用了并联负反馈使输入电阻减小，而同相输入式采用了串联负反馈使输入电阻增大。利用集成运放在线性区工作的特点，根据输入电压和输出电压关系，外加不同的反馈网络可以实现多种数学运算。输入信号电压和输出信号电压的关系Uo=f(Ui)，可以模拟成数

44、学运算关系y=f(x)，所以信号运算统称为模拟运算。尽管数字计算机的发展在许多方面替代了模拟计算机，但在物理量的测量、自动调节系统、测量仪表系统、模拟运算等领域仍得到了广泛应用。三、集成运放的线性应用三、集成运放的线性应用反相输入运算关系uiuoi1ifidRFR1R2虚断路虚断路 id 0虚地虚地uii1=R1uif=oRFi1 ifAf=uouiRfR1反相比例反相比例 当当Rf=R1=R时时：Af=1u0ui反相器反相器 同相输入比例运算电路同相输入比例运算电路RFRR1 12uoi1if同相比例运算电路运算关系 uo=1+u+RFR1 1 =1+ui RF R1 1虚断路虚断路id 0

45、虚短路虚短路uiu =+uu =o -R1R1 RF+u-u =+故有：故有：Auf=uoui =1+RFR1 1同相输入比例器同相输入比例器uiidu+u_电压跟随器电压跟随器当R1=,Rf=0时uo=uiRRF同相跟随器uouiRFRR1 12uoi1if同相比例运算电路ui （2）加、减 运算电路1、加法运算电路、加法运算电路fu obui1 ui3ui2 i1i2i3if132Rb=R1/R2/R3/Rf 反相加法运算电路ui1 Fu oPui3ui2 i1i2i3if132 u=(+)ui2 oui1 ui3 RFRFRFR1R2R3i-因i-=0，故i1+i2+i3=if即ui1u

46、-R1ui2u-R2+ui3u-R3+u0Rfu-=u_u_又“虛地”uoR1R2R3ui2ui1RFR1R2R3 =1+ui2 uoRFR1R2+R3R3-ui1RFR1当R1=Rf=R2=R3时u0=ui2ui1减法运算电路减法运算电路R1 1uoi1积分器积分器uiCifucic duCdt C iC=依据依据 u-=u+虚地虚地Ri1=ifuR1i1=,iif=C dtdu0=uo C R1uidt得得:（3）积分、微分 运算电路微分器微分器uuOiC duidtuo=RF C uouiF由于微分和积分互为逆运算，由于微分和积分互为逆运算，将电容与电阻位置对调即可。将电容与电阻位置对调

47、即可。输入与输入出输入与输入出的关系式为的关系式为若输入为方波若输入为方波则输出波形为则输出波形为 集成运放在“开环”或“正反馈”工作时处于此状态，如：非线性电压比较器。电路及电压传输特性:1.过零电压比较器 四四 集成运算放大器的非线性应用集成运算放大器的非线性应用 输入电压ui与0比较1)当ui0时运放处于负饱和态 uO=uOL(uOL为低电平)2)当ui0时运放处于正饱和态 uO=uOH(uOH为高电平)。由于在ui=0时输出电压发生翻转，称“过零电压比较器”。设过零电压比较器输入正弦信号(ui)如图，可得输出波形 2.(同相输入)单门限电压比较器ui与标准电压UREF比较1)当uiUR

48、EF时uO=UOH 2)当uiUREF时uO=UOL稳压管的作用将输出高、低电平钳制在其稳压值UZ上 即：输出高电平时UOH=+UZ 输出低电平时UOL=UZ练习：设UREF=3V、ui=10sint(V)，画输出uO的波形(UZ=5V)。过零电压比较器是单门限电压比较器在UREF=0时的一个特例单门限电压比较器的缺点抗干扰能力差电路及电压传输特性:分析：1)当ui很小时uO=UOH=+UZ 此时同相输入端电压为：UP+=+UP+作为比较值，称“上门限电平”（UP+不变）2)当ui uiUP+时uO=UOL=UZ，此时同相输入端的电压变为：UP=+3)可见UPUP+当输入继续比较器输出将维持低

49、 电平当输入由大变小至uiUP时比较器输出由 低翻转为高电平 4)迟滞比较器有两个门限电压UP和UP+，定义：回差电压（门限宽度）U=UP+UP=（UOHUOL）U抗干扰能力越强但分辨度考题：1、对于线性放大电路，当输入信号幅度减小后，其电压放大倍数也随之减小。（）2、放大电路引入负反馈，能够减小非线性失真，但是不能消除失真。（）3、放大电路中的负反馈，对于在前向通路中产生的的干扰、噪声和失真有抑制作用，但对输入信号中含有的干扰信号等没有抑制能力。（）4、集成运算放大器的输入级一般采用差动放大电路，其目的是要获得很高的电压放大倍数。（）5、集成运算放大器的内部电路一般采用直接耦合方式，因此它只

50、能放大直流信号，而不能放大交流信号。（）6、只要是理想运算放大器，不论它工作在线性状态还是非线性状态，其反相输入端和同相输入端均不从信号源索取电流。（）7、实际的运算放大器在开环时，其输出很难调整到零电位，只有在闭环时才能调整到零电位。（）8、基本运算放大电路由运算放大器、信号输入端到反相输入端的电阻和输出端到反相输入端之间的反馈电容组成。（）9、集成运算放大器输入级采用的是基本放大电路。（）10、衡量一个集成运算放大器内部电路对称程度的高低，是用（）进行判断的。A）输入失调电压 B）输入电阻 )最大差模输入电压 )最大共模输入电压 11、集成运算放大器工作于非线性区时，其电路主要特点是（）。