模拟电子技术.pptx

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1、1.1.2杂质半导体1N型半导体2P型半导体磷原子自由电子444454444电子一空穴对图1.2N型半导体的结构第1页/共144页空穴硼原子444434444电子一空穴对图1.3P型半导体的结构3.PN结的形成内电场P区N区P区N区空间电荷区图1.4PN结的形成第2页/共144页4 PN结的单向导电特性结的单向导电特性(1)PN结的正向导通特性R外电场内电场IR空穴(多数)电子(多数)NP变薄NP变厚IR0R外电场内电场电子(少数)空穴(少数)(a)正向偏置（b）反向偏置图1.5PN结的导电特性(2)PN结的反向截止特性1.2 半导体二极管1.2.1 半导体二极管的结构及其在电路中的符号半导体

2、二极管的结构及其在电路中的符号第3页/共144页外壳(阴极)(阳极)PN阳极引线阴极引线VD(阴极)（a）结构（b）电路符号（c）实物外形图1.6二极管结构、符号及外形uv/V015105（A）iv/mAABBA-5IR0.20.40.60.8CDDC-30-U（BR）硅锗图1.7二极管伏安特性曲线1.2.2 半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性第4页/共144页 1正向特性正向特性 2反向特性 3反向击穿特性4温度对特性的影响1.2.3半导体二极管的主要参数1最大整流电流最大整流电流IF2最大反向工作电压最大反向工作电压URM3反向饱和电流IR4二极管的直流电阻二极管的直流电阻R5最

3、高工作频率最高工作频率fM 1.2.4 半导体二极管的命名及分类半导体二极管的命名及分类1半导体二极管的命名方法第5页/共144页用数字表示电极数目用字母表示材料和极性用字母表示类型用数字表示序号用数字表示规格图1.8半导体器件的型号组成2半导体二极管的分类 1.2.5 二极管的判别及使用注意事项二极管的判别及使用注意事项1二极管的判别（用万用表进行检测）二极管的判别（用万用表进行检测）（1）二极管正、负极性及好坏的判断（2）二极管好坏的判别（3）硅二极管和锗二极管的判断（4）普通二极管和稳压管的判别第6页/共144页2二极管使用注意事项二极管使用注意事项*1.3几种常用的特殊二极管1.3.1

4、稳压二极管1稳压二极管的工作特性(a)伏安特性（b）符号图1.9稳压二极管的特性曲线和符号0IA（Izmin）IZIA（Izmax）ImAUZUVBAUZIZUBUAVD第7页/共144页2.稳压管的主要参数1.3.2 发光二极管发光二极管1普通发光二极管2红外线发光二极管3激光二极管激光二极管 1.1.3 光电二极管光电二极管1.3.4变容二极管(a)压控特性曲线(b)电路符号图1.12变容二极管的压控特性曲线和电路符号80604020CJ/pF2468101214U/V0VD第8页/共144页1.4半导体二极管的应用1.4.1 整流整流1.4.2钳位1.4.3 限幅限幅VDU(+)FA图1

5、.13二极管钳位电路（a）限幅电路（b）波形图1.14二极管限幅电路及波形RVD1+uo+uiUs2+Us1VD2uo/V10t-10uo/V+5-5t00第9页/共144页4.电路中的元件保护SVDeLLREi图1.15二极管保护电路第10页/共144页本章重点内容l晶体三极管的放大原理、输入特性曲线、输出特性曲线l基本放大电路的工作原理及放大电路的三种基本偏置方式l利用估算法求静态工作点l微变等效电路及其分析方法l三种基本放大电路的性能、特点2.1半导体三极管2.1.1三极管的结构及分类1三极管的内部结构及其在电路中的符号第2章 半导体三极管及其放大电路 第11页/共144页(a)NPN(

6、b)PNP图2.1三极管的结构示意图及其在电路中的符号基极bbceceb集电区发射区发射结集电结基极bccbeeb基区发射极e集电极cNPN发射极e集电极cPNP2三极管的分类2.1.2三极管的放大作用1三极管放大时必须的内部条件三极管放大时必须的内部条件第12页/共144页2三极管放大时必须的外部条件3三极管内部载流子的传输过程图2.2三极管内部载流子的运动情况+RCcbeICIEIBVCcVBBRBICBOICNIBNNPN（3）电子被集电区收集的过程（1）发射区向基区发射电子的过程（2）电子在基区的扩散和复合过程第13页/共144页4三极管电流放大作用的进一步理解表2.1IB、IC、IE

7、的实验数据IB/mA-0.00400.010.020.030.040.05IC/mA0.0040.011.091.983.074.065.05IE/mA00.011.102.003.104.105.102.1.3三极管的特性曲线1输入特性曲线输入特性曲线uBE/v0.2uCE/v（a）（b）uCE1VuCE=00.80.60.4iB/A1008060402025饱和区放大区100A80A60A40A20AiB=0A108642ic/mA4321截止区图2.3三极管的特性曲线第14页/共144页2输出特性曲线输出特性曲线(1)放大区(2)饱和区(3)截止区2.1.4 三极管正常工作时的主要特点三

8、极管正常工作时的主要特点1三极管工作于放大状态的条件及特点三极管工作于放大状态的条件及特点2三极管工作于饱和状态的条件及特点3三极管工作于截止状态时的条件及特点2.1.5 特殊晶体管简介特殊晶体管简介1光电三极管光电三极管第15页/共144页（a）等效电路（b）电路符号（c）LED+光电三极管（d）LED+光电池图2.4光电三极管的等效电路与电路符号图2.5光电耦合器电路符号ce()(+)cbeILIC2光电耦合器3晶闸管（1）单向晶闸管A.内部结构第16页/共144页B.工作原理KAGGAKGAK（a）(b)(c)图2.6单向晶闸管外形及电路符号(a)内部结构示意图(b)分解图（c）等效电路

9、图2.7晶闸管内部结构及其等效电路gakP1N1P2N2IGgkN1P2N2aP1N1P2kVGGIARGV2V1IC1RAIC2VAAga第17页/共144页A.判定晶闸管的电极B.检测量晶闸管的导通情况（2）双向晶闸管双向晶闸管的结构(a)(b)图2.8双向晶闸管外形及电路符号GT1T2T1T2GTUC336双向晶闸管的测量第18页/共144页2.1.6三极管的主要参数1电流放大系数2反向饱和电流ICBO3穿透电流ICEO4集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM5集电极、发射极间的击穿电压集电极、发射极间的击穿电压UCEO6集电极最大耗散功率PCM。2.1.7三极管的检测与代换1国产三

10、极管的命名方法简介2三极管三个电极（管脚）的估测三极管三个电极（管脚）的估测第19页/共144页(a)(b)(c)图2.10三极管引脚识别示意图BCEEBCEBCBECC13973南韩、日本三极管介绍。4彩电和彩显行输出管简介5三极管好坏的判别6三极管的代换原则三极管的代换原则第20页/共144页2.2三极管基本放大电路及其分析方法2.2.1放大的基本概念2.2.2 三极管在实际应用中的三种放大电路形式三极管在实际应用中的三种放大电路形式2.2.3放大电路的组成1.基本放大电路的组成原则2.放大电路的组成及各元件的作用2.2.4 放大电路的两种状态放大电路的两种状态静态和动态静态和动态（a）直

11、流通路（b）交流通路图2.13直流、交流通路ICQVCCVUCEQUCEQR1R2RLuiiiVR1uo第21页/共144页2.2.5基本放大电路的工作过程图2.14基本放大电路的工作波形tUCEtttttURCURCiB(e)管压降的波形(d)RC上压降的波形(c)集电极电流波形uCEuceuRCurcICiciCibIB000000000000ttttttt(b)基极电流波形ui0(a)输入信号电压波形0uot(f)输出信号电压波形第22页/共144页2.3.放大电路常用的直流偏置电路2.3.1固定式直流偏置电路2.3.2分压式电流负反馈偏置电路图2.15分压式电流反馈式偏置电路C1Ce+

12、uoIEI2I1ReR2VCCVC2RLR3R1+uiRs1工作点稳定过程（1）由基极电阻R1、R2分压而得到固定的基极电位UB。设图2.15中流过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（2）利用发射极电阻Re的电流负反馈作用稳定静态工作点第23页/共144页2电容电容Ce的作用的作用2.3.3 恒流源偏置电路恒流源偏置电路图2.16镜像恒流源的基本电路IIC1VCCRIC2=I0V2V1第24页/共144页（a）威尔逊恒流源（b）小电流恒流源（c）改变射极电阻比获得不同输出电流的恒流源图2.17改进型恒流源电路V3IB3Re1Re2ReIIC1IBV2V1IIC1IC2V2V1IIC1IC2V

13、2V1IC32.4 放大电路的三种基本分析方法2.4.1静态工作点估算法静态工作点估算法第25页/共144页（1）画出放大电路的直流通路（2）由直流通路列出输入回路和输出回路方程，代入方程，分别求出IBQ、ICQ、UCEQ。+usRsVCCVC2C1RLRcRbVCC例1 估算图2.18所示放大电路的静态工作点，设VCC=12V，Rc=3k，RB=280k，=50。（a）（b）图2.18第26页/共144页2.4.2 放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法1用图解法确定静态工作点的步骤：用图解法确定静态工作点的步骤：（1）在ic、uce平面坐标上作出晶体管的输出特性曲线。（2）根据直流通路列

14、出放大电路直流输出回路的电压方程式：UCE=VCCICRC（3）根据电压方程式，在输出特性曲线所在坐标平面上作直流负载线。因为两点可决定一条直线，所以分别取（IC=0，UCE=VCC）和（UCE=0，IC=EC/Rc）两点，这两点也就是横轴和纵轴的截距，连接两点，便得到直流负载线。（4）根据直流通路中的输入回路方程求出IBQ。（5）找出IB=IBQ这一条输出特性曲线，该曲线与直流负载线的交点即为Q点（静态工作点），该Q点直观地反映了静态工作点（IBQ、ICQ、UCQ）的三个值。即为所求静态工作点的值。第27页/共144页（a）电路图（b）特性曲线图2.19例2电路图+MQiu=80A60A40

15、A20A0AuCE/v6Vic/mA4321+VCCVRLRcRbuiuo2电路参数对静态工作点的影响（1）Rb对Q点的影响（2）Rc对Q点的影响第28页/共144页ic/mAMuCE/vIBQ1IBQIBQ20（a）Rb变化对Q点的影响aQ1Rb1RbQ2Rb2RbNMRcRc20MNuCE/vic/mA（b）Rc变化对Q点的影响0VCC1VCCQ2QQ1NuCE/vic/mA（c）VCC变化对Q点的影响图2.20电路参数对Q点的影响第29页/共144页（3）VCC对Q点的影响2.4.3 放大电路的微变等效电路分析法放大电路的微变等效电路分析法1三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路(三极

16、管输入端三极管输入端be间和输出端间和输出端ce间的微变等效电路间的微变等效电路)（1）三极管输入端（be）间的微变等效电路beic+uceib+ubeciCib+ucerbe+ubeib(a)(b)图2.21三极管的微变等效电路（2）三极管输出端（ce）间的微变等效电路2放大电路的微变等效电路第一，根据放大电路画出交流通路。用三极管的微变等效电路代替交流通路中的三极管，画出放大电路的微变等效电路。第30页/共144页+uoCeReRb1VC2C1RLRcRb2+uiRs（a）放大电路ibRb1uo+ieicibRcRb2RL+usriui+RcRbrs+bcicrbeibuoRLro图2.2

17、2放大电路的微变等效电路（b）交流通路（c）微变等效电路第31页/共144页2.5放大电路的动态性能指标及分析2.5.1放大电路的动态性能指标1放大倍数2输入电阻riii+ioriro放大电路uoRL+usrs+uorouiri图2.23放大电路的方框图第32页/共144页3输出电阻ro 2.5.2 放大电路性能指标估算的方法、步骤放大电路性能指标估算的方法、步骤1.在放大电路静态分析的基础上，根据静态工作点的数值及相关公式，求出rbe。2.画出放大电路的微变等效电路。3.根据微变等效电路及Au、ri、ro的定义式，分别求出Au、ri、ro。2.5.3共射放大电路基本动态参数的估算1.电压放大

18、倍数2源电压放大倍数Aus3输入电阻ri4.输出电阻输出电阻ro2.5.4共集电极、共基极放大电路1共集电极放大电路共集电极放大电路第33页/共144页+RL+uoReRb+ui+uoReC2C1rs+usVCCVRLRb+uirs+usV(a)典型电路(b)交流通路图2.25共集电极电路（1）静态工作点的估算（2）动态分析2共基极电路共基极电路第34页/共144页ri+usrsiiuoRe+ieui+RbbcicibrbeibRL图2.26共集电极放大电路的微变等效电路riCB+usCEBCBE+uoCb2Rb2RLRb+uoReCb1VCCVRLRcRb1uirs+uirs+usV(a)电

19、路图(b)交流通路图2.27共基放大电路（1）静态分析第35页/共144页（2）动态分析Bibroicri+usRsiiuo+ibui+ReECrbeieRL图2.28共基极微变等效电路ri电压放大倍数Au输入电阻ri输出电阻ro2.6三种基本放大电路的比较*2.7 多级放大电路第36页/共144页2.7.1多级放大电路的组成图2.29多级放大电路的结构框图2.7.2 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式（1）保证信号在级与级之间能够顺利地传输；（2）耦合后，多级放大电路的性能必须满足实际的要求。为了满耦合后，各级电路仍具有合适的静态工作点2.7.3 阻容耦合阻容耦合第37页/共144

20、页+Ce2+uoRe1Re2+VCCC1RLCe1Rb12V1C2Rc1Rb11Rb22V2C3Rc2Rb21ui图2.30两级阻容耦合放大电路（1）优点：因电容具有“隔直”作用，所以各级电路的静态工作点相互独立，互不影响。这给放大电路的分析、设计和调试带来了很大的方便。此外，还具有体积小、重量轻等优点。（2）缺点：因电容对交流信号具有一定的容抗，在信号传输过程中，会受到一定的衰减。尤其对于变化缓慢的信号容抗很大，不便于传输。此外，在集成电路中，制造大容量的电容很困难，所以这种耦合方式下的多级放大电路不便于集成2.7.4 直接耦合直接耦合第38页/共144页+V2V1VCCRbReRc2Rc1

21、+uiuo图2.31直接耦合放大电路1优点：既可以放大交流信号，也可以放大变化非常缓慢（直流）的信号；电路简单，便于集成，所以集成电路中多采用这种耦合方式。2缺点：存在着各级静态工作点相互牵制和零点漂移这两个问题。（第5章将讨论零点漂移问题。2.7.5 变压器耦合变压器耦合（1）优点：因变压器不能传输直流信号，只能传输交流信号和进行阻抗变换，所以，各级电路的静态工作点相互独立，互不影响。改变变压器的匝数比，容易实现阻抗变换，因而容易获得较大的输出功率。（2）缺点：变压器体积大而重，不便于集成。同时频率特性差，也不能传送直流和变化非常缓慢的信号。第39页/共144页+C2+RLT2T1CeC1R

22、b12Rb22Rb21Rb11VCC+uo+uiRe2Re1V2V1图2.32变压器耦合放大电路2.7.6 组合放大电路组合放大电路1共发共基组合放大电路共发共基组合放大电路RLV2V1RLRbuo+us+uirsRLV2V1RLRbuo+us+uirs图2.33共发共基组合放大器的交流通路图2.34共集共发组合放大器的交流通路第40页/共144页2共集-共发组合放大电路（1）电压放大倍数（2）输入电阻（3）输出电阻思考题1、基本放大电路由哪些必不可少的部分组成？各元件有什么作用？2、试画出PNP型三极管的基本放大电路，并注明电源的实际极性，以及各电极实际电流方向。3、三极管具有放大作用的内部

23、条件和外部条件各是什么？4、为什么说三极管放大作用的本质是电流控制作用？如何用三极管的电流分配关系来说明它的控制作用？5、试在特性曲线上指出三极管的三个工作区：放大区、截止区、饱和区。6、三极管发射极与集电极对调使用时，放大作用将如何？7、在哪些情况下，工作点沿直流负载线移动？在哪些情况下，工作点沿交流负载线移动？实际上工作点有没有可能到达交流负载线的上顶端和下顶端？为什么？试分析电流负反馈偏置电路中，射极电阻Re和它的并联电容Ce的作用原理。第41页/共144页本章重点:l结型、绝缘栅型场效应管的工作原理、输出特性、转移特性及主要参数l共源、共漏极放大电路的工作原理场效应管的偏置方式及静态工

24、作点的求法3.1 概述3.1.1场效应管的特点3.1.2场效应管的分类3.1.3 场效应管与晶体三极管的比较场效应管与晶体三极管的比较3.2场效应管3.2.1结型场效应管1结构第第3章章 场效应管及其放大电路场效应管及其放大电路第42页/共144页栅极GNNPP+栅极GS源极S源极D漏极D漏极N型沟道P型沟道DSGSDG（c）N沟道（a）N型沟道（b）P型沟道（d）P沟道图3.1结型场效应管的结构示意图和符号2.结型场效应管的工作原理PP+SD耗尽层NGPP+SD耗尽层NVDD（a）uGS=0,uDS=0时的情况（b）uGS=0,uDS|VP|时的情况图3.2改变uDS时结型场效应导电沟道的变

25、化iD/mAuDS/VU(BR)DS|VP|0IDSSGPP+SDN耗尽层耗尽层VDD（a）UGs=0时（b）uGSVP时沟道被夹断图3.3第44页/共144页3.结型场效应管的特性曲线（1）转移特性图3.4N沟道结型场效应管的转移特性曲线uGS/ViD/mAIDSSUGS（off）4321054321UDS=12V（2）输出特性uDS/V夹断区恒流区(放大区)uGS=0V24681012141618可变电阻区-4V-3V-2ViD/mA543210-1V击穿区图3.5N沟道结型场效应管输出特性曲线第45页/共144页可变电阻区：当漏源电压uDS很小时，场效应管工作于该区。此时，导电沟道畅通，

26、场效应管的漏源之间相当于一个电阻一。在栅、源电压uGS一定时，沟道电阻也一定，iD随uGS增大而线性增大。但当栅源电压变化时，特性曲线的斜率也随之发生变化。可以看出，栅源电压uDS无关，我们称这个区域为恒流区，也称为放大区。在恒流区，iD主要由栅源电压uGS决定。恒流区：随着uDS增大到一定程度，iD的增加变慢，以后iD基本恒定，而与漏源电压uDS无关，我们称这个区域为恒流区，也称为放大区。在恒流区，iD主要由栅源电压uGS决定。击穿区：如果继续增大uDS到一定值后，漏、源极之间会发生击穿，漏极电流iD急剧上升，若不加以限制，管子就会损坏。夹断区：当uGS负值增加到夹断电压uGS（off）后，

27、iD0，场效应管截止。3.2.2 绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管1.增强型绝缘栅场效应管的结构及工作原理增强型绝缘栅场效应管的结构及工作原理(1)结构及符号第46页/共144页g衬底引线dgsSiO2P型硅衬底NNdsdsg（a）N沟道结构图（b）N沟道符号图（c）P沟道符号图3.6增强型MOS管结构及符号图(2)工作原理siDUDDUGGdgP型硅衬底NN图3.7N沟道增强型MOS管工作原理(3)特性曲线第47页/共144页246843210iD/mAuGS/VUGS(th)=3VuDS=10V246810121416186V3V5VuDS/ViD/mA543210图3.8N沟道增强型场效

28、应管特性曲线(a)转移特性（b）输出特性3.2.3 耗尽型绝缘栅场效应管的结构及工作原理耗尽型绝缘栅场效应管的结构及工作原理衬底引线dgsP型硅衬底NNdsgdsg（a）N沟道结构图(b)N沟道符号(c)P沟道符号图3.9耗尽型MOS管结构及符号图第48页/共144页uDS/V246810121416-5-4-3-2-10-3V1V1V2ViD/mA1210864200VuGS2VUGS(off)IDSS12108642uGS/ViD/mAuDS=常数（a）转移特性（b）输出特性图3.10N沟道耗尽型场效应管特性曲线3.3场效应管的主要参数1、夹断电压UGS(off)：实质上是使iD0时所需的

29、uGS值。2、饱和漏电流IDSS在uGS0的情况下，当uDS|VP|时的漏极电流称为饱和漏电流，通常令uDS=10V，uGS0V时测出的iD就是IDSS。3低频互导（跨导）gm4最大耗散功率PDM第49页/共144页 3.4 场效应管的检测及使用注意事项3.4.1 场效应管的检测场效应管的检测1管脚的判别管脚的判别2质量判定质量判定3.4.2 场效应管使用注意事项场效应管使用注意事项1、MOS管栅、源极之间的电阻很高，使得栅极的感应电荷不易泄放，因极间电容很小，帮会造成电压过高使绝缘层击穿。因此，保存MOS管应使三个电极短接，避免栅极悬空。焊接时，电烙铁的外壳应良好地接地，或烧热电烙铁后切断电

30、源再焊。2、有些场效应晶体管将衬底引出，故有4个管脚，这种管子漏极与源极可互换使用。但有些场效应晶体管在内部已将衬底与源极接在一起，只引出3个电极，这种管子的漏极与源极不能互换。3、使用场效应管时各极必须加正确的工作电压。4、在使用场效应管时，要注意漏、源电压、漏源电流及耗散功率等，不要超过规定的最大允许值。第50页/共144页3.5 场效应管放大电路3.5.1 场效应管的直流偏置电路及静态分析场效应管的直流偏置电路及静态分析1直流偏置电路直流偏置电路（1）自偏压电路+V3DJ2Cb10.01FCb20.01C10R2kSRg310MRg247kRg12MRd30k+VDD+15VuoG+Du

31、iV3DJ2Cb10.01Cb20.01C10R2kSRg10MRd30k+VDD+15V+uoG+Dui（a）自偏压电路(b)分压式自偏压电路图3.11场效应管的偏压电路（2）分压式自偏压电路第51页/共144页2静态工作点的确定静态工作点的确定（1）在输出特性上作直流负载线（2）作负载转移特性（3）作源极负载线（4）确定静态工作点Q（5）转移特性和输出特性上求出Q点所对应的电压电流值：uGS0.7V，iD0.37mA，uDS9V。*3.5.2 场效应管放大器的微变等效电路分析法场效应管放大器的微变等效电路分析法1场效应管的等效电路场效应管的等效电路iDiD+gmugsrD+rgs+uDSG

32、+DSuGSugsuds(a)场效应管在共源接法时的双口网络（b）低频等效电路图3.12场效应管微变等效电路第52页/共144页2、应用微变等效电路法分析场效应管放大电路、应用微变等效电路法分析场效应管放大电路+Rg2Rg1Rg3RDiD+gmugsrD+rgsuiu0Rg2Rg3Rg1CRSSRD+VDD+uoG+DSui(a)电路图（b）微变等效电路图3.13共源极电路及其微变等效电路（1）大倍数电压放2入电阻3输出电阻3三种基本放大电路的性能比较三种基本放大电路的性能比较第53页/共144页思考题1、考虑P沟道结型场效应管对电源极性的要求，试画出由这种类型管子组成的共源放大电路。2、增强

33、型MOS管能否使用自给栅偏压偏置电路来设置静态工作点？3、试画出自给栅偏压共源放大电路的微变等效电路，并写出Au、ri、ro的表达式。4、试在具有四象限的直角坐标上分别画出各种类型场效应管（包括N沟道、P沟道MOS增强型和耗尽型，JFETP沟道、N沟道耗尽型）的转移特性示意图，并标明各自的开启电压或夹断电压。5、增强型场效应管能否用自偏压的方法来设置静态工作点，试说明理由。思考题与练习题思考题与练习题第54页/共144页本章重点:l反馈极性、类型的判断l负反馈对电路性能的影响l深度负反馈电路的估算4.1 反馈的定义及概念+C2RLRLUBEReUiC2C1VCCVRbUoUiUREReC1Uo

34、IeI1Rb2VCCVRLRcRb1(a)射极输出器(b)静态工作点稳定电路图4.1两种放大电路中的反馈第第4章章 负反馈放大电路负反馈放大电路第55页/共144页4.2 负反馈放大电路的基本关系式Xi+净输入Xi输出量Xf反馈网络F基本放大电路A输入量X0图4.2反馈放大电路方框图4.3 反馈的分类与判别4.3.1 反馈的分类反馈的分类4.3.2正反馈与负反馈的判别第56页/共144页+C2+VCCRc2+IfV2Re2U1Re1Rb2R1V1Rc1IiIdRbC1C2UO+U1ReRb2V+VCCRcRbC1UO(a)(b)A+IfUo+UiRfR2R1A+Vo2UiUiRRLR2IdIi

35、+RfR1(c)(d)图4.3反馈极性的判别第57页/共144页4.3.3 交流反馈与直流反馈的判别交流反馈与直流反馈的判别CfUiR2RfR1A+U1ReRb2V+VCCRcRb1C1C2UOCe(a)(b)图4.4交流反馈与直流反馈4.3.4 电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈的的判别判别第58页/共144页C2C1+CfRbU1V+VCCRcUOR1A+UiUfUOIfI0R(a)电流反馈(b)电压反馈图4.5电压反馈与电流反馈4.3.5 串联反馈与并联串联反馈与并联反反馈馈的的判别判别4.4 负反馈的四种组态4.4.1 电压串联负电压串联负反反馈馈及其及其判别判别第59页/共144页

36、Ce+C1+C2+C3+RfUoRe1Re2VCCV1RC1Rb1Rb22V2RCRb21Ui(a)电路图UdUO(b)方框图Rs+RfUf+UiUi+基本放大电路Re1UiRLUfRfR1UO+A+(c)由集成运放组成的电压串联负反馈电路图4.6电压串联负反馈放大电路第60页/共144页4.4.2 电流串联负电流串联负反反馈馈及其及其判别判别Ce+C+Io+Ube321+UoReICVCCRfRb1VRCRb2UfUi(a)电路图+UoRL43IoICRs21UfFr+Rf+uiui+基本放大电路UOIIoIoUiRLUdUfR+A+(c)由集成运放组成的电流串联负反馈电路(b)方框图图4.

37、7电流串联负反馈放大电路第61页/共144页4.4.3 电压并联负反馈电压并联负反馈及其及其判别判别+CeC2Rc+12+VCCIb-girlIfU1C1Ii43+UsRsRLReVRf+(a)电路图UORiIiIdIfRfUiRL+A+(b)由集成运放组成的电压并联负反馈电路图4.8电压并联负反馈放大电路4.4.4 电流并联负反馈电流并联负反馈及其及其判别判别第62页/共144页+Ib1C1If+C2+IiUe2Ie2Ic2RfRe1Rs+V2V1VCCUe2Re2RC2RC1+uiuoa电路图Re2+UoFrI0Ie2IiIb1IfRf反馈网络Rsui+基本放大电路Rc2Io=-IC2Ie

38、2Ic2UfRIoRLUORiIiIdIfRfUi+A+（b）方框图(c)由集成运放组成的电流并联负反馈电路图4.9电流并联负反馈放大电路第63页/共144页4.5 负反馈对放大电路性能的影响4.5.1 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性4.5.2 减小非线性失真和抑制噪声及干扰减小非线性失真和抑制噪声及干扰XoXi大小ttAtXi小大t小大tXOXiAF(a)无反馈(b)有负反馈图4.10负反馈减小非线性失真4.5.3 扩展通频带扩展通频带4.5.4 负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响1使用串联负反馈可提高放大电路的输入电阻使用串联负反馈可提高放大电路的输入电阻第64页/共1

39、44页RLRLrirfi+UiIi+Ui+Uf+UoAuri或AfFu或FrRsIirfi+Ui+UiIfIoriIi+UoAuri或AfFu或Fr4.11串联负反馈方框图4.12并联负反馈方框图2使用并联负反馈可减小放大电路的输入电阻使用并联负反馈可减小放大电路的输入电阻4.5.5 负反馈对放大电路输出电阻的影响负反馈对放大电路输出电阻的影响Io1使用电压负反馈可减小放大电路的输出电阻使用电压负反馈可减小放大电路的输出电阻第65页/共144页rof+UiXiXf+XiroA XiF图4.13电压负反馈方框图2使用电流负反馈可提高放大电路的输出电阻使用电流负反馈可提高放大电路的输出电阻Io+U

40、iXiA XirofXf+XiroF图4.14电流负反馈方框图第66页/共144页综上所述：（1）放大电路若引入的是串联负反馈，则可以提高放大电路的输入电阻，若引入的是并联负反馈则使输入电阻降低。其提高或降低的程度取决于反馈深度（1AF）。（2）放大电路若引入的是电压负反馈，则可减小放大电路的输出电阻，若引入的是电流负反馈则使输出电阻增加，其减小或增加的程度取决于反馈深度（1AF）。以上分析了放大电路引入负反馈后对性能的改善及影响。为了改善放大电路的某些性能应如何引入负反馈呢？一般是：（1）要稳定直流量（静态工作点），应该引入直流负反馈。（2）要改善交流性能，应引入交流负反馈。（3）要稳定输出

41、电压，应引入电压负反馈；要稳定输出电流，应引入电流负反馈。（4）要提高输入电阻，应引入串联负反馈；要减小输入电阻，应引入并联负反馈。性能的改善或改变都与反馈深度（1AF）有关，且都是以牺牲放大倍数为代价。第67页/共144页4.6 深度负反馈放大电路的分析4.6.1 深度负反馈的特点深度负反馈的特点4.6.2 深度负反馈的估算深度负反馈的估算506.2k+30+Uf50Rf10k302.7kRc24.7k24k3075k504.3k75k+VCC15VV2Re110036kV1Rc1IdUoRL2k+VCC15V+Ic+UfIbCe2kRe500Rc4k+UiRb233kRb112kV50C1

42、C2UO+(a)(b)图4.15（a）电压串联负反馈电路的计算（b）电流串联负反馈电路的计算第68页/共144页本章重点:l直接耦合放大电路及存在的主要问题l典型差分放大电路的工作原理l理想运放及“虚短”、“虚断”、“虚地”的基本概念l运放的两种工作状态及特点l运放的分析计算及在实际中的应用5.1 直接耦合放大电路中存在的主要问题5.1.1 前后级之间的直流工作状态互相影响前后级之间的直流工作状态互相影响5.1.2 零点漂移零点漂移5.1.3 减小零点漂的办法减小零点漂的办法（1）1选用高质量的硅管2利用二极管或热敏元件补偿第第5章章 集成运算放大器集成运算放大器第69页/共144页Rb2Rb

43、1ReRcVVD+VCCRbt+uiReRcV+VCC图5-2二极管补偿电路图5-3利用热敏电阻Rt补偿温漂的电路（1）3采用差分式放大电路5.2 差分放大电路5.2.1 基本差分放大电路基本差分放大电路第70页/共144页uouo1uo2ui2ui1V1V2Rc2Rb2Rc1Rb1+VCC图5.4基本差分放大电路5.2.2 静态分析静态分析5.2.3信号放大原理及电压放大倍数1共模信号输入共模信号输入第71页/共144页+VCCUi2ui2+uic_+uic_ui1Rs2Rs1uoV1V2Rc2Rb2Rc1Rb1图5.5共模信号作用于差分电路2差模信号输入差模信号输入+VCC-ui2+ui1

44、_+uic_Rs2Rs1uoV1V2RcRbRcRb图5.6任意信号输入方式下的差分电路任意分放大器第72页/共144页3任意信号输入任意信号输入5.2.4差分放大器的其它指标1共模抑制比共模抑制比2差模输入电阻差模输入电阻3差模输出电阻差模输出电阻4共模输出电阻5.3 常见的几种改进型差分电路5.3.1长尾式差分放大电路1电路中接入电路中接入Re后对输入差模信号的放大作用完全无影响。后对输入差模信号的放大作用完全无影响。+_ReuoV1V2Rc2Rc1+VCC图5.7长尾式差分电路第73页/共144页ui2=ui1ui1+RsRs+AuodV1V2Rc图5.8对差模输入信号的等效电路2Re对

45、共模输入信号的放大有抑制作用对共模输入信号的放大有抑制作用uoc2uoc12Re2Reui2ui1RcVCCui1+RsRs+V1V2Rc图5.9对共模输入信号的等效电路uoc第74页/共144页5.3.2带恒流源的差分电路1.恒流源特性0UII0UU图5.10恒流源的电流、电压特性2.恒流源差分放大电路恒流源差分放大电路VCC+_+VCVEEuoV1V2Rc2Rc1图5.11 带恒流源的差分电路第75页/共144页3.差分放大电路四种接法的比较差分放大电路四种接法的比较5.4 集成运算放大器5.4.1 集成运算放大器的分类集成运算放大器的分类1通用型集成运算放大器通用型集成运算放大器2专用型

46、集成运算放大器（1）低功耗或微功耗集成运算放大器：电源电压15V时，功耗小于6mW或W级。（2）高速集成运算放大器。（3）宽带集成运算放大器：一般带宽应大于10MHZ。（4）高精度集成运算放大器：特点是高增益、高共模抑制比、低偏流、低温漂、低噪声等。（5）高电压集成运算放大器：正常输出电压Uo大于22V。（6）功率型集成运算放大器。（7）高输入阻抗集成运算放大器。（8）电流型集成运算放大器。（9）跨导型集成运算放大器。（10）程控型集成运算放大器。（11）低噪声型集成运算放大器。（12）集成电压跟随器。5.4.2 集成运算放大器的组成集成运算放大器的组成第76页/共144页1组成组成图5.12

47、集成运算放大器内部电路组成框图1输入级2中间级3输出级4偏置电路2典型通用集成运算放大器典型通用集成运算放大器F007内电路简介内电路简介（1）F007的内电路3集成运算放大器的识读集成运算放大器的识读第77页/共144页4集成运算放大器在电路中的符号集成运算放大器在电路中的符号5.4.3 集成运算放大器的传输特性集成运算放大器的传输特性1传输特性传输特性AU(sat)+U(sat)A0uidu0B线性区U(sat)+U(sat)B0uidu0线性区(a)实际运放的传输特性(b)理想运放的传输特性图5.15集成运放的传输特性2线性区的特点uORfR2R1ui2ui1A图5.16集成运放线性工作

48、第78页/共144页3非线性区（饱和区）的特点非线性区（饱和区）的特点uORfR2R1ui1AuORfR2R1ui2ui1A(a)虚断、虚短(b)虚断、虚地图5.17集成运放工作在线性区时的等效电路AuORfR2R1A图5.18集成运放工作在非线性区时的两种情况第79页/共144页5.5 理想集成运算放大器与实际集成运算放大器5.5.1 理想运算放大器及其性能指标理想运算放大器及其性能指标5.5.2 理想运放与实际运放理想运放与实际运放5.5.3集成运放的三种基本输入形式1反相输入反相输入ifii+uiuORfR1A图5.19反相放大组态2同相输入同相输入ifuiiiuORfR1A图5.20运

49、放同相输入uiuOA图5.21同相跟随器第80页/共144页3差模输入差模输入ui1+ui2uiR4uOR2R3R1图5.22差动放大组态5.6 集成运算放大器在实际中的应用5.6.1 集成运放在信号运算方面的应用集成运放在信号运算方面的应用1加法运算电路ui3ui2ui1R3I3R2I2R1I1R4IIFuORFA图5.23反相加法运算电路I第81页/共144页2减法运算电路减法运算电路1电路组成2电路分析及减法运算条件RFui2ui1R3uOR2R1A图5.24差动输入式减法运算电路3微分电路0uiiRtt0uORuORiCuiA(a)(b)图5.25微分运算电路第82页/共144页4积分

50、运算电路积分运算电路AR0uitt0uORuOiRuiA（a）（b）图5.26积分运算电路5.6.2 集成运放在信号处理方面的应用集成运放在信号处理方面的应用1立体声消音电路2高档音响设备中的十五段优质均衡器高档音响设备中的十五段优质均衡器第83页/共144页uRiR51kR410kC210nR23.3kRP110kC115nR156kC31R310kC31C210nRP2100kR51kR410kR310kR23.3kRP110kR156kuROuLOuLiA1A2图5.27立体声消音电路第84页/共144页C1C1C1R7100kR5240kR32.1kR5240kR425kR32.1kR