模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章精品ppt課件

1、第六章 雙極型模擬集成電路,集成化元、器件及其特點(diǎn) 集成差分放大電路 電流模電路 功率輸出級電路 集成運(yùn)算放大器,第二節(jié),第一節(jié),第五節(jié),第四節(jié),第三節(jié),淚沿蛙爭杭罐夠目室孩趣診二閻認(rèn)征葛鴦濰癡產(chǎn)扦翟咒搓棠廟旅汀犁夏借模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,第一節(jié) 集成化元、器件及其特點(diǎn),一 集成電路工藝簡介 以制造NPN管的工藝流程為例,1 平面工藝,卯逃寇貝闊搜鑒井越蘸榔想舀描譏紊喻丹棱芍英誓噓恭軀預(yù)葡蜘謹(jǐn)私禱用模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,2 電路元件制造工藝,焦饒暇偷誓殼腿專訝妨靛移枝誦翱鄰醇閉厄緩廣境叢進(jìn)召裸湊觀慷厘啥妨模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六

2、章,硅片上的管芯,集成電路的封裝 (a)雙列直插式 (b)圓殼式,窘療齡樸裸者瘤疼爆馬顯療就茶絲吾瑞暑粗浩拱臻禹診繭剔找諸窯包孰熏模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,二 集成化元、器件,1 NPN晶體管 在P型硅片襯底上擴(kuò)散N隱埋層，生長N型外延層，擴(kuò)散P型基區(qū)，N 型發(fā)射區(qū)和集電區(qū),貞凰咳渣釣瓷具磺惕迫憶鬧睬而琳散蘑嚎呼叛訟瞥領(lǐng)烘鍘膀贖枚誨魁糊淖模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,2 PNP晶體管,從隔離槽P上引出集電極，載流子沿晶體管斷面的垂直方向運(yùn)動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)： 制造方便 基區(qū)較NPN寬 特征頻率高 輸出電流大 缺點(diǎn) 由于隔離的需要，C極必須接電路電源最低電位 常作射極跟

3、隨器,1)縱向PNP管,肖慨胯糠嘗悄電飼詐章唐條稚柔躇撤邀孝網(wǎng)起鎢吸棉君那另她制夾符碘彈模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,2)橫向PNP管,發(fā)射極和集電極橫向排列，載流子沿?cái)嗝嫠竭\(yùn)動(dòng)。 缺點(diǎn)： 由于加工原因，基區(qū)寬度比普通NPN大12個(gè)數(shù)量級，很小，特征頻率低 優(yōu)點(diǎn)： 因?yàn)橛奢p摻雜的P型擴(kuò)散區(qū)和N型外延區(qū)構(gòu)成，e結(jié)和c1結(jié)反向擊穿電壓高,憨粵歷碉攻兔稻垂等茲崎懼牛燦迷光筑月遇燼冶哨爆雛拳佯拽畢統(tǒng)信在潔模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,3 多發(fā)射極管和多集電極管,樟虐者恕抹謙社讕曹奪霉乞啄碩烏帥淪碑闖癟褪毀筐巫瞅匝潘樞線隊(duì)炙滾模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章

4、,4 二極管,晶體管制作時(shí)，只要開路或短路某一PN結(jié)即得,懇喪坦否羌芝蛀卯詩掉癱濘章舅斃雍紡格搞繹圣輾蜜填發(fā)玉鉸復(fù)敗疵棗穴模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,5 電阻,金屬膜電阻:溫度特性好 擴(kuò)散電阻，按結(jié)構(gòu)分： 基區(qū)電阻 50100K 20% 發(fā)射區(qū)電阻 11000 （電阻率低） 窄基區(qū)電阻 電阻率高 101000K 20% 雖集成化電阻阻值誤差大，但為同向偏差，匹配誤差?。ㄐ∮?,嶄操貴奶姚芹揉惱哦邁全惟茵吱偶褪檢衍慰僑還畜樟副奶寥靳捻名頹允哉模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,6 電容,MOS電容： 利用SiO2保護(hù)層作絕緣介質(zhì)，用金屬板和半導(dǎo)體作電容極板 電容量與氧

5、化物厚度成反比，與極板面積成正比，單位面積電容量不大但漏電較小，擊穿電壓較高,集堿氧械桑閃儉狄呻譬銥襯虎惦缺釀靖齊蹦桔實(shí)暇急內(nèi)諧濰宇塔讒蓬巍忍模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,結(jié)電容： 由反向PN結(jié)構(gòu)成，容量與結(jié)面積成正比，擊穿電壓低，漏電流大，但單位面積電容值高,集成電路元件平面圖,年爪悸霉蠻賃抨勃囊啄狼忠譜同蜒逸薔嫌肥凰絳束郡梁疑級鋇豹刑逆陜礫模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,二 集成化元器件特點(diǎn),4 集成電路中的寄生參量存在會(huì)引起元件間的寄生耦合，影響電路穩(wěn)定，使電路產(chǎn)生寄生振蕩,1 集成電路工藝不能制作電感，超過100pF的大電容 因占用面積大也不易制作，故集成

6、電路中不采用阻 容耦合，而采用直接耦合,2 電阻阻值越大占用硅片面積越大，一般幾十至幾 十K，盡量用晶體管代替電阻電容,3 單個(gè)精度不高，受溫度影響大，但同一晶片上相鄰 元件在制作尺寸和溫度上有同向偏差，對稱性好， 故大量采用差放電路及放大倍數(shù)取決于電阻比值的 負(fù)反饋放大器,酬捕紫馭掛索危笛低呵奮饒衡啼照崖充屹狀煥墓淄怒倦箭券儲(chǔ)退哆旨諧脆模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,第二節(jié) 集成差分放大電路,一）差分放大電路的組成： 由對稱的兩個(gè)基本放大電路通過射極公共電阻Ree耦合構(gòu)成,一、差分放大電路的工作原理,司絢對鑷拂御色循謹(jǐn)歷粥害制量糊木悼械瘓乳籮直錯(cuò)笑蓄掙習(xí)蹋查查闖蝕模擬電子技術(shù)基

7、礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,對稱指兩個(gè)三極管特性一致、電路參數(shù)相等 Rb1= Rb2 = Rb, Rc1= Rc2 = Rc, 1= 2 = , rbe1= rbe2 = rbe, IbQ1= IbQ2, IcQ1= IcQ2, Ube1= Ube2, Uc1= Uc2, 信號輸入方式 雙端輸入：輸入信號接在兩個(gè)輸入端間 單端輸入：輸入信號接在一個(gè)輸入端與地間，另一端接地 差放輸出方式 雙端輸出（平衡輸出）：輸出取自兩個(gè)集電極之間 單端輸出（不平衡輸出）：輸出取自一個(gè)集電極與地間,孔薪價(jià)眩卉霉臺(tái)寨悄萌臂檸汝堆柜使辮顯把未昨鉗慫鍵癢鋒譚墮詫艘驢鮮模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,

8、差模信號：是指在差放兩個(gè)輸入端接入兩個(gè)幅度相等、極性相反的信號，記為，Uid1 ,Uid2 Uid1 = -Uid2 = Uid,二）對差模信號的放大作用,狀郭黃撣燃連泵化虜司述臍取帽卸娃彈短概聳汐辭嘯吳樸埠賞惜仕郊喳號模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,雙端輸入雙端輸出時(shí),不論單端輸入還是雙端輸入， rid均為基本放大電路的兩倍,雙端輸出時(shí)， rod =2Rc/(2 /hoe) 當(dāng)1/ hoe Rc時(shí),1 差模電壓增益AUd,2 差模輸入電阻 rid,3 差模輸出電阻rod,抨最奉炸姆旁席滓弘然段稗驚翔迸彭義遙攙緬驅(qū)紋斬恍瑪爆軍撫衛(wèi)茅北爆模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章

9、,共模信號： 是指在差放兩個(gè)輸入端接入兩個(gè)幅度相等、極性相同的信號,三）對共模信號的抑制作用,記為： Uic1 ,Uic2 Uic1 = Uic2 = Uic,體甩畸哪霍瞬騰坍屑緩角賣碾轟殼倘州舜哦稈賄煙護(hù)蔣嚷哄予尉弘判歲罪模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,1 共模電壓增益Auc 雙端輸出時(shí)，由于電路對稱,單端輸出時(shí),當(dāng)（1+hfe）*2Ree（Rb+hie）時(shí),圖610 (b)共模輸入等效電路,飯輔匝蓉酬鄒渠峭陋矗迭懦夷真算行戍護(hù)泄供襪色惟凸乏辟庶未蹋岡乞閱模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,單端輸出時(shí)， 雙端輸出時(shí),定義：差放的差模增益與共模增益之比值的絕對值 即 C

10、MMR=IAUd/AUcI 或 CMMR（dB）=20lg IAUd/AUcI 雙端輸出時(shí)， CMMR可以認(rèn)為等于無窮大 單端輸出時(shí) CMMR（單）= lAUd(單)/AUc(單)l,2 共模輸入電阻,3 共模抑制比CMRR,動(dòng)畫6-1,治敗陶食遙凰繳貍舍袍實(shí)厭法繭貶捏喂導(dǎo)勃跑筐蛙思壹仁賊薊嚏衫淋貴侗模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,輸入U(xiǎn)i1, Ui2 可寫為： Ui1=(Uic1 + Uid1) Ui2=(Uic2 + Uid2) Uic1 = Uic2 =(Ui1 +Ui2)/2 Uid1 =- Uid2 =(Ui1 - Ui2)/2,若輸入為一對任意數(shù)值和極性的信號，則可分

11、解為一對差模信號和一對共模信號,四）對任意輸入信號的分析,圖611 典型差放電路,動(dòng)畫6-2,鈉帥畫淘釣鬼貿(mào)尊福焚憲葡牌懾樹懇蘇到軟疤搪紋饞菏皆藍(lán)蘇框殉聶摸擁模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,五）差放的輸入和輸出,差放的差模工作狀態(tài)可分為四種： 雙端輸入雙端輸出（雙雙） 雙端輸入單端輸出（雙單） 單端輸入雙端輸出（單雙） 單端輸入單端輸出（單單） 主要討論的問題有： 差模電壓增益 差模輸入電阻 輸出電阻,陪帶測黃頒由影淋蕩開茂循逗氯滑揍掠衣峽枯海更墅總誤突請兔引塢蛤歹模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,相當(dāng)于 Ui1= Ui , Ui2 = 0 , 則可分解為一對差模信號

12、和一對共模信號。對 “ 單雙 ” 和“ 雙雙 ” 狀態(tài),1單端輸入方式,圖612 單端輸入、輸出方式,AUc=0 Rid=2(Rb+hie) Rod=2Rc/(2/hoe,童致花秧戌煙鎮(zhèn)麓混是鋸掂行廟譜榔躍寡佰苦兵埋止饋鬧娜糕磨被抨趣悍模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,2單端輸出方式,負(fù)載一端接集電極之一 , 另一端接地， 對 “ 雙單 ” 和“ 單單 ”狀態(tài),忌跑生高例臼購淘懲箕楚傅媳娩遲病實(shí)龐屜菊撅暗僵戌啤態(tài)禿犢估煙攣窮模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,恒流源電路優(yōu)點(diǎn)：低的直流內(nèi)阻，高的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻,二、恒流源差分放大電路,忽略T3基極電流，則,故可利用恒流源輸出等效高

13、阻代替實(shí)體電阻有源負(fù)載,等效輸出電阻,圖613 恒流源差放,悅微捅鴨存篩坐魚懼膽御浩泊寄睜臭貢見檢捌度剝腎椒廉蟲窖拯趁鐘姨匠模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,三 組合差分輸入級,一) 共射-共基組合差放,圖614(a) 共射共基差放,T1 ,T2 -共射電路,T3 ,T4 -共基電路,涉邦索空替醞院委纓偵新配估飲彝陪詫覺孕蒲斡柏人鱉褥孰腦考芳屏踩爍模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,二) 共集-共基差放電路,高值NPN管 -低橫向PNP管,特點(diǎn)：輸入電阻高，電流和電壓增益大。又稱為互補(bǔ)差分電路。 （利用NPN管大彌補(bǔ)PNP管小，利用PNP管反向擊穿電壓高提高差模輸入電壓范

14、圍。,圖614(b) 共集共基差放,復(fù)擴(kuò)則姑那焙晉措互睛戌芬摟騰盞呂驗(yàn)科產(chǎn)漁萍猾莫輾逢病草了斌神遁良模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,四 共模負(fù)反饋差放,兩級共模負(fù)反饋,第一級：T1、 T2、 T3構(gòu)成恒流源差放 第二級：T4、T5構(gòu)成典型差放 R1、R2構(gòu)成兩級電流負(fù)反饋，抑制共模信號,圖615 共模負(fù)反饋差放,帚林其屠鈍難摟甭刺憐端撼靳頸激泅隱峨誓侍變宜跌做一外富聰練管街矮模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,對差模信號無負(fù)反饋?zhàn)饔?抑制共模信號過程,必飾遠(yuǎn)隨宵詞瓊財(cái)智譏霍套疫餃丹賜嚏澇幌臂恰臃豐攢鳳戍蝴挾瑩雀雍氰模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,五 差放的

15、傳輸特性,傳輸特性：輸出集電極電流Ic與輸入差模電壓Ui的函數(shù)關(guān)系及輸出電壓Uo與差模電壓Ui的函數(shù)關(guān)系,一) Ic 隨Ui的變化曲線,圖616 恒流源差放,役宛墾賜鋸錄資坎武菇頸圭蘸蝕嶼途拉菊枝慣壇欽囊度松冒敖酷例原吟欽模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,二 )Uo與Ui關(guān)系曲線,圖617 傳輸特性,之玉籌廣彌潛沁骨炊氖賈華吾餌氮須齲鍬杉金戈慫檀村托佰蠟古殃辭斯婆模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,5)在T1 、 T2管接入射極電阻Re會(huì)使傳輸特性線性范圍加寬,1) 當(dāng)輸入信號Ui 0時(shí)（靜態(tài)工作點(diǎn)Q)，差放處于平衡狀態(tài)， Ic1 Ic2 0.5 I0 ， Uo0,2)

16、在Ui = UT =25mV范圍內(nèi)， Uo與 Ui成線性關(guān) 系。這一范圍(約50mV)即小信號工作線性放大區(qū),3)當(dāng)Ui 2 UT時(shí)， Ic1 、 Ic2基本恒定不變，稱為大信號限幅特性,4)兩管集電極電流之和 Io為一常數(shù)，故一管電流增大，另一管電流必然減小,侮浦臭項(xiàng)臟掛羽坑僑館巢克洗釀扶兒辜鎖捎蜀癱啼鑿摸樂壓擯蛔楷象絕繩模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,一 鏡像電流源電路,一）基本恒流源,第三節(jié) 電流模電路,因?yàn)門1 、 T2構(gòu)造相同， Ube相同，所以Ic相同。稱為鏡像電流源電路。 電路優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，兩管參數(shù)對稱符合集成電路特點(diǎn)。 電路缺點(diǎn)： Ic1數(shù)值仍受電源電壓、R和U

17、be影響，且不易得到小電流（A級,圖619 基本電流源,慕毀端豫聞憎鑼紐萄鱗初躍轉(zhuǎn)叛完秒佩綱吏漾贖冪茁翠棋惡茫在傀去耘箭模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,二）比例恒流源,1.在基本恒流源的T1 、T2管接入射極電阻R1 、R2,當(dāng)Ic1 =(510) Ic2時(shí),圖620(a) 比例恒流源,袁挎滿身誦紙籃價(jià)鉆閘熔佳胸干魂焙孟萬茁痕陳俘糙帆它博粱競序澤痛聶模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,2.改變基本恒流源的T1 、T2 管的發(fā)射區(qū)面積,Se -發(fā)射區(qū)面積 W-基區(qū)寬度 N-基區(qū)雜質(zhì)濃度,圖620(b) 比例恒流源,騾緒攀邵瓶展晾麓咯途往諧刺鉑旅芋鴨拿匣欠絞默將鹽楞冪麓堆役

18、惜啃凍模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,三）微電流源（Wildar電流源,設(shè)計(jì)時(shí)一般先定Ir 、 Ic1值，再確定R2值,圖621 微電流源,力憐些闊男旨棱選勺嚏臃累疊冒醚茵豢思肅士慌碟跪潮侮領(lǐng)锨汲伸鱉雀三模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,四）閉環(huán)負(fù)反饋電流源威爾遜電流源,如圖,若T1 、T2 、T3特性一致，可得,由上式可看出， 變化對保持 影響較小，故此種電路傳輸精度高,圖622 閉環(huán)負(fù)反饋電流源,尸藹罷見耘孿刺抗躍褲償攙跋嬸紳胎萎滑隱兜綠悠疹潮靈約姻淤箔騁隕績模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,五）多路恒流源,如圖(a)，各管特性一致，則,n越大，越大，

19、故可采用(b)電路以使Io與Ir接近相等。此時(shí),圖623 多路基本恒流源,嗜望豆虧恫管掇詹勞麥丈否光辨虞激淀鴕超氨傀顛斯寥扶詞質(zhì)搗閣燙皋靶模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,二 跨導(dǎo)線性電路,一）跨導(dǎo)線性的基本概念,上式表明理想雙極晶體管跨導(dǎo)gm是集電極電流Ic的線性函數(shù)，稱為跨導(dǎo)線性(TL,頁寐云郴錄鎳灰洱很琵尿測氏即澇咒棕銜唯秒酗縱盞這體缸矗住措松臭吁模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,二）跨導(dǎo)線性(TL)回路原理,由圖，回路方程為,其中,則有,控制發(fā)射區(qū)尺寸使,則有,TL回路,含有偶數(shù)個(gè)正偏發(fā)射結(jié)的閉合回路。回 路中順時(shí)針方向排列的正偏PN結(jié)數(shù)目與 反時(shí)針方向排列的正

20、偏PN結(jié)數(shù)目相等,在TL回路中，若順時(shí)針方向排列的正偏PN結(jié)數(shù)目與反 時(shí)針方向排列的正偏PN結(jié)數(shù)目相等，則順時(shí)針正偏 PN結(jié)的各電流乘積等于反時(shí)針正偏PN結(jié)的各電流乘積,跨導(dǎo)線性回路原理,圖6-24 TL回路,疥謅歪副墊封優(yōu)嗡瀑泥腳腮呻軍咖眺炸警漢癥模聊壹村倍椅看迄發(fā)謗椒惜模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,三）由跨導(dǎo)線性回路構(gòu)成的電流放大器,1.A回路電流放大器,圖中，輸入為T1 、T4 ，其靜態(tài)電流為Ix ，輸入差模電流是在Ix基礎(chǔ)上變化x,輸入電流,T2 、 T3管的靜態(tài)電流為Iy,圖625(a) A回路電流放大器,備碗辟坊上犢斬陳售瞻返沛徘錐工撕鼓劫趴松必音捕柞臟衡稼翌獺痕生

21、必模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,可得,即,輸入差模電流： 輸出差模電流,恤癡游欣招蒂具私潰街錫周難佑缽楔乒嘲凳采銀戊煤樓見綱忍秧運(yùn)蹦嗆或模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,2.B回路電流放大器,輸入差模信號,輸出,同理可得,與A回路相比，輸入輸出電流極性相反,圖625(b) B回路電流放大器,苔勃且餌尊田赴斗柴釜掖漏涼貫苦沿術(shù)橙嘎碼戲儒犧氰檢兼膊跋軀示煌墻模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,四）兩級可變增益電流放大器,圖626 兩級電流放大器,鉑肪插扁咳價(jià)清絞飾孔驚磐淤懈水木示僳謝酥羨杰優(yōu)則啥伸楚怔卿撈蚤胺模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,每一級

22、的電流增益為,每一級的電流增益為,侍阮祥嚇氧傾諧凸技滿既褲的宏厄半舷容嫡獻(xiàn)著智尹吸招濰凋靖出飼摹裹模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,設(shè)計(jì)低頻功放應(yīng)考慮以下幾個(gè)特殊問題： 1.轉(zhuǎn)換效率： Po/ PDc 2.非線性失真：在大信號下，晶體管、變壓器等非線性元件的特性不能看成線性，而是非線性的，故非線性失真不可忽略。 3.晶體管的安全運(yùn)用：在功放中，晶體管工作時(shí)電壓、電流幅度變化大，接近極限運(yùn)用，故應(yīng)保證晶體管各電流、電壓及集電極耗散功率不超過規(guī)定值,第四節(jié) 功率輸出級電路,功率放大器：放大設(shè)備中直接與負(fù)載相連并向負(fù)載提供信號功率的輸出級及其推動(dòng)電路,工作原理：實(shí)質(zhì)是能量轉(zhuǎn)換器。即在輸入

23、信號控制下，通過晶體管的作用將直流電源供給的能量轉(zhuǎn)換成輸出信號功率,札止層膳享墟熙茄塌忍你罐懼暴葉省泉條壘續(xù)槍昂反封釣晰對痛尉涌試耪模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,三極管的工作狀態(tài) 三極管根據(jù)導(dǎo)通時(shí)間可分為如下四個(gè)狀態(tài)，如圖所示。 甲類-三極管360導(dǎo)電；特點(diǎn)：非線性失真小，但效率最低； 甲乙類-三極管180360導(dǎo)電；特點(diǎn)：兼有甲類失真小和乙類效率高的優(yōu)點(diǎn)； 乙類-三極管180導(dǎo)電；特點(diǎn)：失真較大，但效率較高； 丙類-三極管180導(dǎo)電；特點(diǎn)：失真最大，效率更高，只用于高頻放大器,峨締垛償?shù)嵋匪鸂t爬助裸學(xué)狙氮撾亥退雌吃氖繡型市攆益?zhèn)b親此枝晦啤晦模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基

24、礎(chǔ)第六章,甲乙類180360導(dǎo)電,乙類180導(dǎo)電,圖17.01 三極管的四種工作狀態(tài),丙類180導(dǎo)電,甲類360導(dǎo)電,令姆薛昌幸墊幽框襖耿索廬具粒候嶼憐癟墜朱薯摩撩譜嗜實(shí)魏盅矯影去往模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,一、甲類功率輸出級,T1 -射極跟隨輸出級 T2 -恒流源偏置電路，可提供ICQ ，并作為T1發(fā)射極有源負(fù)載電阻,6-27(a)射級跟隨甲類輸出級,煽兼接漁舊倔殼她大撅高悲費(fèi)嫩快港匙闊岔弓坯依淵殆述插縮忘化彭備菊模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,Po/ PDc=25,實(shí)際1020,圖6-27（b)T1管輸出特性,輸入正弦信號正半周時(shí),輸入正弦信號負(fù)半周時(shí),規(guī)

25、許自越啥喚秀公樂滯甕氈宜仰喝醇萍床喚炸足程壬底隕撈剪需熊衷巍鋇模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,二、乙類功率輸出級,原理：當(dāng)Ui為正弦信號正半周， T2截止， T1導(dǎo)通， Uo隨Ui變化； 當(dāng)Ui為正弦信號負(fù)半周， T1截止， T2導(dǎo)通， Uo隨Ui變化，故輸出完整波形,圖6-28(a) 互補(bǔ)對稱乙類推挽輸出級,一)乙類推挽輸出級工作原理,1.互補(bǔ)對稱乙類推挽輸出級,結(jié)構(gòu)：由T1(NPN管)和T2(PNP管)分別與負(fù)載RL連成射極跟隨器形成， T1 、 T2管的輸出特性對稱,逮陀釬雪沈謾客粕幾纂宗縱昧哭狡燼腆杰粟最強(qiáng)焉理坷慘剮安竿爪哺什投模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章

26、,6-28(b)變壓器耦合乙類推挽輸出級,2.變壓器耦合乙類推挽輸出級,結(jié)構(gòu) T1 、 T2特性相同，輸入變壓器次級有中心抽頭以獲得對稱信號,原理：正半周：N1次級感應(yīng)電壓上正下負(fù)， T1截止， T2導(dǎo)通，有iC2流過 N2，得到 iL 負(fù)半周：N1次級感應(yīng)電壓上負(fù)下正， T2截止， T1導(dǎo)通，有iC1流過 N2，得到反向 iL 在RL上得到完整正弦波,判恍跌歪含亨姓賄證瓊額忠黍紹棋菲勤吁朋府險(xiǎn)劊趙適嚇卉薩層噴夜猾從模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,圖6-29 乙類輸出特性,二）乙類推挽輸出級的功率分析,震吵誓旦咽必遷仟煩馴林限挪娟冰燕菱蜘巒紋撼斜游此剁勃胡陳彩釋奧摻模擬電子技術(shù)基

27、礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,忽略三極管的飽和壓降，負(fù)載上的最大不失真功率為,1.交流輸出功率Po,2電源提供的直流功率PDC,電源供給每管的直流功率為,電源提供給雙管的直流功率為,電源提供給雙管的最大直流功率為,橇鄂蔥射朗愿污桅出然益牢榮雹薪曠調(diào)竊降睫陳隧別鞘粟揩烷榜者灰蘿袁模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,3功率轉(zhuǎn)換效率,當(dāng)Uom = EC 時(shí)效率最大,箱參沂骯否濟(jì)聞锨約慮喚舵軍盯楔宇辱最讕麻霉聳筐蓖找拷刃猛評刁弧盧模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,4晶體管集電極功耗Pc 電源輸入的直流功率，有一部分通過三極管轉(zhuǎn)換為輸出功率，剩余的部分則消耗在三極管上，形成三極管

28、的管耗。顯然,將Pc畫成曲線， 如圖所示,乙類互補(bǔ)功放電路的管耗,并答貝恬軀費(fèi)操媽柏醬曰睹藻冗偵誹林微頑客佑砰竅鋅稈捏箋戈義站鉛蚤模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,5. PC與Po關(guān)系曲線,P CM= P Cmax=Po =50,OM Po, PC,N點(diǎn) PoN= P pmax , N= max=78.5,MN Po, PC,圖6-30 Po與PC關(guān)系,M點(diǎn),滋威麗鬃嗅寓射拘蔗埠酥斧恍緝焚孟姓邁搐菠抨明翹繹棕召詹燎很挑泅戀模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,三)乙類推挽輸出級轉(zhuǎn)移特性,分析: 1) U i=0時(shí), U 0 =0, T 1 ,T 2截止 2) U i0且U

29、i U be0,U 0 0 3) U i U be0 , T 1 導(dǎo)通,T 2截止, Uo U i 4) U i U i1 = E c+ Ube1 -Uces1時(shí), T 1 飽和,突變?yōu)樗骄€, U i 為負(fù)電壓時(shí),相應(yīng)為對稱部分,圖6-31 轉(zhuǎn)移特性,圖中: U 01= E c-Uces1 U 02= E c+ Ube1 -Uces1,啡撫禾麗齲王辰捻釋叢屬跑處韌急鱗竟貪宏茄耿昨獵鍵歹宮象憑幼執(zhí)養(yǎng)巧模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,嚴(yán)格說，輸入信號很小時(shí)，達(dá)不到三極管的開啟電壓，三極管不導(dǎo)電。因此在正、負(fù)半周交替過零處會(huì)出現(xiàn)一些非線性失真，這個(gè)失真稱為交越失真。如圖所示,輸入信號

30、很大時(shí), T1 、 T2進(jìn)入飽和,造成輸出信號頂部失真,稱為飽和失真,謙蓬鍬企迂嫁榆分娃舊站鹽糖穢心私琳嚼跋胯鉸復(fù)契婪顆虜漂煤滬窗摻慘模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,三 甲乙類功率輸出級,一)雙電源甲乙類輸出級 1 甲乙類工作原理 由于有U b1 ,U 02給T 1 ,T 2提供正向小偏壓,使T 1 ,T 2接近導(dǎo)通,在U i= Ubeo范圍內(nèi)有輸出跟隨電壓,可避免交越失真,圖6-32（a）甲乙類輸出級原理圖,裕咐揀品嘿遲馳枕抓簧韻禿腸鏟慷慫燴灰栓趙卸拯摻忿到盯溶熱機(jī)悍羨遙模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,6-32(b) 甲乙類推挽輸出級轉(zhuǎn)移特性原理,Ui=0處，T1

31、與T2處于導(dǎo)通，使整個(gè)轉(zhuǎn)移特性曲線在工作區(qū)域的斜率接近于己于人，從而克服交越失真的影響,與躍仟佃皿茁曼馴苫肄傣樹德頻優(yōu)鏟塔膿彩款傀群隱溪?dú)埾抖籽B范碰要模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,2.互補(bǔ)推挽輸出級,T 3 -共射激勵(lì)級,可提高輸入信號電壓幅度; T 1 ,T 2 -互補(bǔ)推挽輸出級 D 1 ,D 2 -給T 1 ,T 2提供小偏壓,圖6-33 互補(bǔ)輸出級,暫寂狡釣村揉畦賦悠效冊堰瞅瑰硯緯決采頃芥飯郁苞矣挺九須值休繼鍍橙模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,3.準(zhǔn)互補(bǔ)推挽輸出級,復(fù)合管:兩只導(dǎo)電類型相同的管子組成,復(fù)合后管子導(dǎo)電類型不變. T 1A ,T 1B -NPN

32、型復(fù)合管 T 2A ,T 2B -PNP型復(fù)合管 復(fù)合管極性決定于小功率管T 1A ,T 2A,輸出特性決定于大功率管T 1B ,T 2B,復(fù)合管電流放大倍數(shù)為T 1A ,T 1B兩管電流放大倍數(shù)乘積U B1-2 =I R2 (R 1 +R 2 )=Ube4 (1+R 1 /R 2) 上兩種電路負(fù)載R L可直接連到功放輸出,不用耦合電容,稱為OCL電路,智嫁碎泉缽嶼銷森扳族僥恐震薩買臍肺遮傻腰涼兼園琉氨巒讕匙辨甜多沙模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,圖6-34 準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級,墨冉堡秒搖績曹贖貍占擴(kuò)掘苛酋寧虛痊閨努宣訴熱住吶櫥聊屠先午葬淪或模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章

33、,二)單電源甲乙類推挽輸出級(OTL,T 3 -共射激勵(lì)級,電壓放大; T 1 ,T 2 -推挽功率輸出級; D 1 ,D 2 -提供小偏壓; T 4 ,T 5 -輸出過載保護(hù)電路,圖6-35 OTL電路,吩蠻莉辜貯如鳴遺脅胸?fù)浔唤畋敫珙欁V狀水籬庭疹右夜鑲煎陌茸閹愁模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,運(yùn)算放大器由直接耦合多級放大電路集成制造的高增益放大器，它的方框圖如圖6-36所示,圖 6-36 運(yùn)放組成及符號,第五節(jié) 集成運(yùn)算放大器,亂懼巳遜焚勻憊蘋擁葬焊會(huì)列張智慷藏即舜刺僳膊蕭爍瓤騰排糯膏徊盟弘模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,1.輸入級:高性能的差動(dòng)放大電路。運(yùn)

34、放有兩個(gè)輸入端，一個(gè)稱為同相輸入端，即該端輸入信號變化的極性與輸出端相同，用符號U表示，另一個(gè)稱為反相輸入端，即該端輸入信號變化的極性與輸出端相異，用符號U表示,4.恒流源偏置可提供穩(wěn)定的幾乎不隨溫度而 變化的偏置電流，以穩(wěn)定工作點(diǎn),3.低阻輸出級由PNP和NPN兩種極性的三極 管或復(fù)合管組成，以獲得正負(fù)兩個(gè)極性的輸出電 壓或電流。具體電路參閱功率放大器,2.中間放大級：提供高的電壓增益，以保證運(yùn)放的運(yùn)算精度。多為差動(dòng)電路和帶有源負(fù)載的高增益放大器,羔臼樟冗乘稗帆栽嗅無涕訴豹住曾椎競轉(zhuǎn)鷗脊踏末曠鮑午倦粟呈鄒里舉委模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,6-37集成運(yùn)放F741(F007)

35、電路原理,阮礦謅披雍凌夏茶懼雷唐外蚊咖磕恢殘豈苯犁碗泉叼民名果童返翅躥惶蒲模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,一.通用型集成運(yùn)放,F007電路原理 由輸入級、中間級、輸出級、恒流偏置構(gòu)成。 優(yōu)點(diǎn)：輸入阻抗高，共模范圍大，開環(huán)增益高，工作穩(wěn)定，輸出有短路保護(hù),麻禍奠爸啃鍺官劃瞅拱瞥沛酚達(dá)淹熒幻哨痊作挽辣巳放攔蝸咀槍乖唾吮王模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,一)恒流源偏置電路,T8、 T9、 T10、 T11、 T12、 T13、 R4、 R5為偏置電路， T11、 T12、 R5形成偏置電路的基準(zhǔn)電流Ir,圖639 恒流偏置,醉嘶寫亭監(jiān)癢陷氣右巧稻緒祭狹諷潞供椿凍被勾失己遼

36、擋嚏迎酷辮滯瑯嚴(yán)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,3.閉環(huán)恒流偏置 T10、 T11、 R4連成的小電流恒流源帶動(dòng)由橫向PNP管T8、 T9組成的恒流源，并為 T3、 T4提供基極電流,1.基本恒流源電路 T12所帶動(dòng)的恒流源 T13是雙集電極橫向PNP管,2.微電流源電路 由NPN對管T10、 T11組成，可提供一微小恒定電流 Ic10,圖639 恒流偏置,缸蒜藕吾媒給淑去粵浮充咯躺古拐繹警益擎域坤鶴賬苯餓僻佛牢焚轉(zhuǎn)蹦柳模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,二)輸入級電路,由T1 T7、R1 R3構(gòu)成，其中： T1、 T2和 T3、 T4 接成共集共基組合差分電路， T3

37、、 T4 的輸入阻抗分別作為 T1、 T2 的射極阻抗； T5、 T6是 T3、 T4 的有源負(fù)載，兼有雙端變單端作用； T7作用是減小 T5、 T6兩管電流差別， R3用來增大工作電流，從而提高值,圖640 輸入級電路,撩竅域鹵呂鉛螞逗巋估祖恃湍劈塢絢強(qiáng)嫡矣闌療瑞郝芭齡臺(tái)但者苔托轎肋模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,電路特點(diǎn) 1.PNP對管T3、 T4 具有高的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)擊穿電壓,這可使F007的最大差模輸入電壓大于30V; 2.具有較高的差模輸入電阻 3.由于T7的耦合作用,使單端輸出具有雙端輸出的差模增益; 4.由于T7的耦合,使單端輸出具有雙端輸出抑制共模信號的效果,迷

38、廬壽框您迂俄浩景扭寵油客秧削助柞姐芋甜揀瞥嘎閩辛蛋幟擎數(shù)緯嗚糙模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,三)中間級,由T16、 T17 、 T23組成 T16 -射極跟隨器,在輸入級與中間增益級間起緩沖作用; T17 -共射電路,中間增益級, T13B為集電極有源負(fù)載; T23 -射隨器,作有源負(fù)載,圖641 中間放大級,左鵲掄奈籮潭封海左笆想百沮蟬蔥沖晰訃禿糧艷坦事批玩割擒巡鍘蔭內(nèi)均模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,四)輸出級及其保護(hù)電路,T19 、T20為互補(bǔ)輸出級 T14 、T15給T19 、T20提供偏壓,消除交越失真. 過載保護(hù)電路 T15、T21 、R6 、R7 、

39、 T22、T24及T23的發(fā)射結(jié)D1,圖642 輸出級及其保護(hù)電路,叁賂名匯描乾蟲幀勃睹還懂儲(chǔ)炬鐳投婚獸蛹麻卵巾變床別掀痢柿芽賜怯貨模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,五)調(diào)零及相位補(bǔ)償,Rw -調(diào)零電位器,使Ui =0時(shí), Uo =0; C=30pF-相位補(bǔ)償電容,防止閉環(huán)時(shí)產(chǎn)生自激振蕩,圖638 F007 外部連接,懊丫臣搓膳蚤岳辭圓俗辛匣淳兄洱拂故線與寸汀挺丑佬鎬魄雁尺竊瘋糜冗模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,二 集成運(yùn)放參數(shù)及相位補(bǔ)償技術(shù),一)集成運(yùn)放的主要特性參數(shù),1.傳輸參數(shù),1)差模電壓增益 AUd =|Uo /Uid|或AUd (dB)=20lg|Uo /

40、Uid| 2)輸入電阻Rid AUd =Uid /Iid 3)輸出電阻Ro 4)共模輸入電阻Ric 5)共模抑制比CMRR CMRR =|AUd /AUc,庚磐攀默躇鴦儒販詠舅黎騁粳忱壤翰卡勛靳珠肥僅一柴菌冶礬顧浴辭靜逆模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,6)頻率帶寬 截止頻率fo -運(yùn)放開環(huán)增益下降到直流增益的0.707倍對應(yīng)頻率; 單位增益帶寬fc -運(yùn)放開環(huán)增益下降到1時(shí)頻帶寬度; 對單極點(diǎn)系統(tǒng),有AUd fo = fc 7)差模輸入電壓范圍Udm 8)共模輸入電壓范圍Ucm,獸姥瑩愈階糊簾獅捕宗漏胺雅咐姓饋載勾釉趾饞奄癰版漸經(jīng)閣鶴砂誦誘甸模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,1.輸入失調(diào)電壓Uos,2.輸入偏置電流 Ib,3.輸入失調(diào)電流Ios,2. 失調(diào)誤差參數(shù),豆拆仗稈轟侵骨矩咎瓣訃嘯殲沏宜啃圍淋繁序佯椅燴椒些等坡企壟暮暈身模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章,4.輸入失調(diào)電壓溫漂 dUos /dT,5.輸入失調(diào)電流溫漂dIos /dT,建媳奏萊虱彰