第十一章模擬電子

第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)本章重點難點二極管、三極管模擬信號放大原理放大電路的基本分析運算放大器2第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第十一章模擬電子技術(shù) §11.1半導(dǎo)體二極管§11.2半導(dǎo)體三極管§11.3基本放大電路§11.4

集成放大電路§11.5直流電路3第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)一、半導(dǎo)體的單向?qū)щ娦宰匀唤缰泻苋菀讓?dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，金屬一般都是導(dǎo)體。有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為半導(dǎo)體，如鍺Ge、硅Si、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等?！?.1半導(dǎo)體二極管4第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點。比如：當(dāng)受外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)電能力明顯變化。往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會使它的導(dǎo)電能力明顯改變。如光敏電阻,熱敏電阻可增加幾十萬至幾百萬倍。例如在純硅中參入百萬分之一的硼后，硅的電阻率就從大約2x103?m

減小到4x10-3?m左右.

利用這種特性就做成了各種不同用途的半導(dǎo)體器件，如二極管三極管、場效應(yīng)管及晶閘管。5第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們的最外層電子（價電子）都是四個。GeSi（一）本征半導(dǎo)體6第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)通過一定的提純工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成晶體。完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體半導(dǎo)體，稱為本征半導(dǎo)體。在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點陣，每個原子都處在正四面體的中心，而四個其它原子位于四面體的頂點，每個原子與其相臨的原子之間形成共價鍵，共用一對價電子。7第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)8第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)硅和鍺的共價鍵結(jié)構(gòu)共價鍵共用電子對+4+4+4+4+4表示除去價電子后的原子9第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。共價鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。+4+4+4+410第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

當(dāng)導(dǎo)體處于熱力學(xué)溫度0K時，導(dǎo)體中沒有自由電子。當(dāng)溫度升高或受到光的照射時，價電子能量增高，有的價電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導(dǎo)電，成為自由電子。

自由電子產(chǎn)生的同時，在其原來的共價鍵中就出現(xiàn)了一個空位，原子的電中性被破壞，呈現(xiàn)出正電性，其正電量與電子的負(fù)電量相等，人們常稱呈現(xiàn)正電性的這個空位為空穴?？昭ㄟ\動相當(dāng)于正電荷的運動。

這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)，也稱熱激發(fā)。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理11第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)+4+4+4+4本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理自由電子空穴束縛電子

可見因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時成對出現(xiàn)的，稱為電子空穴對。游離的部分自由電子也可能回到空穴中去，稱為復(fù)合，如圖所示。激發(fā)復(fù)合本征激發(fā)和復(fù)合的過程12第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時,半導(dǎo)體中將出現(xiàn)兩部分電流:一是自由電子作定向運動所形成的電子電流,一是應(yīng)被原子核束縛的價電子(注意,不是自由電子）遞補空穴所形成的空穴電流。在半導(dǎo)體中，同時存在著電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電，這是半導(dǎo)體導(dǎo)電方式的最大特點，也是半導(dǎo)體和金屬在導(dǎo)電原理上的本質(zhì)差別。自由電子和空穴都成為載流子。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理13第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴總是成對出現(xiàn)的，同時又不斷地復(fù)合。在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動態(tài)平衡，于是半導(dǎo)體中的載流子（自由電子和空穴）邊維持一定數(shù)目。溫度越高，載流子數(shù)目越多，導(dǎo)電性能也就越好。所以，溫度對半導(dǎo)體器件性能的影響很大。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理14第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。使自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為N型半導(dǎo)體（電子半導(dǎo)體），使空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為P型半導(dǎo)體（空穴半導(dǎo)體）。（二）雜質(zhì)半導(dǎo)體N(Negative)P(Positive)15第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷（或銻），晶體點陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有五個價電子，其中四個與相臨的半導(dǎo)體原子形成共價鍵，必定多出一個電子，這個電子幾乎不受束縛，很容易被激發(fā)而成為自由電子，這樣磷原子就成了不能移動的帶正電的離子。每個磷原子給出一個電子，稱為施主原子。N型半導(dǎo)體16第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)+4+4+5+4N型半導(dǎo)體多余電子磷原子17第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)N型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體中的載流子是什么？1、由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。2、本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。3、摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)載流子（多子），空穴稱為少數(shù)載流子（少子）。？18第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)在硅或鍺晶體中摻入少量的三價元素，如硼（或銦），晶體點陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，硼原子的最外層有三個價電子，與相臨的半導(dǎo)體原子形成共價鍵時，產(chǎn)生一個空穴。這個空穴可能吸引束縛電子來填補，使得硼原子成為不能移動的帶負(fù)電的離子。由于硼原子接受電子，所以稱為受主原子。P型半導(dǎo)體19第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)+4+4+3+4空穴P型半導(dǎo)體硼原子20第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)總結(jié)1、N型半導(dǎo)體中電子是多子，其中大部分是摻雜提供的電子，本征半導(dǎo)體中受激產(chǎn)生的電子只占少數(shù)。N型半導(dǎo)體中空穴是少子，少子的遷移也能形成電流，由于數(shù)量的關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主要是多子。近似認(rèn)為多子與雜質(zhì)濃度相等。2、P型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子。21第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++N型半導(dǎo)體22第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（一）PN結(jié)的形成在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴(kuò)散，在它們的結(jié)合面上形成如下物理過程:

因濃度差

多子的擴(kuò)散運動由雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)

空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場

內(nèi)電場促使少子漂移

內(nèi)電場阻止多子擴(kuò)散

二、PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?3第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運動內(nèi)電場E漂移運動空間電荷區(qū)PN結(jié)處載流子的運動24第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。漂移運動P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運動內(nèi)電場EPN結(jié)處載流子的運動內(nèi)電場越強(qiáng)，就使漂移運動越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。25第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

最后,多子的擴(kuò)散和少子的漂移達(dá)到動態(tài)平衡。對于P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層形成的空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。在空間電荷區(qū)，由于缺少多子，所以也稱耗盡層。

26第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

因濃度差

多子的擴(kuò)散運動由雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)

空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場

內(nèi)電場促使少子漂移

內(nèi)電場阻止多子擴(kuò)散

PN結(jié)的形成過程當(dāng)漂移運動與擴(kuò)散運動達(dá)到動態(tài)平衡時，空間電荷區(qū)便穩(wěn)定下來，PN節(jié)形成27第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1、空間電荷區(qū)中沒有載流子，所以電阻率很高。“耗盡層”2、空間電荷區(qū)中內(nèi)電場阻礙P中的空穴、N中的電子（都是多子）向?qū)Ψ竭\動（擴(kuò)散運動）?！白钃鯇印?、空間電荷區(qū)中內(nèi)電場推動P中的電子和N中的空穴（都是少子）向?qū)Ψ竭\動（漂移運動）。請注意28第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

如果外加電壓使PN結(jié)中：

P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏；

PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕敉饧与妷菏闺娏鲝腜區(qū)流到N區(qū)，PN結(jié)呈低阻性，所以電流大；反之是高阻性，電流小。

P區(qū)的電位低于N區(qū)的電位，稱為加反向電壓，簡稱反偏。（二）PN結(jié)的單向?qū)щ娦?9第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)－－－－++++RE1.PN

結(jié)正向偏置內(nèi)電場外電場變薄PN+_內(nèi)電場被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)能夠形成較大的擴(kuò)散電流。30第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.PN結(jié)反向偏置－－－－++++內(nèi)電場外電場變厚NP+_內(nèi)電場被被加強(qiáng)，多子的擴(kuò)散受抑制。少子漂移加強(qiáng)，但少子數(shù)量有限，只能形成較小的反向電流。RE31第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極管。其符號如圖1所示。二極管按結(jié)構(gòu)分有點接觸型、面接觸型和平面型三大類。它們的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。(1)點接觸型二極管PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。(a)點接觸型圖2二極管的結(jié)構(gòu)示意圖（一）結(jié)構(gòu)與參數(shù)圖1三、半導(dǎo)體二極管32第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

圖3二極管的結(jié)構(gòu)示意圖(c)平面型(3)平面型二極管

往往用于集成電路制造工藝中。PN結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。(2)面接觸型二極管—

PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。(b)面接觸型33第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(二)伏安特性UI死區(qū)電壓硅管0.5V,鍺管0.1V。導(dǎo)通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓U(BR)死區(qū)電壓正向反向外電場不足以克服內(nèi)電場,電流很小外電場不足以克服內(nèi)電場,電流很小34第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(二)伏安特性UI死區(qū)電壓硅管0.5V,鍺管0.1V。導(dǎo)通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓U(BR)死區(qū)電壓正向反向正向當(dāng)外加電壓大于死區(qū)電壓內(nèi)電場被大大減削弱,電流增加很快。35第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(二)伏安特性UI死區(qū)電壓硅管0.5V,鍺管0.1V。導(dǎo)通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓U(BR)死區(qū)電壓反向

由于少子的漂移運動形成很小的反向流,且U<U(BR)在內(nèi),其大小基恒定,稱反響飽和電流,其隨溫度變化很大。36第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(二)伏安特性UI死區(qū)電壓硅管0.5V,鍺管0.1V。導(dǎo)通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓U(BR)死區(qū)電壓反向當(dāng)U>U(BR)時,其反向電流突然增大,反向擊穿。37第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(三)主要參數(shù)1）最大整流電流IOM二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。2）反向擊穿電壓VBR二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿時反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐模踔吝^熱而燒壞。手冊上給出的最高反向工作電壓VWRM一般是VBR的一半。38第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3）反向電流IR指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆睿虼朔聪螂娏髟叫≡胶?。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要大幾十到幾百倍。以上均是二極管的直流參數(shù)，二極管的應(yīng)用主要利用它的單向?qū)щ娦裕ㄕ?、限幅、保護(hù)等。39第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)例：二極管的應(yīng)用：RRLuiuRuotttuiuRuo40第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)穩(wěn)壓管是特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管,其反向擊穿是可逆的,且反向電壓較穩(wěn)定.1.伏安特性曲線UIUZIZIZmaxUZIZ穩(wěn)壓誤差曲線越陡，電壓越穩(wěn)定。-+四、穩(wěn)壓二極管41第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.穩(wěn)壓過程：-ˉˉˉ?ˉ?ˉ?RLIZ+uCCUOuRRLUOIZURUO42第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3.穩(wěn)壓二極管的參數(shù)（1）穩(wěn)定電壓UZ（2）電壓溫度系數(shù)U（%/℃）穩(wěn)壓值受溫度變化影響的系數(shù)。（3）動態(tài)電阻（4）穩(wěn)定電流IZ（5）最大允許功耗43第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)一、結(jié)構(gòu)和特點BECNNP基極發(fā)射極集電極NPN型PNP集電極基極發(fā)射極BCEPNP型§7.2半導(dǎo)體三極管44第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)BECNNP基極發(fā)射極集電極基區(qū)：較薄，摻雜濃度低集電區(qū)：面積較大發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高45第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)BECNNP基極發(fā)射極集電極發(fā)射結(jié)集電結(jié)46第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)ICmAAVVUCEUBERBIBECEB1.實驗線路二、電流分配和放大原理47第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)00.020.040.060.080.10<0.0010.71.52.33.103.95<0.0010.721.542.363.184.05ICIBIE2.實驗數(shù)據(jù)48第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(1)IE=IB+IC(2)IC(或IE)?IB

這就是晶體管的電流放大作用3。四個結(jié)論：(3)當(dāng)IB當(dāng)=0時,IC=ICEO<0.001mA=1uA(4)要是晶體管起放大作用,其外部條件:發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。49第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)BECNNPEBRBEc發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴(kuò)散，形成發(fā)射極電流IE?；鶇^(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴(kuò)散可忽略。IBE進(jìn)入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流IBE，多數(shù)擴(kuò)散到集電結(jié)。4.晶體管內(nèi)部載流子運動規(guī)律IE50第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)BECNNPEBRBEc集電結(jié)反偏，有少子形成的反向電流ICBO。ICBO從基區(qū)擴(kuò)散來的電子作為集電結(jié)的少子，漂移進(jìn)入集電結(jié)而被收集，形成ICE。IC=ICE+ICBOICEIBEICEIE51第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)IB=IBE-ICBOIBEIBBECNNPEBRBEcICBOIC=ICE+ICBOICEIBEICEIE52第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)ICE與IBE之比稱為電流放大倍數(shù)要使三極管能放大電流，必須使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。53第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)BECIBIEICNPN型三極管BECIBIEICPNP型三極管54第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)ICmAAVVUCEUBERBIBECEB測量電路三、三級管共射特性曲線

55第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)IB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1V

死區(qū)電壓，硅管0.5V，鍺管0.1V。工作壓降：硅管UBE0.6~0.7V,鍺管UBE0.2~0.3V。1.輸入特性56第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域滿足IC=IB稱為線性區(qū)（放大區(qū)）。當(dāng)UCE大于一定的數(shù)值時，IC只與IB有關(guān)，IC=IB。2.輸出特性57第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中UCEUBE,集電結(jié)正偏，IB>IC，UCE0.3V稱為飽和區(qū)。58第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中:IB=0,IC=ICEO,UBE<死區(qū)電壓，稱為截止區(qū)。59第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點，稱為共射接法，相應(yīng)地還有共基、共集接法。共射直流電流放大倍數(shù)：___b1.電流放大倍數(shù)和四、主要參數(shù)60第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)工作于動態(tài)的三極管，真正的信號是疊加在直流上的交流信號。基極電流的變化量為IB，相應(yīng)的集電極電流變化為IC，則交流電流放大倍數(shù)為：61第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)例：UCE=6V時：IB=40A,IC=1.5mA；IB=60A,IC=2.3mA。在以后的計算中，一般作近似處理：=62第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.集-基極反向截止電流ICBOAICBOICBO是集電結(jié)反偏由少子的漂移形成的反向電流，受溫度的變化影響。63第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3.集-射極反向截止電流ICEOAICEO64第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)Ec集電結(jié)反偏有ICBO根據(jù)放大關(guān)系，由于ICBO的存在，必有電流ICBO。

ICBOBECNNPICBOICEO65第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)66第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)4.集電極最大電流ICM集電極電流IC上升會導(dǎo)致三極管的值的下降，當(dāng)值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為ICM。所以集電極電流應(yīng)為：IC=IB+ICEO而ICEO受溫度影響很大，當(dāng)溫度上升時，ICEO增加很快，所以IC也相應(yīng)增加。三極管的溫度特性較差。67第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)5.集-射極反向擊穿電壓當(dāng)集---射極之間的電壓UCE超過一定的數(shù)值時，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是25C、基極開路時的擊穿電壓U(BR)CEO。68第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)6.集電極最大允許功耗PCM集電極電流IC流過三極管，所發(fā)出的焦耳熱為：PC=ICUCE必定導(dǎo)致結(jié)溫上升，所以PC有限制。PCPCM69第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)ICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)70第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)§7.3

基本放大電路在電子學(xué)中，把變化的電壓、電流和功率統(tǒng)稱為信號信號：放大電路的功能：把微弱的電信號增大到所需的數(shù)值，從而推動負(fù)載工作放大的實質(zhì)：能量的控制作用71第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)三極管：放大電路的核心，七電流放大作用一、單管共射放大電路的組成72第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點?；鶚O電源與基極電阻73第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷骸?4第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時能使信號順利輸入輸出。耦合電容75第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)電路改進(jìn)：采用單電源供電令=，將連接到上，就可省掉電源。76第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)單電源供電電路+ECRCC1C2T++為了作圖簡潔，常不畫電源回路，只標(biāo)出對地的電位值，如下圖所示：77第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)直流通道和交流通道放大電路中各點的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號。但是，電容對交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認(rèn)為它對交流不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路，這樣，交直流所走的通道是不同的。交流通道：只考慮交流信號的分電路。直流通道：只考慮直流信號的分電路。信號的不同分量可以分別在不同的通道分析。78第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)對直流信號（只有+UCC

）RB+UCCRCC1C2T直流通道RB+ECRC開路開路79第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)對交流信號(輸入信號ui)短路短路置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路80第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)由于電源的存在IB0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQRB+UCCRCC2T（一）靜態(tài)分析81第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)由直流通路，可估算靜態(tài)工作點。的取值為：硅管約為0.7V,鍺管約為0.3V

當(dāng)時82第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)IBQICQUBEQUCEQ(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)RB+UCCRCC1C2T83第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(IBQ,UBEQ)

和(ICQ,UCEQ

)分別對應(yīng)于輸入輸出特性曲線上的一個點稱為靜態(tài)工作點。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ84第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1.動態(tài)電路中的電壓和電流在靜態(tài)直流電源作用的同時，在放大電路的輸入端加上交流信號，這時電路中除了有直流電壓和直流電流外還將產(chǎn)生交流電壓和交流電流，放大電路的這種工作狀態(tài)稱為動態(tài)。

動態(tài)：(二）動態(tài)分析85第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)動態(tài)時電路中的電流和電壓由兩部分組成：一部分是直流分量，另一部分是交流分量。為了便于分析，將放大電路中電流、電壓的符號作了規(guī)定，如下表所示。

86第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)動態(tài)時放大電路中的總電流、電壓與交流量和直流量之間的關(guān)系為：

87第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)ICmAAVVUCEUBERBIBECEB1.實驗線路二、電流分配和放大原理88第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)IBUBEQICUCEuCE怎么變化？假設(shè)uBE有一微小的變化ibtibtictuit89第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)uce相位如何？uce與ui反相！ICUCEictucet由可知，uCE的變化沿一條直線90第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)各點波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB91第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實現(xiàn)放大的條件1.晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2.正確設(shè)置靜態(tài)工作點，使整個波形處于放大區(qū)。3.輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。4.輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號。92第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.靜態(tài)工作點的作用

在放大電路中，輸出信號應(yīng)該成比例地放大輸入信號（即線性放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號不能反映輸入信號的情況，放大電路產(chǎn)生非線性失真。為了得到盡量大的輸出信號，要把Q設(shè)置在交流負(fù)載線的中間部分。如果Q設(shè)置不合適，信號進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，造成非線性失真。93第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)iCuCEuo可輸出的最大不失真信號選擇靜態(tài)工作點ib94第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)iCuCEuo1.Q點過低，信號進(jìn)入截止區(qū)放大電路產(chǎn)生截止失真輸出波形輸入波形ib95第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)iCuCE2.Q點過高，信號進(jìn)入飽和區(qū)放大電路產(chǎn)生飽和失真ib輸入波形uo輸出波形96第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（三）微變等效電路法

三極管是非線性器件，由它組成的放大電路也是非線性電路。定量分析、計算放大電路的電壓放大倍數(shù)，輸入、輸出電阻等動態(tài)指標(biāo)很不方便。微變等效電路法是將非線性的三極管元件在靜態(tài)工作點附近，輸入為小信號時，等效成一個線性電路。即在三極管特性曲線中，在靜態(tài)工作點附近用一小段直線近似代替那一段曲線，這樣就可將非線性電路的分析轉(zhuǎn)換成線性電路的分析。97第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(1)輸入回路iBuBE當(dāng)信號很小時，將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性。uBEiB對輸入的小交流信號而言，三極管相當(dāng)于電阻rbe。rbe的量級從幾百歐到幾千歐。對于小功率三極管：1、三極管的微變等效電路98第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(2)輸出回路iCuCE所以：(1)輸出端相當(dāng)于一個受ib控制的電流源。近似平行(2)考慮uCE對iC的影響，輸出端還要并聯(lián)一個大電阻rce。rce的含義iCuCE99第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)ubeibuceicubeuceicrce很大，一般忽略。(3)三極管的微變等效電路rbeibibrcerbeibibbce等效cbe100第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)將交流通道中的三極管用微變等效電路代替:交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRL2、放大電路的微變等效電路101第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(1)電壓放大倍數(shù)的計算負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。rbeRBRCRL102第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(2)輸入電阻的計算對于為放大電路提供信號的信號源來說，放大電路是負(fù)載，這個負(fù)載的大小可以用輸入電阻來表示。輸入電阻的定義：是動態(tài)電阻。rbeRBRCRL電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。103第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(3)輸出電阻的計算對于負(fù)載而言，放大電路相當(dāng)于信號源，可以將它進(jìn)行戴維南等效，戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。計算輸出電阻的方法：(1)所有電源置零，然后計算電阻（對有受控源的電路不適用）。(2)所有獨立電源置零，保留受控源，加壓求流法。104第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)所以：用加壓求流法求輸出電阻：rbeRBRC00105第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)三、靜態(tài)工作點的穩(wěn)定為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。但是，溫度的變化嚴(yán)重影響靜態(tài)工作點。對于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點由UBE、和ICEO決定，這三個參數(shù)隨溫度而變化，溫度對靜態(tài)工作點的影響主要體現(xiàn)在這一方面。TUBEICEOQ106第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)溫度對UBE的影響iBuBE25oC50oCTUBEIBIC107第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)溫度對值及ICEO的影響T、ICEOICiCuCEQQ′總的效果是：溫度上升時，輸出特性曲線上移，造成Q點上移。108第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)小結(jié)：TIC固定偏置電路的Q點是不穩(wěn)定的。為此，需要改進(jìn)偏置電路，當(dāng)溫度升高、IC增加時，能夠自動減少IB，從而抑制Q點的變化。保持Q點基本穩(wěn)定。常采用分壓式偏置電路來穩(wěn)定靜態(tài)工作點。電路見下頁。109第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)圖（a）RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo圖(a)為工作點穩(wěn)定的使用電路，成為分壓式偏置電路。該電路的直流通路如圖(b)所示。圖（b）I1I2IBRB1+UCCRCRB2REBIE110第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（1）I1>>IB，則基極電壓近似為常數(shù)。發(fā)射極電流穩(wěn)定Q點的原理如下：若設(shè)計電路參數(shù)，使（2）UB>>UBE,則此式說明，IC與三極管的參數(shù)無關(guān)，也就說基本不受溫度影響。似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小，將增加損耗，降低輸入電阻。因此一般取幾十k。111第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)TUBEIBICUEIC本電路穩(wěn)壓的過程實際是由于加了RE形成了負(fù)反饋過程分壓式偏置電路uiI1I2IBRB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuo112第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)問題：如果去掉CE，放大倍數(shù)怎樣？I1I2IBRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoCE的作用：交流通路中，CE將RE短路，RE對交流不起作用，放大倍數(shù)不受影響。113第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)去掉CE后的微變等效電路rbeRCRLRER'B將RE折算到基極114第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)四、共集電極電路RB+UCCRE圖(b)RB+UCCC1C2RERLuiuo圖(a)圖（a）為共集電極單管放大電路。圖（b）為其直流通路。

115第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

其交流通路如下圖所示。RBRERL由交流通路可知：集電極是輸入信號和輸出信號的公共端，所以稱為共集電極電路。又由于輸出信號從發(fā)射極引出，所以又稱為射極輸出器。116第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1、靜態(tài)工作點的計算IBICRB+ECRE直流通道IE117第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.電壓放大倍數(shù)rbeRERLRB由交流通路畫出微變等效電路，如下圖所示。118第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1.所以但是，輸出電流Ie增加了。2.輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。結(jié)論：119第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3.輸入電阻輸入電阻較大，作為前一級的負(fù)載，對前一級的放大倍數(shù)影響較小。rbeRERLRB微變等效電路由微變等效電路可知，射極輸出器的輸入電阻為

120第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3.輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS電源置0121第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)一般：所以：射極輸出器的輸出電阻很小，一般為幾十歐～幾百歐,比共射放大電路的輸出電阻小得多,帶負(fù)載能力強(qiáng)。122第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)共集電極電路的特點是：射極輸出器的使用1.將射極輸出器放在電路的首級，可以提高輸入電阻2.將射極輸出器放在電路的末級，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。3.將射極輸出器放在電路的兩級之間，可以起到電路的匹配作用。3.輸出電壓與輸入電壓近似相等，相位相同1.輸入電阻大2.輸出電阻小123第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)五、多級放大電路及耦合方式

耦合方式：直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合。第一級放大電路輸入輸出第二級放大電路第n級放大電路……第n-1

級放大電路耦合：多級放大電路級與級之間的連接方式

功放級124第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（一）阻容耦合在多級放大電路中，級與級之間通過電容和電阻相連接的方式，稱為阻容耦合。

左圖是兩級放大電路，由兩個共射基本放大電路組成。

+UCCRSRB1C2C3RB22RB21RLRE2C1RC2T1RE1CE2T2RC2125第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1.靜態(tài)分析

由于電容器的隔直作用，各級的靜態(tài)工作點互不影響，所以可以由各級的直流通路分別計算靜態(tài)工作點。2.動態(tài)分析

以前面的圖為例，討論多級放大電路的動態(tài)指標(biāo)。該電路的微變等效電路如下圖所示。RE1R2R3RC2RLRSR1126第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)關(guān)鍵:考慮級間影響。方法:Ri2=RL1（1）電壓放大倍數(shù)

圖中第一級的電壓放大倍數(shù)為

而Ri2是第二級的輸入電阻式中RL1=RE1//Ri2第二級的電壓放大倍數(shù)為127第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（2）輸入電阻和輸出電阻

多級放大電路的輸入電阻Ri就是第一級的輸入電阻。輸出電阻RO就是最后一級的輸出電阻。

Ri

=RB//rbe1

+（1+)RL1‘]其中:RL1=RE1//RL1=RE1//Ri2=RE1//RB21//RB11

//rbe2

Ro

=RC2說明：計算多級放大電路的、Ri、

Ro可以畫出整個電路的微變等效電路計算；也可以將多級放大電路分解為單級放大電路，將后級的輸入電阻作為前級的負(fù)載電阻，分別畫出每一級的微變等效電路計算。128第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（二）直接耦合將前級的輸出端直接通過電阻或?qū)Ь€連接到下一級的輸入端的連接方式。直接耦合：左圖是兩級直接耦合放大電路。圖中采用正負(fù)電源，可以實現(xiàn)零輸入時輸出為零。129第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)由于沒有隔直電容，所以直接耦合放大電路能放大緩慢變化的信號，也適于集成化。

直接耦合放大電路的優(yōu)點：直接耦合放大電路的兩個特殊問題：問題1:各級的靜態(tài)工作點互相影響。

問題2:零點漂移。零點漂移（簡稱零漂）：是指輸入信號為零時，輸出電壓偏離靜態(tài)值隨時間和溫度出現(xiàn)忽大忽小的不規(guī)則變化。130第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)產(chǎn)生零漂的原因

:①元件參數(shù)的老化②電源電壓的波動③三極管的參數(shù)隨溫度的變化減小零漂的措施

:①對元器件進(jìn)行老化處理和篩選②高穩(wěn)定度的穩(wěn)壓電源③采用差動式放大電路131第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)六、差動式放大電路

uo+UCCRCT1RB2RCT2RB2ui1ui2RB1RB1下圖所示為基本差動放大電路原理圖。

它是由兩個左右完全對稱的單管共射放大電路組成。

①三極管T1，T2的特性相同

②集電極和基極對應(yīng)的電阻也相等

132第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1.工作原理（1）靜態(tài)時，ui1=ui2=0,即輸入端接地。

uo=uC1-uC2

=0（2）加共模輸入信號，即ui1

=ui2=uC。

共模電壓放大倍數(shù):結(jié)論：在完全對稱的理想情況下，電路對共模信號沒有放大能力?！鱥C1=△iC1△uC1=△uC2?uo=

△uC1-△uC2=0?uo=ACuiAC=0133第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（3）加差模輸入信號，即ui1

=-ui2，如下圖所示。

+UCCuoRCT1RB2RCT2RB2ui1RB1RB1ui2uiRRAu1=Au2=Au

134第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)Au1=Au2=Au

差模放大倍數(shù)結(jié)論：差動放大電路對差模信號具有放大作用，其差模放大倍數(shù)等于單管共射放大電路的電壓放大倍數(shù)。

135第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（3）共模抑制比

定義顯然,CMRR越大，放大電路受共模信號的影響就越小，電路的性能越好，

136第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.差動放大電路的其它接法

輸入端接法雙端單端輸出端接法雙端單端雙入雙出雙入單出單入雙出單入單出137第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

圖示為單端輸入單端輸出的差放電路

138第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)雙端輸出靠電路的左右對稱性來抑制零漂移。

單端輸出時零漂未被抑制。主要是集電極電流IC是溫度的函數(shù)，導(dǎo)致Q點變化

原因：1.電路接入了恒流源來穩(wěn)定工作點措施：2.負(fù)電源UEE來抵消恒流源上的直流電壓，使得三極管發(fā)射極電位近似為地電位。問題：在前圖所示的單端輸入單端輸出的差放電路信號從T1管單端輸入，T2管還能否得到信號

139第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)把前面圖中的ui分解成一個共模信號和一對差模信號，其等效電路如下圖所示140第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)T1管得到的輸入信號仍為：T2的輸入仍如同接地：當(dāng)共模信號單獨作用時，uo=0；當(dāng)差模信號單獨作用時，此時的單端輸入和雙端輸入時的情況完全相同。經(jīng)過這樣變換后，可由疊加原理分析:單端輸出的電壓放大倍數(shù)只有雙端輸出時電壓放大倍數(shù)的一半，即141第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)小結(jié)1.差動放大電路能放大差模信號，抑制共模信號和零點漂移。2.差模放大倍數(shù)只與輸出方式有關(guān)，而與輸入方式無關(guān)。雙端輸出時，電壓放大倍數(shù)就和單管電壓放大倍數(shù)相同。單端輸出時，電壓放大倍數(shù)就和單管電壓放大倍數(shù)的一半。3.選擇不同的輸入端輸入信號，可實現(xiàn)反相放大或同相放大142第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)§7.4集成運算放大器及其應(yīng)用

一、集成運算放大器簡介

二、集成運放構(gòu)成的負(fù)反饋放大電路

三、集成運放工作在線性區(qū)的特點

四、集成運放的線性應(yīng)用

143第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)一、集成運算放大器簡介

集成電路:

將整個電路的各個元件做在同一個半導(dǎo)體基片上。集成電路的優(yōu)點：體積小、重量輕、功耗小、可靠性高、價格低。集成電路的分類：模擬集成電路、數(shù)字集成電路；小、中、大、超大規(guī)模集成電路；集成電路的分類：運算放大器、電壓比較器、功率放大器、模擬乘法器、穩(wěn)壓器、數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)器等

144第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)145第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)對中間級的要求：足夠大的電壓放大倍數(shù)。通常由共發(fā)射極電路組成。對輸入級的要求：盡量減小零點漂移,盡量提高KCMRR

,

輸入阻抗Ri盡可能大。該級通常由差動放大電路組成。對輸出級的要求：主要輸出電阻Ro小、輸出功率大、且有過載保護(hù)。該級通常由共集電極電路構(gòu)成的互補對稱式電路組成。偏置電路：主要是為各級提供靜態(tài)工作電流。

146第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運放的符號如下圖所示外接的補償電容，用于消除自激振蕩

外接的調(diào)零電位器，調(diào)整它可實現(xiàn)零輸入時零輸出

表示信號由輸入到輸出的傳送方向；A表示放大器

147第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)－＋＋u－u+uoA＋－u－u+uo集成運放簡化符號：

集成運放習(xí)慣畫法：

ri

大:幾十k

幾百k運放的特點：KCMRR很大ro

?。簬资畮装貯o

很大:104107理想運放：

ri

KCMMRR

ro

0Ao

148第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)二、集成運放構(gòu)成的負(fù)反饋放大電路

（一）反饋的基本概念

反饋:

就是把放大電路輸出信號（電壓或電流）的一部分或全部，通過一定的元件或網(wǎng)絡(luò)送回到輸入回路，從而對放大電路的輸入量進(jìn)行自動調(diào)節(jié)的過程。

反饋放大器或閉環(huán)放大器:有反饋的放大器。

開環(huán)放大器或基本放大器:沒有反饋的放大器。

149第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)反饋放大器的方框圖如圖所示?；痉糯箅娐贩答伝芈?/p>

+–反饋電路的三個環(huán)節(jié)：放大：反饋：疊加：150第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（二）反饋的分類（1）正反饋和負(fù)反饋若引回的信號削弱了輸入信號，就稱為負(fù)反饋。若引回的信號增強(qiáng)了輸入信號，就稱為正反饋。區(qū)分正負(fù)反饋的方法：瞬時極性法假設(shè)輸入端信號為某一瞬時極性，然后逐級推出電路其他有關(guān)各點順勢信號的變化情況，最后判斷反饋到輸入端的信號的瞬時極性是增強(qiáng)還是削弱了原來的信號。151第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)例：判斷圖示電路的正負(fù)反饋正負(fù)反饋類型負(fù)反饋152第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（2）交流反饋和直流反饋交流反饋：反饋只對交流信號起作用。直流反饋：反饋只對直流起作用。直流反饋的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點。交流反饋的作用：改善放大器的性能指標(biāo)。

有的反饋只對交流信號起作用；有的反饋只對直流信號起作用；有的反饋對交、直流信號均起作用。153第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)若在反饋網(wǎng)絡(luò)中串接隔直電容，則可以隔斷直流，此時反饋只對交流起作用。在起反饋作用的電阻兩端并聯(lián)旁路電容，可以使其只對直流起作用。例:判斷圖示電路的交直流反饋該電路交直流反饋都有。154第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（3）串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋根據(jù)反饋信號在輸入端與輸入信號比較形式的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋：反饋信號以電壓的形式出現(xiàn)，與輸入信號串聯(lián)。其電路結(jié)構(gòu)的特點是輸入信號和反饋元件分別連接在運放的兩個輸入端子上。圖示電路為串聯(lián)負(fù)反饋。155第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)并聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號并聯(lián)，電路結(jié)構(gòu)的特點是輸入信號和反饋元件分別接在運放的同一端子上。。圖示電路為并聯(lián)負(fù)反饋。156第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)例:判斷圖示電路的串并聯(lián)反饋該電路：串聯(lián)反饋157第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（4）電壓反饋和電流反饋電壓反饋：反饋信號與輸出電壓成正比。電流反饋：反饋信號與輸出電流成正比。根據(jù)反饋所采樣的信號不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。判斷電壓反饋和電流反饋的方法：可先假設(shè)輸出電壓為零，若反饋信號消失則為電壓反饋；若仍有反饋信號，則為電流反饋。

158第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)圖示電路中是電壓反饋例:判斷圖示電路是電壓反饋還是電流反饋159第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)例:判斷圖示電路是電壓反饋還是電流反饋圖示電路中是電流反饋160第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)負(fù)反饋交流反饋直流反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點負(fù)反饋的分類小結(jié)161第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（二）負(fù)反饋對放大電路性能的影響（1）電壓負(fù)反饋能穩(wěn)定輸出電壓，電流負(fù)反饋能穩(wěn)定輸出電流。

（2）負(fù)反饋對輸入電阻的影響對于串聯(lián)負(fù)反饋從輸入信號往里看，基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)在輸入回路是串聯(lián)的，所以使輸入電阻增大；對于并聯(lián)負(fù)反饋從輸入信號往里看，基本放大電路與反饋網(wǎng)絡(luò)在輸入回路是并聯(lián)的，所以使輸入電阻減小。

162第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（3）負(fù)反饋對輸出電阻的影響前面提到電壓負(fù)反饋能穩(wěn)定輸出電壓。這就意味著當(dāng)負(fù)載變化時，輸出電壓近似不變，即放大電路的輸出電壓趨于理想電壓源特性，因此使輸出電阻減小。同理，因為電流負(fù)反饋能穩(wěn)定輸出電流，當(dāng)負(fù)載變化時，輸出電流近似不變，即放大器輸出趨向于恒流特性，所以使輸出電阻增大。163第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)三、集成運放工作在線性區(qū)時的特點+UOM-UOMA越大，運放的線性范圍越小，必須在輸出與輸入之間加負(fù)反饋才能使其工作于線性區(qū)。uiuo_++A164第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)由于運放的開環(huán)放大倍數(shù)很大，輸入電阻高，輸出電阻小，在分析時常將其理想化，稱其所謂的理想運放。理想運放的條件虛短路輸出端是理想的電壓源虛斷運放工作在線性區(qū)的特點165第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1.反相比例運算放大器i1=i2uo_++R2R1RPuii1i2四、集成運放的線性應(yīng)用

166第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.同相比例運算放大器_++RFR1RPuiuou-=u+=ui反饋方式：電壓并聯(lián)負(fù)反饋。輸入電阻高。167第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)可見：同相比例運算電路的電壓放大倍數(shù)始終大于或等于1，公式中沒有負(fù)號表明輸出電壓與輸入電壓同相。當(dāng)R1開路（R1→∞）時，Af=1，即uo=ui。電路稱為電壓跟隨器。_++uiuo168第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)_++RfR1R1ui2uoRfui1解出：3.差動比例運算放大器（減法運算放大器）169第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)4.反相求和運算i12iFi11R12_++R2R11ui2uoRPui1170第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)此電路如果以u+為輸入，則輸出為：-R1RF++ui1uoR21R22ui2u+與ui1

和ui2的關(guān)系如何？注意：同相求和電路的兩個輸入信號的放大倍數(shù)互相影響，不能單獨調(diào)整。流入運放輸入端的電流為05.同相向求和運算171第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)u–=u+=0uit0t0uoui–++uoRR2i1iFC若輸入：則：6.微分運算172第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)i1iFtui0tui0輸入方波，輸出是三角波。ui-++RR2Cuo7.積分運算應(yīng)用舉例1：173第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用舉例2：如果積分器從某一時刻輸入一直流電壓，輸出將反向積分，經(jīng)過一定的時間后輸出飽和。tui0tui0U-UomTM積分時限思考：如果輸入是正弦波，輸出波形怎樣，請自己計算。運放實驗中請自己驗證。174第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第五節(jié)直流電源一、單相橋式整流電路二、電容濾波電路三、穩(wěn)壓電路175第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)電源變壓器:將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路整流電路:將交流電壓u2變?yōu)槊}動的直流電壓u3。濾波電路:將脈動直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路:清除電網(wǎng)波動及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓uo的穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓電源的組成和功能176第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)一、單相橋式整流電路單相整流電路除了第一節(jié)介紹過的半波整流電路外，還有全波和橋式整流電路。下面只介紹在小功率整流電路中應(yīng)用較多的橋式整流電路，如圖所示。

~u2TD4D2D1D3RLuo177第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)橋式整流電路+-u2正半周時電流通路u1u2TD4D2D1D3RLuo1.工作原理178第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)橋式整流電路-+u0u1u2TD4D2D1D3RLu2負(fù)半周時電流通路179第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)u2>0時D1,D3導(dǎo)通D2,D4截止電流通路:+

D1RLD3-u2<0時D2,D4導(dǎo)通D1,D3截止電流通路:-D2RLD4+輸出是脈動的直流電壓！u2橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形uD4,uD2uD3,uD1uou2D4D2D1D3RLuo+-180第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.計算負(fù)載電壓和電流的平均值

負(fù)載電壓Uo的平均值為:負(fù)載上的(平均)電流:181第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.整流二極管的選擇平均電流(ID)與反向峰值電壓(URM)是選擇整流管的主要依據(jù)。在橋式整流電路中，每個二極管只有半周導(dǎo)通。因此，流過每只整流二極管的平均電流ID

是負(fù)載平均電流的一半。二極管截止時兩端承受的最大反向電壓：182第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)所以，在選擇二極管必須滿足下列條件：二極管最大反向電流：二極管的最高反向電壓：183第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)下圖是橋式整流電路的其它畫法，圖(a)是另一種常用的畫法，圖(b)是簡化的畫法條件：圖(a)圖(b)184第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)以單向橋式整流電容濾波為例進(jìn)行分析，其電路如圖所示。1.濾波原理a橋式整流電容濾波電路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC二、電容濾波電路185第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)RL未接入時

(忽略整流電路內(nèi)阻)u2tuot設(shè)t1時刻接通電源t1整流電路為電容充電充電結(jié)束沒有電容時的輸出波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC186第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（2）RL接入（且RLC較大）時(忽略整流電路內(nèi)阻)u2tuot電容通過RL放電，在整流電路電壓小于電容電壓時，二極管截止，整流電路不為電容充電，uo會逐漸下降。u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC187第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)u2tuot只有整流電路輸出電壓大于uo時，才有充電電流。因此整流電路的輸出電流是脈沖波。整流電路的輸出電流u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC188第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)u2tuot電容充電時，電容電壓滯后于u2。整流電路的輸出電流RLC越小，輸出電壓越低。u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC（3）RL接入（且RLC較大）時(考慮整流電路內(nèi)阻)189第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)一般取(T:電源電壓的周期)近似估算:Uo=1.2U2。(2)流過二極管瞬時電流很大。RLC越大Uo越高

負(fù)載電流的平均值越大;

整流管導(dǎo)電時間越短iD的峰值電流越大故一般選管時，取2.電容濾波電路的特點(1)輸出電壓Uo與時間常數(shù)RLC有關(guān)。RLC愈大電容器放電愈慢Uo(平均值)愈大190第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)輸出波形隨負(fù)載電阻RL或C的變化而改變,Uo

和S也隨之改變。如:RL愈小(IL

越大),Uo下降多,S增大。結(jié)論：電容濾波電路適用于輸出電壓較高，負(fù)載電流較小且負(fù)載變動不大的場合。(3)輸出特性(外特性)uo電容濾波純電阻負(fù)載1.4U20.9U20IL191第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)三、穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路開關(guān)型穩(wěn)壓電路線性穩(wěn)壓電路常用穩(wěn)壓電路(小功率設(shè)備)以下主要討論線性穩(wěn)壓電路。電路最簡單，但是帶負(fù)載能力差，一般只提供基準(zhǔn)電壓，不作為電源使用。效率較高，目前用的也比較多，但因?qū)W時有限，這里不做介紹。192第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路（1）電路結(jié)構(gòu)的一般形式Ui是經(jīng)整流濾波后的電壓，穩(wěn)壓管與負(fù)載電阻并聯(lián)，所以稱為并聯(lián)型穩(wěn)壓電路。

由穩(wěn)壓管的伏安特性可知，穩(wěn)壓管反向擊穿后流過的電流在很大范圍內(nèi)變化時，管子兩端的電壓變化卻很小,近似恒壓特性，這樣與它并聯(lián)的負(fù)載就能得到穩(wěn)定的電壓。

電阻R起限流保護(hù)和調(diào)整電壓的作用。

193第十一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（2）穩(wěn)壓原理設(shè)負(fù)載不變時，因電網(wǎng)電壓波動導(dǎo)致Ui增大，它將引起UZ（等于Uo）增加。由穩(wěn)壓管的伏安特性可知，只要穩(wěn)壓管兩端電壓增加很小的數(shù)值，流過穩(wěn)壓管的電流就會有較大的增加，從而使IR增加，引起電阻R上電壓增大，使輸出電壓基本保持不變。同理，當(dāng)電網(wǎng)電壓不變(即Ui不變)時,設(shè)負(fù)載電阻減小使輸出電流增大，這時流過穩(wěn)壓管的電流會減小去補償負(fù)載電流的增加，使IR基本不變，輸出電壓保持穩(wěn)定。這種穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)簡單，但輸出電壓不能隨意調(diào)節(jié)