模擬電子技術(shù)電氣工程師培訓(xùn)演示文稿

模擬電子技術(shù)電氣工程師培訓(xùn)演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有71頁\編輯于星期二（優(yōu)選）模擬電子技術(shù)電氣工程師培訓(xùn)現(xiàn)在是2頁\一共有71頁\編輯于星期二3集成運算放大器及其應(yīng)用3.1掌握放大電路計算；了解典型差放工作原理；差模、共模、零漂概念，靜動態(tài)計算，輸入輸出相位關(guān)系，集成參數(shù)含義3.2掌握集成運放特點和組成；了解多級放大的耦合方式；零漂抑制原理；了解復(fù)合管的正確接法及等效參數(shù)計算；恒流源作有源負(fù)載和偏置電路現(xiàn)在是3頁\一共有71頁\編輯于星期二3集成運算放大器及其應(yīng)用3.3了解多級放大器的頻率響應(yīng)3.4掌握理想運放的虛短、虛地、虛斷概念及其分析方法；反相、同相、差動輸入比例器及電壓跟隨器工作原理，傳輸特性；積分、微分電路工作原理3.5掌握實際運放電路的分析；了解對數(shù)和指數(shù)運算電路工作原理，輸入輸出關(guān)系；應(yīng)用乘法器（平方、均方根、除法）現(xiàn)在是4頁\一共有71頁\編輯于星期二3集成運算放大器及其應(yīng)用3.6了解模擬乘法器的工作原理現(xiàn)在是5頁\一共有71頁\編輯于星期二4信號處理電路4.1了解濾波器的概念、種類和幅頻特性；比較器的工作原理，傳輸特性和閥值，輸入輸出波形關(guān)系4.2了解一階和二階低通濾波器電路分析；主要性能，傳遞函數(shù)，帶通截止頻率，電壓比較器的分析法；檢波器、采樣保持電路工作原理4.3了解高通、低通、帶通電路和低通電路的對偶關(guān)系、特性現(xiàn)在是6頁\一共有71頁\編輯于星期二5信號發(fā)生電路5.1掌握自激振蕩條件，RC文氏電橋振蕩器起振條件，頻率計算；LC振蕩器工作原理、相位關(guān)系；了解矩形、三角、鋸齒波發(fā)生電路工作原理，振蕩周期計算5.2了解文氏電橋振蕩器的穩(wěn)幅措施；石英晶體振蕩器工作原理；各種振蕩器適用場合；壓控振蕩器組成，原理，頻率估算，輸入輸出關(guān)系現(xiàn)在是7頁\一共有71頁\編輯于星期二6功率放大電路6.1掌握功率放大電路的特點；了解互補推挽功放電路工作原理，輸出功率和轉(zhuǎn)換功率計算6.2掌握集成功率放大器內(nèi)部組成；了解功率管的選擇、晶體管的幾種工作狀態(tài)6.3了解自舉電路；功放管的發(fā)熱現(xiàn)在是8頁\一共有71頁\編輯于星期二7直流穩(wěn)壓電源7.1掌握橋式整流及濾波電路工作原理、電路計算；串聯(lián)型穩(wěn)壓電路工作原理，參數(shù)選擇，電壓調(diào)節(jié)范圍，三端穩(wěn)壓塊的應(yīng)用7.2了解濾波電路外特性；硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路限流電阻選擇7.3了解倍壓整流電路原理；集成穩(wěn)壓電路工作原理及提高輸出電壓和擴(kuò)流電路工作原理現(xiàn)在是9頁\一共有71頁\編輯于星期二二極管伏安特性O(shè)A段正向特性O(shè)B段反向特性BC段擊穿特性VD死區(qū)電壓(硅0.6-0.7V,鍺0.1-0.2V)VB擊穿電壓(額定電壓=VB/2)VBiD(mA)vD(V)(μA)oAVDBC返回現(xiàn)在是10頁\一共有71頁\編輯于星期二硅穩(wěn)壓管伏安特性穩(wěn)壓管工作在反向電擊穿區(qū)VZ穩(wěn)定電壓(IW=IWmin-IWmax)IW穩(wěn)定電流電擊穿-可恢復(fù)熱擊穿-不可恢復(fù)-VZiD(mA)vD(V)o-IWmax-IWmin電擊穿區(qū)熱擊穿區(qū)返回現(xiàn)在是11頁\一共有71頁\編輯于星期二載流子運動與PN結(jié)形成P型材料-多子空穴,少子電子N型材料-多子電子,少子空穴擴(kuò)散-多子濃度差產(chǎn)生的載流子定向運動漂移-少子受電場作用產(chǎn)生的定向運動PN結(jié)-擴(kuò)散與漂移動態(tài)平衡(勢壘,耗盡層)PN空間電荷區(qū)漂移擴(kuò)散返回現(xiàn)在是12頁\一共有71頁\編輯于星期二基本放大電路三種組態(tài)-共射，共集，共基三極管放大條件-內(nèi)部,外部VCCRBRCRECICO++TvbvcVCCRB1RECICO++TRB2CBVCCRB1RECICO++TRB2RC返回共發(fā)射極放大器共集電極放大器共基極放大器現(xiàn)在是13頁\一共有71頁\編輯于星期二靜態(tài)工作點及其估算1.直流通路和直流負(fù)載直流通路-直流電流流通路徑(電容開路)直流負(fù)載-三極管集電極直流電阻2.固定偏置和射極偏置VCCRB1REIBICTRCI2VCCRB1REIBICTRB2RC返回現(xiàn)在是14頁\一共有71頁\編輯于星期二固定偏置電路VCCRBREIBICTRC返回現(xiàn)在是15頁\一共有71頁\編輯于星期二射極偏置電路I2VCCRB1REIBICTRB2RC返回現(xiàn)在是16頁\一共有71頁\編輯于星期二交流通路和交流負(fù)載1.交流通路-交流電流的通路(耦合傍路電容短路,直流恒壓源短路電流源開路)2.交流負(fù)載-三極管集電極交流電阻R'LVCCRBRCRECICO++TRLRLRBRCRETR'L=RC//RL返回現(xiàn)在是17頁\一共有71頁\編輯于星期二放大電路基本分析方法1.圖解分析法——非線性電路的一般分析方法，需要非線性曲線求解精度不高2.微變等效電路分析法——在靜態(tài)工作點處線性展開，適合小信號分析返回現(xiàn)在是18頁\一共有71頁\編輯于星期二圖解分析法直流負(fù)載線－ＭＮ直線交流負(fù)載線－過Ｑ點斜率等于-1/R'L直線vCEiCQOVCCVCEQICQMNPIB=0IB=20IB=40IB=60IB=802/mA/V直流負(fù)載線交流負(fù)載線α返回現(xiàn)在是19頁\一共有71頁\編輯于星期二微變等效電路分析法1.畫放大器交流通路2.用三極管微變等效模型替代三極管3.由所得線性電路求解放大器動態(tài)指標(biāo)共發(fā)、共集、共基放大電路RLRBRCRETRLRBRCRErbe?bβ?b返回現(xiàn)在是20頁\一共有71頁\編輯于星期二共集電極放大電路共集放大電路又稱射極跟隨器，隔離級A=1，輸入電阻大，輸出電阻小VCCRB1RECICO++TRB2RLR'BRE?bβ?brbeRLR'BRET返回現(xiàn)在是21頁\一共有71頁\編輯于星期二放大電路頻率特性1頻率響應(yīng)幅頻特性-放大倍數(shù)與頻率關(guān)系相頻特性-輸入輸出相位移與頻率關(guān)系ffLfHAVM0.707AVMfH上限頻率fL下限頻率通頻帶BW=fH

–fLAVM中頻放大倍數(shù)返回現(xiàn)在是22頁\一共有71頁\編輯于星期二電壓放大電路主要指標(biāo)電壓放大器主要技術(shù)指標(biāo)有：1。電壓放大倍數(shù)AV=ΔVO/ΔVI|RL=C2。輸入電阻Ri=ΔVI/ΔII|RL=C3。輸出電阻RO=ΔVO/ΔIO|RL=∞

放大器等效電路+-r0RL-+～放大器riRS返回現(xiàn)在是23頁\一共有71頁\編輯于星期二放大器等效電路放大器對信號源而言是一負(fù)載，用ri等效對負(fù)載RL而言，放大器等效為信號源Eo和ro+-r0RL-+～放大器riRS返回現(xiàn)在是24頁\一共有71頁\編輯于星期二反饋概念反饋-放大器輸出信號反送到輸入端，從而影響放大器性能正反饋（使凈輸入增加）和負(fù)反饋（使凈輸入減小）直流反饋（穩(wěn)定工作點）和交流反饋（改善交流特性）局部反饋（影響局部性能）和級間反饋（影響整體性能）返回現(xiàn)在是25頁\一共有71頁\編輯于星期二四種反饋類型電壓反饋：XO=VO，Xf

∝VO；電流反饋：XO=IO，Xf

∝IO串聯(lián)反饋：Xf=Vf，并聯(lián)反饋：Xf=If反饋一般表達(dá)式：Af=A/(1+AF)基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)+–1。電壓串聯(lián)負(fù)反饋2。電流串聯(lián)負(fù)反饋3。電壓并聯(lián)負(fù)反饋4。電流并聯(lián)負(fù)反饋返回反饋框圖現(xiàn)在是26頁\一共有71頁\編輯于星期二電壓串聯(lián)負(fù)反饋共集放大器，同相比例運算電路都是電壓串聯(lián)反饋基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)返回放大電路基礎(chǔ)例一返回四種反饋類型現(xiàn)在是27頁\一共有71頁\編輯于星期二電壓串聯(lián)負(fù)反饋分析計算電路分析：1。兩級電容耦合NPN放大電路（負(fù)電源）2。級間反饋元件引入電壓串聯(lián)反饋3。瞬時極性判定為負(fù)反饋4。反饋信號是RE1上電壓Vf正比于輸出電壓Vf100k30k10k3.3k1001.5k10k1.5k6.2k1k9.12.7k2.7kRLRf=4.7kvOvI10μF10μF10μF100μF33μF-VCCRE1T1T2S深度負(fù)反饋分析：Vf=VoRE1/(RE1+Rf)AVf=Vo/Vf=(RE1+Rf)/RE1返回1電壓串聯(lián)負(fù)反饋返回2放大電路基礎(chǔ)現(xiàn)在是28頁\一共有71頁\編輯于星期二電壓并聯(lián)負(fù)反饋集基偏置電路，反相比例運算電路都是電壓并聯(lián)反饋

基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)返回現(xiàn)在是29頁\一共有71頁\編輯于星期二電流串聯(lián)負(fù)反饋射極偏置共發(fā)電路（微變等效電路中RE≠0）是電流串聯(lián)負(fù)反饋基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)返回現(xiàn)在是30頁\一共有71頁\編輯于星期二電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋電路基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)返回現(xiàn)在是31頁\一共有71頁\編輯于星期二電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路現(xiàn)在是32頁\一共有71頁\編輯于星期二電流串聯(lián)負(fù)反饋電路現(xiàn)在是33頁\一共有71頁\編輯于星期二電流并聯(lián)負(fù)反饋電路現(xiàn)在是34頁\一共有71頁\編輯于星期二負(fù)反饋對放大電路性能影響1.閉環(huán)放大倍數(shù)穩(wěn)定性提高2.減小環(huán)路內(nèi)非線性失真3.閉環(huán)帶寬增大4.對輸入輸出電阻影響：電壓反饋輸出電阻減小電流反饋輸出電阻增大串聯(lián)反饋輸入電阻增大并聯(lián)反饋輸入電阻減小返回現(xiàn)在是35頁\一共有71頁\編輯于星期二差動放大器基本概念直流放大器零漂問題差模(輸入)信號vi1=-vi2=vid/2共模(輸入)信號vi1=vi2=vic差模放大倍數(shù)Avd=vod/vid

共模放大倍數(shù)Avc=voc/vic

共模抑制比KCMR(

CMRR)=Avd/Avc放大器vi1vi2vivovo2vo1RRvid=vi1

-vi2vic=(

vi1

+vi2)/2現(xiàn)在是36頁\一共有71頁\編輯于星期二零漂問題和抑制零漂的差動原理采用直接耦合以放大極低頻率及直流信號。但因溫度變化前級工作點狀態(tài)變化被后級作為信號而加以放大,造成零輸入而非零輸出現(xiàn)象—零點漂移利用差動原理可抑制零漂vi2vo2Av2vi1vo1Av1vivovi1vo1Av1vo=vo1-vo2=Av1vi1-Av2vi2=Av1vid=Av2vid=Avdvid

返回差放基本概念返回集成運放現(xiàn)在是37頁\一共有71頁\編輯于星期二典型差放動態(tài)和靜態(tài)分析長尾電路和帶恒流源差放靜態(tài)計算典型差放動態(tài)計算vi1vO+VCCT1RERWT2-VCCvi2RRRbARbRcRcvi1vO+VCCT1RERWT2-VCCvi2RbARbRcRcRb2Rb1T3返回現(xiàn)在是38頁\一共有71頁\編輯于星期二典型差放動態(tài)分析雙端輸出：Avd=Av1(R'L=

Rc//(RL/2)),Ro=2Rc,Rid=2Ri1單端輸出：Avd=Av1(R'L=

Rc//RL)/2,Ro=Rc,Rid=2Ri1

Avc=A'v1(R'L=

Rc//RL)vi1vO1T1RW/2RbRcvi1vO1T1RW/2RbRc2RE恒流源電路用替代RE

返回差放動靜態(tài)分析返回集成運放現(xiàn)在是39頁\一共有71頁\編輯于星期二集成運放主要參數(shù)開環(huán)(差模)電壓放大倍數(shù)Avd(Avo)(差模)輸入電阻Ri(d)和輸出電阻Ro共模抑制比KCMR輸入失調(diào)電壓VIO和輸入失調(diào)電流IIO基極電流IB開環(huán)帶寬BW和單位增益帶寬BWG最大差模輸入電壓Vidmax最大共模輸入電壓VIcmax等返回現(xiàn)在是40頁\一共有71頁\編輯于星期二集成運放特點和組成特點：三極管參數(shù)一致性好；電阻為溝道電阻，大電阻需外接；PN結(jié)電容，大電容需外接；恒流源作偏置電路和有源負(fù)載四部分組成：差動輸入級，中間電壓放大級，（功率）輸出級和偏置電路新舊符號+-+∞vPvNvO+-vPvNvO返回現(xiàn)在是41頁\一共有71頁\編輯于星期二恒流源電路恒流源具有靜態(tài)電阻小動態(tài)電阻大的特點有三極管恒流源，鏡像恒流源和微電流源+VCCT1IoT2RIREF2IBREIO+VCCTRb1Rb2D返回現(xiàn)在是42頁\一共有71頁\編輯于星期二復(fù)合管NPN+NPN復(fù)合NPN+PNP復(fù)合PNP+NPN復(fù)合PNP+PNP復(fù)合T1T2IC1IC2ICIB1IBIE2IET1T2IBIEICIEIBT1T2ICIBT1T2ICIE返回現(xiàn)在是43頁\一共有71頁\編輯于星期二理想運算放大器及其分析法理想運放條件：AVO→∞，Ri→∞，Ro→0，KCMR→∞，BW→∞運放線性應(yīng)用特點：VP=VN，Ii=0，“虛短”+-+∞vPvNvO返回現(xiàn)在是44頁\一共有71頁\編輯于星期二反相比例運算因為Ii=0，所以VP=0因為VN=VP=0，所以N點地電位“虛地”R平衡電阻+-+∞vivORR1RFI1IiIF返回現(xiàn)在是45頁\一共有71頁\編輯于星期二同相比例運算因為Ii=0，所以VP=vi因為運放輸入端電流為0，所以反相端“虛斷”R平衡電阻返回+-+∞vivORR1RFIi現(xiàn)在是46頁\一共有71頁\編輯于星期二差動運算利用迭加原理和虛短虛斷概念+-+∞vi1vOR1RFIiR2R3vi2返回現(xiàn)在是47頁\一共有71頁\編輯于星期二電壓跟隨器+-+∞vOIivi返回現(xiàn)在是48頁\一共有71頁\編輯于星期二積分、微分電路積分電路，時間常數(shù)τ=RC要大于Tvi=E，Vo=0時+-+∞vivORCiitvivoRC越大三角波幅度越小返回現(xiàn)在是49頁\一共有71頁\編輯于星期二微分電路微分電路時間常數(shù)τ=RC要小于T/2+-+∞vivORCiitvivo返回現(xiàn)在是50頁\一共有71頁\編輯于星期二對數(shù)、反對數(shù)運算對數(shù)運算+-+∞vivORiEiF反對數(shù)運算+-+∞vivORiCi都與溫度有關(guān)返回現(xiàn)在是51頁\一共有71頁\編輯于星期二模擬乘法器及應(yīng)用乘法器符號乘法器應(yīng)用注意負(fù)反饋,運放線性應(yīng)用vXvYvO=KvXvY+-+∞vi1vORv2Rvi2+-+∞vivORv2R返回二象限除法vi2大于0負(fù)電壓開方現(xiàn)在是52頁\一共有71頁\編輯于星期二有源濾波器概念傳遞函數(shù)頻率特性(幅頻和相頻)理想特性ωωHωωLωωLωHω0ωωLωH返回現(xiàn)在是53頁\一共有71頁\編輯于星期二一階低通濾波器其中是通帶內(nèi)放大倍數(shù)是上限截止角頻率

+-∞+236RvOR1vICRFωA00.707A0ωH20dB/10倍頻返回現(xiàn)在是54頁\一共有71頁\編輯于星期二二階低通濾波器二階壓控電壓源有源低通濾波器

二階有源低通濾波器

相似的頻率特性(幅頻特性)+-∞+vOvIRRCCR1RF+-∞+RvORvIC2C1返回現(xiàn)在是55頁\一共有71頁\編輯于星期二二階低通濾波器幅頻特性等效品質(zhì)因素Q對幅頻特性影響Q=0.707時有最大平坦通頻帶衰減特性40dB/10倍頻程Q越大峰值越大ωA00.707A0ωHQ=5Q=2Q=0.707Q=0.5返回信號處理電路返回二階低通濾波器現(xiàn)在是56頁\一共有71頁\編輯于星期二比較器及其傳輸特性運放開環(huán)(非線性)應(yīng)用電壓傳輸特性遲滯比較器電壓傳輸特性V0+

vIV0-

線性范圍+-+∞vIvO+-+∞vIvOVREFvIV0+V0-

VREF返回現(xiàn)在是57頁\一共有71頁\編輯于星期二遲滯比較器及其傳輸特性正向閾值V+和反向閾值V–電壓回差電壓VH=V+-V–應(yīng)用：波形變換R2+-+∞vIvOR1RDZvRvIV0+=VZV0-=-VZV+V-返回比較器返回信號處理電路現(xiàn)在是58頁\一共有71頁\編輯于星期二遲滯比較器波形變換電壓增大時與V+比較電壓減小時與V–比較電壓介于V+和V–之間輸出保持原先值tvivoV+V―VO+VO―返回遲滯比較器返回比較器返回信號處理電路現(xiàn)在是59頁\一共有71頁\編輯于星期二自激振蕩條件自激振蕩-無輸入信號電路自動輸出一定頻率和幅度的信號正弦波振蕩器-輸出為正弦信號的振蕩器振蕩條件相位平衡條件幅度平衡條件起振條件放大器選頻網(wǎng)絡(luò)相位平衡條件決定能否振蕩及振蕩頻率返回現(xiàn)在是60頁\一共有71頁\編輯于星期二RC選頻特性和(電橋)振蕩器單級RC電路移相0~90度(超前或滯后)RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)選頻特性RRCCωω0φF+90–90ωω0F1/3返回現(xiàn)在是61頁\一共有71頁\編輯于星期二文氏電橋振蕩器運放和R1RF組成同相放大器A=(R1+RF)/R1

φA=0由相位平衡條件必須φF=0,得振蕩頻率由幅度和起振平衡條件,A必須略大于3D起穩(wěn)幅作用18kR28.2k12kRW2.7k+-∞+236vOR3D1D2RRCC6.8kABR1RF返回RC振蕩器返回信號產(chǎn)生電路現(xiàn)在是62頁\一共有71頁\編輯于星期二LC選頻特性和LC振蕩器LC選頻特性(諧振)相位條件轉(zhuǎn)化為瞬時極性(正反饋)變壓器反饋LC振蕩器三點式振蕩器(結(jié)構(gòu)判別)T1VCCRB1RE++C1C2L**+++++RB2φA=0(共基),φF=0返回現(xiàn)在是63頁\一共有71頁\編輯于星期二三點式振蕩器Z1和Z2同電抗性質(zhì)Z3和Z2(Z1)不同電抗Z1+-∞+Z2Z3T1VCCRB1RE+C1C2L+++RB2T1VCCRB1RE++CL+++RB2L1L2電容三點式電感三點式返回LC振蕩器返回信號發(fā)生電路現(xiàn)在是64頁\一共有71頁\編輯于星期二非正弦波振蕩器滯廻比較器加延時環(huán)節(jié)改變時間常數(shù)RC改變頻率改變VR改變頻率(壓控振蕩)R并聯(lián)D充放電時間不同占空比不同R2+-+∞vO1R1RDZvRCvO2返回V+V–Vo+Vo–vO1vO2vO1積分現(xiàn)在是65頁\一共有71頁\編輯于星期二石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器特性石英晶體振蕩電路工