電子技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用（高等職業(yè)）全套教學(xué)課件

電子技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用全套可編輯PPT課件目錄項(xiàng)目1半導(dǎo)體器件項(xiàng)目2基本放大電路項(xiàng)目3集成運(yùn)算放大器項(xiàng)目4直流穩(wěn)壓電源項(xiàng)目5基本邏輯電路與組合邏輯電路項(xiàng)目6觸發(fā)器與時(shí)序邏輯電路項(xiàng)目7脈沖信號的產(chǎn)生與變換項(xiàng)目8數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換器半導(dǎo)體器件項(xiàng)目1自二十世紀(jì)初真空二極管、真空三極管問世以來，電子學(xué)作為一門新興學(xué)科得到了迅速發(fā)展。1950年，第一只“PN結(jié)型晶體管”問世，開辟了電子器件的新紀(jì)元，引起了一場電子技術(shù)革命。直至今日，以二極管、三極管等晶體管為主的半導(dǎo)體器件仍是構(gòu)成電子電路的基本元件。半導(dǎo)體器件由于其體積小、質(zhì)量小、使用壽命長、耗電量小、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代生產(chǎn)、生活中得到了廣泛的應(yīng)用。本項(xiàng)目主要介紹二極管和三極管的基本知識。項(xiàng)目導(dǎo)讀項(xiàng)目導(dǎo)讀學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo) 能夠正確判斷二極管和三極管引腳的極性。 能夠正確測試二極管和三極管的伏安特性。技能目標(biāo) 樹立民族自尊心、自豪感和文化自信心。 增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的歷史使命感。素質(zhì)目標(biāo)

掌握半導(dǎo)體的基本知識。

掌握PN結(jié)的形成原理和單向?qū)щ娦浴?/p>

掌握二極管的結(jié)構(gòu)、伏安特性和主要參數(shù)。

掌握三極管的結(jié)構(gòu)、電流放大作用、伏安特性和主要參數(shù)。目錄任務(wù)1.1認(rèn)識二極管任務(wù)1.2

認(rèn)識三極管任務(wù)1.1認(rèn)識二極管

任務(wù)引入二極管如下圖所示，它由管體和兩個(gè)引腳構(gòu)成，其中兩個(gè)引腳分別為二極管的陽極和陰極。二極管具有單向?qū)щ娦裕O管的導(dǎo)通和截止相當(dāng)于開關(guān)的接通和斷開，它同三極管、電阻、電容和電感等一起，構(gòu)成了形形色色的電子電路。任務(wù)引入請選擇合適的工具和器材，對二極管進(jìn)行測試，判斷二極管引腳的極性，并通過逐點(diǎn)法繪制二極管的伏安特性曲線。本任務(wù)的知識與技能要求如下表所示。任務(wù)內(nèi)容認(rèn)識二極管學(xué)習(xí)程度識記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)半導(dǎo)體概述●

二極管的結(jié)構(gòu)

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二極管的伏安特性和主要參數(shù)

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實(shí)訓(xùn)任務(wù)測試二極管的伏安特性

●自我勉勵(lì)學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)工單學(xué)生領(lǐng)取任務(wù)工單（詳見教材），并完成工單內(nèi)容。1．知識準(zhǔn)備3．任務(wù)實(shí)施2．工具和器材準(zhǔn)備4．任務(wù)評價(jià)半導(dǎo)體器件都是由半導(dǎo)體制成的。因此，在介紹半導(dǎo)體器件前，需要先了解半導(dǎo)體的基本知識。1）半導(dǎo)體的基本特性根據(jù)導(dǎo)電性的不同，自然界的物質(zhì)可分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體三大類。半導(dǎo)體之所以會成為制造電子器件的主要材料，是因?yàn)樗哂袩崦粜?、光敏性和摻雜性等基本特性。容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，如銅、鋁、銀等材料；很難導(dǎo)電的物質(zhì)稱為絕緣體，如塑料、橡膠、陶瓷等材料；導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間、電阻率為的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體，如硅、鍺、硒及大多數(shù)金屬氧化物和硫化物等。1.1.1汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的發(fā)展相關(guān)知識1．半導(dǎo)體的基本知識相關(guān)知識（1）熱敏性。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性可隨溫度的變化而顯著改變，利用這種特性可制成各種熱敏元件，如熱敏電阻和溫度傳感器等。（2）光敏性。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性可隨光照的變化而出現(xiàn)顯著變化，利用這種特性可制成光電二極管、光電三極管和光敏電阻等。（3）摻雜性。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性會因摻入微量雜質(zhì)而出現(xiàn)很大變化，利用這種特性可制成二極管、三極管及各種場效應(yīng)管等。2）本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)本征半導(dǎo)體是指完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。在半導(dǎo)體器件中，用得最多的本征半導(dǎo)體材料是硅和鍺。將本征半導(dǎo)體材料提純并制成單晶體后，單晶體中的所有原子便基本上整齊排列了。本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)如右圖所示。相關(guān)知識硅和鍺都是四價(jià)元素，其原子最外層軌道上有4個(gè)電子，稱為價(jià)電子。這兩種元素每個(gè)原子的4個(gè)價(jià)電子不僅受自身原子核的束縛，還與周圍相鄰的4個(gè)原子存在聯(lián)系，即每個(gè)原子的一個(gè)價(jià)電子與另一個(gè)原子的一個(gè)價(jià)電子組成了共價(jià)鍵。本征半導(dǎo)體在絕對零度（?275.15℃）且沒有外界影響的條件下，其價(jià)電子全部束縛在共價(jià)鍵中。當(dāng)本征半導(dǎo)體在溫度升高或受到光照時(shí)，其價(jià)電子會從外界獲得一定能量，少數(shù)價(jià)電子將掙脫共價(jià)鍵的束縛而成為自由電子，并在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位，這個(gè)空位稱為空穴。在本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴成對出現(xiàn)，兩者的數(shù)量總是相等。這種在熱或光的作用下，使本征半導(dǎo)體中產(chǎn)生自由電子和空穴的現(xiàn)象稱為本征激發(fā)，如右圖所示。相關(guān)知識當(dāng)共價(jià)鍵中出現(xiàn)空穴時(shí)，在外電場或磁場的作用下，鄰近的價(jià)電子將會填補(bǔ)這個(gè)空穴，而這個(gè)價(jià)電子原來的位置又會留下新的空穴，然后其他價(jià)電子又可填補(bǔ)這個(gè)新的空穴。由于價(jià)電子參與導(dǎo)電的機(jī)理與自由電子有所不同，因此為了區(qū)別這兩種電子的運(yùn)動(dòng)，通常將空穴看作是一種帶正電荷的載流子，用空穴的運(yùn)動(dòng)代替價(jià)電子的運(yùn)動(dòng)，空穴所帶的電荷與價(jià)電子的電荷大小相等，極性相反。因此，本征半導(dǎo)體中存在兩種載流子——自由電子和空穴。3）雜質(zhì)半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)本征半導(dǎo)體雖然有自由電子和空穴兩種載流子，但由于數(shù)量極少，其導(dǎo)電性仍然很低。若在本征半導(dǎo)體中有選擇地?fù)饺肷倭科渌兀瑢蛊鋵?dǎo)電性發(fā)生顯著變化。這些摻入的元素統(tǒng)稱為雜質(zhì)，而在本征半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。根據(jù)摻入雜質(zhì)的不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體兩種。相關(guān)知識在本征半導(dǎo)體（硅或鍺）中摻入微量五價(jià)元素磷，可制成N型半導(dǎo)體。由于磷原子有5個(gè)價(jià)電子，當(dāng)它與周圍的硅（或鍺）原子組成共價(jià)鍵時(shí)，磷原子多余的一個(gè)價(jià)電子很容易擺脫原子核的束縛而成為自由電子。每摻入一個(gè)磷原子都能提供一個(gè)自由電子，從而使半導(dǎo)體中自由電子的數(shù)目大大增加，這種半導(dǎo)體由于主要靠自由電子導(dǎo)電，因此稱為N型半導(dǎo)體（或電子型半導(dǎo)體），如右圖所示。在N型半導(dǎo)體中，自由電子是多數(shù)載流子（即多子），空穴是少數(shù)載流子（即少子）。在本征半導(dǎo)體（硅或鍺）中摻入少量三價(jià)元素硼，可制成P型半導(dǎo)體。由于硼原子只有3個(gè)價(jià)電子，當(dāng)它與周圍的硅（或鍺）原子組成共價(jià)鍵時(shí)，硅（或鍺）原子最外層的軌道會因缺少一個(gè)價(jià)電子而出現(xiàn)一個(gè)空穴，相鄰的價(jià)電子很容易填補(bǔ)這個(gè)空穴，從而形成新的空穴。每摻入一個(gè)硼原子都能提供一個(gè)空穴，從而使半導(dǎo)體中空穴的數(shù)目大大增加，這種半導(dǎo)體由于主要靠空穴導(dǎo)電，因此稱為P型半導(dǎo)體（或空穴型半導(dǎo)體），如右圖所示。在P型半導(dǎo)體中，空穴是多子，自由電子是少子。中國第一支晶體管1956年11月，在北京中國科學(xué)院應(yīng)用物理研究所的半導(dǎo)體器件實(shí)驗(yàn)室里，中國第一支鍺合金結(jié)型晶體管誕生了。中國第一支晶體管研制成功，開創(chuàng)了我國在多領(lǐng)域以半導(dǎo)體器件代替電子管，以及以半導(dǎo)體器件開創(chuàng)新的科學(xué)領(lǐng)域的事業(yè)，吹響了“向科學(xué)進(jìn)軍”的號角。近年來，中國半導(dǎo)體事業(yè)飛速發(fā)展，這與當(dāng)年那批獻(xiàn)身中國半導(dǎo)體事業(yè)的前輩們的努力是分不開的?？梢哉f，正是他們的拼搏奉獻(xiàn)，才為中國現(xiàn)代半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（資料來源：/images/zhuanti/dqxdfh/gs07.html，有改動(dòng)）砥節(jié)礪行1）多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)在半導(dǎo)體的不同區(qū)域摻入五價(jià)元素磷或三價(jià)元素硼，相應(yīng)地可使半導(dǎo)體形成P區(qū)和N區(qū)。由于P區(qū)的空穴多于自由電子，N區(qū)的自由電子多于空穴，因此在P區(qū)和N區(qū)的交界面附近將產(chǎn)生多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。相關(guān)知識2．PN結(jié)的形成P區(qū)的空穴向N區(qū)擴(kuò)散，與N區(qū)的自由電子復(fù)合；N區(qū)的自由電子向P區(qū)擴(kuò)散，與P區(qū)的空穴復(fù)合。上述這種擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使N區(qū)失掉自由電子產(chǎn)生正離子，P區(qū)得到自由電子產(chǎn)生負(fù)離子，結(jié)果在交界面兩側(cè)由等量正、負(fù)離子形成了空間電荷區(qū)，如圖下圖所示。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，由于多子已擴(kuò)散到對方區(qū)域并被復(fù)合掉，好像耗盡了一樣，因此空間電荷區(qū)又稱為耗盡層。相關(guān)知識相關(guān)知識空間電荷區(qū)的形成，建立了由N區(qū)指向P區(qū)的內(nèi)電場。顯然，內(nèi)電場對多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)起阻礙作用，因此空間電荷區(qū)又稱為阻擋層。2）少子的漂移運(yùn)動(dòng)空間電荷區(qū)的出現(xiàn)有助于內(nèi)電場中少子的漂移運(yùn)動(dòng)。因此，在內(nèi)電場作用下，N區(qū)的空穴向P區(qū)漂移，P區(qū)的自由電子向N區(qū)漂移，最終使空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場被削弱。3）動(dòng)態(tài)平衡擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)是相互聯(lián)系又相互對立的，當(dāng)兩者的運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，空間電荷區(qū)的寬度便基本穩(wěn)定下來了，這種具有穩(wěn)定寬度的空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。相關(guān)知識點(diǎn)撥擴(kuò)散是指載流子（空穴或自由電子）由濃度高的一側(cè)向濃度低的一側(cè)運(yùn)動(dòng)；漂移是指載流子在電場的作用下做定向移動(dòng)，空穴的移動(dòng)方向與內(nèi)電場的方向相同，自由電子的移動(dòng)方向與內(nèi)電場的方向相反。當(dāng)PN結(jié)無外加電壓時(shí)，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)處于動(dòng)態(tài)平衡，流過PN結(jié)的電流為零。3．PN結(jié)的單向?qū)щ娦韵嚓P(guān)知識當(dāng)PN結(jié)有外加電壓時(shí)，PN結(jié)會呈現(xiàn)出單向?qū)щ娦?。通常，將外加在PN結(jié)上的電壓稱為偏置電壓，它可分為正向偏置電壓和反向偏置電壓兩種。1）正向偏置電壓當(dāng)外加電壓的正極接PN結(jié)的P區(qū)、負(fù)極接PN結(jié)的N區(qū)時(shí)，該外加電壓稱為正向偏置電壓。此時(shí)的PN結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，簡稱正偏。當(dāng)PN結(jié)處于正向偏置狀態(tài)時(shí)，由于外加電源產(chǎn)生的外電場方向與PN結(jié)產(chǎn)生的內(nèi)電場方向相反，因此多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)會得到加強(qiáng)，少子的漂移運(yùn)動(dòng)會被削弱，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)的平衡將被打破。在外電場的作用下，多子會中和一部分空間電荷，從而使整個(gè)空間電荷區(qū)變窄，并形成較大的擴(kuò)散電流。該擴(kuò)散電流稱為正向電流，其方向由P區(qū)指向N區(qū)。此時(shí)，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。2）反向偏置電壓當(dāng)外加電壓的正極接PN結(jié)的N區(qū)、負(fù)極接PN結(jié)的P區(qū)時(shí)，該外加電壓稱為反向偏置電壓。此時(shí)的PN結(jié)處于反向偏置狀態(tài)，簡稱反偏。當(dāng)PN結(jié)處于反向偏置狀態(tài)時(shí)，由于外加電壓產(chǎn)生的外電場方向與PN結(jié)產(chǎn)生的內(nèi)電場方向一致，因此少子的漂移運(yùn)動(dòng)會得到加強(qiáng)，多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)會被削弱，從而使整個(gè)空間電荷區(qū)變寬。此時(shí)，主要由少子的漂移運(yùn)動(dòng)所形成的漂移電流，將超過多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的擴(kuò)散電流。該漂移電流稱為反向電流，其方向由N區(qū)指向P區(qū)。由于常溫下少子的數(shù)量很少，反向電流非常小，因此在近似分析時(shí)通常會忽略反向電流，認(rèn)為此時(shí)的PN結(jié)不導(dǎo)電，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。相關(guān)知識相關(guān)知識二極管可看作是PN結(jié)物化的器件，PN結(jié)上具有的特性均可在二極管上反映出來。二極管的結(jié)構(gòu)可分為點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型三種。從二極管的P區(qū)引出的引腳稱為陽極，從N區(qū)引出的引腳稱為陰極。1.1.2二極管1．二極管的結(jié)構(gòu)相關(guān)知識點(diǎn)接觸型二極管的特點(diǎn)是PN結(jié)面積小、結(jié)電容小、工作電流小，但其高頻性能好，一般用于高頻和小功率電路，也可作為數(shù)字電路中的開關(guān)元件；面接觸型二極管的特點(diǎn)是PN結(jié)面積大、結(jié)電容大、工作電流大，但其工作頻率較低，一般用于整流電路；平面型二極管的特點(diǎn)是PN結(jié)面積可大可小，結(jié)面積大的主要用于大功率整流電路，結(jié)面積小的可作為數(shù)字脈沖電路中的開關(guān)元件。雖然二極管的本質(zhì)是一個(gè)PN結(jié)，但由于受到制作工藝的影響，因此二極管的實(shí)際特性與PN結(jié)的理論特性略有差別。二極管的伏安特性曲線如右圖所示。根據(jù)外加電壓極性的不同，其伏安特性曲線可分為正向特性和反向特性兩部分。2．二極管的伏安特性相關(guān)知識1）正向特性當(dāng)二極管的正向偏置電壓較小時(shí)，二極管呈現(xiàn)較大的電阻，正向電流很小，幾乎為零。當(dāng)正向偏置電壓達(dá)到某一臨界值時(shí)，二極管呈現(xiàn)很小的電阻，二極管正向?qū)?，這一電壓稱為閾值電壓或死區(qū)電壓，用表示。二極管正向?qū)ê?，隨著正向偏置電壓的增大，通過其內(nèi)部的正向電流急劇增大，正向電流與正向偏置電壓之間的關(guān)系基本上為一條指數(shù)曲線。2）反向特性當(dāng)二極管的反向偏置電壓在一定臨界值內(nèi)時(shí)，反向電流很小且基本不隨反向偏置電壓變化，這個(gè)電流稱為反向飽和電流。當(dāng)反向偏置電壓超出這一臨界值后，反向電流急劇增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿，其所對應(yīng)的電壓稱為反向擊穿電壓。普通二極管的反向擊穿電壓一般在幾十伏以上，而高反壓二極管的反向擊穿電壓可達(dá)幾千伏。3）溫度對二極管伏安特性的影響二極管的伏安特性對溫度非常敏感。隨著溫度的升高，二極管正向特性曲線向左移動(dòng)，反向特性曲線向下移動(dòng)。在室溫附近，溫度每升高1℃，二極管的正向電壓降會減小約2～2.5mV；溫度每升高10℃，二極管的反向電流會增大約1倍。相關(guān)知識1）最大整流電流最大整流電流是指二極管在長期工作時(shí)所允許通過的最大正向電流。在規(guī)定的散熱條件下，二極管的正向平均電流不能超過此值，否則二極管容易因過熱而損壞。2）最大反向工作電壓最大反向工作電壓是指二極管在工作時(shí)所允許的最大反向偏置電壓。若反向偏置電壓超過此值，則二極管可能會被擊穿。數(shù)值較大的二極管稱為高反壓二極管。3）反向電流反向電流是指二極管未擊穿時(shí)的反向電流。反向電流越小，二極管的單向?qū)щ娦栽胶?。反向電流受溫度的影響很大，它會隨著溫度的升高而逐漸增大。4）最高工作頻率最高工作頻率指加在二極管兩端的交流電壓所允許的最高頻率。在使用二極管時(shí)，若加在其兩端的交流電壓的頻率超過此值，則二極管的單向?qū)щ娦詫档蜕踔潦ァＷ罡吖ぷ黝l率主要取決于PN結(jié)結(jié)電容的大小，結(jié)電容越大，最高工作頻率越低。任務(wù)1.2認(rèn)識三極管任務(wù)引入三極管如下圖所示，它由1個(gè)管體和3個(gè)引腳構(gòu)成，其中3個(gè)引腳分別為基極B、集電極C和發(fā)射極E。根據(jù)半導(dǎo)體組合方式的不同，三極管可分為NPN型和PNP型兩種。三極管是基本的半導(dǎo)體器件之一，它具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。任務(wù)引入請選擇合適的工具和器材，對三極管進(jìn)行測試，判斷三極管的類型和引腳的極性，并通過逐點(diǎn)法繪制三極管的伏安特性曲線。本任務(wù)的知識與技能要求如下表所示。任務(wù)內(nèi)容認(rèn)識三極管學(xué)習(xí)程度識記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)三極管的結(jié)構(gòu)和電流放大作用●

三極管的伏安特性

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三極管的主要參數(shù)

●

實(shí)訓(xùn)任務(wù)測試三極管的伏安特性

●自我勉勵(lì)學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)工單學(xué)生領(lǐng)取任務(wù)工單（詳見教材），并完成工單內(nèi)容。1．知識準(zhǔn)備3．任務(wù)實(shí)施2．工具和器材準(zhǔn)備4．任務(wù)評價(jià)如下圖所示為三極管的結(jié)構(gòu)，它由三層不同性質(zhì)的半導(dǎo)體組合而成。根據(jù)半導(dǎo)體組合方式的不同，三極管可分為NPN型和PNP型兩類。1.2.1三極管的結(jié)構(gòu)和電流放大作用相關(guān)知識1．三極管的結(jié)構(gòu)無論是NPN型三極管還是PNP型三極管，它們均有3個(gè)區(qū)，即基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)。這3個(gè)區(qū)分別引出3個(gè)引腳，即基極B、集電極C和發(fā)射極E。同時(shí)，在3個(gè)區(qū)的交界處有兩個(gè)PN結(jié)，即集電結(jié)和發(fā)射結(jié)。相關(guān)知識三極管的電流放大作用是由其內(nèi)部載流子從發(fā)射區(qū)到集電區(qū)的運(yùn)動(dòng)中體現(xiàn)出來的。為保證其內(nèi)部載流子能夠做這樣的定向運(yùn)動(dòng)，三極管需要滿足一定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)條件和外部條件。其中，內(nèi)部結(jié)構(gòu)條件主要包括以下幾點(diǎn)。三極管的外部條件則是要保證外加電源的極性，使發(fā)射結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，使集電結(jié)處于反向偏置狀態(tài)。2．三極管的電流放大作用（1）發(fā)射區(qū)很小，但摻雜濃度高。（2）基電區(qū)最薄且摻雜濃度最低（比發(fā)射區(qū)低2～3個(gè)數(shù)量級）。（3）集電結(jié)面積最大，且集電區(qū)的摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)的摻雜濃度。相關(guān)知識下面通過一個(gè)電流放大實(shí)驗(yàn)來說明三極管的電流放大作用。如下圖所示為三極管電流放大實(shí)驗(yàn)電路，將電源的正、負(fù)極分別接三極管的基極B和發(fā)射極E，將電源的正、負(fù)極分別接三極管的集電極C和發(fā)射極E，從而在三極管的發(fā)射結(jié)施加正向電壓、集電結(jié)施加反向電壓。此時(shí)，調(diào)節(jié)電位器，則基極B中的電流、集電極C中的電流和發(fā)射極E中的電流都會發(fā)生變化，它們的測量數(shù)據(jù)如表1-11（詳見教材）所示。相關(guān)知識由表1-11可得出以下結(jié)論。（1）三極管各電極中電流的關(guān)系滿足

，其中

。該結(jié)果符合基爾霍夫電流定律，即流進(jìn)三極管的電流等于流出三極管的電流。（2）

與

的比值基本為定值，當(dāng)

增大時(shí)，

基本上也成比例增大。該比值稱為直流電流放大系數(shù)，用

表示。

可表征三極管的直流放大能力。（3）

和

的比值基本為定值，

的較小變化可使

出現(xiàn)較大變化。該比值稱為交流電流放大系數(shù)，用

表示。

可表征三極管的交流放大能力。王守武：中國半導(dǎo)體事業(yè)的拓荒者半導(dǎo)體器件物理學(xué)家、中科院院士王守武，被譽(yù)為中國半導(dǎo)體研究的“拓荒者”，在研究與開拓中國半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體器件、光電子器件及大規(guī)模集成電路等方面做出了重要貢獻(xiàn)。1950年，已經(jīng)在美國取得教職的王守武帶著妻女毅然返回祖國，在中科院應(yīng)用物理研究所扎下根來。王守武回國前并未聯(lián)系國內(nèi)的工作單位，從事機(jī)電專業(yè)研究的他按照國家的需要轉(zhuǎn)向了半導(dǎo)體研究，“當(dāng)時(shí)只想為祖國做點(diǎn)貢獻(xiàn)，哪里需要就到哪里去。中科院讓我去，我就去了?！薄斠娊滩捻乒?jié)礪行三極管的伏安特性可分為輸入特性和輸出特性兩部分，它們均可通過伏安特性曲線來分析。下面以共發(fā)射極放大電路為例，分別對三極管的輸入特性和輸出特性進(jìn)行分析。三極管的輸入特性曲線和輸出特性曲線可通過如上圖所示的電路進(jìn)行測繪。1.2.2三極管的伏安特性相關(guān)知識當(dāng)為常數(shù)時(shí)，輸入電路（基極電路）中與之間的關(guān)系曲線即為輸入特性曲線，如下圖所示。1．輸入特性相關(guān)知識當(dāng)時(shí)，集電極與發(fā)射極短接，三極管相當(dāng)于兩個(gè)二極管并聯(lián)，即為外加在并聯(lián)二極管上的正向電壓，三極管的輸入特性曲線與二極管的正向特性曲線相似。當(dāng)時(shí)，三極管的輸入特性曲線右移，這是因?yàn)榇藭r(shí)集電結(jié)已反向偏置，其內(nèi)電場已足夠大，可以把從發(fā)射區(qū)進(jìn)入基區(qū)的絕大部分電子收集至集電區(qū)。由于此時(shí)即使再增加，只要不變，也不再明顯減小，因此三極管的輸入特性曲線可近似為同一條曲線。相關(guān)知識點(diǎn)撥由上圖可以看出，在三極管的輸入特性中也存在閾值電壓，只有當(dāng)發(fā)射結(jié)外加電壓大于閾值電壓時(shí)，三極管才會產(chǎn)生基極電流。硅三極管的閾值電壓約為0.6V，鍺三極管的閾值電壓約為0.2V。當(dāng)為常數(shù)時(shí)，輸出電路（集電極電路）中的與之間的關(guān)系曲線即為輸出特性曲線，如下圖所示。2．輸出特性相關(guān)知識三極管的輸出特性曲線可分為放大區(qū)、飽和區(qū)和截止區(qū)3個(gè)區(qū)域，這3個(gè)區(qū)域分別對應(yīng)三極管3種不同的工作狀態(tài)。相關(guān)知識1）放大區(qū)輸出特性曲線中近于水平的部分是放大區(qū)，三極管在這個(gè)區(qū)域處于放大狀態(tài)。在放大區(qū)，，對有很強(qiáng)的控制能力，幾乎不隨和負(fù)載的變化而變化。三極管處于放大狀態(tài)的電壓條件為：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2）飽和區(qū)輸出特性曲線中相對于變化較小的區(qū)域是飽和區(qū)，三極管在這個(gè)區(qū)域處于飽和狀態(tài)。在飽和區(qū)，

，不能控制，因此三極管不能起電流放大作用。此時(shí)，，隨的增加而迅速增大。的情況稱為臨界飽和狀態(tài)，該狀態(tài)在特性曲線對應(yīng)點(diǎn)的軌跡稱為臨界飽和線，此時(shí)集電極與發(fā)射極之間的電壓稱為飽和壓降。三極管處于飽和狀態(tài)的電壓條件為：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。3）截止區(qū)對應(yīng)曲線下方的區(qū)域是截止區(qū)，三極管在這個(gè)區(qū)域處于截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，，，三極管不導(dǎo)通，同樣也不能起電流放大作用。三極管處于截止?fàn)顟B(tài)的電壓條件為：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)也反偏。相關(guān)知識點(diǎn)撥三極管除了具有電流放大作用外，還具有開關(guān)作用。將三極管作為開關(guān)使用時(shí)，三極管的基極是控制極，當(dāng)較大時(shí)，三極管處于飽和狀態(tài)，發(fā)射極E與集電極C之間的電阻很小，它們?nèi)缤_關(guān)閉合；當(dāng)較小或?yàn)榱銜r(shí)，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，發(fā)射極E與集電極C之間的電阻很大，它們?nèi)缤_關(guān)斷開。相關(guān)知識三極管的參數(shù)是用來表征其性能和適用范圍的，是評價(jià)三極管質(zhì)量及選擇三極管的主要依據(jù)。三極管的主要參數(shù)有以下幾個(gè)。1.2.3三極管的主要參數(shù)三極管的電流放大系數(shù)包括直流電流放大系數(shù)和交流電流放大系數(shù)。雖然二者的含義不同，但在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)參數(shù)在放大區(qū)的值非常接近，可近似認(rèn)為相等。1．電流放大系數(shù)相關(guān)知識1）集電極-基極反向飽和電流集電極-基極反向飽和電流是指發(fā)射極的電路處于斷開狀態(tài)時(shí)，集電極和基極之間的反向電流。集電極-基極反向飽和電流受溫度的影響較大，它會隨溫度的升高而增大。集電極-基極反向飽和電流越小，三極管的熱穩(wěn)定性越好。室溫下，小功率硅三極管的集電極-基極反向飽和電流在1μA以下，鍺三極管的集電極-基極反向飽和電流一般為幾微安到幾十微安。2）集電極-發(fā)射極穿透電流集電極-發(fā)射極穿透電流是指基極的電路處于斷開狀態(tài)時(shí)，由集電區(qū)穿過基區(qū)流入發(fā)射區(qū)的電流。當(dāng)溫度升高時(shí)，集電極-發(fā)射極穿透電流比集電極-基極反向飽和電流增加得更快。集電極-發(fā)射極穿透電流對三極管的工作影響更大，是衡量三極管質(zhì)量好壞的重要參數(shù)，其值越小越好。2．極間反向電流參數(shù)相關(guān)知識3．極限參數(shù)1）集電極最大允許電流三極管工作在放大區(qū)時(shí)，若集電極電流超過一定值，三極管的

值就會減小。三極管的值減小到正常值時(shí)的集電極電流稱為三極管的集電極最大允許電流。2）集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓基極的電路處于斷開狀態(tài)時(shí)，外加在集電極和發(fā)射極之間的最大允許電壓。當(dāng)大于集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓時(shí)，會驟然大幅增大，說明三極管已被擊穿。3）集電極最大允許耗散功率集電極電流在流經(jīng)集電結(jié)時(shí)會產(chǎn)生熱量，使其溫度升高，從而引起三極管的參數(shù)發(fā)生變化。當(dāng)三極管因受熱而出現(xiàn)的參數(shù)變化不超過允許值時(shí)，集電極所消耗的最大功率稱為集電極最大允許耗散功率，其計(jì)算公式為。相關(guān)知識以上三個(gè)極限參數(shù)可以共同確定三極管的安全工作區(qū)，如下圖所示。學(xué)習(xí)成果評價(jià)指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生對本項(xiàng)目的實(shí)際學(xué)習(xí)成果對其進(jìn)行評價(jià)，學(xué)生配合指導(dǎo)教師共同完成如下表所示的學(xué)習(xí)成果評價(jià)表。班級

組號

日期

姓名

學(xué)號

指導(dǎo)教師

學(xué)習(xí)成果/項(xiàng)目名稱半導(dǎo)體器件評價(jià)項(xiàng)目評價(jià)內(nèi)容評價(jià)方式滿分/分評分/分知識

40%PN結(jié)的形成理論測試4

PN結(jié)的單向?qū)щ娦?

二極管的結(jié)構(gòu)2

二極管的伏安特性4

二極管的主要參數(shù)6

二極管的應(yīng)用2

三極管的結(jié)構(gòu)2

三極管的電流放大作用6

三極管的伏安特性4

三極管的主要參數(shù)6

學(xué)習(xí)成果評價(jià)評價(jià)項(xiàng)目評價(jià)內(nèi)容評價(jià)方式滿分/分評分/分技能

40%判斷二極管引腳的極性實(shí)踐操作10

測試二極管的伏安特性10

判斷三極管引腳的極性10

測試三極管的伏安特性10

素養(yǎng)

20%積極參加教學(xué)活動(dòng)，主動(dòng)學(xué)習(xí)、思考、討論綜合評判6

認(rèn)真負(fù)責(zé)，按時(shí)完成學(xué)習(xí)、實(shí)踐任務(wù)4

團(tuán)結(jié)協(xié)作，與組員之間密切配合4

服從指揮，遵守課堂和實(shí)訓(xùn)室紀(jì)律4

守正創(chuàng)新，自信自強(qiáng)2

合計(jì)100

自我評價(jià)

教師評價(jià)

謝謝基本放大電路項(xiàng)目2放大電路是電子電路中最基本的組成部分，它在生活中的應(yīng)用隨處可見，電視機(jī)機(jī)頂盒、收音機(jī)、手機(jī)、路由器等電器的內(nèi)部均用到了放大電路。放大電路利用三極管的電流放大作用，可以把微弱的輸入信號放大成振幅/功率較大的輸出信號。本項(xiàng)目主要介紹幾種基本放大電路及負(fù)反饋放大電路的基本知識，同時(shí)對功率放大電路進(jìn)行簡要介紹。項(xiàng)目導(dǎo)讀項(xiàng)目導(dǎo)讀學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo) 能夠正確調(diào)試基本放大電路。 能夠正確調(diào)試負(fù)反饋放大電路。 能夠正確測試集成功率放大器的性能指標(biāo)。技能目標(biāo) 弘揚(yáng)愛國奮斗精神，樹立建功立業(yè)信念。 厚植民族自豪感和科技自信心。素質(zhì)目標(biāo)

掌握放大電路的結(jié)構(gòu)和分類。 掌握共發(fā)射極放大電路、分壓偏置放大電路、共集電極放大電路結(jié)構(gòu)和多級放大電路分析方法。 掌握反饋的分類和負(fù)反饋放大電路的基本類型。 熟悉功率放大電路的工作原理和功率放大器的性能參數(shù)。目錄任務(wù)2.1

認(rèn)識基本放大電路任務(wù)2.2

認(rèn)識負(fù)反饋放大電路任務(wù)2.3

認(rèn)識功率放大電路任務(wù)2.1認(rèn)識基本放大電路任務(wù)引入在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)應(yīng)用中，從傳感器獲取的信號通常較為微弱，只有將其放大才能得到可用的輸出信號，這就需要通過放大電路來實(shí)現(xiàn)。而為了保證放大電路正常工作，通常需要將放大電路設(shè)置在最佳靜態(tài)工作點(diǎn)。請選擇合適的工具和器材，連接如下圖所示電路，將其調(diào)至最佳靜態(tài)工作點(diǎn)，并測量其電壓放大倍數(shù)。任務(wù)引入本任務(wù)的知識與技能要求如下表所示。任務(wù)內(nèi)容認(rèn)識基本放大電路學(xué)習(xí)程度識記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)放大電路概述●

共發(fā)射極放大電路

●

分壓偏置放大電路和共集電極放大電路

●

多級放大電路●實(shí)訓(xùn)任務(wù)調(diào)試基本放大電路

●自我勉勵(lì)學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)工單學(xué)生領(lǐng)取任務(wù)工單（詳見教材），并完成工單內(nèi)容。1．知識準(zhǔn)備3．任務(wù)實(shí)施2．工具和器材準(zhǔn)備4．任務(wù)評價(jià)放大電路主要由三極管（或場效應(yīng)管）、電阻、電容和直流電源等構(gòu)成，它用來將微弱的電信號（非電信號可以通過傳感器轉(zhuǎn)變成電信號）放大成振幅足夠大且與原電信號變化規(guī)律一致的信號，以便人們測量或供負(fù)載使用，如下圖所示。不同放大電路的應(yīng)用場合及作用雖然不盡相同，但其信號放大的過程是相同的。2.1.1放大電路概述相關(guān)知識相關(guān)知識點(diǎn)撥放大電路將能量較小的輸入信號放大成能量較大的輸出信號，增加的能量是由直流電源通過放大電路轉(zhuǎn)換而來的，而不是放大電路本身產(chǎn)生的。下面主要介紹共發(fā)射極放大電路、分壓偏置放大電路、共集電極放大電路和多級放大電路等基本放大電路的相關(guān)知識。2.1.2共發(fā)射極放大電路相關(guān)知識1．共發(fā)射極放大電路的結(jié)構(gòu)當(dāng)三極管應(yīng)用于放大電路時(shí)，通常將其一對端子作為輸入端，另一對端子作為輸出端。這樣，三極管便有一個(gè)端子是輸入電路和輸出電路的公共端。如果放大電路的輸入信號加到基極和發(fā)射之間，而輸出信號從集電極和發(fā)射極間輸出，則該放大電路稱為共發(fā)射極放大電路，如右圖所示。共發(fā)射極放大電路是最基本的放大電路，很多復(fù)雜電路都是由它組合或演變而成的。共發(fā)射極放大電路中各器件的作用和性能如表2-5（詳見教材）所示。相關(guān)知識靜態(tài)分析的目的主要是通過放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，來確定三極管是否處在其伏安特性曲線的合適位置。共發(fā)射極放大電路處于靜態(tài)時(shí)，三極管基極電流、集電極電流和集電極-發(fā)射極電壓等直流分量在三極管伏安特性曲線上可確定為一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，用Q表示。由此可見，靜態(tài)工作點(diǎn)是由靜態(tài)電流流經(jīng)的通路（即直流通路）決定的。對共發(fā)射極放大電路進(jìn)行靜態(tài)分析便是對其直流通路進(jìn)行分析。在繪制直流通路時(shí)，需要將電容看作開路，將電感看作短路，將信號源看作短路（需要保留其內(nèi)阻）。共發(fā)射極放大電路的直流通路如下圖所示。2．共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析相關(guān)知識1）近似估算法由圖2-5可得（2-1）由于三極管處于放大狀態(tài)時(shí)，其發(fā)射結(jié)正偏，基本不變（硅三極管約為0.7V，鍺三極管約為0.3V）且一般比小得多，因此式（2-1）可變換為（2-2）根據(jù)三極管的電流放大作用，可得（2-3）（2-4）在輸入特性曲線上確定Q點(diǎn)的方法為：由直流通路求出靜態(tài)電流，在輸入特性曲線上找到與對應(yīng)的點(diǎn)，該點(diǎn)即為輸入回路中的Q點(diǎn)，如右圖所示。相關(guān)知識2）圖解分析法利用三極管的輸入、輸出特性曲線，通過作圖對放大電路的性能指標(biāo)進(jìn)行分析的方法稱為圖解分析法。在共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析中，圖解分析法主要用來確定其靜態(tài)工作點(diǎn)Q。相關(guān)知識在輸出特性曲線上確定Q點(diǎn)的方法為：在坐標(biāo)系內(nèi)繪制由方程所決定的直線，該直線由直流通路得出，且與集電極負(fù)載電阻有關(guān)，因此稱為直流負(fù)載線；直流負(fù)載線與三極管輸出特性曲線的交點(diǎn)即為輸出回路中的Q點(diǎn)，如右圖所示。

的值不同，靜態(tài)工作點(diǎn)在直流負(fù)載線上的位置也就不同。三極管工作狀態(tài)的要求不同，所需要的靜態(tài)工作點(diǎn)也不同，這可以通過改變的大小來實(shí)現(xiàn)。因此，很重要，通常將其稱為偏置電流，簡稱偏流。偏流的大小通常可通過改變基極偏置電阻的阻值來調(diào)整。相關(guān)知識動(dòng)態(tài)是指放大電路在有交流輸入信號時(shí)的工作狀態(tài)。此時(shí)，放大電路中的電流和電壓都含有直流分量和交流分量。動(dòng)態(tài)分析的目的是確定放大電路對信號的電壓放大倍數(shù)，并分析放大電路的輸入電阻和輸出電阻等。動(dòng)態(tài)分析的基本方法有圖解分析法和微變等效電路分析法兩種。1）圖解分析法如下圖所示為共發(fā)射極放大電路有交流信號輸入時(shí)的圖解分析，從中可以得出以下結(jié)論。3．共發(fā)射極放大電路的動(dòng)態(tài)分析相關(guān)知識相關(guān)知識（1）交流信號的傳輸過程為（即

）

→

→

→

（即

）（2）電壓和電流都含有直流分量和交流分量，即由于電容

具有隔直流的作用，

的直流分量不能到達(dá)輸出端，因此只有交流分量

能通過

而成為輸出電壓。（3）輸入電壓和輸出電壓的相位相反，即電路具有倒相作用；同時(shí)，輸出電壓比輸入電壓大得多，表明放大電路具有電壓放大功能。相關(guān)知識此外，對放大電路的一個(gè)基本要求就是輸出信號盡可能不失真。失真是指信號在傳輸過程中與原有信號相比發(fā)生偏差。在實(shí)際電路中，若因靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置不恰當(dāng)或輸入信號振幅過大等，而使放大電路的工作范圍超出了三極管伏安特性曲線的線性范圍，則會造成輸出信號失真，這種失真稱為非線性失真。非線性失真一般包括截止失真和飽和失真，如下圖所示。相關(guān)知識在上圖中，若靜態(tài)工作點(diǎn)Q設(shè)置得過低，則集電極電流太小，三極管的工作狀態(tài)接近截止區(qū)。此時(shí)，在輸入電壓的負(fù)半周三極管進(jìn)入截止區(qū)工作，電流和電壓不能被正常放大，表現(xiàn)為

負(fù)半周和輸出電壓正半周的頂部被削平，從而出現(xiàn)失真，這種失真稱為截止失真。通過減小基極偏置電阻來增大

，可將靜態(tài)工作點(diǎn)適當(dāng)上移以消除截止失真。在上圖中，若靜態(tài)工作點(diǎn)Q設(shè)置得過高，則集電極電流太大，三極管的工作狀態(tài)接近飽和區(qū)。此時(shí)，在輸入電壓的正半周三極管進(jìn)入飽和區(qū)工作，電流和電壓不能被正常放大，表現(xiàn)為

正半周和輸出電壓負(fù)半周的頂部被削平，從而出現(xiàn)失真，這種失真稱為飽和失真。通過增大基極偏置電阻來減小

，可將靜態(tài)工作點(diǎn)適當(dāng)下移以消除飽和失真。相關(guān)知識2）微變等效電路分析法放大電路的微變等效電路是把非線性元件三極管線性化，將其等效為一個(gè)線性元件，從而把以三極管為核心的放大電路等效為線性電路，以便用分析線性電路的方法來分析計(jì)算放大電路。三極管線性化的條件是三極管必須工作在小信號微變量情況下，即三極管必須工作在伏安特性曲線上的一個(gè)較小范圍內(nèi)。只有滿足這一條件，才能把靜態(tài)工作點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的曲線看作直線。因此，微變等效電路分析法僅適用于輸入信號是低頻小信號的情況。（1）三極管的微變等效電路。如圖右圖所示為三極管的輸入特性曲線，它是非線性的。當(dāng)輸入信號很小時(shí)，在靜態(tài)工作點(diǎn)Q附近的曲線可看作直線。當(dāng)為常數(shù)時(shí)，有（2-5）相關(guān)知識稱為三極管的輸入電阻，它表明了三極管的交流輸入特性。在小信號微變量情況下，它是常數(shù)，一般為幾百歐到幾千歐，對交流信號而言是一個(gè)動(dòng)態(tài)等效電阻。因此，三極管的基極和發(fā)射極之間可用等效代替。低頻小功率三極管的輸入電阻常用下式估算，即（2-6）其中，的單位為毫安（mA）。如右圖所示為三極管的輸出特性曲線。在放大區(qū)，該特性曲線為一組近似與橫軸平行的直線。當(dāng)為常數(shù)時(shí)，有

（2-7）相關(guān)知識在小信號微變量作用下，為一常數(shù)。因此，三極管的輸出端可用一等效電流源代替。該等效電流源因其電流受電流控制而稱為受控源。為了區(qū)別于獨(dú)立電源，受控源用菱形符號表示。如下圖所示為三極管的微變等效電路。相關(guān)知識（2）共發(fā)射極放大電路的微變等效電路。在分析放大電路時(shí)，一般用交流通路來研究放大電路的動(dòng)態(tài)性能。交流通路是指交流電流流經(jīng)的通路。分析交流通路時(shí)，耦合電容可看作短路，直流電源在其內(nèi)阻忽略不計(jì)時(shí)也可看作短路。由三極管的微變等效電路和放大電路的交流通路即可得出共發(fā)射極放大電路的微變等效電路。相關(guān)知識（3）共發(fā)射極放大電路的電壓放大倍數(shù)。共發(fā)射極放大電路的電壓放大倍數(shù)是輸出電壓與輸入電壓的比值，即（2-8）

因此，式（2-8）可換算成（2-9）式中：

——交流等效負(fù)載電阻，負(fù)號表示輸入電壓與輸出電壓的相位相反。當(dāng)共發(fā)射極放大電路開路時(shí)，有（2-10）可見，共發(fā)射極放大電路開路時(shí)的電壓放大倍數(shù)比接負(fù)載電阻時(shí)的大。負(fù)載電阻越大，電壓放大倍數(shù)越大。相關(guān)知識（4）共發(fā)射極放大電路的輸入電阻。共發(fā)射極放大電路的輸入電阻是其輸入端的等效電阻，為輸入電壓與輸入電流的比值，即

（2-11）由上圖可知（2-12）在實(shí)際中，的阻值比大得多。因此，共發(fā)射極放大電路的輸入電阻基本等于三極管的輸入電阻，該電阻很小。相關(guān)知識（5）共發(fā)射極放大電路的輸出電阻。共發(fā)射極放大電路的輸出電阻是其輸出端的等效電阻。實(shí)際求取時(shí)，將共發(fā)射極放大電路微變等效電路中的輸入信號源短路（即），輸出端負(fù)載開路，此時(shí)，，電流源相當(dāng)于開路，則有（2-13）由于一般為幾千歐，因此共發(fā)射極放大電路的輸出電阻通常較大。2.1.3分壓偏置放大電路相關(guān)知識1．分壓偏置放大電路的靜態(tài)分析分壓偏置放大電路如下圖所示。它與共發(fā)射極放大電路的區(qū)別在于：三極管VT的基極連接有兩個(gè)基極偏置電阻，對直流電源的電壓進(jìn)行分壓，從而使基極有了一定的電位；發(fā)射極串聯(lián)了電阻和電容。相關(guān)知識將所有電容全部斷開，可得到分壓偏置放大電路的直流通路，如右圖所示。由右圖可知。通常很小，若，則基極的電壓為（2-14）由式（2-14）可知，與三極管的參數(shù)無關(guān)，因此的變化不受溫度變化的影響。相關(guān)知識此外，由上圖還可知，，若使，則（2-15）由式（2-15）可知，與三極管的參數(shù)無關(guān)，因此的變化也不受溫度變化的影響。綜上所述，只要分壓偏置放大電路滿足和兩個(gè)條件，則其靜態(tài)工作電壓和靜態(tài)工作電流將主要由、、和決定，與三極管的參數(shù)幾乎無關(guān)，它們不受溫度變化的影響。對采用硅三極管的分壓偏置放大電路而言，在估算時(shí)，取、。相關(guān)知識如右圖所示為分壓偏置放大電路的交流通路，它與共發(fā)射極放大電路的交流通路相似，它們的等效電路也相似。其中，，輸入電阻、輸出電阻和電壓放大倍數(shù)的計(jì)算公式與共發(fā)射極放大電路的相同。2．分壓偏置放大電路的動(dòng)態(tài)分析2.1.4共集電極放大電路相關(guān)知識共集電極放大電路如右圖所示。其中，交流信號從基極輸入，從發(fā)射極輸出，因此基于該電路制成的器件又稱為射極輸出器。1．共集電極放大電路的靜態(tài)分析如下圖所示為共集電極放大電路的直流通路。由該圖可知

即

相關(guān)知識由此可求得共集電極放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的電流為（2-16）（2-17）共集電極放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的電壓為（2-18）相關(guān)知識2．共集電極放大電路的動(dòng)態(tài)分析共集電極放大電路的交流通路如圖及其微變等效電路如下圖所示，據(jù)此可分析其動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。相關(guān)知識1）電壓放大倍數(shù)由上圖可得

（2-19）因，故，兩者振幅相近，相位相同，因此|Au|小于1且接近于1。相關(guān)知識2）輸入電阻由上圖可得共集電極放大電路的輸入電阻為（2-20）共集電極放大電路的輸入電阻比較大，可達(dá)幾十千歐到幾百千歐。3）輸出電阻共集電極放大電路的輸出電阻為（此處不做推導(dǎo)）（2-21）其中，。共集電極放大電路的輸出電阻很小，一般只有幾歐到幾十歐。相關(guān)知識綜上所述，共集電極放大電路具有以下特點(diǎn)。（1）電壓放大倍數(shù)小于1且接近于1，輸出信號與輸入信號同相，具有電壓跟隨作用。（2）輸入電阻大，有利于減小共集電極放大電路對信號電流的分流。（3）輸出電阻小，具有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。（4）具有電流放大和功率放大作用。2.1.5多級放大電路相關(guān)知識上述放大電路都是單級放大電路，它們的放大倍數(shù)有限。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，通常需要將多個(gè)單級放大電路連接起來，構(gòu)成多級放大電路，對輸入信號進(jìn)行連續(xù)放大，以滿足需要。多級放大電路的結(jié)構(gòu)如下圖所示。其中，與信號源相連接的第一級放大電路稱為輸入級，與負(fù)載相連接的末級放大電路稱為輸出級，輸出級與輸入級之間的放大電路稱為中間級。相關(guān)知識（1）輸入級主要完成與信號源的銜接并對輸入信號進(jìn)行放大。為使輸入信號盡量不受信號源內(nèi)阻的影響，輸入級應(yīng)具有較大的輸入電阻，通常采用大輸入電阻的放大電路，如共集電極放大電路等。（2）中間級用于將微弱的輸入電壓放大到足夠的振幅，即進(jìn)行電壓放大。（3）輸出級用于對信號進(jìn)行功率放大，以滿足輸出負(fù)載所需要的功率，并與負(fù)載的阻抗相匹配。由上圖可以看出，多級放大電路各級是串連的，前一級的輸出信號是后一級的輸入信號，后一級的輸入電阻是前一級的負(fù)載。因此，多級放大電路的電壓放大倍數(shù)等于各級電壓放大倍數(shù)的乘積，即（2-22）相關(guān)知識多級放大電路的輸入電阻等于從第一級放大電路的輸入端所對應(yīng)的兩端電路的等效電阻，也就是第一級的輸入電阻，即（2-23）多級放大電路的輸出電阻等于從最后一級放大電路的負(fù)載兩端（不含負(fù)載）所對應(yīng)的兩端電路的等效電阻，也就是最后一級的輸出電阻，即（2-24）半導(dǎo)體的先驅(qū)者——物理大師黃昆半導(dǎo)體學(xué)科隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其戰(zhàn)略意義日益凸顯。黃昆先生正是中國半導(dǎo)體學(xué)科的奠基人，是中國半導(dǎo)體學(xué)界的一代宗師。黃昆，浙江嘉興人，中國科學(xué)院院士、世界著名物理學(xué)家。20世紀(jì)40年代末，黃昆在歐洲物理學(xué)界聲名鵲起，而他卻更關(guān)注如何回國，以及能為祖國做什么。他曾設(shè)想在中國“組織一個(gè)真正獨(dú)立的物理中心”，……詳見教材砥節(jié)礪行任務(wù)2.2認(rèn)識負(fù)反饋放大電路任務(wù)引入為了改善放大電路的工作性能，提高其輸出信號的質(zhì)量，通常在放大電路中引入反饋，將輸出信號的一部分或全部以一定的方式回送到放大電路的輸入端，以對放大電路的輸入量進(jìn)行調(diào)整。負(fù)反饋放大電路就是引入了交流負(fù)反饋的放大電路。本任務(wù)要求學(xué)生正確選擇工具和器材，連接如下圖所示的電路，判斷該電路負(fù)反饋的類型，測量該電路的輸入電阻和輸出電阻，并用示波器觀察輸出電壓的波形。任務(wù)引入本任務(wù)的知識與技能要求如下表所示。任務(wù)內(nèi)容認(rèn)識負(fù)反饋放大電路學(xué)習(xí)程度識記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)放大電路中的反饋

●

負(fù)反饋放大電路的基本類型

●

實(shí)訓(xùn)任務(wù)調(diào)試負(fù)反饋放大電路

●自我勉勵(lì)學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)工單學(xué)生領(lǐng)取任務(wù)工單（詳見教材），并完成工單內(nèi)容。1．知識準(zhǔn)備3．任務(wù)實(shí)施2．工具和器材準(zhǔn)備4．任務(wù)評價(jià)2.2.1放大電路中的反饋相關(guān)知識1．反饋的基本概念反饋是指將放大電路輸出端的信號，通過一定的電路形式作用到放大電路的輸入端，對放大電路的輸入量進(jìn)行調(diào)整的措施。放大電路不加反饋電路時(shí)的狀態(tài)稱為開環(huán)狀態(tài)，引入反饋后，整個(gè)系統(tǒng)變?yōu)殚]環(huán)狀態(tài)。反饋放大電路由基本放大電路和反饋電路構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如右圖所示。相關(guān)知識設(shè)反饋放大電路的開環(huán)電壓放大倍數(shù)為，閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為，反饋系數(shù)為，則有

經(jīng)整理，可得（2-25）在式（2-25）中，（）與閉環(huán)電壓放大倍數(shù)密切相關(guān)，因此它是衡量反饋程度的重要指標(biāo)，稱為反饋深度。引入反饋后，反饋放大電路可根據(jù)輸出量的變化控制凈輸入量的大小，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)信號的放大過程，以改善放大電路的工作性能。相關(guān)知識2．反饋的分類反饋有多種分類方法：根據(jù)極性的不同，反饋可分為正反饋和負(fù)反饋兩種；根據(jù)信號成分的不同，反饋可分為直流反饋和交流反饋兩種；根據(jù)反饋量與輸出量關(guān)系的不同，反饋可分為電壓反饋和電流反饋兩種；根據(jù)反饋量與輸入量關(guān)系的不同，反饋可分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋兩種。相關(guān)知識1）正反饋與負(fù)反饋根據(jù)反饋對輸出量的影響可以區(qū)分反饋的極性。反饋使輸出量的變化增大，即使凈輸入量增大，則稱之為正反饋；反饋使輸出量的變化減小，即使凈輸入量減小，則稱之為負(fù)反饋。正反饋多用于振蕩電路和脈沖電路，而負(fù)反饋多用于改善放大電路的性能。2）直流反饋與交流反饋反饋信號中只有直流分量的反饋稱為直流反饋，直流反饋可分為直流正反饋和直流負(fù)反饋兩種，其中直流負(fù)反饋多用于穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，不常單獨(dú)使用。反饋信號中只有交流分量的反饋稱為交流反饋，交流反饋可分為交流正反饋和交流負(fù)反饋兩種，其中交流負(fù)反饋多用于改善放大電路的性能。實(shí)際中，反饋信號中既有直流分量又有交流分量，即同時(shí)存在交、直流反饋。3）電壓反饋與電流反饋在反饋放大電路中，如果反饋量取自基本放大電路輸出端的電壓，則該反饋稱為電壓反饋；如果反饋量取自基本放大電路輸出端的電流，則該反饋稱為電流反饋。4）串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋在反饋放大電路中，如果反饋量與輸入量在輸入回路中串聯(lián)，兩者以電壓方式相疊加，則該反饋稱為串聯(lián)反饋；如果反饋量與輸入量在輸入回路中并聯(lián)，兩者以電流方式相疊加，則該反饋稱為并聯(lián)反饋。正反饋與負(fù)反饋可采用瞬時(shí)極性法來判別，其具體判別方法如下。先假定輸入量在某一瞬時(shí)對地的極性，然后據(jù)此逐級判斷電路中各相關(guān)點(diǎn)電流的流向和電位的極性，從而得到輸出量的極性，最后根據(jù)輸出量的極性判斷出反饋量的極性。若反饋量使基本放大電路的凈輸入量增大，則引入的反饋是正反饋；若反饋量使基本放大電路的凈輸入量減小，則引入的反饋為負(fù)反饋。2.2.2負(fù)反饋放大電路的基本類型相關(guān)知識引入交流負(fù)反饋的放大電路通常稱為負(fù)反饋放大電路，它有四種基本類型，分別為電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路、電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路、電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路和電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路，其原理框圖如下圖所示。相關(guān)知識1．電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路的輸入端和反饋電路的輸出端相串聯(lián)，反饋量取自輸出電壓，反饋量與輸入量以電壓的方式相疊加，即

。2．電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路的輸入端和反饋電路的輸出端相并聯(lián)，反饋量取自輸出電壓，反饋量與輸入量以電流的方式相疊加，即

。3．電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路的輸入端和反饋電路的輸出端相串聯(lián)，反饋量取自輸出電流，反饋量與輸入量以電壓的方式相疊加，即

。4．電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路的輸入端和反饋電路的輸出端相并聯(lián)，反饋量取自輸出電壓，反饋量與輸入量以電流的方式相疊加，即

。任務(wù)2.3認(rèn)識功率放大電路任務(wù)引入在很多電子裝置中，需要放大電路的輸出級能夠輸出一定的功率，以驅(qū)動(dòng)某種負(fù)載，如驅(qū)動(dòng)儀表的指針偏轉(zhuǎn)、驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲等，這種能夠向負(fù)載提供足夠功率的放大電路稱為功率放大電路，簡稱功放，而基于功率放大電路制成的集成電路則稱為集成功率放大器。本任務(wù)要求學(xué)生正確選擇工具和器材，連接如下圖所示的集成功率放大器測試電路，并測試該集成功率放大器的最大輸出功率和轉(zhuǎn)換效率。任務(wù)引入本任務(wù)的知識與技能要求如下表所示。任務(wù)內(nèi)容認(rèn)識功率放大電路學(xué)習(xí)程度識記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)功率放大器的基本知識

●

OCL電路的工作原理和性能參數(shù)

●

OTL電路的工作原理

●

實(shí)訓(xùn)任務(wù)測試集成功率放大器

●自我勉勵(lì)學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)工單學(xué)生領(lǐng)取任務(wù)工單（詳見教材），并完成工單內(nèi)容。1．知識準(zhǔn)備3．任務(wù)實(shí)施2．工具和器材準(zhǔn)備4．任務(wù)評價(jià)功率放大電路應(yīng)滿足以下要求。2.3.1功率放大電路概述相關(guān)知識1．功率放大電路應(yīng)滿足的要求（1）具有足夠大的輸出功率。為了使功率放大電路獲得較大的輸出功率，往往要求其中的三極管工作在極限狀態(tài)。因此，在使用功率放大電路時(shí)，應(yīng)考慮三極管的極限參數(shù)。（2）具有較高的轉(zhuǎn)換效率。功率放大電路的工作電壓高，工作電流大，因此功率放大電路應(yīng)具有較高的轉(zhuǎn)換效率，以減少電能的損耗。（3）輸出信號的非線性失真要小。由于功率放大電路輸出電壓和輸出電流的振幅都很大，其中的三極管工作范圍較大，輸出信號將不可避免地產(chǎn)生非線性失真，而且功率越大，非線性失真越嚴(yán)重。一般情況下，測量系統(tǒng)和電聲設(shè)備中的功率放大電路要求非線性失真要盡量小，工業(yè)控制系統(tǒng)中的功率放大電路則以輸出大功率為目的，對非線性失真要求不高。根據(jù)三極管工作狀態(tài)的不同，功率放大電路可分為甲類、乙類和甲乙類三種，其靜態(tài)工作點(diǎn)如下圖所示。可以看出，甲類功率放大電路的轉(zhuǎn)換效率較低，而乙類和甲乙類功率放大電路雖然轉(zhuǎn)換效率較高，但其輸出信號的非線性失真比較嚴(yán)重。相關(guān)知識2．不同工作狀態(tài)的功率放大電路甲類功率放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)位于放大區(qū)，其靜態(tài)功耗大，轉(zhuǎn)換效率低，但失真較?。灰翌惞β史糯箅娐返撵o態(tài)工作點(diǎn)位于截止區(qū)，其靜態(tài)功耗接近于零，轉(zhuǎn)換效率高，但存在嚴(yán)重的失真；甲乙類功率放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)接近截止區(qū)，它的失真現(xiàn)象較乙類功率放大電路輕，且靜態(tài)功耗較甲類功率放大電路小，轉(zhuǎn)換效率高。OCL電路屬于乙類放大電路，其工作原理如下圖所示。其中，OCL電路正負(fù)電源的電壓絕對值相同；三極管是參數(shù)特性對稱一致的NPN型三極管和PNP型三極管，它們的基極連接在一起作為輸入端，發(fā)射極也連接在一起直接接負(fù)載。2.3.2OCL電路相關(guān)知識1．OCL電路的靜態(tài)分析OCL電路處于靜態(tài)時(shí)，由于兩個(gè)三極管的基極都未加偏置電壓，因此它們都不導(dǎo)通，電流為零，此時(shí)OCL電路工作于截止區(qū)，處于乙類工作狀態(tài)。此時(shí)，發(fā)射極的電位為零，負(fù)載上無電流通過。相關(guān)知識2．OCL電路的動(dòng)態(tài)分析相關(guān)知識3．OCL電路的性能參數(shù)1）最大輸出功率OCL電路的輸出功率為

（2-26）式中：——輸出電壓

的峰值電壓。在理想條件下，負(fù)載獲得最大輸出電壓時(shí)，其峰值電壓接近電源電壓。因此，負(fù)載獲得的最大輸出功率為

（2-27）2）電源功率直流電源提供的功率為半個(gè)正弦波的平均功率，信號振幅越大，電流越大，電源功率也越大。電源功率為（此處不做推導(dǎo)）

（2-28）相關(guān)知識3）轉(zhuǎn)換效率OCL電路的轉(zhuǎn)換效率η為

（2-29）當(dāng)電路輸出最大功率時(shí)，功率放大電路的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最大，即

（2-30）4）管耗在電源輸入的直流功率中，有一部分會通過三極管轉(zhuǎn)換為輸出功率，剩余部分則消耗在三極管上，形成三極管的管耗。顯然

（2-31）當(dāng)時(shí)，有

（2-32）因此，單個(gè)三極管的為

（2-33）相關(guān)知識2.3.3OTL電路OTL電路屬于甲乙類功率放大電路，其工作原理如下圖所示。相關(guān)知識學(xué)習(xí)成果評價(jià)指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生對本項(xiàng)目的實(shí)際學(xué)習(xí)成果對其進(jìn)行評價(jià)，學(xué)生配合指導(dǎo)教師共同完成如下表所示的學(xué)習(xí)成果評價(jià)表。班級

組號

日期

姓名

學(xué)號

指導(dǎo)教師

學(xué)習(xí)成果/項(xiàng)目名稱基本放大電路評價(jià)項(xiàng)目評價(jià)內(nèi)容評價(jià)方式滿分/分評分/分知識

40%放大電路的結(jié)構(gòu)、作用和分類理論測試4

共發(fā)射極放大電路6

分壓偏置放大電路4

共集電極放大電路4

多級放大電路6

反饋的基本概念和類型2

負(fù)反饋放大電路4

OCL電路6

OTL電路2

集成功率放大器2

學(xué)習(xí)成果評價(jià)評價(jià)項(xiàng)目評價(jià)內(nèi)容評價(jià)方式滿分/分評分/分技能

40%調(diào)試基本放大電路實(shí)踐操作12

調(diào)試負(fù)反饋放大電路16

測試集成功率放大器12

素養(yǎng)

20%積極參加教學(xué)活動(dòng)，主動(dòng)學(xué)習(xí)、思考、討論綜合評判6

認(rèn)真負(fù)責(zé)，按時(shí)完成學(xué)習(xí)、實(shí)踐任務(wù)4

團(tuán)結(jié)協(xié)作，與組員之間密切配合4

服從指揮，遵守課堂和實(shí)訓(xùn)室紀(jì)律4

守正創(chuàng)新，自信自強(qiáng)2

合計(jì)100

自我評價(jià)

教師評價(jià)

謝謝集成運(yùn)算放大器項(xiàng)目3集成電路采用半導(dǎo)體制造工藝，將大量電子器件及它們之間的連線都集中制作在一塊半導(dǎo)體芯片上，從而實(shí)現(xiàn)一定的功能。根據(jù)功能的不同，集成電路可分為模擬集成電路和數(shù)字集成電路兩大類。集成運(yùn)算放大器（簡稱集成運(yùn)放）是由直接耦合的多級放大電路構(gòu)成的高增益模擬集成電路，它因最初用于信號的運(yùn)算處理而得名。集成運(yùn)放具有體積小、質(zhì)量小、價(jià)格低廉、使用可靠、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在信號采集與處理、自動(dòng)控制等許多方面得到了廣泛應(yīng)用。本項(xiàng)目主要介紹集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu)、性能指標(biāo)、理想模型和典型應(yīng)用。項(xiàng)目導(dǎo)讀項(xiàng)目導(dǎo)讀學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo) 能夠正確測試集成運(yùn)放的性能指標(biāo)。 能夠正確應(yīng)用集成運(yùn)放。技能目標(biāo) 弘揚(yáng)不畏艱難、奮勇向前的工作作風(fēng)。 堅(jiān)定科技成才、技能報(bào)國的理想信念。素質(zhì)目標(biāo)

掌握集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu)、性能指標(biāo)、理想模型和工作特性。 掌握集成運(yùn)放在信號運(yùn)算電路中的典型應(yīng)用。目錄任務(wù)3.1

認(rèn)識集成運(yùn)放任務(wù)3.2

了解集成運(yùn)放的

典型應(yīng)用任務(wù)3.1認(rèn)識集成運(yùn)放

任務(wù)引入集成運(yùn)放的實(shí)物如下圖所示，它由1個(gè)芯片和若干引腳構(gòu)成。集成運(yùn)放的圖形符號如下圖所示。其中，“”表示信號從左向右傳輸，“”表示電壓放大倍數(shù)；方框內(nèi)左邊的“+”“-”分別表示同相輸入端和反相輸入端，輸入電壓分別用和表示；方框內(nèi)右邊的“+”表示輸出端，輸出電壓用表示。集成運(yùn)放的性能指標(biāo)有很多，常用的主要有輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)和共模抑制比等。請選擇合適的工具和器材，對集成運(yùn)放的性能指標(biāo)進(jìn)行測試。任務(wù)引入本任務(wù)的知識與技能要求如下表所示。任務(wù)內(nèi)容認(rèn)識集成運(yùn)放學(xué)習(xí)程度識記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)集成運(yùn)放概述

●

集成運(yùn)放的主要性能指標(biāo)●

集成運(yùn)放的理想模型和工作特性

●

實(shí)訓(xùn)任務(wù)測試集成運(yùn)放的性能指標(biāo)

●自我勉勵(lì)學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)工單學(xué)生領(lǐng)取任務(wù)工單（詳見教材），并完成工單內(nèi)容。1．知識準(zhǔn)備3．任務(wù)實(shí)施2．工具和器材準(zhǔn)備4．任務(wù)評價(jià)集成運(yùn)放是一種具有很高放大倍數(shù)的多級放大電路，也是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣的一種模擬集成電路。集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu)主要有圓殼式、雙列直插式和扁平式三種，其外形如下圖所示。3.1.1集成運(yùn)放概述相關(guān)知識1．集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu)集成運(yùn)放電路主要由四部分構(gòu)成，即輸入級、中間級、輸出級和電源電路，如下圖所示。相關(guān)知識2．集成運(yùn)放電路的結(jié)構(gòu)輸入級一般由一個(gè)差分放大電路構(gòu)成，用于提高整個(gè)電路的輸入電阻和共模抑制比中間級主要是基本放大電路，用于獲得較大的電壓放大倍數(shù)輸出級為準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級電路，其輸出電阻小，可使整個(gè)電路具有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力電源電路用于為各級電路提供電能。集成運(yùn)放主要有以下性能指標(biāo)。3.1.2集成運(yùn)放的性能指標(biāo)相關(guān)知識1．開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)

是指無外加反饋回路時(shí)集成運(yùn)放的差模電壓放大倍數(shù)。

該值一般在

和

之間，由于數(shù)值較大，因此常用分貝（dB）表示。

的分貝值一般為100～140dB。2．差模輸入電阻差模輸入電阻

是指輸入差模信號時(shí)的輸入電阻。

很大，一般大于

，有的可達(dá)100MW。3．開環(huán)輸出電阻開環(huán)輸出電阻是指集成運(yùn)放開環(huán)時(shí)的動(dòng)態(tài)輸出電阻。很小，一般為幾歐到幾十歐。4．共模抑制比共模抑制比

是指集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，其開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放大倍數(shù)之比的絕對值，即

。

的值很大，常用分貝（dB）表示，其分貝值一般在100dB以上。相關(guān)知識5．最大差模輸入電壓最大差模輸入電壓

是指不會使PN結(jié)反向擊穿的最大電壓，當(dāng)輸入電壓超過這個(gè)電壓時(shí)，集成運(yùn)放電路的輸入級某側(cè)的三極管將會出現(xiàn)發(fā)射結(jié)反向擊穿的現(xiàn)象，從而損壞集成運(yùn)放。6．最大共模輸入電壓最大共模輸入電壓是指集成運(yùn)放所能承受的共模輸入電壓的最大值，當(dāng)輸入電壓超過這個(gè)電壓時(shí)，集成運(yùn)放中的三極管將偏離放大區(qū)，將顯著減小。7．輸入失調(diào)電壓及其溫度漂移在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)集成運(yùn)放的輸入電壓為零時(shí)，輸出電壓并不為零，為了使輸出電壓也為零，需要在集成運(yùn)放兩輸入端加上額外的電壓進(jìn)行補(bǔ)償，該補(bǔ)償電壓便是輸入失調(diào)電壓。的值越小越好。的溫度漂移是指集成運(yùn)放在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)工作時(shí)，隨溫度的變化率。是衡量集成運(yùn)放電壓漂移特性的重要指標(biāo)，其值越小越好。相關(guān)知識8．輸入失調(diào)電流及其溫度漂移輸入失調(diào)電流反映了集成運(yùn)放電路的對稱程度。當(dāng)時(shí)，為集成運(yùn)放兩輸入端電流之差的絕對值。的溫度漂移是指集成運(yùn)放在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)工作時(shí)，隨溫度的變化率。是衡量集成運(yùn)放電流漂移特性的重要指標(biāo)。和的值同樣是越小越好。9．轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率用于衡量集成運(yùn)放在大信號作用時(shí)對信號變化速度的適應(yīng)能力，它是集成運(yùn)放在大信號作用下輸出電壓的最大變化率，即10．供電電壓范圍集成運(yùn)放允許的最小和最大安全工作電源電壓（、），稱為集成運(yùn)放的供電電壓范圍。11．功耗功耗是指集成運(yùn)放在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)工作時(shí)，可以安全耗散的功率。相關(guān)知識3.1.3集成運(yùn)放的理想模型集成運(yùn)放的理想模型稱為理想集成運(yùn)放，它將集成運(yùn)放的各項(xiàng)性能指標(biāo)理想化，以便在其分析應(yīng)用的過程中抓住主要因素、簡化分析過程。理想集成運(yùn)放的性能指標(biāo)主要有以下特點(diǎn)。（1）開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)。（2）差模輸入電阻。（3）開環(huán)輸出電阻。（4）共模抑制比。（5）輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流及它們的溫度漂移均為零。（6）當(dāng)輸入為零時(shí)，輸出恒為零。相關(guān)知識3.1.4集成運(yùn)放的工作特性集成運(yùn)放的工作特性主要是指其輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系，它可通過傳輸特性曲線來分析。如右圖所示為集成運(yùn)放的傳輸特性曲線。其中，BC段為集成運(yùn)放工作的線性區(qū)，AB段和CD段為集成運(yùn)放工作的非線性區(qū)（又稱飽和區(qū)）。由于集成運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)極高，因此BC段十分接近縱軸。在理想情況下，可認(rèn)為BC段與縱軸重合。此時(shí)，用段表示集成運(yùn)放工作在線性區(qū)，段和段表示集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)。當(dāng)工作在線性區(qū)時(shí)，集成運(yùn)放可看作一個(gè)線性放大元件，其輸出電壓和輸入差值電壓之間的關(guān)系是線性關(guān)系，即（3-1）由于集成運(yùn)放的，而是有限值，因此可認(rèn)為

（3-2）這種特性稱為“虛短”，即兩個(gè)輸入端之間的電壓近似為零，相當(dāng)于短路，但不是真正的短路。相關(guān)知識1．線性區(qū)的工作特性由于集成運(yùn)放的，因此可認(rèn)為兩個(gè)輸入端的電流近似為零，即（3-3）這種特性稱為“虛斷”，即輸入端相當(dāng)于斷路，但又不是真正的斷路。利用“虛短”和“虛斷”這兩個(gè)特性，分析各種運(yùn)算及處理電路的線性工作情況將十分簡便。相關(guān)知識當(dāng)處于開環(huán)狀態(tài)或同相輸入端與輸出端之間有通路（正反饋）時(shí)，集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)。2．非線性區(qū)的工作特性相關(guān)知識點(diǎn)撥在非線性區(qū)內(nèi)，集成運(yùn)放的“虛短”特性不存在。此時(shí)，若反相輸入端與同相輸入端不等，則輸出電壓為正、負(fù)飽和值（或），即

時(shí)，時(shí)，此外，當(dāng)集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)，兩個(gè)輸入端的輸入電流也為零。謝希德：一生心懷祖國的“斗士”在復(fù)旦大學(xué)和廈門大學(xué)的校園里，謝希德的塑像被置于顯著位置，對其身份的介紹包括中國科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)原校長、我國半導(dǎo)體物理學(xué)的開拓者之一、我國表面物理學(xué)的先驅(qū)者和奠基人之一等。1952年，謝希德終于回到朝思暮想的祖國，在復(fù)旦大學(xué)執(zhí)教。從1952年到1956年，她先后主講了六門基礎(chǔ)課和專業(yè)課，且都編寫了教材和講義?！斠娊滩捻乒?jié)礪行任務(wù)3.2