模電知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)總結(jié)83554.ppt

1、總的來(lái)說(shuō)就是以三極管為核心，以集成運(yùn)放為主線。 集成運(yùn)放內(nèi)部主要組成單元是差分輸入級(jí)、電壓放大級(jí)、功率放大級(jí)、偏置電路。 集成運(yùn)放的兩個(gè)不同工作狀態(tài)：線性和非線性應(yīng)用。 模擬電路主要就是圍繞集成運(yùn)放的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部特性及應(yīng)用、性能改善、工作電源產(chǎn)生、信號(hào)源產(chǎn)生等展開(kāi)。,模擬電路知識(shí)體系,湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院,主講: 胡仕剛,第一章 緒 論,一、放大電路的表示方法,放大電路主要用于放大微弱的電信號(hào)，輸出電壓或電流在幅度上得到了放大。放大電路為雙口網(wǎng)絡(luò)，即一個(gè)信號(hào)輸入口和一個(gè)信號(hào)輸出口。,1.2 放大電路基本知識(shí),1.放大倍數(shù)(增益)表征放大器的放大能力,根據(jù)放大電路輸入信號(hào)的條件和對(duì)輸

2、出信號(hào)的要求，放大器 可分為四種類型，所以有四種放大倍數(shù)的定義。,1.3 放大電路的主要技術(shù)性能指標(biāo),（1）電壓放大倍數(shù)定義為: AU=UO/UI,（2）電流放大倍數(shù)定義為: AI=IO/II,（3）互阻增益定義為: Ar=UO/II,（4）互導(dǎo)增益定義為: Ag=IO/UI,2. 輸入電阻Ri從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻，決定了放大電路從信號(hào)源吸取信號(hào)幅值的大小。,一般來(lái)說(shuō)， Ri越大越好。 （1）Ri越大，ii就越小，從信號(hào)源索取的電流越小。 （2）當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)， Ri越大， ui就越接近uS。,輸入端,Ri,uS,RS,信號(hào)源,Au,輸出端,3. 輸出電阻Ro從放大電路輸出端看進(jìn)

3、 去的等效電阻。決定了放大電路帶負(fù)載的能力。,uo,輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載的能力，Ro越小，放大電路帶負(fù)載的能力越強(qiáng)，反之則差。,0,.,o,.,o,o,S,L,=,=,=,U,R,I,U,R,輸出電阻的定義：,4. 通頻帶,通頻帶：,fBW=fHfL,放大倍數(shù)隨頻率變化曲線幅頻特性曲線,f,A,Am,0.7Am,fL,下限截止頻率,fH,上限截止頻率,湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院,主講: 胡仕剛,第二章 運(yùn)算放大器,開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)高(104-107)； 輸入電阻高（約幾百K）； 輸出電阻低（約幾百）； 漂移小、可靠性高、體積小、重量輕、價(jià)格低 。,電壓傳輸特性,Vo=Avo(vp-

4、vN),3）開(kāi)環(huán)輸出電阻 ro0,2）差模輸入電阻 rid,4）共模抑制比 KCMRR,理想運(yùn)放及其分析依據(jù) 理想化條件：,1）開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù) Auo,理想運(yùn)算放大器,理想運(yùn)算放大器具有“虛短”和“虛斷”的特性，這兩個(gè)特性對(duì)分析線性運(yùn)用的運(yùn)放電路十分有用。為了保證線性運(yùn)用，運(yùn)放必須在閉環(huán)(負(fù)反饋）下工作。,理想運(yùn)算放大器的特性,(1)虛短 由于運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)很大，而運(yùn)放的輸出電壓是有限的，一般在10 V14 V。因此運(yùn)放的差模輸入電壓不足1 mV，兩輸入端近似等電位，相當(dāng)于 “短路”。開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)越大，兩輸入端的電位越接近相等。,“虛短”是指在分析運(yùn)算放大器處于線性狀態(tài)時(shí)，可把兩輸入

5、端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡(jiǎn)稱虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。,(2)虛斷,由于運(yùn)放的差模輸入電阻很大，一般都在1 M以上。因此流入運(yùn)放輸入端的電流往往不足1 A，遠(yuǎn)小于輸入端外電路的電流。故通?？砂堰\(yùn)放的兩輸入端視為開(kāi)路，且輸入電阻越大，兩輸入端越接近開(kāi)路。 “虛斷”是指在分析運(yùn)放處于線性狀態(tài)時(shí)，可以把兩輸入端視為等效開(kāi)路，這一特性稱為虛假開(kāi)路，簡(jiǎn)稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。 下面舉兩個(gè)例子說(shuō)明虛短和虛斷的運(yùn)用。,幾種常見(jiàn)的基本運(yùn)算電路,反相比例運(yùn)算 同相比例運(yùn)算 電壓跟隨器 加法電路 減法電路 積分電路,3 二極管及其基本電路,3.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí),3.3 半導(dǎo)體二

6、極管,3.4 二極管基本電路及其分析方法,3.5 特殊二極管,3.2 PN結(jié)的形成及特性,3.1.4 雜質(zhì)半導(dǎo)體,在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質(zhì)主要是三價(jià)或五價(jià)元素。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。,N型半導(dǎo)體摻入五價(jià)雜質(zhì)元素（如磷）的半導(dǎo)體。,P型半導(dǎo)體摻入三價(jià)雜質(zhì)元素（如硼）的半導(dǎo)體。,3.2.1 載流子的漂移與擴(kuò)散,漂移運(yùn)動(dòng)： 由電場(chǎng)作用引起的載流子的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)： 由載流子濃度差引起的載流子的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。,在一塊本征半導(dǎo)體兩側(cè)通過(guò)擴(kuò)散不同的雜質(zhì),分別形成N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。此時(shí)將在N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體的

7、結(jié)合面上形成如下物理過(guò)程:,因濃度差 ,空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng), 內(nèi)電場(chǎng)促使少子漂移, 內(nèi)電場(chǎng)阻止多子擴(kuò)散,最后,多子的擴(kuò)散和少子的漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。,多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),由雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū) ,3.2.2 PN結(jié)形成,PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流； PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。 由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?3.2.3 PN結(jié)的單向?qū)щ娦?PN結(jié)V-I 特性表達(dá)式,其中,PN結(jié)的伏安特性,IS 反向飽和電流,VT 溫度的電壓當(dāng)量,且在常溫下（T=300K）,當(dāng)PN結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，反向電流突然快速增加，此現(xiàn)象稱為PN

8、結(jié)的反向擊穿。,熱擊穿不可逆,3.2.4 PN結(jié)的反向擊穿,一、PN 結(jié)的伏安方程,反向飽和電流10-8-10-14A,溫度的 電壓當(dāng)量,電子電量,玻爾茲曼常數(shù)1.38*10-23J/K,當(dāng) T = 300(27C)：,VT = 26 mV,3.3.2 二極管的伏安特性,二、二極管的伏安特性,正向特性,Vth,死區(qū) 電壓,iD = 0,Vth = 0.5 V,0.1 V,(硅管),(鍺管),V Vth,iD 急劇上升,0 V Vth,VD(on) = (0.6 0.8) V,硅管 0.7 V,(0.2 0.4) V,鍺管 0.3 V,反向特性,IS,V (BR),反向擊穿,V(BR) V 0,

9、iD = IS, 0.1 A(硅),幾十 A (鍺),V U(BR) ,反向電流急劇增大,(反向擊穿),3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法,1.二極管V-I 特性的建模,將指數(shù)模型 分段線性化，得到二極管特性的等效模型。,（4）小信號(hào)模型,vs =0 時(shí), Q點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn) ，反映直流時(shí)的工作狀態(tài)。,vs =Vmsint 時(shí)（VmVDD）, 將Q點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的V-I 特性線性化，得到小信號(hào)模型，即以Q點(diǎn)為切點(diǎn)的一條直線。,過(guò)Q點(diǎn)的切線可以等效成一個(gè)微變電阻,即,根據(jù),得Q點(diǎn)處的微變電導(dǎo),則,常溫下（T=300K）,（a）V-I特性 （b）電路模型,（a）V-I特性 （b）電路模型,(

10、2) 主要特點(diǎn)： (a) 正向特性同普通二極管 (b) 反向特性 較大的 I 較小的 U 工作在反向擊穿狀態(tài)。 在一定范圍內(nèi)，反向擊穿 具有可逆性。,（一）穩(wěn)壓二極管,（3）主要參數(shù) 穩(wěn)定電壓：Uz 最小穩(wěn)定電流：Izmin 最大穩(wěn)定電流：Izmax,(1) 結(jié)構(gòu)：面接觸型硅二極管,上一頁(yè),下一頁(yè),返 回,下一節(jié),上一節(jié),(a) 圖形符號(hào) (b) 伏安特性,30,3.5 特殊二極管,湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院,主講: 胡仕剛,第四章 三極管及放大電路基礎(chǔ),半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。它有兩種類型:NPN型和PNP型。,(a) NPN型管結(jié)構(gòu)示意圖 (b) PNP型管結(jié)構(gòu)示意圖 (c)

11、 NPN管的電路符號(hào) (d) PNP管的電路符號(hào),三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過(guò)載流子傳輸體現(xiàn)出來(lái)的。 外部條件：發(fā)射結(jié)正偏 集電結(jié)反偏,4.1.2 放大狀態(tài)下BJT的工作原理,1. 內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程,發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子 集電區(qū)：收集載流子 基區(qū)：傳送和控制載流子 （以NPN為例）,由于三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管或BJT (Bipolar Junction Transistor)。,IC= InC+ ICBO,IE=IB+ IC,放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過(guò)程,2. 電流分配關(guān)系,根據(jù)傳輸過(guò)程可知,IC= InC+ ICBO,通常

12、 IC ICBO,IE=IB+ IC,放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過(guò)程,且令,2. 電流分配關(guān)系,3. 三極管的三種組態(tài),共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示。,共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示；,共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示；,BJT的三種組態(tài),三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過(guò)基區(qū)傳輸，然后到達(dá)集電極而實(shí)現(xiàn)的。 實(shí)現(xiàn)這一傳輸過(guò)程的兩個(gè)條件是： （1）內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。 （2）外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。,4.1.3 BJT的V-I 特性曲線,iB=f(vBE) vCE=const,(2)

13、當(dāng)vCE1V時(shí)， vCB= vCE - vBE0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開(kāi)始收 集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的vBE下 IB減小，特性曲線右移。,(1) 當(dāng)vCE=0V時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。,1. 輸入特性曲線,（以共射極放大電路為例）,共射極連接,飽和區(qū)：iC明顯受vCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般vCE0.7V (硅管)。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。,iC=f(vCE) iB=const,2. 輸出特性曲線,輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域:,截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時(shí)， vBE小于死區(qū)電壓。,放大區(qū)：iC平行于vCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距

14、。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。,4.1.3 BJT的V-I 特性曲線,(1) 集電極最大允許電流ICM,(2) 集電極最大允許功率損耗PCM,PCM= ICVCE,極限參數(shù),4.1.4 BJT的主要參數(shù), V(BR)CEO基極開(kāi)路時(shí)集電極和發(fā)射 極間的擊穿電壓。, 在輸出特性曲線上，作出直流負(fù)載線 VCE=VCCiCRc，與IBQ曲線的交點(diǎn)即為Q點(diǎn)，從而得到VCEQ 和ICQ。, 在輸入特性曲線上，作出直線 ，兩線的交點(diǎn)即是Q點(diǎn)，得到IBQ。,4.3.1 圖解分析法,1. 靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析, 根據(jù)vs的波形，在BJT的輸入特性曲線圖上畫出vBE 、 iB 的波形,2. 動(dòng)態(tài)工作情況的圖解

15、分析, 根據(jù)iB的變化范圍在輸出特性曲線圖上畫出iC和vCE 的波形,2. 動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析,3. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響,截止失真的波形,飽和失真的波形,3. 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形失真的影響,4.3.2 小信號(hào)模型分析法,1. BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型,建立小信號(hào)模型的意義,建立小信號(hào)模型的思路,當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)電壓很小時(shí)，就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來(lái)代替，從而可以把三極管這個(gè)非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來(lái)處理。,由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的分析非常困難。建立小信號(hào)模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡(jiǎn)化放大電路的分析和設(shè)計(jì)。,BJT的

16、H參數(shù)及小信號(hào)模型, H參數(shù)的確定,rbe= rbb + (1+ ) re,其中對(duì)于低頻小功率管 rbb200,則,重點(diǎn)掌握固定偏流射極電路和分壓式射極電路,4.4.2 射極偏置電路,小信號(hào)模型等效電路法的步驟：,1. 首先利用圖解法或近似估算法確定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn) Q 。 2. 求出靜態(tài)工作點(diǎn)處的微變等效電路參數(shù) 和 rbe 。 3. 畫出放大電路的微變等效電路?？上犬嫵鋈龢O管的等效電路，然后畫出放大電路其余部分的交流通路。 4. 列出電路方程并求解。,三種組態(tài)的特點(diǎn)及用途,共射極放大電路： 電壓和電流增益都大于1，輸入電阻在三種組態(tài)中居中，輸出電阻與集電極電阻有很大關(guān)系。適用于低頻情況

17、下，作多級(jí)放大電路的中間級(jí)。 共集電極放大電路： 只有電流放大作用，沒(méi)有電壓放大，有電壓跟隨作用。在三種組態(tài)中，輸入電阻最高，輸出電阻最小，頻率特性好?？捎糜谳斎爰?jí)、輸出級(jí)或緩沖級(jí)。 共基極放大電路： 只有電壓放大作用，沒(méi)有電流放大，有電流跟隨作用，輸入電阻小，輸出電阻與集電極電阻有關(guān)。高頻特性較好，常用于高頻或?qū)掝l帶低輸入阻抗的場(chǎng)合，模擬集成電路中亦兼有電位移動(dòng)的功能。,阻容耦合放大電路由于存在級(jí)間耦合電容、發(fā)射極旁路電容及三極管的結(jié)電容等，它們的容抗隨頻率變化，故當(dāng)信號(hào)頻率不同時(shí)，放大電路的輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的幅值和相位都將發(fā)生變化。,頻率特性,幅頻特性：電壓放大倍數(shù)的模|Au|與頻率

18、 f 的關(guān)系,相頻特性：輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的 相位移 與頻率 f 的關(guān)系,Au( f ) 幅頻特性,( f ) 相頻特性,4.6 放大電路的頻率響應(yīng),通頻帶,f,|Au |,fL,fH,| Auo |,幅頻特性,下限截止頻率,上限截止頻率,耦合、旁路電容造成。,三極管結(jié)電容、 造成,O,4.7 多級(jí)(組合)放大電路,基本放大電路,多級(jí)放大電路,一級(jí),級(jí)間耦合：級(jí)與級(jí)之間的連接,耦合方式,直接耦合 阻容耦合 變壓器耦合 光電耦合,1. 直接耦合,將前一級(jí)的輸出端直接連接到后一級(jí)的輸入端稱為直接耦合。,如圖所示,4.7.1 級(jí)間耦合方式,耦合方式有考點(diǎn),二、直接耦合方式的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：低頻特性

19、好（可放大變化緩慢的信號(hào)）； 易于集成化。,缺點(diǎn)：Q點(diǎn)相互影響,電平偏移,存在零點(diǎn)漂移（簡(jiǎn)稱零漂）現(xiàn)象,不便于分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試。,適用場(chǎng)合：集成電路中。,2. 阻容耦合,將前級(jí)的輸出端通過(guò)電容接到后級(jí)的輸入端稱為阻容耦合。,缺點(diǎn)：低頻特性差（不能放大變化緩慢的低頻信號(hào)）；,優(yōu)點(diǎn)：Q點(diǎn)相互獨(dú)立,適用場(chǎng)合：特殊需要的分立元件電路中。,便于分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試。,不便于集成化。,3、變壓器耦合,將前級(jí)的輸出端通過(guò)變壓器接到后級(jí)的輸入端或負(fù)載電阻上稱為變壓器耦合。,優(yōu)點(diǎn)：Q點(diǎn)相互獨(dú)立,便于分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試；,能實(shí)現(xiàn)阻抗變換。,4.7.2 多級(jí)（組合）放大電路的動(dòng)態(tài)分析,n級(jí)放大電路交流等效電路的方框圖,一

20、、電壓放大倍數(shù),放大電路中，前一級(jí)的輸出電壓等于后一級(jí)的輸入電壓，即,即,注意,必須將后級(jí)輸入電阻作為前級(jí)的負(fù)載電阻。,二、輸入電阻,Ri=Ri1,三、輸出電阻,Ro=Ron,第六章 模擬集成電路,湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院,主講:胡仕剛,6.1.1 BJT電流源電路,1. 鏡像電流源,T1、T2的參數(shù)全同,即12，ICEO1ICEO2,當(dāng)BJT的較大時(shí)，基極電流IB可以忽略,IoIC2IREF,代表符號(hào),6.1.1 BJT電流源電路,1. 鏡像電流源,動(dòng)態(tài)電阻,一般ro在幾百千歐以上,6.2.1 差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu),2. 有關(guān)概念,差模信號(hào),共模信號(hào),差模電壓增益,共模電壓增益,總

21、輸出電壓,共模信號(hào)產(chǎn)生的輸出,共模抑制比,反映抑制零漂能力的指標(biāo),6.2.1 差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu),2. 有關(guān)概念,根據(jù),有,共模信號(hào)相當(dāng)于兩個(gè)輸入端信號(hào)中相同的部分 差模信號(hào)相當(dāng)于兩個(gè)輸入端信號(hào)中不同的部分,兩輸入端中的共模信號(hào)大小相等，相位相同；差模信號(hào)大小相等，相位相反。,3.差分放大電路四種接法,雙入雙出 單入單出 單入雙出 單入單出,1.差分放大電路的任意輸入信號(hào)都可以分解為一對(duì)共模信號(hào)和一對(duì)差模信號(hào)組合，因此單端輸入的差分電路仍可看作雙端輸入時(shí)的工作狀態(tài)。 2.差分放大電路的差模電壓放大倍數(shù)只與輸出方式有關(guān)，而于輸入方式無(wú)關(guān)，即輸入方式無(wú)論是單端輸入還是雙端輸入，只要是雙端輸出

22、，差動(dòng)放大電路的差模電壓放大倍數(shù)就等于單管放大電路的電壓放大倍數(shù)；凡是單端輸出，差動(dòng)放大電路的差模電壓放大倍數(shù)就只等于單管放大電路電壓放大倍數(shù)的一半。,湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院,主講:胡仕剛,第七章 放大電路中的反饋,7.1.1 什么是反饋,將電子系統(tǒng)輸出回路的電量（電壓或電流），送回到輸入回路的過(guò)程。,內(nèi)部反饋,外部反饋,輸出信號(hào),反饋放大電路的輸入信號(hào),反饋信號(hào),基本放大電路的輸入信號(hào)（凈輸入信號(hào)）,7.1.1 什么是反饋,反饋放大電路組成框圖,反饋通路信號(hào)反向傳輸?shù)那?開(kāi)環(huán) 無(wú)反饋通路,閉環(huán) 有反饋通路,7.1.3 正反饋與負(fù)反饋,正反饋：輸入量不變時(shí)，引入反饋后輸出量變大了。,

23、負(fù)反饋：輸入量不變時(shí)，引入反饋后輸出量變小了。,從輸出端看,從輸入端看,正反饋：引入反饋后，使凈輸入量變大了。,負(fù)反饋：引入反饋后，使凈輸入量變小了。,凈輸入量可以是電壓，也可以是電流。,7.1.3 正反饋與負(fù)反饋,判別方法：瞬時(shí)極性法。即在電路中，從輸入端開(kāi)始，沿著 信號(hào)流向，標(biāo)出某一時(shí)刻有關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓變化的斜率 （正斜率或負(fù)斜率，用“+”、“-”號(hào)表示）。,凈輸入量減小,凈輸入量增大,負(fù)反饋,正反饋,反饋通路,反饋通路,7.1.5 電壓反饋與電流反饋,電壓反饋與電流反饋由反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸出端的取樣對(duì)象決定,電壓反饋：反饋信號(hào)xf和輸出電壓成比例，即xf=Fvo 電流反饋：反饋信號(hào)xf與輸

24、出電流成比例，即xf=Fio,并聯(lián)結(jié)構(gòu),串聯(lián)結(jié)構(gòu),7.1.5 電壓反饋與電流反饋,判斷方法：負(fù)載短路法,將負(fù)載短路，反饋量仍然存在電流反饋。,將負(fù)載短路（未接負(fù)載時(shí)輸出對(duì)地短路），反饋量為零電壓反饋。,電壓反饋,電流反饋,反饋通路,反饋通路,7.2 負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài),7.2.2 電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路,7.2.3 電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路,7.2.4 電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路,7.2.1 電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路,反饋組態(tài)判斷舉例（交流）,信號(hào)源對(duì)反饋效果的影響,7.2.1 電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路,輸入以電壓形式求和（KVL）： vid=vi- vf,穩(wěn)定輸出電壓,特點(diǎn)：,電壓控制的電壓源,

25、7.2.2 電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路,輸入以電流形式求和（KCL）： iid=ii-if,穩(wěn)定輸出電壓,電流控制的電壓源,特點(diǎn)：,7.2.3 電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路,輸入以電壓形式求和（KVL）： vid=vi- vf,穩(wěn)定輸出電流,電壓控制的電流源,特點(diǎn)：,7.2.4 電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路,輸入以電流形式求和（KCL）： iid=ii-if,穩(wěn)定輸出電流,電流控制的電流源,特點(diǎn)：,電壓負(fù)反饋：穩(wěn)定輸出電壓，具有恒壓特性,串聯(lián)反饋：輸入端電壓求和（KVL）,電流負(fù)反饋：穩(wěn)定輸出電流，具有恒流特性,并聯(lián)反饋：輸入端電流求和（KCL）,特點(diǎn)小結(jié)：,7.3 負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式,1. 閉環(huán)

26、增益的一般表達(dá)式,2. 反饋深度討論,3. 環(huán)路增益,1. 閉環(huán)增益的一般表達(dá)式,開(kāi)環(huán)增益,反饋系數(shù),閉環(huán)增益,因?yàn)?所以,已知,閉環(huán)增益的一般表達(dá)式,即,7.3 負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式,負(fù)反饋放大電路中各種信號(hào)量的含義,7.3 負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式,2. 反饋深度討論,一般負(fù)反饋,稱為反饋深度,深度負(fù)反饋,正反饋,自激振蕩,一般情況下，A和F都是頻率的函數(shù)，當(dāng)考慮信號(hào)頻率的影響時(shí)，Af、A和F分別用 、 和 表示。,即,end,7.3 負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式,7.4 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響,7.4.2 減小非線性失真,7.4.3 抑制反饋環(huán)內(nèi)噪聲,7.4.4 對(duì)

27、輸入電阻和輸出電阻的影響,7.4.1 提高增益的穩(wěn)定性,負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善，是以犧牲增益為代價(jià)的，且僅對(duì)環(huán)內(nèi)的性能產(chǎn)生影響。,串聯(lián)負(fù)反饋 ,并聯(lián)負(fù)反饋 ,電壓負(fù)反饋 ,電流負(fù)反饋 ,特別注意表7.4.1的內(nèi)容,增大輸入電阻,減小輸入電阻,減小輸出電阻，穩(wěn)定輸出電壓,增大輸出電阻，穩(wěn)定輸出電流,7.4.4 對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響,end,7.5 深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算,1. 深度負(fù)反饋的特點(diǎn),2. 舉例,1. 深度負(fù)反饋的特點(diǎn),即，深度負(fù)反饋條件下，閉環(huán)增益只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān),由于,則,又因?yàn)?代入上式,得,（也常寫為 xf xi）,凈輸入量近似等于零,由此可得深度負(fù)反饋條件下，基

28、本放大電路“兩虛”的概念,輸入量近似等于反饋量,（xid 0 ）,1. 深度負(fù)反饋的特點(diǎn),串聯(lián)負(fù)反饋，輸入端電壓求和,深度負(fù)反饋條件下 xid= xi - xf 0,虛短,虛斷,虛短,虛斷,并聯(lián)負(fù)反饋，輸入端電流求和,vid= iid ri 0,8.1 功率放大電路的一般問(wèn)題,2. 功率放大電路提高效率的主要途徑,1. 功率放大電路的特點(diǎn)及主要研究對(duì)象,8.0 功率放大電路概述,能夠向負(fù)載提供足夠信號(hào)功率的放大電路稱為功率放大電路，簡(jiǎn)稱功放。,功放既不是單純追求輸出高電壓，也不是單純追求輸出大電流，而是追求在電源電壓確定的情況下，輸出盡可能大的功率。,功放電路的要求：,一、主要技術(shù)指標(biāo),1.最

29、大輸出功率Pom,功率放大電路提供給負(fù)載的信號(hào)功率稱為輸出功率。是交流功率，表達(dá)式為PoIoUo。,最大輸出功率是在電路參數(shù)確定的情況下，負(fù)載上可能獲得的最大交流功率,2.轉(zhuǎn)換效率,功率放大電路的最大輸出功率與電源提供的直流功率之比。直流功率等于電源輸出電流平均值及電壓之積。,3.最大輸出電壓Vom,二、功率放大電路中的晶體管,在功率放大電路中，為使輸出功率盡可能大，要求晶體管工作在極限應(yīng)用狀態(tài)。,選擇功放管時(shí)，要注意極限參數(shù)的選擇，還要注意其散熱條件，使用時(shí)必須安裝合適的散熱片和各種保護(hù)措施。,三、功率放大電路的分析方法,采用圖解法,四種工作狀態(tài),根據(jù)正弦信號(hào)整個(gè)周期內(nèi)三極管的導(dǎo)通情況劃分,

30、乙類：導(dǎo)通角等于180,甲類：一個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通,甲乙類：導(dǎo)通角大于180,丙類：導(dǎo)通角小于180,8.2 射極輸出器甲類放大的實(shí)例,簡(jiǎn)化電路,帶電流源詳圖的電路圖,8.3 乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路,8.3.2 分析計(jì)算,8.3.1 電路組成,8.3.3 功率BJT的選擇,8.3.1 乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路,1. 電路組成,由一對(duì)NPN、PNP特性相同的互補(bǔ)三極管組成，采用正、負(fù)雙電源供電。這種電路也稱為OCL(Output Capacitorless)互補(bǔ)功率放大電路。,2. 工作原理,兩個(gè)三極管在信號(hào)正、負(fù)半周輪流導(dǎo)通，使負(fù)載得到一個(gè)完整的波形。,3. 分析計(jì)算,圖解分析,3.

31、 分析計(jì)算,（1）最大不失真輸出功率Pomax,實(shí)際輸出功率Po,因電壓增益近似為1，當(dāng)輸入信號(hào)足夠大，VCES很小時(shí),使 Vim=VomVCC時(shí)，可獲得最大功率輸出。,3. 分析計(jì)算,單個(gè)管子在半個(gè)周期內(nèi)的管耗,（2）管耗PT,兩管管耗,最大管耗與最大輸出功率的關(guān)系：,因?yàn)椋?令dPT1/dVom=0，,則：,即：當(dāng) 時(shí)，具有最大管子功耗。,選管依據(jù)之一,3. 分析計(jì)算,（3）電源供給的功率PV,當(dāng),（4）效率,當(dāng),因?yàn)?,PT,(3)通過(guò)BJT的最大集電極電流為VCCRL，所選BJT的ICM一般不宜低于此值。,5、功率BJT的選擇：,由上面的分析知，若想得到最大輸 出功率，BJT的參數(shù)必須

32、滿 足下列條件：,(1)每只BJT的最大允許管耗PCM必須大于PTlm0.2Pom；,8.4 甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路,8.4.2 甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路,8.4.1 甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路,8.4.1 甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路,乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路存在的問(wèn)題,由于T1、T2管輸入特性存在死區(qū)，所以輸出波形在信號(hào)過(guò)零附近產(chǎn)生失真交越失真。 原因：假設(shè)T1、T2的死區(qū)電壓都是0.6V，那么在輸入信號(hào)電壓|Ui|0.6V期間，T1和T2截止，輸出電壓為零，得到如圖所示失真了的波形，,8.4.1 甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路,1. 靜態(tài)偏置,可克服交越失真,2. 動(dòng)態(tài)工作情況,二極管等效為恒壓模型,#

33、 在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，兩二極管是否會(huì)出現(xiàn)反向偏置狀態(tài)？,理想二極管,設(shè)T3已有合適 的靜態(tài)工作點(diǎn),8.4.1 甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路,VBE4可認(rèn)為是定值(0.60.7V),R1、R2不變時(shí)，VCE4也是定值，可看作是一個(gè)直流電源。,只要調(diào)節(jié)R1*、R2的比值，就可改變T1、T2的偏壓。該方法在集成電路中常用到。,8.4.2 甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路,靜態(tài)時(shí)，偏置電路使 VKVCVCC/2（電容C充電達(dá)到穩(wěn)態(tài)）。,end,當(dāng)有信號(hào)vi時(shí) 負(fù)半周T1導(dǎo)通，有電流通過(guò)負(fù)載RL，同時(shí)向C充電,正半周T2導(dǎo)通，則已充電的電容C通過(guò)負(fù)載RL放電。,只要滿足RLC T信，電容C就可充當(dāng)原來(lái)的VCC。

34、,計(jì)算Po、PT、PV和PTm的公式必須加以修正，以VCC/2代替原來(lái)公式中的VCC。,湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院,主講: 胡仕剛,第九章 信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路,9.1 濾波電路的基本概念與分類,1. 基本概念,濾波器：是一種能使有用頻率信號(hào)通過(guò)而同時(shí)抑制或衰減無(wú) 用頻率信號(hào)的電子裝置。,有源濾波器：由有源器件構(gòu)成的濾波器。,濾波電路傳遞函數(shù)定義,時(shí)，有,其中, 模，幅頻響應(yīng), 相位角，相頻響應(yīng),群時(shí)延響應(yīng),9.1 濾波電路的基本概念與分類,2. 分類,低通（LPF）,高通（HPF）,帶通（BPF）,帶阻（BEF）,全通（APF）,end,1)按電路功能分類,9.1 濾波電路的基本概念與

35、分類,9.5 正弦波振蕩電路的振蕩條件,正反饋放大電路框圖 （注意與負(fù)反饋方框圖的差別）,1. 振蕩條件,若環(huán)路增益,則,又,所以振蕩條件為,振幅平衡條件,相位平衡條件,只有正反饋才能產(chǎn)生自激振蕩,起振條件,2. 起振和穩(wěn)幅,# 振蕩電路是單口網(wǎng)絡(luò)，無(wú)須輸入信號(hào)就能起振，起振的信號(hào)源來(lái)自何處？,電路器件內(nèi)部噪聲以及電源接通擾動(dòng),當(dāng)輸出信號(hào)幅值增加到一定程度時(shí)，就要限制它繼續(xù)增加，否則波形將出現(xiàn)失真。,噪聲中，滿足相位平衡條件的某一頻率0的噪聲信號(hào)被放大，成為振蕩電路的輸出信號(hào)。,穩(wěn)幅的作用就是，當(dāng)輸出信號(hào)幅值增加到一定程度時(shí)，使振幅平衡條件從 回到,選頻：,穩(wěn)幅：,-利用負(fù)反饋,end,放大電路（包括負(fù)反饋放大電路）,3. 振蕩電路基本組成部分,反饋網(wǎng)絡(luò)（構(gòu)成正反饋的）,選頻網(wǎng)絡(luò)（選擇滿足相位平衡條件的一個(gè)頻率。經(jīng)常與反饋 網(wǎng)絡(luò)合二為一。）,穩(wěn)幅環(huán)節(jié),9.6 RC正弦波振蕩電路,1. 電路組成,2. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性,3. 振蕩電路工