晶體管及其應(yīng)用課件

一、基本放大電路的概念及工作原理6.2晶體管及其應(yīng)用二基本放大電路的靜態(tài)分析三基本放大電路的動態(tài)分析了解放大電路的基本概念及結(jié)構(gòu)組成；熟悉低頻小信號放大電路及功率放大器的工作原理；理解靜態(tài)工作點的圖解法，掌握其微變等效電路的估算法；熟練掌握分壓式偏置的共發(fā)射極放大電路靜態(tài)情況下的特點、動態(tài)情況下的特點；理解反饋對放大電路性能的影響。學(xué)習(xí)目的與要求一、基本放大電路的概念及工作原理放大電路是電子技術(shù)中應(yīng)用十分廣泛的一種單元電路。所謂“放大”，是指將一個微弱的電信號，通過某種裝置，得到一個波形與該微弱信號相同、但幅值卻大很多的信號輸出。這個裝置就是晶體管放大電路。“放大”作用的實質(zhì)是電路對電流、電壓或能量的控制作用。揚聲器負載輸入信號源擴音器中放大電路的組成為放大器提供能量的直流電源RS+－US放大電路+－u0i0話筒送來的微弱音頻信號三種基本組態(tài)的晶體管放大電路晶體管放大電路一般有三種組態(tài)：＋

u0－＋

ui－bce＋

u0－＋

ui－bec＋

u0－＋

ui－bec共發(fā)射極放大電路共集電極放大電路共基極放大電路

無論放大電路的組態(tài)如何，其目的都是讓輸入的微弱小信號通過放大電路后，輸出時其信號幅度顯著增強。必須清楚：幅度得到增強的輸出信號，其能量并非來自于晶體管，而是由放大電路中的直流電源提供的。晶體管只是實現(xiàn)了對能量的控制，使之轉(zhuǎn)換成信號能量，并傳遞給負載。1.放大電路的組成原則放大電路的作用是實現(xiàn)對微弱小信號的幅度放大，單憑晶體管的電流放大作用顯然無法完成。必須在放大電路中設(shè)置直流電源，使其保證晶體管工作在線性放大區(qū)。因此，放大電路的組成原則為：(1)核心元件晶體管必須發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏；(2)輸入回路的設(shè)置應(yīng)使輸入信號耦合到晶體管輸入電路，以保證晶體管的以小控大作用；(3)輸出回路的設(shè)置應(yīng)保證晶體管放大后的電流信號能夠轉(zhuǎn)換成負載需要的電壓形式；(4)不允許被傳輸小信號放大后出現(xiàn)失真。2.共射放大電路的組成及各部分作用共發(fā)射極放大電路是電子技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的放大電路形式，其電路組成的一般形式為：3DG6管RBUBBC1+RCUCCC2+放大電路的核心元件——三極管耦合電容基極電阻基極電源集電極電阻集電極電源耦合電容上圖所示為雙電源組成的共發(fā)射極基本放大電路。3.共射放大電路的工作原理3DG6RBC1+RCC2++UCCcebuiu0ibiCuCEiBIB基極固定偏置電流放大后的集電極電流

iC通過RC將放大的電流轉(zhuǎn)換為放大的晶體管電壓輸出。uCE經(jīng)C2濾掉了直流成分后的輸出電壓信號電流和基極固定偏流的疊加顯然，放大電路內(nèi)部各電流、電壓都是交直流共存的。uit0輸入交流信號電流iBt0IBiCt0ICuCEt0ICRCu0t0反相！輸入信號電壓

需放大的信號電壓

ui通過C1轉(zhuǎn)換為放大電路的輸入電流，與基極偏流疊加后加到晶體管的基極，基極電流iB的變化通過晶體管的以小控大作用引起集電極電流

iC變化；iC通過RC使電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，即：uCE=UCC-iCRC

放大電路內(nèi)部各電壓、電流都是交直流共存的。其直流分量及其注腳均采用大寫英文字母；交流分量及其注腳均采用小寫英文字母；疊加后的總量用英文小寫字母，但其注腳采用大寫英文字母。例如：基極電流的直流分量用IB表示；交流分量用ib表示；總量用iB表示。由上式可看出：當(dāng)

iC增大時，uCE就減小，所以

uCE的變化正好與

iC相反，這就是它們反相的原因。uCE經(jīng)過C2濾掉了直流成分，耦合到輸出端的交流成分即為輸出電壓u0。若電路參數(shù)選取適當(dāng)，u0的幅度將比

ui

幅度大很多，亦即輸入的微弱小信號ui被放大了，這就是放大電路的工作原理。共射放大電路工作原理放大電路中各電壓、電流的符號有何規(guī)定?

你會做嗎？放大電路的基本概念是什么？放大電路中能量的控制與變換關(guān)系如何？

說明共發(fā)射極電壓放大器輸入電壓與輸出電壓的相位關(guān)系如何？如果共發(fā)射極電壓放大器中沒有集電極電阻RC，能產(chǎn)生電壓放大嗎？檢驗學(xué)習(xí)結(jié)果基本放大電路的組成原則是什么？以共射組態(tài)基本放大電路為例加以說明

ICIEIBUBEUCERBRC＋UCCceb已知圖示電路中UCC=10V，RB=250KΩ，RC=3KΩ，β=50，試求該放大電路的靜態(tài)工作點Q。解IB=37.2μA所以靜態(tài)工作點Q：IC=1.86mAUCE=4.42V例注意：計算中一定要弄明白各量的單位，不允許寫錯！分析UBE(V)IB0.5V0.7V死區(qū)uit0ibt0t1t1t2t3t4t3t2t4此時ui小于死區(qū)的部分將無法得到傳輸，只有大于死區(qū)的部分才能轉(zhuǎn)換成電流ib通過晶體管。由于輸入信號大部分無法通過晶體管，ib電流波形與ui波形完全不一樣了，造成輸入信號輸入時的“截止失真”。輸入信號電壓波形假如不設(shè)置靜態(tài)工作點不設(shè)置靜態(tài)工作點行嗎？結(jié)論：為保證傳輸信號不失真地輸入到放大器中得到放大，必須在放大電路中設(shè)置靜態(tài)工作點。利用晶體管的輸入、輸出特性曲線求解靜態(tài)工作點的方法稱為圖解法。其分析步驟一般為：2.用圖解法求解靜態(tài)工作點(1)按已選好的管子型號在手冊中查找、或從晶體管圖示儀上描繪出管子的輸入、輸出特性如下圖所示：

uBEiBiCuCE固定偏置的放大電路存在很溫度T↑→Q點↑→IC↑→UCE↓→VC↓ICUCEQ若溫度上升，將造成輸出特性曲線上移。靜態(tài)工作點Q隨之上移Q'如果VC<VB，則集電結(jié)就會由反偏變?yōu)檎?，?dāng)兩個PN結(jié)均正偏時，電路出現(xiàn)“飽和失真”。分析上述固定偏置共射放大電路有哪些不足？大的不足。例如當(dāng)晶體管所處環(huán)境溫度升高時，晶體管內(nèi)部載流子運動加劇，因此將造成放大電路中的各參量將隨之發(fā)生變化。為不失真地傳輸信號，實用中需對上述電路進行改造。分壓式偏置的共發(fā)射極放大電路可通過反饋環(huán)節(jié)有效地抑制溫度對靜態(tài)工作點的影響。分壓式偏置的共發(fā)射極放大電路由于設(shè)置了反饋環(huán)節(jié)，因此當(dāng)溫度升高而造成IC增大時，可自動減小IB，從而抑制了靜態(tài)工作點由于溫度而發(fā)生的變化，保持Q點穩(wěn)定。RCC2＋CE＋C1＋對固定偏置的放大電路進行改造。3DG6cbeRBRE+UCCRB2RB1分壓電阻射極反饋電阻射極旁路濾波電容為穩(wěn)定工作點Q而添加的負反饋環(huán)節(jié)分壓電阻此電路就是能夠抑制溫度影響而引起靜態(tài)工作點變化的分壓式偏置的共發(fā)射極電壓放大電路。分壓式偏置共射放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)分析時，此電路需滿足I1≈I2>>IB的小信號條件。C2＋C1＋CE＋RC3DG6cbeRE+UCCRB2RB1I1I2IBVBVB的大小顯然與溫度無關(guān)。分壓式偏置共射放大電路的直流通道偏置電阻RB1和RB2應(yīng)選擇適當(dāng)數(shù)值，使之符合：I1≈I2>>IB的條件。在小信號條件下，IB可近似視為0值。忽略IB時，RB1和RB2可以對UCC進行分壓。即：ICUCE

基極電位VB的高低對靜態(tài)工作點Q的影響設(shè)置合適的靜態(tài)工作點是對放大電路的基本要求?；鶚O電位VB選擇偏高或偏低時，Q點隨之上移或下行。設(shè)VB較高時：Qibu0

Q點的上移造成放大過程中信號的一部分進入飽和區(qū)，發(fā)生飽和失真，集電極電流上削波。

放大電路輸出電壓同樣產(chǎn)生飽和失真。由于共射電路輸入、輸出反相，因此輸出電壓呈下削波。結(jié)論：

輸入信號波形iCVB值大Q點高，飽和失真！ICUCE

基極電位VB設(shè)置較低時對Q點的影響

VB設(shè)置的高低，取決于兩個基極偏置電阻的數(shù)值選擇，當(dāng)RB1太大時，VB值就會較低，引起靜態(tài)工作點Q下行：Qib

輸入信號波形

Q點下行造成放大過程中信號的一部分進入截止區(qū)，發(fā)生截止失真，集電極電流呈下削波。iCu0

放大電路輸出電壓同樣產(chǎn)生截止失真。由于共射電路輸入、輸出反相，因此輸出電壓呈現(xiàn)上削波。結(jié)論：VB值小Q點低，截止失真！VB的高低對放大電路的靜態(tài)工作點影響很大。溫度對Q點的影響也不能忽視。分壓式偏置的共發(fā)射極放大電路由于加設(shè)了負反饋環(huán)節(jié)，因此當(dāng)溫度升高時，具有自調(diào)節(jié)能力。設(shè)放大電路環(huán)境溫度升高，此時:由于電路具有對溫度變化的自調(diào)節(jié)能力，因此集電極電流通常恒定，即:溫度變化IC基本不受影響I1I2IBVBIE+UCCRERB1RB2RCβcbeUBEUCET↑→←IB↓IC↑→IE↑→VE↑→VBE↓←IC↓

只要基極電位和射極反饋電阻不變，集電極電流始終維持不變！放大電路中為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點？靜態(tài)工作點不穩(wěn)定對放大電路有何影響？

你會做嗎？放大電路的失真包括哪些？如何消除失真？兩種失真下集電極電流的波形和輸出電壓的波形有何不同？

影響靜態(tài)工作點穩(wěn)定的因素有哪些？其中哪個因素影響最大？如何防范？

靜態(tài)時耦合電容C1、C2兩端有無電壓？若有，其電壓極性和大小如何確定？

檢驗學(xué)習(xí)結(jié)果能否說出RE和CE在放大電路中所起的作用。三基本放大電路的動態(tài)分析放大電路加入交流輸入信號的工作狀態(tài)稱為動態(tài)。動態(tài)時，放大電路輸入的是交流微弱小信號；電路內(nèi)部各電壓、電流都是交直流共存的疊加量；放大電路輸出的則是被放大的輸入信號。求解放大電路的動態(tài)輸入電阻ri、輸出電阻rO及電壓放大倍數(shù)Au等參量的過程稱為動態(tài)分析。1.共射放大電路的動態(tài)分析CE＋RC+UCCRB1RB1RCcbeRLRB2T＋RSuS－C2＋C1＋RE分壓式偏置共發(fā)射極放大電路輸入信號源放大電路負載電源為0時可視為“地”電容相當(dāng)于“交流短路”RB1相當(dāng)于接于基極與“地”之間RC相當(dāng)于接于集電極與“地”之間分壓式偏置共發(fā)射極放大電路的交流通道由于發(fā)射極為輸入、輸出回路的公共支路，因之而稱為共發(fā)射極組態(tài)的放大電路。電容CE在電路中起何作用？+UCCCERERB1RB2C2RC＋C1＋T＋cbe電容CE的作用：交流通路中，射極電容將反饋電阻短路，則Au不受影響。如果把射極電容去掉，對電路會產(chǎn)生何影響？如果把射極電容CE去掉，交流通道反饋電阻RE仍起作用，則IE減小，rbe增大，負載不變情況下，電壓放大倍數(shù)Au降低。RB1RCRB2rbe共射電壓放大器的微變等效電路法βibib晶體管的微變等效電路iiuiu0i0=0iC基極電流集電極電流放大電路的輸入電壓和電流放大電路的輸出電壓和電流電路交流等效輸入電阻：ri=rbe//RB1//RB2由于小信號電路有RB1和RB2>>rbe，所以

ri≈rbe

顯然交流等效輸出電阻：r0=RC電路中電壓放大倍數(shù)：若電路接入負載，RL此時電路放大倍數(shù)：共發(fā)射極放大電路微變等效電路法的動態(tài)分析結(jié)果為：式中負號反映了輸出電壓與輸入電壓的反相關(guān)系顯然，放大電路帶上負載后，其電壓放大倍數(shù)將降低。負載越大，RL'等效電阻越小，放大倍數(shù)下降越多。共發(fā)射極放大電路的主要任務(wù)是對輸入的小信號進行電壓放大，因此電壓放大倍數(shù)Au是衡量放大電壓性能的主要指標之一。共射放大電路的電壓放大倍數(shù)隨負載增大而下降很多，說明這種放大電路的帶負載能力不強。微變等效電路βibibRB1RCRB2rbeRe動態(tài)分析：顯然電路中加了交流反饋電阻Re后，電路中的電壓放大倍數(shù)進一步降低了。共射放大電路中含有交流反饋電阻的動態(tài)分析輸入電阻ri的大小決定了放大電路從信號源吸取電流的大小。為減輕信號源負擔(dān)，總希望Ri大些。另外，較大的輸入電阻ri，也可降低信號源內(nèi)阻RS的影響，使放大電路獲得較強的輸入電壓。在共發(fā)射極放大電路中，由于RB比rbe大得多，ri近似等于rbe，一般只有幾百歐至幾千歐，阻值比較低，即共射放大器輸入電阻不理想。輸入、輸出電阻對放大器有何影響？對負載而言，總希望放大電路的輸出電阻越小越好。因為放大電路輸出電阻r0越小，負載電阻RL的變化對輸出電壓的影響就越小，則放大電路的帶負載能力就越強。而共射放大電路的輸出電阻r0在通常只有幾千歐至幾十千歐，因此共射放大器的輸出電阻也不理想。電壓放大倍數(shù)與晶體管的電流放大倍數(shù)β、動態(tài)輸入電阻rbe及集電極電阻RC、負載電阻RL均有關(guān)。由計算式可看出，當(dāng)rbe

和RL一定時，Au與β成正比。共射電壓放大器由于自身的特點，較廣泛地應(yīng)用于放大電路的輸入級、中間級和輸出級。想想練練1、下圖中設(shè)UCC和RC為定值，當(dāng)基極電流增加時，IC能否成正比地增加？最后接近何值？此時UCE=？當(dāng)基極電流減小時，IC又如何變化？最后達到何值？這時的UCE約等于多少？ic(mA)uCE(V)UCEQUCCQ2Q1UCCRC80μA60μA40μA20μAIB=0說一說下圖所示各電路能否放大交流信號？為什么？C2＋C1＋RCT+UCCRB2uiu0(a)C2＋C1＋RCTRE+UCCRB2RB1uiu0(d)C2＋C1＋RCT+UCCRB1uiu0(b)C2＋C1＋RCT+UCCRB2RB1uiu0(c)不能！不能！不能！不能！VB=UCC，飽和失真VB=UBE，截止失真NPN管的電路，電容極性接反且無反饋環(huán)節(jié)。PNP管的電路，電源、電容極性均接反。圖示電路，已知UCC=12V，RB1=20kΩ，RB2=10kΩ，RC=3kΩ，RE=2kΩ，RL=3kΩ，β=50。試估算靜態(tài)工作點，并求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。（1）用估算法計算靜態(tài)工作點例解(2)用微變等效電路法計算電壓放大倍數(shù)Au及輸入、輸出電阻RB1RCRB2rbe試述放大電路輸出電阻的概念。為什么總希望放大電路的輸出電阻r0盡量小一些呢？

你會做嗎？電壓放大倍數(shù)的概念是什么?電壓放大倍數(shù)是如何定義的？共發(fā)射極放大電路的電壓放大倍數(shù)與哪些參數(shù)有關(guān)？

試述放大電路輸入電阻的概念。為什么總是希望放大電路的輸入電阻ri盡量大一些？

檢驗學(xué)習(xí)結(jié)果何謂放大電路的動態(tài)分析？動態(tài)分析分析步驟？你能否說出微變等效電路法的思想？

頻率特性的基本概念頻率特性的定性分析及其指標放大電路的頻率特性對數(shù)頻率特性曲線—波特圖2.8.1頻率特性的基本概念fOAum一.幅頻特性和相頻特性Au(f)—

幅頻特性

(f)—相頻特性0.707AumfOAuf

L

—下限截止頻率

f

H

—上限截止頻率

二、頻帶寬度(帶寬)BW(BandWidth)BW=f

H

-

f

L

f

HfLfH對數(shù)頻率特性曲線—波特圖波特圖—將頻率坐標用對數(shù)分度，電壓放大倍數(shù)用電壓增益（dB）表示的頻率特性。一、放大倍數(shù)的分貝表示法功率放大倍數(shù)

Ap

=po/pi功率增益

Ap

(dB)=10

lg

|Ap|

dB電壓放大倍數(shù)

Au=Uo/Ui電壓增益

Au(dB)=20

lg

|Au|

dB當(dāng)輸入量小于輸出量時，分貝數(shù)為負值時，稱為衰減。表2.8.1電壓放大倍數(shù)Au與分貝數(shù)的關(guān)系二、阻容耦合基本共射電路的波特圖6.3.1集成運算放大器6.3集成運算放大器6.3.2集成運放的應(yīng)用6.3.1集成運算放大器在半導(dǎo)體制造工藝的基礎(chǔ)上，把整個電路中的元器件制作在一塊硅基片上，構(gòu)成特定功能的電子電路，稱為集成電路(英文簡稱IC)。集成電路的體積很小，但性能卻很好。自1959年世界上第一塊集成電路問世至今，只不過才經(jīng)歷了四十來年時間，但它已深入到工農(nóng)業(yè)、日常生活及科技領(lǐng)域的相當(dāng)多產(chǎn)品中。例如在導(dǎo)彈、衛(wèi)星、戰(zhàn)車、艦船、飛機等軍事裝備中；在數(shù)控機床、儀器儀表等工業(yè)設(shè)備中；在通信技術(shù)和計算機中；在音響、電視、錄象、洗衣機、電冰箱、空調(diào)等家用電器中都采用了集成電路。集成電路的技術(shù)發(fā)展將直接促進整機的小型化、高性能化、多功能化和高可靠性。毫不夸張地說，集成電路是工業(yè)的“食糧”和“原油”。1.集成運算放大器概述集成運算放大器簡稱運放，是一種多端集成電路。集成運放是一種價格低廉、用途廣泛的電子器件。早期，運放主要用來完成模擬信號的求和、微分和積分等運算，故稱為運算放大器?，F(xiàn)在，運放的應(yīng)用已遠遠超過運算的范圍。它在通信、控制和測量等設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。常見集成電路的封裝形式圓殼式雙列直插式扁平式單列直插式直插式單列扁平式圖示為常用μA741集成運放芯片產(chǎn)品實物圖μA741集成運放的8個管腳排列圖如下：μA74112438765調(diào)零端反相輸入端同相輸入端負電源端調(diào)零端輸出端正電源端空腳反相輸入端μA741集成運放圖形符號∞＋＋－U0U+U-μA741集成運放外部接線圖同相輸入端－12V＋12V輸出端子調(diào)零電位器管腳1和5分別與調(diào)零電位器的兩個固定端相連調(diào)零電位器的可調(diào)端與管腳4相連∞＋－6513724＋(1)開環(huán)電壓放大倍數(shù)Au0其數(shù)值很高，一般約為104~107。該值反映了輸出電壓U0與輸入電壓U＋和U－之間的關(guān)系。(2)差模輸入電阻ri運放的差動輸入電阻很高，一般在幾十千歐至幾十兆歐。(3)閉環(huán)輸出電阻r0由于運放總是工作在深度負反饋條件下，因此其閉環(huán)輸出電阻很低，約在幾十歐至幾百歐之間。

指運放兩個輸入端能承受的最大共模信號電壓。超出這個電壓時，運放的輸入級將不能正常工作或共模抑制比下降，甚至造成器件損壞。(4)最大共模輸入電壓Uicmax2.集成運放的主要技術(shù)指標為簡化分析過程，同時又能滿足實際工程的需要，常把集成運放理想化，集成運放的理想化參數(shù)為：①開環(huán)電壓放大倍數(shù)Au0=∞②差模輸入電阻ri=∞③輸出電阻r0=0④共模抑制比KCMR=∞3.理想集成運放及其傳輸特性集成運放的電壓傳輸特性理想特性＋U0Mui(mV)0u0(V)線性區(qū)實際特性－U0M根據(jù)集成運放的實際特性和理想特性，可分別畫出其相應(yīng)的電壓傳輸特性。集成運放工作在線性區(qū)時輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系飽和區(qū)

可以看出，當(dāng)集成運放工作在線性區(qū)(+U0M~－U0M)時，其實際特性與理想特性非常接近；由于集成運放的電壓放大倍數(shù)相當(dāng)高，即使輸入電壓很小，也足以讓運放工作在飽和狀態(tài)，使輸出電壓保持穩(wěn)定。集成運放工作在線性區(qū)的特點由可知，理想運放工作在線性區(qū)時，輸出電壓U0與輸入電壓Ui之間是線性放大關(guān)系。因Au0=∞，所以可導(dǎo)出運放工作在線性區(qū)差模輸入電壓等于零，說明，即理想運放的兩個輸入端電位相等。兩點等電位相當(dāng)于短路。理想運放的兩個輸入端并沒有真正短接，但卻具有短接的現(xiàn)象稱為“虛短”。又由于理想運放的差模輸入電阻ri=∞，所以可近似地認為兩個輸入端均無電流流入。這種現(xiàn)象稱為“虛斷”?！疤摱獭焙汀疤摂唷笔沁\放工作在線性區(qū)的兩個重要結(jié)論。

集成運放由哪幾部分組成？各部分的主要作用是什么？工作在線性區(qū)的理想運放有哪兩條重要結(jié)論？試說明其概念？你能說明理想運放的特點是什么嗎？檢驗學(xué)習(xí)結(jié)果

集成運放的應(yīng)用分為線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用兩大類。1.集成運放的線性應(yīng)用負號說明輸入輸出反相由“虛斷”可推出：i2=0，因此u+=“地”由圖可知所以u+u－i1if∞＋＋－uiu0R2R1RFi2可得根據(jù)“虛短”又可推出：u－=u+=0整理后可得輸出與輸入的比例值6.3.2集成運放的應(yīng)用(1)反相比例運算電路反相比例運算電路中，R2是平衡電阻，其值應(yīng)選擇符合(2)同相比例運算電路由“虛斷”可推出：i2=0，因此u+=ui由圖可知所以u+u－i1if∞＋＋－uiu0R2R1RFi2可得根據(jù)“虛短”又可推出：u－=u+=ui整理后可得輸出與輸入的比例值顯然同相比例運算電路的輸出必然大于輸入。為提高電路的對稱性，與反相比例運算電路相同，R2=R1//RF(3)反相加法運算電路反相電路存在“虛地”現(xiàn)象，因此因為可得u－=u+=“地”將各電流代入如果整理上式可得若再有則實現(xiàn)了反相求和運算u+u－∞＋＋－u0RPR3RFui1R2R1ui2ui3i1i2i3if(4)差分減法運算電路u+u－i1if∞＋＋－ui1u0R1RFi2ui2R2R3若R2=R3，則因為不存在“虛地”現(xiàn)象所以整理得若R1=RF，則實現(xiàn)了輸出對輸入的減法運算。(5)基本微分運算電路微分電路也存在“虛地”現(xiàn)象，即可知u－=u+=“地”

微分電路可用于波形變換，將矩形波變換成尖脈沖；且u0與ui相位反相因為所以電路實現(xiàn)了輸出電壓正比于輸入電壓對時間的微分。式中的比例常數(shù)RFC1稱為電路的時間常數(shù)為保證電路的平衡，RF=R2uit0u0t0u+u－i1if∞＋＋－uiu0C1RFuCif∞＋＋－u0RFR2(6)基本積分運算電路u+u－i1if∞＋＋－uiu0if∞＋＋－u0R1R2積分電路也存在“虛地”現(xiàn)象，即可知u－=u+=“地”因為將i1代入u0表達式得電路實現(xiàn)了輸出電壓正比于輸入電壓對時間的積分。式中的比例常數(shù)R1C1稱為電路的時間常數(shù)。RF反相比例運放中的偏置電阻用電容代替即為積分電路CF所以2.集成運放的非線性應(yīng)用集成運放工作在非線性區(qū)的特點①集成運放應(yīng)用在非線性電路時，處于開環(huán)或正反饋狀態(tài)下。②非線性運用狀態(tài)下，U+≠U－，“虛短”概念不再成立。當(dāng)同相輸入端信號電壓U＋大于反相輸入端信號電壓U－時，輸出端電壓U0=＋UOM，當(dāng)U＋小于U－時，輸出端電壓U0=－UOM。③非線性應(yīng)用下的運放雖然同相輸入端和反相輸入端信號電壓不等，但由于其輸入電阻很大，所以輸入端的信號電流仍可視為零值。因此，非線性應(yīng)用下的運放仍然具有“虛斷”的特點。④非線性區(qū)的運放，輸出電阻仍可以認為是零值。此時運放的輸出量與輸入量之間為非線性關(guān)系，輸出端信號電壓或為正飽和值，或為負飽和值。集成運放工作于非線性區(qū)的顯著特點就是運行在開環(huán)或正反饋狀態(tài)下；因運放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)Au極高，所以只要輸入一個很小的信號電壓，即可使運放進入非線性區(qū)。運放工作在非線性區(qū)時，輸入和輸出不成線性關(guān)系。i1∞＋＋－uiR1URR2u0(1)單門限電壓比較器單門限電壓比較器只有一個門限電平，當(dāng)輸入電壓達到此門限值時，輸出狀態(tài)立即發(fā)生跳變。電壓比較器廣泛應(yīng)用于模/數(shù)接口、電平檢測及波形變換等領(lǐng)域中。uiu00＋U0M－U0MUR門限電平值電壓比較器應(yīng)用實例利用電壓比較器可以把正弦波變換成方波。UR=0∞＋＋－uiu0由于門限電壓等于0，因此為過零電壓比較器。ui0tu00t＋UCM－UCM輸入電壓只要到達門限電壓值，輸出電壓即可發(fā)生跳變。3、何謂“虛地”？何謂“虛短”？何謂“虛斷”？“虛地”端是否可以真的接地？1、你能畫出電壓比較器的電路圖和說明滯回比較器的電壓傳輸特性嗎？2、舉例說明理想集成運放兩條重要結(jié)論在運放電路分析中的作用？檢驗學(xué)習(xí)結(jié)果檢驗題解答1利用理想集成運放“虛斷”和“虛短”兩個重要結(jié)論，無論是運放的線性分析還是非線性分析，都帶來很大方便。例如反相比例運算電路的分析：由“虛斷”可推出：i2=0，因此u+=“地”由圖可知所以u+u－i1ifi2可得根據(jù)“虛短”又可推出：u－=u+=0整理后可得輸出與輸入的比例值∞＋＋－uiu0R2R1RF檢驗題解答3u0U－U＋∞＋＋－Ri=∞ii=0虛斷運放近似符合理想條件即：Ri≈∞虛短u0輸出電壓u0為有限值。運放近似符合理想條件。即：Au≈∞，“虛地”是指并未真正接地，但具有“地”的電位。虛地點若真的接地，電路結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，因此不行。U－U＋∞＋＋－負反饋放大電路6.4.1反饋的概念6.4.2反饋的極性與類型6.4反饋的基本概念(FeedBack)反饋的概念反饋

—

將電路的輸出量(電壓或電流)的部分或全部，通過一定的元件，以一定的方式回送到輸入回路并影響輸入量(電壓或電流)和輸出量的過程。2.

信號的兩種流向正向傳輸：輸入輸出反向傳輸：輸出輸入—

開環(huán)—

閉環(huán)輸入輸出

放大電路

反饋網(wǎng)絡(luò)輸入回路輸出回路+C1RS+ui–ReRb+VCCC2RL+us–+uo–++uid

–

Re介于輸入輸出回路，有反饋。反饋使

uid減小，為負反饋。既有直流反饋，又有交流反饋。例如：反饋的極性與類型1.正反饋和負反饋正反饋—

反饋使凈輸入電量增加，使輸出量增大。負反饋—反饋使凈輸入電量減小，使輸出量減小。判斷法：瞬時極性法輸入信號和反饋信號在不同端子引入，兩者極性相同為負反饋，極性相反為正反饋。當(dāng)輸入信號和反饋信號在同一節(jié)點引入時，兩者極性相同為正反饋，極性相反為負反饋。正反饋負反饋二、直流反饋和交流反饋直流反饋

—

直流信號的反饋。交流反饋

—

交流信號的反饋。直流反饋無反饋交直流反饋交流反饋直流負反饋的作用是穩(wěn)定靜態(tài)工作點；交流負反饋能改善放大電路動態(tài)性能。三、電壓反饋和電流反饋電壓反饋

—

反饋信號取自輸出電壓。

負反饋穩(wěn)定輸出電壓。判別法：使uo=0(RL短路)，若反饋消失為電壓反饋。電流反饋

—

反饋信號取自輸出電流。

負反饋穩(wěn)定輸出電流判別法：使io=0(RL開路)，若反饋消失為電流反饋。AFRLuo電壓反饋電流反饋iouoFARLio四、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號以電壓相比較的形式在輸入端出現(xiàn)。uid

=

ui

uf特點：反饋信號和輸入信號在不同節(jié)點引入。并聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號以電流相比較的形式在輸入端出現(xiàn)。iid

=

ii

if特點：反饋信號和輸入信號在同一節(jié)點引入。AFiiifisiidRSRSAFuiuidufusRS+us–[例1]+C1+ui–ReRb+VCCC2RL+uo–++uid

–

+uf–RL

uo

uf

uid

uo

穩(wěn)定了輸出電壓，為電壓反饋。反饋信號和輸入信號在不同節(jié)點引入，為串聯(lián)反饋。[例2]電壓串聯(lián)正反饋電壓并聯(lián)負反饋反饋組態(tài)判斷1反饋組態(tài)判斷2[例3]1.兩個反饋都是負反饋。2.Rf1引入電壓反饋；

Rf2引入電流反饋。反饋消失反饋仍存在3.Rf1引入串聯(lián)反饋；

Rf2引入并聯(lián)反饋。

io

if

iid

io

Rf1所引反饋的作用：Rf1所引反饋穩(wěn)定了輸出電流。Rf2所引反饋穩(wěn)定了輸出電壓。電壓串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋6.3.2負反饋放大電路的方框圖及增益分析方法一、負反饋放大電路的方框圖A基本放大電路F+–比較環(huán)節(jié)反饋網(wǎng)絡(luò)

Xi—輸入信號(Ii或Ui)...Xid—

凈輸入信號(Iid或Uid)...Xo—輸出信號(Io或Uo)...Xf—

反饋信號(If或Uf)...開環(huán)放大倍數(shù)反饋系數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)二、負反饋放大電路增益的一般表達式AF+–AF

—

環(huán)路放大倍數(shù)1

+

AF—反饋深度三、負反饋對放大電路的影響1、提高增益的穩(wěn)定性Af的相對變化量A的相對變化量例如，1+

AF

=

101，dA/A

=

10%則，dAf/Af

=（10

%）1010.1

%放大倍數(shù)穩(wěn)定性提高了100倍。2、減少非線性失真uf加入負反饋無負反饋FufAuiuo+–uiduo大小略大略小略小略大uiA接近正弦波改善了波形失真減少非線性失真3、擴展通頻帶BW無反饋時：BW=