模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用

模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用第一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日模擬電子電路1、常用電子器件2、晶體管放大電路3、集成運算放大器電路4、集成功率放大電路5、波形發(fā)生電路第二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日1、常用電子器件1.1晶體二極管1.2雙極型晶體管1.3場效應(yīng)晶體管1.4光電器件第三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日1.1晶體二極管本征半導(dǎo)體完全純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。它具有共價鍵結(jié)構(gòu)。單晶硅中的共價鍵結(jié)構(gòu)硅原子價電子第四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體在硅或鍺中摻入少量的五價元素，如磷或砷、銻，則形成N型半導(dǎo)體。P自由電子磷原子正離子P+

少子多子正離子在N型半導(dǎo)體中，電子是多子，空穴是少子第五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體在硅或鍺中摻入三價元素，如硼或鋁、鎵，則形成P型半導(dǎo)體。BB-

硼原子負(fù)離子空穴填補空位多子少子負(fù)離子在P型半導(dǎo)體中，空穴是多子，電子是少子。第六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日PN結(jié)用專門的制造工藝在同一塊半導(dǎo)體單晶上，形成P型半導(dǎo)體區(qū)域和N型半導(dǎo)體區(qū)域，在這兩個區(qū)域的交界處就形成一個PN結(jié)

。P區(qū)N區(qū)P區(qū)的空穴向N區(qū)擴散并與電子復(fù)合N區(qū)的電子向P區(qū)擴散并與空穴復(fù)合空間電荷區(qū)內(nèi)電場方向第七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日

即在PN結(jié)上加正向電壓時，PN結(jié)電阻很低，正向電流較大。（PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)）——正向?qū)?/p>

加反向電壓時，PN結(jié)電阻很高，反向電流很小。（PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)）——反向截止PN結(jié)具有單向?qū)щ娦缘诎隧?，共一百一十六頁，編輯?023年，星期日面接觸型點接觸型引線觸絲外殼N型鍺片N型硅陽極引線PN結(jié)陰極引線金銻合金底座鋁合金小球陰極陽極D表示符號

二極管的結(jié)構(gòu)與符號第九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日幾種二極管外觀圖大功率二極管小功率二極管第十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日二極管的伏安特性硅管的伏安特性U/V-500.8反向擊穿電壓U(BR)-40-20OI/mA604020-250.4正向死區(qū)電壓I/μA鍺管的伏安特性-20-40-250.40.2-5010O155I/mAU/VI/μA死區(qū)電壓死區(qū)電壓：硅管約為：0.5V,鍺管約為：0.1V。導(dǎo)通時的正向壓降：硅管約為:0.6V～0.8V,鍺管約為:0.2V～0.3V。常溫下，反向飽和電流很小.當(dāng)PN結(jié)溫度升高時，反向電流明顯增加。注意:第十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日二極管的主要參數(shù)最大整流電流IOM最大反向工作電壓UDR一般取反向電流IDRU/V-500.8反向擊穿電壓UDBR-40-20OI/mA604020-250.4正向死區(qū)電壓I/μA第十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體二極管。符號DZ陰極陽極特點:(1)反向特性曲線比較陡(2)工作在反向擊穿區(qū)I/mAU/V0UZIZ穩(wěn)壓二極管伏安特性第十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日穩(wěn)壓二極管主要參數(shù)穩(wěn)定電壓UZ穩(wěn)定電流IZ動態(tài)電阻rZrz=△UZ/△IZ電壓溫度系數(shù)αUZ

一般情況:高于6V的αUZ為負(fù),低于6V的αUZ為正。最大允許耗散功率PZMI/mAU/V0UZIZminIZmax?i?u第十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日1.2雙極型晶體管1.基本結(jié)構(gòu)、符號2.電流分配與放大作用3.特性曲線4.主要參數(shù)5.小信號模型第十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日1.基本結(jié)構(gòu)、符號BETCNPNBETCPNPPNP型NPPEB基區(qū)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電區(qū)發(fā)射區(qū)集電極C發(fā)射極基極NPN型CPNNEB發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)基極發(fā)射極集電結(jié)發(fā)射結(jié)集電極第十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日2.電流分配與放大作用IBRBUBBICUCC輸入電路輸出電路公共端晶體管具有電流放大作用的外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置集電結(jié)反向偏置NPN

管：

UBE>0

UBC<0即VC>VB>VERCBCE共發(fā)射極放大電路PNP

管：

UBE<0

UBC>0即VC<VB<VECEBIE第十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日3.特性曲線IBRBUBBICUCCRCIE＋UBE--＋UCE輸入特性曲線UCE≥1VUBE/VIB/μAO第十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日IBRBUBBICUCCRCIE＋UBE--＋UCE晶體管輸出特性曲線IB

減小IB增加UCEICIB

=60μAIB

=40μAIB

=20μA0第十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日晶體管輸出特性曲線分三個工作區(qū)UCE

/VIC

/mA806040

0IB=20μAO24681234截止區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏I(xiàn)C=βIB發(fā)射結(jié)、集電結(jié)處于反偏I(xiàn)C≈0發(fā)射結(jié)、集電結(jié)處于正偏UCE≈0第二十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日4.主要參數(shù)電流放大系數(shù)β極間反向電流集電極、基極反向飽和電流ICBO穿透電流ICEOμAICBOCEBICEOCBEμA第二十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日極限參數(shù)集電極最大允許電流ICM

反向擊穿電壓U(BR)CEO

集電極最大允許功耗PCMUCE

/VIC

/mAOICMU(BR)CEOPCM曲線過損耗區(qū)安全工作區(qū)第二十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日5.小信號模型在小信號情況下，工作點附近的輸入特性以直線取代輸出特性只受ib控制，而與uce大小無關(guān)ibCBEicT+ube-+uce-C+uce-βibibicrbe+ube-EB第二十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日1.3場效應(yīng)晶體管場效應(yīng)晶體管是利用電場效應(yīng)來控制電流的一種半導(dǎo)體器件，絕緣柵型場效應(yīng)管的應(yīng)用最為廣泛，這種場效應(yīng)管又稱為金屬－氧化物－半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOS）。按其導(dǎo)電類型可將場效應(yīng)晶體管分為N溝道和P溝道兩種，按其導(dǎo)電溝道的形成過程可分為耗盡型和增強型兩種。第二十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日1.絕緣柵型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)和符號BG柵極D漏極SiO2S源極N溝道增強型結(jié)構(gòu)示意圖圖形符號P型硅襯底N+N+BDGSBDGS耗盡型增強型第二十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日BG柵極D漏極SiO2S源極P溝道增強型結(jié)構(gòu)示意圖N型硅襯底P+P+圖形符號BDGSBDGS耗盡型增強型第二十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日

0UDS/v10201234ID/mAUGS

=0VUGS

=-1VUGS

=-2VUGS

=1V可變電阻區(qū)線性放大區(qū)MOS管的特性曲線

N溝道耗盡型ID/mA0UGS/V-212UDS

=10VIDSS輸出特性轉(zhuǎn)移特性UGS(off)第二十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日增強型MOS管的轉(zhuǎn)移特性NMOS管PMOS管UGS

0IDUGS（th）UGS

0IDUGS(th)第二十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日3.

場效應(yīng)管主要參數(shù)夾斷電壓UGS(off)：是耗盡型場效應(yīng)管當(dāng)ID為一微小電流時的柵源電壓。開啟電壓UGS(th)：是增強型場效應(yīng)管當(dāng)漏源之間出現(xiàn)導(dǎo)電溝道時的柵源電壓。柵源直流輸入電阻RGS：柵源電壓和柵極電流的比值。絕緣柵型一般>109Ω低頻跨導(dǎo)gm：在UDS為某一固定值時，漏極電流的微小變化和相應(yīng)的柵源輸入電壓變化量之比。第二十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日極限參數(shù)最大漏極電流IDM：管子工作時允許的最大漏極電流最大漏源擊穿電壓U(BR)DS:漏極和源極之間的擊穿電壓。最大耗散功率PDM

：管子最高溫升決定的參數(shù)第三十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日1.5光電器件1.發(fā)光二極管2.光敏二極管3.光敏晶體管4.光電耦合器第三十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日1.發(fā)光二極管發(fā)光二極管是一種能將電能轉(zhuǎn)換成光能的器件，簡稱LED發(fā)光二極管的PN結(jié)多采用磷（Ｐ）砷（As）化鎵（Ga）制成，根據(jù)所用材料不同，能發(fā)出不同顏色的光發(fā)光二極管也具有單向?qū)щ娦?，但其正向工作電壓要高于普通二極管，通常在1.4V以上第三十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日

發(fā)光二極管發(fā)光二極管的外形及符號發(fā)光二極管具有壽命長、抗沖擊和抗振動性能好、可靠性高等優(yōu)點，應(yīng)用十分廣泛，其外形眾多發(fā)光二極管電路符號第三十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日2.光敏二極管光敏二極管是一種將光能轉(zhuǎn)換成電流的器件，其PN結(jié)封裝在具有透明聚光窗的管殼內(nèi)。下圖為光敏二極管實物第三十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日光敏二極管結(jié)構(gòu)與符號結(jié)構(gòu)圖入射光玻璃透鏡管芯管殼陶瓷管座引線上電極下電極P＋N＋N管芯示意圖AK電路符號第三十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日光敏二極管伏安特性光敏二極管使用時要反向接入電路中，即正極接電源負(fù)極，負(fù)極接電源正極。I/μAU/V無光照射電流很?。ò惦娏鳎┦艿焦庹?，反向電流增大（光電流）正向特性類同于普通二極管第三十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日3.光敏晶體管光敏三極管和普通三極管的結(jié)構(gòu)相類似。不同之處是光敏三極管必須有一個對光敏感的PN結(jié)作為感光面，一般用集電結(jié)作為受光結(jié)，因此，光敏三極管實質(zhì)上是一種相當(dāng)于在基極和集電極之間接有光敏二極管的普通三極管。其結(jié)構(gòu)及符號如下圖所示。第三十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日光敏三極管等效電路及符號ceec等效電路符號光敏三極管外形第三十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日放大原理與特性曲線入射光子形成光生電壓，產(chǎn)生光生電流，由基極進(jìn)入發(fā)射極，從而在集電極回路中得到一個放大了β倍的電流。因此，光敏三極管是一種相當(dāng)干將基極、集電極光敏二極管的電流加以放大的普通晶體管。其特性曲線如圖所示uCE

/ViC

/mAOICEOPCM曲線入射光照度增加E=0E1E2E3E4第三十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日*4.光電耦合器光電耦合器是把發(fā)光二極管和光敏二極管或光敏晶體管合二為一的器件，輸入端接收電信號，中間以光耦合的形式控制輸出端的電信號。由于輸入輸出沒有電氣的直接聯(lián)系，故又稱為光電隔離器。光電耦合器及符號第四十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日光電耦合器的優(yōu)點及應(yīng)用光電耦合器因輸入和輸出相互絕緣，可以承受很高的電壓；同時還具有抗干擾能力極強、響應(yīng)速度快等有點。因此廣泛用于信號隔離轉(zhuǎn)換、脈沖系統(tǒng)的電平匹配、數(shù)模轉(zhuǎn)換和計算機接口等方面。第四十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日2、晶體管放大電路2.1阻容耦合的共發(fā)射極電路2.2工作點穩(wěn)定的放大電路2.3共集電極放大電路第四十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日晶體管放大電路是利用晶體管將微弱的電信號進(jìn)行放大的電子電路的總稱放大電路的一個基本要求就是在對電信號進(jìn)行放大的同時，輸出信號的變化規(guī)律與輸入信號變化規(guī)律一致，即不失真放大電路按照晶體管公共接地端的不同分為共發(fā)射極、共集電極和共基極三種類型按照信號傳遞方式不同，分阻容耦合、變壓器耦合和直接耦合三種類型第四十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日2.1阻容耦合的共發(fā)射極電路直流電源基極電阻

輸入電容集電極電阻

三極管：電流放大輸出電容電路組成RBRCUCEUBE+－－++UCC++C1C2+－ui+－u0RL負(fù)載電阻第四十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日耦合電容的作用負(fù)載信號源+UCCRBRCUCEUBE+－－+++C1C2+－ui+－u0RLC1

用來隔斷放大電路與信號源之間的直流通路。C2用來隔斷放大電路與負(fù)載之間的直流通路。C1、

C2

同時又起到耦合交流的作用，其電容值應(yīng)足夠大，以保證在一定的頻率范圍內(nèi)，耦合電容上的交流壓降達(dá)到可以忽略不計，即對交流信號可視為短路。第四十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日+UCCRBRCUCEUBE+－－+++C1C2+－ui+－u0RL各種符號關(guān)系：IB，IC，UBE，UCE

直流分量ib，ic，ube，uce

交流分量iB，iC，uBE，uCE

總量Ib，Ic，Ube，Uce

交流分量有效值符號含義：iBIBIbmib0t第四十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日靜態(tài)分析+UCCRBRCUBE+－－+++C1C2+－ui+－u0RLIBQICQUCEUCEQ靜態(tài)分析就是在無輸入信號情況下求電路的靜態(tài)值IBQ、ICQ和UCEQ通常，為了使放大器有較大的輸出范圍，以及較小的噪聲，UCEQ值在1/2~1/3UCC左右。2.2工作點穩(wěn)定的放大電路第四十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日動態(tài)分析動態(tài)分析主要了解放大器的放大能力（電壓放大倍數(shù)Au）、信號接收能力（輸入電阻ri）以及信號輸出能力（輸出電阻ro）共發(fā)射極電路的電壓放大倍數(shù)為放大電路較小信號較大信號uiuo第四十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日輸入電阻與輸出電阻放大電路riRSuS+-+-ui+-u’oRLro+-uo信號源負(fù)載共射極電路的輸入電阻為ri

＝RB//rbe輸出電阻ro≈RC

ri反映放大器接收信號的能力，ro反映的是帶負(fù)載能力對于信號源來說，放大器相當(dāng)于負(fù)載，可以用一個輸入電阻ri來表示對于負(fù)載來說，放大器相當(dāng)于一個有內(nèi)阻的信號源，其內(nèi)阻值ro，即為放大器的輸出電阻第四十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日2.3共集電極放大電路典型的共集電極放大電路如右圖所示。又因為該電路的輸出信號取自晶體管的發(fā)射極，故該電路又稱為射極輸出器uS+－RLTC2C1++RBRE+UCCRS+－uO第五十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日射極輸出器的電壓放大倍數(shù)為放大倍數(shù)為正數(shù)，說明輸出信號與輸入信號同相；顯然Au小于1，但是接近于1第五十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日放大器輸入電阻放大器輸出電阻較大的輸入電阻減小信號源內(nèi)阻上的壓降，常用于多級放大的第一級較小的輸出電阻可提高電路的帶負(fù)載能力，常用于多級放大的最后一級射極輸出器可作為小功率放大器使用第五十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日3、集成運算放大器及其電路3.1集成運算放大器3.2比例運算電路3.3加減運算電路3.4積分、微分運算電路*3.5精密整流電路*3.6電壓比較器第五十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日3.1集成運算放大器集成運放是具有高開環(huán)放大倍數(shù)并帶有深度負(fù)反饋的多級直接耦合放大電路。u-u0中間級輸出級置路

偏電u+ui輸入級

集成運放的組成框圖第五十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日LM348uA741外形、符號與主要參數(shù)

集成運放的管腳DIP封裝SOP封裝LM348引腳排列uA741引腳定義-+第五十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日集成運放的符號－＋＋反相輸入端u－u＋同相輸入端信號傳輸方向ui輸出端ou實際運放開環(huán)電壓放大倍數(shù)AO第五十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日集成運放的主要參數(shù)輸入失調(diào)電壓UI0輸入失調(diào)電流II0開環(huán)（差模）電壓放大倍數(shù)Aod差模輸入電阻rid差模輸出電阻rod共模抑制比KCMR越小越好越大越好第五十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日理想運算放大器

滿足下列參數(shù)指標(biāo)的運算放大器可以視為理想運算放大器。1.差模電壓放大倍數(shù)Avd=，實際上Avd≥80dB即可。2.差模輸入電阻Rid=，實際上Rid比輸入端外電路的電阻大2～3個量級即可。3.輸出電阻Ro=0，實際上Ro比輸入端外電路的電阻小1～2個量級即可。4.帶寬足夠?qū)挕?.共模抑制比足夠大。實際上在做一般原理性分析時，產(chǎn)品運算放大器都可以視為理想的。只要實際的運用條件不使運算放大器的某個技術(shù)指標(biāo)明顯下降即可。第五十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日集成運放的理想電壓傳輸特性0uouiUO+理想運放uo0uiUo+U0

-Uim–Uim實際運放UO-第五十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日比例運算電路1、反相輸入比例運算電路第六十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日圖1第六十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日下圖所示電路既能提高輸入電阻，也能滿足一定放大倍數(shù)的要求。根據(jù)運放工作在線性區(qū)的虛短和虛斷兩條分析依據(jù)，可以推出電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為：圖2第六十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日例在下圖所示電路中，已知R1=100kΩ，Rf1=200kΩ，Rf2=200kΩ，Rf3=1kΩ，求：（1）閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auf、輸入電阻ri及平衡電阻R2；（2）如果改用圖1的電路，要想保持閉環(huán)電壓放大倍數(shù)和輸入電阻不變，反饋電阻Rf應(yīng)該多大？解（1）閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為：第六十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日第六十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日同相輸入比例運算電路第六十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日電壓跟隨器第六十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日例在圖示電路中，已知R1=100kΩ，Rf=200kΩ，ui=1V，求輸出電壓uo，并說明輸入級的作用。第六十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日例在圖示電路中，已知R1=100kΩ，Rf=200kΩ，R2=100kΩ，R3=200kΩ，ui=1V，求輸出電壓uo。第六十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日加法和減法運算電路1、加法運算電路第六十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日2、減法運算電路第七十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日第七十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日例：求圖示電路中uo與ui1、ui2的關(guān)系。解：電路由第一級的反相器和第二級的加法運算電路級聯(lián)而成。第七十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日例：求圖示電路中uo與ui1、ui2的關(guān)系。解：電路由第一級的同相比例運算電路和第二級的減法運算電路級聯(lián)而成。第七十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日例試用兩級運算放大器設(shè)計一個加減運算電路，實現(xiàn)以下運算關(guān)系：解

由題中給出的運算關(guān)系可知ui3與uo反相，而ui1和ui2與uo同相，故可用反相加法運算電路將ui1和ui2相加后，其和再與ui3反相相加，從而可使ui3反相一次，而ui1和ui2反相兩次。根據(jù)以上分析，可畫出實現(xiàn)加減運算的電路圖，如圖所示。第七十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日由圖可得：第七十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日例：求圖示電路中uo與ui的關(guān)系。第七十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日第七十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日積分和微分運算電路1、積分運算電路第七十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日積分電路波形積分電路用于方波－三角波轉(zhuǎn)換第七十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日例在圖示的電路中。（1）寫出輸出電壓uo與輸入電壓ui的運算關(guān)系。（2）若輸入電壓ui=1V，電容器兩端的初始電壓uC=0V，求輸出電壓uo變?yōu)?V所需要的時間。第八十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日第八十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日2、微分運算電路第八十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日信號處理電路有源濾波器濾波器：選出所需要的頻率范圍內(nèi)的信號，使其順利通過；而對于頻率超出此范圍的信號，使其不易通過。不同的濾波器具有不同的頻率特性，大致可分為低通、高通、帶通和帶阻四種。無源濾波器：僅由無源元件R、C構(gòu)成的濾波器。無源濾波器的帶負(fù)載能力較差，這是因為無源濾波器與負(fù)載間沒有隔離，當(dāng)在輸出端接上負(fù)載時，負(fù)載也將成為濾波器的一部分，這必然導(dǎo)致濾波器頻率特性的改變。此外，由于無源濾波器僅由無源元件構(gòu)成，無放大能力，所以對輸入信號總是衰減的。有源濾波器：由無源元件R、C和放大電路構(gòu)成的濾波器。放大電路廣泛采用帶有深度負(fù)反饋的集成運算放大器。由于集成運算放大器具有高輸入阻抗、低輸出阻抗的特性，使濾波器輸出和輸入間有良好的隔離，便于級聯(lián)，以構(gòu)成濾波特性好或頻率特性有特殊要求的濾波器。第八十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日1、低通濾波器RCjUUCjRCjUUiiCwww+=+==+111RCjURRURRUiw+×÷÷????è?+=÷÷????è?+=+1111F1Fo第八十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日截止角頻率：第八十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日第八十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日2、高通濾波器截止角頻率：第八十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日2.2采樣保持電路采樣階段：控制信號uG出現(xiàn)時，電子開關(guān)接通，輸入模擬信號ui經(jīng)電子開關(guān)使保持電容C迅速充電，電容電壓即輸出電壓uo跟隨輸入模擬信號電壓ui的變化而變化。保持階段：uG=0，電子開關(guān)斷開，保持電容C上的電壓因為沒有放電回路而得以保持。一直到下一次控制信號的到來，開始新的采樣保持周期。第八十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日第八十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日電壓比較器運算放大器處在開環(huán)狀態(tài)，由于電壓放大倍數(shù)極高，因而輸入端之間只要有微小電壓，運算放大器便進(jìn)入非線性工作區(qū)域，輸出電壓uo達(dá)到最大值UOM。1、簡單比較器第九十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日基準(zhǔn)電壓UR=0時，輸入電壓ui與零電位比較，稱為過零比較器。輸出端接穩(wěn)壓管限幅。設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為UZ，忽略正向?qū)妷?，則ui>UR時，穩(wěn)壓管正向?qū)?，uo=0；ui<UR時，穩(wěn)壓管反向擊穿，uo=UZ時。第九十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日輸出端接雙向穩(wěn)壓管進(jìn)行雙向限幅。設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為UZ，忽略正向?qū)妷?，則ui>UR時，穩(wěn)壓管正向?qū)ǎ瑄o=－UZ；ui<UR時，穩(wěn)壓管反向擊穿，uo=＋UZ時。電壓比較器廣泛應(yīng)用在模-數(shù)接口、電平檢測及波形變換等領(lǐng)域。如圖所示為用過零比較器把正弦波變換為矩形波的例子。第九十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日2、滯回比較器設(shè)比較器初始狀態(tài)uo=+UOM，此時同相輸入端的電壓為：當(dāng)ui由低向高變化直至ui>uH1時，比較器的輸出電壓uo由＋UOM跳變至－UOM，此時同相輸入端的電壓為：第九十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日當(dāng)ui由高向低變化直至ui<uH2時，比較器的輸出電壓uo由－UOM跳變至＋UOM，此時同相輸入端的電壓又變?yōu)閡H1。uH1稱為上門限電壓，uH2稱為下門限電壓，兩者的差值稱為回差電壓，用uH表示，即：與簡單比較器相比，滯回比較器具有以下兩個優(yōu)點：（1）引入正反饋后能加速輸出電壓的轉(zhuǎn)變過程，改善輸出電壓在跳變時的波形。（2）提高了電路的抗干擾能力。由于回差電壓的存在，輸出電壓uo一旦轉(zhuǎn)變?yōu)椋玌OM或－UOM后，運算放大器同相輸入端的電壓u+隨即自動變化，因此，輸入電壓ui必須有較大的反向變化才能使輸出電壓uo轉(zhuǎn)變。第九十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日使用運算放大器應(yīng)注意的幾個問題選用元件通常是根據(jù)實際要求來選用運算放大器。如測量放大器的輸人信號微弱它的第一級應(yīng)選用高輸入電阻、高共模抑制比、高開環(huán)電壓放，大倍數(shù)、低失調(diào)電壓及低溫度漂移的運算放大器。選好后，根據(jù)管腳圖和符號圖聯(lián)接外部電路，包括電源、外接偏置電阻、消振電路及調(diào)零電路等。消振通常是外接RC消振電路或消振電容，用它來破壞產(chǎn)生自激振蕩的條件。是否已消振，可將輸入端接地，用示波器觀察輸出端有無自激振蕩。目前由于集成工藝水平的提高，運算放大器內(nèi)部已有消振元件，毋須外部消振。第九十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日調(diào)零保護調(diào)零時應(yīng)將電路接成閉環(huán)。調(diào)零分兩種，一種是在無輸入時調(diào)零，即將兩個輸入端接地，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使輸出電壓為零。另一種是在有輸入時調(diào)零，即按已知輸入信號電壓計算輸出電壓，而后將實際值調(diào)整到計算值。1、輸入端保護第九十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日3、電源保護2、輸出端保護

擴大輸出電流第九十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日4、集成功率放大電路功率放大電路的基本要求輸出功率盡可能大非線性失真盡可能小效率要高第九十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日中間級啟動偏置電路短路過熱保護短路過熱保護輸出級輸入級+_24351TDA2030集成音頻功率放大器同相輸入反相輸入負(fù)電壓正電壓輸出實物引腳排列圖電路結(jié)構(gòu)圖12345第九十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日由TDA2030構(gòu)成的OCL電路R41ΩR3680ΩR2+UCC－UCCRLTDA203012345R1D1D2C1C2C4C3C5ui22kΩ22kΩ第一百頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日由TDA2030構(gòu)成的OTL電路+UCCD1D20.22μFTDA203012345ui第一百零一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日5、波形發(fā)生電路5.1RC正弦波振蕩電路5.2集成運放組成的多諧振蕩器5.3555集成定時器構(gòu)成的多諧振蕩器第一百零二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日5.1RC正弦波振蕩電路正弦波發(fā)生電路起振過程：在無輸入信號（xi=0）時，電路中的噪擾電壓（如元件的熱噪聲、電路參數(shù)波動引起的電壓、電流的變化、電源接通時引起的瞬變過程等）使放大器產(chǎn)生瞬間輸出x'o，經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)反饋到輸入端，得到瞬間輸入xd，再經(jīng)基本放大器放大，又在輸出端產(chǎn)生新的輸出信號x'o，如此反復(fù)。在無反饋或負(fù)反饋情況下，輸出x'o會逐漸減小，直到消失。但在正反饋情況下，x'o會很快增大，最后由于飽和等原因輸出穩(wěn)定在xo，并靠反饋永久保持下去。1、自激振蕩條件第一百零三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日起振時必須滿足：AF>1。第一百零四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日正弦波振蕩器的基本組成部分：①基本放大電路②正反饋網(wǎng)絡(luò)③選頻網(wǎng)絡(luò)正弦波振蕩器的分類：①RC正弦波振蕩器②LC正弦波振蕩器文氏電橋振蕩器2、RC正弦波振蕩器選頻網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)第一百零五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日放大器的電壓放大倍數(shù)為：反饋網(wǎng)絡(luò)具有選頻作用。RC反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)為：第一百零六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日第一百零七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日第一百零八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期日5.2集成運放組成的多諧振蕩器1、方波發(fā)生電路電路組成：由滯回比較器和RC充放電回路兩部分組