信息與通信01模電復(fù)習(xí)參考

2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程1溫醫(yī)生工系模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

復(fù)習(xí)2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程2第一章半導(dǎo)體的基本知識(shí)§1.1導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體本征半導(dǎo)體一、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)二、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理雜質(zhì)半導(dǎo)體一、N型半導(dǎo)體二、P型半導(dǎo)體2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程3硅和鍺的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵共用電子對(duì)+4+4+4+4+4表示除去價(jià)電子后的原子2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程4本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理在絕對(duì)0度（T=0K）和沒(méi)有外界激發(fā)時(shí),價(jià)電子完全被共價(jià)鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒(méi)有可以運(yùn)動(dòng)的帶電粒子（即載流子），它的導(dǎo)電能力為0，相當(dāng)于絕緣體。在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價(jià)電子獲得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵的束縛，成為自由電子，同時(shí)共價(jià)鍵上留下一個(gè)空位，稱(chēng)為空穴。載流子：自由電子和空穴2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程5雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。P型半導(dǎo)體：空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱(chēng)為（空穴半導(dǎo)體）。N型半導(dǎo)體：自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱(chēng)為（電子半導(dǎo)體）。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程6主要內(nèi)容：PN結(jié)的形成、單向?qū)щ娦约癙N

結(jié)的特性曲線1、PN結(jié)的形成2、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

a、PN結(jié)加正向電壓時(shí)導(dǎo)通

b、PN結(jié)加反向電壓時(shí)截止3、PN結(jié)的伏安特性§1.2PN結(jié)及半導(dǎo)體二極管2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程7P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)(多子濃差擴(kuò)散)內(nèi)電場(chǎng)E漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，就使漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄?？臻g電荷區(qū)，也稱(chēng)耗盡層。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程81.空間電荷區(qū)中沒(méi)有載流子。2.空間電荷區(qū)中內(nèi)電場(chǎng)阻礙P中的空穴.N區(qū)

中的電子（都是多子）向?qū)Ψ竭\(yùn)動(dòng)（擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)）。3.P

區(qū)中的電子和N區(qū)中的空穴（都是少子），數(shù)量有限，因此由它們形成的(少子漂移)電流很小。注意:無(wú)載流子、助少子、阻多子PN結(jié)2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程91.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

PN結(jié)加上正向電壓、正向偏置的意思都是：P區(qū)加正、N區(qū)加負(fù)電壓。

PN結(jié)加上反向電壓、反向偏置的意思都是：P區(qū)加負(fù)、N區(qū)加正電壓。單向?qū)щ娦裕?/p>

PN結(jié)加上正向電壓時(shí)導(dǎo)通，

PN結(jié)加上反向電壓時(shí)截止。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程10三、PN結(jié)的伏-安特性

圖1.1.10

正向特性反向特性2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程11PN結(jié)的電流方程PN結(jié)所加電壓u和流過(guò)電流i的關(guān)系：IS為反向飽和電流、q為電子電量、k為玻耳茲曼常數(shù)、T為熱力學(xué)溫度如果設(shè)UT=KT/q則：在T=300K時(shí)，UT=26mV當(dāng)u為負(fù)值,且滿(mǎn)足eu/UT

<<1時(shí),則:2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程12伏安特性(獲取)UI死區(qū)電壓硅管0.6V,鍺管0.2V。導(dǎo)通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓UBR伏安特性與溫度的關(guān)系2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程13由伏安特性折線化得到的等效電路圖1.2.4

(二極管的折線化模型)理想二極管正向?qū)〞r(shí)電壓為常量正向?qū)〞r(shí)電壓與電流成線性關(guān)系在實(shí)際應(yīng)用中前二種常見(jiàn)。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程14二級(jí)管的構(gòu)成及特性、符號(hào)、曲線、使用二極管的幾種外形、幾種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)、符號(hào)二極管的伏安特性曲線及溫度特性二極管的折線化等效模型微變等效電路二極管的主要參數(shù):(P26)二極管的使用二極管的幾種常見(jiàn)外形圖1.2.11.2.3

半導(dǎo)體二極管2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程151.3.1

穩(wěn)壓二極管UIIZIZmax

UZ

IZ穩(wěn)壓誤差曲線越陡，電壓越穩(wěn)定+-UZ§1.3特殊二極管1.3.2光電二極管1.3.3發(fā)光二極管2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程16晶體三級(jí)管主要內(nèi)容：1、三級(jí)管的結(jié)構(gòu)(三區(qū)二結(jié))、分類(lèi)、名稱(chēng)、符號(hào)2、基本(共射)放大電路(晶體管的放大作用)3、三級(jí)管放大電路的電流分配及放大4、三級(jí)管的輸入、輸出特性曲線及分區(qū)5、溫度對(duì)輸入、輸出特性曲線的影響6、三級(jí)管的主要參數(shù):β()、ICB0、ICE07、極限參數(shù):ICM、UCEO、PCM§1.4半導(dǎo)體三極管2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程171.4.1

基本結(jié)構(gòu)BECNNP基極發(fā)射極集電極NPN型PNP集電極基極發(fā)射極BCEPNP型結(jié)構(gòu)及摻雜特點(diǎn)2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程18IB=IBE-ICBO

IBEIBBECNNPEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO

ICEIBEIE=IB+IC載流子流向及各級(jí)電流2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程19一、輸入特性UCE1VIB(

A)UBE(V)204060800.40.8工作壓降:硅管UBE0.6-0.7V,鍺管UBE0.2-0.3V。UCE=0VUCE=0.5V

死區(qū)電壓,硅管0.5V,鍺管0.2V。UBE=EB－IBRB2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程20晶體管的輸出特性曲線圖1.3.6

曲線的獲得曲線的特征：曲線的分區(qū)：4個(gè)晶體管的極限參數(shù)圖1.3.72023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程21場(chǎng)效應(yīng)管與雙極型晶體管的導(dǎo)電機(jī)理和結(jié)構(gòu)都不同，它是多子導(dǎo)電，輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管JFET絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管MOS場(chǎng)效應(yīng)管有兩種:§1.5場(chǎng)效應(yīng)晶體管N溝道P溝道增強(qiáng)型耗盡型增強(qiáng)型耗盡型N溝道P溝道2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程22N溝道場(chǎng)效應(yīng)管原理簡(jiǎn)介：

N溝道:uDS＝0時(shí)uGS對(duì)導(dǎo)電溝道的控制作用uGS=0UGS(off)<uGS<0uGS≤UGS(off)夾斷電壓VP當(dāng)uGS較小時(shí),耗盡區(qū)寬度有限,存在導(dǎo)電溝道,DS間相當(dāng)于線性電阻。uGS達(dá)到一定值時(shí)(夾斷電壓VP),耗盡區(qū)碰到一起，DS間被夾斷，這時(shí)，即使UDS

0V,漏極電流ID=0A。uGS↓溝道變窄2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程23圖1.4.4

UGS(off)<uGS<0(為定值)且uDS>0的情況uGD>UGS(off)uGD＝UGS(off)uGD<UGS(off)漏端的溝道被夾斷,稱(chēng)為予夾斷。溝道中仍是電阻特性,但為非線性電阻;因電阻各點(diǎn)有壓降！UDS↑則被夾斷區(qū)向下延伸;此時(shí)電流ID由未被夾斷區(qū)域的載流子形成,基本不隨UDS的增加,呈恒流特性。NN2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程24場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性圖1.4.5

場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線圖1.4.6

二條曲線的關(guān)系2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程25圖1.4.13

場(chǎng)效應(yīng)管的符號(hào)及特性N溝道J管P溝道J管N溝道增強(qiáng)型MOSN溝道耗盡型MOSP溝道增強(qiáng)型MOSP溝道耗盡型MOS2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程26第二章基本放大電路放大的概念；放大電路的分類(lèi)放大電路構(gòu)成、各元件的功能及作用放大電路的工作原理(偏置及靜態(tài)工作點(diǎn))放大電路的分析參數(shù)：靜態(tài)工作，放大倍數(shù)，輸入、輸出阻抗，通頻帶放大電路的分析方法：靜態(tài)：估算法；動(dòng)態(tài)：微變等效電路法靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定放大電路的設(shè)計(jì)本章學(xué)習(xí)目的2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程27§2.2基本放大電路的組成和工作原理三極管放大電路有三種形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器為例講解工作原理“共……”以交流電路為依據(jù)2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程282.2.1共射放大電路的基本組成及各元件作用放大元件iC=iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。uiuo輸入輸出？參考點(diǎn)RB+ECEBRCC1C2T2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程29放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)：1、靜態(tài)工作點(diǎn):設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性2、放大電路的偶合方式與靜態(tài)工作點(diǎn):

直接、阻容、變壓器、光電3、靜態(tài)工作點(diǎn)分析:a、直流通路與交流通路

b、直流通路法

c、圖解法2.2.2基本放大電路的工作原理2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程30IBQICQUBEQUCEQ(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2T直流工作時(shí)的輸入、輸出電流、電壓2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程31IBUBEQICUCEuCE怎么變化？假設(shè)uBE有一微小的變化ibtibtictuit三、靜態(tài)工作點(diǎn)與輸入、輸出波形－－圖解法示意2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程32各點(diǎn)波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程33§2.3放大電路的分析方法放大電路分析靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法計(jì)算機(jī)仿真分析步驟：

分離交、直流通路靜態(tài)工作點(diǎn)估算—

根據(jù)確定的電壓點(diǎn)計(jì)算出Q點(diǎn)的參數(shù)。動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算—

微變等效電路法、算AV、ri、ro等。圖解法—

輸入、輸出特性，方程，信號(hào)(動(dòng)態(tài))工作點(diǎn)穩(wěn)定—

√√2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程34已學(xué)電路形式：1、典型共射電路2、分壓式偏置共射電路3、共集電路

(射極輸出器)4、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)：IBQ,ICQ,UCEQ動(dòng)態(tài)分析：微變等效電路;AV,ri,ro靜態(tài)工作點(diǎn)：IBQ,ICQ,UCEQ動(dòng)態(tài)分析：微變等效電路;AV,ri,ro(帶Re)靜態(tài)工作點(diǎn)：IBQ,ICQ,UCEQ動(dòng)態(tài)分析：微變等效電路;AV,ri,ro2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程352.3.1直流通道和交流通道

放大電路中各點(diǎn)的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號(hào)。但是，電容對(duì)交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認(rèn)為它對(duì)交流不起作用，即對(duì)交流短路。而對(duì)直流可以看成開(kāi)路，這樣，交直流所走的通道是不同的。交流通道：只考慮交流信號(hào)的分電路。直流通道：只考慮直流信號(hào)的分電路。信號(hào)的不同分量可以分別在不同的通道分析。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程36一、直流負(fù)載線ICUCEUCE~IC滿(mǎn)足什么關(guān)系？1.三極管的輸出特性。2.UCE=EC–ICRC。ICUCEECQ直流負(fù)載線與輸出特性的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)IB直流通道RB+ECRC2.3.2直流負(fù)載線和交流負(fù)載線2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程37交流負(fù)載線的作法ICUCEECQIB過(guò)Q點(diǎn)作一條直線，斜率為：交流負(fù)載線2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程382.3.3靜態(tài)分析一、估算法（1）根據(jù)直流通道估算IBIBUBERB稱(chēng)為偏置電阻，IB稱(chēng)為偏置電流。+EC直流通道RBRC2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程39（2）根據(jù)直流通道估算UCE、IBICUCE直流通道RBRC392023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程40放大電路的動(dòng)態(tài)分析內(nèi)容：圖解法分析放大電路的波形及放大倍數(shù)晶體管的共射h參數(shù)等效模型基本共射放大電路的動(dòng)態(tài)分析：

（放大倍數(shù)，輸入、輸出阻抗）放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定放大電路的主要性能指標(biāo)2.3.4動(dòng)態(tài)分析2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程41放大電路動(dòng)態(tài)分析的主要內(nèi)容：放大倍數(shù)AV，輸入輸出阻抗RI、RO，頻率響應(yīng)fL、fH（第五章）。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程42ubeibuceicubeuceicrce很大，一般忽略。rbe

ibib

rcerbe

ibibbce等效cbe3.三極管的微變等效電路2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程43二、放大電路的微變等效電路將交流通道中的三極管用微變等效電路代替:交流通路RBRCRLuiuouirbe

ibibiiicuoRBRCRL392023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程44分壓式偏置電路：RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo一、靜態(tài)分析I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路RE射極直流負(fù)反饋電阻CE

交流旁路電容862023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程45I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路算法三：常用的簡(jiǎn)化算法392023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程46二、動(dòng)態(tài)分析+ECuoRB1RCC1C2RB2CERERLuirbeRCRLR'B微變等效電路uoRB1RCRLuiRB2交流通路392023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程47§2.5射極輸出器（共集電路）RB+ECC1C2RERLuiuoRB+ECRE直流通道(+)(+)(-)10222023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程48一、靜態(tài)分析IBIE折算RB+ECRE直流通道392023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程49二、動(dòng)態(tài)分析RB+ECC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo交流通道2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程501.電壓放大倍數(shù)rbeRERLRB2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程512.輸入電阻輸入電阻較大，作為前一級(jí)的負(fù)載，對(duì)前一級(jí)的放大倍數(shù)影響較小且取得的信號(hào)大。rbeRERLRB2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程523.輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS電源置0392023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程53射極輸出器的使用1.將射極輸出器放在電路的首級(jí)，可以提高輸入電阻。2.將射極輸出器放在電路的末級(jí)，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能。3.將射極輸出器放在電路的兩級(jí)之間，可以起到電路的匹配作用。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程542023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程552023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程562023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程57復(fù)合管圖2.6.1NPN+PNP→NPNPNP+NPN→PNPPNP+PNP→PNPNPN+NPN→NPN復(fù)合管的β≈β1β22023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程58第三章多極放大電路的耦合放大電路的耦合方式指的是多極放大電路相連時(shí)連接方式，常用的耦合方式有：直接耦合、阻容耦合、變壓器耦合、光電耦合。電路耦合的選擇需考慮的問(wèn)題主要有：靜態(tài)點(diǎn)是否合適，前后級(jí)的工作點(diǎn)是否影響，電路的頻率響應(yīng)，輸入輸出阻抗，放大倍數(shù)等方面。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程59關(guān)鍵:考慮級(jí)間影響。1.靜態(tài):

Q點(diǎn)同單級(jí)。2.動(dòng)態(tài)性能:方法:ri2=RL1ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2

性能分析2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程60多級(jí)阻容耦合放大器的特點(diǎn)：(1)由于電容的隔直作用，各級(jí)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，分別估算。(2)前一級(jí)的輸出電壓是后一級(jí)的輸入電壓。(3)后一級(jí)的輸入電阻是前一級(jí)的交流負(fù)載電阻。(4)總電壓放大倍數(shù)=各級(jí)放大倍數(shù)的乘積。(5)總輸入電阻ri即為第一級(jí)的輸入電阻ri1。(6)總輸出電阻即為最后一級(jí)的輸出電阻。由上述特點(diǎn)可知，射極輸出器接在多級(jí)放大電路的首級(jí)可提高輸入電阻；接在末級(jí)可減小輸出電阻；接在中間級(jí)可起匹配作用，從而改善放大電路的性能。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程614.1.2基本型差動(dòng)放大器一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)。ui1ui2uoRCR1T1RBRCR1T2RB基本形式的差動(dòng)放大器差動(dòng)放大電路、差動(dòng)輸入2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程62一、結(jié)構(gòu)為了使左右平衡，可設(shè)置調(diào)零電位器:

4.1.3雙電源長(zhǎng)尾式差放(電路改進(jìn))特點(diǎn)：加入射極電阻RE；加入負(fù)電源-UEE

，采用正負(fù)雙電源供電。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEERWRW雙電源的作用：（1）使信號(hào)變化幅度加大。（2）IB1、IB2由負(fù)電源-UEE提供(提供偏置)。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程63結(jié)論：任意輸入的信號(hào):ui1,

ui2，都可分解成差模分量和共模分量。注意：ui1

=uC

+

ud

；ui2=uC-

ud例:ui1=20mV,ui2=10mV則：ud=5mV,uc=15mV差模分量:共模分量:2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程642.Q點(diǎn)的計(jì)算直流通路uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEEIBIC1IC2IBIEIC1=IC2=IC=

IB

UC1=UC2=UCC－IC×RC

UE1=UE2

=－IB×RB－UBE

UCE1=UCE2

=UC1－UE1RWUCE1=UCE2

=UC1－UE1＝UCC－IC×RC＋I(xiàn)B×RB＋UBE

2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程65差模信號(hào)通路T1單邊微變等效電路uod1RBB1EC1RC

ib1ui1rbe1ib1RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程66

rce3

1M

恒流源T3:放大區(qū)RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2E+UCCIC3R2T3R1R3-UEEuCEIB3iCUCE3IC3Q

UCE3靜態(tài)分析：主要分析T3管。VB3

VE3

IE3

IC32023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程67差分放大電路分析(雙入、雙出)靜態(tài)工作點(diǎn)：(無(wú)或忽略RB時(shí))vI1、vI2=0,IE1Q=IE2Q=IE/2=(0.7-VEE)/2REIBQ=IE1Q/(1+β),vCEQ＝VCC-ICQRC+0.7共模放大倍數(shù)：因兩輸入端的輸入相同(vIC)，兩輸出端的變化也一樣(VOC=0)，故AC=0(理想情況，下雙入、雙出)差模放大倍數(shù)：畫(huà)出微變等效電路可得：

Ad=-β(RC∥RL/2)/(Rb+rbe)輸入阻抗：Ri＝2(Rb+rbe)，輸出阻抗：Ro＝2RC，共模抑制比:(CMRR)KCMR＝Ad/Ac∞2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程684.1.5差放電路的幾種接法輸入端接法雙端單端輸出端接法雙端單端雙端輸入雙端輸出：Ad

=Ad1雙端輸入單端輸出：ui1+UCCui2uoC1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBIC3-UEE組合：雙入雙出；雙入單出；單入雙出；單入單出。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程69差放電路四種接法的動(dòng)態(tài)參數(shù)特點(diǎn)1、輸入電阻Ri均為2(Rb+rbe)。2、Ad、Ac、Ro與輸出方式有關(guān)：雙端輸出時(shí)：Ad=-β(RC∥RL/2)/(Rb+rbe)

Ac＝0Ro＝2RC單端輸出：Ad=-β(RC∥RL)/2(Rb+rbe)

AC＝-β(RC∥RL)/[Rb+rbe+2(1+β)Re]，

RO＝RC3、單端輸入時(shí)，若輸入信號(hào)為ui,其差模輸入電壓uid=ui;而共模輸入uic=ui/2，輸出電壓表達(dá)式：uO＝Adui＋Acui/2

4、雙端輸入時(shí)：uid＝ui，uic＝0，uO＝Adui。雙端輸出時(shí)的共模抑制比：KCMR→∞單端輸出時(shí)的共模抑制比：KCMR=|Ad/Ac|=[Rb+rbe+2(1+β)Re]/2(Rb+rbe)2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程70直接耦合互補(bǔ)輸出(簡(jiǎn)述)：

放電電路對(duì)輸出級(jí)的要求：1、低輸出電阻，2、大動(dòng)態(tài)范圍，3、高效率?？紤]到滿(mǎn)足后二個(gè)要求,常選用互補(bǔ)形式的電路結(jié)構(gòu)?；倦娐罚汗ぷ髟恚捍穗娐缝o態(tài)時(shí)Ue=0則：uI>0時(shí),T1導(dǎo)通

uI<0時(shí),T2導(dǎo)通存在問(wèn)題：交越失真！ube<死區(qū)電壓2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程71第四章集成運(yùn)放的組成：一般分為四個(gè)部份：輸入級(jí)(差放)中間級(jí)(主放級(jí))輸出級(jí)(互補(bǔ))偏置電路(電流源)uP－同相端輸入uN－反向端輸入uO－輸出集成運(yùn)放電路方框圖圖4.1.1各信號(hào)均以“地”為公共端2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程72三、集成運(yùn)放各部分作用、特點(diǎn)輸入級(jí)(前置級(jí))：通常為一雙輸入、高性能差動(dòng)放大電路。對(duì)輸入級(jí)的要求：盡量減小零點(diǎn)漂移,盡量提高KCMRR

,

輸入阻抗ri盡可能大。

中間級(jí)(主放級(jí))：運(yùn)放較強(qiáng)的放大能力主要體現(xiàn)在這一級(jí)，多為復(fù)合管共射放大電路。對(duì)中間級(jí)的要求：足夠大的電壓放大倍數(shù)。

輸出級(jí)：輸出線性范圍寬,多為互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)式射隨器。對(duì)輸出級(jí)的要求：主要提高帶負(fù)載能力，給出足夠的輸出電流io

。即輸出阻抗ro小。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程73集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu)（1）通常采用三級(jí)的多級(jí)放大器，輸入級(jí)一般采用差動(dòng)放大器。（2）輸入級(jí)常采用復(fù)合三極管或場(chǎng)效應(yīng)管，以減小輸入電流，增加輸入電阻。（3）輸出級(jí)采用互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)式射極跟隨器，以進(jìn)行功率放大，提高帶負(fù)載的能力。集成運(yùn)放各部分作用、特點(diǎn)

偏置級(jí)：用于設(shè)置各級(jí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，其電路構(gòu)成為各種電流源。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程74

ri

大:幾十k

幾百k

運(yùn)放的常用參數(shù)：KCMR很大

ro

?。簬资?/p>

幾百

Ao

很大:104

107理想運(yùn)放：

ri

KCMR

ro

0Ao

運(yùn)放符號(hào)：＋－u－u+uo－＋＋

u－

u+

uo

Ao國(guó)際符號(hào)國(guó)內(nèi)符號(hào)四、集成運(yùn)放常用參數(shù)、符號(hào)、使用2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程75集成運(yùn)放電壓傳輸特性輸出負(fù)最大值輸出正最大值動(dòng)態(tài)范圍－UOMUOM集成運(yùn)放引入負(fù)反饋

圖7.1.2

電路特點(diǎn)：負(fù)反饋

虛短、虛斷集成運(yùn)放的線性應(yīng)用2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程76

基本鏡像電流源電路由制造工藝和結(jié)構(gòu)完全一致的兩只晶體管T0和T1組成。兩管的基-射極電壓任何時(shí)候都保持相等,即UBE0=UBE1,所以任何時(shí)候都有：

β0=β1=β,IB1=IB0=IB

若忽略穿透電流,則：

IC1=IC0=βIB1=βIB0=βIB

2．基本鏡像恒流源：鏡像電流源圖4.2.12023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程77

輸入電流IR為：

IR=IC1+IB1+IB2=IC1+2IB=(β+2)IB當(dāng)β>>2時(shí),輸出電流

如果能做到IR與晶體管的參數(shù)無(wú)關(guān),則IC1也就穩(wěn)定了。而：當(dāng)滿(mǎn)足EC>>UBE時(shí),上式可簡(jiǎn)化為則有：RRRR11b/211+=RCII即恒流源輸出電流：00R12023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程78比例電流源3.比例電流源(恒流源)：由于V1與V2的發(fā)射結(jié)都處于導(dǎo)通狀態(tài),其伏安特性曲線十分陡峭(因?yàn)榘l(fā)射區(qū)都是重?fù)诫s的),發(fā)射結(jié)正偏壓的微小變化,就會(huì)導(dǎo)致發(fā)射極電流的顯著變化,所以,當(dāng)IE1與IE2相差不大(小于10倍)時(shí),對(duì)應(yīng)的發(fā)射結(jié)正偏壓UBE1與UBE2相差十分微小。因此,在的范圍內(nèi),可以近似認(rèn)為UBE1=UBE2，即：2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程79當(dāng)β>>1時(shí)所以在的范圍內(nèi)改變發(fā)射極電阻比獲得不同的輸出電流2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程801、基于比例電流源的多路電流源多路電流源電路：集成電路有多級(jí)電路，各級(jí)都需要偏置，偏置電流又各不相同，此時(shí)選用多路電流源較合適。多路比例電流源的IR＝(EC-VBE)/(R+Re1)IC1=IR-ΣIB因各管參數(shù)相近:IRRe1≈IE2Re2≈IE3Re3≈IE4Re4由式可見(jiàn):通過(guò)改變Rx就可改變電流具有多路輸出的電流源R2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程812、多集電極管構(gòu)成的多路電流源

圖4.2.7右圖所示為電路多集電極管構(gòu)成的多路電流源。此類(lèi)管當(dāng)基極電流一定時(shí)，各集電極電流之比等于它們的集電區(qū)面積之比。設(shè)圖中各集電區(qū)面積為：S0、S1、S2，對(duì)應(yīng)的電流：IC0、IC1、IC2，則有：IC1/IC0=S1/S0、IC2/IC0=S2/S0再知道IB與任一IC比例即可。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程82第五章主要問(wèn)題伏頻特性、相頻特性波特圖、通頻帶晶體管的混合π參數(shù)等效模型場(chǎng)管的高頻等效模型增益帶寬積概念放大電路的頻響低、中、高頻放大倍數(shù)多極電路頻響參數(shù)計(jì)算集成運(yùn)放頻響、頻率補(bǔ)償頻響與階躍響應(yīng)2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程83頻率特性的一般概念對(duì)含電容電路，1/ωC為電容的容抗。高頻時(shí)容抗1/ωC<<R，電容可視為短路；而低頻時(shí),由于耦合電容的容抗變大,1/ωC<<R不成立，其影響則不能忽略。此時(shí)輸出相對(duì)與輸入將產(chǎn)生衰減。定義:當(dāng)放大倍數(shù)下降到中頻區(qū)放大倍數(shù)的0.707倍時(shí),即時(shí)的頻率稱(chēng)為下限頻率fL?？紤]頻率特性時(shí)的等效電路高通2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程84高通電路的頻響

將復(fù)變量用幅值、相角表示：－－幅頻特性－－相頻特性依上二式分別畫(huà)出幅值、相移隨頻率的變化曲線即得幅頻、相頻特性曲線。討論：當(dāng)f?fL時(shí)，|Au|≈1,φ≈0o

當(dāng)f＝fL時(shí),|Au|＝0.707，φ＝45o

當(dāng)f?fL時(shí),|Au|≈f/fL,|Au|隨f↓下降,f→0，|Au|→0，φ→90o

fL－－高通電路的下限截止頻率fLI2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程85波特圖

放大電路的放大倍數(shù)的變化范圍和輸入信號(hào)頻率的變化范圍通常都很大，為在同一坐標(biāo)系中表示如此寬變化范圍的兩個(gè)量，畫(huà)幅頻、相頻曲線時(shí)常采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)；以此方式得到的幅頻、相頻曲線稱(chēng)為波特圖。波特圖由對(duì)數(shù)幅頻特性和對(duì)數(shù)相頻特性?xún)刹糠纸M成，橫軸用對(duì)數(shù)標(biāo)，縱軸：幅頻特性用對(duì)數(shù)坐標(biāo)(dB)，相頻特性仍用φ表示。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程86高通電路與低通電路的波特圖圖5.1.3高通電路對(duì)數(shù)幅頻特性：當(dāng)f》fL時(shí)，20lg|Au|≈0,φ≈0o;當(dāng)f＝fL時(shí),φ≈45o,20lg|Au|≈-3dB;當(dāng)f《fL時(shí),20lg|Au|≈20lgf/fL

低通電路對(duì)數(shù)幅頻特性：當(dāng)f《fH時(shí)，20lg|Au|≈0,φ≈0o;當(dāng)f＝fH時(shí),φ＝－45o,20lg|Au|≈-3dB；當(dāng)f》fH時(shí),20lg|Au|≈-20lgf/fH

高通低通波特圖的畫(huà)法介紹：波特圖的特點(diǎn)：

幅頻特性:在通頻帶上為0dB,轉(zhuǎn)折頻率處為-3dB,通帶外以±20dB/十倍頻相頻特性:在通頻帶上為0o,轉(zhuǎn)折頻率處為±45o,通帶外以±90o,變化發(fā)生在0.1fI－－10fI之間。近似波特圖:實(shí)際應(yīng)用時(shí)常將波特圖的曲線折線化,拐點(diǎn)fI、0.1fI、10fI2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程87混合π模型的簡(jiǎn)化進(jìn)一步的簡(jiǎn)化1、單向化－－將跨接在b、c兩端的Cμ等效到輸入、輸出端，分別為Cμ′和Cμ″。

2、輸入電容等效為Cπ′,Cπ′?Cμ″，且Cμ″的容抗遠(yuǎn)大于集電極總負(fù)載RL′因此也可不作考慮。3、最終的混合π模型：2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程88單管共射放大電路頻響的波特圖放大倍數(shù)：中頻：低頻：高頻：綜合各頻段的放大倍數(shù)，可見(jiàn)全頻段放大倍數(shù)：2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程89單管共射放大電路的波特圖圖5.4.5

通頻帶：fbw=fH-fL中頻段頻率特性：高頻段頻率特性：?jiǎn)喂芊糯箅娐返牟ㄌ貓D2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程905.5多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)多級(jí)放大電路中有多個(gè)晶體管，在高頻等效電路中多組結(jié)電容，即多個(gè)Cπ′(或Cgs′)，它們組成了多級(jí)高通電路；具有多個(gè)高頻轉(zhuǎn)折頻率。多極阻容耦合電路中有多個(gè)耦合電容和旁路電容，它們構(gòu)成了多級(jí)低通電路，具有多個(gè)低頻轉(zhuǎn)折頻率。確定這種具有多電容回路的電路之截止頻率是接下來(lái)要解決的問(wèn)題。

定性分析、定量估算2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程91多極放大電路頻率特性的定性分析多極放大電路的放大倍數(shù)：Au其對(duì)數(shù)幅頻、相頻特性：先對(duì)兩管放大電路的情況進(jìn)行分析：設(shè)此二電路具有相同的頻響，即：Aum1=Aum2、fL1=fL2、fH1=fH2，2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程92多級(jí)電路截止頻率的估算下限截止頻率：上限截止頻率：兩極電路上下限截止頻率：三級(jí)電路上下限截止頻率：二式用于各級(jí)轉(zhuǎn)折頻率相近時(shí)的計(jì)算2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程93(6-93)第六章放大電路中的負(fù)反饋負(fù)反饋的概念負(fù)反饋的類(lèi)型及分析方法負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程94(6-94)內(nèi)容1、反饋的基本概念及判斷方法

2、負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài)

3、負(fù)反饋放大電路方框圖及一般表達(dá)式4、深度負(fù)反饋放大電路的放大倍數(shù)分析5、負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響 6、負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性 7、(放大電路中其它形式的反饋)2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程95(6-95)6.1反饋、負(fù)反饋的概念凡是將放大電路輸出端的信號(hào)（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號(hào)迭加，就稱(chēng)為反饋。若引回的信號(hào)削弱了輸入信號(hào)，就稱(chēng)為負(fù)反饋。若引回的信號(hào)增強(qiáng)了輸入信號(hào)，就稱(chēng)為正反饋。這里所說(shuō)的信號(hào)一般是指交流信號(hào)，所以判斷正負(fù)反饋，就要判斷反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的相位關(guān)系，同相是正反饋，反相是負(fù)反饋。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程96(6-96)放大器輸出輸入取+加強(qiáng)輸入信號(hào)正反饋用于振蕩器取-削弱輸入信號(hào)負(fù)反饋用于放大器開(kāi)環(huán)閉環(huán)負(fù)反饋的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；穩(wěn)定放大倍數(shù)；提高輸入電阻；降低輸出電阻；擴(kuò)展通頻帶。反饋網(wǎng)絡(luò)±疊加反饋信號(hào)實(shí)際被放大信號(hào)反饋的框圖表示：2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程97(6-97)uouiufui′AF反饋放大電路

的方框圖圖6.1.1

反饋的判斷內(nèi)容、方法：

有無(wú)反饋：輸入、輸出有無(wú)聯(lián)系、反饋網(wǎng)絡(luò)

反饋極性：正、負(fù)反饋，瞬時(shí)極性法

直、交流反饋：與電容有關(guān)四種反饋組態(tài)：電壓、電流，串聯(lián)、并聯(lián)電壓、電流：短路法(輸出端)

串聯(lián)：電壓相加(輸入端)

并聯(lián)：電流相加(輸入端)2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程98(6-98)反饋極性的判斷虛短、虛斷、虛地：虛短：運(yùn)放的凈輸入電壓為0：uN=uP虛斷：運(yùn)放的凈輸入電流為0：iI=0虛地：當(dāng)同相端接地時(shí)，反向端電位為0。iIuNuP→iIuNuP→信號(hào)由同相端輸入時(shí)輸出與輸入同相；由反相端輸入時(shí)輸出與之反向。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程99(6-99)判斷負(fù)反饋的方法——瞬時(shí)極性法假設(shè)輸入(輸出)端信號(hào)有一定極性的瞬時(shí)變化，依次經(jīng)過(guò)反饋、比較、放大后，再回到輸入(輸出)端，若輸出信號(hào)與原輸出信號(hào)的變化極性相反，則為負(fù)反饋。反之為正反饋。如果是電壓反饋，則要從輸出電壓的微小變化開(kāi)始。如果是電流反饋，則要從輸出電流的微小變化開(kāi)始。判斷時(shí)在輸入端也要反映出反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的比較關(guān)系。使得凈輸入增加的反饋－正反饋；使得凈輸入減少的反饋－負(fù)反饋。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程100(6-100)負(fù)反饋的類(lèi)型及分析方法負(fù)反饋的類(lèi)型一、電壓反饋和電流反饋電壓反饋：反饋信號(hào)取自輸出電壓信號(hào)。電流反饋：反饋信號(hào)取自輸出電流信號(hào)。電壓負(fù)反饋：可以穩(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻。電流負(fù)反饋：可以穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻。根據(jù)反饋所采樣的信號(hào)不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。6.2

負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài)2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程101(6-101)根據(jù)反饋信號(hào)在輸入端與輸入信號(hào)比較形式的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)串聯(lián)，即反饋電壓信號(hào)與輸入信號(hào)電壓比較。并聯(lián)反饋：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)并聯(lián)，即反饋信號(hào)電流與輸入信號(hào)電流比較。串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增大；并聯(lián)反饋使電路的輸入電阻減小。二、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端以電壓的形式疊加反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端以電流的形式疊加2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程102(6-102)負(fù)反饋放大電路的一般表達(dá)式1、基本放大電路放大倍數(shù)：2、反饋系數(shù)：3、閉環(huán)放大倍數(shù)：4、環(huán)路放大倍數(shù)：凈輸入量：深度負(fù)反饋：XoXiXfXi′A–+F開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程103(6-103)6.4.4深度負(fù)反饋電路放大倍數(shù)(1)正確判斷反饋組態(tài)。(2)求解反饋系數(shù)。(3)利用反饋系數(shù)求電路的閉環(huán)放大倍數(shù)及電壓放大倍數(shù)。※

引入串聯(lián)負(fù)反饋時(shí)Ui=Uf，引入并聯(lián)負(fù)反饋時(shí)常認(rèn)為US=IfRS?！?/p>

引入電流負(fù)反饋UO=IOR'L※

負(fù)反饋放大電路的參數(shù)A、F、Af、Auf(或Ausf)均同號(hào)。對(duì)于集成運(yùn)放放大電路(單級(jí)時(shí))：同相輸入為串聯(lián)反饋，反相輸入為并聯(lián)反饋。求解深度負(fù)反饋電路放大倍數(shù)的步驟：2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程104(6-104)6.5

負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響1、放大倍數(shù)的穩(wěn)定2、通頻帶加寬3、非線性失真變小4、輸入、輸出阻抗改變5、靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定原因：，即以損失放大倍數(shù)為代價(jià)，換取性能的改善。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程105(6-105)引入負(fù)反饋的一般原則：1、穩(wěn)定工作點(diǎn)－直流負(fù)反饋；改善動(dòng)態(tài)特性－交流負(fù)反饋。2、對(duì)電壓源性信號(hào)源－串聯(lián)負(fù)反饋；對(duì)電流源性信號(hào)源－并聯(lián)負(fù)反饋。3、根據(jù)輸出的要求：需要穩(wěn)定的電壓輸出－電壓負(fù)反饋；需要穩(wěn)定的電流輸出－電流負(fù)反饋。4、電流→電壓－電壓并聯(lián)負(fù)反饋；電壓→電流－電流串聯(lián)負(fù)反饋?！?023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程106運(yùn)算放大器的基本電路電壓跟隨器反相比例運(yùn)算電路高增益反相放大器（書(shū)中）同相比例運(yùn)算電路差分比例運(yùn)算電路反相求和運(yùn)算電路同相求和運(yùn)算電路有哪些放大電路？分析內(nèi)容？分析方法？注意事項(xiàng)？（RP=RN）AU(運(yùn)算關(guān)系)反饋RiRo2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程107二、分析運(yùn)放組成的線性電路的出發(fā)點(diǎn)虛短路虛開(kāi)路放大倍數(shù)與負(fù)載無(wú)關(guān)，可以分開(kāi)分析。uou+_+

+

u–Ii信號(hào)的放大、運(yùn)算有源濾波電路運(yùn)放線性應(yīng)用“虛地”2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程108運(yùn)算放大器的應(yīng)用加減運(yùn)算電路積分和微分運(yùn)算電路對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路測(cè)量放大器2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程109R2_++

R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R6虛短路虛開(kāi)路虛開(kāi)路2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程110uO=-(Rf/R)·(1+2R1/R2)(ui1-ui2)三運(yùn)放構(gòu)成的精密放大器圖7.5.1五、三運(yùn)放電路2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程111常用濾波器內(nèi)容1、理想濾波電路的幅頻特性2、有源濾波電路3、一階低通濾波電路4、簡(jiǎn)單二階低通濾波電路5、二階高通濾波電路6、帶通濾波器、品質(zhì)因素Q7、帶阻濾波器2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程112

低通高通帶通帶阻四種典型(理想)濾波電路的頻率特性

轉(zhuǎn)折頻率、通頻帶2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程113第八章波形發(fā)生、信號(hào)轉(zhuǎn)換：一、內(nèi)容：正弦波發(fā)生器(RC、LC)電壓比較器

(單限、滯回、窗口)非正弦波發(fā)生器(矩形、三角、鋸齒、波形變換)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路

(V-I、V-f、精密整流)2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程114基本放大電路Ao反饋電路F選頻、穩(wěn)幅網(wǎng)絡(luò)正弦波振蕩電路組成：①放大電路：完成基本放大功能。②反饋網(wǎng)絡(luò)：引入正反饋，使電路在無(wú)輸入時(shí)將所需信號(hào)引回輸入端。③選頻網(wǎng)絡(luò)：選出所需頻率信號(hào),以產(chǎn)生正弦波。④穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：以實(shí)現(xiàn)從起振到輸出穩(wěn)定波形的自動(dòng)轉(zhuǎn)換過(guò)程。分類(lèi):(依反饋網(wǎng)絡(luò))RC振蕩器：低頻LC振蕩器：高頻石英晶體:高頻、頻率極其穩(wěn)定。正弦波振蕩電路組成框圖2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程115RC橋式正弦波振蕩電路

圖8.1.7

電路組成：A、R1、Rf組成的基本放大環(huán)節(jié)；R、C組成的串并聯(lián)正反饋及選頻網(wǎng)絡(luò)。尚缺穩(wěn)幅環(huán)節(jié)RC振蕩電路2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程116非線性處理器(一)概述(二)限幅器(三)單限比較器(四)遲滯比較器(五)窗口比較器2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程1171.比較器的閾值

比較器的輸出狀態(tài)發(fā)生跳變的時(shí)刻,所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值叫作比較器的閾值電壓,簡(jiǎn)稱(chēng)閾值；或叫門(mén)限電壓,簡(jiǎn)稱(chēng)門(mén)限。記作UT(UTH、UTL)。

2.比較器傳輸特性(傳輸特性三要素：輸出、閾值、躍變方向)

比較器的輸出電壓uO與輸入電壓uI之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系叫作比較器的傳輸特性，它可用曲線表示，也可用方程式表示。3.比較器的組態(tài)

若輸入電壓uI從運(yùn)放的“-”端輸入，則稱(chēng)為反相比較器；若輸入電壓uI從運(yùn)放的“+”端輸入，則稱(chēng)為同相比較器。(一)概述幾個(gè)重要概念：2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程118滯回比較器及其電壓傳輸特性

圖8.2.9

滯回比較器分析：……±UT＝±UZ?R1/(R1+R2)起始、uI絕對(duì)<uP時(shí)，uO＝+UZ,uP＝UZR1/(R1+R2)＝+UTuI↑直到uI>+UT后，uO＝-UZ,uP＝-UZR1/(R1+R2)＝-UTuI↓直到uI<uP(＝-UT)時(shí)，uO＝+UZ。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程119下行遲滯比較器兩種電路傳輸特性的比較:－++uoRR2R1uiuoui0Uom-UomUHUL－++uoRR2R1uiURuoui0Uom-UomUHUL2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程120電壓比較器

電壓傳輸特

性舉例圖8.2.2

單限比較器滯回比較器雙限比較器電壓比較器電路分析的注意事項(xiàng)：①運(yùn)放工作在非線性區(qū)，uO=±UOM；②用電壓傳輸特性描述輸入輸出電壓函數(shù)關(guān)系；③電壓傳輸特性三要素:±UOM;±UT;躍變方向。④UOM取決于限幅電路;uP=uN時(shí)的uI為UT;躍變方向取決于輸入電壓作用于同相端還是反向端。2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程121波形發(fā)生電路方波發(fā)生器三角波發(fā)生器鋸齒波發(fā)生器壓頻轉(zhuǎn)換①②③④⑤<>2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程122一、電路結(jié)構(gòu)上下門(mén)限電壓：(先對(duì)比較器作分析)下行遲滯比較器，輸出經(jīng)積分電路再輸入到此比較器的反相輸入端。－++RR1R2C+ucuo–方波發(fā)生器－++uoRR2R1ui2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程1230UHuctULUOMuo0t-UOMT輸出波形：－++RR1R2C+ucuo–2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程124一階RC電路三要素法簡(jiǎn)介：如考慮充電的起始狀態(tài)，則：uc0UHtULT1T2T/2為?2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程125思考：點(diǎn)b是電位器RW的中點(diǎn)，點(diǎn)a和點(diǎn)c是b的上方和下方的某點(diǎn)。試定性畫(huà)出電位器可動(dòng)端分別處于a、b、c三點(diǎn)時(shí)的uo-uc

相對(duì)應(yīng)的波形圖。－-+++RWR1R2CucuoD1D2abc矩形波發(fā)生器2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程126反向積分電路方波發(fā)生器電路一：方波發(fā)生器

矩形波

積分電路

三角波－++RR1R2C+uc-++RR2Cuo此電路要求前后電路的時(shí)間常數(shù)配合好，不能讓積分器飽和。三角波發(fā)生器2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程127全波精密整流電路及其波形

圖8.4.7

工作原理：2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程128第十章直流穩(wěn)壓電源§10.1直流穩(wěn)壓電源的組成和功能§10.2整流電路§10.3濾波電路§10.4穩(wěn)壓電路§10.5集成穩(wěn)壓電源§10.6開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程129電源變壓器:

將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路整流電路:

將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓u3。濾波電路:

將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路:

清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓uo的穩(wěn)定?！?0.1直流穩(wěn)壓電源的組成和功能2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程130電源變壓器:

將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路整流電路:

將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓u3。濾波電路:

將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路:

清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓uo的穩(wěn)定?！?0.1直流穩(wěn)壓電源的組成和功能2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程131整流電路半波整流全波整流橋式整流倍壓整流電路結(jié)構(gòu)整流原理元件參數(shù)整流輸出參數(shù)2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程132uo(4)輸出電壓平均值（Uo(AV)）：(1)輸出電壓波形：u1u2aTbDRLuoiL(3)二極管上承受的最高電壓：(2)二極管上的平均電流：ID=IL(5)輸出電流平均值(Uo):2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程133§10.2.2單相全波整流電路的工作原理u1u2aTbD1RLuoD2u2iL(4)uo平均值Uo：Uo=0.9U2(1)輸出電壓波形：(2)二極管上承受的最高電壓：uo(3)二極管上的平均電流：2023/12/6溫醫(yī)生物醫(yī)學(xué)工程134u2>0時(shí)D1,D3導(dǎo)通D2,D4截止電流通路:A

D1

RL

D3Bu2<0時(shí)D2,D4導(dǎo)通D1,D3截止電流通路:B

D2

RL

D4A輸出是脈動(dòng)的直流電