模電知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)總結(jié)

總的來說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。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/UIAI

=I

O/

I

I（2）電流放大倍數(shù)定義為:（3）互阻增益定義為:Ar=UO/IIAg=IO/UI（4）互導(dǎo)增益定義為: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。輸入電阻Ri=ui

/

ii一般來說Ri越大越好。Ri越大

ii就越小

從信號(hào)源索取的電流越小。當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)

Ri越大

ui就越接近uS。輸入端iiuiRiuSRS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)去的等效電阻。決定了放大電路帶負(fù)載的能力。輸出端Rou’o輸出端AuuS

~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。.I’o.=

U’ooRL

∞

,US

0R輸出電阻的定義4.通頻帶通頻帶fBW=fH–fL放大倍數(shù)隨頻率變化曲線——幅頻特性曲線fAAm0.7AmfL

下限截止頻率上限截fH止頻率3dB帶寬湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院主講:胡仕剛o+Uo(sat)-Uo(sat)實(shí)際特性理想特性u(píng)+

-

u-開環(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。Vo=Avo(vp-vN)差模輸入電阻r

i

d→∞開環(huán)輸出電阻

r

o→04）共模抑制比KCMRR→∞理想運(yùn)放及其分析依據(jù)理想化條件[1）開環(huán)電壓放大倍數(shù)

Auo→∞

Avo(vp-vN)

VpvNvo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。(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

V

14

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)，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡稱虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。理想運(yùn)算放大器的特性(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路，且輸入電阻越大，兩輸入端越接近開路。“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路，這一特性稱為虛假開路，簡稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。下面舉兩個(gè)例子說明虛短和虛斷的運(yùn)用。幾種常見的基本運(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3.13.2

PN3.33.43.53.1.4

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)體的結(jié)合面上形成如下物理過程:因濃度差

多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)

由雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)

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。3.2.2 PN結(jié)形成PN結(jié)加正向電壓時(shí)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)低電阻呈現(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?.2.3

PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)V-I特性表達(dá)式v

D

/

VTiD

IS

(e

1)其中IS—

—

反向飽和電流VT—

—

溫度的電壓當(dāng)量PN結(jié)的伏安特性且在常溫下

T=30KqTV

kT

0.026

V

26

mV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結(jié)的反向擊穿。熱擊穿——不可逆雪崩擊穿齊納擊穿電擊穿——可逆3.2.4 PN結(jié)的反向擊穿一、PN結(jié)的伏安方程DTu /

nV

1)iD

IS

(e反向飽和電流10-8---10-14A溫度的電壓當(dāng)量T

kTVq電子電量玻爾茲曼常數(shù)1.38*10-23J/K當(dāng)T=30(27

C)VT

=

26

mV3.3.2二、二極管的伏安特性O(shè)uD

/ViD

/mA正向特性VthiD

=

0(硅管)(鍺管)thV =

0.5V0.1

VV

VthDi

急劇上升0

V

VthVD(on)=(0.6

0.8)V

硅管0.7

V(0.2

0.4)V

鍺管0.3

V反向特性死區(qū)電壓V(BR)反向擊穿

V(BR)

>

V

>

0iD

=IS

<0.1

A(硅)幾十

A(鍺)反向電流急劇增大(反向擊穿)

V

>

U(BR)

3.4.2

二極管電路的簡化模型分析方法

1)分段線性化得到二極1.二極管V-I特性的建模v

D

VT將指數(shù)模型iD

IS

(e管特性的等效模型。1理想模型（a）V-I特性（b）代表符號(hào)（c）正向偏置時(shí)的電路模型（d）反向偏置時(shí)的電路模型2恒壓降模型a

V-I特性b

電路模型3折線模型a

V-I特性b

電路模型4小信號(hào)模型v

s

=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)。v

s

=Vmsin

t

時(shí)

Vm<<VDD

,

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。sDDDD

1

(V

v

)RRi

1

v過Q點(diǎn)的切線可以等效成一個(gè)微變電阻D

v

Dd

ir即v

D

/

VT

IS

(e

1)根據(jù)iD得Q點(diǎn)處的微變電導(dǎo)QgD

Tdd

v

V

diD

ISQev

D

/

VTTV

I

Ddd1

VTg

Ir

則D常溫下

T=30KdI

D

I

D

(mA

)V

26(mV

)r

T

QTV

iDa

V-I特性b

電路模型特別注意小信號(hào)模型中的微變電阻rd與靜態(tài)工作點(diǎn)Q有關(guān)。該模型用于二極管處于正向偏置條件下

且v

D>>VT

。a

V-I特性b

電路模型一

穩(wěn)壓二極管結(jié)構(gòu)

面接觸型硅二極管主要特點(diǎn)正向特性同普通二極管反向特性較大的

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。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IzmaxU/VIzminIzmaxI/mAUz0(a)圖形符號(hào)(b)伏安特性303.5湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院主講:胡仕剛半導(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。NPN型管結(jié)構(gòu)示意圖PNP型管結(jié)構(gòu)示意圖NPN管的電路符號(hào)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，通過載4.1.2

放大狀態(tài)下BJT的工作原理流子傳輸體現(xiàn)出來的。外部條件[發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏1.內(nèi)部載流子的傳輸過程由于三極管內(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

JunctionTransistor)。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IE=IB+

ICIC=

InC+

ICBO放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過程2.電流分配關(guān)系設(shè)

傳輸?shù)郊姌O的電流

發(fā)射極注入電流

I

nC即根據(jù)傳輸過程可知

IE=IB+

ICIC=

InC+

ICBOIE通常

IC

>>

ICBO則有

ICIE

為電流放大系數(shù)。它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

=0.9

0.99

。放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過程1

又設(shè)

B

ICEO

是另一個(gè)電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

>>1

。根據(jù)

IE=IB+

IC

IC=

InC+

ICBOE

I

nCI且令

ICEO=

(1+

)

ICBO

（穿透電流）BC

CEOI

I時(shí)，

IC

則

IC

當(dāng)

I

I2.電流分配關(guān)系3.三極管的三種組態(tài)BJT的三種組態(tài)共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示]共基極接法

基極作為公共電極，用CB表示]共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示。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)這一傳輸過程的兩個(gè)條件是[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。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(v

BE)

v

CE=const當(dāng)v

CE=0V時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。當(dāng)v

CE≥1V時(shí)，v

CB=v

CE

-v

BE>0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收 集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的v

BE下IB減小，特性曲線右移。1.輸入特性曲線（以共射極放大電路為例）共射極連接2.

輸出特性曲線iC=f(v

CE)

iB=const輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域:飽和區(qū)

iC明顯受v

CE控制的區(qū)域該區(qū)域內(nèi)

一般v

CE

0.7V

(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。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)v

BE小于死區(qū)電壓。放大區(qū)iC平行于v

CE軸的區(qū)域曲線基本平行等距。此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏。4.1.3 BJT的V-I

特性曲線極限參數(shù)集電極最大允許電流ICM集電極最大允許功率損耗PCMPCM=

ICVCE4.1.4 BJT的主要參數(shù)

V(BR)CEO—

—

基極開路時(shí)集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓。

根據(jù)v

s的波形在BJT的輸入特性曲線圖上畫出v

BE

、iB

的波形2.動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析v

s

Vsm

sin

ω

t

VBB

v

s

iB

Rbv

BE

根據(jù)iB的變化范圍在輸出特性曲線圖上畫出iC和v

CE

的波形2.動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析

VCC

iC

Rcv

CE3.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)模型的意義由于三極管是非線性器件分析非常困難。建立小信號(hào)模型建立小信號(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)作線性電路來處理。這樣就使得放大電路的就是將非線性器件做線性化處理

從而簡化放大電路的分析和設(shè)計(jì)。BJT的H參數(shù)及小信號(hào)模型

H參數(shù)的確定一般也用公式估算

rbe

忽略

r’erbe=

rbb’

+

(1+

)re其中對(duì)于低頻小功率管

rbb’≈200

則EQbeI (

mA

)r

200

(1

)

26(

mV

)EQ

EQI

(mA

)

I

(mA

)V (mV

) 26

(mV

)er

T

而(T=300K)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[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

。求出靜態(tài)工作點(diǎn)處的微變等效電路參數(shù)

和rbe

。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。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

輸出電阻最小用于輸入級(jí)、輸出級(jí)或緩沖級(jí)。共基極放大電路頻率特性好?？芍挥须妷悍糯笞饔脹]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A

A (

f)

(

f)u

u幅頻特性[電壓放大倍數(shù)的模|Au|與頻率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

(f)

—

相頻特性Au(f)—

幅頻特性4.6

放大電路的頻率響應(yīng)f|Au

|fLfH|

Auo

|0.707|

Auo

|通頻帶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f–180°–270°

相頻特性

–90°O基本放大電路

多級(jí)放大電路一級(jí)級(jí)間耦合耦合方式級(jí)與級(jí)之間的連接??

直接耦合②

阻容耦合③

變壓器耦合④

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)

??

低頻特性好

可放大變化緩慢的信號(hào)②

易于集成化。缺點(diǎn)

??

Q點(diǎn)相互影響②

電平偏移③

存在零點(diǎn)漂移簡稱零漂

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)的輸出端通過電容接到后級(jí)的輸入端稱為阻容耦合。優(yōu)點(diǎn)

Q點(diǎn)相互獨(dú)立缺點(diǎn)

??

低頻特性差②

不便于集成化。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。不能放大變化緩慢的低頻信號(hào)3、變壓器耦合將前級(jí)的輸出端通過變壓器接到后級(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②

能實(shí)現(xiàn)阻抗變換。便于分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試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、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o1

i2

o2

i3 o(n-1)

inU

U

、U

U

、

、U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

inoi

i

i2u

A

A

A

u1

u2

uno2

A

o

o1

即AA

j

1nu

uj

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β1

β2，ICEO1

ICEO2VBE2

=

VBE1

IE2IC2

=

IC1=

IE1當(dāng)BJT的β較大時(shí)

基極電流IB可以忽略Io

IC2≈IREFR

VEEV

V

(

V

)

V

CC

BE

EE

CCR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I

B

2)

1CE

2

(

i

C

2o

v

rcer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v

id=

v

i1

v

i2差模信號(hào)21=v

ic(v

i1

v

i2

)共模信號(hào)idvv

d=

v

oA差模電壓增益ic=

v

o

v

cvA共模電壓增益

Av

d

v

id

Av

c

v

icv

o

=

v

o

v

o總輸出電壓其中

v

o

—

—

差模信號(hào)產(chǎn)生的輸出ov

—

—

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)v

c

v

d

CMRK

=AA6.2.1

差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)2.有關(guān)概念根據(jù)2ici1v

=

v

v

id2v

i2

=

v

ic

v

idv

id=

v

i1

v

i22i2i1icv=

1

(v

v

)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)，而于輸入方式無關(guān)，即輸入方式無論是單端輸入還是雙端輸入，只要是雙端輸出，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7.1.1

什么是反饋電壓或電流hfeibvceIb

icvbe

hrevcehiehoe將電子系統(tǒng)輸出回路的電量送回到輸入回路的過程。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)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信號(hào)反饋通路——信號(hào)反向傳輸?shù)那篱_環(huán)——無反饋通路閉環(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。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)象決定電壓反饋電流反饋反饋信號(hào)xf和輸出電壓成比例反饋信號(hào)xf與輸出電流成比例即xf=Fv

o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—

電壓反饋。將負(fù)載短路反饋量仍然存在—

—

電流反饋。未接負(fù)載時(shí)輸出對(duì)地短路反饋量為零—電壓反饋電流反饋反饋通路反饋通路7.2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)反饋放大電路電流并聯(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)反饋放大電路特點(diǎn)輸入以電壓形式求和

KVL

v

id=v

i-v

f穩(wěn)定輸出電壓電壓控制的電壓源R

L

↓

→

v

o↓

→

v

f↓

→

v

id(=

v

i

v

f)↑v

o↑7.2.2

電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路i

id=i

i-i

f特點(diǎn)輸入以電流形式求和

KCL穩(wěn)定輸出電壓電流控制的電壓源7.2.3

電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路特點(diǎn)輸入以電壓形式求和

KVLv

id=v

i-v

f穩(wěn)定輸出電流電壓控制的電流源

RLiov

f

(=io

Rf

)iv一定時(shí)v

i

dio7.2.4

電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路特點(diǎn)輸入以電流形式求和

KCL穩(wěn)定輸出電流電流控制的電流源i

id=i

i-i

f具有恒壓特性具有恒流特性串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋電壓負(fù)反饋電流負(fù)反饋輸入端電壓求和

KVL輸入端電流求和

KCL穩(wěn)定輸出電壓穩(wěn)定輸出電流7.3

負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式1.2.3.1.閉環(huán)增益的一般表達(dá)式開環(huán)增益x

idA

x

ox

oF

x

f反饋系數(shù)i

x

ofxA閉環(huán)增益因?yàn)閤

id

x

i

xf所以fA

x

ofi

idx

o

x

ox

x

x

x

o

/

A

x

o

F

已知1

AFA

x

i

x

id

xf閉環(huán)增益的一般表達(dá)式即A

A

1

AFf7.3

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)頻率的影一般負(fù)反饋(1

A

F

)

稱為反饋深度(1) 1

A

F

1

時(shí)，F(xiàn)A

A

，(2) 1

A

F

1

時(shí)，深度負(fù)反饋正反饋F(3) 1

A

F

1

時(shí)，

A

A

，(4) 1

A

F

0

時(shí)，F(xiàn)A

，自激振蕩f響時(shí)

A

、A和F分別用、

和

表示。fAAF

即A

A

1

A

F

fend7.3

負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式7.47.4.27.4.37.4.47.4.1特別注意表7.4.1的內(nèi)容負(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

—

—增大輸入電阻并聯(lián)負(fù)反饋

—

—減小輸入電阻電壓負(fù)反饋

—

—減小輸出電阻穩(wěn)定輸出電壓電流負(fù)反饋

—

—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end7.51.2.1.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)1

A

F

1由于1

A

F

A

F

A

f則A

F

A

1

又因?yàn)閕

o

fAX

X

o

f

X

F

X

代入上式得fX

X

也常寫為

x

xf

iiX

X

X

0id

i

f由此可得深度負(fù)反饋條件下基本放大電路“兩虛”的概念id輸入量近似等于反饋量x

0

凈輸入量近似等于零1.深度負(fù)反饋的特點(diǎn)

0i

v

ididri虛斷深度負(fù)反饋條件下xid=xi-xf

0串聯(lián)負(fù)反饋

輸入端電壓求和v

id=v

i-v

f

0

虛短并聯(lián)負(fù)反饋

輸入端電流求和i

id=i

i-i

f

0

虛斷v

id=i

idri

0

虛短8.11.2.8.0

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[Pomax

大，三極管極限工作

=Pomax

/PV

要高失真要小一、主要技術(shù)指標(biāo)最大輸出功率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Po

IoUo。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。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)。晶體管集電極電流最大時(shí)接近ICM

（集電極最大允許電流）晶體管管壓降最大時(shí)接近V（BR）CEO晶體管耗散功率最大時(shí)接近PCM（集電極最大允許耗散功率）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)通情況劃分甲類

一個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通乙類

導(dǎo)通角等于180°甲乙類

導(dǎo)通角大于180°丙類

導(dǎo)通角小于180°

8.2—

—簡化電路帶電流源詳圖的電路圖特點(diǎn)

電壓增益近似為1

電流增益很大

可獲得較大的功率增益

輸出電阻小

帶負(fù)載能力強(qiáng)。8.38.3.28.3.38.3.1BJT8.3.1

乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路

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(OutputCapacitorless)互補(bǔ)功率放大電路。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QiC

1OVC

C

vC

E

1iB

=常數(shù)Icm

1AVC

ESVomBiC

1QiB

=常數(shù)OvC

EiC

2OVC

E

SVC

E

SBAIcm2IcmVo

m2

Vo

m圖解分析

3.

分析計(jì)算)

2Lomax=

2

V

CC

2

RL(V

V

CC

CES

2

RL2（1）最大不失真輸出功率Pomax(V

CC

V

CES

)

2RP實(shí)際輸出功率PoL2LPo

=

Vo

I

oVV

Vom

om

2

R

om

2 2

RiC

1iC

2Icm2

IcmQVCE

SiB

=常數(shù)Vom2

VomVCE

SOOvCEBA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=Vom

VCC時(shí)，可獲得最大功率輸出。PT1

=0LCC

oR

π

v(V

v

)

o

d(

t)12π

3.

分析計(jì)算（2）管耗PT單個(gè)管子在半個(gè)周期內(nèi)的管耗兩管管耗0CC

Vom

sin

t(V

Vom

sin

t)

d(

t)

π(

1

2π10RL2RLRLVCC

Vomsin2

t)

d(

t)

sin

t

Vom

π22π1

V

V

VRL

π

4(

CC

om

om

)

PT

=

PT1

PT2

RL

π

422

V

V

V(

CC om

om

)最大管耗與最大輸出功率的關(guān)系[)2T11

(VCCVom

VomR

π

4LP

因?yàn)閇令dPT1/dVom=0，則[4πomCCV

V時(shí)，具有最大管子功耗。CCCComπ即[

當(dāng)

V

2

V

0.6V

42

22

π12

VCC

(

VCC

)

LRPT

1

mLRV2

CC

1

V

22

2π

2

2

R

L

1

2V

CC

CC

L2omax2

RV

CC

因?yàn)镻om2T1mL

0.2

PP

1

VCC

2

R選管依據(jù)之一

3.

分析計(jì)算（3）電源供給的功率PVPV

=

Po

PT

LπR2VCCVom當(dāng)VomL2CC2

Vπ

RVm

VCC

時(shí)，P

VCCVom

πPV

4（4）效率

=

Po

CC

V

時(shí)，om當(dāng)V

π

78.5

%4L2LPo

=

Vo

I

o2

RV

V

om

om

Vom2 2

R因?yàn)?22

V

V

V(

CC om

om

)4LR

PT每只BJT的最大允許管耗PCM必須大于PTlm

0.2Pom]考慮到當(dāng)T2導(dǎo)通時(shí)，當(dāng)-vCE2

0時(shí)，vCE1具有最大值，且等于2VCC。因此，應(yīng)選用V(BR)CEO

>2VCC的管子]通過BJT的最大集電極電流為VCC

RL，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)必須滿足下列條件[8.48.4.28.4.1

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，交越失真波形uiuott00靜態(tài)偏置可克服交越失真動(dòng)態(tài)工作情況二極管等效為恒壓模型#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8.4.1設(shè)甲T3已乙有類合雙適電源互補(bǔ)對(duì)稱電路的靜態(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

(0.6~

0.7V)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。

VBE4221RVCE4R

R

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VK

VC≈VCC/2

電容C充電達(dá)到穩(wěn)態(tài)

。當(dāng)有信號(hào)v

i時(shí)負(fù)半周T1導(dǎo)通

有電流通過負(fù)載RL

同時(shí)向C充電正半周T2導(dǎo)通

則已充電的電end容C通過負(fù)載RL放電。只要滿足RLC>>T信可充當(dāng)原來的

VCC。電容C就計(jì)算Po、PT、PV和PTm的公式必須加以修正以VCC/2代替原來公式中的VCC。湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院主講:胡仕剛9.11.基本概念濾波器

是一種能使有用頻率信號(hào)通過而同時(shí)抑制或衰減無用頻率信號(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A(

s

)

Vo

(

s

)Vi

(

s

)A(

j

)

A(

j

)

e

j

(

)

A(

j

)

(

)其中s

j

時(shí)

有A(

j

)

(

)

—

—

相位角—

—

模

幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)群時(shí)延響應(yīng)

(

)

d

(

)

(

s)d

9.12.分類1)按電路功能分類低通

LPF高通

HPF帶通

BPF帶阻

BEF全通

APFend9.19.51.

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X

X

X

a

i

f若環(huán)路增益A

F

1則X

X

，a

f去掉X

，X

仍有穩(wěn)定的輸出。i

o又

A

F

A

F

AF

a

f

a

f所以振蕩條件為A(

)

F

(

)

1振幅平衡條件

a

(

)

f

(

)

2nπ相位平衡條件只有正反饋才能產(chǎn)生