模擬電子技術基礎（微課版 ）課件鄧天平 第6-10章 模擬集成電路-直流穩(wěn)壓電源

模擬電子技術基礎第一章緒論 第二章集成運算放大器的基本應用 第三章半導體二極管及其基本電路 第四章雙極結型三極管及基本放大電路 第五章場效應晶體管及放大電路 第六章模擬集成電路

第七章反饋放大電路 第八章信號處理與信號產(chǎn)生電路 第九章功率放大器電路 第十章直流穩(wěn)壓電源6模擬集成電路6.1引言6.2差分式放大電路6.3電流源電路及其應用6.4典型的集成運算放大器6.5集成運算放大器的主要技術指標6.6單電源供電的集成運算放大器應用電路6.7模擬乘法器6.1引言6.1.1模擬集成電路的特點6.1.2集成運算放大器組成6.1.3直接耦合多級放大電路的零點漂移

集成電路分類集成電路按其功能分數(shù)字集成電路模擬集成電路模擬集成電路類型集成運算放大器；集成功率放大器；集成高頻放大器；集成中頻放大器；集成比較器；集成乘法器；集成穩(wěn)壓器；集成數(shù)/模和模/數(shù)轉換器等。6.1.1模擬集成電路的特點（2） 為了克服直接耦合電路的溫度漂移，常采用差分放大電路。（3） 在芯片上制作三極管比較方便，盡量采用BJT管或MOS管代替電阻、電容和二極管等元件。（4）單個元器件的精度不易控制，但在同一硅片上用相同工藝制造出來的元器件性能比較一致，對稱性好，相鄰元器件的溫度差別小，因而同一類元器件的溫度特性也基本一致。（1） 電阻和電容的值不宜做得太大，電路結構上采用直接耦合方式?；谥圃旃に嚕M集成電路有以下特點：6.1.2集成運算放大器組成輸入級：前置級，多采用差分放大電路。利用電路參數(shù)的對稱性抑制零點漂移和干擾信號，以便提高整個電路的性能。中間級：主放大級，多采用共射放大電路。要求有足夠的放大能力。輸出級：功率級，多采用互補對稱功率放大電路。要求Ro小，最大不失真輸出電壓盡可能大。偏置電路：為各級放大電路設置合適的靜態(tài)工作點。采用電流源電路。實質(zhì)上是一個具有高放大倍數(shù)的多級直接耦合放大電路。6.1.3直接耦合多級放大電路的零點漂移現(xiàn)象輸入信號為零時，輸出電壓不為零且緩慢變化的現(xiàn)象。產(chǎn)生零漂的主要原因：溫漂指標：（1）溫度變化引起，也稱溫漂（2）電源電壓波動溫度每升高1oC，輸出漂移電壓按電壓增益折算到輸入端的等效輸入漂移電壓值。零點漂移（簡稱零漂）：當放大電路的輸入端短路時，輸出端仍有緩慢變化的電壓產(chǎn)生，即輸出電壓偏離原來的起始點而上下波動。6.1.3直接耦合多級放大電路的零點漂移現(xiàn)象例6.1.1

有兩個直接耦合的放大電路A和B，假設A的電壓增益為1000，B的電壓增益為200，它們在相同的環(huán)境溫度下工作，其輸出端的零漂均為1V，試問哪個電路的零漂會更嚴重？解：因為兩個電路工作的環(huán)境溫度相同，所以只需要將輸出漂移電壓折合到輸入端，等效輸入漂移電壓大的電路，其零漂的影響會更嚴重。對于放大電路A，有對于放大電路B，有可見，在相同的環(huán)境溫度下工作時，放大電路B的零漂會更嚴重。6.2差分式放大電路6.2.1差分式放大電路的組成6.2.2差分式放大電路的輸入和輸出方式6.2.3差模信號和共模信號6.2.4差分放大電路的靜態(tài)分析6.2.5差分放大電路的動態(tài)分析6.2.6具有電流源的差分放大電路6.2.7差分放大電路的傳輸特性6.2.8恒流源差分放大電路的Multisim仿真6.2.1基本差分式放大電路的組成雙端輸出雙端輸入6.2.2差分式放大電路的輸入和輸出方式雙端輸出雙端輸出雙端輸入雙端輸入單端輸出單端輸出單端輸入單端輸入6.2.3差模信號和共模信號差分式放大電路輸入輸出結構示意圖差模信號共模信號差模電壓增益共模電壓增益總輸出電壓其中——差模信號產(chǎn)生的輸出——共模信號產(chǎn)生的輸出共模抑制比反映抑制零漂能力的指標6.2.3差模信號和共模信號根據(jù)有

共模信號相當于兩個輸入端信號中相同的部分差模信號相當于兩個輸入端信號中不同的部分共模信號大小相等，相位相同；差模信號大小相等，相位相反。用vid、vic表示vi1和vi2

6.2.3差模信號和共模信號共模信號大小相等，相位相同；差模信號大小相等，相位相反。用vid、vic表示vi1和vi2

6.2.4差分放大電路的靜態(tài)分析列輸入回路的電壓方程，有6.2.5差分放大電路的動態(tài)分析1．差模輸入與差模特性6.2.4差分放大電路的動態(tài)分析（1）差模電壓增益Avd6.2.4差分放大電路的動態(tài)分析（2）差模輸入電阻Rid（3）輸出電阻Ro雙端輸出時，單端輸出時，6.2.5差分放大電路的動態(tài)分析2．共模輸入與共模特性6.2.5差分放大電路的動態(tài)分析雙端輸出時，單端輸出時，6.2.5差分放大電路的動態(tài)分析（3）共模抑制比KCMR為了提高KCMR，選用的Re阻值要大；在實際電路中，常采用直流電阻小、交流電阻大的電流源來代替Re。雙端輸出，理想情況單端輸出抑制零漂能力6.2.5差分放大電路的動態(tài)分析3．單端輸入特性其電路如右圖6.2.5差分放大電路的動態(tài)分析6.2.5差分放大電路的動態(tài)分析6.2.5差分放大電路的動態(tài)分析6.2.5差分放大電路的動態(tài)分析6.2.5差分放大電路的動態(tài)分析6.2.6具有電流源的差分放大電路6.2.6具有電流源的差分放大電路電路的靜態(tài)工作點6.2.6具有電流源的差分放大電路6.2.6具有電流源的差分放大電路6.2.7BJT差分式放大電路的傳輸特性vid=vBE1-

vBE2根據(jù)可得傳輸特性曲線

iC1，iC2＝f（vid）6.2.7BJT差分式放大電路的傳輸特性6.3電流源電路及其應用6.3.1電流源電路6.3.2以電流源作為有源負載的放大電路6.3.1電流源電路負載Rc的值在一定范圍內(nèi)變化時，IC2的電流值將保持不變，反映出IC2的恒流特性。T1、T2的參數(shù)全同1.基本鏡像電流源電路6.3.1電流源電路1.基本鏡像電流源電路動態(tài)電阻一般ro在幾百千歐以上6.1.2BJT電流源電路其他形式1.鏡像電流源6.3.1電流源電路2.改進型鏡像電流源電路6.3.1電流源電路由于很小，所以IC2也很小。ro≈rce2（1＋）

3.微電流源6.3.1電流源電路6.3.1電流源電路6.3.1BJT電流源電路T1、R1和T4支路產(chǎn)生基準電流IREFT1和T2、T4和T5構成鏡像電流源T1和T3，T4和T6構成了微電流源4.組合電流源*6.3.2以電流源作為有源負載的放大電路*6.3.2以電流源作為有源負載的放大電路*6.3.2以電流源作為有源負載的放大電路*6.3.2以電流源作為有源負載的放大電路靜態(tài)IE6

IREFIO

＝IE5差模電壓增益（負載開路）則單端輸出的電壓增益接近于雙端輸出的電壓增益*6.3.2以電流源作為有源負載的放大電路差模輸入電阻Rid＝2rbe輸出電阻*6.3.2以電流源作為有源負載的放大電路共模輸入電阻*6.3.2以電流源作為有源負載的放大電路6.4典型的集成運放6.4.1BJT型LM741集成運算放大器6.4.2CMOSMC14573型集成運放6.4.1BJT型LM741集成運算放大器原理電路6.4.1BJT型LM741集成運算放大器簡化電路6.4.2CMOSMC14573型集成運放1.電路結構和工作原理引腳排列頂視圖6.5集成運放的主要技術指標6.5.1輸入直流誤差特性6.5.2差模特性6.5.3共模特性6.5.4大信號特性

6.5.5電源特性6.5.1輸入直流誤差特性（輸入失調(diào)特性）1.輸入失調(diào)電壓VIO

輸入電壓為零時，為了使輸出電壓為零，在輸入端加的補償電壓。一般約為±（1～10）mV。超低失調(diào)運放為（1～20）

V。高精度運放OP-117VIO=4V。MOSFET達20mV。2.輸入偏置電流IIB

集成運放兩個輸入端靜態(tài)電流的平均值IIB＝（IBN＋IBP）/2BJT為10nA～1

A；MOSFET運放IIB在pA數(shù)量級。6.5.1輸入直流誤差特性（輸入失調(diào)特性）3.輸入失調(diào)電流IIO

輸入電壓為零時流入放大器兩輸入端的靜態(tài)基極電流之差，即IIO＝|IBP－IBN|。一般約為1nA～0.1

A。

4.溫度漂移（1）輸入失調(diào)電壓溫漂

VIO/

T（2）輸入失調(diào)電流溫漂

IIO/

T6.5.2差模特性1.開環(huán)差模電壓增益Avo和帶寬BW開環(huán)差模電壓增益Avo開環(huán)帶寬BW

(fH)單位增益帶寬

BWG(fT)6.5.2差模特性2.差模輸入電阻rid和輸出電阻ro

BJT輸入級的運放rid一般在幾百千歐到數(shù)兆歐MOSFET為輸入級的運放rid＞1012Ω超高輸入電阻運放rid＞1013Ω、IIB≤0.040pA一般運放的ro＜200Ω，而超高速AD9610的ro＝0.05Ω。3.最大差模輸入電壓Vidmax集成運放的反相輸入端和同相輸入端之間所能承受的最大電壓。6.5.3共模特性1.共模抑制比KCMR和共模輸入電阻ric

一般通用型運放KCMR為（80～120）dB，高精度運放可達140dB，ric≥100MΩ。2.最大共模輸入電壓Vicmax

運放作為電壓跟隨器時，使輸出電壓產(chǎn)生1%跟隨誤差的共模輸入電壓幅值。高質(zhì)量的運放可達±

13V。6.5.4大信號動態(tài)特性1.轉換速率SR放大電路在閉環(huán)狀態(tài)下，輸入為大信號（例如階躍信號）時，輸出電壓對時間的最大變化速率，即 若信號為vi＝Vimsin2

ft

，則運放的SR必須滿足SR≥2πfmaxVom6.5.4大信號動態(tài)特性2.全功率帶寬BWP

運放輸出最大峰值電壓時允許的最高頻率，即SR和BWP是大信號和高頻信號工作時的重要指標一般通用型運放SR在1V/

s以下，741的SR=0.5V/

s高速運放要求SR>30V/

s以上。目前超高速的運放如AD9610的SR>3500V/

s。6.5.5電源特性1.電源電壓抑制比KSVR

衡量電源電壓波動對輸出電壓的影響2.靜態(tài)功耗PV

1.電源電壓范圍3.最大輸出電流IOmax

2.最大耗散功耗PCO

極限參數(shù)6.6單電源供電的集成運放應用電路6.6.1單電源反相放大電路6.6.2單電源同相放大電路6.6.3單電源放大電路的MultiSim仿真6.6.1單電源反相放大電路6.6.1單電源反相放大電路6.6.2單電源同相放大電路6.6.2單電源同相放大電路6.6.3單電源放大電路的MultiSim仿真6.6.3單電源放大電路的MultiSim仿真6.7模擬乘法器6.7.1模擬乘法器在運算電路中的應用*6.7.2變跨導式模擬乘法器的工作原理6.7.1模擬乘法器在運算電路中的應用6.7.1模擬乘法器在運算電路中的應用1．乘方運算電路6.7.1模擬乘法器在運算電路中的應用

只有當vX2為正極性時，才能保證運算放大器是處于負反饋工作狀態(tài)，而vX1則可正可負，故屬二象限除法器。利用虛短和虛斷概念有得由乘法器的功能有2.除法運算電路6.7.1模擬乘法器在運算電路中的應用利用虛短和虛斷概念有得由乘法器的功能有vi必須為負值時，電路才能正常工作。3.開平方運算電路6.7.1模擬乘法器在運算電路中的應用4.壓控放大器（Voltage-ControlledAmplifier，VCA）

乘法器的一個輸入端加一直流控制電壓VC，另一輸入端加一信號電壓vs時，乘法器就成了增益為KVc的放大器。當Vc為可調(diào)電壓時，就得到可控增益放大器。*6.7.2變跨導式模擬乘法器的工作原理T1、T2和T3、T4為兩個并聯(lián)的差分式電路，T5、T6為壓控電流源電路。由于所以而iC1＋iC2＝iC5

，iC4＋iC3＝iC6

雙平衡四象限乘法器*6.7.2變跨導式模擬乘法器的工作原理同理又i1,3＝iC1＋iC3，i2,4＝iC2＋iC4

雙平衡四象限乘法器*6.7.2變跨導式模擬乘法器的工作原理最后可得當vX<<2VT、vY<<2VT時其中（乘法運算）信號大時增加非線性補償電路

雙平衡四象限乘法器*模擬電子技術基礎第一章緒論 第二章集成運算放大器的基本應用 第三章半導體二極管及其基本電路 第四章雙極結型三極管及基本放大電路 第五章場效應晶體管及放大電路 第六章模擬集成電路

第七章反饋放大電路

第八章信號處理與信號產(chǎn)生電路 第九章功率放大器電路 第十章直流穩(wěn)壓電源7.1反饋的基本概念與分類7.2負反饋放大電路增益的一般表達式7.3負反饋對放大電路性能的影響7.4深度負反饋條件下的近似計算7.5負反饋放大電路的穩(wěn)定性第七章反饋放大電路7.1.1反饋的基本概念1.什么是反饋

將放大電路輸出量（電壓或電流）的一部分或全部，通過某種電路（稱為反饋網(wǎng)絡）送回到輸入回路的過程。反饋是信號的反向傳輸過程，體現(xiàn)了輸出信號對輸入信號的反作用。反饋通路——信號反向傳輸?shù)那篱_環(huán)

——無反饋通路閉環(huán)

——有反饋通路1.什么是反饋A=xO/xID開環(huán)增益，open-loopgainF=xF/xO反饋系數(shù)Af

=xO/xI閉環(huán)增益

AF7.1.1反饋的基本概念2.反饋極性

有正、負兩種極性的反饋。在輸入信號xI不變的情況下，當引入反饋后使輸出量xO變小時，稱為負反饋，反之則為正反饋。7.1.1反饋的基本概念3.信號傳輸?shù)膯蜗蚧騻鬏敚盒盘栍奢斎氲捷敵龅膫鬏敺聪騻鬏敚盒盘栍奢敵龅捷斎氲膫鬏?.1.1反饋的基本概念判斷電路是否存在反饋通路開環(huán)

——無反饋通路閉環(huán)

——有反饋通路7.1.2反饋網(wǎng)絡的判斷判斷電路是否存在反饋通路電源線和地線不能作為反饋通路反饋通路（級間）7.1.2反饋網(wǎng)絡的判斷7.1.3

直流反饋與交流反饋

根據(jù)反饋到輸入端的信號是交流，還是直流，或同時存在，來進行判別。直流反饋交流反饋交直流反饋旁路電容隔直電容7.1.3

直流反饋與交流反饋根據(jù)反饋到輸入端的信號是交流，還是直流，或同時存在，來進行判別。交、直流反饋交流反饋7.1.3

直流反饋與交流反饋交、直流反饋直流反饋理論上，電源線和地線不能作為反饋通路7.1.3

直流反饋與交流反饋例交、直流反饋直流反饋7.1.4正反饋與負反饋正反饋：輸入量不變時，引入反饋后輸出量變大了。負反饋：輸入量不變時，引入反饋后輸出量變小了。從輸出端看7.1.4正反饋與負反饋正反饋：輸入量不變時，引入反饋后輸出量變大了。負反饋：輸入量不變時，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。負反饋：引入反饋后，使凈輸入量變小了。7.1.4正反饋與負反饋判別方法：瞬時極性法。即在電路中，從輸入端開始，沿著信號流向，

標出某一時刻有關節(jié)點電壓變化的斜率（正斜率或負斜率，用“+”、“-”號表示）。(+)(+)(-)(-)(-)凈輸入量減小(+)(+)(-)(-)凈輸入量增大負反饋正反饋反饋通路反饋通路級間負反饋7.1.4正反饋與負反饋反饋通路(+)(+)(-)(-)(+)(+)凈輸入量減小7.1.4正反饋與負反饋（1）正確劃分出基本放大電路和反饋網(wǎng)絡；（2）運用瞬時極性法時，一定要沿著信號傳輸方向依次標注極性，即在基本放大電路中從輸入到輸出，在反饋網(wǎng)絡中從輸出到輸入；（3）一定要熟知各種基本放大電路（如共源、共漏、共柵、共射、共基、共集電路，差分放大電路及運算放大器等）輸出信號與輸入信號間的相位關系；（4）正確確定凈輸入量的位置。判斷反饋極性時，注意：7.1.4正反饋與負反饋

對分立元件的分析中三極管當為交流反饋時，瞬時極性法所判斷的是相位的關系。電路中兩個信號的相位不是同相就是反相。CCCE發(fā)射極與基極相位相同集電極與基極電壓相位相反集電極與基極電壓相位相反發(fā)射極與基極相同。7.1.4正反饋與負反饋反饋通路凈輸入量減小本級負反饋7.1.5串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋由反饋網(wǎng)絡在放大電路輸入端的連接方式判定串聯(lián)并聯(lián)串聯(lián)：輸入以電壓形式求和（KVL）

-vi+vid+vf=0即

vid=vi-vf并聯(lián)：輸入以電流形式求和（KCL）

ii-iid-if=0即

iid=ii-if7.1.5串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋并聯(lián)：反饋量xf和輸入量xi接于同一輸入端。串聯(lián)：反饋量xf和輸入量xi接于不同的輸入端。判斷串、并聯(lián)反饋的更快捷的方法7.1.5串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋7.1.5串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋

電壓反饋與電流反饋由反饋網(wǎng)絡在放大電路輸出端的取樣對象決定電壓反饋：反饋信號xf

和輸出電壓成比例，即xf=Fvo電流反饋：反饋信號xf與輸出電流成比例，即xf=Fio

7.1.6電壓反饋與電流反饋并聯(lián)結構串聯(lián)結構電壓反饋反饋到輸入端的信號一定是電壓嗎？電流反饋反饋到輸入端的信號一定是電流嗎？7.1.6電壓反饋與電流反饋判斷方法：負載短路法

將負載短路，反饋量仍然存在——電流反饋。將負載短路（未接負載時輸出對地短路），反饋量為零——電壓反饋。反饋通路反饋通路電壓反饋電流反饋7.1.6電壓反饋與電流反饋反饋通路電壓反饋電流反饋電流反饋電壓反饋判斷級間反饋為電壓反饋還是電流反饋？7.1.6

電壓反饋與電流反饋電壓負反饋●電壓負反饋穩(wěn)定輸出電壓7.1.6電壓反饋與電流反饋電流負反饋●電流負反饋穩(wěn)定輸出電流根據(jù)輸出輸入之間有無實質(zhì)性的連接判斷電路有無反饋反饋網(wǎng)絡存在于直流通路則為直流反饋；存在于交流通路則反饋為交流反饋；交流、直流通路均存在的反饋為交直流反饋用瞬時極性法判斷是正反饋還是負反饋根據(jù)輸入求和方式判斷是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋用輸出短路法判斷是電壓反饋還是電流反饋判斷反饋電路的一般步驟：7.1.7負反饋放大電路的四種組態(tài)由此可組成四種組態(tài)：輸入端：輸出端：電壓串聯(lián)電壓并聯(lián)電流串聯(lián)電流并聯(lián)反饋網(wǎng)絡在放大電路輸入端的連接分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式。反饋信號在輸出端分為電壓取樣和電流取樣兩種方式。7.1.7負反饋放大電路的四種組態(tài)1.電壓串聯(lián)負反饋放大電路（電壓放大器）

輸入以電壓形式求和（KVL）：vid=vi-

vf

穩(wěn)定輸出電壓特點：

電壓控制的電壓源（VCVS），電壓/電壓轉換7.1.7負反饋放大電路的四種組態(tài)2.電壓并聯(lián)負反饋放大電路（互阻放大器）

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（CCVS），電流/電壓轉換特點：7.1.7負反饋放大電路的四種組態(tài)3.電流串聯(lián)負反饋放大電路（互導放大器）

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（VCCS），電壓/電流轉換特點：7.1.7負反饋放大電路的四種組態(tài)4.電流并聯(lián)負反饋放大電路（電流放大器）

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（CCCS），電流/電流轉換特點：華中科技大學118電壓并聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋7.1.7負反饋放大電路的四種組態(tài)不同反饋的影響及特點電壓負反饋：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）電壓串聯(lián)電壓并聯(lián)電流串聯(lián)電流并聯(lián)電壓控制的電壓源電壓/電壓轉換電流控制的電壓源電流/電壓轉換電壓控制的電流源電壓/電流轉換電流控制的電流源電流/電流轉換（壓控）（流控）（電壓源）（電流源）正反饋：增大增益，易使系統(tǒng)不穩(wěn)定，很少用負反饋：減小增益，還有其它好處7.1反饋的基本概念與分類7.2負反饋放大電路增益的一般表達式7.3負反饋對放大電路性能的影響7.4深度負反饋條件下的近似計算7.5負反饋放大電路的穩(wěn)定性第七章反饋放大電路7.2負反饋放大電路增益的一般表達式開環(huán)增益反饋系數(shù)閉環(huán)增益因為所以已知閉環(huán)增益的一般表達式即（1+AF）稱為反饋深度一般負反饋反饋深度則表示為深度負反饋正反饋自激振蕩

一般情況下，A是頻率的函數(shù)，F(xiàn)有時也是頻率的函數(shù)。當考慮信號頻率的影響時，Af、A和F分別用、和表示。即此時有7.2負反饋放大電路增益的一般表達式負反饋放大電路中各種信號量的含義7.2負反饋放大電路增益的一般表達式環(huán)路增益環(huán)路增益與放大電路增益是完全不同的兩種增益

信號經(jīng)過基本放大電路和反饋網(wǎng)絡構成的環(huán)路繞行一周獲得的增益稱為環(huán)路增益，即。

注意，環(huán)路增益表達式中未包含求和環(huán)節(jié)中反饋信號的“-”號。7.1反饋的基本概念與分類7.2負反饋放大電路增益的一般表達式7.3負反饋對放大電路性能的影響7.4深度負反饋條件下的近似計算7.5負反饋放大電路的穩(wěn)定性第七章反饋放大電路閉環(huán)時對A求導得即閉環(huán)增益相對變化量比開環(huán)減小了1+AF另一方面，在深度負反饋條件下

即閉環(huán)增益只取決于反饋網(wǎng)絡。當反饋網(wǎng)絡由穩(wěn)定的線性元件組成時，閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性。負反饋的組態(tài)不同，穩(wěn)定的增益不同（Avf

、Arf

、Agf

、Aif）。7.3.1提高增益的穩(wěn)定性7.3.2減小反饋環(huán)內(nèi)非線性失真7.3.2減小反饋環(huán)內(nèi)非線性失真

只能減少環(huán)內(nèi)放大電路產(chǎn)生的失真，如果輸入波形本身就是失真的，即使引入負反饋，也無濟于事。7.3.3對輸入電阻和輸出電阻的影響1.對輸入電阻的影響

串聯(lián)負反饋開環(huán)輸入電阻Ri=vid/ii因為vf=F·xoxo=A·vid閉環(huán)輸入電阻Rif=vi/ii所以vi=vid+vf=(1+AF)vid閉環(huán)輸入電阻Rif=vi/ii

引入串聯(lián)負反饋后，輸入電阻增大了。7.3.3對輸入電阻和輸出電阻的影響1.對輸入電阻的影響

并聯(lián)負反饋閉環(huán)輸入電阻

引入并聯(lián)負反饋后，輸入電阻減小了。

注意:反饋對輸入電阻的影響僅限于環(huán)內(nèi)，對環(huán)外不產(chǎn)生影響。7.3.3對輸入電阻和輸出電阻的影響2.對輸出電阻的影響

電壓負反饋閉環(huán)輸出電阻而xid=-xf=-Fvt

所以引入電壓負反饋后，輸出電阻減小了。忽略反饋網(wǎng)絡對it的分流7.3.3對輸入電阻和輸出電阻的影響2.對輸出電阻的影響

電流負反饋閉環(huán)輸出電阻引入電流負反饋后，輸出電阻增大了。

注意:反饋對輸出電阻的影響僅限于環(huán)內(nèi)，對環(huán)外不產(chǎn)生影響。7.3.4擴展帶寬1.閉環(huán)增益的帶寬基本放大電路的高頻響應比開環(huán)時增加了

為基本放大電路通帶增益根據(jù)閉環(huán)增益表達式有（設反饋網(wǎng)絡為純阻網(wǎng)絡）——與頻率無關的閉環(huán)通帶增益其中同理可得——閉環(huán)上限頻率比開環(huán)時減小了——閉環(huán)下限頻率引入負反饋后，放大電路的通頻帶展寬了7.3.4擴展帶寬2.增益

帶寬積開環(huán)幅頻響應閉環(huán)幅頻響應閉環(huán)幅頻響應

設反饋網(wǎng)絡是純電阻網(wǎng)絡

放大電路的增益-帶寬積為常數(shù)（-20dB/十倍頻的增益衰減斜率）閉環(huán)增益?帶寬積開環(huán)增益?帶寬積

提高增益的穩(wěn)定性減小非線性失真調(diào)整輸入電阻和輸出電阻擴展頻帶實現(xiàn)信號變換

負反饋對放大電路性能的改善，是以犧牲增益為代價的，且僅對環(huán)內(nèi)的性能產(chǎn)生影響。7.3負反饋對放大電路性能的影響華中科技大學136負反饋對放大器性能的影響電壓電流互阻互導

要穩(wěn)定直流量——引入直流負反饋

要穩(wěn)定交流量——引入交流負反饋

要穩(wěn)定輸出電壓——引入電壓負反饋

要穩(wěn)定輸出電流——引入電流負反饋

要增大輸入電阻——引入串聯(lián)負反饋

要減小輸入電阻——引入并聯(lián)負反饋

要增大輸出電阻——引入電流負反饋

要減小輸出電阻——引入電壓負反饋為改善性能引入負反饋的一般原則

將電壓信號變換為電流信號——引入電流串聯(lián)負反饋

將電流信號變換為電壓信號——引入電壓并聯(lián)負反饋

將電壓信號變換為電壓信號——引入電壓串聯(lián)負反饋

將電流信號變換為電流信號——引入電流并聯(lián)負反饋7.1反饋的基本概念與分類7.2負反饋放大電路增益的一般表達式7.3負反饋對放大電路性能的影響7.4深度負反饋條件下的近似計算7.5負反饋放大電路的穩(wěn)定性第七章反饋放大電路1.深度負反饋的特點7.4深度負反饋條件下的近似計算即，深度負反饋條件下，閉環(huán)增益只與反饋網(wǎng)絡有關(1+AF)>>1

時又因為代入上式得xf

xi凈輸入量近似等于零由此可得深度負反饋條件下，基本放大電路“兩虛”的概念xid=xi

-

xf

0

7.4深度負反饋條件下的近似計算1.深度負反饋的特點虛短虛斷虛短虛斷并聯(lián)負反饋，輸入端電流求和vid=

vi-

vf

0iid=

ii-

if

0vid=

iid

ri

0串聯(lián)負反饋，輸入端電壓求和深度負反饋條件下

xid=

xi-

xf

0

(1)找出信號放大通路和反饋通路(2)用瞬時極性法判斷正、負反饋(3)判斷交、直流反饋(4)判斷反饋組態(tài)(5)標出輸入量、輸出量及反饋量(6)估算深度負反饋條件下電路的F、Af、Avf。（常常利用虛短和虛斷直接列表達式求解。）7.4深度負反饋條件下的近似計算2.一般分析步驟3.分析舉例7.4深度負反饋條件下的近似計算

電壓串聯(lián)負反饋反饋系數(shù)

實際上該電路就是第2章介紹的同相比例放大電路，此處結果與第2章所得結果相同。

設電路滿足深度負反饋條件，試寫出該電路的閉環(huán)電壓增益表達式。解：根據(jù)虛短、虛斷閉環(huán)增益（就是閉環(huán)電壓增益）3.分析舉例7.4深度負反饋條件下的近似計算

電流并聯(lián)負反饋有

設電路滿足深度負反饋條件，試計算它的閉環(huán)電流增益，并定性分析它的輸入電阻。解：根據(jù)虛短、虛斷閉環(huán)電流增益注意，結果與圖中所標電流的參考方向有關。考慮到ii

0和vi=vn≈0，所以Rif≈vi/ii≈03.分析舉例7.4深度負反饋條件下的近似計算

電壓串聯(lián)負反饋

設電路滿足深度負反饋條件，試寫出該電路的閉環(huán)電壓增益表達式。解：根據(jù)虛短、虛斷閉環(huán)電壓增益vivf3.分析舉例7.4深度負反饋條件下的近似計算

（1）電流串聯(lián)負反饋

某多級放大電路的交流通路如圖8.4.4所示。（1）試判斷電路中級間反饋的組態(tài)和極性；（2）若電路滿足深度負反饋條件，試求電路的閉環(huán)電壓增益。解：（2）根據(jù)虛短、虛斷可列出方程得閉環(huán)電壓增益7.1反饋的基本概念與分類7.2負反饋放大電路增益的一般表達式7.3負反饋對放大電路性能的影響7.4深度負反饋條件下的近似計算7.5負反饋放大電路的穩(wěn)定性第七章反饋放大電路7.5.1產(chǎn)生自激振蕩的原因和條件1.自激振蕩現(xiàn)象

在不加任何輸入信號的情況下，放大電路仍會產(chǎn)生一定頻率的信號輸出。2.產(chǎn)生原因

在高頻區(qū)或低頻區(qū)產(chǎn)生的附加相移達到180

，使中頻區(qū)的負反饋在高頻區(qū)或低頻區(qū)變成了正反饋，當滿足了一定的幅值條件時，便產(chǎn)生自激振蕩。7.5.1產(chǎn)生自激振蕩的原因和條件3.自激振蕩條件自激振蕩反饋深度即又得自激振蕩條件幅值條件相位條件（附加相移）注：輸入端求和的相位（-1）不包含在內(nèi)閉環(huán)增益7.5.2負反饋放大電路的穩(wěn)定裕度穩(wěn)定工作條件破壞自激振蕩條件或或寫為其中Gm——幅值裕度，一般要求Gm-10dB

m——相位裕度，一般要求

m45保證可靠穩(wěn)定，留有余地。模擬電子技術基礎第一章緒論 第二章集成運算放大器的基本應用 第三章半導體二極管及其基本電路 第四章雙極結型三極管及基本放大電路 第五章場效應晶體管及放大電路 第六章模擬集成電路 第七章反饋放大電路 第八章信號處理與信號產(chǎn)生電路

第九章功率放大器電路 第十章直流穩(wěn)壓電源8信號處理與信號產(chǎn)生電路8.1有源濾波器8.2開關電容濾波器8.3正弦波振蕩電路8.4電壓比較器8.5非正弦信號產(chǎn)生電路8.1有源濾波器1.基本概念濾波器：是一種是一種有“頻率選擇”功能的電子裝置，它允許有用頻率信號通過而同時抑制或衰減無用頻率信號的電子裝置。有源濾波器：由有源器件構成的濾波器。濾波電路傳遞函數(shù)定義時，有其中——模，幅頻響應——相位角，相頻響應群時延響應8.1.1基本概念與分類2.分類低通（LPF）

希望抑制50Hz的干擾信號，應選用哪種類型的濾波電路？高通（HPF）帶通（BPF）帶阻（BEF）全通（APF）放大音頻信號，應選用哪種類型的濾波電路？8.1.1基本概念與分類3.頻率響應的逼近方式理想化的頻率響應特性是無法實現(xiàn)的，只能采用特性逼近的方式。工程中，常用巴特沃斯(Butterworth)、切比雪夫(Chebyshev或Chebyshev1)、反切比雪夫(InverseChebyshev或Chebyshev2)、貝塞爾(Bessel)和橢圓型（Elliptic）等不同形式的傳遞函數(shù)去逼近理想化的頻率響應。它們中的任何一種都可用來實現(xiàn)低通、高通、帶通與帶阻四種不同功能的濾波器。8.1.1基本概念與分類4.實際濾波電路的參數(shù)說明通帶紋波（

max）通帶截止角頻率（

p）阻帶最小衰減量（

min）阻帶截止角頻率（

s）

頻率選擇性因子（

s/

p）8.1.2一階有源濾波電路1.低通濾波電路傳遞函數(shù)其中特征角頻率故，幅頻相應為同相比例放大系數(shù)8.1.2一階有源濾波電路電路如何改變？幅頻響應如何變化？

一階有源濾波電路通帶外衰減速率慢（-20dB/十倍頻程），與理想情況相差較遠。一般用在對濾波要求不高的場合。有源濾波電路和無源濾波電路相比有何優(yōu)缺點？2.高通濾波電路8.1.3二階有源低通濾波器1.電路2.傳遞函數(shù)對于濾波電路，有得濾波電路傳遞函數(shù)（二階）（同相比例）8.1.3二階有源低通濾波器2.傳遞函數(shù)令稱為通帶增益稱為特征角頻率稱為等效品質(zhì)因數(shù)則濾波電路才能穩(wěn)定工作。注意：8.1.3二階有源低通濾波器用代入，可得傳遞函數(shù)的頻率響應：歸一化的幅頻響應相頻響應2.傳遞函數(shù)8.1.3二階有源低通濾波器3.幅頻響應歸一化的幅頻響應曲線產(chǎn)生增益過沖的原因是什么？上限角頻率

H和特征角頻率

C有何差別？8.1.3二階有源高通濾波器1.二階高通濾波電路

將低通電路中的電容和電阻對換，便成為高通電路。傳遞函數(shù)8.1.3二階有源高通濾波器歸一化的幅頻響應8.1.3二階有源帶通濾波器1.電路組成原理可由低通和高通串聯(lián)得到必須滿足低通截止角頻率高通截止角頻率8.1.3二階有源帶通濾波器3.二階有源帶通濾波電路令傳遞函數(shù)得關于選擇性8.1.4二階有源帶阻濾波器可由低通和高通并聯(lián)得到必須滿足8.1.4二階有源帶阻濾波器雙T帶阻濾波電路8.1.4二階有源帶阻濾波器阻濾波電路的幅頻特性小結：表8.1.1二階濾波電路的傳遞函數(shù)8.1.5二階低通濾波電路Multisim仿真8.1.6濾波器設計軟件簡介常用的濾波器設計軟件有:Nuhertz公司的產(chǎn)品FilterSolutions，TI公司提供的免費網(wǎng)頁版軟件WEBENCHFilterDesigner和Windows桌面版FilterPro，ADI公司的軟件AnalogFilterWizard，Maxim公司的軟件FilterLab，Schematica公司的軟件FilterWizPro等。8.1.6濾波器設計軟件簡介8.1.6濾波器設計軟件簡介8.1.6濾波器設計軟件簡介8.1.6濾波器設計軟件簡介8.2開關電容濾波器1.基本原理積分電路由電容C1和兩個MOS開關管T1、T2等效電阻R1的積分電路不重疊的兩相時鐘脈沖

1和

2控制關管的接通與斷開8.2開關電容濾波器1.基本原理

1為高電平時，T1導通，T2截止

2為高電平時，T1截止，T2導通C1所充電荷向C2轉移

C1被充電，有qc1＝C1vI

8.2開關電容濾波器1.基本原理

1為高電平時，T1導通，T2截止

2為高電平時，T1截止，T2導通C1所充電荷向C2轉移

C1被充電，有qc1＝C1vI

在每一時鐘周期Tc內(nèi)，從信號源中提取的電荷qc1＝C1vI供給了積分電容器C2。因此，在節(jié)點1、2之間流過的平均電流為8.4開關電容濾波器1.基本原理當Tc遠小于信號周期時，可在兩節(jié)點之間定義一個等效電阻Req時間常數(shù)與脈沖周期和電容比有關得等效的積分器時間常數(shù)8.2開關電容濾波器2.開關電路濾波器舉例一階低通濾波器電路，傳遞函數(shù)為其中等效開關電容濾波器電路有8.2開關電容濾波器2.開關電路濾波器舉例代入傳遞函數(shù)表達式8.2開關電容濾波器2.開關電路濾波器舉例代入傳遞函數(shù)表達式其中一階低通濾波器的波特圖通過選擇C1、C2和時鐘頻率fc，便可獲得需要的濾波特性8.2開關電容濾波器3.單片集成開關電容濾波器簡介

目前已有通用型開關電容濾波器，可組成低通、高通、帶通等類型濾波電路，階數(shù)達8階，某些型號的產(chǎn)品能對微伏數(shù)量級的有用信號進行濾波。開關電容濾波器的濾波特性決定于電容比和時鐘頻率，設計簡單，可實現(xiàn)高精度和高穩(wěn)定濾波，同時便于集成。目前集成開關電容濾波器除工作頻率還不夠高外（受脈沖頻率遠大于信號頻率的限制），大部分性能指標已達到較高水平。8.3正弦波振蕩電路8.3.1正弦波振蕩電路的工作原理8.3.2RC橋式正弦波振蕩電路8.3.3LC正弦波振蕩電路8.3.4石英晶體正弦波振蕩電路8.3.5正弦波振蕩電路的Multisim仿真8.3.1正弦波振蕩電路的工作原理正反饋放大電路框圖（注意與負反饋方框圖的差別）1.振蕩條件若環(huán)路增益則去掉仍有穩(wěn)定的輸出。又所以振蕩條件為振幅平衡條件相位平衡條件起振條件2.起振和穩(wěn)幅

#振蕩電路是單口網(wǎng)絡，無須輸入信號就能起振，起振的信號源來自何處？電路器件內(nèi)部噪聲以及電源接通擾動

當輸出信號幅值增加到一定程度時，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的噪聲信號被放大，成為振蕩電路的輸出信號。

穩(wěn)幅的作用就是，當輸出信號幅值增加到一定程度時，使振幅平衡條件從回到放大電路（包括負反饋放大電路）3.振蕩電路基本組成部分反饋網(wǎng)絡（構成正反饋的）選頻網(wǎng)絡（選擇滿足相位平衡條件的一個頻率。經(jīng)常與反饋網(wǎng)絡合二為一。）穩(wěn)幅環(huán)節(jié)8.3.2RC橋式正弦波振蕩電路反饋網(wǎng)絡兼做選頻網(wǎng)絡1.電路組成2.RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡的選頻特性反饋系數(shù)幅頻響應又且令則相頻響應2.RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡的選頻特性當幅頻響應有最大值相頻響應3.振蕩電路工作原理此時若放大電路的電壓增益為

斷開環(huán)路某一點，用瞬時極性法判斷可知，電路滿足相位平衡條件：則振蕩電路滿足振幅平衡條件當時，(+)Av電路可以輸出頻率為的正弦波RC正弦波振蕩電路一般用于產(chǎn)生頻率低于1MHz的正弦波4.穩(wěn)幅措施采用非線性元件熱敏元件熱敏電阻起振時，即熱敏電阻的作用穩(wěn)幅8.3.3LC正弦波振蕩電路1LC并聯(lián)諧振回路2變壓器反饋式LC振蕩電路3三點式LC振蕩電路4石英晶體振蕩電路8.3.3LC正弦波振蕩電路等效損耗電阻一般有則當時，電路諧振為諧振頻率諧振時阻抗最大，且為純阻性其中為品質(zhì)因數(shù)同時有即1.LC并聯(lián)諧振回路1.LC并聯(lián)諧振回路阻抗頻率響應2變壓器反饋式LC振蕩電路

雖然波形出現(xiàn)了失真，但由于LC諧振電路的Q值很高，選頻特性好，所以仍能選出

0的正弦波信號。1.電路結構2.相位平衡條件3.幅值平衡條件4.穩(wěn)幅5.選頻

通過選擇高增益的場效應管和調(diào)整變壓器的匝數(shù)比，可以滿足使電路可以起振。BJT進入非線性區(qū)，波形出現(xiàn)失真，從而幅值不再增加，達到穩(wěn)幅目的。（定性分析）2變壓器反饋式LC振蕩電路3三點式LC振蕩電路仍然由LC并聯(lián)諧振電路構成選頻網(wǎng)絡A.若中間點交流接地，則首端與尾端相位相反。(1)三點式LC并聯(lián)電路

中間端的瞬時電位一定在首、尾端電位之間。三點的相位關系B.若首端或尾端交流接地，則其他兩端相位相同。3三點式LC振蕩電路(2)電感三點式振蕩電路3三點式LC振蕩電路(3)電容三點式振蕩電路3三點式LC振蕩電路(3)改進型電容三點式振蕩電路8.3.4石英晶體振蕩電路Q值越高，選頻特性越好，頻率越穩(wěn)定。1.頻率穩(wěn)定問題頻率穩(wěn)定度一般由來衡量——頻率偏移量?！袷庮l率。LC振蕩電路Q——數(shù)百石英晶體振蕩電路Q——80005000008.3.4石英晶體振蕩電路結構極板間加電場極板間加機械力晶體機械變形晶體產(chǎn)生電場壓電效應交變電壓機械振動交變電壓機械振動的固有頻率與晶片尺寸有關，穩(wěn)定性高當交變電壓頻率=固有頻率時，振幅最大壓電諧振2.石英晶體的基本特性與等效電路8.3.4石英晶體振蕩電路等效電路A.串聯(lián)諧振特性

晶體等效阻抗為純阻性B.并聯(lián)諧振通常所以2.石英晶體的基本特性與等效電路8.3.4石英晶體振蕩電路實際使用時外接一小電容Cs則新的諧振頻率為由于由此看出調(diào)整2.石英晶體的基本特性與等效電路8.3.4石英晶體振蕩電路3.石英晶體振蕩電路8.3.5正弦波振蕩電路的Multisim仿真1.RC橋式正弦波振蕩電路的仿真8.3.5正弦波振蕩電路的Multisim仿真1.RC橋式正弦波振蕩電路的仿真8.3.5正弦波振蕩電路的Multisim仿真1.電容三點式振蕩器的仿真8.4電壓比較器8.4.1單門限電壓比較器8.4.2遲滯比較器8.4.1單門限電壓比較器，由于|vO|不可能超過VM，特點：（1）過零比較器開環(huán)，虛短不成立增益A0大于105（忽略了放大器輸出級的飽和壓降）所以當|+VCC|

=|-VEE|=VM=

15V，A0=105時，可以認為vI>0時，vOmax=+VCCvI<0時，vOmax=-VEE（過零比較器）運算放大器工作在非線性狀態(tài)下1.電路8.4.1單門限電壓比較器特點：（1）過零比較器開環(huán)，虛短不成立增益A0大于105

輸入為正負對稱的正弦波時，輸出為方波。電壓傳輸特性1.電路及工作原理思考1.若過零比較器如左圖所示，則它的電壓傳輸特性將是怎樣的？

2.輸入為正負對稱的正弦波時，輸出波形是怎樣的？8.4.1單門限電壓比較器（2）門限電壓不為零的比較器電壓傳輸特性

輸入為正負對稱的正弦波時，輸出波形如圖所示。（門限電壓為VREF）解：（1）A構成過零比較器（2）RC為微分電路，

RC<<T例電路如圖所示，當輸入信號如圖c所示的正弦波時，定性畫出（3）D削波（限幅、檢波）解：例圖示為另一種形式的單門限電壓比較器，試求出其門限電壓(閾值電壓)VT，畫出其電壓傳輸特性。設運放輸出的高、低電平分別為VOH和VOL。利用疊加原理可得理想情況下，輸出電壓發(fā)生跳變時對應的vP＝vN＝0，即門限電壓單門限比較器的抗干擾能力應為高電平錯誤電平8.4.2遲滯電壓比較器（1）電路組成（2）門限電壓而vP與vO有關，對應vO的兩個電壓值，vP的兩個門限電壓上門限電壓下門限電壓回差電壓8.4.2遲滯電壓比較器（3）傳輸特性（4）分析要點

門限電壓與輸出電壓有關

任何時刻只有一個門限電壓有效

當輸入介于兩門限之間時輸出不變。只有當輸入高于有效的上門限或低于有效的下門限時，輸出才翻轉。翻轉方向取決于輸入輸出的相位關系。解：（1）門限電壓（3）輸出電壓波形例電路如圖9.4.6a所示，試求門限電壓，畫出傳輸特性和圖c所示輸入信號下的輸出電壓波形。（2）傳輸特性與單門限相比，遲滯比較器在電路翻轉時有何特點?解：（1）門限電壓例電路如圖示，試求門限電壓，畫出傳輸特性。（2）傳輸特性翻轉時刻，vP=vN=08.4.3集成電壓比較器集成電壓比較器與集成運算放大器比較：開環(huán)增益低、失調(diào)電壓大、共模抑制比小，靈敏度往往不如用集成運放構成的比較器高。

但集成電壓比較器中無頻率補償電容，因此轉換速率高，改變輸出狀態(tài)的典型響應時間是30～200ns。

相同條件下741集成運算放大器的響應時間為30s左右。8.4.4遲滯電壓比較器的Multisim仿真分析8.4.4遲滯電壓比較器的Multisim仿真分析8.5非正弦信號產(chǎn)生電路8.5.1方波產(chǎn)生電路8.5.2三角波產(chǎn)生電路8.5.3波形產(chǎn)生電路Multisim仿真8.5.1方波產(chǎn)生電路遲滯比較器RC充放電支路穩(wěn)壓管雙向限幅能否不串入該電阻？1.電路組成（多諧振蕩電路）8.5.2方波產(chǎn)生電路

由于遲滯比較器中正反饋的作用，電源接通后瞬間，輸出便進入飽和狀態(tài)。假設為正向飽和狀態(tài)2.工作原理8.5.2方波產(chǎn)生電路利用三要素法公式其中則又當F＝0.462時3.振蕩周期8.5.2方波產(chǎn)生電路4.占空比可變的方波產(chǎn)生電路8.5.3鋸齒波產(chǎn)生電路同相輸入遲滯比較器積分電路充放電時間常數(shù)不同#該電路可否稱為方波產(chǎn)生電路?end8.5.4波形產(chǎn)生電路Multisim仿真8.5.4波形產(chǎn)生電路Multisim仿真8.5.4波形產(chǎn)生電路Multisim仿真模擬電子技術基礎第一章緒論 第二章集成運算放大器的基本應用 第三章半導體二極管及其基本電路 第四章雙極結型三極管及基本放大電路 第五章場效應晶體管及放大電路 第六章模擬集成電路 第七章反饋放大電路 第八章信號處理與信號產(chǎn)生電路

第九章功率放大器電路

第十章直流穩(wěn)壓電源9.1功率放大電路的一般問題9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路9.3甲乙類互補對稱功率放大電路9.4集成功率放大器舉例第九章功率放大器電路1.功率放大電路的主要特點

功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路。因此，要求同時輸出較大的電壓和電流。

管子工作在接近極限狀態(tài)。9.1.1功率放大電路的特點及主要研究對象1.功率放大電路的主要特點

一般直接驅動負載，帶負載能力要強。如果是三極管構成，選用哪一組態(tài)？9.1.1功率放大電路的特點及主要研究對象輸出電阻：2.要解決的問題

提高效率效率=?效率=負載得到的有用信號功率電源供給的直流功率9.1.1功率放大電路的特點及主要研究對象2.要解決的問題

提高效率

減小失真管子工作在接近極限狀態(tài)。功放管輸出功率較大一般非線性失真越嚴重大輸出功率非線性失真9.1.1功率放大電路的特點及主要研究對象2.要解決的問題

提高效率

減小失真

管子的保護9.1.1功率放大電路的特點及主要研究對象由于有相當大的功率消耗在管子的集電結上，結溫和管殼溫度會變得很高。因此，半導體三極管的散熱就成為一個重要問題。9.1.1功率放大電路的特點及主要研究對象1.提高效率的途徑

降低靜態(tài)功耗，即減小靜態(tài)電流。功率放大電路與前面介紹的電壓放大電路有本質(zhì)上的區(qū)別嗎？如何提高效率?效率=負載得到的有用信號功率電源供給的直流功率9.1.2輸出級工作狀態(tài)分類及提高效率的主要途徑9.1.2輸出級工作狀態(tài)分類及提高效率的主要途徑放大電路實質(zhì)上都是能量轉換電路。從能量控制的觀點來看，功率放大電路和電壓放大電路沒有本質(zhì)的區(qū)別。功率放大電路和電壓放大電路要完成的任務不同：電壓放大電路：得到不失真的電壓輸出信號，

關心電壓增益。功率放大電路：獲得一定的不失真（或失真較?。┑妮敵龉β?，

更關注效率而非功率增益。9.1功率放大電路的一般問題9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路9.3甲乙類互補對稱功率放大電路9.4集成功率放大器舉例第九章功率放大器電路不失真放大9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路0vI0vO甲類:

=360

9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路VCES＝0.2VTheefficiencyislow9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路如何進一步提高效率？9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路如何進一步提高效率？效率=負載得到的有用功率電源提供的直流功率

能放大小信號嗎？9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路VBE(th)＝0followervo＝vicutoffvo＝09.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路VEB(th)＝0cutoffvo＝0followervo＝vi乙類:

=180

9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路+互補9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路1.電路組成

由一對NPN、PNP特性相同的互補三極管組成，采用正、負雙電源供電。這種電路也稱OCL（OutputCapacitorless)互補功率放大電路。2.工作原理

兩個三極管在信號一個正、負半周輪流導通，使負載得到一個完整的波形。9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路輸入電壓的正半周：＋VCC→T1→RL→地輸入電壓的負半周：

地→RL→T2→－VCC靜態(tài)時，VEQ＝VBQ＝0。9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路兩只管子交替導通，兩路電源交替供電，雙向跟隨。靜態(tài)時，VEQ＝VBQ＝0。最大輸出有效值：T1截止：VCE=VCCT1放大：1V<VCE<VCCT1飽和：VCE=VCES=0.3V正半周9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路

輸出波形會怎樣？VBE(th)＝0理想實際簡化分析工程實際9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路

如何克服交越失真？VBE(th)＝0VEB(th)＝0甲乙類:180

<<360

不失真放大9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路0vI0vO甲類:

=360

9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路VCES＝0.2VTheefficiencyislow9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路如何進一步提高效率？9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路如何進一步提高效率？效率=負載得到的有用功率電源提供的直流功率

能放大小信號嗎？9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路VBE(th)＝0followervo＝vicutoffvo＝09.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路VEB(th)＝0cutoffvo＝0followervo＝vi乙類:

=180

9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路+互補9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路1.電路組成

由一對NPN、PNP特性相同的互補三極管組成，采用正、負雙電源供電。這種電路也稱OCL（OutputCapacitorless)互補功率放大電路。2.工作原理

兩個三極管在信號一個正、負半周輪流導通，使負載得到一個完整的波形。9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路輸入電壓的正半周：＋VCC→T1→RL→地輸入電壓的負半周：

地→RL→T2→－VCC靜態(tài)時，VEQ＝VBQ＝0。9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路兩只管子交替導通，兩路電源交替供電，雙向跟隨。靜態(tài)時，VEQ＝VBQ＝0。最大輸出有效值：T1截止：VCE=VCCT1放大：1V<VCE<VCCT1飽和：VCE=VCES=0.3V正半周9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路

輸出波形會怎樣？VBE(th)＝0理想實際簡化分析工程實際9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路

如何克服交越失真？VBE(th)＝0VEB(th)＝0甲乙類:180

<<360

9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路分析計算(1)Pomax_最大輸出功率負載實際功率

PoVCES__saturationvalueofVCE.9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路分析計算(半周期)(2)T1管耗兩管管耗9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路最大管耗與最大輸出功率的關系9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路最大管耗可用求極值的方法求解。因此有令則得選管依據(jù)之一9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路（3）電源供給的功率PV當（4）效率

當9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路故必須滿足下列條件：①集電極最大允許耗散功率PCM②集電極-發(fā)射極間擊穿電壓V(BR)CBO

③集電極最大允許電流ICM(注1:當T2導通且vCES2

0時,vCE1達到最大值)功率BJT的選擇9.1功率放大電路的一般問題9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路9.3甲乙類互補對稱功率放大電路9.4集成功率放大器舉例第九章功率放大器電路9.3甲乙類互補對稱功率放大電路1.靜態(tài)偏置可克服交越失真2.動態(tài)工作情況二極管等效為恒壓模型#

在輸入信號的整個周期內(nèi)，兩二極管是否會出現(xiàn)反向偏置狀態(tài)？設T3已有合適的靜態(tài)工作點9.3甲乙類互補對稱功率放大電路電路特點：可以克服交越失真但偏置電壓不易調(diào)整。9.3甲乙類互補對稱功率放大電路VBE可認為是定值R1、R2不變時，VCE也是定值，可看作是一個直流電源9.3甲乙類互補對稱功率放大電路需要正負電源還能正常工作嗎？9.3甲乙類互補對稱功率放大電路1.靜態(tài)偏置2.動態(tài)工作情況

調(diào)整R1、R2阻值的大小，可使此時電容上電壓在怎樣的條件下，電容C才可充當負電源的角色？此電路存在的問題：K點電位受到限制9.3甲乙類互補對稱功率放大電路9.3甲乙類互補對稱功率放大電路OCL電路和OTL電路的比較OCLOTL

電源雙電源單電源信號交、直流交流頻率響應好fL

取決于輸出耦合電容C電路結構較簡單較復雜PomaxOTL應用OCL電路有關公式時，要用VCC/2取代VCC。9.3甲乙類互補對稱功率放大電路功率放大器形式的選擇甲類工作狀態(tài)效率過低乙類工作狀態(tài)交越失真雙電源甲乙類需要兩個電源單電源甲乙類低頻特性差9.1功率放大電路的一般問題9.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路9.3甲乙類互補對稱功率放大電路9.4集成功率放大器舉例第九章功率放大器電路9.4集成功率放大器舉例典型應用電路BJT集成音頻功率放大器LM3861和8腳之間接10μF電容交流短路時，增益為200倍低通濾波電路低通濾波電路輸出功率：0.325W9.4集成功率放大器舉例模擬電子技術基礎第一章緒論 第二章集成運算放大器的基本應用 第三章半導體二極管及其基本電路 第四章雙極結型三極管及基本放大電路 第五章場效應晶體管及放大電路 第六章模擬集成電路 第七章反饋放大電路 第八章信號處理與信號產(chǎn)生電路 第九章功率放大器電路

第十章直流穩(wěn)壓電源10.1小功率整流濾波電路10.2線性穩(wěn)壓電路10.3開關式穩(wěn)壓電路第十章直流穩(wěn)壓電源10.1小功率整流濾波電路10.1小功率整流濾波電路電壓100～240V、頻率50～60Hz交流信號電壓5V、電流2A直流信號如何實現(xiàn)？10.1小功率整流濾波電路10.1小功率整流濾波電路10.1.1單相橋式整流電路10.1小功率整流濾波電路交流電壓脈動直流電壓整流整流利用二極管的單向導電性v1v2TD4D2D1D3RLvo10.1小功率整流濾波電路10.1.1單相橋式整流電路v1v2TRLvoRLv2vov2vo電路簡化畫法10.1.1單相橋式整流電路單相全波整流電壓波形v2vL

t

2340

t忽略二極管正向壓降10.1.1單相橋式整流電路1.工作原理變壓器二次信號負載電流負載電壓二極管電壓10.1.1單相橋式整流電路2.負載輸出電壓和輸出電流的平均值

輸出電壓的平均值VL為負載的平均電流為紋波系數(shù)為橋式整流電路的紋波系數(shù)10.1.1單相橋式整流電路3.整流二極管的選擇（1）整流管平均整流電流ID（2）整流管的最大反向峰值電壓VRM10.1.1單相橋式整流電路交流電壓脈動直流電壓整流濾波直流電壓10.1.2濾波電路10.1小功率整流濾波電路10.1.2濾波電路(1)電容濾波原理華中科技大學31310.1.2濾波電路工程上：v2tvotRL未接入忽略整流電路內(nèi)阻RintRL接入v2<vc:

放=

RLCv2>vc:vc

充=

RintC