模拟电子技术基础第四版课件童诗白

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1、第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件多媒体教学课件多媒体教学课件模拟电子技术基础模拟电子技术基础Fundamentals of Analog Electronics童诗白、华成英主编童诗白、华成英主编第第四四版版童童诗诗白白目录目录1 常用半导体器件常用半导体器件2 基本放大电路基本放大电路3 多级放大电路多级放大电路4 集成运算放大电路集成运算放大电路5 放大电路的频率响应放大电路的频率响应6 放大电路中的反馈放大电路中的反馈7 信号的运算和处理信号的运算和处理8 波形的发生和信号的转换波形的发生和信号的转换9 功率

2、放大电路功率放大电路10 直流稳压电源直流稳压电源第第三三版版童童诗诗白白第一章第一章 常用半导体器件常用半导体器件 1.1 半导体基础知识半导体基础知识 1.2 半导体二极管半导体二极管 1.3 双极型晶体管双极型晶体管 1.4 场效应管场效应管 1.5 单结晶体管和晶闸管单结晶体管和晶闸管 1.6集成电路中的元件集成电路中的元件第第三三版版童童诗诗白白本章重点和考点：本章重点和考点：1.二极管的单向导电性、稳压管的原理。二极管的单向导电性、稳压管的原理。2.三极管的电流放大原理，三极管的电流放大原理，如何判断三极管的管型如何判断三极管的管型 、管脚和管材。、管脚和管材。3.场效应管的分类、

3、工作原理和特性曲线。场效应管的分类、工作原理和特性曲线。 第第三三版版童童诗诗白白本章讨论的问题：本章讨论的问题：2.空穴是一种载流子吗？空穴导电时电子运动吗空穴是一种载流子吗？空穴导电时电子运动吗？3.什么是什么是N型半导体？什么是型半导体？什么是P型半导体？型半导体？当二种半导体制作在一起时会产生什么现象？当二种半导体制作在一起时会产生什么现象？4.PN结上所加端电压与电流符合欧姆定律吗？它为什么具结上所加端电压与电流符合欧姆定律吗？它为什么具有单向性？在有单向性？在PN结中另反向电压时真的没有电流吗？结中另反向电压时真的没有电流吗？5.晶体管是通过什么方式来控制集电极电流的？场效晶体管是

4、通过什么方式来控制集电极电流的？场效应管是通过什么方式来控制漏极电流的？为什么它应管是通过什么方式来控制漏极电流的？为什么它们都可以用于放大？们都可以用于放大？1.为什么采用半导体材料制作电子器件？为什么采用半导体材料制作电子器件？第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1.1 半导体的基础知识半导体的基础知识导体：体：自然界中很容易自然界中很容易导电的物的物质称称为导体体，金属，金属一般都是一般都是导体。体。绝缘体：体：有的物有的物质几乎不几乎不导电，称，称为绝缘体体，如橡皮，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。、陶瓷、塑料和石英

5、。半半导体：体：另有一另有一类物物质的的导电特性特性处于于导体和体和绝缘体体之之间，称，称为半半导体体，如，如锗、硅、砷化、硅、砷化镓和和一些硫化物、氧化物等。一些硫化物、氧化物等。一、一、导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体PNJunction第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 半导体半导体的的导电机理不同于其它物机理不同于其它物质，所以它，所以它具有不同于其它物具有不同于其它物质的特点。例如：的特点。例如：当受外界当受外界热和光的作用和光的作用时，它的它的导电能力明能力明显变化。化。往往纯净的半的半导体中体中

6、掺入某些入某些杂质，会使它的会使它的导电能力和内部能力和内部结构构发生生变化。化。光敏器件光敏器件二极管二极管第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件+4+4+4+4+4+4+4+4+4 完完全全纯纯净净的的、不不含含其其他他杂杂质质且且具具有有晶晶体体结结构构的的半半导导体体称为称为本征半导体本征半导体 将将硅硅或或锗锗材材料料提提纯纯便便形形成成单单晶晶体体，它它的的原原子子结结构构为为共价键结构。共价键结构。价价电电子子共共价价键键图图 1.1.1本征半导体结构示意图本征半导体结构示意图二二、本征半、本征半导体的体的

7、晶体晶体结构构当当温温度度 T = 0 K 时时，半半导导体不导电，如同绝缘体。体不导电，如同绝缘体。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件+4+4+4+4+4+4+4+4+4图图 1.1.2本征半导体中的本征半导体中的 自由电子和空穴自由电子和空穴自由电子自由电子空穴空穴 若若 T ，将将有有少少数数价价电电子子克克服服共共价价键键的的束束缚缚成成为为自自由由电电子子，在在原原来来的的共共价价键键中中留留下下一一个个空空位位空穴。空穴。T 自自由由电电子子和和空空穴穴使使本本征征半半导导体体具具有有导导电电能能力力，但

8、很微弱。但很微弱。空空穴穴可可看看成成带带正正电电的的载流子。载流子。三三、本征半、本征半导体体中的两种载流子中的两种载流子（动画1-1） （动画1-2）第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件四、本征半本征半导体中体中载流子的浓度载流子的浓度在一定温度下在一定温度下本征半本征半导体中体中载流子的浓度是一定的，载流子的浓度是一定的，并且自由电子与空穴的浓度相等。并且自由电子与空穴的浓度相等。本征半本征半导体中体中载流子的浓度公式：载流子的浓度公式：T=300 K室温下室温下, ,本征硅的电子和空穴浓度本征硅的电子和空穴浓度

9、: : n = p =1.431010/cm3本征锗的电子和空穴浓度本征锗的电子和空穴浓度: : n = p =2.381013/cm3ni=pi=K1T3/2 e -EGO/(2KT)本征激发本征激发(见动画见动画)复合复合动态平衡动态平衡第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1. 半导体中两种载流子半导体中两种载流子带负电的带负电的自由电子自由电子带正电的带正电的空穴空穴 2. 本本征征半半导导体体中中，自自由由电电子子和和空空穴穴总总是是成成对对出出现现， 称为称为 电子电子 - 空穴对。空穴对。3. 本征半导体中

10、本征半导体中自由电子自由电子和和空穴空穴的浓度的浓度用用 ni 和和 pi 表示，显然表示，显然 ni = pi 。4. 由由于于物物质质的的运运动动，自自由由电电子子和和空空穴穴不不断断的的产产生生又又 不不断断的的复复合合。在在一一定定的的温温度度下下，产产生生与与复复合合运运动动会达到平衡，载流子的浓度就一定了。会达到平衡，载流子的浓度就一定了。5. 载载流流子子的的浓浓度度与与温温度度密密切切相相关关，它它随随着着温温度度的的升升 高，基本按指数规律增加。高，基本按指数规律增加。小结小结第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电

11、路多媒体课件1.1.21.1.2杂质半导体杂质半导体杂质半导体有两种杂质半导体有两种N 型半导体型半导体P 型半导体型半导体一、一、 N 型半导体型半导体(Negative)在在硅硅或或锗锗的的晶晶体体中中掺掺入入少少量量的的 5 价价杂杂质质元元素素，如如磷磷、锑锑、砷砷等等，即即构构成成 N 型型半半导导体体( (或或称称电电子子型型半导体半导体) )。常用的常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。价杂质元素有磷、锑、砷等。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 本本征征半半导导体体掺掺入入 5 价价元元素素后后，原原

12、来来晶晶体体中中的的某某些些硅硅原原子子将将被被杂杂质质原原子子代代替替。杂杂质质原原子子最最外外层层有有 5 个个价价电电子子，其其中中 4 个个与与硅硅构构成成共共价价键键，多多余余一一个个电电子子只只受受自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5自由电子自由电子施主原子施主原子图图 1.1.3N 型半导体型半导体5 价杂质原子称为价杂质原子称为施主原子。施主原子。第一章常用半导体器件第一章常用半导

13、体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 自由电子浓度远大于空穴的浓度，即自由电子浓度远大于空穴的浓度，即 n p 。电子称为多数载流子电子称为多数载流子( (简称多子简称多子) )，空穴称为少数载流子空穴称为少数载流子( (简称少子简称少子) )。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、二、 P 型半导体型半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4在在硅硅或或锗锗的的晶晶体体中中掺掺入入少少量量的的 3 价价杂杂质质元元素素，如如硼、镓、铟等，即构成硼、镓、铟等，即构成 P 型半

14、导体型半导体。+3空空穴穴浓浓度度多多于于电电子子浓浓度度，即即 p n。空空穴穴为为多多数数载载流流子子，电电子子为为少数载流子。少数载流子。3 价价杂杂质质原原子子称称为为受受主原子。主原子。受主受主原子原子空穴空穴图图 1.1.4P 型半导体型半导体第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件说明：说明：1. 掺掺入入杂杂质质的的浓浓度度决决定定多多数数载载流流子子浓浓度度；温温度度决决定少数载流子的浓度。定少数载流子的浓度。3. 杂质半导体总体上保持电中性。杂质半导体总体上保持电中性。 4. 杂质半导体的表示方法如下图

15、所示。杂质半导体的表示方法如下图所示。2. 杂杂质质半半导导体体载载流流子子的的数数目目要要远远远远高高于于本本征征半半导导体，因而其导电能力大大改善。体，因而其导电能力大大改善。( (a) )N 型半导体型半导体( (b) ) P 型半导体型半导体图图 杂质半导体的的简化表示法杂质半导体的的简化表示法第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 在在一一块块半半导导体体单单晶晶上上一一侧侧掺掺杂杂成成为为 P 型型半半导导体体，另另一一侧侧掺掺杂杂成成为为 N 型型半半导导体体，两两个个区区域域的的交交界界处处就就形形成成了

16、了一个特殊的薄层，一个特殊的薄层，称为称为 PN 结结。 PNPN结结图图 PN 结的形成结的形成一、一、PN 结的形成结的形成1.1.3PN结结第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 PN 结中载流子的运动结中载流子的运动耗尽层耗尽层空间电荷区空间电荷区PN1. 扩散运动扩散运动2. 扩扩散散运运动动形成空间电荷区形成空间电荷区电电子子和和空空穴穴浓浓度度差差形形成成多多数数载载流流子子的的扩扩散散运运动。动。 PN 结结，耗耗尽层。尽层。PN （动画1-3）第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模

17、拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件3. 空间电荷区产生内电场空间电荷区产生内电场PN空间电荷区空间电荷区内电场内电场Uho空间电荷区正负离子之间电位差空间电荷区正负离子之间电位差 Uho 电位壁垒电位壁垒； 内电场内电场；内电场阻止多子的扩散；内电场阻止多子的扩散 阻挡层阻挡层。4. 漂移运动漂移运动内内电电场场有有利利于于少少子子运运动动漂漂移。移。 少少子子的的运运动动与与多多子子运运动动方方向向相反相反 阻挡层阻挡层第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件5. 扩散与漂移的动态平衡扩散与漂移的动态平

18、衡扩散运动使空间电荷区增大，扩散电流逐渐减小；扩散运动使空间电荷区增大，扩散电流逐渐减小；随着内电场的增强，漂移运动逐渐增加；随着内电场的增强，漂移运动逐渐增加；当当扩扩散散电电流流与与漂漂移移电电流流相相等等时时，PN 结结总总的的电电流流等等于零，空间电荷区的宽度达到稳定。于零，空间电荷区的宽度达到稳定。即即扩散运动与漂移运动达到动态平衡。扩散运动与漂移运动达到动态平衡。PN第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、二、 PN 结的单向导电性结的单向导电性1. PNPN结结结结 外加正向电压时处于导通状态外加正向电压

19、时处于导通状态又称正向偏置，简称正偏。又称正向偏置，简称正偏。外电场方向外电场方向内电场方向内电场方向耗尽层耗尽层VRI空间电荷区变窄，有利空间电荷区变窄，有利于扩散运动，电路中有于扩散运动，电路中有较大的正向电流。较大的正向电流。图图 1.1.6PN第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件在在 PN 结加上一个很小的正向电压，即可得到较大的结加上一个很小的正向电压，即可得到较大的正向电流，为防止电流过大，可接入电阻正向电流，为防止电流过大，可接入电阻 R。2. PN PN 结结结结外加反向电压时处于截止状态外加反向电压时

20、处于截止状态( (反偏反偏) )反反向向接接法法时时，外外电电场场与与内内电电场场的的方方向向一一致致，增增强强了了内内电场的作用；电场的作用；外电场使空间电荷区变宽；外电场使空间电荷区变宽；不不利利于于扩扩散散运运动动，有有利利于于漂漂移移运运动动，漂漂移移电电流流大大于于扩扩散电流，电路中产生反向电流散电流，电路中产生反向电流 I ；由于少数载流子浓度很低，反向电流数值非常小。由于少数载流子浓度很低，反向电流数值非常小。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件耗尽层耗尽层图图 1.1.7PN 结加反相电压时截止结加反相

21、电压时截止 反向电流又称反向电流又称反向饱和电流反向饱和电流。对温度十分敏感对温度十分敏感，随着温度升高，随着温度升高， IS 将急剧增大将急剧增大。PN外电场方向外电场方向内电场方向内电场方向VRIS第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 当当 PN 结结正正向向偏偏置置时时，回回路路中中将将产产生生一一个个较较大大的的正正向电流，向电流， PN 结处于结处于 导通状态导通状态； 当当 PN 结结反反向向偏偏置置时时，回回路路中中反反向向电电流流非非常常小小，几乎等于零，几乎等于零， PN 结处于结处于截止状态截止状态

22、。 （动画1-4） （动画1-5）综上所述：综上所述：可见，可见， PN 结具有结具有单向导电性单向导电性。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件IS ：反向饱和电流：反向饱和电流UT ：温度的电压当量：温度的电压当量在常温在常温( (300 K) )下，下， UT 26 mV三、三、 PN 结的电流方程结的电流方程PN结所加端电压结所加端电压u与流过的电流与流过的电流i的关系为的关系为公式推导过程略公式推导过程略第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体

23、课件四、四、PN结的伏安特性结的伏安特性i = f ( (u ) )之间的关系曲线。之间的关系曲线。604020 0.002 0.00400.5 1.02550i/ mAu / V正向特性正向特性死区电压死区电压击穿电压击穿电压U(BR)反反向向特特性性图图 1.1.10PN结的伏安特性结的伏安特性反向击穿反向击穿第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件五、五、PN结的电容效应结的电容效应当当PN上的电压发生变化时，上的电压发生变化时，PN 结中储存的电荷量结中储存的电荷量将随之发生变化，使将随之发生变化，使PN结具有电容

24、效应。结具有电容效应。电容效应包括两部分电容效应包括两部分势垒电容势垒电容扩散电容扩散电容1. 势垒电容势垒电容Cb是由是由 PN 结的空间电荷区变化形成的。结的空间电荷区变化形成的。( (a) ) PN 结加正向电压结加正向电压（b) ) PN 结加反向电压结加反向电压 N空间空间电荷区电荷区PVRI+UN空间空间电荷区电荷区PRI+ UV第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件空空间间电电荷荷区区的的正正负负离离子子数数目目发发生生变变化化，如如同同电电容容的的放电和充电过程。放电和充电过程。势垒电容的大小可用下式表示

25、：势垒电容的大小可用下式表示：由由于于 PN 结结 宽宽度度 l 随随外外加加电电压压 u 而而变变化化，因因此此势势垒垒电电容容 Cb不不是是一一个个常常数数。其其 Cb = f ( (U) ) 曲线如图示。曲线如图示。 ：半导体材料的介电比系数；：半导体材料的介电比系数；S ：结面积；：结面积；l ：耗尽层宽度。：耗尽层宽度。OuCb图图 1.1.11（b)第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2. 扩散电容扩散电容 Cd Q是由多数载流子在扩散过程中积累而引起的。是由多数载流子在扩散过程中积累而引起的。在在某某个个

26、正正向向电电压压下下，P 区区中中的的电电子子浓浓度度 np( (或或 N 区区的的空空穴穴浓浓度度 pn) )分布曲线如图中曲线分布曲线如图中曲线 1 所示。所示。x = 0 处处为为 P 与与 耗耗尽层的交界处尽层的交界处当当电电压压加加大大，np ( (或或 pn) )会会升升高高，如曲线如曲线 2 所示所示( (反之浓度会降低反之浓度会降低) )。OxnPQ12 Q当当加加反反向向电电压压时时，扩扩散散运运动动被被削削弱弱，扩散电容的作用可忽略。扩散电容的作用可忽略。 Q正正向向电电压压变变化化时时，变变化化载载流流子子积积累累电电荷荷量量发发生生变变化化，相相当当于于电电容容器器充充

27、电电和和放电的过程放电的过程 扩散电容效应。扩散电容效应。图图 1.1.12PNPN 结结第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件综上所述：综上所述：PN 结总的结电容结总的结电容 Cj 包括势垒电容包括势垒电容 Cb 和扩散电容和扩散电容 Cd 两部分两部分。Cb 和和 Cd 值值都都很很小小，通通常常为为几几个个皮皮法法 几几十十皮皮法法， 有些结面积大的二极管可达几百皮法。有些结面积大的二极管可达几百皮法。当反向偏置时，势垒电容起主要作用，可以认为当反向偏置时，势垒电容起主要作用，可以认为 Cj Cb。一般来说，当二

28、极管正向偏置时，扩散电容起主要作一般来说，当二极管正向偏置时，扩散电容起主要作用，即可以认为用，即可以认为 Cj Cd；在信号频率较高时，须考虑结电容的作用。在信号频率较高时，须考虑结电容的作用。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 1.2 半导体二极管半导体二极管在在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分有二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型点接触型、面接触型和平面型图图1.2.11.2.1二极管的几种二极管的几种外形外形第一章常用半导体器件第一章常用半导

29、体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1 点接触型二极管点接触型二极管(a)(a)点接触型点接触型 二极管的结构示意图二极管的结构示意图1.2.1半导体二极管的几种常见结构半导体二极管的几种常见结构 PN结面积小，结结面积小，结电容小，用于检波和变电容小，用于检波和变频等高频电路。频等高频电路。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件3 平面型二极管平面型二极管 往往用于集成电路制造工往往用于集成电路制造工艺中。艺中。PN 结面积可大可小，结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。用

30、于高频整流和开关电路中。2 面接触型二极管面接触型二极管 PN结面积大，用结面积大，用于工频大电流整流电路。于工频大电流整流电路。(b)(b)面接触型面接触型(c)(c)平面型平面型4二极管的代表符号二极管的代表符号D第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 1.2.2二极管的伏安特性二极管的伏安特性二极管的伏安特性曲线可用下式表示二极管的伏安特性曲线可用下式表示硅二极管硅二极管2CP102CP10的的伏安伏安特性特性正向特性正向特性反向特性反向特性反向击穿特性反向击穿特性开启电压：开启电压：0.5V导通电压：导通电压：0

31、.7一、伏安特性一、伏安特性锗二极管锗二极管2AP152AP15的的伏安伏安特性特性UonU(BR)开启电压：开启电压：0.1V导通电压：导通电压：0.2V第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、温度对二极管伏安特性的影响二、温度对二极管伏安特性的影响(了解了解)在环境温度升高时，二极管的正向特性将左移，反在环境温度升高时，二极管的正向特性将左移，反向特性将下移。向特性将下移。二极管的特性对温度很敏感。二极管的特性对温度很敏感。 50I / mAU / V0.20.4 25510150.010.020温度增加温度增加第

32、一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 1.2.3 二极管的参数二极管的参数(1) 最大整流电流最大整流电流IF(2) 反向击穿电压反向击穿电压U（BR）和最高反向工作电压和最高反向工作电压URM(3) 反向电流反向电流I IR R(4) 最高工作频率最高工作频率f fM M(5) 极间电容极间电容Cj在实际应用中，应根据管子在实际应用中，应根据管子所用的场合，按其所承受的所用的场合，按其所承受的最高反向电压、最大正向平最高反向电压、最大正向平均电流、工作频率、环境温均电流、工作频率、环境温度等条件，选择满足要求的度等条件

33、，选择满足要求的二极管。二极管。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 1.2.4 二极管二极管等效电路等效电路一、由伏安特性折线化得到的等效电路一、由伏安特性折线化得到的等效电路 1. 理想模型理想模型 2. 恒压降模型恒压降模型3. 折线模型折线模型第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 二、二极管的微变等效电路二、二极管的微变等效电路 二极管工作在正向特性的某一小范围内时，二极管工作在正向特性的某一小范围内时，其正向特性可以等效成一个微变电阻

34、。其正向特性可以等效成一个微变电阻。即即根据根据得得Q点处的微变电导点处的微变电导则则常温下（常温下（T=300K）图图1.2.7二极管的微变等效电路二极管的微变等效电路第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 应用举例应用举例 二极管的静态工作情况分析二极管的静态工作情况分析 分析步骤：分析步骤： 1. 根据已知条件或实际情况确定二极管采用的模型根据已知条件或实际情况确定二极管采用的模型 2. 将二极管断开，分别计算将二极管断开，分别计算VA, VK 并判断二极管的通断并判断二极管的通断 3. 套入相应的模型对原电路进行

35、变换套入相应的模型对原电路进行变换 4. 计算计算第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 应用举例应用举例 计算二极管计算二极管电流电流和两端的和两端的电压电压理想模型理想模型（R=10k ）VDD=10V 时时恒压模型恒压模型（硅二极管典型值）（硅二极管典型值）第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 应用举例应用举例 二极管的静态工作情况分析二极管的静态工作情况分析（R=10k ）VDD=10V 时时折线模型折线模型（硅二极管典型值）（硅二极管典

36、型值）设设P22 例例1.2.1第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件应用举例应用举例例例1：P69习题习题1.2解：二极管采用理想模型解：二极管采用理想模型 ui和和uo的波形如图所示的波形如图所示 第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1.2.5 稳压二极管稳压二极管一、稳压管的伏安特性一、稳压管的伏安特性(a)符号符号(b)2CW17 伏安特性伏安特性 利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极管稳利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极管稳压

37、时工作在反向电击穿状态，反向电压应大于稳压电压。压时工作在反向电击穿状态，反向电压应大于稳压电压。DZ第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件(1) 稳定电压稳定电压UZ(2) 动态电阻动态电阻rZ 在规定的稳压管反向在规定的稳压管反向工作电流工作电流IZ下，所对应的下，所对应的反向工作电压。反向工作电压。rZ = VZ / IZ(3)(3)最大耗散功率最大耗散功率 PZM(4)(4)最大稳定工作电流最大稳定工作电流 IZmax 和最小稳定工作电流和最小稳定工作电流 IZmin(5)温度系数温度系数 VZ二、稳压管的主要参

38、数二、稳压管的主要参数第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 稳压电路稳压电路正常稳压时正常稳压时 UO =UZ# # 不加不加不加不加R R可以吗？可以吗？可以吗？可以吗？# # 上述电路上述电路上述电路上述电路U UI I为正弦波，且幅为正弦波，且幅为正弦波，且幅为正弦波，且幅值大于值大于值大于值大于U UZ Z ， U UOO的波形是怎样的波形是怎样的波形是怎样的波形是怎样的？的？的？的？（1 1）. .设电源电压波动设电源电压波动设电源电压波动设电源电压波动( (负载不变负载不变负载不变负载不变) )UI UOU

39、Z IZUOUR IR （2 2）. .设负载变化设负载变化设负载变化设负载变化( (电源不变电源不变电源不变电源不变) ) 略略略略如电路参数变化？如电路参数变化？UOUI第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件例例1：稳压二极管的应用：稳压二极管的应用RLuiuORDZiiziLUZ稳压二极管技术数据为：稳压值稳压二极管技术数据为：稳压值U UZ Z=10V=10V，I Izmaxzmax=12mA=12mA，I Izminzmin=2mA=2mA，负载电阻，负载电阻R RL L=2k=2k ，输入电压，输入电压u u

40、i i=12V=12V，限流电阻，限流电阻R=200 R=200 ，求，求iZ。若若负载电阻负载电阻变化范围为变化范围为1.5 1.5 k k - 4 - 4 k k ，是否还能稳压，是否还能稳压？第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件RLuiuORDZiiziLUZUZ=10V ui=12VR=200 Izmax=12mA Izmin=2mARL=2k (1.5 k 4 k ) iL=uo/RL=UZ/RL=10/2=5（mA）i= （ui - UZ）/R=（12-10）/0.2=10 （mA） iZ = i - iL

41、=10-5=5 （mA）RL=1.5 k , iL=10/1.5=6.7（mA）, iZ =10-6.7=3.3（mA）RL=4 k , iL=10/4=2.5（mA）, iZ =10-2.5=7.5（mA）负载变化负载变化,但但iZ仍在仍在12mA和和2mA之间之间,所以稳压管仍能起所以稳压管仍能起稳压作用稳压作用第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件例例2：稳压二极管的应用：稳压二极管的应用解：解： ui和和uo的波形如图所示的波形如图所示 （UZ3V）uiuODZR(a)(b)uiuORDZ第一章常用半导体器件第一

42、章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件一、发光二极管一、发光二极管 LED ( (Light Emitting Diode) )1. 符号和特性符号和特性工作条件：工作条件：正向偏置正向偏置一般工作电流几一般工作电流几 mA，导通电压导通电压 (1 2) V符号符号u /Vi /mAO2特性特性1.2.6其它类型的二极管其它类型的二极管第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件发光类型：发光类型： 可见光：可见光：红、黄、绿红、黄、绿显示类型：显示类型： 普通普通 LED ，

43、不可见光：不可见光：红外光红外光点阵点阵 LED七段七段 LED ,第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、光电二极管二、光电二极管符号和特性符号和特性符号符号特性特性uiOE = 200 lxE = 400 lx工作原理：工作原理：三、变容二极管三、变容二极管四、隧道二极管四、隧道二极管五、肖特基二极管五、肖特基二极管无光照时，与普通二极管一样。无光照时，与普通二极管一样。有光照时，分布在第三、四象限。有光照时，分布在第三、四象限。低功耗、大电流、超高速半导体器件。其反向恢复时间低功耗、大电流、超高速半导体器件。其反

44、向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V0.4V左右，左右，而整流电流大而整流电流大 . .优点是开关特性好，速度快、工作频率高优点是开关特性好，速度快、工作频率高 第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1.3双极型晶体管双极型晶体管( (BJT) )又称半导体三极管、晶体三极管，或简称晶体管。又称半导体三极管、晶体三极管，或简称晶体管。( (Bipolar Junction Transistor) )三极管的外形如下图所示。三极管的外形如下图所示。三极管有两种导电类

45、型：三极管有两种导电类型：NPN 型和型和 PNP 型。型。主要以主要以 NPN 型为例进行讨论。型为例进行讨论。图图 1.3.1三极管的外形三极管的外形X：低频小功率管：低频小功率管D：低频大功率管：低频大功率管G：高频小功率管：高频小功率管A：高频大功率管：高频大功率管第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件图图 1.3.2(b)三极管结构示意图和符号三极管结构示意图和符号NPN 型型ecb符号符号集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区集电极集电极 c基极基极 b发射极发射极 eNNP1.3.1晶体管

46、的结构及类型晶体管的结构及类型第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区集电极集电极 c发射极发射极 e基极基极 bcbe符号符号NNPPN图图 1.3.2三极管结构示意图和符号三极管结构示意图和符号( (b) )PNP 型型第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1.3.2晶体管的电流放大作用晶体管的电流放大作用以以 NPN 型三极管为例讨论型三极管为例讨论cNNPebbec表面看表面看三极管若实

47、三极管若实现放大，必须从现放大，必须从三极管内部结构三极管内部结构和和外部所加电源外部所加电源的极性的极性来保证。来保证。不表示两个二极管连接起来就是三极管不表示两个二极管连接起来就是三极管第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三极管内部结构要求：三极管内部结构要求：NNPebcN N NP P P1. 发射区高掺杂。发射区高掺杂。2. 基基区区做做得得很很薄薄。通通常常只只有有几几微微米米到到几几十十微微米米，而而且且掺掺杂杂较较少少。三三极极管管放放大大的的外外部部条条件件：外外加加电电源源的的极极性性应应使使发发射

48、射结处于正向偏置结处于正向偏置状态，而状态，而集电结处于反向偏置集电结处于反向偏置状态。状态。3. 集电结面积大。集电结面积大。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件becRcRb一、晶体管内部载流子的运动一、晶体管内部载流子的运动I EIB1.发射结加正向电压，扩散发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流运动形成发射极电流发射区的电子越过发射结扩散发射区的电子越过发射结扩散到基区，基区的空穴扩散到发到基区，基区的空穴扩散到发射区射区形成发射极电流形成发射极电流 IE ( (基基区多子数目较少，空穴电流可区多子数目较少，

49、空穴电流可忽略忽略) )。2. 扩扩散散到到基基区区的的自自由由电电子子与与空空穴穴的的复复合合运运动动形形成成基基极极电流电流电电子子到到达达基基区区，少少数数与与空空穴穴复复合合形形成成基基极极电电流流 Ibn，复复合合掉掉的的空穴由空穴由 VBB 补充补充。多数电子在基区继续扩散，到达多数电子在基区继续扩散，到达集电结的一侧。集电结的一侧。晶体管内部载流子的运动晶体管内部载流子的运动第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件becI EI BRcRb3.集集电电结结加加反反向向电电压压，漂漂移移运动形成集电极电流运动形

50、成集电极电流Ic 集集电电结结反反偏偏，有有利利于于收收集集基基区区扩扩散散过过来来的的电电子子而而形形成成集集电电极极电流电流 Icn。其能量来自外接电源其能量来自外接电源 VCC 。I C另另外外，集集电电区区和和基基区区的的少少子子在在外外电电场场的的作作用用下下将将进进行行漂漂移移运运动动而而形形成成反反向向饱饱和电流和电流，用用ICBO表示表示。ICBO晶体管内部载流子的运动晶体管内部载流子的运动第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件beceRcRb二、晶体管的电流分配关系二、晶体管的电流分配关系IEpICBO

51、IEICIBIEnIBnICnIC = ICn + ICBOIE =IC+IB图图1.3.4晶体管内部载流子的运动与外部电流晶体管内部载流子的运动与外部电流第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三、晶体管的共射电流放大系数三、晶体管的共射电流放大系数整理可得：整理可得：ICBO 称反向饱和电流称反向饱和电流ICEO 称穿透电流称穿透电流1、共射直流电流放大系数、共射直流电流放大系数VCCRb+VBBC1TICIBC2Rc+共发射极接法共发射极接法第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件

52、莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件直直流流参参数数 与与交交流流参参数数 、 的的含含义义是是不不同同的的，但但是是，对对于于大大多多数数三三极极管管来来说说，直直流流和和交交流流的的数数值值却却差差别不大，计算中，可不将它们严格区分。别不大，计算中，可不将它们严格区分。2、共射交流电流放大系数、共射交流电流放大系数第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件3、共基直流电流放大系数、共基直流电流放大系数或或4、共基交流电流放大系数、共基交流电流放大系数5. 的关系的关系ICIE+C2+C1VEEReVCCRc共基极接法共基

53、极接法第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1.3.3 晶体管的共射特性曲线晶体管的共射特性曲线uCE = 0VuBE /V iB=f(uBE) UCE=const(2) 当当uCE1V时，时， uCB= uCE - - uBE0，集电结已进入反偏状态，开始收，集电结已进入反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，在同样的集电子，基区复合减少，在同样的uBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。(1) 当当uCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。一一. 输入特性曲线输

54、入特性曲线uCE = 0V uCE 1VuBE /V+-bce共射极放大电路UBBUCCuBEiCiB+-uCE第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件iC=f(uCE) IB=const二、输出特性曲线二、输出特性曲线+-bce共射极放大电路UBBUCCuBEiCiB+-uCE测量方法说明测量方法说明第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:放大区：放大区： 条件：条件：发射结正偏，集电发射结正偏，集电结反

55、偏结反偏 特点特点：iC的大小不受的大小不受uCE的的影响，只受影响，只受 IB的控制。的控制。 如何根据曲线获得如何根据曲线获得 值值第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:截止区：截止区： 条件：条件：发射结反偏（不导发射结反偏（不导通），集电结反偏通），集电结反偏 特点特点： iC 电流趋近于电流趋近于0。 等效模型等效模型：相当于开关断相当于开关断开开第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件输出特性

56、曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:饱和区：饱和区： 条件：条件：发射结正偏，集电发射结正偏，集电结正偏结正偏 特点特点： iB 、iC 大到一定数大到一定数值后三极管进入该区域，值后三极管进入该区域，UCE电压的数值较小电压的数值较小。 等效模型等效模型第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三极管的参数分为三大类三极管的参数分为三大类: 直流参数、交流参数、极限参数直流参数、交流参数、极限参数一、直流参数一、直流参数1.1.共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数=（ICICEO）/IBIC / IB vCE

57、=const1.3.4晶体管的主要参数2.共基直流电流放大系数共基直流电流放大系数3.集电极基极间反向饱和电流集电极基极间反向饱和电流ICBO集电极发射极间的反向饱和电流集电极发射极间的反向饱和电流ICEOICEO=（1+ ）ICBO第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、交流参数二、交流参数1.共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 = iC/ iB UCE=const2. 共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 = iC/ iE UCB=const3.特征频率特征频率 fT 值下降到值下降到1 1的

58、信号频率的信号频率第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1.最大集电极耗散功率最大集电极耗散功率PCM PCM= iCuCE 三、三、 极限参数极限参数2.最大集电极电流最大集电极电流ICM3. 反向击穿电压反向击穿电压 UCBO发射极开路时的集电结反发射极开路时的集电结反 向击穿电压。向击穿电压。 U EBO集电极开路时发射结的反集电极开路时发射结的反 向击穿电压。向击穿电压。 UCEO基极开路时集电极和发射基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。极间的击穿电压。几个击穿电压有如下关系几个击穿电压有如下关系 U UCB

59、OUCEOUEBO第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 由由PCM、 ICM和和UCEO在输出特性曲线上可以确在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。定过损耗区、过电流区和击穿区。 输出特性曲线上的过损耗区和击穿区输出特性曲线上的过损耗区和击穿区 PCM= iCuCE U (BR) CEOUCE/V第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1.3.5温度对晶体管特性及参数的影响温度对晶体管特性及参数的影响一、温度对一、温度对ICBO的影响

60、的影响温度每升高温度每升高100C ， ICBO增加约一倍。增加约一倍。反之，当温度降低时反之，当温度降低时ICBO减少。减少。硅管的硅管的ICBO比锗管的小得多。比锗管的小得多。二、温度对输入特性的影响二、温度对输入特性的影响温度升高时正向特性左移，温度升高时正向特性左移，反之右移反之右移60402000.4 0.8I / mAU / V温度对输入特性的影响温度对输入特性的影响200600三、温度对输出特性的影响三、温度对输出特性的影响温度升高将导致温度升高将导致 IC 增大增大iCuCEOiB200600温度对输出特性的影响温度对输出特性的影响第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学

61、院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三极管工作状态的判断三极管工作状态的判断例例1：测量某测量某NPN型型BJT各电极对地的电压值如下，各电极对地的电压值如下，试判别管子工作在什么区域？试判别管子工作在什么区域？（1 1） V VC C 6V6V V VB B 0.7V0.7V V VE E 0V0V（2 2） V VC C 6V6V V VB B 4V4V V VE E 3.6V3.6V（3 3） V VC C 3.6V3.6V V VB B 4V4V V VE E 3.4V3.4V解：原则：原则：正偏正偏反偏反偏反偏反偏集电结正偏正偏正偏正偏反偏反偏发射结饱和

62、饱和放大放大截止截止对NPN管而言，放大时V VC C V VB B V VE E 对PNP管而言，放大时V VC C V VB B V VE E （1）放大区）放大区（2）截止区）截止区（3）饱和区）饱和区第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件例例2某放大电路中某放大电路中BJT三个电极的电流如图所示。三个电极的电流如图所示。 IA-2mA,IB-0.04mA,IC+2.04mA,试判断管脚、管型。试判断管脚、管型。解：电流判断法。解：电流判断法。电流的正方向和电流的正方向和KCL。IE=IB+ ICABC IAIBI

63、CC为发射极为发射极B为基极为基极A为集电极。为集电极。管型为管型为NPN管。管。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件例例例例33：测测测测得得得得工工工工作作作作在在在在放放放放大大大大电电电电路路路路中中中中几几几几个个个个晶晶晶晶体体体体管管管管三三三三个个个个电电电电极极极极的的的的电电电电位位位位U U1 1、U U2 2、U U3 3分别为：分别为：分别为：分别为： （1 1）U U1 1=3.5V=3.5V、U U2 2=2.8V=2.8V、U U3 3=12V=12V （2 2）U U1 1=3V=3V

64、、U U2 2=2.8V=2.8V、U U3 3=12V=12V （3 3）U U1 1=6V=6V、U U2 2=11.3V=11.3V、U U3 3=12V=12V （4 4）U U1 1=6V=6V、U U2 2=11.8V=11.8V、U U3 3=12V=12V判断它们是判断它们是判断它们是判断它们是NPNNPN型还是型还是型还是型还是PNPPNP型？是硅管还是锗管？并确定型？是硅管还是锗管？并确定型？是硅管还是锗管？并确定型？是硅管还是锗管？并确定e e、b b、c c。（1 1）U U1 1 b b、U U2 2 e e、U U3 3 c NPN c NPN 硅硅硅硅 （2 2）

65、U U1 1 b b、U U2 2 e e、U U3 3 c NPN c NPN 锗锗锗锗 （3 3）U U1 1 c c、U U2 2 b b、U U3 3 e PNP e PNP 硅硅硅硅 （4 4）U U1 1 c c、U U2 2 b b、U U3 3 e PNP e PNP 锗锗锗锗原则：先求原则：先求UBE，若等于，若等于0.6-0.7V，为硅管；若等于，为硅管；若等于0.2-0.3V，为锗管。，为锗管。发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。 NPN管管UBE0， UBC0，即即U UC C U UB B U UE E 。 PNP管管UBE0， UBC0，即即U UC C

66、 U UB B U UE E 。解：解：解：解：第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1.3.6光电三极管光电三极管一、等效电路、符号一、等效电路、符号二、光电三极管的输出特性曲线二、光电三极管的输出特性曲线ceceiCuCEO图图1.3.11光电三极管的输出特性光电三极管的输出特性E1E2E3E4E0第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件复习复习1.BJT放大电路三个放大电路三个 电流关系电流关系 ？IE =IC+IB2.BJT的输入、输出特性曲

67、线？的输入、输出特性曲线？uCE = 0V uCE 1VuBE /V3.BJT工作状态如何判断？工作状态如何判断？第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1.4场效应三极管场效应三极管场场效效应应管管：一一种种载载流流子子参参与与导导电电，利利用用输输入入回回路路的的电电场场效应来控制输出回路电流的三极管，又称效应来控制输出回路电流的三极管，又称单极型三极管。单极型三极管。场效应管分类场效应管分类结型场效应管结型场效应管绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管特点特点单极型器件单极型器件( (一种载流子导电一种载流子导电) )； 电压

68、控制型器件；电压控制型器件；重量轻、体积小、寿命长等优点。重量轻、体积小、寿命长等优点。 输入电阻高；输入电阻高；第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件N沟道沟道P沟道沟道增强型增强型耗尽型耗尽型N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道（耗尽型）（耗尽型）FET场效应管场效应管JFET结型结型MOSFET绝缘栅型绝缘栅型(IGFET)场效应管场效应管分类：分类：第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件DSGN符符号号1.4.1结型场效应管结型场效应管

69、Junction Field Effect Transistor结构结构图图 1.4.1N 沟道结型场效应管结构图沟道结型场效应管结构图N型型沟沟道道N型硅棒型硅棒栅极栅极源极源极漏极漏极P+P+P 型区型区耗尽层耗尽层( (PN 结结) )在在漏漏极极和和源源极极之之间间加加上上一一个个正正向向电电压压，N 型型半半导导体体中中多多数数载载流流子子电电子子可可以导电。以导电。导导电电沟沟道道是是 N 型型的的，称称 N 沟道结型场效应管沟道结型场效应管。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件P 沟道场效应管沟道场效应管

70、P 沟道结型场效应管结构图沟道结型场效应管结构图N+N+P型型沟沟道道GSD P 沟沟道道场场效效应应管管是是在在 P 型型硅硅棒棒的的两两侧侧做做成成高高掺掺杂杂的的 N 型型区区( (N+) )，导导电电沟沟道道为为 P 型型，多多数数载载流流子子为为空穴。空穴。符号符号GDS第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件一、结型场效应管工作原理一、结型场效应管工作原理 N 沟沟道道结结型型场场效效应应管管用用改改变变 UGS 大大小小来来控控制制漏漏极极电电流流 ID 的。的。(VCCS)GDSNN型型沟沟道道栅极栅极源极

71、源极漏极漏极P+P+耗尽层耗尽层*在在栅栅极极和和源源极极之之间间加加反反向向电电压压，耗耗尽尽层层会会变变宽宽，导导电电沟沟道道宽宽度度减减小小，使使沟沟道道本本身身的的电电阻阻值值增增大大，漏漏极极电电流流 ID 减减小小，反反之之，漏极漏极 ID 电流将增加。电流将增加。 *耗耗尽尽层层的的宽宽度度改改变变主要在沟道区。主要在沟道区。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1. 当当UDS = 0 时时， uGS 对导电沟道的控制作用对导电沟道的控制作用ID = 0GDSN型型沟沟道道P+P+ ( (a) ) UGS

72、 = 0UGS = 0 时时，耗耗尽尽层层比比较较窄窄，导导电电沟沟比较宽比较宽UGS 由由零零逐逐渐渐减减小小，耗耗尽尽层层逐逐渐渐加加宽宽，导导电电沟沟相相应应变窄。变窄。当当 UGS = UGS（Off)，耗耗尽尽层层合拢，导电沟被夹断合拢，导电沟被夹断.ID = 0GDSP+P+N型型沟沟道道( (b) ) UGS(off) UGS UGS（Off) ，iD 较大较大。GDSP+NiSiDP+P+VDDVGG uGS UGS（Off) ，iD 更小。更小。GDSNiSiDP+P+VDD注意：当注意：当 uDS 0 时，耗尽层呈现楔形。时，耗尽层呈现楔形。( (a) )( (b) )uG

73、D uGS uDS 第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件GDSP+NiSiDP+P+VDDVGGuGS 0,uGD = UGS(off), ,沟道变窄预夹断沟道变窄预夹断 uGS 0 ,uGD uGS(off),夹断，夹断，iD几乎不变几乎不变( (1) ) 改改变变 uGS ，改改变变了了 PN 结结中中电电场场，控控制制了了 iD ，故故称称场场效效应应管管； ( (2) )结结型型场场效效应应管管栅栅源源之之间间加加反反向向偏偏置置电电压压，使使 PN 反反偏偏，栅栅极极基本不取电流，因此，场效应管输入电阻很高。

74、基本不取电流，因此，场效应管输入电阻很高。( (c) )( (d) )NGSD- + + VGGP+P+VDD+- -A第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件3.当当uGD uGS(off),时，时， , uGS 对漏极电流对漏极电流iD的控制作用的控制作用场效应管用场效应管用低频跨导低频跨导gm的大小描述栅源电压对漏极的大小描述栅源电压对漏极电流的控制作用。电流的控制作用。场效应管为电压控制元件场效应管为电压控制元件(VCCS)。uGD uGS uDS uGS(off)情况下情况下, 即当即当uDS uGS -uGS(

75、off) 对应于不同的对应于不同的uGS ，d-s间等效成不同阻值的间等效成不同阻值的电阻。电阻。(2)当当uDS使使uGD uGS(off)时，时，d-s之间预夹断之间预夹断(3)当当uDS使使uGD uGS(off)时，时， iD几乎仅仅决定于几乎仅仅决定于uGS ，而与而与uDS 无关。此时，无关。此时， 可以把可以把iD近似看成近似看成uGS控制的电控制的电流源。流源。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、结型场效应管的特性曲线二、结型场效应管的特性曲线1. 输出特性曲线输出特性曲线当当栅栅源源之之间间的的电

76、电压压 UGS 不不变变时时，漏漏极极电电流流 iD 与与漏漏源源之间电压之间电压 uDS 的关系，即的关系，即第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件IDSS/ViD/mAuDS /VOUGS = 0V- -1 - -2 - -3 - -4 - -5 - -6 - -7 预夹断轨迹预夹断轨迹恒流区恒流区 可变可变电阻区电阻区漏极特性也有三个区：漏极特性也有三个区：可变电阻区、恒流区和夹断区。可变电阻区、恒流区和夹断区。图图 1.4.5( (b) )漏极特性漏极特性输出特性输出特性（漏极特性）漏极特性）曲线曲线夹断区夹断区

77、UDSiDVDDVGGDSGV V uGS图图 1.4.5(a)特性曲线测试电路特性曲线测试电路 mA击穿区击穿区第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2. 转移特性转移特性( (N 沟道结型场效应管为例沟道结型场效应管为例) )O uGSiDIDSSUGS(off)图图 1.4.6转移特性转移特性uGS = 0 ，iD 最大；最大；uGS 愈负，愈负，iD 愈小；愈小；uGS = UGS(off) ，iD 0。两个重要参数两个重要参数饱和漏极电流饱和漏极电流 IDSS( (UGS = 0 时的时的 ID) )夹断电压夹

78、断电压 UGS(off) ( (ID = 0 时的时的 UGS) )UDSiDVDDVGGDSGV V uGS特性曲线测试电路特性曲线测试电路 mA第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 转移特性转移特性O uGS/VID/mAIDSSUP图图 1.4.6转移特性转移特性 结结型型场场效效应应管管转转移移特特性性曲曲线的近似公式：线的近似公式：第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件结型结型P 沟道的特性曲线沟道的特性曲线SGD转移特性曲线转移特性曲

79、线iDUGS（Off）IDSSOuGS输出特性曲线输出特性曲线iDUGS= 0V uDS o o栅源加正偏电压，栅源加正偏电压，(PN结反偏结反偏)漏源加反偏电压。漏源加反偏电压。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1.4.2绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管 MOSFETMOSFETMetal-Oxide Semiconductor Field Effect TransistorMetal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 由由金金属属、氧氧化化物物和和半半导导体体

80、制制成成。称称为为金金属属-氧氧化化物物-半半导体场效应管导体场效应管，或简称，或简称 MOS 场效应管场效应管。特点：输入电阻可达特点：输入电阻可达 1010 以上。以上。类型类型N 沟道沟道P 沟道沟道增强型增强型耗尽型耗尽型增强型增强型耗尽型耗尽型UGS = 0 时漏源间存在导电沟道称时漏源间存在导电沟道称耗尽型场效应管；耗尽型场效应管；UGS = 0 时漏源间不存在导电沟道称时漏源间不存在导电沟道称增强型场效应管。增强型场效应管。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件一、一、N 沟道增强型沟道增强型 MOS 场效

81、应管场效应管 结构结构P 型衬底型衬底N+N+BGSDSiO2源极源极 S漏极漏极 D衬底引线衬底引线 B栅极栅极 G图图 1.4.7N 沟道增强型沟道增强型MOS 场效应管的结构示意图场效应管的结构示意图SGDB第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1. 工作原理工作原理 绝绝缘缘栅栅场场效效应应管管利利用用 UGS 来来控控制制“感感应应电电荷荷”的的多多少少，改改变变由由这这些些“感感应应电电荷荷”形形成成的的导导电电沟沟道道的的状状况况，以以控制漏极电流控制漏极电流 ID。2.工作原理分析工作原理分析( (1)

82、)UGS = 0 漏漏源源之之间间相相当当于于两两个个背背靠靠背背的的 PN 结结，无无论论漏漏源源之之间间加加何何种极性电压，种极性电压，总是不导电总是不导电。SBD第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件( (2) ) UDS = 0，0 UGS UT) )导导电电沟沟道道呈呈现现一一个个楔楔形形。漏极形成电流漏极形成电流 ID 。b. UDS= UGS UT， UGD = UT靠靠近近漏漏极极沟沟道道达达到到临临界界开开启程度，出现预夹断。启程度，出现预夹断。c. UDS UGS UT， UGD UT由由于于夹夹断断

83、区区的的沟沟道道电电阻阻很很大大，UDS 逐逐渐渐增增大大时时，导导电电沟道两端电压基本不变，沟道两端电压基本不变， iD因而基本不变。因而基本不变。a. UDS UTP 型衬底型衬底N+N+BGSDVGGVDDP 型衬底型衬底N+N+BGSDVGGVDDP 型衬底型衬底N+N+BGSDVGGVDD夹断区夹断区第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件DP型衬底型衬底N+N+BGSVGGVDDP型衬底型衬底N+N+BGSDVGGVDDP型衬底型衬底N+N+BGSDVGGVDD夹断区夹断区图图 1.4.9UDS 对导电沟道的影

84、响对导电沟道的影响( (a) ) UGD UT( (b) ) UGD = UT( (c) ) UGD UGS UT时，对应于不同的时，对应于不同的uGS就有一个确定的就有一个确定的iD 。此时，此时， 可以把可以把iD近似看成是近似看成是uGS控制的电流源。控制的电流源。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件3. 特性曲线与电流方程特性曲线与电流方程( (a) )转移特性转移特性( (b) )输出特性输出特性UGS UT 时时) )三三个个区区：可可变变电电阻阻区区、恒恒流流区区( (或或饱饱和和区区) )、夹夹断断区。

85、区。UT 2UTIDOuGS /ViD /mAO图图 1.4.10 ( (a) )图图 1.4.10 ( (b) )iD/mAuDS /VO预夹断轨迹预夹断轨迹恒流区恒流区 可变可变电阻区电阻区夹断区。夹断区。UGS增加增加第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、二、N 沟道耗尽型沟道耗尽型 MOS 场效应管场效应管P型衬底型衬底N+N+BGSD+制制造造过过程程中中预预先先在在二二氧氧化化硅硅的的绝绝缘缘层层中中掺掺入入正正离离子子，这这些些正正离离子子电电场场在在 P 型型衬衬底底中中“感感应应”负负电电荷荷，形形

86、成成“反反型层型层”。即使。即使 UGS = 0 也会形成也会形成 N 型导电沟道。型导电沟道。+UGS = 0，UDS 0，产产生生较大的漏极电流；较大的漏极电流；UGS 0；UGS 正、负、正、负、零均可。零均可。iD/mAuGS /VOUP( (a) )转移特性转移特性IDSS耗尽型耗尽型 MOS MOS 管的符号管的符号SGDB( (b) )输出特性输出特性iD/mAuDS /VO+1VUGS=0 3 V 1 V 2 V43215101520N 沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课

87、件三、三、P沟道沟道MOS管管1.P沟道增强型沟道增强型MOS管管的开启电压的开启电压UGS(th) 0当当UGS U(BR)GS ，PN 将将被被击击穿穿，这这种种击击穿穿与与电电容容击击穿的情况类似，属于破坏性击穿。穿的情况类似，属于破坏性击穿。1.最大漏极电流最大漏极电流IDM第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件例例1.4.2电路如图电路如图1.4.14所示，其中管子所示，其中管子T的输出特性曲的输出特性曲线如图线如图1.4.15所示。试分析所示。试分析ui为为0V、8V和和10V三种情况下三种情况下uo分别为多

88、少伏？分别为多少伏？ 图图1.4.14图图1.4.15分析：分析：N沟道增强型沟道增强型MOS管，开启电压管，开启电压UGS(th) 4V第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件解解(1) ui为为0V ，即，即uGSui0，管子处于夹断状态，管子处于夹断状态所以所以u0 VDD 15V(2) uGSui8V时，时，从输出特性曲线可知，管子工作从输出特性曲线可知，管子工作 在恒流区，在恒流区， iD 1mA， u0 uDS VDD - iD RD 10V(3) uGSui10V时，时，若工作在恒流区，若工作在恒流区， iD

89、 2.2mA。因而。因而u0 15- 2.2*5 4V但是，但是， uGS 10V时的预夹断电压为时的预夹断电压为uDS= uGS UT=(10-4)V=6V可见，此时管子工作在可变电阻区可见，此时管子工作在可变电阻区第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件从输出特性曲线可得从输出特性曲线可得uGS 10V时时d-s之间的等效电阻之间的等效电阻(D在可变电阻区，任选一点，如图在可变电阻区，任选一点，如图)所以输出电压为所以输出电压为例例1.4.3第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆

90、田学院三电教研室模拟电路多媒体课件晶体管晶体管场效应管场效应管结构结构NPN型、型、PNP型型结型耗尽型结型耗尽型 N沟道沟道 P沟道沟道绝缘栅增强型绝缘栅增强型 N沟道沟道 P沟道沟道绝缘栅耗尽型绝缘栅耗尽型 N沟道沟道 P沟道沟道C与与E一般不可倒置使用一般不可倒置使用D与与S有的型号可倒置使用有的型号可倒置使用载流子载流子 多子扩散少子漂移多子扩散少子漂移 多子运动多子运动输入量输入量 电流输入电流输入 电压输入电压输入控制控制电流控制电流源电流控制电流源CCCS()电压控制电流源电压控制电流源VCCS(gm)1.4.4 1.4.4 场效应管与晶体管的比较场效应管与晶体管的比较第一章常用

91、半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件噪声噪声 较大较大 较小较小温度特性温度特性 受温度影响较大受温度影响较大 较小，可有零温较小，可有零温度系数点度系数点输入电阻输入电阻 几十到几千欧姆几十到几千欧姆 几兆欧姆以上几兆欧姆以上静电影响静电影响 不受静电影响不受静电影响 易受静电影响易受静电影响晶体管晶体管场效应管场效应管第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件一、单结晶体管的结构和等效电路一、单结晶体管的结构和等效电路N 型硅片型硅片P 区区PN 结结eb

92、1b2单结晶体管单结晶体管又称为又称为双基极晶体管。双基极晶体管。( (a) )结构结构( (b) )符号符号(C)等效电路等效电路图图 1.5.1单结管的结构及符号单结管的结构及符号1.51.5单结晶体管和晶闸管单结晶体管和晶闸管1.5.1单结晶体管单结晶体管第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件特性：特性：+ UA+ UD+ UEB1+ UBB分压比分压比OUEB1IEAPVBIPUP截止区截止区负阻区负阻区饱和区饱和区峰点峰点UP：峰点电压：峰点电压IP：峰点电流：峰点电流谷点谷点UV：谷点电压：谷点电压IV：谷点

93、电流：谷点电流图图 10.9.11( (a) )图图 10.9.11( (b) )第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、单结管的脉冲发生电路二、单结管的脉冲发生电路图图 10.9.12单结管的脉冲发生电路单结管的脉冲发生电路第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三、单结管的触发电路三、单结管的触发电路图图 10.9.14图图 10.9.15第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒

94、体课件三、应用举例：单结管的脉冲发生电路三、应用举例：单结管的脉冲发生电路图图 1.5.3单结管的脉冲发生电路单结管的脉冲发生电路第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1.5.2晶闸管晶闸管一、结构和等效模型一、结构和等效模型图图 1.5.5晶闸管的结构和符号晶闸管的结构和符号CCC阳极阳极阴极阴极控制极控制极第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、工作原理二、工作原理图图 1.5.61. 控控制制极极不不加加电电压压，无无论论在在阳阳极极与与阴

95、阴极极之之间间加加正正向向或或反反向向电电压压，晶晶闸闸管管都都不不导导通。通。称为阻断称为阻断2. 控控制制极极与与阴阴极极间间加加正正向向电电压压，阳阳极极与阴极之间加正向电压，晶闸管与阴极之间加正向电压，晶闸管导通导通。PNPIG1 2IG1IG图图 1.5.5CNPNCC第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件结论：结论：晶晶闸闸管管由由阻阻断断变变为为导导通通的的条条件件是是在在阳阳极极和和阴阴极极之之间间加正向电压时，再在控制极加一个正的触发脉冲；加正向电压时，再在控制极加一个正的触发脉冲；晶晶闸闸管管由由导导

96、通通变变为为阻阻断断的的条条件件是是减减小小阳阳极极电电流流 IA ，或改变或改变A-C电压极性的方法实现。电压极性的方法实现。晶闸管导通后，管压降很小，约为晶闸管导通后，管压降很小，约为 0.61.2 V 左右。左右。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三、晶闸管的伏安特性三、晶闸管的伏安特性1. 伏安特性伏安特性OUAKIAUBOABCIHIG= 0正正向向阻阻断断特特性性：当当 IG= 0 ，而而阳阳极极电电压压不不超超过过一一定定值值时时，管管子子处于阻断状态。处于阻断状态。UBO 正向转折电压正向转折电压正正

97、向向导导通通特特性性：管管子子导导通通后后，伏伏安安特特性性与与二二极极管管的的正向特性相似。正向特性相似。IH 维持电流维持电流当当控控制制极极电电流流 IG 0 时时， 使使晶晶闸闸管管由由阻阻断断变变为为导导通通所所需的阳极电压减小。需的阳极电压减小。IG 增大增大反向特性反向特性：与二极管的反向特性相似。：与二极管的反向特性相似。UBR图图 1.5.7晶闸管的伏安特性曲线晶闸管的伏安特性曲线第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件四、晶闸管的四、晶闸管的 主要参数主要参数1.额定正向平均电流额定正向平均电流 IF

98、2.维持电流维持电流 IH3.触发电压触发电压 UG和触发电流和触发电流 IG4.正向重复峰值电压正向重复峰值电压 UDRM5.反向重复峰值电压反向重复峰值电压 URRM其它：正向平均电压、控制极反向电压等。其它：正向平均电压、控制极反向电压等。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件例：单相桥式可控整流电路例：单相桥式可控整流电路+- -uG在在 u2 正正半半周周，当当控控制制极极加加触触发发脉冲，脉冲，VT1 和和 VD2 导通；导通；在在 u2 负负半半周周，当当控控制制极极加加触触发发脉冲，脉冲，VT2和和 VD

99、1 导通；导通； ：控制角；：控制角； ：导电角：导电角图图 1.5.8第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件小小 结结第第 1 章章第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件一、两种半导体和两种载流子一、两种半导体和两种载流子两种载流两种载流子的运动子的运动电子电子空穴空穴两两 种种半导体半导体N 型型 ( (多电子多电子) )P 型型 ( (多空穴多空穴) )二、二、二、二、二极管二极管1. 1. 特性特性特性特性 单向单向导电导电导电导电正向电阻

100、小正向电阻小( (理想为理想为 0) )，反向电阻大反向电阻大( ( ) )。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2. 2. 主要参数主要参数主要参数主要参数正向正向 最大平均电流最大平均电流 IF反向反向 最大反向工作电压最大反向工作电压 U(BR)( (超过则击穿超过则击穿) )反向饱和电流反向饱和电流 IR ( (IS) )( (受温度影响受温度影响) )ISiDO uDU (BR)I FURM第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件3. 二

101、极管的等效模型二极管的等效模型理想模型理想模型 ( (大信号状态采用大信号状态采用) )uDiD正偏导通正偏导通 电压降为零电压降为零 相当于理想开关闭合相当于理想开关闭合反偏截止反偏截止 电流为零电流为零 相当于理想开关断开相当于理想开关断开恒压降模型恒压降模型UD(on)正偏电压正偏电压 UD(on) 时导通时导通 等效为恒压源等效为恒压源UD(on)否则截止，相当于二极管支路断开否则截止，相当于二极管支路断开UD(on) = (0.6 0.8) V估算时取估算时取 0.7 V硅管：硅管：锗管：锗管：(0.1 0.3) V0.2 V折线近似模型折线近似模型相当于有内阻的恒压源相当于有内阻的

102、恒压源 UD(on)第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4. 二极管的分析方法二极管的分析方法步骤步骤5. 特殊二极管特殊二极管工作条件工作条件主要用途主要用途稳压二极管稳压二极管反反 偏偏稳稳 压压发光二极管发光二极管正正 偏偏发发 光光光电二极管光电二极管反反 偏偏光电转换光电转换第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三、两种半导体放大器件三、两种半导体放大器件双极型半导体三极管双极型半导体三极管( (晶体三极管晶体三极管 BJT) )单极型

103、半导体三极管单极型半导体三极管( (场效应管场效应管 FET) )两种载流子导电两种载流子导电多数载流子导电多数载流子导电晶体三极管晶体三极管1. 形式与结构形式与结构NPNPNP三区、三极、两结三区、三极、两结2. 特点特点基极电流控制集电极电流并实现基极电流控制集电极电流并实现放大放大第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件放放大大条条件件内因：发射区载流子浓度高、内因：发射区载流子浓度高、 基区薄、集电区面积大基区薄、集电区面积大外因：外因：发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏3. 电流关系电流关系IE =

104、IC + IBIC = IB + ICEO IE = (1 + ) IB + ICEOIE = IC + IBIC = IB IE = (1 + ) IB 第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4. 特性特性iC / mAuCE /V100 A80 A60 A40 A20 AIB = 0O 3 6 9 124321O0.4 0.8iB / AuBE / V60402080死区电压死区电压( (Uth) )：0.5 V ( (硅管硅管) ) 0.1 V ( (锗管锗管) )工作电压工作电压( (UBE(on) ) ) ：0

105、.6 0.8 V 取取 0.7 V ( (硅管硅管) ) 0.2 0.3 V 取取 0.3 V ( (锗管锗管) )饱饱和和区区截止区截止区第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件iC / mAuCE /V100 A80 A60 A40 A20 AIB = 0O 3 6 9 124321放大区放大区饱饱和和区区截止区截止区放大区特点：放大区特点：1) )iB 决定决定 iC2) )曲线水平表示恒流曲线水平表示恒流3) )曲线间隔表示受控曲线间隔表示受控第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体

106、课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件5. 参数参数特性参数特性参数电流放大倍数电流放大倍数 = /(1 ) = /(1 + )极间反向电流极间反向电流ICBOICEO极限参数极限参数ICMPCMU(BR)CEOuCEOICEOiCICMU(BR)CEOPCM安安 全全 工工 作作 区区= (1 + ) ICBO第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件场效应管场效应管1. 分类分类按导电沟道分按导电沟道分 N 沟道沟道P 沟道沟道按结构分按结构分 绝缘栅型绝缘栅型( (MOS) )结型结型按特性分按特性分 增强型增强型耗

107、尽型耗尽型uGS = 0 时，时， iD = 0uGS = 0 时，时， iD 0增强型增强型耗尽型耗尽型( (耗尽型耗尽型) )第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2. 特点特点栅源电压改变沟道宽度从而控制漏极电流栅源电压改变沟道宽度从而控制漏极电流输入电阻高，工艺简单，易集成输入电阻高，工艺简单，易集成由于由于 FET 无栅极电流，故采用无栅极电流，故采用转移特性转移特性和和输出特性输出特性描述描述3. 特性特性不同类型不同类型 FET 的特性比较参见的特性比较参见 图图1.4.13 第第 43-44页。页。第一章

108、常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件不同类型不同类型 FET 转移特性比较转移特性比较结型结型N 沟道沟道uGS /ViD /mAO增强型增强型耗尽型耗尽型MOS 管管IDSS夹断电压夹断电压UGS(off)开启电压开启电压UGS(th)IDO 是是 uGS = 2UGS(th) 时的时的 iD 值值( (耗尽型耗尽型) )第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件四、晶体管电路的基本问题和分析方法四、晶体管电路的基本问题和分析方法三种工作状态三种工作状态

109、状态状态电流关系电流关系 条条 件件放大放大I C = IB发射结正偏发射结正偏集电结反偏集电结反偏饱和饱和 I C IB两个结正偏两个结正偏ICS = IBS 集电结零偏集电结零偏临界临界截止截止IB U(th) 则则导通导通以以 NPN为为 例：例：UBE UB UE放大放大UE UC UB饱和饱和PNP 管管UC UB UC U B饱和饱和2. 电流判别法电流判别法IB IBS 则则饱和饱和IB IBQ， 可得可得( (估算估算) )静态基极电流静态基极电流R Rb2b2R Rb1b1IBQIRIEQICQ第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三

110、电教研室模拟电路多媒体课件2.3.2图解法图解法在在三三极极管管的的输输入入、输输出出特特性性曲曲线线上上直直接接用用作作图图的的方方法求解放大电路的工作情况。法求解放大电路的工作情况。一、静态工作点的分析一、静态工作点的分析1. 先确定输入回路先确定输入回路 IBQ、 UBEQ。（一般采用：。（一般采用：用用估算的方法计算）估算的方法计算）图图 2.2.1基本共射放大电路基本共射放大电路T第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.3.2图解法图解法2. 用图解法确定输出回路静态值。用图解法确定输出回路静态值。方法：方法：根

111、据根据 uCE = VCC iCRc 式确定两个特殊点式确定两个特殊点图图 2.2.1基本共射放大电路基本共射放大电路T第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件输出回路输出回路输出特性输出特性直流负载线直流负载线Q由由静静态态工工作作点点 Q 确确 定定 的的 ICQ、UCEQ 为静态值。为静态值。第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件【例例】图图示示单单管管共共射射放放大大电电路路及及特特性性曲曲线线中中，已已知知 Rb = 280 k ，Rc = 3 k

112、 ，集集电电极极直直流流电电源源 VCC = 12 V，试用图解法确定静态工作点。试用图解法确定静态工作点。解：解：首先估算首先估算 IBQ做直流负载线，确定做直流负载线，确定 Q 点点根据根据 UCEQ = VCC ICQ RciC = 0，uCE = 12 V ；uCE = 0，iC = 4 mA .T第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件0iB = 0 A20 A40 A60 A80 A134224681012MQ静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点IBQ = 40 A ，ICQ = 2 mA，UCEQ = 6 V

113、.uCE /V由由 Q 点确定静态值为：点确定静态值为：iC /mA第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、二、 电压放大倍数的分析电压放大倍数的分析1. 交流通路的输出回路交流通路的输出回路 输输出出通通路路的的外外电电路路是是 Rc 和和 RL 的并联。的并联。2. 交流负载线交流负载线交流负载线交流负载线交流负载线斜率为：交流负载线斜率为：OIBiC / mAuCE /VQ静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课

114、件3. 动态工作情况图解分析动态工作情况图解分析0.680.72 uBE iBtQ000.7t6040200uBE/ViB / AuBE/ViBUBE（动画3-1）第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线4.57.5 uCE912t0ICQiC / mA0IB = 4 0 A2060804Q260uCE/ViC / mA0tuCE/VUCEQ iC输出回路工作输出回路工作情况分析情况分析第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒

115、体课件4. 电压放大倍数电压放大倍数【例例】用用图图解解法法求求图图示示电电路路电电压压放放大大倍倍数数。输输入入、输输出特性曲线如右图，出特性曲线如右图，RL = 3 k 。 uCE = (4.5 7.5) V = 3 V uBE = (0.72 0.68) V = 0.04 V解：解：求求 确定交流负载线确定交流负载线取取 iB = (60 20) A = 40A则输入、输出特性曲线上有则输入、输出特性曲线上有图图 2.4.3( (a) )T第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三、波形非线性失真的分析三、波形非线性失真

116、的分析1. 静静态态工工作作点点过过低低，引引起起 iB、iC、uCE 的波形失真的波形失真ibui结论：结论：iB 波形失真波形失真OQOttOuBE/ViB / AuBE/ViB / AIBQ 截止失真截止失真（动画动画3-23-2）第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件iC 、 uCE ( (uo ) )波形失真波形失真NPN 管管截截止止失失真真时时的输出的输出 uo 波形。波形。uo 波形顶部失真波形顶部失真uo = uceOiCtOOQ tuCE/VuCE/ViC / mAICQUCEQ第二章基本放大电路第二章基

117、本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件3.3.用图解法估算最大输出幅度用图解法估算最大输出幅度OiB = 0QuCE/ViC / mAACBDE交流负载交流负载线线 输输出出波波形形没没有有明明显显失失真真时时能能够够输输出出最最大大电电压压。即即输输出出特特性性的的 A、B 所所限定的范围。限定的范围。 Q 尽量设在线段尽量设在线段 AB 的中点。则的中点。则 AQ = QB，CD = DE问题：如何求最大不失真输出电压问题：如何求最大不失真输出电压？Uomax=min(UCEQ-UCES),(UCC/-UCEQ)（动画动画3-4）第二章基本放大电

118、路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.4.用图解法分析电路参数对静态工作点的影响用图解法分析电路参数对静态工作点的影响（1） 改变改变 Rb，保持，保持VCC ，Rc ， 不变；不变；OIBiCuCE Q1Rb 增大，增大，Rb 减小，减小，Q 点下移；点下移；Q 点上移；点上移；Q2OIBiCuCE Q1Q3（2）改改变变 VCC，保保持持 Rb， Rc ， 不变；不变； 升升高高 VCC，直直流流负负载载线线平平行行右右移移，动动态态工工作作范范围围增增大大，但管子的动态功耗也增大。但管子的动态功耗也增大。Q2第二章基本放大电路第二

119、章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件3. 改改变变 Rc，保保持持 Rb，VCC ， 不变；不变；4. 改改变变 ，保保持持 Rb，Rc ，VCC 不变；不变；增增大大 Rc ，直直流流负负载载线线斜斜率率改改变变，则则 Q 点点向向饱和区移近。饱和区移近。OIBiCuCE Q1Q2OIBiCuCE Q1Q2增增大大 ，ICQ 增增大大，UCEQ 减减小小，则则 Q 点点移移近近饱饱和区。和区。图图 2.4.9 ( (c) )图图 2.4.9 ( (d) )第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研

120、室模拟电路多媒体课件图解法小结图解法小结1. 能够形象地显示静态工作点的位置与非线性能够形象地显示静态工作点的位置与非线性失真的关系；失真的关系；2. 方便估算最大输出幅值的数值；方便估算最大输出幅值的数值；3. 可直观表示电路参数对静态工作点的影响；可直观表示电路参数对静态工作点的影响；4. 有利于对静态工作点有利于对静态工作点 Q 的检测等。的检测等。第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.3.3等效电路法等效电路法 晶晶体体管管在在小小信信号号( (微微变变量量) )情情况况下下工工作作时时，可可以以在在静静态态工工

121、作作点点附附近近的的小小范范围围内内用用直直线线段段近近似似地地代代替替三三极极管管的的特特性性曲曲线线，三三极极管管就就可可以以等等效效为为一一个个线线性性元元件件。这这样样就就可可以以将将非非线线性性元元件件晶晶体体管管所所组组成成的的放放大大电电路路等等效效为为一一个个线性电路。线性电路。一、微变等效条件一、微变等效条件研究的对象仅仅是研究的对象仅仅是变化量变化量信号的信号的变化范围很小变化范围很小第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1. H(hybrid)参数的引出参数的引出在小信号情况下，对上两式取全微分得在小信

122、号情况下，对上两式取全微分得用小信号交流分量表示用小信号交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce输入、输出特性如下：输入、输出特性如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以写成：可以写成：vBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络二、晶体管共射参数等效模型二、晶体管共射参数等效模型第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的正向电流传输比或电输出端交流短路时的正向电流传

123、输比或电流放大系数；流放大系数；输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流开路时的输出电导。输入端交流开路时的输出电导。其中：其中：四个参数量纲各不相同，故称为混合参数。四个参数量纲各不相同，故称为混合参数。2. H参数的物理意义参数的物理意义vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevcehybrid （H H参数）参数）第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件3. H参数小信号模型参数小信号模型根据根据可得小信号模型可得小信号模型BJT的的H参数模型参数模型hfei

124、bicvceibvbehrevcehiehoevbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevcevBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络 H H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 H H参数与工作点有关，在放大区基本不变。参数与工作点有关，在放大区基本不变。 H H参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4. 简化的简化的H参数等效参数等效模型模型hfeibi

125、cvceibvbehrevcehiehoe即即 rbe= hie = hfe uT = hre rce= 1/hoe一般采用习惯符号一般采用习惯符号则则BJT的的H参数模型为参数模型为 ibicvceibvbeuT vcerberce uT很小，一般为很小，一般为10-3 10-4 ， rce很大，很大，约为约为100k 。故一故一般可忽略它们的影响，得到般可忽略它们的影响，得到简化电路简化电路 ib 是受控源是受控源 ，且为电流，且为电流控制电流源控制电流源(CCCS)。 电流方向与电流方向与ib的方向是关联的方向是关联的。的。 第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路

126、多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件5. H参数的确定参数的确定 一般用测试仪测出；一般用测试仪测出； rbe 与与Q点有关，可用图点有关，可用图示仪测出。示仪测出。一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe rbe= rb + (1+ ) re则则 而而 (T=300K) 对于低频小功率管对于低频小功率管 rb(100300） 第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三、共射放大电路动态参数的分析三、共射放大电路动态参数的分析电路动态参数的分析就是电路动态参数的分析就是求解电路电压放大倍数、求解电路电压放大倍数、输入

127、电阻、输出电阻。输入电阻、输出电阻。解题的方法是：解题的方法是：作出作出h参数的交流等效电路参数的交流等效电路 图图2.2.5共射极放大电路共射极放大电路RbviRcRL（动画动画3-7）第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件根据根据RbviRcRL则电压增益为则电压增益为（可作为公式）（可作为公式）1. 求电压放大倍数求电压放大倍数（电压增益）电压增益）第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2. 求输入电阻求输入电阻RbRcRLRi3. 求输出电阻求输出

128、电阻RbRcRLRo令令Ro = Rc 所以所以第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.当信号源有内阻时：当信号源有内阻时：Ri为放大电路的为放大电路的输入电阻输入电阻求求Ui.UO.Ui.Us.第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件解解（1）求）求Q点，作直流通路点，作直流通路（1 1）试求该电路的静态工作点；试求该电路的静态工作点；（2 2）画出简化的小信号等效电路；）画出简化的小信号等效电路；（3 3）求该电路的电压增益）求该电路的电压增益A AV

129、 V， 输出电阻输出电阻R Ro o、输入电阻输入电阻R Ri i。例如图，已知例如图，已知BJTBJT的的=100=100，U UBEBE=-0.7V=-0.7V。I IB BI IC CU UCECE第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2. 画出小信号等效电路画出小信号等效电路3. 求电压增益求电压增益 200+（1+100）26/4=865欧欧RbviRcRLU Ui iU Uo o第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4. 求输入电阻求输入电阻5

130、. 求输出电阻求输出电阻Ro = Rc = 2K6.非线性失真判断非线性失真判断uituot底部失真即截止失真底部失真即截止失真基极电流太小，应减小基极电流太小，应减小基极电阻。基极电阻。RbRcRLRiU Ui iU Uo o第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 等效电路法的步骤等效电路法的步骤( (归纳归纳) )1. 首首先先利利用用图图解解法法或或近近似似估估算算法法确确定定放放大大电电路路的静态工作点的静态工作点 Q 。2. 求求出出静静态态工工作作点点处处的的微微变变等等效效电电路路参参数数 和和 rbe 。3.

131、 画画出出放放大大电电路路的的微微变变等等效效电电路路。可可先先画画出出三三极极管管的的等等效效电电路路，然然后后画画出出放放大大电电路路其其余余部部分分的的交交流通路。流通路。4. 列出电路方程并求解。列出电路方程并求解。第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.4放大电路静态工作点的稳定放大电路静态工作点的稳定2.4.1静态工作点稳定的必要性静态工作点稳定的必要性 三三极极管管是是一一种种对对温温度度十十分分敏敏感感的的元元件件。温温度度变变化化对对管管子参数的影响主要表现有：子参数的影响主要表现有： 1. UBE 改改

132、变变。UBE 的的温温度度系系数数约约为为 2 mV/ C，即即温温度每升高度每升高 1 C，UBE 约下降约下降 2 mV 。 2. 改改变变。温温度度每每升升高高 1 C， 值值约约增增加加 0.5% 1 %， 温度系数分散性较大。温度系数分散性较大。 3. ICBO 改改变变。温温度度每每升升高高 10 C ，ICBQ 大大致致将将增增加加一一倍，说明倍，说明 ICBQ 将随温度按指数规律上升。将随温度按指数规律上升。动画动画avi3-8.avi第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件温度升高将导致温度升高将导致 IC

133、增大，增大，Q 上移。波形容易失真。上移。波形容易失真。iCuCEOiBQVCCT = 20 C T = 50 C图图 2.4.12.4.1晶体管在不同环晶体管在不同环境温度下的输出特性曲线境温度下的输出特性曲线第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.4.2典型的静态工作点稳定电路典型的静态工作点稳定电路稳定稳定Q点常引入直流负反馈或温度补偿的方法点常引入直流负反馈或温度补偿的方法使使IBQ在温度变化时与在温度变化时与ICQ产生相反的变化。产生相反的变化。一、电路组成和一、电路组成和Q点稳定原理点稳定原理C1RcRb2+V

134、CCC2RL+ +CeuoRb1Reui图图 2.4.2阻容耦合的静态工作点稳定电路阻容耦合的静态工作点稳定电路b图图 2.4.2直接耦合的静态工作点稳定电路直接耦合的静态工作点稳定电路aTR Rb1b1R Rb2b2R Re e（动画动画3-5）第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件所以所以 UBQ 不随温度变化，不随温度变化，电流负反馈式工作点稳定电路电流负反馈式工作点稳定电路T ICQ IEQ UEQ UBEQ ( (= UBQ UEQ) ) IBQ ICQ 阻容耦合的静态工作点稳定电路阻容耦合的静态工作点稳定电路C1

135、RcRb2+VCCC2RL+ +CeuoRb1ReIBICIEIRuiUEUB图图 2.4.2阻容耦合的静态工作点稳定电路阻容耦合的静态工作点稳定电路由于由于 IR IBQ， 可得可得( (估算估算) )第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、静态工作点的估算二、静态工作点的估算由于由于 IR IBQ， 可得可得( (估算估算) )静态基极电流静态基极电流R Rb2b2R Rb1b1IBQIRIEQICQ第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件C1RcRb

136、2+VCCC2RL+ +CeuoRb1ReiBiCiEiRuiRcRb2+VCCRL+ uiuoRb1Re三、动态参数的估算三、动态参数的估算rbe ebcRcRL+ + Rb2Rb1第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件如无旁路电容，动态参数如何计算如无旁路电容，动态参数如何计算？图图2.4.4(a)无旁路电容时的交流电路无旁路电容时的交流电路第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.4.3稳定静态工作点的措施稳定静态工作点的措施 a利用二极管的反向特性

137、进行温度补偿利用二极管的反向特性进行温度补偿D图2.4.5静态工作点稳定电路静态工作点稳定电路 b利用二极管的正向特性进行温度补偿利用二极管的正向特性进行温度补偿 50I / mAU / V0.20.4 25510150.010.020Rb1Rb2第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件复习：复习：1.如何用图解法求静态工作点？如何用图解法求静态工作点？用解析式求基极电流，用解析式求基极电流，作直线作直线UCEQ = VCC ICQRc与与BJT输出特性曲线的交点。输出特性曲线的交点。2.NPN管共射放大电路管共射放大电路Q点

138、设置太低，输出电压将会如何点设置太低，输出电压将会如何？如何调节？如何调节？3.直流通路、交流通路如何绘制？直流通路、交流通路如何绘制？4.BJT的的h参数等效模型如何？基射极等效电阻如何计算参数等效模型如何？基射极等效电阻如何计算？6.为什么要稳定静态工作点？如何稳定？为什么要稳定静态工作点？如何稳定？5.共射放大电路静态、动态分析包括哪些参数？共射放大电路静态、动态分析包括哪些参数？第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.5晶体管单管放大电路的三种基本接法晶体管单管放大电路的三种基本接法三种基本接法三种基本接法共射组态

139、共射组态 CE共集组态共集组态 CC共基组态共基组态 CB2.5.1基本共集放大电路基本共集放大电路C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+图图 2.5.1基本基本共集放大电路共集放大电路( (a) )电路电路一、电路的组成一、电路的组成信号从基极输入，信号从基极输入，从发射极输出从发射极输出（动画（动画3-6）第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、静态工作点二、静态工作点C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+由基极回路求得静态基极电流由基极回路求得静态基极电流则则( (a) )电路图电路图图图 2.5.1共集电极放大电路

140、共集电极放大电路第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三、电流放大倍数三、电流放大倍数所以所以四、电压放大倍数四、电压放大倍数结结论论：电电压压放放大大倍倍数数恒恒小小于于 1，而而接接近近 1，且且输输出出电电压与输入电压同相，又称压与输入电压同相，又称射极跟随器。射极跟随器。+_+rbebec图图2.5.22.5.2交流交流等效电路等效电路第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件五、输入电阻五、输入电阻输入电阻较大。输入电阻较大。+_+rbebec图图2

141、.5.22.5.2交流交流等效电路等效电路Ri第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件六、输出电阻六、输出电阻+_rbebec 输出电阻低，故带载能力比较强。输出电阻低，故带载能力比较强。Ro图图 2.5.3共集放大电路的输出电阻共集放大电路的输出电阻如输出端加上发射极电阻如输出端加上发射极电阻ReRe如输出端无发射极电阻如输出端无发射极电阻Re第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.5.2共基极放大电路共基极放大电路图图 2.5.4共基极放大电路共基极放

142、大电路( (a) )原理电路原理电路VEE 保保证证发发射射结结正正偏偏；VCC 保保证证集集电电结结反反偏偏；三三极极管管工作在放大区。工作在放大区。( (b) )实际电路实际电路实实际际电电路路采采用用一一个个电电源源 VCC ，用用 Rb1、Rb2 分分压提供基极正偏电压。压提供基极正偏电压。C1C2+_+_ReVEEVCCRcRLTC1C2VCCRb2Rb1+_ReCbRLRc第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件一、静态工作点一、静态工作点( (IBQ , ICQ , UCEQ) )图图 2.5.4( (c) )实

143、际电路实际电路C1C2VCCRb2Rb1+_ReCbRLRcRb2Rb1第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、电流放大倍数二、电流放大倍数微变等效电路微变等效电路由图可得：由图可得：所以所以由由于于 小小于于 1 而而近近似似等等于于 1 ，所所以以共共基基极极放放大大电电路路 没有电流放大作用。没有电流放大作用。图图 2.5.4(C)(C)共基极放大电路的等效电路共基极放大电路的等效电路+_+_Rerbebec第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三

144、、电压放大倍数三、电压放大倍数由微变等效电路可得由微变等效电路可得共共基基极极放放大大电电路路没没有有电电流流放放大大作作用用，但但是是具具有有电电压压放放大大作作用用。电电压压放放大大倍倍数数与与共共射射电电路路相相等等，但但没没有有负负号号，说说明该电路明该电路输入、输出信号同相位。输入、输出信号同相位。+_+_Rerbebec第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件四、输入电阻四、输入电阻暂不考虑电阻暂不考虑电阻 Re 的作用的作用五、输出电阻五、输出电阻暂不考虑电阻暂不考虑电阻 RC 的作用的作用 Ro = = rcb

145、 . 已知共射输出电阻已知共射输出电阻 rce ，而，而 rcb 比比 rce大大 得多，可认为得多，可认为rcb (1 + )rce如如果果考考虑虑集集电电极极负负载载电电阻阻，则则共共基基极极放放大大电电路路的的输输出电阻为出电阻为Ro = Rc / rcb Rc如考虑电阻如考虑电阻 Re 的作用的作用第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.5.3三种基本组态的比较三种基本组态的比较大大( (数数值值同同共共射射电路，但同相电路，但同相) )小小( (小于、近于小于、近于 1 ) )大大( (十几十几 一几百一几百)

146、) 小小 大大( (几十几十 一百以上一百以上) ) 大大( (几十几十 一百以上一百以上) )电电路路组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态C1C2VCCRb2Rb1+_ReCbRLC1Rb+VCCC2RL+Re+C1Rb+VCCC2RL+Rc第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.5.3三种基本组态的比较三种基本组态的比较 频率频率响应响应大大( (几百千欧几百千欧 几兆欧几兆欧) )小小( (几欧几欧 几十欧几十欧) )中中( (几十千欧几十千欧几百千欧几百千欧) )rce

147、小小( (几欧几欧 几十欧几十欧) )大大( (几十千欧以上几十千欧以上) )中中(几百欧几百欧几千欧几千欧) rbe组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态差差较好较好好好第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件例例如图属于何种组态？其输出电压的波形是否正确？若有错，请改正。uo uo ui -Vcc R2 R3 ReR1 +解共集电极组态解共集电极组态共集电极电路特点：共集电极电路特点： 电压增益小于电压增益小于1 1但接近于但接近于1 1， U UO O与与U Ui i同相。同相

148、。 输入电阻大，对电压信号源衰减小输入电阻大，对电压信号源衰减小 输出电阻小，带负载能力强输出电阻小，带负载能力强不正确。不正确。ui 第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件例例 电路如图题所示，电路如图题所示，BJT的的电流放大系数为电流放大系数为，输入电阻为，输入电阻为r rbebe，略去了偏置电路略去了偏置电路。试求下列三种情况下。试求下列三种情况下的电压增益的电压增益A AV V、输入电阻、输入电阻R Ri i和输出电阻和输出电阻R RO O v vs2s2=0=0，从集电极输出；，从集电极输出； v vs1s1=0

149、=0，从集电极输出；，从集电极输出； v vs2s2=0=0，从发射极输出。，从发射极输出。解 共发射极接法bRcRcv vi iv vo oec+-r rbebeIIb bReReI Ib bI Ie ev vs2s2v vs1s1+-+ReReRcRcT Tecb第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件共基极组态共基极组态v vs2s2v vs1s1+-+ReReRcRcT Tbecebcv vs2s2-+-+v vo oReReRcRcT Tv vs2s2+-ReReRcRcebcv vo or rbebeIIb bI

150、Ie eI Ib bRo RCv vs1s1=0=0，从集电极输出，从集电极输出第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件共集电极组态共集电极组态v vs2s2v vs1s1+-+ReReRcRcT Tbecv vs1s1ecbRcRcReRev vo o+-v vs2s2=0=0，从发射极输出，从发射极输出I Ic cI Ie e+v vs1s1-ecbr rbebeReReRcRcv vo oIIb bI Ib b第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件一、

151、复合管的组成及其电流放大系数一、复合管的组成及其电流放大系数复合管的构成：复合管的构成：+uBEiBiB1iC2iCiEiE1 = iB2T1bT2eciC1由两个或两个以上三极管组成。由两个或两个以上三极管组成。1.复合管共射复合管共射电流放大系数电流放大系数 值值由图可见由图可见2.6晶体管基本放大电路的派生电路晶体管基本放大电路的派生电路2.6.1复合管放大电路复合管放大电路第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件+uBEiBiB1iC2iCiEiE1 = iB2T1bT2eciC1则则2.复合管输入电阻复合管输入电阻

152、rbe其中其中所以所以显然，显然， 、rbe 均比一个管子均比一个管子 1、rbe1 提高了很多倍。提高了很多倍。第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件3.构成复合管时注意事项构成复合管时注意事项（1）. 前后两个三极管连接关系上，应保证前级输前后两个三极管连接关系上，应保证前级输出电流与后级输入电流实际方向一致。出电流与后级输入电流实际方向一致。（2）. 外加电压的极性应保证前后两个管子均为发外加电压的极性应保证前后两个管子均为发射结正偏，集电结反偏，使管子工作在放大区。射结正偏，集电结反偏，使管子工作在放大区。复合管的接

153、法复合管的接法T1bT2ec T2T1bec( (a) ) NPN 型型( (b) ) PNP 型型图图 2.6.1复合管复合管第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件( (c) ) NPN 型型 cT1bT2e( (d) ) PNP 型型 T2T1bec图图 2.6.1复合管复合管第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件结结 论论1. 两两个个同同类类型型的的三三极极管管组组成成复复合合管管，其其类类型型与与原原来来相相同同。复复合管的合管的 1 2，复合管

154、的，复合管的rbe = rbe1 +（1+ 1 ） rbe2 。2. 两两个个不不同同类类型型的的三三极极管管组组成成复复合合管管，其其类类型型与与前前级级三三极极管管相同。复合管的相同。复合管的 1 2，复合管的，复合管的 rbe = rbe1 。3. 在在集集成成运运放放中中，复复合合管管不不仅仅用用于于中中间间级级，也也常常用用于于输输入入级级和输出级。和输出级。优点优点可以获得很高的电流放大系数可以获得很高的电流放大系数 ；提高中间级的输入电阻；提高中间级的输入电阻；提高了集成运放总的电压放大倍数。提高了集成运放总的电压放大倍数。第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模

155、拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、复合管共射放大电路二、复合管共射放大电路图图2.6.2阻容耦合复合管共射放大电路阻容耦合复合管共射放大电路电压放大倍数与没用复合管时相当，电压放大倍数与没用复合管时相当，但输入电阻大大增但输入电阻大大增加加,增强了电流放大能力。增强了电流放大能力。第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三、复合管共集放大电路三、复合管共集放大电路图图2.6.3阻容耦合复合管共集放大电路阻容耦合复合管共集放大电路复合管共集放大电路复合管共集放大电路使输入电阻大大增加，输出电阻大大减小。使输

156、入电阻大大增加，输出电阻大大减小。第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.6.2共射共基放大电路共射共基放大电路特点：特点：电路的输入电阻较大，具有一定的电电路的输入电阻较大，具有一定的电压放大能力，有较宽的通频带。压放大能力，有较宽的通频带。图图2.6.4共射共基放大电路的交流通路共射共基放大电路的交流通路第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.6.3共集共基放大电路共集共基放大电路图图2.6.5共集共基放大电路的交流通路共集共基放大电路的交流通路输

157、入电阻较大，具有一定的电压放大能力，有较宽的通频带。输入电阻较大，具有一定的电压放大能力，有较宽的通频带。第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.7场效应管放大电路场效应管放大电路场效应管是电压控制电流元件，具有高输入阻抗。场效应管是电压控制电流元件，具有高输入阻抗。2.7.1场效应管放大电路的三种接法场效应管放大电路的三种接法（以（以N沟道结型场效应管为例）沟道结型场效应管为例）图2.7.1场效应管放大电路的三种接法场效应管放大电路的三种接法（a）共源电路（b）共漏电路（c）共栅电路第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆

158、田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.7.2场效应管放大电路的静态工作点的设置方法场效应管放大电路的静态工作点的设置方法图图 2.7.2基本共源放大电路基本共源放大电路VDD+uO iDT+ uIVGGRGSDGRD与双极型三极管对应关系与双极型三极管对应关系b G , e S , c D 为为了了使使场场效效应应管管工工作作在在恒恒流流区区实实现现放放大大作作用，应满足：用，应满足：N 沟道增强型沟道增强型 MOS 场效应管组成的放大电路。场效应管组成的放大电路。( (UT：开启电压：开启电压) )一、基本共源放大电路一、基本共源放大电路第二章基本放大电路

159、第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件静态分析静态分析 UGSQ 、 IDQ UDSQVDD+uO iDT+ uIVGGRGSDGRD图图 2.7.2基本共源放大电路基本共源放大电路两种方法两种方法近似估算法近似估算法图解法图解法 ( (一一) ) 近似估算法近似估算法MOS 管栅极电流管栅极电流为零，当为零，当 uI = 0 时时UGSQ = VGG而而 iD 与与 uGS 之间近似满足之间近似满足( (当当 uGS UT) )式中式中 IDO 为为 uGS = 2UT 时的值。时的值。则静态漏极电流为则静态漏极电流为第二章基本放大电路第二

160、章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 ( (二二) ) 图解法图解法图图 2.7.3图解法求基本共源放图解法求基本共源放大电路的大电路的 静态工作点静态工作点VDDIDQUDSQQ利用式利用式 uDS = VDD iDRD 画出直流负载线。画出直流负载线。图中图中 IDQ、UDSQ 即为静态值。即为静态值。第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件Q点：点： UGSQ 、IDQ 、UDSQUGSQ =UDSQ =已知已知UP 或或 UGS（Off)VDD- IDQ (Rd + R

161、 )- -IDQR可解出可解出Q点的点的UGS Q、 IDQ 、 UDSQ 如知道如知道FET的特性曲线，也可采用的特性曲线，也可采用图解法。图解法。二、自给偏压电路二、自给偏压电路图图2.7.4(a) JFET自给偏压共源自给偏压共源电路电路耗尽型耗尽型MOS管自给偏压共源电路的分析方法相同。管自给偏压共源电路的分析方法相同。IDQ第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三、分压式三、分压式偏置电路偏置电路图图2.7.5分压式分压式偏置电路偏置电路+ T+RGSDGRDR2VDD+RLRSR1C1CSC2+( (一一)Q)Q

162、点点近似估算法近似估算法根据输入回路列方程根据输入回路列方程解联立方程求出解联立方程求出 UGSQ 和和 IDQ。列输出回路方程求列输出回路方程求 UDSQUDSQ = VDD IDQ(RD + RS)将将I IDQDQ 代入，求出代入，求出U UDSQDSQ第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件+ T+RGSDGRDR2VDD+RLRSR1C1CSC2+图图 2.7.5分压分压 式偏置电路式偏置电路( (二二) )图解法图解法由式由式可做出一条直线，可做出一条直线，另外，另外，iD 与与 uGS 之间满之间满足转移特性曲线

163、的规律，足转移特性曲线的规律，二者之间交点为静态工二者之间交点为静态工作点，确定作点，确定 UGSQ， IDQ 。第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件根据漏极回路方程根据漏极回路方程在在漏漏极极特特性性曲曲线线上上做做直直流流负负载载线线， 与与 uGS = UGSQ 的的交点确定交点确定 Q，由，由 Q 确定确定 UDSQ 和和 IDQ值。值。UDSQuDS = VDD iD(RD + RS)3 uDS/ViD/mA012152 V105uGS4.5V4V3.5V UGSQ3 VVDDQIDQuGS/ViD/mAO246

164、12QIDQUGSQUGQ第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.7.3场效应管放大电路的动态分析场效应管放大电路的动态分析iD 的全微分为的全微分为上式中定义：上式中定义： 场效应管的跨导场效应管的跨导( (毫毫西门子西门子 mS) )。 场效应管漏源之间等效电阻。场效应管漏源之间等效电阻。一、场效应管的低频小信号等效模型一、场效应管的低频小信号等效模型第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件如果输入正弦信号，则可用相量代替上式中的变量。如果输入正弦信号

165、，则可用相量代替上式中的变量。成为：成为：根据上式做等效电路如图所示。根据上式做等效电路如图所示。图图 2.7.6MOS管的管的低频小信号等效模型低频小信号等效模型由于没有栅极电流，所以栅源是悬空的。由于没有栅极电流，所以栅源是悬空的。+gdSsgd第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件微变参数微变参数 gm 和和 rDS ( (1) ) 根据定义通过在特性曲线上作图方法中求得。根据定义通过在特性曲线上作图方法中求得。( (2) ) 用求导的方法计算用求导的方法计算 gm在在 Q 点附近，可用点附近，可用 IDQ 表示上式中

166、表示上式中 iD，则则一一般般 gm 约约为为 0.1 至至 20 mS。 rDS 为为几几百百千千欧欧的的数数量量级级。当当 RD 比比 rDS 小得多时，可认为等效电路的小得多时，可认为等效电路的 rDS 开路。开路。第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、基本二、基本 共源放大电路的动态分析共源放大电路的动态分析VDD+uO iDT+ uIVGGRGSDGRD基本共源放大电路的等效电路基本共源放大电路的等效电路将将 rDS 开路开路而而所以所以输出电阻输出电阻Ro = RDMOS 管输入电阻高达管输入电阻高达 109

167、 。 D+ GSRG+ 1.基本共源放大电路基本共源放大电路动态分析动态分析第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.分压式偏置电路的动态分析分压式偏置电路的动态分析等效电路入图所示等效电路入图所示由图可知由图可知电压放大倍数电压放大倍数输入、输出电阻分别为输入、输出电阻分别为分压式偏置电路等效电路分压式偏置电路等效电路D+GS+ T+RGSDGRDR2VDD+RLRSR1C1CSC2+第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三、基本共漏放大电路三、基本共漏

168、放大电路源极输出器或源极跟随器源极输出器或源极跟随器图图 2.7.9基本共漏放大电路基本共漏放大电路典型电路如右图所示。典型电路如右图所示。+VT+SDGR2VDD+RLRSR1C1C2+ RG1.静态分析静态分析分分析析方方法法与与“分分压压-自自偏偏压压式式共共源源电电路路”类类似似，可采用估算法和图解法。可采用估算法和图解法。第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.动态分析动态分析（1）. 电压放大倍数电压放大倍数图图 2.7.10微变等效电路微变等效电路而而所以所以（2）. 输入电阻输入电阻Ri = RG + (

169、R1 / R2 )D+ GS+第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件（3）输出电阻）输出电阻图图 2.7.11微变等效电路微变等效电路在电路中，外加在电路中，外加 ，令，令 ，并使，并使 RL 开路开路因输入端短路，故因输入端短路，故则则所以所以实实际际工工作作中中经经常常使使用用的的是是共共源源、共漏组态。共漏组态。D+ GS第二章基本放大电路第二章基本放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.7.4场效应管放大电路的特点场效应管放大电路的特点1. 场效应管是电压控制元件；场效应管

170、是电压控制元件； 2. 栅极几乎不取用电流，输入电阻非常高；栅极几乎不取用电流，输入电阻非常高； 3. 一一种种极极性性的的载载流流子子导导电电，噪噪声声小小，受受外外界界温温度度及及 辐射影响小；辐射影响小； 4. 制造工艺简单，有利于大规模集成；制造工艺简单，有利于大规模集成； 5. 存存放放管管子子应应将将栅栅源源极极短短路路，焊焊接接时时烙烙铁铁外外壳壳应应接接 地良好，防止漏电击穿管子；地良好，防止漏电击穿管子； 6. 跨导较小，电压放大倍数一般比三极管低。跨导较小，电压放大倍数一般比三极管低。第第三三版版童童诗诗白白第三章第三章 多级放大电路多级放大电路 3.1 多级放大电路的耦合

171、方式多级放大电路的耦合方式 3.3 直接耦合放大电路直接耦合放大电路3.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析第第三三版版童童诗诗白白本章重点和考点：本章重点和考点：1、掌掌握握多多级级放放大大电电路路的的耦耦合合方方式式，为为集集成成电电路的学习打好基础路的学习打好基础2、掌握直接耦合放大电路中差分放大电路的组态、掌握直接耦合放大电路中差分放大电路的组态及动态参数的计算及动态参数的计算3 3、了解多级放大电路中的互补输出级、了解多级放大电路中的互补输出级 第第三三版版童童诗诗白白本章讨论的问题：本章讨论的问题：1.单管放大电路为什么不能满足多方面性能的要求？单管放大电路为什么不能满

172、足多方面性能的要求？2.如何将多个单级放大电路连接成多级放大电路？如何将多个单级放大电路连接成多级放大电路？各种连接方式有和特点？各种连接方式有和特点？3.直接耦合放大电路的特殊问题是什么？如何解决直接耦合放大电路的特殊问题是什么？如何解决？4.差分放大电路与其它基本放大电路有什么区别？差分放大电路与其它基本放大电路有什么区别？为什么它能抑制零点漂移？为什么它能抑制零点漂移？5.直接耦合放大电路输出级的特点是什么？如何根据直接耦合放大电路输出级的特点是什么？如何根据要求组成多级放大电路？要求组成多级放大电路？第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电

173、教研室模拟电路多媒体课件3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式将多个单级基本放大电路合理联接，构成多级放大电路将多个单级基本放大电路合理联接，构成多级放大电路组成多级放大电路的每一个基本电路称为组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级一级，级与级之间的连接称为级与级之间的连接称为级间耦合级间耦合。四种常见的耦合方式四种常见的耦合方式：直接耦合直接耦合阻容耦合阻容耦合变压器耦合变压器耦合光电耦合光电耦合第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件3.1.1直接耦合直接耦合图图 3.1.1（a)两个单管放大电路简单的直

174、接耦合两个单管放大电路简单的直接耦合特点：特点：( (1) ) 可以放大交流和缓可以放大交流和缓慢变化及直流信号；慢变化及直流信号；( (2) ) 便于集成化。便于集成化。 ( (3) )各各级级静静态态工工作作点点互互相相影影响响；基基极极和和集集电电极极电电位位会会随随着着级级数数增增加而上升；加而上升； ( (4) )零点漂移（如何克服）。零点漂移（如何克服）。Rc1Rb1+VCC+T1+ Rc2Rb2T2第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件一、一、 直接耦合放大电路静态工作点的设置直接耦合放大电路静态工作点的设置

175、改进电路改进电路( (b) )电电路路中中接接入入 Re2，保保证证第第一一级级集集电电极极有有较较高高的的静静态态电电位位，但但第第二二级级放放大大倍倍数数严严重下降。重下降。 改进电路改进电路( (c1) )稳稳压压管管动动态态电电阻阻很很小小，可可以以使使第第二二级级的的放放大大倍倍数数损损失失小小。但但集集电电极极电电压压变变化化范范围减小。围减小。DZRc1Rb1+VCC+T1+ Rc2RT2( (c) )Rc1Rb1+VCC+T1+ Rc2Re2T2( (b) )第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件改进电路改

176、进电路( (c2) )+VCCRc1Rb1+T1+ Rc2Rb2T2Dz改进电路改进电路( (d) ) 可可降降低低第第二二级级的的集集电电极极电电位位，又又不不损损失失放放大大倍倍数数。但但稳稳压压管噪声较大。管噪声较大。NPN管管和和PNP管管混混合合使使用用，可可获获得得合合适适的的工工作作点点。为为经经常常采用的方式。采用的方式。( (c) )Rc1Rb1+VCC+T1+ Re2Rc2T2 ( (d) )图图 3.1.1直接耦合放大电路静态工作点的设置直接耦合放大电路静态工作点的设置第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒

177、体课件3.1.2阻容耦合阻容耦合图图 3.1.2阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路C1RC1Rb1+VCCC2RL+T1+ +Rc2Rb2C3T2+第第 一一 级级第第 二二 级级特点：静态工作点相互独立，在分立元件电路中广特点：静态工作点相互独立，在分立元件电路中广泛使用。在集成电路中无法制造大容量电容，不便泛使用。在集成电路中无法制造大容量电容，不便于集成化。于集成化。无法放大直流及变化缓慢的信号无法放大直流及变化缓慢的信号第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件3.1.3变压器耦合变压器耦合图图 3.1.3变压器耦合共射

178、放大电路变压器耦合共射放大电路(a)电路电路(b)交流等效电路交流等效电路以前功率放大电路广泛采用此耦合方式。以前功率放大电路广泛采用此耦合方式。可以较好的实现阻抗匹配。可以较好的实现阻抗匹配。由于变压器体积庞大，目前较少使用由于变压器体积庞大，目前较少使用第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件变压器耦合放大电路变压器耦合放大电路选选择择恰恰当当的的变变比比，可可在在负负载载上上得得到到尽尽可可能能大大的的输输出出功率。功率。变压器耦合放大电路变压器耦合放大电路第第二二级级VT2、VT3组组成成推推挽挽式式放放大大电电路路

179、，信信号号正正负负半半周周VT2、VT3 轮轮流导电。流导电。第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件3.1.4光电耦合光电耦合光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递的，因而其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。的，因而其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。一、光电耦合一、光电耦合图图3.1.5光电耦合器及其传输特性光电耦合器及其传输特性发光元件发光元件光敏元件光敏元件第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路

180、多媒体课件二、光电耦合放大电路二、光电耦合放大电路图图3.1.6光电耦合放大电路光电耦合放大电路目前市场上已有集成光电耦合放大电路，目前市场上已有集成光电耦合放大电路，具有较强的放大能力。具有较强的放大能力。第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件3.2多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析一、电压放大倍数一、电压放大倍数总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即其中，其中， n 为多级放大电路的级数。为多级放大电路的级数。二、二、 输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻 通

181、通常常，多多级级放放大大电电路路的的输输入入电电阻阻就就是是输输入入级级的的输输入入电电阻阻；输出电阻就是；输出电阻就是输出级的输出电阻。输出级的输出电阻。 具具体体计计算算时时，有有时时它它们们不不仅仅仅仅决决定定于于本本级级参参数数，也也与与后级或前级的参数有关。后级或前级的参数有关。第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件如图所示的两级电压放大电路，如图所示的两级电压放大电路，已知已知1= 2 =50, T1和和T2均为均为3DG8D。计算前、后级放大电路的静态值计算前、后级放大电路的静态值计算前、后级放大电路的静态值

182、计算前、后级放大电路的静态值( ( ( (U UBEBE=0.6V)=0.6V)及电路的动态参数。及电路的动态参数。及电路的动态参数。及电路的动态参数。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k oU.Ui.例例例例:1:1第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件 两级放大电路的静态值可分别计算。两级放大电路的静态值可分别计算。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k oU.Ui.解解:

183、:第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件第一级是射极输出器第一级是射极输出器第一级是射极输出器第一级是射极输出器: : : :第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件第二级是分压式偏置电路第二级是分压式偏置电路第二级是分压式偏置电路第二级是分压式偏置电路第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件计算计算计算计算 r r i i和和和和 r r 0 0小信号等效电路小信号等效电路小信号等效

184、电路小信号等效电路2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui.oU.o1U.由等效电路可知，放大电路的输入电阻由等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等于第一级的等于第一级的输入电阻输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻第一级是射极输出器，它的输入电阻ri1与负载有关，而射与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻极输出器的负载即是第二级输入电阻 ri2。第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui。oU.

185、o1U.第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui。oU.o1U.第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数第一级放大电路为射极输出器第一级放大电路为射极输出器第一级放大电路为射极输出器第一级放大电路为射极输出器2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui.oU.o1U.第三章多级放大电

186、路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件第二级放大电路为共发射极放大电路第二级放大电路为共发射极放大电路第二级放大电路为共发射极放大电路第二级放大电路为共发射极放大电路总电压放大倍数总电压放大倍数2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui.oU.o1U.第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件一、一、 零点漂移现象及其产生的原因零点漂移现象及其产生的原因直直接接耦耦合合时时，输输入入电电压压为为零零，但但输输出出电电压压离离开开零零点点，并

187、缓慢地发生不规则变化的现象。并缓慢地发生不规则变化的现象。原因：原因：放大器件的参放大器件的参数受温度影响而使数受温度影响而使 Q 点不点不稳定。也称稳定。也称温度漂移。温度漂移。图图 3.3.1零点漂移现象零点漂移现象uOtOuItO放大电路级数愈多，放放大电路级数愈多，放大倍数愈高，零点漂移问题大倍数愈高，零点漂移问题愈严重。愈严重。3.3直接耦合放大电路直接耦合放大电路3.3.1直接耦合放大电路的零点漂移现象直接耦合放大电路的零点漂移现象第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件二、抑制温度漂移的方法：二、抑制温度漂移的

188、方法：( (1) ) 引入直流负反馈以稳定引入直流负反馈以稳定 Q 点；点；( (2) ) 利用热敏元件补偿放大器的零漂；利用热敏元件补偿放大器的零漂；图图 利用热敏元件补偿零漂利用热敏元件补偿零漂R2R1+VCC+T2+ RcT1uIuOiC1ReRuB1( (3) ) 采用差分放大电路。采用差分放大电路。第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件3.3.2 差分放大电路差分放大电路差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路一、电路的组成一、电路的组成图图 3.3

189、.2差分放大电路的组成差分放大电路的组成(a)TRe利用射极电阻稳定利用射极电阻稳定Q点点但仍存在零点漂移问题但仍存在零点漂移问题图图 3.3.2差分放大电路的组成差分放大电路的组成(b)TReuOVT的的U UCQCQ变化时，直流电变化时，直流电源源V始终与之保持一致。始终与之保持一致。第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件R Rb2b2R Rb1b1+uI2-+uI1-V VBBBBV VBBBB采用与图（采用与图（a）所示电路参数完）所示电路参数完全相同，管子特性也相同的电路全相同，管子特性也相同的电路图图 3.3.

190、2差分放大电路的组成差分放大电路的组成(c)电路以两只管子集电极电位电路以两只管子集电极电位差为输出，可克服温度漂移。差为输出，可克服温度漂移。共模信号共模信号输入信号输入信号uI1和和uI2大小相等，大小相等，极性相同。极性相同。差模信号差模信号输入信号输入信号uI1和和uI2大小相等，大小相等，极性相反。极性相反。差分放大电路也称为分放大电路也称为差动放大电路差动放大电路动画动画avi6-2.avi第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件差分放大电路的改进图差分放大电路的改进图将发射极电阻合二为一、将发射极电阻合二为一、

191、对差模信号对差模信号R Re e相当于短路。相当于短路。R Re eR Rb1b1R Rb2b2+uI1-V VBBBB-uI2+图图 3.3.2差分放大电路的组成差分放大电路的组成(d)典型差分放大电路典型差分放大电路图图 3.3.2差分放大电路的组成差分放大电路的组成(e)R Re eR Rb1b1R Rb2b2+uI1-V-VEEEE-uI2+长尾式差分放大电路长尾式差分放大电路便于调节静态工作点，电便于调节静态工作点，电源和信号源能共地源和信号源能共地第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件二、长尾式差分放大电路二、

192、长尾式差分放大电路图图 3.3.3长尾式差分放大电路长尾式差分放大电路R Re eR Rb1b1R Rb2b2-V-VEEEEuI1uI2R RC2C2R RC1C11.静态分析静态分析I IE1=I IE2=(UEEUBE)22Re ；UCE1=UCE2UCC+UEE(R(RC C+2R+2Re)I)IE1Uo=0；I IB1=I IB2 =I IE1/(1+ )由于由于R Rb b较小，其上的电压降较小，其上的电压降可忽略不计。可忽略不计。（动画（动画avi6-1.avi）第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件2.对共

193、模信号的抑制作用对共模信号的抑制作用共模信号的输入使两管集共模信号的输入使两管集电极电压有相同的变化。电极电压有相同的变化。所以所以共模增益共模增益电路参数的理想对称性，温度电路参数的理想对称性，温度变化时管子的电流变化完全相变化时管子的电流变化完全相同，故可以同，故可以将温度漂移等效成将温度漂移等效成射极电阻射极电阻R Re e对共模信号的负反馈作用，抑制了每只晶体管集电极电流的对共模信号的负反馈作用，抑制了每只晶体管集电极电流的变化，从而抑制集电极的电位的变化。变化，从而抑制集电极的电位的变化。图图 3.3.4差分放大电路输入共模信号差分放大电路输入共模信号R Re eR Rb1b1R R

194、b2b2-V-VEEEE+uI1-+uI1-共模信号共模信号，差分放大电路对共模信号有很强的抑制作用。，差分放大电路对共模信号有很强的抑制作用。第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件3.对差模信号的放大作用对差模信号的放大作用图图3.3.5差分放大电路加差模信号（差分放大电路加差模信号（a)分析时注意二个分析时注意二个“虚虚地地”R Re eR Rb1b1R Rb2b2-V-VEEEEuI1uI2R RC2C2R RC1C1+uId-+-+ uod-EE点电位在差模信号作用点电位在差模信号作用下不变，相当于接下不变，相当于

195、接“地地”。负载电阻的中点电位在差负载电阻的中点电位在差模信号作用下不变，相当模信号作用下不变，相当于接于接“地地”。第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件+-+R Rb1b1R Rb2b2-差模信号作用下的等效电路差模信号作用下的等效电路图图3.3.5差分放大电路加差模信号（差分放大电路加差模信号（b) 动态参数动态参数R Ridid=2(R=2(Rb b +r +rbebe;);)R Rodod=2R=2RC C共模抑制比共模抑制比双端输出，理想情况双端输出，理想情况第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院

196、 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件4.电压传输特性电压传输特性放大电路的输出电压和输入电压之间的关系曲线。放大电路的输出电压和输入电压之间的关系曲线。uo f( uI )如改变如改变uI的极性，可的极性，可得另一条图中虚线所得另一条图中虚线所示的曲线，它与实线示的曲线，它与实线完全对称。完全对称。uIuo第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件三、三、 差分放大电路的四种接法差分放大电路的四种接法 双入、双出双入、双出 双入、单出双入、单出 单入、双出单入、双出 单入、单出单入、单出基于不同的应用场合

197、，有基于不同的应用场合，有双双、单端输入和单端输入和双双、单端输出的情况。单端输出的情况。所谓所谓“单端单端”指一端接地。指一端接地。“单端单端”的情况，还具有共模抑制能力吗？的情况，还具有共模抑制能力吗？如何进一步改进呢？如何进一步改进呢？第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件静态工作点静态工作点I IE1=I IE2=(UEEUBE)22RE UCE1= =Uo+UEERREI IE1. 1. 双端输入单端输出电路双端输入单端输出电路图图3.3.7双端双端输入单端输出输入单端输出差分放大电路差分放大电路-+uI-R R

198、b2b2R Rb1b1I IB1=I IB2 =I IE1/(1+ )注意：由于输出回路的不注意：由于输出回路的不对称性，对称性，UCEQ1UCEQ2。第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件+-+R Rb1b1R Rb2b2-R RL+-图图3.3.9图图3.3.7所示电路对所示电路对差模信号的等效电路差模信号的等效电路动态分析动态分析R Ridid=2(R=2(Rb b +r +rbebe;);)R Rodod=R=RC C问题：如输出信号取自问题：如输出信号取自T T2 2管的集电极管的集电极，动态分，动态分析结果如何

199、？析结果如何？第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件共模电压增益共模电压增益如输入共模信号：如输入共模信号：uoc=ICRL;uic=IBrbe+(1+)2Re;图图3.3.10共模信号作用下的双入共模信号作用下的双入单出电路单出电路增大增大Re是改善共模抑制比的基本措施是改善共模抑制比的基本措施第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件静态分析静态分析2. 2. 单端输入、双端输出单端输入、双端输出与双入双出的一样与双入双出的一样I IE1=I IE2=

200、(VEEVBE)22RE ；VCE1=VCE2VCC+VEE(R(RC C+2R+2RE)I)IEVo=0uII IB1=I IB2 =I IE1/(1+ )图图3.3.11单端输入、双端输出单端输入、双端输出电路电路a第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件静态分析静态分析与双入单出的一样与双入单出的一样I IE=(VEEVBE)22RE ；VCE1= =Vo+VEERREI IEVo=VCCR RL(R(RC C+R+RL)I)IC CR RLR RC C(R(RC C+R+RL) )3. 3. 单端输入、单端输出单端输

201、入、单端输出图图3.3.12单端输入单端输出单端输入单端输出电路电路动态分析：与双入单出的一样。（略）动态分析：与双入单出的一样。（略）I IB1=I IB2 =I IE1/(1+ )uI第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件 双端输出时：双端输出时： 单端输出时：单端输出时： (2)(2)共模电压放大倍数共模电压放大倍数 与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关： 双端输出时：双端输出时： 单端输出时：单端输出时：4.4.差动放大器动态参数计算总结差动放大器动态参数计算总

202、结(1)(1)差模电压放大倍数差模电压放大倍数与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件 (3)(3)差模输入电阻差模输入电阻 不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻Rid是基本放大电路的两倍。是基本放大电路的两倍。 (4)(4)输出电阻输出电阻 单端输出时单端输出时 双端输出时双端输出时第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课

203、件(5)(5)共模抑制比共模抑制比 共模抑制比共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。是差分放大器的一个重要指标。或或 双端输出时双端输出时KCMR可认为等于无穷大，可认为等于无穷大， 单端输出时共模抑制比：单端输出时共模抑制比：第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件四、改进型差分放大电路四、改进型差分放大电路 用用三三极极管管代代替替“长长尾尾式式”电电路路的的长长尾尾电电阻阻，即即构构成成恒流源式差分放大电路恒流源式差分放大电路RcT1T2Rc+ uoRRuI1uI2+VCCReRb2Rb1VEET31. 电路组

204、成电路组成T3：恒流管：恒流管作用：作用： 能能使使 iC1、iC2基基本本上上不不随随温温度度的的变变化化而而变变化化，从从而而抑抑制共模信号的变化。制共模信号的变化。图图 3.3.13具有恒流源的差分放大电路具有恒流源的差分放大电路第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件2. 静态分析静态分析当忽略当忽略 T3 的基极电流时，的基极电流时， Rb1 上的电压为上的电压为RcT1T2Rc+uoRRuI1uI2+VCCReRb2Rb1VEET3于是得到于是得到图图 3.3.13具有恒流源的差分放大电路具有恒流源的差分放大电路

205、第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件3. 动态分析动态分析由由于于恒恒流流三三极极管管相相当当于于一一个个阻阻值值很很大大的的长长尾尾电电阻阻，它它的的作作用用也也是是引引入入一一个个共共模模负负反反馈馈，对对差差模模电电压压放放大大倍倍数没有影响，所以与长尾式交流通路相同。数没有影响，所以与长尾式交流通路相同。差模电压放大倍数为差模电压放大倍数为差模输入电阻为差模输入电阻为差模输出电阻为差模输出电阻为RcT1T2Rc+ uoRR uI1 uI2第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒

206、体课件三电教研室模拟电路多媒体课件具有电流源的差分放大电路具有电流源的差分放大电路简化简化画法画法ui1T1+VCCT2RCuoui2RCVEEIui1T1+VCCT2RCuoui2RCVEER2R3IC3T3T4IREFIC4R1第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件复习复习1.差分放大电路的类别差分放大电路的类别基本差分放大电路基本差分放大电路长尾差分放大电路长尾差分放大电路恒流源式差分放大电路恒流源式差分放大电路2.差分放大电路的接法差分放大电路的接法+VCCRc2+VT1VT2Rb2Rc1Rb1+uId+uoR1R

207、2+VCCRc+VT1VT2Rc+uId+uoRR VEEReRcVT1VT2Rc+ uoRRuI1uI2+VCCReRb2Rb1VEEVT3RcVT1VT2Rc+ uoRRuIuI2+VCCVEEIR+双端输入、双端输出；双端输入、双端输出；双端输入、单端输出；双端输入、单端输出；单端输入、双端输出；单端输入、双端输出；单端输入、单端输出。单端输入、单端输出。FET差分放大电路差分放大电路T2Rg1vidT1RdRdVDD-VEERg2Vo2iD2iD2I0第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件RcT1T2Rc+uoRR

208、uI1uI2RWVEE+VCCI图图3.3.14恒流源电路的简化画法及电路调零措施恒流源电路的简化画法及电路调零措施带调节电位器带调节电位器RW的恒流源电路的简化画法的恒流源电路的简化画法调节电位器调节电位器RW的滑动端位置可使电路在的滑动端位置可使电路在uI1=uI2=0时，时，uO=0。第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件 FET差分式放大电路差分式放大电路电路图电路图（单入单出）（单入单出）分析方法相同分析方法相同但输入电阻很大，但输入电阻很大，JEFT 1012欧姆欧姆MOSFET 1015欧姆欧姆图图3.3.1

209、5FET差分式放大电路差分式放大电路FET差分式放大电路常用于集成电路的输入级差分式放大电路常用于集成电路的输入级T2Rg1vidT1RdRdVDD-VEERg2Vo2iD2iD2I0第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件3.3.3直接耦合互补输出级直接耦合互补输出级一、基本电路一、基本电路在在输输入入信信号号的的正正半半周周，T1 导通，导通，iC1 流过负载；流过负载； 负负半半周周，T2导导通通，iC2 流过负载。流过负载。 在在信信号号的的整整个个周周期期都都有有电电流流流流过过负负载载，负负载载上上 iL 和和

210、uO 基本上是正弦波。基本上是正弦波。存在的问题：存在的问题：交越失真交越失真交越交越失真失真图图 3.3.16基本要求：输出电阻低，最大不失真输出电压尽可能大。基本要求：输出电阻低，最大不失真输出电压尽可能大。 VCC静态时，输入输出电静态时，输入输出电压均为零。压均为零。第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件二、消除交越失真的互补输出级二、消除交越失真的互补输出级给给 T1、T2 提提供静态电压供静态电压 tiC0 ICQ1ICQ2消除交越失真思路：消除交越失真思路：电路：电路：RLRD1D2T1T2+VCC+ui +

211、uo VCCV5R R2 2R R1 1ui图3.3.17消除交越失真的互补输出级消除交越失真的互补输出级第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件消除交越失真的其它电路消除交越失真的其它电路T1T2T3T4T1T2RtB1B2T1T2T3R4R3图3.3.17消除交越失真的互补输出级（消除交越失真的互补输出级（b） UBE倍增电路倍增电路第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件消除交越失真的消除交越失真的实际电路实际电路为了增大为了增大T1和和T2的电流放

212、大倍数，以减小前级驱动电流，的电流放大倍数，以减小前级驱动电流，常采用复合管结构。常采用复合管结构。如图如图3.3.18为采用复合管的准互补输出级，为采用复合管的准互补输出级，OCL电路。电路。RL+VCC+uo T1T2T3T4V5 VCCRRuiT4RL+VCC+uo T1T2T3 VEER*1R2R3R4ui第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件3.3.4直接耦合多级放大电路直接耦合多级放大电路直接耦合多级放大电路的构成：直接耦合多级放大电路的构成：输入级输入级：差分放大电路或：差分放大电路或FET差分放大电路，从而

213、差分放大电路，从而减小温漂，增大共模抑制比。减小温漂，增大共模抑制比。中间级中间级：共射放大电路，从而获得高电压放大倍数。：共射放大电路，从而获得高电压放大倍数。输出级输出级：采用复合管的准互补输出级电路，从而使：采用复合管的准互补输出级电路，从而使输出电阻小，带负载能力增强，而且最大输出电阻小，带负载能力增强，而且最大不失真输出电压幅值接近电源电压。不失真输出电压幅值接近电源电压。第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件直接耦合多级放大电路分析直接耦合多级放大电路分析三级放大电路三级放大电路第一级第一级是以是以T1和和T2

214、 为放大管，双端输入，单端输出的差分放大为放大管，双端输入，单端输出的差分放大电路。电路。第二级第二级是以是以T3和和T4 管组成的复合管为放大管的共射放大电路。管组成的复合管为放大管的共射放大电路。第三级第三级是准互补电路，是准互补电路， R2、R23、和和T5为组成为组成UBE倍增电路以倍增电路以消除交越失真。消除交越失真。第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件P168 3.7解：解：双入双出差分放大电路双入双出差分放大电路第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟

215、电路多媒体课件P168 3.8解：解：双入单出差分放大电路双入单出差分放大电路第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件P169 3.12解：解：带恒流源的带恒流源的双入单出双入单出差分差分放大电路放大电路交流等效电路交流等效电路UiUorbe3RdUgsgmUgsRdrbe2gmUgsUgs第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件P169 3.13解：解：三级放大电路三级放大电路UiIirbe1rbe2R2rbe4R5R6rbe5U0R7带恒流源的双入单出

216、差分放大电路带恒流源的双入单出差分放大电路共射放大电路共射放大电路(PNP管管）共集放大电路（共集放大电路（射集跟随器射集跟随器）交流等效电路交流等效电路Ri3Ri1Ri2第三章多级放大电路第三章多级放大电路莆田学院莆田学院 三电教研室模拟电路多媒体课件三电教研室模拟电路多媒体课件UiIirbe1rbe2R2rbe4R5R6rbe5U0R7Ri3Ri1Ri2第第三三版版童童诗诗白白第四章集成运算放大电路第四章集成运算放大电路4.14.1集成运算放大电路概述集成运算放大电路概述4.24.2集成运放中的电流源电路集成运放中的电流源电路4.34.3集成运放电路简介集成运放电路简介4.54.5集成运放

217、的种类及选择集成运放的种类及选择4.44.4集成运放的指标及低频等效电路集成运放的指标及低频等效电路4.64.6集成运放大的使用集成运放大的使用第第三三版版童童诗诗白白本章重点和考点：本章重点和考点：1.集成电路的特点。集成电路的特点。2.偏置电路（电流源）的作用、分类及计算。偏置电路（电流源）的作用、分类及计算。3.理想集成运算放大电路（理想集成运算放大电路（IC）的性能指标。）的性能指标。第第三三版版童童诗诗白白本章讨论的问题：本章讨论的问题：1.什么是集成运算放大电路？将分立元件直接耦合放什么是集成运算放大电路？将分立元件直接耦合放大电路做在一个硅片上就是集成运放吗？集成运大电路做在一个

218、硅片上就是集成运放吗？集成运放电路结构有什么特点？放电路结构有什么特点？2.集成运放由哪几部分组成？各部分的作用是什么？集成运放由哪几部分组成？各部分的作用是什么？3.如何设置集成运放中各级放大电路的静态工作点？如何设置集成运放中各级放大电路的静态工作点？4.集成运放的电压传输特性有什么特点？集成运放的电压传输特性有什么特点？5.如何评价集成运放的性能？有哪些主要指标？如何评价集成运放的性能？有哪些主要指标？6.集成运放有哪些类型？如何选择？使用时应注意哪集成运放有哪些类型？如何选择？使用时应注意哪些问题？些问题？莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.1集

219、成运算放大电路概述集成运算放大电路概述集成电路简称集成电路简称 IC ( (Integrated Circuit) )集成电路按集成电路按其功能分其功能分数字集成电路数字集成电路模拟集成电路模拟集成电路模拟集成模拟集成电路类型电路类型集成运算放大器；集成运算放大器；集成功率放大器；集成功率放大器；集成高频放大器集成高频放大器；集成中频放大器；集成中频放大器；集成比较器集成比较器；集成乘法器；集成乘法器；集成稳压集成稳压器器；集成数；集成数/模或模模或模/数转换器等。数转换器等。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件集成电路的外形集成电路的外形集成电路的外形集成

220、电路的外形( (a) )双列直插式双列直插式( (b) )圆壳式圆壳式( (c) )扁平式扁平式莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.1.1集成运放的电路结构特点集成运放的电路结构特点一一. 对称性好，适用于构成差分放大电路。对称性好，适用于构成差分放大电路。二二. 集集成成电电路路中中电电阻阻，其其阻阻值值范范围围一一般般在在几几十十欧欧到到几几十千欧之间，如需高阻值电阻时，要在电路上另想办法。十千欧之间，如需高阻值电阻时，要在电路上另想办法。三三. 在在芯芯片片上上制制作作三三极极管管比比较较方方便便，常常常常用用三三极极管管代代替替电阻电阻( (特别

221、是大电阻特别是大电阻) )。四四. 在在芯芯片片上上制制作作比比较较大大的的电电容容和和电电感感非非常常困困难难，电路通常采用直接耦合电路方式。电路通常采用直接耦合电路方式。五五. 集集成成电电路路中中的的 NPN 、 PNP管管的的 值值差差别别较较大大，通常通常 PNP 的的 10 。常采用复合管的形式。常采用复合管的形式。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件一、输入级一、输入级差分电路，大大减少温漂。差分电路，大大减少温漂。二、中间级二、中间级采用采用有源负载的共发射极电路，增益大。有源负载的共发射极电路，增益大。三、输出级三、输出级 互补对称互补对称

222、 电路，带负载能力强电路，带负载能力强四、偏置电路四、偏置电路 电流源电路，为各级提供合适的静态工作点。电流源电路，为各级提供合适的静态工作点。输入级输入级偏置电路偏置电路中间级中间级输出级输出级+ uo uid4.1.2集成运放电路的组成及其各部分的作用集成运放电路的组成及其各部分的作用实质上是一个具有高放大倍数的多级直接耦合放大电路。实质上是一个具有高放大倍数的多级直接耦合放大电路。图图 4.1.1集成运算的基本组成集成运算的基本组成莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.1.3集成运放的电压传输特性集成运放的电压传输特性图图 4.1.2集成运放的符号和

223、电压传输特性集成运放的符号和电压传输特性uO=f(uP-uN)+AoduPuNuOuOuP-uN集成运放的两个输入端分别为同相输入端集成运放的两个输入端分别为同相输入端u uP P和反向输入端和反向输入端u uN N。电压传输特性电压传输特性莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件输输出出电电压压与与其其两两个个输输入入端端的的电电压压之间存在线性放大关系，即之间存在线性放大关系，即uOuP-uN集成运放的工作区域集成运放的工作区域线性区域：线性区域：Aod为差模开环放大倍数为差模开环放大倍数非线性区域：非线性区域：输出电压只有两种可能的情况：输出电压只有两种可

224、能的情况：+UOM或或-UOMUOM为输出电压的饱和电压。为输出电压的饱和电压。+UOM-UOM莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.2集成运放中的电流源电路集成运放电路中的晶体管和场效应管除了作为集成运放电路中的晶体管和场效应管除了作为放大管外，还构成放大管外，还构成电流源电路电流源电路，为各级提供合为各级提供合适的静态电流适的静态电流;或作为或作为有源负载有源负载取代高阻值电阻取代高阻值电阻，从而增大放，从而增大放大电路的电压放大倍数。大电路的电压放大倍数。4.2.1基本电流源电路基本电流源电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟

225、电路多媒体课件一、镜像电流源一、镜像电流源 ( (电流镜电流镜 Current Mirror) )+VCCRIREF+T1T2IC2IB1IB22IBIC1UBE1UBE2基准电流基准电流由由于于 UBE1 = UBE2，T1与与 T2 参数基本相同，则参数基本相同，则IB1 = IB2 = IB；IC1 = IC2 = IC所以所以当满足当满足 2 时，则时，则图图 4.2.1莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件+VCCRIREF+T1T2IC2IB1IB22IBIC1UBE1UBE2二、比例电流源二、比例电流源R1R2由图可得由图可得UBE1 + IE1

226、R1 = UBE2 + IE2R2由于由于 UBE1 UBE2 ，则，则忽略基极电流，可得忽略基极电流，可得两两个个三三极极管管的的集集电电极极电电流流之之比比近近似似与与发发射射极极电电阻阻的的阻值成反比，故称为比例电流源。阻值成反比，故称为比例电流源。图图 4.2.2比例电流源比例电流源莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三、微电流源三、微电流源 在在镜镜像像电电流流源源的的基基础础上上接入电阻接入电阻 Re。+VCCRIREFT1T2IC22IBIC1ReRe 引引入入Re使使 UBE2 UBE1，且且 IC2 IC1 ，即即在在 Re 值值不不大大的

227、的情情况况下下，得得到到一一个个比比较较小的输出电流小的输出电流 IC2 。图图 4.2.3 微电流源微电流源莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件+VCCRIREFT1T2IC22IBIC1Re基本关系基本关系因二极管方程因二极管方程 若若 IC1和和 IC2 已知，可求出已知，可求出 Re。图图 4.2.3微电流源微电流源莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件复习：复习：1.集成运放的电路结构特点？集成运放的电路结构特点？2.集成运放的组成部分？集成运放的组成部分？ 输入级常用什么结构？输入级常用什么结构？ 输出级常用什么

228、结构？输出级常用什么结构？3.集成运放的二个工作区域？各自特点？集成运放的二个工作区域？各自特点？莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.2.2 改进型电流源电路改进型电流源电路问题：基本电流源电路在问题：基本电流源电路在 很小时，很小时， IR和和 IC2相差很大。相差很大。为了减小基极电流的影响，提高输出电流与基为了减小基极电流的影响，提高输出电流与基准电流的传输精度，稳定输出电流，可对基本准电流的传输精度，稳定输出电流，可对基本电流源电路进行改进。电流源电路进行改进。一、加射极输出器一、加射极输出器 的电流源的电流源RIC2VCCT3T2T1Re3IC

229、1IREFIB莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 由由于于增增加加了了T3，使使IC2更更加接近加接近IREF（如何证明）（如何证明）缺点：缺点： 1. 受电源波动影响大；受电源波动影响大； 2.电流最低至电流最低至mA级。级。I IC2C2=I=IC1C1=I=IREFREF-I-IB3B3=I=IREFREF-I-IE3E3/(+1)/(+1)如10 IC2=0.982 IREF 增加电阻Re2目的是使IE3增大。图图4.2.4加射极输出器的电流源加射极输出器的电流源RIC2VCCT3T2T1IC1IREFIB3Re2莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课

230、件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、威尔逊电流源二、威尔逊电流源T1管的管的c-e串联在串联在T2管的发管的发射极，其作用与典型的工作射极，其作用与典型的工作点稳定电路中的点稳定电路中的Re相同。相同。图图4.2.5威尔逊电流源威尔逊电流源公式推导（略）公式推导（略）当10 IC2=0.984 IR可见，在可见，在很小时，也可认为很小时，也可认为IC2= IR 。 IC2受基极电流影响很小。受基极电流影响很小。RIRIC2+VCCIC0IC问题：问题：IR如何计算？如何计算？莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.2.3多路电流源多路电流源T1IC1I

231、C2IC3Re1Re2Re3T2T3电路图电路图公式推导公式推导IC= IE IREF- IB/(+1)当当较大时较大时IC=IREF由于各管的由于各管的， UBE相同，相同，IEREIREFRE=IE1RE1=IE2RE2=IE3RE3IC2IE2=IREFRE/RE2IC3IE3=IREFRE/RE3IC1IE1=IREFRE/RE1所以所以ICTIBRIREFVCCT0ReIE图图4.2.6基于图基于图4.24的多路电流源的多路电流源莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件多集电极管构成的多集电极管构成的多路电流源多路电流源图图4.2.7多集电极管构成的多

232、路电流源多集电极管构成的多路电流源当基极电流一定时，集电极当基极电流一定时，集电极电流之比等于它们的集电区电流之比等于它们的集电区面积之比。面积之比。MOS管多路电流源管多路电流源图图4.2.8MOS管多路电流源管多路电流源设沟道宽长比设沟道宽长比W/LS漏极电流之比正比于沟道漏极电流之比正比于沟道的宽长比。的宽长比。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件例例4.2.1图4.2.9所示电路是F007的电流源部分。其中T10与与T11为纵向纵向NPN管； T12与与T13是横向横向PNP管，它们的为5，b-e间电压值约为0.7V，试求各管的电电流。图图4.2.9

233、F007中的电流源电路中的电流源电路解解0.73mAIC1028uA0.52mA莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.2.4 以电流源为有源负载的放大电路以电流源为有源负载的放大电路在集成运放中，常用电流源电路取代在集成运放中，常用电流源电路取代RC或或Rd ，这样在电源电压不变的情况下，既可获得合适这样在电源电压不变的情况下，既可获得合适的静态电流，对于交流信号，又可获得很大的的静态电流，对于交流信号，又可获得很大的等效等效RC或或Rd的。的。晶体管和场效应管是有源元件，又可作为负晶体管和场效应管是有源元件，又可作为负载，故称为有源负载。载，故称为有源负

234、载。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件一、有源负载共射放大电路一、有源负载共射放大电路1.电路图电路图2.静态分析（求参考电流，略）静态分析（求参考电流，略）3.动态分析动态分析TR Rb1b1R Rb2b2rce2莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、有源负载差分放大电路二、有源负载差分放大电路利用镜像电流源利用镜像电流源 可以使可以使单单端输出端输出差分放大电路的差差分放大电路的差模放大倍数提高到接近模放大倍数提高到接近双双端输出端输出的情况。的情况。2.静态分析静态分析1.电路图电路图3.动态分析动态分析放放大大

235、电电路路采采用用差差分分输输入入、单单端端输输出出；工工作作电电流流由由恒恒流流源源 I 决决定定；输输出出电电流流 io = ic4 ic2 = 2 ic4 RcT1T2Rc+uoRRuIuI2+VCCVEEIR+图图4.2.11有源负载差分放大电路有源负载差分放大电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.3集成运放电路简介集成运放电路简介典型的集成运放典型的集成运放双极型集成运放双极型集成运放 F007CMOS 集成运放集成运放 C14573一、引脚一、引脚4.3.1双极型集成运放双极型集成运放 F007F007 的引脚及连接示意图的引脚及连接示意图(

236、 (a) )( (b) )连接连接示意示意图图12348765莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、电路原理图二、电路原理图图图 4.3.1F007 电路原理图电路原理图莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1. 偏置电路偏置电路+VCCT8 VCCT9T12T13T10T11R4R5I8I3,4IC9IC10IREFIC13至输入级至输入级至中间级至中间级基准电流：基准电流：基准电流产生各放基准电流产生各放大级所需的偏置电流。大级所需的偏置电流。各路偏置电流的关系：各路偏置电流的关系：IREFI11IC10I3, 4IC

237、9IC8IC12IC13微电流源微电流源镜像电流源镜像电流源输入级输入级镜像电流源镜像电流源中间级中间级输出级输出级图图 4.3.1-1F007 的偏置电路的偏置电路莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2. 输入级输入级T1、T2、T3、T4 组成共集组成共集 - 共基差分放大电路；共基差分放大电路；T1、T2 基极接收差分输入信号。基极接收差分输入信号。T5、T6 有源负载；有源负载； T4 集集电电极极送送出出单单端端输出信号至中间级。输出信号至中间级。 uORW 调调零零电电阻阻，R 外接电阻。外接电阻。 T7 与与R2 组组成成射射极极输出器。输出器

238、。 +VCC VEET6R1I3,4IC10IC9R2R3RRWT4T2T7T5T3T1T8T9图图 4. 3. 1-2uI2uI1莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件若暂不考虑若暂不考虑 T7 和调零电路则电路可简化为：和调零电路则电路可简化为：+VCC VEEI3,4T4T2T3T1I8RCRCuI1uI2uO(1). T1、T2 共共集集组组态态，具具有有较较高高的的差差模模输输入入电电阻阻和和共共模模输输入入电压。电压。(2). 共共基基组组态态的的 T3、T4，与与有有源源负负载载 T5、T6 组组合合，可可以以得得到到很很高的电压放大倍数。高的电

239、压放大倍数。(3). T3、T4 共基接法能改善频率响应。共基接法能改善频率响应。(4). 该该电电路路具具有有共共模模负负反反馈馈，能能减减小小温温漂漂，提提高高共共模模抑制比。抑制比。图图 4.3.1.2 简化示意图简化示意图 莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件3. 中间级中间级图图 4.3.1-3中间级示意图中间级示意图+VCC VEET15T16IC13R7T17R830pF输输入入来来自自 T4 和和 T6集集电电极；极；输输出出接接在在输输出出级级的的两两个个互补对称放大管的基极。互补对称放大管的基极。中中间间级级 T16、 T17 组组成成复

240、复合合管管， T13 作作为为其其有有源源负载。负载。 8、 9两两 端端 外外 接接30pF 校校正正电电容容防防止止产产生生自自激激振振荡荡。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4. 输出级输出级IC13R8uo+VCC VEET14uID1R9R10T19T18R7T15D2图图 4.3.1-4F007 输出输出级原理电路级原理电路T14、 T18 、T19 准准互补对称电路；互补对称电路；D1、 D2 、R9、R10 过载保护电路；过载保护电路；T15 、R7、R8 为功为功率管提供静态基流。率管提供静态基流。调节调节 R7、R8 阻值可调节两个功率

241、管之间的电压差。这阻值可调节两个功率管之间的电压差。这种电路称为种电路称为 UBE 倍增电路。倍增电路。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.3.2.单极型集成运放单极型集成运放T2+vDD-vssui1ui2vGS3vGS4uoD1uoD2vGS1vGS2T3T1T4iD3iD4iD1iD2IREFTREFT5T6T7ID5ID6I0vGS7vGS6vGS5vGSR一、电路结构一、电路结构双入双出差分式放大电路双入双出差分式放大电路耗尽型耗尽型NMOSFET对管对管T1、 T2有源负载有源负载增强型增强型NMOSFET对管对管T3T4偏置电路偏置电路TR

242、EF、T5、T6 T7组成。组成。二、工作原理二、工作原理电路的基准电流电路的基准电流IREF ID5 ID6 I0静态分析静态分析 ID1 ID2 I0/2 输出电压输出电压 UoQ UoD1Q- UoD2Q 0动态分析动态分析 uo uoD1- uoD2 差模电压增益差模电压增益 AVD uo / uid - gm (rds1/ rds3). 莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.4集成运放的性能指标及低频等效电路集成运放的性能指标及低频等效电路一、开环差模电压增益一、开环差模电压增益 Aod一般用对数表示，定义为一般用对数表示，定义为单位：分贝单位：

243、分贝理想情况理想情况 Aod 为无穷大；为无穷大； 实际情况实际情况 Aod 为为 100 140 dB。4.4.1集成运放的主要性能指标集成运放的主要性能指标莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、输入失调电压二、输入失调电压 UIO三、输入失调电压温漂三、输入失调电压温漂 UIO 定义：定义：为为了了使使输输出出电电压压为为零零，在在输输入入端端所所需需要要加加的的补偿电压。补偿电压。一般运放：一般运放：UIO 为为 1 10 mV；高质量运放：高质量运放：UIO 为为 1 mV 以下。以下。定义：定义：一般运放为一般运放为 每度每度 10 20 V；高

244、质量运放低于每度高质量运放低于每度 0.5 V 以下以下；莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件四、输入失调电流四、输入失调电流 IIO五、输入失调电流温漂五、输入失调电流温漂 IIO当当输输出出电电压压等等于于零零时时，两两个个输输入入端端偏偏置置电电流流之差，即之差，即定义：定义：一般运放为一般运放为 几十几十 一百纳安；高质量的低于一百纳安；高质量的低于 1 nA。定义：定义：一般运放为一般运放为 每度几纳安；高质量的每度几十皮安。每度几纳安；高质量的每度几十皮安。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件六、输入偏置电流六

245、、输入偏置电流 IIB七、差模输入电阻七、差模输入电阻 rid八、共模抑制比八、共模抑制比 KCMR定义：定义：输输出出电电压压等等于于零零时时，两两个个输输入入端端偏偏置置电电流流的的平均值。平均值。定义：定义：一般集成运放为几兆欧。一般集成运放为几兆欧。定义：定义：多数集成运放在多数集成运放在 80 dB 以上，高质量的可达以上，高质量的可达 160 dB。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件九、最大共模输入电压九、最大共模输入电压 UIcm输入端所能承受的最大共模电压。输入端所能承受的最大共模电压。十、最大差模输入电压十、最大差模输入电压 UIdm 反

246、相输入端与同相输入端之间能够承受的最大电压。反相输入端与同相输入端之间能够承受的最大电压。十一、十一、 3 dB带宽带宽 fH表表示示 Aod 下下降降 3 dB 时时的的频频率率。一一般般集集成成运运放放 fH 只只有几赫至几千赫。有几赫至几千赫。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件十二、十二、 单位增益带宽单位增益带宽fc Aod 降降至至 0 dB 时时的的频频率率，此此时时开开环环差差模模电电压压放放大大倍倍数等于数等于 1 。十三、十三、 转换速率转换速率 SR额额定定负负载载条条件件下下，输输入入一一个个大大幅幅度度的的阶阶跃跃信信号号时时，输出

247、电压的最大变化率。单位为输出电压的最大变化率。单位为 V / s 。在在实实际际工工作作中中，输输入入信信号号的的变变化化率率一一般般不不要要大大于于集集成运放的成运放的 SR 值。值。其其他他技技术术指指标标还还有有：最最大大输输出出电电压压、静静态态功功耗耗及及输输出电阻等。出电阻等。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.4.2集成运放的低频等效电路集成运放的低频等效电路考虑各种失考虑各种失调因素时等调因素时等效电路图效电路图不考虑各种失调因素的电路图不考虑各种失调因素的电路图莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.

248、5集成运放的种类及选择集成运放的种类及选择4.5.1集成运放的发展概况集成运放的发展概况4.5.2集成运放的种类集成运放的种类一、按工作原理分类一、按工作原理分类1.电压放大型电压放大型F007、F3242.电流放大型电流放大型LM3900、F19003.跨导型跨导型LM3080、F30804.互阻型互阻型AD8009、AD8011二、按可控性分类二、按可控性分类1.可变增益运放可变增益运放2.选通运放选通运放莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1.高精度型高精度型性能特点：性能特点：漂漂移移和和噪噪声声很很低低，开开环环增增益益和和共共模模抑抑制比很高，误

249、差小。制比很高，误差小。（F5037）2.低功耗型低功耗型性能特点：性能特点：静静态态功功耗耗一一般般比比通通用用型型低低 1 2 个个数数量量级级( (不不超超过过毫毫瓦瓦级级) )，要要求求电电压压很很低低，有有较较高高的的开开环环差差模模增增益益和和共共模模抑抑制制比比。（TLC2552）三、按性能指标分类三、按性能指标分类莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件3.高阻型高阻型性能特点：性能特点：通通常常利利用用场场效效应应管管组组成成差差分分输输入入级级，输输入电阻高达入电阻高达 1012 。高高阻阻型型运运放放可可用用在在测测量量放放大大器器、采采样

250、样-保保持持电电路路、带带通通滤滤波波器器、模模拟拟调调节节器器以以及及某某些些信号源内阻很高的电路中。信号源内阻很高的电路中。（F3130）4.高速型高速型大大信信号号工工作作状状态态下下具具有有优优良良的的频频率率特特性性，转转换换速速率率可可达达每每微微秒秒几几十十至至几几百百伏伏，甚甚至至高高达达 1 000 V/ s，单单位位增增益益带带宽宽可可达达 10 MHz，甚至几百兆欧。，甚至几百兆欧。性能特点：性能特点：莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件常常用用在在A / D 和和 D / A 转转换换器器、有有源源滤滤波波器器、高高速速采采样样-保保

251、持持电电路路、模模拟拟乘乘法法器器和和精度比较器等电路中。精度比较器等电路中。（F3554）5.高压型高压型性能特点：性能特点：输出电压动态范围大，电源电压高，输出电压动态范围大，电源电压高，功耗大。功耗大。6.大功率型大功率型性能特点：性能特点：可可提提供供较较高高的的输输出出电电压压较较大大的的输输出出电电流，负载上可得到较大的输出功率。流，负载上可得到较大的输出功率。4.5.3运放的选择运放的选择（略）（略）莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.6集成运放的使用集成运放的使用一、集成运放的外引线（管脚）一、集成运放的外引线（管脚）二、使用中可能出现的

252、异常现象二、使用中可能出现的异常现象1. 不能调零不能调零调零电位器故障；调零电位器故障；电路接线有误或有虚焊；电路接线有误或有虚焊；反馈极性接错或负反馈开环；反馈极性接错或负反馈开环；集成运放内部损坏；集成运放内部损坏；重重新新接接通通即即可可恢恢复复为为输输入入信信号号过过大大而而造成造成“堵塞堵塞”现象现象原因原因4.6.1使用时必做的工作使用时必做的工作莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2. 漂移现象严重漂移现象严重存在虚焊点存在虚焊点运放产生自激振荡或受强电磁场干扰运放产生自激振荡或受强电磁场干扰集成运放靠近发热元件集成运放靠近发热元件输入回路二

253、极管受光照射输入回路二极管受光照射调零电位器滑动端接触不良调零电位器滑动端接触不良集成运放本身损坏或质量不合格集成运放本身损坏或质量不合格原因原因3. 产生自激振荡产生自激振荡消振消振措施措施按规定部位和参数接入校正网络按规定部位和参数接入校正网络防止反馈极性接错防止反馈极性接错避免负反馈过强避免负反馈过强合理安排接线，防止杂散电容过大合理安排接线，防止杂散电容过大莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.6.2保护措施保护措施一、输入保护一、输入保护( (a) )防止输入差模信号防止输入差模信号幅值过大幅值过大 ( (b) )防止输入共模信号幅防止输入共模信

254、号幅值过大值过大 +V+AR1D1D2RFR VuOuI保护元件保护元件保护元件保护元件uO+AR1RFD1D2uI保护元件保护元件图图 4.6.1输入保护措施输入保护措施莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、二、 电源极性错接保护电源极性错接保护保护元件：保护元件：D1 、D2三、三、 输出端错接保护输出端错接保护保护元件：稳压管保护元件：稳压管 DZ1、DZ2+AD1D2+AR1DZ1DZ2RFuOuI图图 4.6.2利用稳压管保护运放利用稳压管保护运放图图 4.6.3电源接错保护电源接错保护莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电

255、路多媒体课件四、输出限流保护四、输出限流保护+AT1T2-VEER2R3R4R1T4R5T3+VCCC1C1C2保护元件：保护元件： T1 、T2( (b) )保护管工作特性保护管工作特性正常工作时工作点在正常工作时工作点在 A；工作电流过大，工作点经工作电流过大，工作点经B 移到移到 C 或或 D 点。点。( (a) )电电 路路 图图BCDAICUCEO图图 输出限流保护输出限流保护莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件4.6.3输出电压与输出电流的扩展输出电压与输出电流的扩展一、提高输出电压一、提高输出电压采用在运放输出端再接一级由较高电压电源供电的电路

256、，采用在运放输出端再接一级由较高电压电源供电的电路，来输出电压幅值。来输出电压幅值。+uNuPA图图4.6.4提高输出电压的电路提高输出电压的电路uO+VCC(+30V)-VCC(-30V)T1T2R1R2R3R4b1b2e1e2莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、增大输出电流二、增大输出电流在运放的输出端加一级射极输出器或互补输出级。在运放的输出端加一级射极输出器或互补输出级。莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件复习复习1.差分放大电路的类别差分放大电路的类别基本差分放大电路基本差分放大电路长尾差分放大电路长尾差分放

257、大电路恒流源式差分放大电路恒流源式差分放大电路2.差分放大电路的接法差分放大电路的接法+VCCRc2+VT1VT2Rb2Rc1Rb1+uId+uoR1R2+VCCRc+VT1VT2Rc+uId+uoRR VEEReRcVT1VT2Rc+ uoRRuI1uI2+VCCReRb2Rb1VEEVT3RcVT1VT2Rc+ uoRRuIuI2+VCCVEEIR+双端输入、双端输出；双端输入、双端输出；双端输入、单端输出；双端输入、单端输出；单端输入、双端输出；单端输入、双端输出；单端输入、单端输出。单端输入、单端输出。FET差分放大电路差分放大电路T2Rg1vidT1RdRdVDD-VEERg2Vo2

258、iD2iD2I0莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件3.直接耦合互补输出级直接耦合互补输出级RLRD1D2T1T2+VCC+ui +uo VCCV5R R2 2R R1 1uiT4RL+VCC+uo T1T2T3 VEER*1R2R3R4uiIC13R8uo+VCC VEET14uID1R9R10T19T18R7T15D2莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件复习复习1.集成电路的组成集成电路的组成输入级输入级中间级中间级输出级输出级偏置电路偏置电路2.集成电路中的电流源集成电路中的电流源镜像电流源镜像电流源+VCCRIRE

259、F+T1T2IC2IB1IB22IBIC1UBE1UBE2比例电流源比例电流源+VCCRIREF+T1T2IC2IB1IB22IBIC1UBE1UBE2微电流源微电流源+VCCRIREFT1T2IC22IBIC1Re加射极输出器的电流源加射极输出器的电流源RIC2VCCT3T2T1Re3IC1IREFIB威尔逊电流源威尔逊电流源RIRIC2+VCCIC0IC多路电流源多路电流源ICTIBRIREFVCCT0ReIET1IC1IC2IC3Re1Re2Re3T2T3MOS管多路电流源管多路电流源MOS管多路电流源管多路电流源第五章第五章 放大电路的频率响应放大电路的频率响应5.1频率响应概述频率响

260、应概述5.2晶体管的高频等效模型晶体管的高频等效模型5.4单管放大电路的频率响应单管放大电路的频率响应5.5多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应5.3场效应管的高频等效模型场效应管的高频等效模型5.6集成运放的频率响应和频率补偿集成运放的频率响应和频率补偿童童诗诗白白第第三三版版童童诗诗白白第第三三版版本章重点和考点：本章重点和考点：2、单管共射放大电路混合、单管共射放大电路混合模型等效电路图、模型等效电路图、 频率响应的表达式及波特图绘制频率响应的表达式及波特图绘制 。1、晶体管、场效应管的混合、晶体管、场效应管的混合模型。模型。本章教学时数：本章教学时数：6学时学时童童诗诗白白第第

261、三三版版本章讨论的问题：本章讨论的问题：1.为什么要讨论频率响应？如何制定一个为什么要讨论频率响应？如何制定一个RC网络的频网络的频率响应？如何画出频率响应曲线？率响应？如何画出频率响应曲线？2.晶体管与场效应管的晶体管与场效应管的h参数等效模型在高频下还适应吗参数等效模型在高频下还适应吗？为什么？为什么？3.什么是放大电路的通频带？哪些因素影响通频带？如何什么是放大电路的通频带？哪些因素影响通频带？如何确定放大电路的通频带？确定放大电路的通频带？4.如果放大电路的频率响应，应该怎么办？如果放大电路的频率响应，应该怎么办？5.对于放大电路，通频带愈宽愈好吗？对于放大电路，通频带愈宽愈好吗？6.

262、为什么集成运放的通频带很窄？有办法展宽吗？为什么集成运放的通频带很窄？有办法展宽吗？第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件5.1频率响应概述频率响应概述5.1.1研究放大电路频率响应的必要性研究放大电路频率响应的必要性由由于于放放大大电电路路中中存存在在电电抗抗性性元元件件及及晶晶体体管管极极间间电电容容，所所以以电电路路的的放放大大倍倍数数为为频频率率的的函函数数，这这种种关关系系称称为为频率响应或频率特性。频率响应或频率特性。小小信号等效模型只适用于低频信号的分析。信号等效模型只适用于低频信号的分析。本章将引

263、入高频等效模型，并阐明放大电路的上限频本章将引入高频等效模型，并阐明放大电路的上限频率、下限频率和通频带的求解方法，以及频率响应的率、下限频率和通频带的求解方法，以及频率响应的描述方法。描述方法。第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件一、一、 高通电路高通电路+_+_CR图图 5.1.1（a) RC 高通电路高通电路令：令：5.1.2频率响应的基本概念频率响应的基本概念fL称为下限截止频率称为下限截止频率第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路

264、多媒体课件则有：则有：放大电路的放大电路的对数频率特性对数频率特性称为称为波特图波特图。第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件对数幅频特性：对数幅频特性： 实际幅频特性曲线：实际幅频特性曲线：图图 5.1.3( (a) ) 幅频特性幅频特性当当 f fL( (高频高频) )，当当 f fT 时，时，三极管失去放大作用；三极管失去放大作用； f = = fT 时，由式时，由式得：得：第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件3.共基截止频

265、率共基截止频率 f 值下降为低频值下降为低频 0 时时 的的 0.707 时的频率。时的频率。第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件 f 与与 f 、 fT 之间关系：之间关系：因为因为可得可得第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件说明：说明：所以：所以：1. f 比比 f 高很多，等于高很多，等于 f 的的 (1 + 0) 倍；倍；2. f fT Rs，Rb rbe；(1 + gmRc)Cb c Cb e第五章放大电路的频率响应第

266、五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件说明：说明：式式不不很很严严格格，但但从从中中可可以以看看出出一一个个大大概概的的趋趋势势，即即选选定定放放大大三三极极管管后后，rbb 和和 Cb c 的的值值即即被被确确定定，增增益益带带宽宽积积就就基基本本上上确确定定，此此时时，若若将将放放大大倍倍数提高若干倍，则通频带也将几乎变窄同样的倍数。数提高若干倍，则通频带也将几乎变窄同样的倍数。如如愈愈得得到到一一个个通通频频带带既既宽宽，电电压压放放大大倍倍数数又又高高的的放放大大电电路路，首首要要的的问问题题是是选选用用 rbb 和和 Cb c

267、均均小小的的高高频频三三极极管。管。*场效应管共源放大电路的增益带宽积（自阅）场效应管共源放大电路的增益带宽积（自阅）第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件复习：复习：1.晶体管、场效应管的晶体管、场效应管的混合混合 模模型型2.单管共射放大电路的单管共射放大电路的频率响应频率响应表达式：表达式：波特图的绘制：波特图的绘制：三段直线构成幅频特性三段直线构成幅频特性五段直线构成相频特性五段直线构成相频特性第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多

268、媒体课件5.5多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应5.5.1多级放大电路频率特性的定性分析多级放大电路频率特性的定性分析多级放大电路的电压放大倍数：多级放大电路的电压放大倍数：对数幅频特性为：对数幅频特性为：在多级放大电路中含有多个放大管，因而在高频等效在多级放大电路中含有多个放大管，因而在高频等效电路中有电路中有多个低通电路多个低通电路。在阻容耦合放大电路中，如。在阻容耦合放大电路中，如有多个耦合电容或旁路电容，则在低频等效电路中就有多个耦合电容或旁路电容，则在低频等效电路中就含有含有多个高通电路多个高通电路。第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路

269、多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件多级放大电路的总相位移为：多级放大电路的总相位移为：两级放大电路的波特图两级放大电路的波特图图图 5.5.1fHfL幅频特性幅频特性fOfL1fH16 dB3 dB3 dBfBW1fBW2一一 级级二二 级级 20dB/十倍频十倍频 40dB/十倍频十倍频第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件图图 5.5.1相频特性相频特性 270 360fL1fH1fO 540 180 450 90一一 级级二二 级级多多级级放放大大电电路路的的通通频频带带，总总是是比比组组成成它

270、它的的每每一一级级的的通频带为窄。通频带为窄。第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件5.5.2多级放大电路的上限频率和下限频率的估算多级放大电路的上限频率和下限频率的估算在在实实际际的的多多级级放放大大电电路路中中，当当各各放放大大级级的的时时间间常常数数相差悬殊时，可取其主要作用的那一级作为估算的依据相差悬殊时，可取其主要作用的那一级作为估算的依据即即：若若某某级级的的下下限限频频率率远远高高于于其其它它各各级级的的下下限限频频率率，则则可可认认为为整整个个电电路路的的下下限限频频率率就就是是该该级级的的下下限

271、限频频率率。同同理理若若某某级级的的上上限限频频率率远远低低于于其其它它各各级级的的上上限限频频率率，则则可可认认为整个电路的上限频率就是该级的上限频率。为整个电路的上限频率就是该级的上限频率。第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件例例5.5.1已知某电路的各级均为共射放大电路，其对数幅频已知某电路的各级均为共射放大电路，其对数幅频特性如图所示。求特性如图所示。求下限频率、下限频率、上限频率和电压放大倍数。上限频率和电压放大倍数。（2）高频段只有一个拐点，）高频段只有一个拐点，斜率为斜率为-60dB/十倍频程，电

272、十倍频程，电路中应有三个电容，为三级路中应有三个电容，为三级放大电路。放大电路。解：（解：（1）低频段只有一个）低频段只有一个拐点，说明影响低频特性拐点，说明影响低频特性的只有一个电容，故电路的只有一个电容，故电路的下限频率为的下限频率为10Hz。fH0.52fH1=(0.522105)Hz=106KHz（3）电压放大倍数）电压放大倍数第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件例例5.5.2分别求出如图分别求出如图所示所示Q点稳定电路中点稳定电路中C1 C2和和Ce所确定的下限频率所确定的下限频率的表达式及电路上限频

273、的表达式及电路上限频率表达式。率表达式。C1RcRb2+VCCC2RL+ +CeuoRb1Reui图图 2.4.2阻容耦合的静态工作点稳定电路阻容耦合的静态工作点稳定电路b解：交流等效电路解：交流等效电路图图5.5.3(a)Q点稳定电路的交流等效电路点稳定电路的交流等效电路第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件1.考虑考虑C1对低频特性的影响对低频特性的影响(b) C1所在回路的等效电路所在回路的等效电路2.考虑考虑C2对低频特性的影响对低频特性的影响(c) C2所在回路的等效电路所在回路的等效电路第五章放大电路

274、的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件3.考虑考虑Ce对低频特性的影响对低频特性的影响(d) Ce所在回路的等效电路所在回路的等效电路4.4.考虑结电容对高频特性的影响考虑结电容对高频特性的影响(e)结电容所在回路的等效电路结电容所在回路的等效电路比比较较C1、C2、Ce所所在在回回路路的的时时间间常常数数1 1、2 2、e e, ,当当取取C C1 1C C2 2CeCe时时，e e将将远远小小于于1 1,2 2，即即f fLeLe远大于远大于f fL1L1和和f fL2L2因此，因此，f fLeLe就约为电路的下限频率就约

275、为电路的下限频率。第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件5.6 集成运放的频率响应和频率补偿集成运放的频率响应和频率补偿5.6.1集成运放的频率响应集成运放的频率响应集成运放有很好的低频特性（集成运放有很好的低频特性（fL0）：）：集成运放直接耦合放大电路集成运放直接耦合放大电路集成运放高频特性较差：集成运放高频特性较差：集成运放集成运放AOd很大，很大， 等效电等效电容容 或或 很大；集成运放很大；集成运放内部需接补偿电容。内部需接补偿电容。末加频率补偿集成运放末加频率补偿集成运放的频率响应的频率响应图图5.6

276、.1末加频率补偿末加频率补偿第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件fC单位增益带宽单位增益带宽fO附加相移为附加相移为 1801800 0对应的频率对应的频率集成运放常引入负反馈，容集成运放常引入负反馈，容易产生自激振荡。易产生自激振荡。自激振荡产生的条件自激振荡产生的条件存在存在fO，且，且fO fC如何消除自激振荡？如何消除自激振荡？图图5.6.1末加频率补偿的集成运放末加频率补偿的集成运放的频率响应的频率响应第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研

277、室模拟电路多媒体课件5.6.2集成运放的频率补偿集成运放的频率补偿频率补偿频率补偿：在集成运放电路中接入不同的补偿电路，改：在集成运放电路中接入不同的补偿电路，改变集成运放的频率响应，使变集成运放的频率响应，使f=fO时，时， 20lgA0d-1800 ，从而破坏产生，从而破坏产生自激振荡的条件，使电路稳定。自激振荡的条件，使电路稳定。稳定裕度稳定裕度幅值裕度幅值裕度相位裕度相位裕度fCfO一般要求一般要求Gm-10dB,m450第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件一、滞后补偿一、滞后补偿在加入补偿电容后，使运

278、放的幅频特性在大于在加入补偿电容后，使运放的幅频特性在大于0dB的的频率范围内只存在一个拐点，并按频率范围内只存在一个拐点，并按-20dB/十倍频的斜十倍频的斜率下降，即相当于一个率下降，即相当于一个RC回路的频率响应。其附加回路的频率响应。其附加相移为相移为- 900。1.简单电容补偿简单电容补偿将一个电容并接在集成运放时间常数最大的那一级将一个电容并接在集成运放时间常数最大的那一级电路中，使幅频特性中的第一拐点的频率进一步降电路中，使幅频特性中的第一拐点的频率进一步降低，以至增益隋频率始终按低，以至增益隋频率始终按-20dB/十倍频的斜率下十倍频的斜率下降，直至降，直至0dB。第五章放大电

279、路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件设某运放第二级放大电路输设某运放第二级放大电路输入端等效电容所在回路的时入端等效电容所在回路的时间常数最大间常数最大图图5.6.3滞后补偿前后集成运放的幅频特性滞后补偿前后集成运放的幅频特性图图5.6.4简单电容补偿简单电容补偿加加C之前之前加加C之后之后第五章放大电路的频率响应第五章放大电路的频率响应莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件将电容将电容C跨接在某级放大电路的输入端和输出端，跨接在某级放大电路的输入端和输出端，则折合到输入端的则折合到输入端

280、的等效电容等效电容C/是是C的的Auk倍，倍，（Auk该级放大电路的电压放大倍数该级放大电路的电压放大倍数） 2.密勒效应补偿密勒效应补偿图5.6.5密勒效应补偿密勒效应补偿滞后补偿的缺点：滞后补偿的缺点：降低了上限频率降低了上限频率二、超前补偿（略）二、超前补偿（略）电压比较器电压比较器8.2电压比较器电压比较器 1.电电压压比比较较器器将将一一个个模模拟拟量量输输入入电电压压与与一一个个参参考考 电电压压进进行行比比较较，输输出出只只有有两两种种可可能能的的状状态态：高高电平或低电平。电平或低电平。2.比比较较器器中中的的集集成成运运放放一一般般工工作作在在非非线线性性区区；处处于于 开环

281、状态或引入正反馈。开环状态或引入正反馈。3.分类：单限比较器、滞回比较器及窗口比较器。分类：单限比较器、滞回比较器及窗口比较器。8.2.1概述概述 4.比较器是组成非正弦波发生电路的基本单元，在比较器是组成非正弦波发生电路的基本单元，在 测量、控制、测量、控制、D/A和和A/D转换电路中应用广泛。转换电路中应用广泛。电压比较器电压比较器一、一、 电压比较器的传输特性电压比较器的传输特性1.电压比较器的输出电压与输入端的电压之间函数关系电压比较器的输出电压与输入端的电压之间函数关系3.阈值电压阈值电压： UT 当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态

282、所对应的输入电压。态所对应的输入电压。2.电压传输特性的三要素电压传输特性的三要素(1)输出电压的高电平输出电压的高电平UOH和低电平和低电平UOL的数值。的数值。(2)阈值电压的数值阈值电压的数值UT。(3)当当uI变化且经过变化且经过UT时，时， uO跃变的方向。跃变的方向。电压比较器电压比较器二、理想运放的非线性工作区二、理想运放的非线性工作区+UOMuOuP uN NO UOM集成运放的电压传输特性集成运放的电压传输特性在电压比较器中，集成运放不是工作在开环在电压比较器中，集成运放不是工作在开环状态，就是工作在正反馈。状态，就是工作在正反馈。电压比较器电压比较器8.2.2单限比较器单限

283、比较器一、过零比较器一、过零比较器由由于于理理想想运运放放的的开开环环差差模模增益为无穷大，所以增益为无穷大，所以当当 uI 0 时，时，uO = - - UOM ；过零比较器的过零比较器的传输特性传输特性为：为：uIuO+UOM- -UOMOUOM 为集成运放的最大输出电压。为集成运放的最大输出电压。阈值电压阈值电压：当当比比较较器器的的输输出出电电压压由由一一种种状状态态跳跳变变为为另一种状态所对应的输入电压。另一种状态所对应的输入电压。电压比较器电压比较器利用稳压管限幅的过零比较器利用稳压管限幅的过零比较器(一一)电路图电路图传输特性传输特性uIuO+UOpp - -UOppO+UZ-

284、-UZ问题：如将输入信号加在问题：如将输入信号加在“+”端，传输特性如何端，传输特性如何？电压比较器电压比较器利用稳压管限幅的过零比较器利用稳压管限幅的过零比较器设设任任何何一一个个稳稳压压管管被被反反向向击击穿穿时时，两两个个稳稳压压管管两两端端总总的的的稳定电压为的稳定电压为 UZ UOMuIuO+UOM - -UOMO+UZ- -UZ当当 uI 0 时时，右右边边的的稳稳压压管管被反向击穿，被反向击穿，uO = - - UZ ；电压比较器电压比较器问问题题：过过零零比比较较器器如如图图所所示示，输输入入为为正正负负对对称称的的正正弦弦波波时时，输出波形是怎样的？输出波形是怎样的？传输特性

285、传输特性uIuO+UOpp - -UOppO+UZ- -UZ将正弦波变为矩形波将正弦波变为矩形波电压比较器电压比较器二、单限比较器二、单限比较器单单限限比比较较器器有有一一个个门门限限电电平平，当当输输入入电电压压等等于于此此门门限限电电平平时时，输输出出端端的的状状态态立立即发生跳变。即发生跳变。当当输输入入电电压压 uI 变变化化，使使反反相相输输入入端端的的电电位位为为零零时时，输输出出端端的的状态将发生跳变，门限电平为：状态将发生跳变，门限电平为：uIuO+UOM- -UOMO+UZ- -UZ过过零零比比较较器器是是门门限限电电平平为为零零的单限比较器。的单限比较器。R1R2电压比较器

286、电压比较器电压比较器分析方法小结电压比较器分析方法小结（1）由限幅电路确定电压比较器的输出高电平）由限幅电路确定电压比较器的输出高电平UOH和输出低电平和输出低电平UOL 。（2）写出）写出up和和uN的电位表达式，令的电位表达式，令up=uN ，解得输，解得输入电压就是阈值电压入电压就是阈值电压UT。（3） u0在在uI 过过UT时的跃变方向决定于作用于集时的跃变方向决定于作用于集成运放的哪个输入端。成运放的哪个输入端。当当uI从反向输入端输入时，从反向输入端输入时，uIUT ,u0=U0L 。反之，结论相反。反之，结论相反。电压比较器电压比较器例例1在下图（在下图（1）所示电路中，已知：）

287、所示电路中，已知：UZ=6V ，图（，图（2）电路中：电路中：R1= R2 =5k ，基准电压，基准电压UREF=2V ，稳压管的稳定，稳压管的稳定电压电压UZ=5V ；它们的输入电压均为图示的三角波。试画出相；它们的输入电压均为图示的三角波。试画出相应电路的输出电压波形应电路的输出电压波形 解解R1R2电压比较器电压比较器存在干扰时单限比较器的存在干扰时单限比较器的 uI、uO 波形波形单单限限比比较较器器的的作作用用：检检测测输输入入的的模模拟拟信信号号是是否否达达到到某一给定电平。某一给定电平。缺点缺点：抗干扰能力差。：抗干扰能力差。解决办法解决办法： 采用具有采用具有滞回滞回 传输特性

288、的比较器。传输特性的比较器。电压比较器电压比较器8.2.3滞回比较器滞回比较器一、从反相输入端输入的滞回比较器电路一、从反相输入端输入的滞回比较器电路计算阈值电压计算阈值电压UT电压传输特性电压传输特性uo从从+ +UZ跃变到跃变到- -UZ的的 阈值电压为阈值电压为+UTuo从从- -UZ跃变到跃变到+ +UZ的的 阈值电压为阈值电压为-UTuI在在-UT与与+UT之间增加或减小之间增加或减小, uO不发生变化不发生变化电压比较器电压比较器UREF 为为参参考考电电压压； ；uI 为为输输入入电电压压；输输出出电电压压 uO 为为 +UZ 或或 - -UZ。当当 uP = uN N 时时，输

289、输出出电电压压的状态发生跳变。的状态发生跳变。比比较较器器有有两两个个不不同同的的门门限限电电平平，故传输特性呈滞回形状。故传输特性呈滞回形状。 +UZuIuO - -UZOUT- -UT+ +二、加了参考电压的二、加了参考电压的滞回比较器滞回比较器电压比较器电压比较器若若 uO= UZ ，当当 uI 逐逐渐渐减减小小时时，使使 uO 由由 UZ 跳跳变变为为 UZ 所需的门限电平所需的门限电平 UT 回差回差( (门限宽度门限宽度) ) UT ：若若 uO = UZ ，当当 uI 逐逐渐渐增增大大时时，使使 uO 由由 + +UZ 跳跳变变为为 - -UZ 所需的门限电平所需的门限电平 UT

290、+电压比较器电压比较器例例2已知输入波形和电压传输特性，分析输出电压的波形。已知输入波形和电压传输特性，分析输出电压的波形。 UZ 9V图图8.2.9滞回比较器电路滞回比较器电路uO /Vt0+9-9电压比较器电压比较器8.2.4 窗口比较器窗口比较器参考电压参考电压 UREF1 UREF2若若 uI 低低于于 UREF2 ，运运放放 A1 输输出出低低电电平平，A2 输输出出高高电电平平，二二极极管管 VD1 截截止止，VD2导导通通，输输出出电压电压 uO 为高电平；为高电平；若若 uI 高高于于 UREF1 ，运运放放 A1 输输出出高高电电平平，A2 输输出出低低电电平，二极管平，二极

291、管 VD2 截止，截止，VD1 导通，输出电压导通，输出电压 uO 为高电平；为高电平；图图 双限比较器双限比较器( (a) ) 前面的比较器在输入电压单一方向变化时，输出电压只前面的比较器在输入电压单一方向变化时，输出电压只跃变一次，因而不能检测出输入电压是否在二个电压之间。跃变一次，因而不能检测出输入电压是否在二个电压之间。电压比较器电压比较器当当 uI 高高于于 UREF2 而而低低于于 UREF1 时时 ，运运放放 A1、 A2 均均输输出出低低电电平平，二二极极管管 VD1 、VD2 均均截止，输出电压截止，输出电压 uO 为低电平；为低电平；上门限电平上门限电平 UTH = URE

292、F1 ；下门限电平下门限电平 UTL = UREF2 。uIuOOUTHUTL综综上上所所述述，双双限限比比较较器器在在输输入入信信号号 uI UREF1 时时，输输出出为为高高电电平平；而而当当 UREF2 uI 0dB（3）为使）为使 f0=103Hz， 20lgAF0dB即即20lgAF60dB+20lgF0所以所以F0.001第六章放大电路中的反馈第六章放大电路中的反馈莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件6.7 放大电路中的其它形式的反馈放大电路中的其它形式的反馈6.7.1 放大电路中的正反馈放大电路中的正反馈一、电压一、电压-电流转换电路电流转换电

293、路二、自举电路二、自举电路6.7.2电流反馈运算放大电路电流反馈运算放大电路一、什么是电流反馈集成运算放大电路一、什么是电流反馈集成运算放大电路二、电流模电路二、电流模电路三、电流反馈运算放大电路的工作原理三、电流反馈运算放大电路的工作原理四、由电流反馈运算放大电路组成的负反馈放四、由电流反馈运算放大电路组成的负反馈放 大电路的频率特性特性大电路的频率特性特性第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理电路第七章信号的运算和处理电路7.1理想的集成运放理想的集成运放7.2比例运算电路比例运算电路7.3求和与积分电路求和与积分电路第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理

294、7.1理想的集成运放理想的集成运放一、集成运算放大器符号一、集成运算放大器符号+Aod 其内部是一个以差分放大电路为输入级的多其内部是一个以差分放大电路为输入级的多级直接耦合放大电路级直接耦合放大电路v- -v+ +vo o+- -第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理二、电路原理图二、电路原理图图图 1F007 电路原理图电路原理图第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理7.1.2理想运放理想运放一、理想运放的性能指标一、理想运放的性能指标开环差模电压增益开环差模电压增益 Aod = ；输出电阻输出电阻 ro = 0；共模抑制比共模抑制比 KCMR = ；差模输入电阻差模输入电阻

295、rid = ；UIO = 0、IIO = 0、 UIO = IIO = 0；输入偏置电流输入偏置电流 IIB = 0； 3 dB 带宽带宽 fH = ，等等。，等等。第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理二、理想运放的传输特性二、理想运放的传输特性+UOMuOu+ u O UOM理想特性理想特性理想运放理想运放工作区：线性区和非线性区工作区：线性区和非线性区第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理二、理想运放在线性工作区二、理想运放在线性工作区输输出出电电压压与与其其两两个个输输入入端端的的电电压压之之间间存存在在线线性性放放大关系，即大关系，即+Aod理想运放工作在线性区特点：理想

296、运放工作在线性区特点：1. 理想运放的差模输入电压等于零理想运放的差模输入电压等于零即即“虚短虚短”“虚地虚地”如如第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理2. 理想运放的输入电流等于零理想运放的输入电流等于零由于由于 rid = ，两个输入端均没有电流，即，两个输入端均没有电流，即“虚断虚断”三、理想运放的非线性工作区三、理想运放的非线性工作区+UOMuOu+ u O UOM理想特性理想特性工作在线性区的条件：工作在线性区的条件：电路引入负反馈电路引入负反馈第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理理想运放工作在非线性区特点：理想运放工作在非线性区特点：当当 u+ u-时，时，uO =

297、 + UOM当当 u+ u-时时, uO = UOM1. uO 的值只有两种可能的值只有两种可能在在非非线线性性区区内内，( (u+ u-) )可可能能很很大大，即即 u+ u-。 “虚地虚地”不存在不存在2. 理想运放的输入电流等于零理想运放的输入电流等于零运放工作在非线性区条件：运放工作在非线性区条件：电路开环或引入正反馈电路开环或引入正反馈第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理一一般般来来说说运运放放没没有有引引入入负负反反馈馈工工作作在在线线性性区区的的范范围围将很小。将很小。 实实际际运运放放 Aod ，当当 u+ 与与 u-差差值值很很小小时时，仍仍有有 Aod (u+ u-

298、 )，运放工作在线性区。，运放工作在线性区。例例如如：F007 的的 UoM = 14 V，Aod 2 105 ，线线性性区区内输入电压范围内输入电压范围uOuP uN NO实际特性实际特性非线性区非线性区非线性区非线性区线性区线性区第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理7.2基本运算电路基本运算电路 集成运放的应用首先表现在它能够构成各种集成运放的应用首先表现在它能够构成各种运算电路上。运算电路上。 在运算电路中，集成运放必须工作在线性在运算电路中，集成运放必须工作在线性区，在深度负反馈条件下，能够实现各种数学区，在深度负反馈条件下，能够实现各种数学运算。运算。基本运算电路包括：基本运

299、算电路包括：比例、加减、积分、微分、对数、指数比例、加减、积分、微分、对数、指数7.2.1比例运算电路比例运算电路几点说明：几点说明：第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理* R2 = R1 / RF由于由于“虚断虚断”，i+= 0，u+ = 0；由于由于“虚短虚短”， u = u+ = 0“虚地虚地”由由 iI = iF ，得，得反相输入端反相输入端“虚地虚地”，电路的输入电阻为，电路的输入电阻为Rif = R1图图 6.2.11.基本电路基本电路(电压并联负反馈电压并联负反馈)一、反相比例运算电路一、反相比例运算电路引入引入深度电压并联负反馈深度电压并联负反馈，电路的输出电阻为，电路

300、的输出电阻为R0f =0第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理二、同相比例运算电路二、同相比例运算电路*R2 = R1 / RF根据根据“虚短虚短”和和“虚断虚断”的特点，可知的特点，可知i+ = i- - = 0；又又 u = u+ = u得：得：由由于于该该电电路路为为电电压压串串联联负负反馈，所以输入电阻很高。反馈，所以输入电阻很高。图图 6.2.3uRif= Ri ( 1+Aod Kf )第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理当当 图图6.2.3RF = 0 或或 R1 = 时，如下图所示时，如下图所示三、电压跟随器三、电压跟随器Auf = 1u0= uI集成电压跟随器性集

301、成电压跟随器性能优良，常用型号能优良，常用型号AD9620计算方法小结计算方法小结1.列出关键结点的电流方程，如列出关键结点的电流方程，如 P端和端和N端。端。2.根据虚短根据虚短(地地)、虚断的原则，进行整理。、虚断的原则，进行整理。第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理*四差分比例运算电路四差分比例运算电路图图 差分比例运算电路差分比例运算电路在理想条件下，由于在理想条件下，由于“虚断虚断”，i+ = i = 0由于由于“虚短虚短”， u+ = u ，所以：，所以：电压放大倍数电压放大倍数差差 模模 输输 入入电阻电阻Rif = 2R1第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理例：

302、例：T型网络反相比例运算电路型网络反相比例运算电路图图 T型网络反相比例运算电路型网络反相比例运算电路电阻电阻R2 、 R3和和R4构成构成T形网络电路形网络电路节点节点N的电流方程为的电流方程为i4 = i2 + i3输出电压输出电压u0= -i2 R2 i4 R4 所以所以将各电流代入上式将各电流代入上式第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理五比例电路应用实例五比例电路应用实例两两个个放放大大级级。结结构构对对称称的的 A1、A2 组组成成第第一一级级，互互相抵消漂移和失调。相抵消漂移和失调。A3 组组成成差差分分放放大大级级，将将差差分分输输入入转转换换为为单单端端输输出。出。当当

303、加加入入差差模模信信号号 uI 时时，若若 R2 = R3 ，则则 R1 的的中中点点为为交交流地电位，流地电位，A1、A2 的工作情况将如下页图中所示。的工作情况将如下页图中所示。图图 三运放仪用放大器原理图三运放仪用放大器原理图第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理由同相比例运放的电压由同相比例运放的电压放大倍数公式，得放大倍数公式，得则则同理同理所以所以则第一级电压则第一级电压放大倍数为：放大倍数为：改改变变 R1，即即可可调节放大倍数。调节放大倍数。R1 开开路路时时，得得到到单位增益单位增益。第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理A3 为差分比例放大电路。为差分比例放大电

304、路。当当 R4 = R5 ，R6 = R7 时时，得得第第二级的电压放大倍数为二级的电压放大倍数为所以所以总的电压放大倍数总的电压放大倍数为为在在电电路路参参数数对对称称的的条条件件下下，差差模模输输入入电电阻阻等等于于两两个个同相比例电路的输入电阻之和同相比例电路的输入电阻之和第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理例：在数据放大器中，例：在数据放大器中， R1 = 2 k ， R2 = R3 = 1 k ， R4 = R5 = 2 k ， R6 = R7 = 100 k ，求电压放大倍数；，求电压放大倍数； 已已知知集集成成运运放放 A1、A2 的的开开环环放放大大倍倍数数 Aod =

305、 105，差模输入电阻差模输入电阻 Rid = 2 M ，求放大电路的输入电阻。，求放大电路的输入电阻。第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理7.3.2加减运算电路加减运算电路一、求和运算电路。一、求和运算电路。1.反相求和运算电路反相求和运算电路由于由于“虚断虚断”，i = 0所以：所以：i1 + i2 + i3 = iF又因又因“虚地虚地”，u = 0所以：所以：当当 R1 = R2 = R3 = R 时，时，图图 7.2.7第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理2同相求和运算电路同相求和运算电路由于由于“虚断虚断”，i = 0，所以：，所以：解得：解得：其中：其中：由于由于“

306、虚短虚短”，u+ = u 第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理二、加减运算电路二、加减运算电路利用叠加原理求解利用叠加原理求解图图(a)为反相求和运算电路为反相求和运算电路第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理图图(b)为同相求和运算电路为同相求和运算电路若电路只有二个输入，且参数若电路只有二个输入，且参数对称，电路如图对称，电路如图上式则为上式则为图图 差分比例运算电路差分比例运算电路电路实现了对输入差模信号的比例运算电路实现了对输入差模信号的比例运算若若R1/R2/RfR3/R4/R5第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理改进电路图：高输入电阻差分比例运算电路改进电路图

307、：高输入电阻差分比例运算电路若若R1 = RF2，R3 = RF1第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理例：用集成运放实现以下运算关系例：用集成运放实现以下运算关系解：解：第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理比较得：比较得：选选 RF1 = 20 k ，得：，得： R1 = 100 k ， R3 = 15.4 k ；选选 RF2 = 100 k ，得：，得： R4 = 100 k ， R2 = 10 k 。第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理7.3.3积分运算电路和微分运算电路积分运算电路和微分运算电路一、积分运算电路一、积分运算电路由于由于“虚地虚地”，u = 0，故，

308、故uO = uC由于由于“虚断虚断”，iI = iC ，故，故uI = = iIR = iCR得：得： = RC积分时间常数积分时间常数图图 7.2.16第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理积分电路的输入、输出波形积分电路的输入、输出波形( (一一) )输入电压为阶跃信号输入电压为阶跃信号图图 6.3.2t0t1tuIOtuOOUI当当 t t0 时，时，uI = 0， uO = 0；当当 t0 t1 时，时， uI = 0，uo 保持保持 t = t1 时的输出电压值不变。时的输出电压值不变。即输出电压随时间而向负方向直线增长。即输出电压随时间而向负方向直线增长。 问题：如输入波形为

309、方波，输出波形为何波？问题：如输入波形为方波，输出波形为何波？第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理( (二二) )输入电压为正弦波输入电压为正弦波 tuOO可可见见，输输出出电电压压的的相相位位比比输输入入电电压压的的相相位位领领先先 90 。因此，此时积分电路的作用是。因此，此时积分电路的作用是移相移相。 tuIOUm第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理二、微分运算电路二、微分运算电路图图 基本微分电路基本微分电路由于由于“虚断虚断”，i = 0，故，故iC = = iR又由于又由于“虚地虚地”， u+ = = u- - = 0 = 0 可见，输出电压正比于输入电压对时间的微

310、分。可见，输出电压正比于输入电压对时间的微分。实现波形变换，如将方波变成双向尖顶波。实现波形变换，如将方波变成双向尖顶波。1.基本基本微分运算电路微分运算电路微分电路的作用：微分电路的作用：微分电路的作用有移相微分电路的作用有移相 功能。功能。第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理二、指数运算电路二、指数运算电路当当 uI 0 时时，根根据据集集成成运运放放反反相相输输入入端端“虚虚地地”及及“虚虚断断”的的特特点，可得：点，可得：所以：所以：可见，输出电压正比于输入电压的指数。可见，输出电压正比于输入电压的指数。图图 7.2.27指数运算电路指数运算电路1.基本电路基本电路第七章信号的

311、运算和处理第七章信号的运算和处理2.集成指数运算电路集成指数运算电路在集成运算电路中，利用二只双极性晶体管特性的对称在集成运算电路中，利用二只双极性晶体管特性的对称性，消去性，消去IS对运算关系的影响；并且，采用热敏电阻补对运算关系的影响；并且，采用热敏电阻补偿偿UT的变化。的变化。分析过程见分析过程见教材教材P330.图图 7.2.28集成指数运算电路集成指数运算电路第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理乘法运算电路乘法运算电路图图7.2.30乘法运算电路乘法运算电路第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理同理：同理：除法电路的输出电压正比于其两个输入电压相除法电路的输出电压正比于

312、其两个输入电压相除所得的商，即：除所得的商，即：求对数，得：求对数，得：再求指数，得：再求指数，得：所所以以只只需需将将乘乘法法电电路路中中的的求求和和电电路路改改为为减减法法电电路路即即可得到除法电路的方块图：可得到除法电路的方块图：对数电路对数电路对数电路对数电路uI1uI2lnuI1lnuI2减法减法电路电路lnuI1- - lnuI2指数电路指数电路7.2.6集成运放性能指标对运算误差的影响集成运放性能指标对运算误差的影响（略）（略）第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理模拟乘法器及其在运算电路中的应用模拟乘法器及其在运算电路中的应用模拟乘法器可用来实现乘、除、乘方和开方运算电路

313、模拟乘法器可用来实现乘、除、乘方和开方运算电路在电子系统之中用于进行模拟信号的处理。在电子系统之中用于进行模拟信号的处理。7.3.1模拟乘法器简介模拟乘法器简介输输出出电电压压正正比比于于两两个个输输入电压之积入电压之积uo = KuI1uI2uI1uI2uO图图 7.3.1模拟乘法器符号模拟乘法器符号比例系数比例系数 K 为正值为正值同相乘法器；同相乘法器；比例系数比例系数 K 为负值为负值反相乘法器。反相乘法器。第七章第七章信号的运算和处理信号的运算和处理7.1概述概述7.2基本运算电路基本运算电路7.3模拟乘法器及其运算电路的运用模拟乘法器及其运算电路的运用7.4有源滤波电路有源滤波电路

314、7.5电子信息系统预处理中所用电路电子信息系统预处理中所用电路童童诗诗白白第第三三版版童童诗诗白白第第三三版版本章重点和考点本章重点和考点1.比例、求和及积分电路的综合运算。比例、求和及积分电路的综合运算。2.有源滤波电路的基本概念有源滤波电路的基本概念(二阶低通二阶低通 滤波电路滤波电路)。童童诗诗白白第第三三版版本章讨论的问题：本章讨论的问题：1.什么是理想运放？指标参数有哪些？什么是理想运放？指标参数有哪些？2.为什么在运算放大电路中集成运放必须工作在线性区？为什么在运算放大电路中集成运放必须工作在线性区？为什么理想运放工作在线性区时会有虚短和虚断？为什么理想运放工作在线性区时会有虚短和

315、虚断？3.如何判断电路是否是运算电路？有哪些基本运算电路如何判断电路是否是运算电路？有哪些基本运算电路？怎样分析运算电路的运算关系？怎样分析运算电路的运算关系？4.为了获得信号中的直流分量，或者为了获得信号中的为了获得信号中的直流分量，或者为了获得信号中的高频分量，或者为了传送某一频段的信号，或者为了高频分量，或者为了传送某一频段的信号，或者为了去掉电源所带来的去掉电源所带来的50Hz干扰，应采用什么电路？干扰，应采用什么电路？童童诗诗白白第第三三版版本章讨论的问题：本章讨论的问题：5.滤波电路的功能是什么？什么是有源滤波和无源滤波滤波电路的功能是什么？什么是有源滤波和无源滤波？为什么说有源滤

316、波电路是信号处理电路？为什么说有源滤波电路是信号处理电路？6.有几种滤波电路？它们分别有什么特点？有几种滤波电路？它们分别有什么特点？7.从本质上讲，有源滤波电路与运算电路一样吗？为从本质上讲，有源滤波电路与运算电路一样吗？为什么？有源滤波电路有哪些主要指标？什么？有源滤波电路有哪些主要指标？8.由集成运放组成的有源滤波电路中一定引入负反馈吗由集成运放组成的有源滤波电路中一定引入负反馈吗？能否引入正反馈？能否引入正反馈？第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件7.1概述概述7.1.1电子信息系统的组成电子信息系统的组成

317、信号的信号的提取提取信号的信号的预处理预处理信号的信号的加工加工信号的信号的执行执行图图7.1.1电子信息系统示意图电子信息系统示意图第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件7.1.2理想运放的两个工作区理想运放的两个工作区一、理想运放的性能指标一、理想运放的性能指标开环差模电压增益开环差模电压增益 Aod = ；输出电阻输出电阻 ro = 0；共模抑制比共模抑制比 KCMR = ；差模输入电阻差模输入电阻 rid = ；UIO = 0、IIO = 0、 UIO = IIO = 0；输入偏置电流输入偏置电流 IIB =

318、 0； 3 dB 带宽带宽 fH = ，等等。，等等。理想运放理想运放工作区：线性区和非线性区工作区：线性区和非线性区第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、理想运放在线性工作区二、理想运放在线性工作区输输出出电电压压与与其其两两个个输输入入端端的的电电压压之之间间存存在在线线性性放放大关系，即大关系，即+Aod理想运放工作在线性区特点：理想运放工作在线性区特点：1. 理想运放的差模输入电压等于零理想运放的差模输入电压等于零即即“虚短虚短”“虚地虚地”如如(动画动画avi8-2.avi)第七章信号的运算和处理第七章

319、信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2. 理想运放的输入电流等于零理想运放的输入电流等于零由于由于 rid = ，两个输入端均没有电流，即，两个输入端均没有电流，即“虚断虚断”三、理想运放的非线性工作区三、理想运放的非线性工作区+UOMuOu+ u O UOM理想特性理想特性图图 7.1.3集成运放的电压传输特性集成运放的电压传输特性第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件理想运放工作在非线性区特点：理想运放工作在非线性区特点：当当 uP uN时，时，uO = + U

320、OM当当 uP uN N时时, uO = UOM1. uO 的值只有两种可能的值只有两种可能在在非非线线性性区区内内，( (uP uN N) )可可能能很很大大，即即 uP uN N。 “虚地虚地”不存在不存在2. 理想运放的输入电流等于零理想运放的输入电流等于零第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件实实际际运运放放 Aod ，当当 uP 与与 uN差差值值比比较较小小时时，仍仍有有 Aod (uP uN N )，运放工作在线性区。，运放工作在线性区。例例如如：F007 的的 UoM = 14 V，Aod 2 105

321、 ，线线性性区区内输入电压范围内输入电压范围uOuP uN NO实际特性实际特性非线性区非线性区非线性区非线性区线性区线性区但线性区范围很小。但线性区范围很小。第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件7.2基本运算电路基本运算电路集成运放的应用首先表现在它能够构成各集成运放的应用首先表现在它能够构成各种运算电路上。种运算电路上。在运算电路中，集成运放必须工作在线性在运算电路中，集成运放必须工作在线性区，在深度负反馈条件下，利用反馈网络区，在深度负反馈条件下，利用反馈网络能够实现各种数学运算。能够实现各种数学运算。基本运

322、算电路包括：基本运算电路包括：比例、加减、积分、微分、对数、指数比例、加减、积分、微分、对数、指数7.2.1比例运算电路比例运算电路第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件* R2 = R1 / RF由于由于“虚断虚断”，i+= 0，u+ = 0；由于由于“虚短虚短”， u = u+ = 0“虚地虚地”由由 iI = iF ，得，得反相输入端反相输入端“虚地虚地”，电路的输入电阻为，电路的输入电阻为Rif = R1图图 7.2.11.基本电路基本电路(电压并联负反馈电压并联负反馈)一、反相比例运算电路一、反相比例运算电

323、路引入引入深度电压并联负反馈深度电压并联负反馈，电路的输出电阻为，电路的输出电阻为R0f =0(动画动画avi8-1.avi)第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.T型网络反相比例运算电路型网络反相比例运算电路图图7.2.2 T型网络反相比例运算电路型网络反相比例运算电路电阻电阻R2 、 R3和和R4构成构成T形网络电路形网络电路节点节点N的电流方程为的电流方程为i4 = i2 + i3输出电压输出电压u0= -i2 R2 i4 R4 所以所以将各电流代入上式将各电流代入上式第七章信号的运算和处理第七章信号的运算

324、和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、同相比例运算电路二、同相比例运算电路*R2 = R1 / RF根据根据“虚短虚短”和和“虚断虚断”的特点，可知的特点，可知i+ = i- - = 0；又又 u = u+ = u得：得：由由于于该该电电路路为为电电压压串串联联负负反馈，所以输入电阻很高。反馈，所以输入电阻很高。图图 7.2.3uRif= Ri ( 1+Aod F )第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件当当 图图7.2.3RF = 0 或或 R1 = 时，如下图时，如下图

325、7.2.4所示所示三、电压跟随器三、电压跟随器Auf = 1u0= uI集成电压跟随器性集成电压跟随器性能优良，常用型号能优良，常用型号AD9620计算方法小结计算方法小结1.列出关键结点的电流方程，如列出关键结点的电流方程，如N点和点和P点。点。2.根据虚短根据虚短(地地)、虚断的原则，进行整理。、虚断的原则，进行整理。第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件*四差分比例运算电路四差分比例运算电路图图 差分比例运算电路差分比例运算电路在理想条件下，由于在理想条件下，由于“虚断虚断”，i+ = i = 0由于由于“虚短

326、虚短”， u+ = u ，所以：，所以：电压放大倍数电压放大倍数差差 模模 输输 入入电阻电阻Rif = 2R1第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件五比例电路应用实例五比例电路应用实例两两个个放放大大级级。结结构构对对称称的的 A1、A2 组组成成第第一一级级，互互相抵消漂移和失调。相抵消漂移和失调。A3 组组成成差差分分放放大大级级，将将差差分分输输入入转转换换为为单单端端输输出。出。当当加加入入差差模模信信号号 uI 时时，若若 R2 = R3 ，则则 R1 的的中中点点为为交交流地电位，流地电位，A1、A2

327、的工作情况将如下页图中所示。的工作情况将如下页图中所示。图图 三运放数据放大器原理图三运放数据放大器原理图第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件由同相比例运放的电压由同相比例运放的电压放大倍数公式，得放大倍数公式，得则则同理同理所以所以则第一级电压则第一级电压放大倍数为：放大倍数为：改改变变 R1，即即可可调节放大倍数。调节放大倍数。R1 开开路路时时，得得到到单位增益单位增益。第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件A3 为差分比例放大电路

328、。为差分比例放大电路。当当 R4 = R5 ，R6 = R7 时时，得得第第二级的电压放大倍数为二级的电压放大倍数为所以所以总的电压放大倍数总的电压放大倍数为为在在电电路路参参数数对对称称的的条条件件下下，差差模模输输入入电电阻阻等等于于两两个个同相比例电路的输入电阻之和同相比例电路的输入电阻之和第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件例：在数据放大器中，例：在数据放大器中， R1 = 2 k ， R2 = R3 = 1 k ， R4 = R5 = 2 k ， R6 = R7 = 100 k ，求电压放大倍数；，求电压

329、放大倍数； 已已知知集集成成运运放放 A1、A2 的的开开环环放放大大倍倍数数 Aod = 105，差模输入电阻差模输入电阻 Rid = 2 M ，求放大电路的输入电阻。，求放大电路的输入电阻。第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件7.2.2加减运算电路加减运算电路一、求和运算电路。一、求和运算电路。1.反相求和运算电路反相求和运算电路由于由于“虚断虚断”，i = 0所以：所以：i1 + i2 + i3 = iF又因又因“虚地虚地”，u = 0所以：所以：当当 R1 = R2 = R3 = R 时，时，图图 7.2.

330、7第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2同相求和运算电路同相求和运算电路由于由于“虚断虚断”，i = 0，所以：，所以：解得：解得：其中：其中：由于由于“虚短虚短”，u+ = u 图图 7.2.9第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、加减运算电路二、加减运算电路利用叠加原理求解利用叠加原理求解图图(a)为反相求和运算电路为反相求和运算电路第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室

331、模拟电路多媒体课件图图(b)为同相求和运算电路为同相求和运算电路若电路只有二个输入，且参数若电路只有二个输入，且参数对称，电路如图对称，电路如图7.2.12上式则为上式则为图图7.2.12差分比例运算电路差分比例运算电路电路实现了对输入差模信号的比例运算电路实现了对输入差模信号的比例运算若若R1/R2/RfR3/R4/R5第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件改进电路图：高输入电阻差分比例运算电路改进电路图：高输入电阻差分比例运算电路若若R1 = RF2，R3 = RF1第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆

332、田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件例：用集成运放实现以下运算关系例：用集成运放实现以下运算关系解：解：第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件比较得：比较得：选选 RF1 = 20 k ，得：，得： R1 = 100 k ， R3 = 15.4 k ；选选 RF2 = 100 k ，得：，得： R4 = 100 k ， R2 = 10 k 。第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件7.2.3积分运算电路和微分

333、运算电路积分运算电路和微分运算电路一、积分运算电路一、积分运算电路由于由于“虚地虚地”，u = 0，故，故uO = uC由于由于“虚断虚断”，iI = iC ，故，故uI = = iIR = iCR得：得： = RC积分时间常数积分时间常数图图 7.2.16(动画动画avi12-1.avi)第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件积分电路的输入、输出波形积分电路的输入、输出波形( (一一) )输入电压为阶跃信号输入电压为阶跃信号图图 6.3.2t0t1tuIOtuOOUI当当 t t0 时，时，uI = 0， uO =

334、 0；当当 t0 t1 时，时， uI = 0，uo 保持保持 t = t1 时的输出电压值不变。时的输出电压值不变。即输出电压随时间而向负方向直线增长。即输出电压随时间而向负方向直线增长。 问题：如输入波形为方波，输出波形为何波？问题：如输入波形为方波，输出波形为何波？第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件( (二二) )输入电压为正弦波输入电压为正弦波 tuOO可可见见，输输出出电电压压的的相相位位比比输输入入电电压压的的相相位位领领先先 90 。因此，此时积分电路的作用是。因此，此时积分电路的作用是移相移相。

335、tuIOUm图图 7.2.17注意：为防止低频信号增益过大，常在电容上并联电阻。注意：为防止低频信号增益过大，常在电容上并联电阻。 如图如图7.2.16第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、微分运算电路二、微分运算电路图图 7.2.18基本微分电路基本微分电路由于由于“虚断虚断”，i = 0，故，故iC = = iR又由于又由于“虚地虚地”， u+ = = u- - = 0 = 0 可见，输出电压正比于输入电压对时间的微分。可见，输出电压正比于输入电压对时间的微分。实现波形变换，如将方波变成双向尖顶波。实现波形变

336、换，如将方波变成双向尖顶波。1.基本基本微分运算电路微分运算电路微分电路的作用：微分电路的作用：微分电路的作用有移相微分电路的作用有移相 功能。功能。第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.实用微分运算电路实用微分运算电路基本微分运算电路在输入信号时，集成运放内部的放大基本微分运算电路在输入信号时，集成运放内部的放大管会进入饱和或截止状态，以至于即使信号消失，管子管会进入饱和或截止状态，以至于即使信号消失，管子还不能脱离原状态回到放大区，出现还不能脱离原状态回到放大区，出现阻塞现象阻塞现象。图7.2.19实用微分运

337、算电路实用微分运算电路图图7.2.20微分电路输入、输出波形分析微分电路输入、输出波形分析第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件3.逆函数型微分运算电路逆函数型微分运算电路若将积分电路作为反馈回路，若将积分电路作为反馈回路，则可得到微分运算电路。则可得到微分运算电路。+-A1+-A2+-uIu0u02R1R2R3R4R5C图图7.2.21逆函数型微分运算电路逆函数型微分运算电路公式推导过程略公式推导过程略推论：推论：采用乘法运算电路作为运放的反馈通路，可实现除法运算采用乘法运算电路作为运放的反馈通路，可实现除法运算采

338、用乘方运算电路作为运放的反馈通路，可实现开方运算采用乘方运算电路作为运放的反馈通路，可实现开方运算第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件uiuo +-R2CFi1R1PI调节器ifucRF-+A1比例积分运算电路比例积分运算电路-PI调节器调节器比例微分运算电路比例微分运算电路-PD调节器调节器uiuo +-R2CFi1R1PD调节器ifucR-+A1C第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件比例、积分、微分运算电路比例、积分、微分运算电路-

339、PID电路电路第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.集成对数运算电路集成对数运算电路ICL8048图图7.2.26集成对数运算电路集成对数运算电路利用特性相利用特性相同的二只三同的二只三极管进行补极管进行补偿，消去对偿，消去对IS运算关系的运算关系的影响。影响。R5为具有正温度系数的补偿电阻，可补偿为具有正温度系数的补偿电阻，可补偿UT的温度特性的温度特性第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、指数运算电路二、指数运算电路当当 uI

340、0 时时，根根据据集集成成运运放放反反相相输输入入端端“虚虚地地”及及“虚虚断断”的的特特点，可得：点，可得：所以：所以：可见，输出电压正比于输入电压的指数。可见，输出电压正比于输入电压的指数。图图 7.2.27指数运算电路指数运算电路1.基本电路基本电路第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.集成指数运算电路集成指数运算电路在集成运算电路中，利用二只双极性晶体管特性的对称在集成运算电路中，利用二只双极性晶体管特性的对称性，消去性，消去IS对运算关系的影响；并且，采用热敏电阻补对运算关系的影响；并且，采用热敏电阻补

341、偿偿UT的变化。的变化。分析过程见分析过程见教材教材P330.图图 7.2.28集成指数运算电路集成指数运算电路第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件7.2.5利用对数和指数电路实现的乘除电路利用对数和指数电路实现的乘除电路乘法电路的输出电压正比于其两个输入电压的乘积，即乘法电路的输出电压正比于其两个输入电压的乘积，即uo = uI1uI2求对数，得：求对数，得：再求指数，得：再求指数，得：所所以以利利用用对对数数电电路路、求求和和电电路路和和指指数数电电路路，可可得得乘乘法法电路的方块图：电路的方块图：对数电路对数

342、电路对数电路对数电路uI1uI2lnuI1lnuI2求和求和电路电路lnuI1+ lnuI2指数电路指数电路uO = uI1uI2图图 7.2.29第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件乘法运算电路乘法运算电路图图7.2.30乘法运算电路乘法运算电路第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件同理：同理：除法电路的输出电压正比于其两个输入电压相除法电路的输出电压正比于其两个输入电压相除所得的商，即：除所得的商，即：求对数，得：求对数，得：再求指数

343、，得：再求指数，得：所所以以只只需需将将乘乘法法电电路路中中的的求求和和电电路路改改为为减减法法电电路路即即可得到除法电路的方块图：可得到除法电路的方块图：对数电路对数电路对数电路对数电路uI1uI2lnuI1lnuI2减法减法电路电路lnuI1- - lnuI2指数电路指数电路7.2.6集成运放性能指标对运算误差的影响集成运放性能指标对运算误差的影响（略）（略）第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件7.3模拟乘法器及其在运算电路中的应用模拟乘法器及其在运算电路中的应用模拟乘法器可用来实现乘、除、乘方和开方运算电路模

344、拟乘法器可用来实现乘、除、乘方和开方运算电路在电子系统之中用于进行模拟信号的处理。在电子系统之中用于进行模拟信号的处理。7.3.1模拟乘法器简介模拟乘法器简介输输出出电电压压正正比比于于两两个个输输入电压之积入电压之积uo = KuI1uI2uI1uI2uO图图 7.3.1模拟乘法器符号模拟乘法器符号比例系数比例系数 K 为正值为正值同相乘法器；同相乘法器；比例系数比例系数 K 为负值为负值反相乘法器。反相乘法器。第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件理想模拟乘法器具备的条件理想模拟乘法器具备的条件1. ri1和和r

345、i2为无穷大；为无穷大；2. ro为零；为零；3. k值不随信号幅值而变化，且不值不随信号幅值而变化，且不 随频率而变化；随频率而变化；4.当当uX或或uY为零时为零时uo为零，电路没为零，电路没有失调电压、噪声。有失调电压、噪声。模拟乘法器有模拟乘法器有单象限、两象限和四象限单象限、两象限和四象限。第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件图图 7.3.37.3.2变跨导式模拟乘法器的原理：变跨导式模拟乘法器的原理：一、恒流源式差动放大电路一、恒流源式差动放大电路当当 IEQ 较小、电路参数对称时，较小、电路参数对称时

346、，所以：所以：结论：输出电压正比于输入电压结论：输出电压正比于输入电压 uI1 与恒流源电流与恒流源电流 I 的乘积。的乘积。输出电压为：输出电压为：第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件设设想想：使使恒恒流流源源电电流流 I 与与另另一一个个输输入入电电压压 uI2 成成正正比比，则则 uO 正比于正比于 uI1 与与 uI2 的乘积。的乘积。当当 uI2 uBE3 时，时，二、可控恒流源差分放大电路的乘法特性二、可控恒流源差分放大电路的乘法特性u uI1I1可正可负，但可正可负，但u uI2I2必必须大于零。故须

347、大于零。故图图 7.3.47.3.4为两象限模拟乘法器为两象限模拟乘法器图图 7.3.4两象限模拟两象限模拟乘法器乘法器第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三、四象限变跨导型模拟乘法器三、四象限变跨导型模拟乘法器公式推导过程略公式推导过程略图图7.3.5双平衡四象限变跨导型双平衡四象限变跨导型模拟乘法器模拟乘法器四、四、模拟乘法器的性能指标模拟乘法器的性能指标见教材见教材P341表表7.3.1问题：问题：如何将双端输出转如何将双端输出转换为单端输出？换为单端输出？第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院

348、三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件7.3.3模拟乘法器在运算电路中的应用模拟乘法器在运算电路中的应用一、乘方运算电路一、乘方运算电路N次方运算电路次方运算电路图图7.3.9N次方运算电路次方运算电路uIuO图图 7.3.7平方运算电路平方运算电路u01 = k1 ln uIu02 = k1 k2 Nln uI取取k=1，则，则N1时，电路实现高次幂运算电路。时，电路实现高次幂运算电路。第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件利用利用反函数型运算电路反函数型运算电路的基本原理，将模拟乘法的基

349、本原理，将模拟乘法器放在集成运放的反馈通路中，便可构成除法运器放在集成运放的反馈通路中，便可构成除法运算电路。算电路。因为因为 i1 = i2 ，所以：，所以：则：则：二、除法运算电路二、除法运算电路图图7.3.10除法运算电路除法运算电路第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三、开方运算电路三、开方运算电路利用乘方运算电路作为集成运放的反馈通路，就可利用乘方运算电路作为集成运放的反馈通路，就可构成开方运算电路。构成开方运算电路。图图7.3.11平方根运算电路平方根运算电路图图7.3.11电路可能会出现闭锁现象，可用

350、图电路可能会出现闭锁现象，可用图7.3.12电路处理电路处理图图7.3.12防止闭锁的平方根电路防止闭锁的平方根电路第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件7.4有源滤波电路有源滤波电路7.4.1滤波电路的基础知识滤波电路的基础知识作用：选频。作用：选频。一、滤波电路的种类：一、滤波电路的种类：低通滤波器低通滤波器LPFfpfO通通阻阻ffpO通通阻阻f1fO通通通通阻阻f2fO通通阻阻阻阻f1f2高通滤波器高通滤波器HPF带通滤波器带通滤波器BPF带阻滤波器带阻滤波器BEF图图 7.4.1第七章信号的运算和处理第七章

351、信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、滤波器的幅频特性二、滤波器的幅频特性低通滤波器的实际幅频低通滤波器的实际幅频特性中，在特性中，在通带通带和和阻带阻带之间存在着之间存在着过渡带过渡带。过渡带愈窄，电路的选择性愈好，滤波特性愈理想。过渡带愈窄，电路的选择性愈好，滤波特性愈理想。图图7.4.2低通滤波器的实际幅频特性低通滤波器的实际幅频特性Au0.707AuP的频率为的频率为通带载止频率通带载止频率fp输出电压与输入电压之比输出电压与输入电压之比Aup为为通带放大倍数通带放大倍数分析滤波电路分析滤波电路，就是求解电路的频率特性，即求解就是求

352、解电路的频率特性，即求解Au (Aup ) 、 fp和过渡带的斜率和过渡带的斜率 。第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三、无源滤波电路和有源滤波电路三、无源滤波电路和有源滤波电路1.无源低通滤波器：无源低通滤波器：电压放大倍数为电压放大倍数为通带截止频率通带截止频率由对数幅频特性知，具有由对数幅频特性知，具有“低通低通”的特性。的特性。电路缺点：电路缺点：电压放大倍数低，只有，且带负载能力差。电压放大倍数低，只有，且带负载能力差。解决办法解决办法：利用集成运放与：利用集成运放与 RC 电路组成有源滤波器。电路组成

353、有源滤波器。图图 7.4.3频率趋于零，电容频率趋于零，电容容抗趋于无穷大容抗趋于无穷大Aup1第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.有源滤波电路有源滤波电路无源滤波电路受负载影响很大，滤波特性较差。无源滤波电路受负载影响很大，滤波特性较差。为了提高滤波特性，可使用有源滤波电路。为了提高滤波特性，可使用有源滤波电路。图图7.4.4有源滤波电路有源滤波电路组成电路时，应选用组成电路时，应选用带宽合适的带宽合适的集成运放集成运放四、四、有源滤波电路的有源滤波电路的传递函数传递函数输出量的象函数与输入量的象函数之比输出

354、量的象函数与输入量的象函数之比*U、I、R、C、L的象函数表示方法的象函数表示方法第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件7.4.2低通滤波器低通滤波器掌握有源滤波电路的组成、特点及分析方法。掌握有源滤波电路的组成、特点及分析方法。一、同相输入低通滤波器一、同相输入低通滤波器1.一阶电路一阶电路图图7.4.5一阶低通滤波电路一阶低通滤波电路RF用用j取代取代s，且令，且令f0=1/(2RC)，得出电压放大倍数，得出电压放大倍数f0 称为特征频率称为特征频率第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模

355、拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件通带电压放大倍数通带电压放大倍数可可见见：一一阶阶低低通通有有源源滤滤波波器器与与无无源源低低通通滤滤波波器器的的通通带带截止频率相同截止频率相同；但；但通带电压放大倍数得到提高通带电压放大倍数得到提高。缺缺点点：一一阶阶低低通通有有源源滤滤波波器器在在 f f 0 时时，滤滤波波特特性性不不理想。对数幅频特性下降速度为理想。对数幅频特性下降速度为 20 dB / 十倍频。十倍频。 解决办法解决办法：采用二阶低通有源滤波器。：采用二阶低通有源滤波器。图图 7.4.6电压放大倍数电压放大倍数第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三

356、电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.简单二阶电路简单二阶电路可提高幅频特性的衰减斜率可提高幅频特性的衰减斜率图图7.4.7简单二阶低通电路简单二阶低通电路RF用用j取代取代s，且令，且令f0=1/(2RC)图图7.4.8简单二阶低通电路的幅频特性简单二阶低通电路的幅频特性第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件图图7.4.8简单二阶低通电路的幅频特性简单二阶低通电路的幅频特性输输入入电电压压经经过过两两级级 RC 低低通通电电路路，在在高高频频段段，对对数数幅幅频频特特性性以以 40 dB

357、 /十十倍倍频频的的速速度度下下降降，使使滤滤波波特性比较接近于理想情况。特性比较接近于理想情况。令电压放大倍数分母的模等于令电压放大倍数分母的模等于 可解出通带截止频率可解出通带截止频率fP=0.37 f0问题：在问题：在 f = f0 附近，输出幅度衰减大，附近，输出幅度衰减大， fP 远离远离f0 引入正反馈，可以增大放大倍数，使引入正反馈，可以增大放大倍数，使 fP 接近接近f0 滤滤波特性趋于理想波特性趋于理想 。第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件图图 7.4.10压控电压源二阶低通滤波电路压控电压源二

358、阶低通滤波电路图图7.4.9压控电压源二阶低通滤波电路压控电压源二阶低通滤波电路3.压控电压源二阶低通滤波电路压控电压源二阶低通滤波电路用用j取代取代s，且令，且令f0=1/(2RC)第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、反相输入低通滤波器二、反相输入低通滤波器1.一阶电路一阶电路图图7.4.11反相输入一阶反相输入一阶低通滤波电路低通滤波电路令信号频率令信号频率0，求出，求出通带放大倍数通带放大倍数电路的传递函数电路的传递函数用用j取代取代s，且令，且令f0=1/(2 R2C)fP= f0第七章信号的运算和处理

359、第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件2.二阶电路二阶电路在一阶电路的基础上，增加在一阶电路的基础上，增加RC环节，可使滤波器的过渡环节，可使滤波器的过渡带变窄，衰减斜率的值加大。带变窄，衰减斜率的值加大。图图7.4.12反相输入简单二反相输入简单二阶低通滤波电路阶低通滤波电路为了发改善为了发改善f0附近的频率特性，附近的频率特性，也可采用多路反馈的方法。也可采用多路反馈的方法。图图7.4.13无限增益多路反馈无限增益多路反馈二阶低通滤波电路二阶低通滤波电路分析过程（见教材分析过程（见教材P344345）第七章信号的运算和处理第七章信号的

360、运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三、三种类型的有源低通滤波器三、三种类型的有源低通滤波器切比雪夫切比雪夫(Chebyshev)滤波器的品质因数滤波器的品质因数Q，也称为滤波器的，也称为滤波器的截止特性系数截止特性系数。其值决定于其值决定于f=fo附近的频率特性。附近的频率特性。按照按照f=fo附近频率特性的特点，可将滤波器分为附近频率特性的特点，可将滤波器分为:巴特沃思（巴特沃思（Butterworth）贝塞尔（贝塞尔（Bessel）图图7.4.15三种类型二阶三种类型二阶LPF幅频特性幅频特性第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学

361、院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件7.4.3其它滤波电路其它滤波电路一、高通滤波电路一、高通滤波电路高通滤波电路与低通滤波电路具有对称性高通滤波电路与低通滤波电路具有对称性1.压控电压源二阶压控电压源二阶高通滤波电路高通滤波电路2.无限增益多路反馈无限增益多路反馈二阶高通滤波电路二阶高通滤波电路图图7.4.16二阶高通滤波电路二阶高通滤波电路第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件可可见见高高通通滤滤波波电电路路与与低低通通滤滤波波电电路路的的对对数数幅幅频频特特性性互互为为“镜像镜像”

362、关系。关系。二阶有源高通滤波器二阶有源高通滤波器第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件二、带通滤波电路二、带通滤波电路( (BPF) )只只允允许许某某一一段段频频带带内内的的信信号号通通过过，将将此此频频带带以以外外的的信信号阻断。号阻断。低通低通高通高通fp1fO低通低通ffp2O高通高通阻阻阻阻fp1fp2fO通通图图 7.4.17第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件压控电压源二阶带通滤波电路压控电压源二阶带通滤波电路中心频率中心频

363、率通带电压放大倍数通带电压放大倍数图图 7.4.18比例系数比例系数fbw = fp1 fp2 = f0 /Q通频带通频带第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件三、带阻滤波器三、带阻滤波器( (BEF) )在在规规定定的的频频带带内内，信信号号被被阻阻断断，在在此此频频带带以以外外的的信信号号能能顺利通过。顺利通过。低通低通高通高通f2f1fO通阻通通阻通fO低通低通f1f2fO高通高通图图 7.4.20第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课

364、件常用有源带阻滤波电路常用有源带阻滤波电路中心频率中心频率通带电压放大倍数通带电压放大倍数图图 7.4.22常用有源带阻滤波电路常用有源带阻滤波电路第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件阻带宽度阻带宽度 BW fp2 fp1 f0 /Q7.4.23带阻滤波器的幅频特性带阻滤波器的幅频特性四、全通滤波电路四、全通滤波电路图图7.2.24全通滤波电路全通滤波电路第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件电压放大倍数电压放大倍数Au=1=1800-2

365、arctanf/f0图图7.2.24全通滤波电路全通滤波电路图图7.2.25全通滤波电路的全通滤波电路的相频特性相频特性第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件莆田学院三电教研室模拟电路多媒体课件7.4.4开关电容滤波器开关电容滤波器一、基本开关电容单元一、基本开关电容单元二、开关电容滤波电路二、开关电容滤波电路7.4.5状态变量型有源滤波器状态变量型有源滤波器一、状态变量型有源滤波电路的传递函数一、状态变量型有源滤波电路的传递函数二、状态变量型有源滤波电路的组成二、状态变量型有源滤波电路的组成三、集成状态变量型滤波电路（三、集成状态变量型滤波电路（AF100）后接后接8,9，10章章