射频数字收发通信模块原理与设计3-双极型半导体器件014.ppt

第一章双极型半导体器件 电子技术 第一章双极型半导体器件 1 1半导体的基本知识 1 2PN结 1 3半导体二极管 1 4特殊二极管 1 5半导体三极管 下一页 上一页 首页 1 1 1导体 半导体和绝缘体 导体 自然界中很容易导电的物质称为导体 金属一般都是导体 如铁 铜 铝等 绝缘体 有的物质几乎不导电 称为绝缘体 如橡皮 陶瓷 塑料和石英 半导体 另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间 称为半导体 如锗 硅 砷化镓和一些硫化物 氧化物等 半导体的导电机理不同于其它物质 其特点为 当受外界热和光的作用时 它的导电能力明显变化 往纯净半导体中掺入某些杂质 会使其导电能力明显改变 1 1半导体的基本知识 下一页 上一页 首页 1 1 2本征半导体 在绝对零度以下 本征半导体中无活跃载流子 不导电 用的最多的半导体是硅和锗 最外层电子 价电子 都是四个 本征半导体 完全纯净的 结构完整的半导体晶体 形成共价键后 每个原子最外层电子是八个 构成稳定结构 共价键结构 束缚电子 下一页 上一页 首页 1 1 3杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量的杂质 就会使半导体的导电性能发生显著变化 其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加 P型半导体 在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素 如硼 或铟 而形成 也称为 空穴半导体 N型半导体 在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷 或锑 而形成 也称为 电子半导体 多余电子 磷原子 N型半导体中的载流子是什么 自由电子为多数载流子 多子 空穴称为少数载流子 少子 自由电子为多子 空穴是多子 杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流 但由于数量的关系 起导电作用的主要是多子 近似认为多子与杂质浓度相等 下一页 上一页 首页 P型半导体 N型半导体 扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽 空间电荷区越宽 内电场越强 就使漂移运动越强 而漂移使空间电荷区变薄 空间电荷区 也称耗尽层 1 2PN结 2 1 1PN结的形成 所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡 相当于两个区之间没有电荷运动 空间电荷区的厚度固定不变 1 2 2PN结的单向导电性 PN结外加正向电压 P区接正 N区接负电压 PN结加上反向电压 P区加负 N区加正电压 变薄 结论 PN结导通 变厚 结论 PN结截止 下一页 上一页 首页 1 3半导体二极管 一 基本结构 PN结加上管壳和引线 就成为半导体二极管 点接触型 面接触型 二极管的电路符号 1 3 二 伏安特性 U I 死区电压硅管0 6V 锗管0 2V 导通压降 硅管0 6 0 7V 锗管0 2 0 3V 反向击穿电压UBR 下一页 上一页 首页 三 主要参数 1 最大整流电流IOM 二极管长期使用时 允许流过二极管的最大正向平均电流 2 反向击穿电压UBR 二极管反向击穿时的电压值 击穿时反向电流剧增 二极管的单向导电性被破坏 甚至过热而烧坏 手册上给出的最高反向工作电压UWRM一般是UBR的一半 1 3 下一页 上一页 首页 3 反向电流IR 指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流 反向电流大 说明管子的单向导电性差 因此反向电流越小越好 反向电流受温度的影响 温度越高反向电流越大 硅管的反向电流较小 锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍 以上均是二极管的直流参数 二极管的应用是主要利用它的单向导电性 主要应用于整流 限幅 保护等等 下面介绍两个交流参数 1 3 下一页 上一页 首页 4 微变电阻rD uD rD是二极管特性曲线上工作点Q附近电压的变化与电流的变化之比 显然 rD是对Q附近的微小变化区域内的电阻 1 3 下一页 上一页 首页 二极管 死区电压 0 5V 正向压降 0 7V 硅二极管 理想二极管 死区电压 0 正向压降 0 二极管的应用举例1 二极管半波整流 1 3 下一页 上一页 首页 二极管的应用举例2 1 3 下一页 上一页 首页 1 4 1稳压二极管 1 4特殊二极管 1 4 符号 稳压管是一种特殊的二极管 它专门工作在反向工作区 特性曲线 UZ U IZ 曲线越陡 电压越稳定 下一页 上一页 首页 4 稳定电流IZ 最大 最小稳定电流Izmax Izmin 5 最大允许功耗 稳压二极管的参数 1 稳定电压UZ 3 动态电阻 1 4 下一页 上一页 首页 稳压二极管的应用举例 1 4 1 已知ui 20V UZ1 6V 求U0 分析 稳压管反向击穿 解 U0 6V 下一页 上一页 首页 1 4 2 已知ui 20V UZ1 6V UZ1 9V 求U0 答案 u0 6 9 15V 下一页 上一页 首页 1 4 2光电二极管 反向电流随光照强度的增加而上升 1 4 下一页 上一页 首页 1 4 3发光二极管 有正向电流流过时 发出一定波长范围的光 目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光 它的电特性与一般二极管类似 1 4 下一页 上一页 首页 1 5 1基本结构 基极 发射极 集电极 NPN型 PNP型 1 5半导体三极管 1 5 下一页 上一页 首页 基区 较薄 掺杂浓度低 集电区 面积较大 发射区 掺杂浓度较高 1 5 集电结 发射结 下一页 上一页 首页 RB EB 1 5 2电流放大原理 EC 集电结反偏 发射结正偏 发射区电子不断向基区扩散 形成发射极电流IE IE 电子与基区空穴复合形成IB IB 穿过集电结形成IC IC 三个极电流的关系为 IC与IB之比称为电流放大倍数 要使三极管能放大电流 必须使发射结正偏 集电结反偏 下一页 上一页 首页 NPN型三极管 PNP型三极管 1 5 下一页 上一页 首页 1 5 3特性曲线 IC V UCE UBE RB IB EC EB 实验线路 下一页 上一页 首页 一 输入特性 工作压降 硅管UBE 0 6 0 7V 锗管UBE 0 2 0 3V 死区电压 硅管0 5V 锗管0 2V 1 5 下一页 上一页 首页 二 输出特性 IC mA 此区域满足IC IB称为线性区 放大区 当UCE大于一定的数值时 IC只与IB有关 IC IB 1 5 下一页 上一页 首页 饱和区 1 5 截止区 放大区 有三个区 下一页 上一页 首页 输出特性三个区域的特点 放大区 发射结正偏 集电结反偏 即 IC IB 且 IC IB 2 饱和区 发射结正偏 集电结正偏 即 UCE UBE IB IC UCE 0 3V 3 截止区 UBE 死区电压 IB 0 IC ICEO 0 1 5 下一页 上一页 首页 例 50 UCC 12V RB 70k RC 6k 当USB 2V 2V 5V时 晶体管的静态工作点Q位于哪个区 当USB 2V时 IB 0 IC 0 IC最大饱和电流 Q位于截止区 1 5 下一页 上一页 首页 例 50 USC 12V RB 70k RC 6k 当USB 2V 2V 5V时 晶体管的静态工作点Q位于哪个区 IC ICmax 2mA Q位于放大区 USB 2V时 1 5 下一页 上一页 首页 USB 5V时 例 50 USC 12V RB 70k RC 6k 当USB 5V 2V 5V时 晶体管的静态工作点Q位于哪个区 Q位于饱和区 此时IC和IB已不是 倍的关系 1 5 下一页 上一页 首页 三 主要参数 前面的电路中 三极管的发射极是输入输出的公共点 称为共射接法 相应地还有共基 共集接法 共射直流电流放大倍数 工作于动态的三极管 真正的信号是叠加在直流上的交流信号 基极电流的变化量为 IB 相应的集电极电流变化为 IC 则交流电流放大倍数为 1 电流放大倍数 和 1 5 下一页 上一页 首页 例 UCE 6V时 IB 40 A IC 1 5mA IB 60 A IC 2 3mA 在以后的计算中 一般作近似处理 1 5 下一页 上一页 首页 2 集 基极反向截止电流ICBO ICBO是集电结反偏由少子的漂移形成的反向电流 受温度的变化影响 1 5 下一页 上一页 首页 B E C N N P ICBO进入N区 形成IBE 根据放大关系 由于IBE的存在 必有电流 IBE 集电结反偏有ICBO 3 集 射极反向截止电流ICEO ICEO受温度影响很大 当温度上升时 ICEO增加很快 所以IC也相应增加 三极管的温度特性较差 下一页 上一页 首页 4 集电极最大电流ICM 集电极电流IC上升会导致三极管的 值的下降 当 值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM 5 集 射极反向击穿电压 当集 射极之间的电压UCE超过一定的数值时 三极管就会被击穿 手册上给出的数值是25 C 基极开路时的击穿电压U BR CEO 下一页 上一页 首页 6 集电极最大允许功耗PCM 集电极电流IC流过三极管 所发出的焦耳热为 PC ICUCE 必定导致结温上升 所以PC有限制 PC PCM ICUCE PCM 安全工作区 上一页 首页 第二章放大电路基础 2 1基本放大电路的组成和工作原理 2 2放大电路的图解分析法 2 3放大电路的等效电路分析法 2 4静态工作点的稳定 2 5射极输出器 2 6多级阻容耦合多级放大电路 2 1基本放大电路的组成和工作原理 三极管放大电路有三种形式 共射放大器 共基放大器 共集放大器 以共射放大器为例讲解工作原理 下一页 上一页 基本放大电路的组成 2 1 1 输入 输出 集电极电源 为电路提供能量 并保证集电结反偏 集电极电阻 将变化的电流转变为变化的电压 基极偏置电阻 是否满足发射结正偏 集电结反偏 下一页 上一页 2 1 2 放大电路的直流通路和交流通路 交流通道 只考虑交流信号的分电路 直流通道 只考虑直流信号的分电路 信号的不同分量可分别在不同的通道分析 下一页 上一页 各点波形 放大电路的基本工作过程 2 1 3 输入微弱正弦信号 经三极管放大后 输出同频 反相 放大的正弦信号 结论 纯交流 直流载交流 纯交流 下一页 上一页 点击祥看 2 2放大电路的图解分析法 1 从输入输出曲线上求三极管的静态工作点 IBQ ICQ UCEQ 2 观察各处波形有无失真3 作图求出电压放大倍数U0 Ui 下一页 上一页 2 2 IB 下一页 上一页 2 2 图解分析法 动态分析 Q uce相位如何 uce与ui反相 uCE怎么变化 波形有无失真 放大倍数 各点波形 纯交流 直流载交流 纯交流 下一页 上一页 2 2 电压放大倍数 实现放大的条件 1 三极管必须偏置在放大区 发射结正偏 集电结反偏 2 正确设置静态工作点Q 使整个波形处于放大区 3 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流 4 输出回路将变化的ic转化成变化的uce 经电容滤波只输出交流信号 2 2 下一页 上一页 2 2 下一页 上一页 工作点不合适 会引起波形失真 如何判断一个电路是否能实现放大 3 晶体管必须满足发射结正偏 集电结反偏 4 正确设置静态工作点 使整个波形处于放大区 如果已给定电路的参数 则计算静态工作点来判断 如果未给定电路的参数 则假定参数设置正确 1 信号能否输入到放大电路中 2 信号能否输出 与实现放大的条件相对应 判断的过程如下 下一页 上一页 2 2 放大电路分析 静态分析 动态分析 估算法 图解法 微变等效电路法 图解法 计算机仿真 2 3放大电路的等效电路分析法 下一页 上一页 2 3 一 静态分析 宜采用估算法 根据直流通道估算 2 3放大电路的等效电路分析法 2 3 静态分析目的 求出电路的静态工作点值 下一页 上一页 例 用估算法计算静态工作点 已知 UCC 12V RC 4k RB 300k 37 5 解 请注意电路中IB和IC的数量级 2 3 下一页 上一页 一般地 工作点值在各区时有如下具体标志 IB 20 50 A IC 1 2mA UCE UCC 2 IB 60 A以上 IC 2 5mA以上 UCE 0 3V IB10 A以下IC很小UCE UCC 二 动态分析 一 三极管的微变等效电路 1 输入回路 当信号很小时 将输入特性在小范围内近似线性 uBE 对输入的小交流信号而言 三极管相当于电阻rbe rbe的量级从几百欧到几千欧 对于小功率三极管 2 3 即 下一页 上一页 二 动态分析 一 三极管的微变等效电路 1 输入回路 2 3 下一页 上一页 2 输出回路 由于有 1 输出端相当于一个受ib控制的电流源 2 考虑uCE对iC的影响 输出端应并联一大电阻rce rce的含义 c rce B E Rce值很大 可略 UBE 二 动态分析 一 三极管的微变等效电路 1 输入回路 2 3 下一页 上一页 2 输出回路 由于有 1 输出端相当于一个受ib控制的电流源 2 考虑uCE对iC的影响 输出端应并联一大电阻rce rce的含义 c rce B E Rce值很大 可略 二 放大电路的微变等效电路 RB RC RL 2 3 下一页 上一页 三 电压放大倍数的计算 特点 负载电阻越小 放大倍数越小 2 3 下一页 上一页 四 输入输出电阻的计算 对于为放大电路提供信号的信号源来说 放大电路是负载 这个负载的大小可以用输入电阻来表示 电路的输入电阻越大 从信号源取得的电流越小 因此一般总是希望得到较大的的输入电阻 2 3 下一页 上一页 2 4静态工作点的稳定 为了保证放大电路的稳定工作 必须有合适的 稳定的静态工作点 但是 温度的变化严重影响静态工作点 对于前面的电路 固定偏置电路 而言 静态工作点由UBE 和ICEO决定 这三个参数随温度而变化 温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面 T UBE ICEO Q 下一页 上一页 2 4 一 温度对UBE的影响 2 4 下一页 上一页 二 温度对 值及ICEO的影响 总的效果是 2 4 下一页 上一页 小结 固定偏置电路的Q点是不稳定的 Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区 从而导致失真 为此 需要改进偏置电路 当温度升高 IC增加时 能够自动减少IB 从而抑制Q点的变化 保持Q点基本稳定 常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点 电路见下页 2 4 下一页 上一页 分压式偏置电路 稳定静态工作点的共射放大电路 RE射极直流负反馈电阻 CE交流旁路电容 2 4 下一页 上一页 1 静态工作点稳定的原理 本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程 一 分压式偏置电路静态分析 2 4 B 下一页 上一页 例 已知 50 EC 12V RB1 7 5k RB2 2 5k RC 2k RE 1k 求该电路的静态工作点 下一页 上一页 下一页 上一页 二 分压式偏置电路动态分析 2 4 画微变等效电路 问题1 如果去掉CE 电路如何分析 下一页 上一页 2 4 静态分析不受影响 动态分析不同 微变等效电路变为 下一页 上一页 2 4 静态分析不受影响 动态分析 微变等效电路 问题2 如果电路如下图所示 如何分析 2 4 题2 15 解 1 接下页 静态值 下一页 上一页 2 4 题2 15 解2 先画微变等效电路 3 下一页 上一页 2 4 题2 16 下一页 上一页 解 1 静态值 解2 2 画微变等效电路 2 4 题2 16 3 5 求输入电阻和输出电阻 4 下一页 上一页 2 5射极输出器 下一页 上一页 2 5 静态分析 输入电阻 2 5 2 5射极输出器 下一页 上一页 的求法 输入电阻较大 作为前一级的负载 对前一级的放大倍数影响较小且取得的信号大 输入电阻 输出电阻较小 可以提高带负载能力 详看输出电阻的推导 射极输出器小结 2 5 静态分析 动态分析 下一页 上一页 特点 1 输入电阻大2 输出电阻小3 放大倍数约为1 射极输出器的使用 1 将射极输出器放在电路的首级 可以提高输入电阻 2 将射极输出器放在电路的末级 可以降低输出电阻 提高带负载能力 3 将射极输出器放在电路的两级之间 可以起到电路的匹配作用 2 5 下一页 上一页 例 已知射极输出器的参数如下 RB 570k RE 5 6k RL 5 6k 100 UCC 12V 求Au ri和ro 设 RS 1k 求 Aus ri和ro 3 RL 1k 时 求Au 解 下一页 上一页 首页 2 5 RB 570k RE 5 6k RL 5 6k 100 UCC 12V 1 求Au ri和ro rbe 2 9k RS 0 2 5 下一页 上一页 2 设 RS 1k 求 Aus ri和ro RB 570k RE 5 6k RL 5 6k 100 EC 12V rbe 2 9k RS 0 2 5 下一页 上一页 RL 1k 时 3 RL 1k 和 时 求Au 比较 空载时 Au 0 995RL 5 6k 时 Au 0 990RL 1k 时 Au 0 967 RL 时 可见 射极输出器带负载能力强 2 5 下一页 上一页 耦合方式 直接耦合 阻容耦合 变压器耦合 光电耦合 2 7多级阻容耦合放大电路 耦合 即信号的传送 多级放大电路对耦合电路要求 1 静态 保证各级Q点设置 2 动态 传送信号 要求 波形不失真 减少压降损失 2 7 下一页 上一页 设 1 2 50 rbe1 2 9k rbe2 1 7k 2 7 1典型电路 2 7 求1 各级静态值 静态分析 Q点计算同单级 动态分析 关键 考虑级间影响 下一页 上一页 2 7 典型电路动态分析 下一页 上一页 首页 其中 RL1 RE1 ri2 RE1 R2 R3 rbe1 RE1 RL1 RE1 ri2 27 1 7 1 7k ri 1000 2 9 51 1 7 82k 2 ro RC2 10k 下一页 上一页 首页 代入数值 3 中频电压放大倍数 其中 例1 放大电路由下面两个放大电路组成 已知EC 15V R1 100k R2 33k RE1 2 5k RC 5k 1 60 RB 570k RE2 5 6k 2 100 RS 20k RL 5k 求直接采用放大电路一的放大倍数Au和Aus 若信号经放大电路一放大后 再经射极输出器输出 求放大倍数Au ri和ro 若信号经射极输出器后 再经放大后放大电路一输出 求放大倍数Aus ri R1 R2 rbe 1 52k 1 由于RS大 而ri小 致使放大倍数降低 2 放大倍数与负载的大小有关 例 RL 5k 时 Au 93 RL 1k 时 Au 31 求直接采用放大电路一的放大倍数Au和Aus rbe1 1 62k rbe2 2 36k 电子技术 第二章结束 模拟电路部分 输出电阻 用加压求流法求输出电阻 下一页 上一页 首页 2 5 简化为 返回 rce的含义 uCE 即 下一页 上一页 返回 第五章差动放大电路 问题1 5 1差动放大电路 增加R2 RE2 用于设置合适的Q点 前后级Q点相互影响 直接耦合电路的特殊问题 下一页 上一页 首页 零点漂移 前一级的温漂将作为后一级的输入信号 使得当ui等于零时 uo不等于零 有时会将信号淹没 问题2 5 1 下一页 上一页 首页 输入级采用差动放大电路 一 结构 特点 结构对称 5 1 2基本型差动放大器 ui1 ui2 二 抑制零漂的原理 uo UC1 UC2 0 uo UC1 uC1 UC2 uC2 0 当ui1 ui2 0时 当温度变化时 UCC 三 共模电压放大倍数AC UCC 共模输入信号 ui1 ui2 uC 大小相等 极性相同 理想情况 ui1 ui2 uC1 uC2 uo 0 共模电压放大倍数 很小 1 但因两侧不完全对称 uo 0 四 差模电压放大倍数Ad 差模输入信号 ui1 ui2 ud 大小相等 极性相反 很大 1 设uC1 UC1 uC1 uC2 UC2 uC2 因ui1 ui2 uC1 uC2 uo uC1 uC2 uC1 uC2 2 uC1 差模电压放大倍数 UCC 五 共模抑制比 CMRR 的定义 例 Ad 200Ac 0 1KCMRR 20lg 200 0 1 66dB CMRR CommonModeRejectionRatio KCMRR KCMRR dB 分贝 一 结构 为了使左右平衡 可设置调零电位器 5 1 3双电源长尾式差放 特点 加入射极电阻RE 加入负电源 UEE 采用正负双电源供电 双电源的作用 1 使信号变化幅度加大 2 IB1 IB2由负电源 UEE提供 二 静态分析 温度T IC IE 2IC UE UBE IB IC 1 RE的作用 设ui1 ui2 0 RE具有强负反馈作用 抑制温度漂移 稳定静态工作点 IC1 IC2 IC IB UC1 UC2 UCC IC RC UE1 UE2 IB RB UBE UCE1 UCE2 UC1 UE1 三 动态分析 1 输入信号分类 1 差模 differentialmode 输入 ui1 ui2 ud 2 共模 commonmode 输入 ui1 ui2 uC 差模电压放大倍数 共模电压放大倍数 结论 任意输入的信号 ui1 ui2 都可分解成差模分量和共模分量 注意 ui1 uC ud ui2 uC ud 例 ui1 20mV ui2 10mV 则 ud 5mV uc 15mV 差模分量 共模分量 一 差模输入 均压器 RE对差模信号作用 ui1 ui2 ib1 ic1 ib2 ic2 ic1 ic2 iRE ie1 ie2 0 uRE 0 RE对差模信号不起作用 差模信号通路 T1单边微变等效电路 1 放大倍数 单边差模放大倍数 若差动电路带负载RL 接在C1与C2之间 对于差动信号而言 RL中点电位为0 所以放大倍数 即 总的差动电压放大倍数为 差模电压放大倍数 ro 2RC ro 输入电阻 输出电阻 2 输入输出电阻 思考题 电路去掉RB能正常工作吗 RB的作用是什么 二 共模输入 RE对共模信号有抑制作用 原理静态分析 即由于RE的负反馈作用 使IE基本不变 uC ic1 ic2 iRE uRE 共模信号通路 T1单边微变等效电路 AC 0 问题 负载影响共模放大倍数吗 不影响 电路结构 5 1恒流源式差放电路 rce3 1M 恒流源 T3 放大区 静态分析 主要分析T3管 VB3 VE3 IE3 IC3 电路改进 加入温度补偿三极管T4 BC短接 相当于二极管 温度 IE3 温度 UBE4 UB3 IE3 结论 T4稳定IE3 IE3 UBE4 Q变化 1 恒流源相当于阻值很大的电阻 2 恒流源不影响差模放大倍数 3 恒流源影响共模放大倍数 使共模放大倍数减小 从而增加共模抑制比 理想的恒流源相当于阻值为无穷的电阻 所以共模抑制比是无穷 恒流源的作用 第六章集成运算放大电路 6 1集成运算放大器芯片 6 2集成运算放大器的线性应用 6 3集成运算放大器的非线性应用 6 4集成运算放大器应用实例 将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上 集成电路优点 工作稳定 使用方便 体积小 重量轻 功耗小 集成电路分类 模拟 数字集成电路 单极型 双极型集成电路 小 中 大 超大规模集成电路 6 1集成运算放大器芯片 一 集成电路的概念 集成电路 1 电路一般采用直接耦合的电路结构 而不采用阻容耦合结构 2 输入级采用差动放大电路 目的是克服直接耦合电路的零漂 3 NPN管和PNP管配合使用 从而改进单管的性能 4 大量采用恒流源设置静态工作点或做有源负载 提高电路性能 特点 二 集成运算放大器的原理电路 与uo反相 u u 反相输入端 同相输入端 与uo同相 输入级 中间级 输出级 对输入级要求 尽量减小零漂 提高KCMRR 输入阻抗ri尽可能大 对中间级要求 足够大的电压放大倍数 对输出级要求 带负载能力强 有足够的输出电流io 输出阻抗ro小 三 集成运放芯片 国际符号 国内符号 三种封装形式 圆外壳封装 扁平管封装 双列直插式封装 已经不用 正在使用 外形 符号 反相输入端 同相输入端 输出端 u u u0均为对地电压 u u u u uo 1 开环差模电压放大倍数Ad Ad是在开环状态 输出不接负载时的差模放大倍数 一般在105 107之间 理想运放的Ad为 2 共模抑制比KCMMR 常用分贝作单位 一般100dB以上 3 差模输入电阻rid ri 1M 有的可达100M 以上 4 输出电阻ro ro 几 几十 四 集成运放的主要参数 5 最大共模输入电压UIcmax 6 最大差模输入电压UIdmax 7 3dB带宽fH ri大 几十k 几百k 一 理想运算放大器的概念 KCMRR很大 ro小 几十 几百 Ao很大 104 107 6 2集成运算放大器的线性应用 1 理想运算放大器的条件 2 电压传输特性 uo 实际传输特性 理想传输特性 线性区 非线性区 非线性区 第七章反馈与振荡电路 7 1反馈的概念 7 2负反馈的类型及分析方法 7 3负反馈对放大电路的影响 7 1负反馈的概念 凡是将放大电路输出端的信号 电压或电流 的一部分或全部引回到输入端 与输入信号迭加 就称为反馈 若引回的信号削弱了输入信号 就称为负反馈 若引回的信号增强了输入信号 就称为正反馈 这里所说的信号一般是指交流信号 所以判断正负反馈 就要判断反馈信号与输入信号的相位关系 同相是正反馈 反相是负反馈 取 加强输入信号正反馈用于振荡器 取 削弱输入信号负反馈用于放大器 开环 闭环 负反馈的作用 稳定静态工作点 稳定放大倍数 提高输入电阻 降低输出电阻 扩展通频带 反馈框图 负反馈框图 输出信号 输入信号 反馈信号 差值信号 开环放大倍数 闭环放大倍数 反馈系数 差值信号 负反馈放大器的一般关系 当 AoF 1时 反馈深度 结论 当 AoF 1很大时 AF只与反馈网络有关 即负反馈可以稳定放大倍数 7 2负反馈的类型及分析方法 7 2 1负反馈的类型 一 电压反馈和电流反馈 电压反馈 反馈信号取自输出电压信号 电流反馈 反馈信号取自输出电流信号 根据反馈所采样的信号不同 可以分为电压反馈和电流反馈 负反馈 交流反馈 直流反馈 电压串联负反馈 电压并联负反馈 电流串联负反馈 电流并联负反馈 稳定静态工作点 根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同 可以分为串联反馈和并联反馈 串联反馈 反馈信号与输入信号串联 即反馈电压信号与输入信号电压比较 并联反馈 反馈信号与输入信号并联 即反馈信号电流与输入信号电流比较 串联反馈使电路的输入电阻增大 并联反馈使电路的输入电阻减小 二 串联反馈和并联反馈 三 交流反馈与直流反馈 交流反馈 反馈只对交流信号起作用 直流反馈 反馈只对直流起作用 若在反馈网络中串接隔直电容 则可以隔断直流 此时反馈只对交流起作用 在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容 可以使其只对直流起作用 有的反馈只对交流信号起作用 有的反馈只对直流信号起作用 有的反馈对交 直流信号均起作用 增加隔直电容C后 Rf只对交流起反馈作用 注 本电路中C1 C2也起到隔直作用 7 2 2负反馈的分析方法 分析步骤 3 判别是串联反馈还是并联反馈 4 判别是电压反馈还是电流反馈 1 确定有无反馈 2 判别反馈极性 反馈类型的判断 负反馈的判断方法 瞬时极性法 判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信号的比较关系 如果是电压反馈 则要从输出电压的微小变化开始 如果是电流反馈 则要从输出电流的微小变化开始 假设输出端信号有一定极性的瞬时变化 依次经过反馈 比较 放大后 再回到输出端 若输出信号与原输出信号的变化极性相反 则为负反馈 反之为正反馈 电压反馈一般从后级放大器的集电极采样 电流反馈一般从后级放大器的发射极采样 并联反馈的反馈信号接于晶体管基极 串联反馈的反馈信号接于晶体管发射极 分立元件 电流电压反馈判别 电压反馈一般直接从运放的输出端采样 电流反馈一般不直接从运放输出端采样 串并联反馈判别 并联反馈反馈网络接在信号输入端 串联反馈反馈网络接在非信号输入端 集成电路 电流电压反馈判别 串并联反馈判别 反馈类型的判别 例1 判断Rf是否负反馈 若是 判断反馈的组态 此电路是电压串联负反馈 对直流不起作用 例2 判断Rf是否负反馈 若是 判断反馈的组态 uo if ib i if uo 此电路是电压并联负反馈 对直流也起作用 例3 判断Rf是否负反馈 若是 判断反馈的组态 例4 判断Rf是否负反馈 若是 判断反馈的组态 电流并联负反馈 对直流也起作用 可以稳定静态工作点 例5 判断如图电路中RE3的负反馈作用 电流串联负反馈 例6 射极跟随器 性能 1 放大倍数 1 2 输入电阻大 3 输出电阻小 反馈形式 电压串联负反馈 放大倍数的近似计算 若 1 R L rbe 则AF 1 因为uf uo 所以F uf uo 1 1 用公式 AF 1 F 1 第八章直流稳压电源 第一节单相桥式整流电路 第二节三相桥式整流电路 第三节滤波电路 第四节硅稳压管稳压电路 第五节集成稳压电路 关于直流稳压电源 现实生活当中 需要直流电源的地方很多 电子设备中需要直流电源供电 小功率 直流电源的来源 干电池由交流市电变为直流电的各种半导体电源 直流稳压电源 直流稳压电源的框图 交流电源 变压器 整流 滤波 稳压 负载 HOME 直流电动机需要直流电源供电 大功率