[工学]模拟电子技术复习.ppt

5场效应管放大电路 模拟电子技术基础 2运算放大器 1绪论 4双极结型三极管及放大电路基础 6模拟集成电路 7反馈放大电路 9信号处理与信号产生电路 10直流稳压电源 8功率放大电路 3二极管及其基本电路 模拟电子技术复习 器件1 二极管单向导电性伏安特性导通截止击穿 稳压特性 2 三极管 双极型 电流控制作用IC IbIe IC Ib特性曲线放大饱和截止放大条件发射结正偏集电结反偏3 场效应管 单极型 电压控制作用各种类型 参数 特性曲线 转移特性输出特性 JFET 耗尽型 N沟道P沟道MOSFET耗尽型N P沟道增强型N P沟道 主要 二 二极管电路分析理想模型恒压模型 稳压二极管 三 放大电路分析 三种基本组态两种失真 1 三极管放大电路单级共发射极电路单级共集电极电路静态工作点从输入 输出 控制三个方程入手求解做微变等效电路 求参数rbe 求AV Ri Ro频率特性频率分为三个区高频区上限频率极间电容 定性 概念 中频区AVM M低频区下限频率电路电容 线性失真 频率失真 非线性失真 2 差分放大电路差模放大倍数Avd Rid Rod共模放大倍数AVC计算共模抑制比KCMR差模 共模信号 零点漂移等基本概念3 功率放大电路甲类 乙类 甲乙类放大图解分析乙类双电源互补对称功率放大器 OCL 电路结构波形 交越失真 参数计算甲乙类双电源互补对称电路消除交越失真计算公式不变4 负反馈放大电路反馈的概念负反馈的四种组态组成 判别及对放大器性能的改善负反馈放大电路增益的一般表达式深度负反馈条件下电压增益AVF的近似计算电路的选取和组成 四 信号的运算与信号的处理电路理想运放线性工作条件下虚短 虚断的分析方法比例 加 减运算电路的组成和求解积分 微分电路的求解有源滤波器的基本概念 高通 低通 带通 带阻 全通 五 正弦波振荡电路正弦波振荡电路的振荡条件AF 1 a f 2n RC振荡器A 1 Rf R1 a 0Fmax 1 3 f 0fo 1 2 RCLC振荡器 变压器耦合 三点式 判断能否振荡 如不能如何修改电路 七 直流稳压电源单相桥式整流滤波电路的组成 参数计算VLVRMId串联反馈式稳压电路的组成 输出电压及调节范围的计算 六 比较器单门限比较器的组成传输特性迟滞比较器的组成传输特性 例1 电路如图1 3 1 a 其中ui 20sin t mV f 1kHz 试求二极管D的两端电压和通过它的电流 解 1 静态分析与计算静态 是指ui 0 这时ui视作短路 C对直流视作开路 其等效电路如图1 3 1 b 所示 如果要准确求UD值 需要二极管的伏安特性曲线 用图解法求出 为简单起见 可设UD 0 6V求得 2 动态分析和计算 3 交流和直流相叠加 已知图示电路中稳压管的稳定电压UZ 6V 最小稳定电流IZmin 5mA 最大稳定电流IZmax 25mA 1 分别计算UI为10V 25V 两种情况下输出电压UO的值 2 若UI 35V时负载开路 则会出现什么现象 为什么 解 1 当UI 10V时 若UO UZ 6V 则稳压管的电流小于其最小稳定电流 所以稳压管未击穿 故 当UI 25V时 稳压管中的电流大于最小稳定电流IZmin 所以UO UZ 6V IR 12mA 2 29mA IZM 25mA 稳压管将因功耗过大而损坏 例1 2 设硅稳压管DZ1和DZ2的稳定电压分别为5V和10V 求图1 3 2中各电路的输出电压Uo 已知稳压管的正向压降为0 7V 解 这四个电路是稳压二极管电路 在输入电源与稳压二极管之间必须要有电阻存在 即图中的1kW电阻 对于图 a 的电路 二个稳压二极管顺向串联 对输入侧的电源是反偏 相当总的击穿电压对于图 b 二个稳压二极管也是顺向串联 但对输入侧的电源是正偏 所以对于图 c 二个稳压二极管并联 反偏 所以击穿电压低的一个稳压二极管DZ1先击穿 输出电压Uo 5V 此时击穿电压高的那只稳压二极管将不会被击穿 什么状态 对于图 d 二个稳压二极管DZ1反偏 DZ2正偏 正偏的工作 使输出电Uo 0 7V 反偏的那只稳压二极管将不会被击穿 思考题 1 试分析下列问题 共射极放大电路 1 增大Rc时 负载线将如何变化 Q点怎样变化 4 减小RL时 负载线将如何变化 Q点怎样变化 例4 3 2 P131 P189 画小信号等效电路 基极分压式射极偏置电路 共集电极放大电路 1 静态分析 共集电极电路结构如图示 该电路也称为射极输出器 得 直流通路 3 三种组态的特点及用途 共射极放大电路 电压和电流增益都大于1 输入电阻在三种组态中居中 输出电阻与集电极电阻有很大关系 适用于低频情况下 作多级放大电路的中间级 共集电极放大电路 只有电流放大作用 没有电压放大 有电压跟随作用 在三种组态中 输入电阻最高 输出电阻最小 频率特性好 可用于输入级 输出级或缓冲级 共基极放大电路 只有电压放大作用 没有电流放大 有电流跟随作用 输入电阻小 输出电阻与集电极电阻有关 高频特性较好 常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合 模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能 放大电路三种组态的比较 end 波特图 在半对数坐标纸上描绘的频率特性曲线即波特图 对数刻度 对数刻度 线性刻度 线性刻度 增益分贝值 通频带 对应上限频率fH 及下限频率fL fH fL 频率特性的三个频段 中频段 通频带以内的区域 放大器的增益 相角均为常数 不随f变化 特点 原因 所有电抗影响均可忽略不计 高频段 f fH的区域 频率增大 增益减小并产生附加相移 特点 原因 极间电容容抗 分流 不能视为开路 即极间电容开路 耦合旁路电容短路 低频段 f fL的区域 频率减小 增益降低并产生附加相移 特点 原因 耦 旁电容容抗 分压 不能视为短路 幅度失真与相位失真 实际输入信号含有众多频率分量 当通过放大器时 若不同频率信号呈现不同增益 幅度失真 相位失真 幅度失真与相位失真统称放大器的频率失真 若不同频率信号呈现不同相角 由于频率失真由线性电抗元件引起 故称线性失真 注意 线性失真不产生新的频率成分 一般音频放大器的频率失真主要指幅度失真 视频放大器的频率失真则包括幅度失真与相位失真 全频段放大倍数表达式 讨论一 时间常数分析 C2 Ce短路 开路 求出 C1 Ce短路 开路 求出 C1 C2短路 开路 求出 C1 C2 Ce短路 求出 CM1 讨论一 电压放大倍数分析 很小 6 2 1差分式放大电路的一般结构 2 有关概念 差模信号 共模信号 差模电压增益 共模电压增益 总输出电压 共模信号产生的输出 共模抑制比 反映抑制零漂能力的指标 差放性能指标归纳总结 Rid与电路输入 输出方式无关 Rod仅与电路输出方式有关 Avd仅与电路输出方式有关 Avc仅与电路输出方式有关 双端输出 单端输出 双端输出 单端输出 双端输出 单端输出 其中 其中 讨论一求解在深度负反馈条件下电路的电压放大倍数 uF 比较两电路 所以闭环电压增益 讨论二求解在深度负反馈条件下电路的电压放大倍数 1 第三级从射极输出 2 若在第三级的射极加旁路电容 且在输出端和输入端跨接一电阻 讨论 试在图示电路中分别引入四种不同组态的交流负反馈 电流反馈 电压反馈 串联反馈 并联反馈 在电路输出端 基本放大器引入负反馈的原则 在电路输入端 反馈效果与信号源内阻RS的关系 信号转换关系 输出电压是输入电压受控源电压串联负反馈 输出电压是输入电流受控源电压并联负反馈 输出电流是输入电压受控源电流串联负反馈 输出电流是输入电流受控源电流并联负反馈 2 功率放大电路提高效率的主要途径 降低静态功耗 即减小静态电流 四种工作状态 根据正弦信号整个周期内三极管的导通情况划分 乙类 导通角等于180 甲类 一个周期内均导通 甲乙类 导通角大于180 丙类 导通角小于180 end 乙类双电源互补对称功率放大电路 由一对NPN PNP特性相同的互补三极管组成 采用正 负双电源供电 这种电路也称为OCL互补功率放大电路 1 电路组成 2 工作原理 两个三极管在信号正 负半周轮流导通 使负载得到一个完整的波形 1 最大不失真输出功率Pomax 实际输出功率 3 分析计算 忽略VCES时 两管管耗 2 管耗PT 0 2Pom 0 6Vcc 最大管耗 3 电源供给的功率PV 4 效率 乙类互补对称电路存在的问题 计算Po PT PV和PTm的公式与OCL电路一样 已知T1和T2的饱和管压降 UCES 2V 直流功耗可忽略不计 回答下列问题 1 R3 R4和T3的作用是什么 2 负载上可能获得的最大输出功率Pom和电路的转换效率 各为多少 3 设最大输入电压的有效值为1V 为了使电路的最大不失真输出电压的峰值达到16V 电阻R6至少应取多少千欧 解 1 消除交越失真 2 最大输出功率和效率分别为 3 电压放大倍数为R1 1k 故R5至少应取10 3k 滤波电路的基本概念与分类 分类 低通 LPF 高通 HPF 带通 BPF 带阻 BEF 全通 APF end 放大电路 包括负反馈放大电路 振荡电路基本组成部分 反馈网络 构成正反馈 满足相位条件 选频网络 选择满足相位平衡条件的一个频率 经常与反馈网络合二为一 稳幅环节 非线性环节 振幅平衡条件 相位平衡条件 1 电路组成 反馈网络兼做选频网络 RC桥式振荡电路 当 幅频响应有最大值 相频响应 1 是否可用共射放大电路 2 是否可用共集放大电路 3 是否可用共基放大电路 4 是否可用两级共射放大电路 电路组成 应为RC串并联网路配一个电压放大倍数略大于3 输入电阻趋于无穷大 输出电阻趋于0的放大电路 不符合相位条件 不符合放大条件 输入电阻小 输出电阻大 影响f0 可引入电压串联负反馈 使电压放大倍数大于3 且Ri大 Ro小 对f0影响小 讨论一 合理连接电路 组成文氏桥振荡电路 变压器反馈式电路 C1是必要的吗 特点 易振 波形较好 耦合不紧密 损耗大 频率稳定性不高 分析电路是否可能产生正弦波振荡的步骤 1 是否存在组成部分2 放大电路是否能正常工作3 是否满足相位条件 为使N1 N2耦合紧密 将它们合二为一 组成电感反馈式电路 必须有合适的同铭端 讨论二 同铭端 注意事项 1 放大电路必须能够正常工作 放大电路的基本接法 2 断开反馈 在断开处加f f0的输入电压 3 找出在哪个元件上获得反馈电压 是否能取代输入电压 end 1 用于电压比较器的运放 通常工作在开环或正反馈状态的非线性区 其输出电压只有高电平VOH和低电VOL两种情况 2 一般用电压传输特性来描述输出电压与输入电压的函数关系 3 电压传输特性的关键三要素输出电压的高电平VOH和低电平VOL门限电压VT输出电压的跳变方向 令vP vN所求出的vI就是门限电压vI等于门限电压时输出电压发生跳变 根据输出端限幅电路决定输出的高 低电平 跳变方向取决于是同相输入方式还是反相输入方式 电压比较器 解 1 门限电压 3 输出电压波形 例 电路如图所示 试求门限电压 画出传输特性和图c所示输入信号下的输出电压波形 2 传输特性 讨论 已知变压器副边电压有效值为10V 电容足够大 判断下列情况下输出电压平均值UO AV 1 正常工作 2 C开路 3 RL开路 4 D1和C同时开路 0 45U2 串联型稳压电路的基本组成及其作用 调整管 取样电阻 调整管 是电路的核心 UCE随UI和负载产生变化以稳定UO 比较放大 基准电压