模拟电子技术复习资料.ppt

1、,正向特性,死区电压,Is,UBR,反向特性,+,-,UD,I,二极管的伏安特性,下页,上页,首页,动画,四、稳压管,稳压管是一种面接触型二极管，与二极管不同之处： 1.采用特殊工艺，击穿状态不致损坏； 2.击穿是可逆的。 符号及特性曲线如下图所示：,U,I,值很小,有稳压特性,阴极,阳极,下页,上页,首页,三极管的结构,三个区,NPN型三极管的结构和符号,N P N,下页,上页,首页,输出特性,iC=f(uCE),iB=常数,饱和区,放 大 区,截止区： iB 0的区域，iC 0 ， 发射结和集电结都反偏。,3. 饱和区： 发射结和集电结都正偏，uCE较小，iC 基本不随iB 而变化。 当u

2、CE = uBE 时，为临界饱和；当uCE uBE 时过饱和。,截止区,下页,上页,首页,动画,2. 放大区： 发射结正偏，集电结反偏iC = iB,极限参数,a. 集电极最大允许电流 ICM,三极管的安全工作区,过流区,集射反向击穿电压U(BR)CEO,集基反向击穿电压U(BR)CBO,iCuCE=PCM,过压区,安 全 工作区,ICM,U(BR)CEO,c. 极间反向击穿电压,b. 集电极最大允许耗散功率 PCM,下页,上页,首页,放大电路的基本分析方法,直流通路与交流通路,静态工作点的近似估算,图解法,微变等效电路法,下页,总目录,电容相当于开路 电感相当于短路,一、直流通路与交流通路,

3、1. 直流通路,用于放大电路的静态分析。,在直流通路中:,下页,上页,首页,大电容和理想电压源相当于短路 电感和理想电流源相当于开路,2. 交流通路,用于放大电路的动态分析。,在交流通路中:,下页,上页,首页,动画,Q点过低,（二）图解法的应用,1. 分析非线性失真,Q,UCEQ,ICQ,截止失真,uCE波形出现 顶部失真。,交流负载线,iB,下页,上页,首页,动画,饱和失真,交流负载线,ICQ,UCEQ,uCE波形出现底部失真。,iB,Q点过高,下页,上页,首页,微变等效电路法,适用条件：微小交流工作信号， 三极管工作在线性区。 解决问题：处理三极管的非线性问题。,等效：从线性电路的三个引出

4、端看进去， 其电压、电流的变化关系和原来的三极管一样。,下页,上页,首页,由以上分析可得三极管的微变等效电路,三极管的简化h参数等效电路,rbe,uBE,iC,iB,uCE,iB,e,c,b,此电路忽略了三极管输出回路等效电阻 rce 。,下页,上页,首页,用简化的微变等效电路计算单管共射放大电路的电压放大倍数和输入、输出电阻。,rbe,uI,ic,ib,uO,ib,e,c,b,Rc,RL,Rb,单管共射放大电路的等效电路,先画出三极管的等效电路，再依次画出放大电路的交流通路,下页,上页,首页,动态分析,e,rbe,ic,ib,ib,c,b,Rc,RL,Rb2,ui,uo,iO,iI,Rb1,

5、下页,上页,首页,例2.4.1：已知晶体管的 = 60 ， rbe=1.8 k ， 信号源电压us =15 mV，内阻Rs = 0.6 k ， 其他参数已标在电路图中。求该放大电路的静态工作点； 求该放大电路的输入电阻和输出电阻； 试求输出电压 uo ； 若RF = 0， uo等于多少？,下页,上页,首页,解： 求静态工作点,UBQ ,Rb1+Rb2,Rb1,VCC,IEQ =,ICQ ,UEQ,=,UBQ - UBEQ,IEQ = 1 mA,UCEQ =,VCC,- ICQ Rc,- IEQ ( Re + RF ),VCC,- ICQ ( Rc + Re + RF ),IBQ ,ICQ,uB

6、,IE,IC,IB,uE, 3 V,=,3 0.7,Re+RF,Re+RF,2+ 0.1,= 6 V,mA 1 mA,= 17 A,下页,上页,首页,rbe,ic,ib,ib,c,b,Rc,RL,Rb2,e,iO,iI,Rb1,RF,下页,上页,动态分析,首页,Au=,uo,ui,=,rbe + (1 + ) RF,- Rc/ RL,电压放大倍数为,输入电阻为,输出电阻为,Ri = rbe + (1 + ) RF /Rb1/ Rb2,Ro= Rc,uo =,- ib Rc/ RL,ui =,ib rbe,Ri,Ro,+ (1 + ) ib RF,下页,上页,首页,下页,上页,首页,uo从集电极

7、输出,ui从基极输入,一、共集电极放大电路,输入信号ui 和输出信号uo 的公共端是集电极。,又称为射极输出器或电压跟随器， 可以接有集电极电阻。,下页,上页,首页,（一）静态分析,IBQ =,VCC - UBEQ,Rb+（1+）Re,ICQ IBQ,UCEQ = VCC - IEQ Re,VCC = IBQRb+ UBEQ +（1+）IBQRe,IBQ,IEQ,Rb, VCC - ICQ Re,下页,上页,首页,（二）动态分析,1. 微变等效电路,下页,上页,首页,电压放大倍数,uo = ie Re,ui = ib rbe + （1 + ） ib Re,=（1 + ） ib Re,Au =,

8、uo,ui,=,（1 + ） Re,rbe + （1 + ）Re,Au小于1 ，但近似等于1 uo 与 ui 相位相同,共集放大电路无电压放大作用，但可放大电流。,下页,上页,首页,仿真,Ri = Rb / rbe + （1 + ） Re,1. 电压放大倍数,2. 输入电阻和输出电阻,总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积。,多级放大电路的输入电阻就是输入级的输入电阻。,多级放大电路的输出电阻就是输出级的输出电阻。 计算时注意与后级或前级的参数相关性， 输入、输出级参数主要考虑输入电阻和输出电阻。,下页,上页,二、多极放大电路的电压放大倍数和输入、输出电阻,首页,Q2,温度对静态工作点的影响

9、,温度升高, 静态工作点移近饱和区， 使输出波形产生饱和失真。,饱和失真,下页,上页,首页,OTL乙类互补对称电路,R1 和 R2确定放大电路的静态电位。,动态时电容两端的电压保持0.5VCC的数值基本不变。,下页,上页,首页,交越失真,uI 0时VT1导通VT2截止。,uI 0时VT2导通VT1截止。,iL = iC1 iC2,下页,上页,首页,动画,OTL甲乙类互补对称电路,避免了uI较小时两管同时截止 减小了交越失真。,iC1 和 iC2不为零，,下页,上页,首页,下页,上页,（1）最大输出功率,（2）效率,首页,Ucem = VCC UCES,静态时 UCE1 = +VCC , UCE

10、2 = VCC,下页,上页,3. OCL甲乙类互补对称电路,首页,仿真,Ucem = VCC UCES,下页,上页,最大输出功率,当满足条件UCES VCC时,首页,OCL互补对称电路主要参数的估算,下页,上页,（2）效率,当输出最大功率时，放大电路的效率等于最大输出功率Pom与直流电源提供的功率PV之比。,当忽略饱和管压降UCES 时，OCL乙类和甲乙类互补对称电路的效率为,如果考虑三极管的饱和管压降UCES ，则OCL乙类和甲乙类互补对称电路的效率将低于此值。,首页,当忽略三极管的管压降时，PTm = 0.2 Pom,因此，在选择功率三极管时应满足，PCM 0.2 Pom,rbe= rbe

11、1 +（1+ 1）rbe2,= 1+2+12 12,与NPN型三极管等效,下页,上页,首页,ic, = 1 （1 +2） 12,rbe= rbe1,与NPN型三极管等效,下页,上页,首页,rbe= rbe1 +（1+ 1）rbe2, = 1+2+12 12,与PNP型三极管等效, = 1 （1 +2） 12,rbe= rbe1,与PNP型三极管等效,下页,上页,首页,一、偏置电路,1. 镜像电流源,IC2 IREF,IREF - 2IB,当 2 时,下页,上页,首页,UBE1 UBE2,2. 比例电流源,UBE1 + IE1R1,= UBE2 + IE2R2,IE1R1 IE2R2,下页,上页

12、,首页,3. 微电流源,UBE1 UBE2 = IE2Re, IC2Re,UBE1 UBE2, IC2 Re,下页,上页,首页,4.差分放大电路的输入、输出接法,（1） 双端输入、双端输出,下页,上页,首页,（2） 双端输入、单端输出,将双端信号转化为单端信号。,下页,上页,首页,直流反馈：反馈信号中只包含直流成分。 交流反馈：反馈信号中只包含交流成分。,直流负反馈：可稳定静态工作点。,2. 直流反馈和交流反馈,减小,反馈极性为负反馈,下页,上页,首页,交流负反馈：对放大电路的各项动态性能产生不同的影响，是用以改善电路技术指标的主要手段。,减小,电压串联负反馈,下页,上页,首页,3. 电压反馈

13、和电流反馈,电压反馈：反馈信号取自输出电压，与输出电压成正比。 电压负反馈可稳定输出电压，降低输出电阻。 电流反馈：反馈信号取自输出电流，与输出电流成正比。 电流负反馈可稳定输出电流，提高输出电阻。,下页,上页,判断方法：可假设将输出端交流短路（即令输出电压等于零），若反馈信号不复存在，则为电压反馈，否则就是电流反馈。,首页,4. 串联反馈和并联反馈,串联反馈： 反馈信号与输入信号在输入回路中以电压形式求和。 串联负反馈可提高输入电阻。 并联反馈： 反馈信号与输入信号在输入回路中以电流形式求和。 并联负反馈降低输入电阻。,下页,上页,首页,减小,电压串联负反馈,下页,上页,首页,负反馈对放大电

14、路性能的影响,提高放大倍数的稳定性,减小非线性失真和抑制干扰,展宽频带,改变输入电阻和输出电阻,下页,总目录,1. 利用关系式 估算闭环电压放大倍数,只有电压串联负反馈的闭环电压放大倍数可表示为：,下页,上页,所以电路满足深度负反馈时,净输入信号,首页,电路中引入了串联负反馈。,ube,电路中引入了并联负反馈。,下页,上页,首页,什么是理想运放,开环差模电压增益 Aod = 差模输入电阻 Rid = 输出电阻 ro = 0 共模抑制比 KCMR = ,所谓理想运放,就是将集成运放的各项技术指标理想化：,下页,上页,首页,i+ = i- = 0,u+ = u-,二、理想运放工作在线性区时的特点,

15、1. 理想运放的差模输入电压等于零。,2. 理想运放的输入电流等于零。,uO = Aod （ u+ - u- ）,虚短,虚断,下页,上页,首页,uO = - i2R2 + ( i2 + i4) R3,Auf =,低通滤波电路,f0,通,阻,阻,通,f0,通,阻,f1,f1,f2,f2,(d) 带阻滤波电路,(c) 带通滤波电路,(b) 高通滤波电路,下页,上页,首页,最大误差 3 dB,最大误差 5.710,-20 dB/十倍频,-450/十倍频,最大误差 5.710,上页,首页,仿真,高通滤波器 ( HPF ),下页,上页,首页,最大误差 5.710,最大误差 3 dB,-450/十倍频,2

16、0dB /十倍频,下页,上页,首页,仿真,传输特性,+Uopp,-Uopp,阈值电压 ( 门限电平),一、过零比较器,uI 0,uO = + Uopp,uI 0,uo = - UOpp,过零比较器的门限电平等于零。,下页,上页,首页,-UZ,+UZ,利用稳压管限幅的过零比较器,下页,上页,首页,-UZ,+UZ,二、单限比较器,u+ = u- 时对应的输入电压就是门限电平UT 。,下页,上页,首页,三、滞回比较器,下页,上页,首页,-UZ,+UZ,UT-,UT+,下页,上页,首页,下页,上页,RC 串并联网络的选频特性,首页,放大电路,二、 RC 串并联网络振荡电路,R1、C1 和 R2 、C2

17、 及 RF 和 R 组成一四臂电桥, 因此电路又称为： 文氏电桥振荡电路。,下页,上页,1. 电路组成,首页,= 1,相位平衡条件,幅度平衡条件,下页,上页,可分别用幅度平衡条件和相位平衡条件来表示：,首页,二、 正弦波振荡电路的组成,组成,放大电路：保证电路能够从起振到动态平衡的过程,实现能量控制。 选频网络：确定电路的振荡频率。 正反馈网络：使输入信号等于反馈信号。 稳幅电路：使输出信号幅值稳定。,下页,上页,首页,2. 振荡频率和起振条件,（2)起振条件,RF 2 R,（1)振荡频率,下页,上页,首页,仿真,电网电压信号,整流输出信号,滤波输出信号,变压器输出信号,稳压输出信号,下页,上页,首页,3. 工作原理,下页,