电子电路基础2014CDE

1、第三部分第三部分 集成电路基础导学集成电路基础导学 一一.零点漂移的概念与抑制方法零点漂移的概念与抑制方法 二、集成电路组成二、集成电路组成 1. 集成运算放大器输入级和输出级电路及采用的集成运算放大器输入级和输出级电路及采用的 理由。理由。 输入级采用差分电路，目的是抑制零点漂移。输入级采用差分电路，目的是抑制零点漂移。 输出级采用射极输出器或互补对称功放电路，目输出级采用射极输出器或互补对称功放电路，目 的是具有较强的带负载能力。的是具有较强的带负载能力。 2.理想运放的主要性能指标及特点。理想运放的主要性能指标及特点。 A.开环电压放大倍数开环电压放大倍数Avo=； B.差模输入电阻差模

2、输入电阻ri=； C.输出电阻输出电阻ro=0； D.共模抑制比足够大。共模抑制比足够大。 集成运放的基本组成集成运放的基本组成 u u u 电压放大级 输出级 偏置电路 uo + 差动输入级 u u- 3. 集成运放有几部分组成？说明各部分电路的集成运放有几部分组成？说明各部分电路的 作用。作用。 由差分输入级、电压放大级、输出级和偏置电由差分输入级、电压放大级、输出级和偏置电 路构成。差分输入级抑制零点漂移，电压放大路构成。差分输入级抑制零点漂移，电压放大 级负责高增益，输出级实现带负载能力强，偏级负责高增益，输出级实现带负载能力强，偏 置电路向各级电路提供稳定偏置电流。置电路向各级电路提

3、供稳定偏置电流。 差动放大电路的类型四种类型 双端输入双端输出 双端输入单端输出 单端输入双端输出 单端输入单端输出 零点漂移的抑制方式零点漂移的抑制方式： 双端输出 长尾电阻大小与零点漂移抑制能力的关系 电压增益取决于输出类型 差分放大电路 恒流源式差动放大电路 电路结构: RR u o ui 1 RC T 1 R B RC T2 R B ib2ib1 ic2ic1 ui 2 E +UCC IC3 R2 T3 R 1 R 3 - UEE 例题例题 1.1.零点漂移的产生原因是零点漂移的产生原因是 温度温度 。 2.2.解决零点漂移的有效方法是采用解决零点漂移的有效方法是采用差分放大电路差分放

4、大电路。 3.3.共模抑制比共模抑制比K KCMRRCMRR越大，表明电路越大，表明电路 抑制零点偏移能抑制零点偏移能 力越强力越强 。 4.4.电流源电路在集成运放中常作为偏置电路，作用是电流源电路在集成运放中常作为偏置电路，作用是 提供偏置电流，抑制零点漂移提供偏置电流，抑制零点漂移 。 5.5.差分放大电路的基本功能是对差模信号的放大作用差分放大电路的基本功能是对差模信号的放大作用 和对共模信号的和对共模信号的 抑制抑制 作用。作用。 1. 1. 差分放大电路输入端加上大小相等、极性相差分放大电路输入端加上大小相等、极性相 同的两个信号，称为同的两个信号，称为 共模信号共模信号 。 2.

5、2.差分放大电路有差分放大电路有 4 4 种输入输出应用方式。种输入输出应用方式。 3.3.差分放大电路的差模电压增益与差分放大电路的差模电压增益与 输出输出 应用应用 方式有关。方式有关。 4 4差分放大电路的差模电压增益与差分放大电路的差模电压增益与 输入输入 应用方式无关。应用方式无关。 5.5.带恒流源的差分放大电路，将使单端输出时的带恒流源的差分放大电路，将使单端输出时的 共模抑制比共模抑制比 增大增大 。 放大器输出 输入 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；改变输入电 阻和输出电

6、阻；扩展通频带。 反馈网络 叠加 反馈 信号 实际被放大信号 反馈框图： 第四第四部分部分 反馈反馈的类型与判别的类型与判别方法导学方法导学 负反馈放大器的闭环放大倍数 当AoF1时， 结论：当 AoF1 很大时，负反馈放大 器的闭环放大倍数与晶体管无关，只与 反馈网络有关。即负反馈可以稳定放大 倍数。 FA A A o o F 1 F AF 1 负反馈的基本类型及其判别负反馈的基本类型及其判别 1 1、负反馈的基本类型、负反馈的基本类型 电压反馈：电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。反馈信号取自输出电压信号。 电流反馈：电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。反馈信号取自输出电流信号。 电压负反

7、馈：电压负反馈：可以稳定输出电压、减小输出电阻。可以稳定输出电压、减小输出电阻。 电流负反馈电流负反馈：可以稳定输出电流、增大输出电阻。可以稳定输出电流、增大输出电阻。 根据反馈所采样的信号不同，可以分为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。电压反馈和电流反馈。 电压反馈与电流反馈判别方法： 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。 并联反馈与串联反馈判别方法： 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。 则有：则有： oF AA 负反馈使放大倍数下降。负反馈使放大倍数下降。 引入负反馈使电路的稳定性提高。引

8、入负反馈使电路的稳定性提高。 FA A A o o F 1FAA Ad A Ad oo o F F 1 1 (2)(2) FA A A o o F 1 中，中， d f o f d o o X X X X X X FA (1)(1) (3) (3) 若若1FA o 称为深度负反馈，此时称为深度负反馈，此时 F AF 1 在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有 关。关。 负反馈对放大电路性能的影响 1 1、对放大倍数的影响、对放大倍数的影响 2、对输入、输出电阻的影响 A. A. 串联负反馈使电路的输入电阻增加：串联负反馈使电路的输入电阻增加：

9、ioif rFAr)1 ( B. B. 并联负反馈使电路的输入电阻减小：并联负反馈使电路的输入电阻减小： )1 (FA r r o i if 例如例如: :射极输出器射极输出器 理解：理解：串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻，串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻， 故输入电阻增加。故输入电阻增加。 理解：理解：并联负反馈相当于在输入回路中并联了一条支路，并联负反馈相当于在输入回路中并联了一条支路， 故输入电阻减小。故输入电阻减小。 C. C. 电压负反馈使电路的输出电阻减小：电压负反馈使电路的输出电阻减小： )1 (FA r r o o of 例如例如: :射极输出器射极输出器

10、理解：理解：电压负反馈目的是阻止电压负反馈目的是阻止 u uo o的变化，稳定输出电的变化，稳定输出电 压压。 放大电路空载时可放大电路空载时可 等效右图框中为电等效右图框中为电 压源：压源： 输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。 r ro o e eso so u uo oR RL L 理解：理解：电流负反馈目的是阻止电流负反馈目的是阻止 i io o的变化，稳定输出电的变化，稳定输出电 流流。 放大电路空载时可放大电路空载时可 等效为右图框中电等效为右图框中电 流源：流源： 输出电阻越大，输出电流越稳定，反之亦然。输出电阻越大，输出电流越稳定，反

11、之亦然。 D. D. 电流负反馈使电路的输出电阻增加：电流负反馈使电路的输出电阻增加： ooof r )FA(r 1 r ro oi iso so i io o R RL L 3、对通频带的影响 引入负反馈使电路的通频带宽度增加： oof BFAB)1 ( f A Bo Ao AF BF 4、改善波形的失真 1 1、为了展宽频带，应在放大电路中引入（、为了展宽频带，应在放大电路中引入（ ）。）。 A. A. 电流负反馈电流负反馈 B.B.电压负反馈电压负反馈 C.C.直流负反馈直流负反馈 D.D.交流交流 负反馈负反馈 2 2、为了稳定三极管放大电路静态工作点，采用、为了稳定三极管放大电路静态

12、工作点，采用 （ ）负反馈。）负反馈。 A.A.电流负反馈电流负反馈 B.B.电压负反馈电压负反馈 C.C.直流负反馈直流负反馈 D.D.交流负交流负 反馈反馈 3 3、负反馈使放大电路增益下降，增益稳定性、负反馈使放大电路增益下降，增益稳定性( )( )。 A. A. 提高提高 B.B.下降下降 C.C.不变不变 D.D.不确定不确定 4 4、负反馈使放大电路增益下降，非线性失真、负反馈使放大电路增益下降，非线性失真( )( )。 A. A. 增大增大 B.B.减小减小 C.C.不变不变 D.D.不确定不确定 5 5、负反馈使放大电路增益、负反馈使放大电路增益( )( )。 A. A. 增大

13、增大 B.B.下降下降 C.C.不变不变 D.D.不确定不确定 6.电路如题图所示，电路引入( )负反馈。 A.电压串联 B.电压并联 C.电流串联 D.电 流并联 7. 电路如题图所示，电路引入( )负反馈。 A.电压串联 B.电压并联 C.电流串联 D.电流并联 8. 电路如题图所示，电路引入( )负反馈。 A.电压串联 B.电压并联 C.电流串联 D.电 流并联 1.同相比例运算电路同相比例运算电路 u-= u+= ui i1=if （虚断）虚断） f oi 1 i 0 R uu R u 因为有负反馈，因为有负反馈， 利用虚短和虚断利用虚短和虚断 反馈方式：反馈方式： 电压串联负反馈电压

14、串联负反馈 u u + A + o u u+ f i Rf 1 i R 1 R i 电压放大倍数电压放大倍数: 1 f i o 1 R R u u A 但要考虑到可变电阻位置不同时的放大倍数不同但要考虑到可变电阻位置不同时的放大倍数不同 第五部分第五部分 集成电路应用导学集成电路应用导学 Au=1 2. 电压跟随器电压跟随器 此电路是同相此电路是同相 比例运算的特殊比例运算的特殊 情况，输入电阻情况，输入电阻 大，输出电阻小。大，输出电阻小。 在电路中作用与在电路中作用与 分立元件的射极分立元件的射极 输出器相同，但输出器相同，但 是电压跟随性能是电压跟随性能 好。好。 u u o + uA

15、+ + u i ui=u+= u-= uo 因为有负反馈，因为有负反馈， 利用虚短和虚断：利用虚短和虚断： 叠加原理叠加原理 3、差动减法器、差动减法器 仅 ui1作用作用 i1 1 f u R R uo 仅 ui2作用作用 i2 23 3 1 f )1 (u RR R R R uo u u u i1 + f + R 3 u Au R o R1 + R2 i2 i2 23 3 1 f i1 1 f )1 (u RR R R R u R R uo 3、差动减法器、差动减法器 i2 23 3 1 f i1 1 f )1 (u RR R R R u R R uo 2 3 1 f R R R R 若若

16、 u u u i1 + f + R 3 u Au R o R1 + R2 i2)( i1i2 1 f uu R R uo则有：则有： 4.微分电路 u u o 1 C R i R i iC + A + u-= u+= 0 i C du iC dt C i i O uiR i o du uRC dt 5.积分电路 u uo i i C i R1 R C u C + A + i u i R 虚 地 OCC 1 duui t C i 1 du t RC 例例1.1. 电路如图所示，电路如图所示，R1R1=2 =2 k,R2k,R2= =2k,R32k,R3= =2k2k。试。试 问：若以稳压管的稳定

17、电压问：若以稳压管的稳定电压U UZ Z ( (6V6V) )作为输入电压，则作为输入电压，则 当当R R2 2的滑动端位置变化时，输出电压的滑动端位置变化时，输出电压U UO O的调节范围为多的调节范围为多 少？少？ 解：解： 输出电压取决于放大倍数输出电压取决于放大倍数A A 当电位器抽头在最右边，当电位器抽头在最右边，A A最小最小 输出电压最小输出电压最小 UoUo= =UzUz* * 1+R31+R3/(/(R1+R2R1+R2)=6)=6* *(1+2/4)=(1+2/4)=9V9V 当电位器抽头在最左边时，当电位器抽头在最左边时， A A最大最大 输出电压最大输出电压最大UoUo

18、= =UzUz* *1+1+（R3+R2R3+R2） / /R2R2=6=6* *(1+4/2)=(1+4/2)=18V18V 输出电压输出电压UOUO的调节范围为的调节范围为918V918V。 例例2.2.一个可调的电压基准电路如图所示，一个可调的电压基准电路如图所示，A A为理想运为理想运 放。计算输出电压的可调范围。放。计算输出电压的可调范围。 解：根据理想运放特性解：根据理想运放特性 Uo=U-=U+ 即输出电压取决于同即输出电压取决于同 相输入端对地电压相输入端对地电压 当电位器抽头在最当电位器抽头在最 上方时，抽头对地电压上方时，抽头对地电压 U+=5*（10+5）/(10+5+10)=3V 当电位器抽头在最下方时，抽头对地电压当电位器抽头在最下方时，抽头对地电压 U+=5*10/(10+5+10) =2V 输出电压的可调范围为（输出电压的可调范围为（2-3V) 例3电路如图，R1=2 k,R2=2k,R3=4k， Rf=4k。求输出与输出关系表达式。 i2 23 3 1 f i1 1 f )1 (u RR R R R u