第十一章模拟电子

1、第十一章 模拟电子技术基础1第十一章 模拟电子技术11.1 半导体二极管半导体二极管11.2 半导体三极管半导体三极管11.3 基本放大电路基本放大电路11.4 集成放大电路集成放大电路11.5 直流电路直流电路1971年，年，4004 第十一章 模拟电子技术基础2本章重点难点 二极管、三极管 模拟信号放大原理 放大电路的基本分析 运算放大器8008的芯片核心的芯片核心 第十一章 模拟电子技术基础3 一、半导体的单向导电性一、半导体的单向导电性 自然界中很容易导电的物质称为自然界中很容易导电的物质称为导体导体，金，金属一般都是导体。属一般都是导体。 有的物质几乎不导电，称为有的物质几乎不导电，

2、称为绝缘体绝缘体，如橡，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。皮、陶瓷、塑料和石英。 另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为之间，称为半导体半导体，如锗，如锗Ge、硅、硅Si、砷化镓、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。和一些硫化物、氧化物等。 11.1 半导体二极管半导体二极管第十一章 模拟电子技术基础4 半导体的导电机理不同于其它物质，所半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。比如：以它具有不同于其它物质的特点。比如：当受外界热和光的作用时，它的导当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。电能力明显变化。往纯净的半导体中掺入某些杂质

3、，往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。会使它的导电能力明显改变。如光敏电阻如光敏电阻,热敏电阻热敏电阻可增加几十万至几百万倍。例如在纯硅中参入百可增加几十万至几百万倍。例如在纯硅中参入百万分之一的硼后，硅的电阻率就从大约万分之一的硼后，硅的电阻率就从大约 2x103 m 减小到减小到 4x10-3 m左右左右. 利用这种特性就做成了各种不同用利用这种特性就做成了各种不同用途的半导体器件，如二极管三极管途的半导体器件，如二极管三极管 、场效应管及晶闸管。、场效应管及晶闸管。第十一章 模拟电子技术基础5 本征半导体就是完全纯净的半导体。本征半导体就是完全纯净的半导体。 应用最多

4、的本征半应用最多的本征半导体为导体为锗锗和和硅硅，它们，它们各有四个价电子，都各有四个价电子，都是四价元素是四价元素.硅的原子结构硅的原子结构（一）（一） 本征半导体本征半导体第十一章 模拟电子技术基础6 纯净的半导体其所有的原子基本上整齐排列，形成晶体结构，所以半导体也称为晶体 晶体管名称的由来第十一章 模拟电子技术基础7硅和锗的晶体结构硅和锗的晶体结构在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的

5、原子之间形成与其相临的原子之间形成共价键共价键，共用一对价，共用一对价电子。电子。第十一章 模拟电子技术基础8硅和锗的共价键结构硅和锗的共价键结构共价键共共价键共用电子对用电子对+4+4+4+4+4+4表示除表示除去价电子去价电子后的原子后的原子第十一章 模拟电子技术基础9共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为键中，称为束缚电子束缚电子，常温下束缚电子很难，常温下束缚电子很难脱离共价键成为脱离共价键成为自由电子自由电子，因此本征半导体，因此本征半导体中的自由电子很少，所以中的自由电子很少，所以本征半导体的导电本征半导体的导电能力很弱能力很弱。形成共价键后

6、，每个原子的最外层电形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。子是八个，构成稳定结构。共价键有很强的结合力，共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。使原子规则排列，形成晶体。+4+4+4+4第十一章 模拟电子技术基础10 共价键中的电子共价键中的电子在获得一定能量在获得一定能量后，即可挣脱原后，即可挣脱原子核的束缚，成子核的束缚，成为自由电子为自由电子同时在共价键中同时在共价键中留下一个空穴。留下一个空穴。空穴空穴SiSiSiSi自由自由电子电子本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理第十一章 模拟电子技术基础11SiSiSiSi自由电子空穴热激发与复合现象热激发与复合现

7、象 由于受热或光照由于受热或光照产生自由电子和产生自由电子和空穴的现象空穴的现象- 热激发热激发 自由电子自由电子在运动中遇在运动中遇到空穴后，到空穴后，两者同时消两者同时消失，称为复失，称为复合现象合现象 温度一定时，本温度一定时，本征半导体中的自由征半导体中的自由电子电子空穴对的数空穴对的数目基本不变。温度目基本不变。温度愈高，自由电子愈高，自由电子空穴对数目越多空穴对数目越多。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理第十一章 模拟电子技术基础12半导体导电方式半导体导电方式 在半导体中，在半导体中，同时存在着电子同时存在着电子导电和空穴导电，导电和空穴导电，这是半导体导电这是半导体导电方

8、式的最大特点，方式的最大特点，也是半导体和金也是半导体和金属在导电原理上属在导电原理上的本质差别。的本质差别。载流子载流子自由电子和空穴自由电子和空穴 因为，温度愈因为，温度愈高，载流子数目愈高，载流子数目愈多，导电性能也就多，导电性能也就愈好，所以，温度愈好，所以，温度对半导体器件性能对半导体器件性能的影响很大。的影响很大。SiSiSiSi价电子空穴 当半导体两端当半导体两端加上外电压时，自加上外电压时，自由电子作定向运动由电子作定向运动形成电子电流；而形成电子电流；而空穴的运动相当于空穴的运动相当于正电荷的运动正电荷的运动本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理第十一章 模拟电子技术基础1

9、3在本征半导体中掺入某些微量的杂质，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。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其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。大大增加。使自由电子浓度大大增加的杂质半导体使自由电子浓度大大增加的杂质半导体称为称为 型半导体型半导体（电子半导体），使空穴浓（电子半导体），使空穴浓度大大增加的杂质半导体称为度大大增加的杂质半导体称为 型半导体型半导体（空穴半导体）。（空穴半导体）。（二）杂质半导体（二）杂质半导体N(Negative) P(Positive)第十一章 模拟电子技术基础14在硅或锗晶体中掺入

10、少量的在硅或锗晶体中掺入少量的五价五价元素磷元素磷（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相临的半导体原子形成共价键，其中四个与相临的半导体原子形成共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原子给出一个电子，称为子给出一个电子，称为施主原子施主原子。N型半导体型半导体第十一章 模拟

11、电子技术基础15+4+4+5+4N型半导体型半导体多余电子多余电子磷原子磷原子第十一章 模拟电子技术基础16N型半导体中的载流子是什么？型半导体中的载流子是什么？1、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同相同。2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。、本征半导体中成对产生的电子和空穴。3、掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，、掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为子称为多数载流子多数载流子（多子多子），空穴称为），空穴称为少数载少数载流子流子（少子少子）。）。第十一章

12、模拟电子技术基础17在硅或锗晶体中掺入少量的在硅或锗晶体中掺入少量的三价三价元素，如元素，如硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相临的半导体原子形成共价键时，产生一个空相临的半导体原子形成共价键时，产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼原子接受电子，所以称为原子接受电子，所以称为受主原子受主原子。P型半导体第十一章 模拟电子技术基础18+4+

13、4+3+4空穴空穴P型半导体型半导体硼原子硼原子第十一章 模拟电子技术基础19总总 结结1、N型半导体中电子是多子，其中大部分是掺杂提型半导体中电子是多子，其中大部分是掺杂提供的电子，本征半导体中受激产生的电子只占少供的电子，本征半导体中受激产生的电子只占少数。数。 N型半导体中空穴是少子，少子的迁移也能型半导体中空穴是少子，少子的迁移也能形成电流，由于数量的关系，起导电作用的主要形成电流，由于数量的关系，起导电作用的主要是多子是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。近似认为多子与杂质浓度相等。2、P型半导体中空穴是多子，电子是少子型半导体中空穴是多子，电子是少子。3、 不论不论N N型半导体还是

14、型半导体还是P P型半导体，虽然它们都有型半导体，虽然它们都有一种载流子占多数，但是整个晶体仍然是一种载流子占多数，但是整个晶体仍然是不带电不带电的的。第十一章 模拟电子技术基础20杂质半导体的示意表示法杂质半导体的示意表示法P P型半导体型半导体+N N型半导体型半导体第十一章 模拟电子技术基础21（一）（一） PN 结的形成结的形成在同一片半导体基片上，分别制造在同一片半导体基片上，分别制造P型型半导体和半导体和N型半导体型半导体二、二、 PN结及其单向导电性结及其单向导电性自由电子PN空穴第十一章 模拟电子技术基础22P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体扩散运动内电场E漂移运动+

15、空间电荷区（阻碍层和耗尽层）空间电荷区（阻碍层和耗尽层）PN结处载流子的运动结处载流子的运动多子多子少子少子第十一章 模拟电子技术基础23扩散的结果是使空间电扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。荷区越宽。漂移运动P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体+扩散运动内电场EPN结处载流子的运动结处载流子的运动内电场越强，就使漂内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。使空间电荷区变薄。第十一章 模拟电子技术基础24 最后最后, ,多子的多子的扩散扩散和少子的和少子的漂移漂移达到达到动态平衡动态平衡。对于。对于P P型半导体和型半导

16、体和N N型半导体结合面，离子薄层形成的型半导体结合面，离子薄层形成的空间电空间电荷区荷区称为称为PNPN结结。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称称耗尽层耗尽层。 真空二极管真空二极管 1904年年J. Fleming英国英国第十一章 模拟电子技术基础25 PN结的形成过程结的形成过程当漂移运动与扩散运动达到动态平衡时，当漂移运动与扩散运动达到动态平衡时，空间电荷区便稳定下来，空间电荷区便稳定下来，PN结形成结形成第十一章 模拟电子技术基础261、空间电荷区中没有载流子，、空间电荷区中没有载流子， 所以电阻率很高。所以电阻率很高。“”2、空间电荷区中内电场

17、、空间电荷区中内电场阻碍阻碍P中的空穴、中的空穴、N中的电子（中的电子（都是都是多子多子）向对方运动）向对方运动（扩散运动扩散运动）。）。“”3、空间电荷区中内电场、空间电荷区中内电场推动推动P中的电子和中的电子和N中的空穴（中的空穴（都是都是少子少子）向对方运动）向对方运动（漂移运动漂移运动） 。请注意请注意第十一章 模拟电子技术基础27 当当PNPN结加正向电压时（或称正向偏置），即电源正结加正向电压时（或称正向偏置），即电源正极接极接P P区，负极接区，负极接N N时，时，P P区的多数载流子空穴和区的多数载流子空穴和N N区区的多数载流子自由电子在电场作用下通过的多数载流子自由电子在电

18、场作用下通过PNPN结进入结进入对方，两者形成较大的正向电流。此时对方，两者形成较大的正向电流。此时PNPN结呈现低结呈现低电阻，处于导通状态。电阻，处于导通状态。（二） PN结的单向导电性第十一章 模拟电子技术基础28 当当PNPN结加反向电压时（或称反向偏置），结加反向电压时（或称反向偏置），P P区和区和N N区的多数载流子受阻，难于通过区的多数载流子受阻，难于通过PNPN结。但结。但P区的区的少数载流子空穴和少数载流子空穴和N区的少数载流子自由电区的少数载流子自由电子在电场作用下通过子在电场作用下通过PN结进入对方结进入对方，形成，形成反向电流。由于少数载流子数量很少。因此，反反向电流

19、。由于少数载流子数量很少。因此，反响电流极小。此时响电流极小。此时PNPN结呈现高电阻，处于截止状结呈现高电阻，处于截止状态。态。第十一章 模拟电子技术基础29总结：总结： PN结正偏时，有较大的正向电流结正偏时，有较大的正向电流流过，称为流过，称为导通导通；反偏时，流过的电；反偏时，流过的电流几乎为零，称为流几乎为零，称为截止截止。第十一章 模拟电子技术基础30 在在PNPN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。其符号如图其符号如图 1 1 所示。二极管按结构分有所示。二极管按结构分有点接触型、点接触型、面接触型和平面型面接触型和平面型三大类。它们的结构

20、示意图如图三大类。它们的结构示意图如图 2 2 所示。所示。(1) 1) 点接触型二极管点接触型二极管PNPN结面积小，结电容小，结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路用于检波和变频等高频电路。(a)(a)点接触型点接触型 图图 2 2 二极管的结构示意图二极管的结构示意图（一）结构与参数（一）结构与参数图图 1 1三、三、 半导体二极管半导体二极管第十一章 模拟电子技术基础31 图图 3 3 二极管的结构示意图二极管的结构示意图(c)(c)平面型平面型(3) (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 PN 结面积可大可小，用结面积可

21、大可小，用于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。(2) (2) 面接触型二极管面接触型二极管 PNPN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)面接触型第十一章 模拟电子技术基础32第十一章 模拟电子技术基础33一、一、 结构和特点结构和特点BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极NPN型型PNP集电极集电极基极基极发射极发射极BCEPNP型型11.2 半导体三极管半导体三极管第十一章 模拟电子技术基础34BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极基区：较薄，基区：较薄，掺杂浓度低掺杂浓度低集电区：集电区：面积较大面积较大发射区：掺发射区：掺杂浓度

22、较高杂浓度较高Lee de Forest 1873 - 1961 电子管之父电子管之父美国美国 1906年年第十一章 模拟电子技术基础35BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极发射结发射结集电结集电结电子三极管电子三极管德弗雷斯特德弗雷斯特 第十一章 模拟电子技术基础36BECIBIEICNPN型三极管型三极管BECIBIEICPNP型三极管型三极管英特尔的元老英特尔的元老 葛洛夫葛洛夫 第十一章 模拟电子技术基础37ICmA AVVUCEUBERBIBECEB 1. 实验线路实验线路二、二、 电流分配和放大原理电流分配和放大原理第十一章 模拟电子技术基础38ICIBIE2.实验数据实验

23、数据第十一章 模拟电子技术基础39(1) IE = IB+IC(2) IC (或或IE )IB 2.338.30.06CBII2.3 1.5400.060.04CBII1.537.50.04CBII这就是晶体管的这就是晶体管的电流放大作用电流放大作用3。四个结论。四个结论：(3)当当IB当当=0时时, IC =ICEO0 时时D1,D3导通导通D2,D4截止截止电流通路电流通路:+ D1RLD3-u20 时时D2,D4导通导通D1,D3截止截止电流通路电流通路:- D2RLD4+输出是脉动的直流电压！输出是脉动的直流电压！u2tt桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形桥式整流电路输出波形及二极

24、管上电压波形uD4,uD2uD3,uD1tuou2D4D2D1D3RLuo+-第十一章 模拟电子技术基础1512.计算负载电压和电流的平均值计算负载电压和电流的平均值 负载电压负载电压 Uo的平均值为的平均值为:ooU.tduU2029021负载上的负载上的(平均平均)电流电流:LLRU.I290第十一章 模拟电子技术基础1522.整流二极管的选择整流二极管的选择 平均电流平均电流(ID)与反向峰值电压与反向峰值电压(URM)是选择整流管是选择整流管的主要依据。的主要依据。LoDRU.II24502122UURM在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通

25、。因此，流过每只整流二极管的平均电流因此，流过每只整流二极管的平均电流 ID是负载是负载平均电流的一半。平均电流的一半。二极管截止时两端承受的最大反向电压：二极管截止时两端承受的最大反向电压：第十一章 模拟电子技术基础153LoDFRU.III24502122UUURMR所以，在选择二极管必须满足下列条件：所以，在选择二极管必须满足下列条件：二极管最大反向电流：二极管最大反向电流：二极管的最高反向电压：二极管的最高反向电压：第十一章 模拟电子技术基础154下图是桥式整流电路的其它画法，下图是桥式整流电路的其它画法，图图( (a) )是另一是另一种常用的画法，种常用的画法，图图(b)是简化的画法

26、是简化的画法条件：条件：图图(a)图图(b)第十一章 模拟电子技术基础155以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。其电路如图所示。1.滤波原理滤波原理a桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC二、电容滤波电路二、电容滤波电路第十一章 模拟电子技术基础156(1)RL未接入时未接入时 (忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻)u2tuot设设t1时刻接时刻接通电源通电源t1整流电路为整流电路为电容充电电容充电充电结束充电结束没有电容没有电容时的输出时的输出波形波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC第十

27、一章 模拟电子技术基础157（2） RL接入（且接入（且RLC较大）时较大）时 (忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻)u2tuot电容通过电容通过RL放电，放电，在整流电路电压小在整流电路电压小于电容电压时，二于电容电压时，二极管截止，整流电极管截止，整流电路不为电容充电，路不为电容充电，uo会逐渐下降。会逐渐下降。u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC第十一章 模拟电子技术基础158u2tuot只有整流电路输只有整流电路输出电压大于出电压大于uo时，时，才有充电电流。才有充电电流。因此整流电路的因此整流电路的输出电流是脉冲输出电流是脉冲波。波。整流电路的整流电路的输出电流输出电流u1u2u

28、1bD4D2D1D3RLuoSC第十一章 模拟电子技术基础159u2tuot电容充电时，电容充电时，电容电压滞后电容电压滞后于于u2。整流电路的整流电路的输出电流输出电流RLC越小，输越小，输出电压越低。出电压越低。u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC（3） RL接入（且接入（且RLC较大）时较大）时 (考虑整流电路内阻考虑整流电路内阻)第十一章 模拟电子技术基础160一般取一般取2)53(TCRLd(T:电源电压的周期电源电压的周期)近似估算近似估算:Uo=1.2U2。(2) 流过二极管瞬时电流很大。流过二极管瞬时电流很大。RLC 越大越大 Uo越高越高 负载电流的平均值越大负载电流的

29、平均值越大 ; 整流管导电时间越短整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大的峰值电流越大故一般选管时，取故一般选管时，取LoLDFRUII21)32(2)32(2.电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点(1) 输出电压输出电压 Uo与时间常数与时间常数 RLC 有关。有关。RLC 愈大愈大 电容器放电愈慢电容器放电愈慢 Uo(平均值平均值)愈大愈大第十一章 模拟电子技术基础161输出波形随负载电阻输出波形随负载电阻 RL 或或 C 的变化而改变的变化而改变, Uo 和和S 也随之改变。也随之改变。如如: RL 愈小愈小( IL 越大越大), Uo下降多下降多, S 增大。增大。结论：结论：电容滤波

30、电路适用于输出电压较高，负载电流电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流较小且负载变动不大的场合。较小且负载变动不大的场合。(3) 输出特性输出特性(外特性外特性)uo电容电容滤波滤波纯电阻负载纯电阻负载1.4U20.9U20IL第十一章 模拟电子技术基础162三、三、 稳压电路稳压电路稳压管稳压管稳压电路稳压电路开关型开关型稳压电路稳压电路线性线性稳压电路稳压电路常用稳压电路常用稳压电路( (小功率设备小功率设备) )以下主要讨以下主要讨论线性稳压论线性稳压电路。电路。电路最简单，电路最简单，但是带负载能但是带负载能力差，一般只力差，一般只提供基准电压，提供基准电压，不作为电源使不作为电源使

31、用。用。效率较高，效率较高，目前用的也目前用的也比较多，但比较多，但因学时有限，因学时有限，这里不做介这里不做介绍。绍。第十一章 模拟电子技术基础1631. 稳压管稳压电路稳压管稳压电路（1）电路结构的一般形式）电路结构的一般形式Ui是经整流滤波后的电压，稳压管与负载电阻并是经整流滤波后的电压，稳压管与负载电阻并联，所以称为联，所以称为并联型稳压电路并联型稳压电路。 由稳压管的伏安特性可由稳压管的伏安特性可知，稳压管反向击穿后知，稳压管反向击穿后流过的电流在很大范围流过的电流在很大范围内变化时，管子两端的内变化时，管子两端的电压变化却很小电压变化却很小, ,近似近似恒压特性，这样与它并恒压特性

32、，这样与它并联的负载就能得到稳定联的负载就能得到稳定的电压。的电压。 电阻电阻R起限流保护和调整电压的作用。起限流保护和调整电压的作用。 第十一章 模拟电子技术基础164（2 2）稳压原理）稳压原理设负载不变时，因电网电压波动导致设负载不变时，因电网电压波动导致Ui增大，它增大，它将引起将引起UZ （等于（等于 Uo）增加。由稳压管的伏安特）增加。由稳压管的伏安特性可知，只要稳压管两端电压增加很小的数值，性可知，只要稳压管两端电压增加很小的数值，流过稳压管的电流就会有较大的增加，从而使流过稳压管的电流就会有较大的增加，从而使IR 增加，引起电阻增加，引起电阻R 上电压增大，使输出电压基本上电压

33、增大，使输出电压基本保持不变。同理，当电网电压不变保持不变。同理，当电网电压不变( (即即Ui 不变不变) )时时, ,设负载电阻减小使输出电流增大，这时流过稳压设负载电阻减小使输出电流增大，这时流过稳压管的电流会减小去补偿负载电流的增加，使管的电流会减小去补偿负载电流的增加，使IR基基本不变，输出电压保持稳定。本不变，输出电压保持稳定。这种稳压电路结构简单，但输出电压不能随意调这种稳压电路结构简单，但输出电压不能随意调节，也不能适应输入电压和负载电流的大范围波节，也不能适应输入电压和负载电流的大范围波动。动。第十一章 模拟电子技术基础1652. 线性串联型稳压电路线性串联型稳压电路（1）电路

34、结构的一般形式）电路结构的一般形式串联式稳压电路由基准电压、比较放大、取样串联式稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。电路和调整元件四部分组成。T+_UIUO比较放大比较放大基基 准准取取 样样URFUO+_C2RL调整元件调整元件+第十一章 模拟电子技术基础166T+_UIUO比较放大比较放大基基 准准取取 样样URFUO+_C2RL调整元件调整元件+调整元件调整元件T：与负载串联，通过全部负载电流。与负载串联，通过全部负载电流。比较放大器：比较放大器：可以是单管放大电路，差动放大电路，集可以是单管放大电路，差动放大电路，集成运算放大器。成运算放大器。调整元件：调整元件

35、：可以是单个功率管，复合管或用几个功率管可以是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。并联。基准电压：基准电压：可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出输可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出输出电压出电压UO的一部分和基准电压相比较。的一部分和基准电压相比较。第十一章 模拟电子技术基础167T+_UIUO比较放大比较放大基基 准准取取 样样URFUO+_C2RL调整元件调整元件+因调整管与负载接成射极输出器形式，因调整管与负载接成射极输出器形式，为深度串联电压负反馈，故称之为为深度串联电压负反馈，故称之为串串联反馈式稳压电路。联反馈式稳压电路。第十一章 模拟电子技术基础168一种实际的串联式稳压电源

36、一种实际的串联式稳压电源（2 2）稳压原理）稳压原理UoUB2UBE2=（UB2-UZ）UC2Uo当当 UI 增加或输出电流减小使增加或输出电流减小使 Uo升高时升高时R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2第十一章 模拟电子技术基础169（3）输出电压的确定和调节范围）输出电压的确定和调节范围2221min2221max22221BEZWWOBEZWOBEZWWOUURRRRRUUURRRRUUURRRRRU（4）影响稳压特性的主要因素）影响稳压特性的主要因素 1. 比较放大部分的比较放大部分的AV 和电压反馈系数和电压反馈系数F愈大越好；愈大越好； 2. 基准电

37、压愈稳定越好；基准电压愈稳定越好； 3. 放大部分的电源愈稳定越好；放大部分的电源愈稳定越好； 4. 调整管调整管rce愈大越好愈大越好(rce小则小则 UI引起的引起的 Uo大大)。第十一章 模拟电子技术基础170一种实际的串联式稳压电源一种实际的串联式稳压电源（2 2）稳压原理）稳压原理UoUB2UBE2=（UB2-UZ）UC2Uo当当 UI 增加或输出电流减小使增加或输出电流减小使 Uo升高时升高时R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2第十一章 模拟电子技术基础171（5）改进措施）改进措施在运放理想条件下在运放理想条件下:RRoUFURRU1)1 (21

38、1. 增加放大级数或选用增益高的集成运放增加放大级数或选用增益高的集成运放串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路+-UITR1R2UFURRLUo AV+-2. 采用辅助电源采用辅助电源(比较放大部分的电源比较放大部分的电源)。3. 用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益。用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益。第十一章 模拟电子技术基础172（6）过流保护）过流保护 为避免使用中因某种原因输出短路或过载为避免使用中因某种原因输出短路或过载致使调整管流过很大的电流致使调整管流过很大的电流,使之烧坏故需有快使之烧坏故需有快速保护措施。常见保护电路有两类速保护措施。常见保护电路有两类限流型限流型: 把电

39、流限制在允许范围内把电流限制在允许范围内,不再增大；不再增大；截留型截留型: 过流时使调整管截止或接近截止。过流时使调整管截止或接近截止。（7）缺点）缺点调整管工作在线性放大区调整管工作在线性放大区,当负载电流较大时当负载电流较大时:损耗损耗 (P=UCE IL) 大大电源的效率电源的效率 ( =Po/Pi=UoIL/UiIi) 较低较低为了提高效率，可采用开关型稳压电源。为了提高效率，可采用开关型稳压电源。第十一章 模拟电子技术基础173随着半导体工艺的发展随着半导体工艺的发展,现在已生产并广泛应用现在已生产并广泛应用的单片集成稳压电源，具有的单片集成稳压电源，具有体积小体积小,可靠性高可靠

40、性高,使用使用灵活灵活,价格低廉等优点价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端有输入，输出和公共引出端,故称之为三端集成稳故称之为三端集成稳压器。压器。本节主要介绍常用的本节主要介绍常用的W7800系列系列三端集成稳压三端集成稳压器，其内部也是串联型晶体管稳压电路。器，其内部也是串联型晶体管稳压电路。该组件的外形如下图，稳压器的硅片封装在普该组件的外形如下图，稳压器的硅片封装在普通功率管的外壳内，电路内部附有短路和过热保护通功率管的外壳内，电路内部附有短路和过热保护环节。环节。3. 集成稳压器集成稳压器第十一章 模拟电子技术基础1741端端: 输入

41、端输入端2端端: 公共端公共端3端端: 输出端输出端W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1231端端: 公共端公共端2端端: 输入端输入端3端端: 输出端输出端W7900系列稳压器外形系列稳压器外形123第十一章 模拟电子技术基础175分类：分类：注：注：型号后型号后XX两位数字代表输出电压值两位数字代表输出电压值输出电压额定电压值有输出电压额定电压值有:5V、9V、12V 、18V、 24V等等 。三端集成三端集成稳压器稳压器固定式固定式可调式可调式正稳压正稳压W78XX负稳压负稳压W79XX第十一章 模拟电子技术基础176用用W7800输出固定正压的典型电路如图所示输出固定正压的典型电路

42、如图所示。注意：注意：输入与输出端之间的电压不得低于输入与输出端之间的电压不得低于3V！+_W7800系列稳压器系列稳压器 基本接线图基本接线图CoW7800CIUI+_Uo1320.11 F1F第十一章 模拟电子技术基础177输出正负电压的电路输出正负电压的电路正负电压同时输出电路正负电压同时输出电路W78XXCIUI+ _UO132+ _CIW79XX13COCO2UO第十一章 模拟电子技术基础178COW78XXCIUI+_+_UO132UXXUZRDZUXX : 为为W78XX固定输出电压固定输出电压 UO = UXX + UZ提高输出电压的电路提高输出电压的电路第十一章 模拟电子技术

43、基础179 11_1二极管组成的电路如图二极管组成的电路如图11-63所示，设二极管是理想的，所示，设二极管是理想的，求输出电压求输出电压U U0 0。U0=-9VU0=0VU0=-5V习题课习题课第十一章 模拟电子技术基础18011-1 设有两个稳压管的稳压值分别是设有两个稳压管的稳压值分别是6V和和7V，正向，正向压降均是压降均是0.7V。如果将它们用不同的方法串联后接入电路。如果将它们用不同的方法串联后接入电路,可能得到几种不同的稳压值可能得到几种不同的稳压值?试画出各种不同的串联方法。试画出各种不同的串联方法。RD1D2D1D2RLU0U0RLU0=13VU0=7.7V第十一章 模拟电

44、子技术基础18111-1 电路如图电路如图11-66所示，已知所示，已知V VCCCC=12V，R RB1B1=33k，R RB2B2=10k，R RC C=2k，R RE E=1k， =50。U US S=10mv，R RS S=1k R RL L=2K =2K 。（1 1）估算电路的静态工作点；）估算电路的静态工作点；（2 2） 画出微变等效电路；画出微变等效电路；（3 3） 求输入电阻和输出电阻；求输入电阻和输出电阻；（4 4） 计算计算U Ui i和和U U0 0；（1） 若若RS=0=0，再求，再求U0，并说明信号源内阻，并说明信号源内阻RS对放大倍数的影响。对放大倍数的影响。 第十

45、一章 模拟电子技术基础182解解（1）221BBBCCBRRRUVEEBEBRIUVEBEBERUVICBIIEECCCCCERIRIUU（3）KrRRRbeBBi833. 0/2193426)1 (300EbeImVrKRRC20第十一章 模拟电子技术基础183（4）iSiSiRRRUUbeLurRAiuUAU0（5）0SRSiUU SuUAU 0第十一章 模拟电子技术基础18411-7 电路如图电路如图11-68所示所示,已知已知V VCCCC=12V，R RB1B1=RB2=75k，R RC C=2k，RL=2k， =50。（1）画出直流通路，计算电路的静态值；）画出直流通路，计算电路的静态值； （2）画出微变等效电路；）画出微变等效电路；（3）求）求A AU U、R Ri i和和R R0 0。第十一章 模拟电子技术基础185解（解（1）BEBBBCBBCCURRIRIIU)()(21ARRRUUIBBCBECCB8 .44)()1 (21mAIIBCQ24. 2VRIVUCRCCCCE43. 7)24. 20448. 0(12第十一章 模拟电子技术基础186（3）5 .88126)1 (300EbeImVr56beLurRALBCLRRRR/25 .881/1beBirRRKRRRCB95. 1/20第十一章 模拟电子技术基础18711