电子技术基础与技能配套PPT(模拟部分)

1、 第第1 1章章 常用半导体器件常用半导体器件 第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 第第3 3章章 常用放大器常用放大器 第第4 4章章 直流稳压电源直流稳压电源 第第5 5章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 第第6 6章章 高频信号处理高频信号处理硅是硅是地壳中最常见的元素，石头的主地壳中最常见的元素，石头的主要成分是二氧化硅。二氧化硅也是半导要成分是二氧化硅。二氧化硅也是半导体材料之一，由它做出来的体材料之一，由它做出来的半导体器件半导体器件（二极管、三极管、场效应管），是构（二极管、三极管、场效应管），是构成集成电路、电子线路的基本元件。在成集成电路、电子线路的基本元件。在电视、电脑、

2、手机、数码电器中的这些电视、电脑、手机、数码电器中的这些半导体元件无时无刻不在为我们服务。半导体元件无时无刻不在为我们服务。第第1 1章章 常用半导体器件常用半导体器件 学习任务学习任务了解晶体二极管的单向导电性。了解晶体二极管的单向导电性。了解晶体二极管的结构、电路符号、引脚。了解晶体二极管的结构、电路符号、引脚。了解晶体二极管伏安特性曲线和主要参数。了解晶体二极管伏安特性曲线和主要参数。了解特殊二极管的外形特征、功能。了解特殊二极管的外形特征、功能。了解特殊二极管在实际中的应用。了解特殊二极管在实际中的应用。1.1 1.1 晶体二极管晶体二极管自然界的物质按导电能力的强弱可分自然界的物质按

3、导电能力的强弱可分为三大类为三大类:导体，绝缘体和半导体。导体，绝缘体和半导体。 半导体的基本知识半导体的基本知识 导导 体体：能够让电流通过的金属等材料。：能够让电流通过的金属等材料。绝缘体绝缘体：电流几乎不能通过的物体。：电流几乎不能通过的物体。半导体半导体：导电性能介于导体和非导体之：导电性能介于导体和非导体之 间的物质（如硅和锗）。间的物质（如硅和锗）。 本征半导体本征半导体：纯净的半导体：纯净的半导体杂质半导体杂质半导体：纯净半导体中掺入杂质元素。：纯净半导体中掺入杂质元素。半导体的基本知识半导体的基本知识 掺入杂掺入杂质不同质不同N型半导体型半导体P型半导体型半导体半导体的基本知识

4、半导体的基本知识 PN结的形成结构结的形成结构 常见二极管的外形常见二极管的外形二极管的结构和符号二极管的结构和符号晶体二极管的结构和特性晶体二极管的结构和特性 加偏置：在二极管的两端外加电压。加偏置：在二极管的两端外加电压。正向偏置：阳极电位高于阴极电位。正向偏置：阳极电位高于阴极电位。反向偏置：阴极电位高于阳极电位。反向偏置：阴极电位高于阳极电位。二极管具有单向导电性。二极管具有单向导电性。重要特性重要特性晶体二极管的结构和特性晶体二极管的结构和特性 二极管的伏安特性曲线二极管的伏安特性曲线 正向导通电压正向导通电压反向击穿电压反向击穿电压二极管器件的使用二极管器件的使用 1）最大整流电流

5、最大整流电流指二极管长期运行时所允许通过的最大正指二极管长期运行时所允许通过的最大正向平均电流。向平均电流。2）最高反向工作电压最高反向工作电压指二极管在使用时允许加上的最高反向电指二极管在使用时允许加上的最高反向电压。压。主要参数主要参数 二极管器件的使用二极管器件的使用 3）反向电流反向电流指二极管两端加上反向电压时的电流值。指二极管两端加上反向电压时的电流值。4）最高工作频率最高工作频率指保证二极管单向导电性的最高工作频指保证二极管单向导电性的最高工作频率。率。 主要参数主要参数 特殊二极管及它们的应用特殊二极管及它们的应用 工作于反向击穿区工作于反向击穿区两端的电压也几乎保持不变两端的

6、电压也几乎保持不变稳压二极管与应用稳压二极管与应用 特点：特点： 稳压二极管的电路符号和外形特殊二极管及它们的应用特殊二极管及它们的应用 结电容随反向电压变化结电容随反向电压变化 变容二极管与应用变容二极管与应用 特点：特点： 变容二极管的符号和结电容的变化 特殊二极管及它们的应用特殊二极管及它们的应用 会发光会发光正向饱和压降为正向饱和压降为1.5V3V 发光二极管与应用发光二极管与应用 特点：特点： 发光二极管的电路符号和外形特殊二极管及它们的应用特殊二极管及它们的应用 将光变成电将光变成电光电二极管与应用光电二极管与应用 特点：特点：光电二极管的电路符号和外形1.2 1.2 晶体三极管晶

7、体三极管 学习任务学习任务掌握晶体三极管的结构、类型及符号。掌握晶体三极管的结构、类型及符号。了解三极管的电流放大特性。了解三极管的电流放大特性。了解三极管的输入和输出特性曲线，以了解三极管的输入和输出特性曲线，以 及温度对特性的影响。及温度对特性的影响。了解三极管的主要参数，会在实践中合了解三极管的主要参数，会在实践中合 理选用三极管。理选用三极管。 晶体三极管的结构和类型晶体三极管的结构和类型 NPN型三极管结构示意图及电路符号PNP型三极管结构示意图及电路符号三极管实物三极管的电流分配关系和放大作用三极管的电流分配关系和放大作用 要使三极管对微小信号起到放大作用，要使三极管对微小信号起到

8、放大作用，必须保证外加的电压使必须保证外加的电压使发射结正向偏置，发射结正向偏置，集电结反向偏置。集电结反向偏置。 a）供电示意图 b）供电电路 NPN管工作时的供电三极管的电流分配关系和放大作用三极管的电流分配关系和放大作用 共发射极接共发射极接法法 共发射极接共发射极接法法 共发射极接法共发射极接法 BCII 输出集电极电流输出集电极电流输入基极电流输入基极电流三极管的特性曲线三极管的特性曲线 a)放大电路 b)输入特性曲线 c)输出特性曲线 三极管的特性曲线VCE为定值时输入回路为定值时输入回路IB 与与VBE之间的关系之间的关系IB 为定值时输出回路为定值时输出回路 VCE与与IC与之

9、间的关系与之间的关系 三极管的特性曲线三极管的特性曲线 根据输出特性曲线，三极管的工作状态根据输出特性曲线，三极管的工作状态可分为三种情况：可分为三种情况： （1）截止区截止区 外加电压使发射结和集电结均反偏外加电压使发射结和集电结均反偏 （2）饱和区饱和区 外加电压使发射结正偏，集电结也正偏外加电压使发射结正偏，集电结也正偏 （3）放大区放大区 截止区与饱和区中间的部分截止区与饱和区中间的部分三极管的主要参数三极管的主要参数 质量参数质量参数极限参数极限参数频率参数频率参数电流放大倍数集电极发射极反向饱和电流ICEO集电极最大允许电流 ICM集射反向击穿电压VBER(CEO) 集电极最大允许

10、功耗 PCM特征频率fT1.31.3场效应管场效应管 学习任务学习任务了解场效应管的结构、类型及符号。了解场效应管的电压放大特性。了解场效应管的主要参数。了解场效应管的特点及应用。1.31.3场效应管场效应管场效应管类型结型场效应管结型场效应管 结构（以结构（以N N沟为例）沟为例）两个两个PNPN结夹着一个结夹着一个N N型沟道。型沟道。三个电极：三个电极： G G：栅极：栅极 D D：漏极：漏极 S S：源极：源极P+P+gd源极源极栅极栅极漏极漏极s(a)N沟道结构示意图N（b）符号 N- N-gd漏极漏极栅栅极极源极源极sP（b）符号(a)P沟道结构示意图绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应

11、管 c)耗尽型N沟道d）耗尽型P沟道a）增强型N沟道b）增强型P沟道绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管 N沟道增强型MOS场效应管结构 N沟道增强型MOS场效应管工作原理图绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管 场效应管放大电路 工作电压工作电压栅极电压栅极电压漏极电阻漏极电阻工作原理工作原理场效应管的主要参数场效应管的主要参数 开启电压VGS：增强型MOS场效应管开始产 生ID电流时VGS的值 夹断电压VGS(off)：耗尽型场效应管或结型 场效应管在漏源电压VDS固定在某一数 值，沟道开始夹断时VGS的值场效应管的主要参数场效应管的主要参数 饱和漏极电流饱和漏极电流IDS(sat):指结型场效应管

12、和耗尽指结型场效应管和耗尽型型MOS管在栅源短路管在栅源短路(VGS=0)条件下，加漏条件下，加漏源电压源电压VDS所形成的漏极电流。所形成的漏极电流。跨导跨导gm:为漏源电压为漏源电压VDS恒定时，漏极电流恒定时，漏极电流ID与引起这个变化的栅源电压与引起这个变化的栅源电压VGS之比。之比。 漏源击穿电压漏源击穿电压V(BR)DS:指漏源极之间允许加指漏源极之间允许加 的最大电压。的最大电压。1.4 1.4 半导体器件的选用半导体器件的选用 学习任务学习任务了解二极管及三极管型号的意义。了解二极管及三极管型号的意义。了解选用二极管的基本方法。了解选用二极管的基本方法。了解选用三极管的基本方法

13、。了解选用三极管的基本方法。二、三极管型号的意义二、三极管型号的意义 国产半导体器件的意义 由五部分组成,如2CZ11D、2CW137、3DG120A 。第一部分：用数字表示器件电极的数目。第二部分：用汉语拼音字母表示器件材料和极性。第三部分：用汉语拼音字母表示器件的类型。第四部分：用数字表示器件序号。第五部分：用汉语拼音字母表示规格号。二、三极管型号的意义二、三极管型号的意义 国外半导体器件的意义 (美国)第一部分为前缀。第二部分用“1”表示二极管，“2”表示三极管。第三部分“N”代表在美国三极管电子工业协会注 册登记的半导体器件。第四部分为多位数字，代表该器件在美国电子工 业协会的注册登记

14、号。第五部分为后缀，代表同一型号器件不同档别。二、三极管型号的意义二、三极管型号的意义 国外半导体器件的意义(日本) 第一部分用“1”表示二极管，“2”表示三极管。第二部分用 S 表示已在日本电子工业协会登记的半导体器件；第三部分用字母表示器件使用材料、极性和类型。第四部分表示器件在日本电子工业协会的登记号。第五部分表示同一型号的改进型产品。选用二极管的基本方法选用二极管的基本方法 根据具体电路的要求，选用不同类型、不同特性的二极管 根据不同用途，选好二极管的各项主要技术参数 根据电路和电子设备的尺寸要求，选好二极管外形、尺寸和封装 选用三极管的基本方法选用三极管的基本方法 选好三极管的截止频

15、率ft一般要求三极管的ft大于3倍的实际电路工作频率。选好三极管的集射反向击穿电压大于电路中的电源最高电压即可。选用三极管的基本方法选用三极管的基本方法 极限参数高、性能好的晶体管可代替极限参数低、性能差的晶体管。高频管、开关管可以代替普通低频三极管。硅管与锗管可相互代用。 三极管选用的原则三极管选用的原则 放大电路实际上是以小信号控制放大放大电路实际上是以小信号控制放大电路的工作，使它能输电路的工作，使它能输 出幅度较大的、出幅度较大的、与小信号变化规律完全相同的信号，各与小信号变化规律完全相同的信号，各种电子设备中都有放大电路。种电子设备中都有放大电路。第第2 2章章 放大电路基础放大电路

16、基础 2.1.1放大电路的基本概念放大电路的基本概念 能把微弱的电信号（电压、电流）能把微弱的电信号（电压、电流）进行放大变成较强电信号的电路，称进行放大变成较强电信号的电路，称为放大电路。扩音机就是放大电路的为放大电路。扩音机就是放大电路的一个最典型应用一个最典型应用 。放大电路的分类 按电路型式可分为：共射、共集、共按电路型式可分为：共射、共集、共基放大电路，差动放大电路等；基放大电路，差动放大电路等； 按耦合方式可分为：直接耦合放大电路按耦合方式可分为：直接耦合放大电路和交流耦合放大电路；和交流耦合放大电路； 按工作频段可分为：低频放大电路，中按工作频段可分为：低频放大电路，中频放大电路

17、，高频放大电路等；频放大电路，高频放大电路等； 按信号大小可分为：小信号放大电路和按信号大小可分为：小信号放大电路和功率放大电路。功率放大电路。 2.1.2 分压式偏置放大电路分压式偏置放大电路 电路中电路中Vi电路中是交流输入电压，电路中是交流输入电压，VO是放是放大之后的交流输出电压，交流输出电压加到大之后的交流输出电压，交流输出电压加到负载上。电路中负载上。电路中“”表示表示“地地”，它是输入，它是输入回路、输出回路和直流电源的公共端点。回路、输出回路和直流电源的公共端点。iviviviviviv元件的作用元件的作用 VT：晶体三极管，起电流放大作用。晶体三极管，起电流放大作用。RB1、

18、RB2：为上偏置电阻，为下偏置电阻为上偏置电阻，为下偏置电阻 C1、C2：输入耦合、输出电容，耦合输输入耦合、输出电容，耦合输入交流信号，并起隔离直流电到信号源。入交流信号，并起隔离直流电到信号源。 RC ：集电极负载电阻，电源通过为集电集电极负载电阻，电源通过为集电极供电，另一个作用是将放大的电流转换极供电，另一个作用是将放大的电流转换为放大的电压输出。为放大的电压输出。 RE ：发射极电阻，稳定静态电流发射极电阻，稳定静态电流 CE：射极旁路电容，它的容量较大，对交射极旁路电容，它的容量较大，对交流信号相当于短路。流信号相当于短路。 2.1.3 放大电路的工作原理放大电路的工作原理 分压式

19、偏置放大电路分压式偏置放大电路工作原理可以用图工作原理可以用图2.1.3来来说明，借助于电子示波器，我们把观察到的波说明，借助于电子示波器，我们把观察到的波形绘于旁边，逐一加以说明。形绘于旁边，逐一加以说明。 放大原理放大原理 设设=10mv时，测试此时交流基极电时，测试此时交流基极电流流ib=10uA，三极管的电流放大倍数，三极管的电流放大倍数=100，经三极管的电流放大后获得对，经三极管的电流放大后获得对应的集电极电流应的集电极电流ic=1mA，得到了，得到了100倍倍的电流放大，输出电压的电流放大，输出电压vc = icRC=1mA *2K=2v。2v的输出电压比的输出电压比10mv的输

20、的输入电压整整大了入电压整整大了200倍！倍！2.1.4波形失真与工作点波形失真与工作点 图是可调静态工作点的分压式偏置放图是可调静态工作点的分压式偏置放大电路，放大电路的静态工作点一定要合大电路，放大电路的静态工作点一定要合适，即三极管各处电压、电流的数值要合适，即三极管各处电压、电流的数值要合适，否则会引起放大波形的失真。适，否则会引起放大波形的失真。1、饱和失真、饱和失真 输出信号电压波形负半周被削去一部输出信号电压波形负半周被削去一部分，这种现象称为饱和失真。产生饱和分，这种现象称为饱和失真。产生饱和失真的原因是减小失真的原因是减小, IBQ增大增大，那么，那么Q点点上移，输入信号电压

21、正峰值的一部分进上移，输入信号电压正峰值的一部分进入饱和区。入饱和区。2、截止失真、截止失真 输出信号电压波形负半周被削去一部输出信号电压波形负半周被削去一部分，称为截止失真。产生截止失真的原分，称为截止失真。产生截止失真的原因是增大，因是增大， IBQ减小减小，那么，那么Q点下移，正点下移，正半周相应的波顶被削去。半周相应的波顶被削去。3、静态工作点的调整、静态工作点的调整 静态工作点的设置主要是为了使放大静态工作点的设置主要是为了使放大波形不失真，从上述失真波形和图解分析波形不失真，从上述失真波形和图解分析中可见：消除饱和失真的方法是中可见：消除饱和失真的方法是Q点适当点适当下移；消除截止

22、失真的方法是减小使下移；消除截止失真的方法是减小使Q点点适当上移。适当上移。Q点调整在中间点调整在中间VCEQVCC/2，输出不失真电压的动态，输出不失真电压的动态范围最大。范围最大。 2.1.5 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 下图是固定偏置放大电路，当温度变化下图是固定偏置放大电路，当温度变化时，三极管的参数和都随之变化，从而导致时，三极管的参数和都随之变化，从而导致静态工作点发生偏移。意味着原来合适的静静态工作点发生偏移。意味着原来合适的静态工作点，输出波形不失真，但由于温度的态工作点，输出波形不失真，但由于温度的变化，导致放大波形失真了变化，导致放大波形失真了 分压式偏置放大电路分压

23、式偏置放大电路 分压式偏置放大电路能分压式偏置放大电路能自动稳定静态工自动稳定静态工作点作点，原因是，原因是RE电阻对放大电路变化的抑电阻对放大电路变化的抑制作用，使放大电路的静态工作点得到了制作用，使放大电路的静态工作点得到了稳定。这种抑制作用我们称之为负反馈。稳定。这种抑制作用我们称之为负反馈。ER集电极集电极-基极偏置放大电路基极偏置放大电路 图示的放大路是图示的放大路是 另一种具有稳定工作另一种具有稳定工作点的放大器，特点是：基极偏置电阻接在点的放大器，特点是：基极偏置电阻接在基极和集电极之间，其作用除了提供基极基极和集电极之间，其作用除了提供基极偏流外，还同时将集电极输出电压的一部偏

24、流外，还同时将集电极输出电压的一部分反馈回基极。分反馈回基极。2.2.1放大电路的性能指标放大电路的性能指标 为了描述和比较放大电路性能的优劣，为了描述和比较放大电路性能的优劣，人们根据放大电路的用途制定了放大电路人们根据放大电路的用途制定了放大电路的性能指标。的性能指标。 1.放大倍数，要求越大越好放大倍数，要求越大越好2.输入电阻，要求越大越好输入电阻，要求越大越好 3.输出电阻输出电阻 ，要求越小越好，要求越小越好2.2.2放大电路的性能分析放大电路的性能分析 1. 静态分析静态分析 先要画出直流通路，先要画出直流通路， 然后估算静态工作然后估算静态工作点点 2. 动态分析动态分析 先要

25、画交流通路，然后估算放大电路的先要画交流通路，然后估算放大电路的主要技术指标主要技术指标 2.3 放大电路的三种接法放大电路的三种接法 三极管有三个电极，接成放大电路时，三极管有三个电极，接成放大电路时，根据根据输入回路和输出回路公共端的不同输入回路和输出回路公共端的不同，放大电路便有三种基本接法（又称组态）。放大电路便有三种基本接法（又称组态）。分别是共发射极放大电路（分压式偏置放分别是共发射极放大电路（分压式偏置放大电路），共集电极和共基极放大电路。大电路），共集电极和共基极放大电路。2.3.1共集放大电路共集放大电路 从该电路的交流通路可见，交流输入信从该电路的交流通路可见，交流输入信号

26、加在基极，输出信号从发射极输出，号加在基极，输出信号从发射极输出，集集电极为交流输入，输出的公共端，电极为交流输入，输出的公共端，故称为故称为共集电极电路。被放大的信号从发射极输共集电极电路。被放大的信号从发射极输出所以又称为射极输出器出所以又称为射极输出器 射极输出器的特点射极输出器的特点1.电压放大倍数等于且小于电压放大倍数等于且小于1，输出电压，输出电压 与输入电压同相；与输入电压同相；2.输入阻抗高；输入阻抗高；3.输出阻抗低。输出阻抗低。 2.3.2共基极放大电路共基极放大电路 从交流通路可见，输入信号从发射极加从交流通路可见，输入信号从发射极加入，输出信号从集电极取出。输入信号和入

27、，输出信号从集电极取出。输入信号和输出信号的公共端是基极，故该电路称为输出信号的公共端是基极，故该电路称为共基极放大电路。共基极放大电路。 共基放大电路的主要特点共基放大电路的主要特点1.共基放大电路的电压放大倍数在数值上共基放大电路的电压放大倍数在数值上与共射基与共射基 本放大电路相同，且为正值，本放大电路相同，且为正值， 输出电压与输入电压同相；输出电压与输入电压同相； 2.输入电阻很低，一般只有几欧姆到几十输入电阻很低，一般只有几欧姆到几十欧姆。欧姆。 3.输出电阻与共射电路相同。输出电阻与共射电路相同。 共基电路的频率特性好，多用于高频共基电路的频率特性好，多用于高频和宽频带电路中。和

28、宽频带电路中。 2.4 多级放大电路多级放大电路 放大电路中，有时单级的增益不够，通放大电路中，有时单级的增益不够，通常将几个单元放大电路串联起来组成多级常将几个单元放大电路串联起来组成多级放大电路，将信号进行逐级放大，以提高放大电路，将信号进行逐级放大，以提高增益，得到所需的放大倍数。增益，得到所需的放大倍数。 2.4.1多级放大电路的耦合多级放大电路的耦合 多级放大电路中，级与级之间的连接方多级放大电路中，级与级之间的连接方法称为耦合方式。常用的耦合方式有下列法称为耦合方式。常用的耦合方式有下列三种：三种：阻容耦合、变压器耦合、直接耦合。阻容耦合、变压器耦合、直接耦合。三种耦合方式的优缺点

29、三种耦合方式的优缺点 1、阻容耦合方式的优点是各级放大器的、阻容耦合方式的优点是各级放大器的直流工作点相互隔离，互不影响，缺点是直流工作点相互隔离，互不影响，缺点是频率特性比较差频率特性比较差 2、变压器耦合的优点可以通过改变初、变压器耦合的优点可以通过改变初、次级线圈的匝数比实现次级线圈的匝数比实现“阻抗变换阻抗变换”，方，方便地实现阻抗匹配便地实现阻抗匹配 。缺点是低频性能和。缺点是低频性能和高频性能都比较差高频性能都比较差 3、直接耦合方式的优点是低频特性好、直接耦合方式的优点是低频特性好 ，缺点是前后级间静态工作点互相影响等缺点是前后级间静态工作点互相影响等 2.4.2多级放大电路性能

30、多级放大电路性能1.电压放大倍数电压放大倍数 多级放大电路总的电压放大倍数为各多级放大电路总的电压放大倍数为各级电压放大倍数之积级电压放大倍数之积 2.输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻 输入电阻是从输入端看进去的等效电输入电阻是从输入端看进去的等效电阻，也就是第一级的输入电阻阻，也就是第一级的输入电阻 ，输出电，输出电阻是从输出端看进去的等效电阻，即为阻是从输出端看进去的等效电阻，即为最后一级的输出电阻。最后一级的输出电阻。2.4.3放大电路的频率特性放大电路的频率特性 由于输入信号的频率是变化的，导致放由于输入信号的频率是变化的，导致放大器对不同频率的输入信号呈现出了不同大器对不同频率的

31、输入信号呈现出了不同的放大倍数，把这种放大倍数与输入频率的放大倍数，把这种放大倍数与输入频率的变化关系称为是放大电路的频率特性。的变化关系称为是放大电路的频率特性。 1.放大电路的通频带放大电路的通频带 工程上把放大倍数下降到中频段放大工程上把放大倍数下降到中频段放大倍数的倍数的 (即即0.707)倍时，对应的低端频率称倍时，对应的低端频率称为下限频率，对应的高端频率称为上限频为下限频率，对应的高端频率称为上限频率。因为这时放大倍数的下降还是处于允率。因为这时放大倍数的下降还是处于允许状态，人的生理感官系统还感觉不出来。许状态，人的生理感官系统还感觉不出来。下限频率与上限频率之间的频率范围称为

32、下限频率与上限频率之间的频率范围称为通频带。通频带。 - 2.影响放通频带的因素影响放通频带的因素 在在低频段低频段引起放大倍数下降的因素主要引起放大倍数下降的因素主要是耦合电容和射极旁路电容的容抗变大，是耦合电容和射极旁路电容的容抗变大，使信号衰减加大。使信号衰减加大。 在在高频段高频段引起放大倍数下降的因素是三引起放大倍数下降的因素是三极管的结电容和电路引线分布电容，造成极管的结电容和电路引线分布电容，造成了对高频信号的分流作用。了对高频信号的分流作用。 第第3 3章章 常用放大器常用放大器 放大器种类：放大器种类：根据使用元件的不同可分根据使用元件的不同可分为分立元件放大器和集成运算放大

33、器；为分立元件放大器和集成运算放大器；根据信号的大小不同可分为小信号放大根据信号的大小不同可分为小信号放大器和功率放大器；根据电路是否引入负器和功率放大器；根据电路是否引入负反馈可分为基本放大器和负反馈放大器反馈可分为基本放大器和负反馈放大器；根据放大电路的通频带不同可分为宽；根据放大电路的通频带不同可分为宽带放大器和谐振放大器等等。带放大器和谐振放大器等等。 3.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 将放大电路中的输出信号（电压或电将放大电路中的输出信号（电压或电流）的一部分（或全部）回送到输入回流）的一部分（或全部）回送到输入回路称为反馈。路称为反馈。 图图3-1反馈放大电路框图反馈放大电

34、路框图 反馈的组成反馈的组成 反馈放大器的组成如图反馈放大器的组成如图3-1所示。它由所示。它由基本放大电路和反馈电路组成。图中输入基本放大电路和反馈电路组成。图中输入信号为信号为xi，通过反馈电路反馈到输入端的，通过反馈电路反馈到输入端的信号信号xf称为反馈信号，反馈信号称为反馈信号，反馈信号xf和输入和输入信号信号xi在汇接处叠加后，得到净输入信号在汇接处叠加后，得到净输入信号，送到基本放大电路的输入端。经放大后，送到基本放大电路的输入端。经放大后的输出信号为的输出信号为xo。 反馈的分类反馈的分类 1）按反馈极性分）按反馈极性分 当引入反馈之后，反馈信号当引入反馈之后，反馈信号xf与输入

35、与输入信号信号xi同相，叠加的结果使放大器的净同相，叠加的结果使放大器的净输入信号增加，称为输入信号增加，称为正反馈正反馈。 当反馈信号当反馈信号xf与输入信号与输入信号xi反相，叠加反相，叠加的结果使净输入信号减少，称为的结果使净输入信号减少，称为负反馈负反馈。负反馈可以提高放大电路的质量。负反馈可以提高放大电路的质量。 反馈的分类反馈的分类 图图3-2 正反馈、负反馈的示意图正反馈、负反馈的示意图 反馈的分类反馈的分类 2）按反馈信号成份分）按反馈信号成份分 在反馈放大电路中，反馈的信号可以在反馈放大电路中，反馈的信号可以是交流，也可以是直流，如果反馈信号是交流，也可以是直流，如果反馈信号

36、只包含直流成份，则称为直流反馈；如只包含直流成份，则称为直流反馈；如果反馈信号只包含交流成份，称为交流果反馈信号只包含交流成份，称为交流反馈。反馈。 反馈的分类反馈的分类 3）按反馈形式分）按反馈形式分 反馈支路把本级的输出信号送回到本反馈支路把本级的输出信号送回到本级的输入端，这种在本级中出现的反馈级的输入端，这种在本级中出现的反馈称为本级反馈。如分压式偏置放大器中称为本级反馈。如分压式偏置放大器中的发射极电阻的发射极电阻RE构成本级反馈。构成本级反馈。 反馈支路把某一级的输出信号回送到反馈支路把某一级的输出信号回送到这一级之前的输入端，在级与级之间形这一级之前的输入端，在级与级之间形成的反

37、馈称为级间反馈。成的反馈称为级间反馈。 反馈的分类反馈的分类图图3-3 级间反馈级间反馈 反馈的分类反馈的分类4）按反馈输出端取样方式）按反馈输出端取样方式 反馈信号取自放大电路的输出电压，反馈信号取自放大电路的输出电压，反馈信号与输出电压成正比，这种反馈反馈信号与输出电压成正比，这种反馈称为电压反馈，如图称为电压反馈，如图3-4 a）所示。）所示。 反馈信号取自放大电路的输出电流，反馈信号取自放大电路的输出电流，反馈信号与输出电流成正比，这种反馈反馈信号与输出电流成正比，这种反馈称为电流反馈，如图称为电流反馈，如图3-4 b）所示。）所示。 反馈的分类反馈的分类 图图3-4 电压反馈和电流反

38、馈电压反馈和电流反馈 反馈的分类反馈的分类5）按反馈输入端连接方式分）按反馈输入端连接方式分 反馈信号与输入端的连接方式有不同，反馈信号与输入端的连接方式有不同，当反馈信号与信号源串联后加至放大器当反馈信号与信号源串联后加至放大器的输入端，这种反馈称为串联反馈。如的输入端，这种反馈称为串联反馈。如图图3-5 a）所示。）所示。 反馈信号与信号源并联后加至放大器反馈信号与信号源并联后加至放大器的输入端则称为并联反馈。如图的输入端则称为并联反馈。如图3-5 b）所示。所示。 反馈的分类反馈的分类 图图3-5 串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈 3.1.2 四种类型的负反馈四种类型的负反馈 图图3

39、-6 四种负反馈电路框图四种负反馈电路框图 反馈类型的判断方法反馈类型的判断方法 对不同的反馈种类可以进行如下判断：对不同的反馈种类可以进行如下判断： 1）观察放大电路）观察放大电路有无反馈元件有无反馈元件反馈放大器中包含有反馈元件反馈放大器中包含有反馈元件(反馈网络反馈网络)，反馈元件通常连接在同一级或不同级的输反馈元件通常连接在同一级或不同级的输入回路与输出回路之间。例如如图入回路与输出回路之间。例如如图3-7所所示电路中，示电路中，Rf是反馈元件，它是处于两级是反馈元件，它是处于两级之间的反馈。之间的反馈。反馈类型的判断方法反馈类型的判断方法图图3-7 反馈放大器反馈放大器 反馈类型的判

40、断方法反馈类型的判断方法2）用短路输出端的方法判断电压反馈）用短路输出端的方法判断电压反馈和电流反馈和电流反馈 ：令输出端短路令输出端短路vo=0,若反馈若反馈信号也为零，则为电压反馈。反之则为信号也为零，则为电压反馈。反之则为电流反馈。电流反馈。 反馈类型的判断方法反馈类型的判断方法3）用短路输入端的方法判断串联反馈）用短路输入端的方法判断串联反馈和并联反馈：和并联反馈： 令令i=0，vf0，反馈信号仍能加到放，反馈信号仍能加到放大电路的净输入端，则为串联反馈。大电路的净输入端，则为串联反馈。 如果输入端短路如果输入端短路i=0，反馈信号也被，反馈信号也被短路而消失（短路而消失（i=0，if

41、=0），则为并联反），则为并联反馈。馈。 反馈类型的判断方法反馈类型的判断方法图图3-9 用短路输入法判断串联反馈和并联反馈用短路输入法判断串联反馈和并联反馈 反馈类型的判断方法反馈类型的判断方法总结：总结： ，为电压反馈；，为电压反馈； ，为电流反馈；，为电流反馈； ，为串联反馈；，为串联反馈； ，为并联反馈。，为并联反馈。 0, 0fovv0, 0foiv0, 0fivv0, 0fiiv反馈类型的判断方法反馈类型的判断方法4）判别反馈极性）判别反馈极性 使净输入信号增加称为正反馈，反之使净输入信号增加称为正反馈，反之为负反馈为负反馈。 先假设一个放大电路的输入信号先假设一个放大电路的输入信

42、号xi的的瞬时极性为瞬时极性为“+”或或“-”；再根据放大电；再根据放大电路输入与输出信号的相位关系，确定输路输入与输出信号的相位关系，确定输出信号和反馈信号的瞬时极性。出信号和反馈信号的瞬时极性。 反馈类型的判断方法反馈类型的判断方法图图3-10 正负极性的判断正负极性的判断 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响 负反馈在以下几个方面对放大电路影负反馈在以下几个方面对放大电路影响较大：响较大： 1）负反馈使放大倍数下降，但增益）负反馈使放大倍数下降，但增益的稳定性提高的稳定性提高AFAAFxxxxxxxAoiofifof1111负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响 2

43、）负反馈减少非线性失真）负反馈减少非线性失真 a)无负反馈（产生失真）无负反馈（产生失真） b)有负反馈（改善失真）有负反馈（改善失真）负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响3）负反馈可扩展通频带）负反馈可扩展通频带图图3-17 负反馈使通频带展宽了负反馈使通频带展宽了负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响 在放大电路加入负反馈之后，对同样在放大电路加入负反馈之后，对同样大小的输入信号，放大倍数将减小，但大小的输入信号，放大倍数将减小，但在输入信号频率的中频区，高频区与低在输入信号频率的中频区，高频区与低频区减少幅度是不同的。频区减少幅度是不同的。负反馈对放大器性能的影响负

44、反馈对放大器性能的影响 在中频区，放大倍数大，输出电压在中频区，放大倍数大，输出电压高，因而反馈电压也高，使放大倍数下高，因而反馈电压也高，使放大倍数下降得也多。降得也多。 在高、低频区，放大倍数较小，输在高、低频区，放大倍数较小，输出电压不高，反馈电压也不高，使放大出电压不高，反馈电压也不高，使放大倍数下降得也少。这样一来，放大电路倍数下降得也少。这样一来，放大电路的幅频特性变得比较平坦，使上限频率的幅频特性变得比较平坦，使上限频率移到移到fHf，下限频率移到，下限频率移到fLf，放大电路的，放大电路的通频带被展宽。通频带被展宽。负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响4）负反馈对输

45、入、输出电阻的影响）负反馈对输入、输出电阻的影响 负反馈对输入电阻的影响与输入端的负反馈对输入电阻的影响与输入端的连接方式有关。串联反馈提高输入电阻，连接方式有关。串联反馈提高输入电阻，并联反馈减小输入电阻。并联反馈减小输入电阻。 负反馈对输出电阻的影响与输出端的负反馈对输出电阻的影响与输出端的连接方式有关。电流反馈提高输出电阻，连接方式有关。电流反馈提高输出电阻，电压反馈减小输出电阻。电压反馈减小输出电阻。 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响图图3-18 负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响 3.1.33.1.3集成运算放大器集成运算放大器 集成电路，简称集成电路，简称

46、IC，它是指将晶体，它是指将晶体管、场效应管、电阻、小电容以及它们管、场效应管、电阻、小电容以及它们之间的连线集中制作在一块硅片上，封之间的连线集中制作在一块硅片上，封装在一个管壳内，构成特定功能的电子装在一个管壳内，构成特定功能的电子线路线路 。集成电路种类集成电路种类 按功能不同，集成电路可分成按功能不同，集成电路可分成数字集数字集成电路和模拟集成电路成电路和模拟集成电路 。 按集成规模，集成电路可分成：小按集成规模，集成电路可分成：小规模集成电路（规模集成电路（SSI）、中规模集成电）、中规模集成电路（路（MSI）、大规模集成电路（）、大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（和超大规

47、模集成电路（VLSI） 集成运放的结构集成运放的结构 集成运放内部电路一般由输入、中间集成运放内部电路一般由输入、中间级、输出级和偏置电路四部分组成，如级、输出级和偏置电路四部分组成，如图图3-19所示框图。所示框图。 图图3-19 集成运放的组成框图集成运放的组成框图集成运放的结构集成运放的结构 输入级通常采用差分放大器，利用它可以输入级通常采用差分放大器，利用它可以使集成运放获得尽可能高的共模抑制比。使集成运放获得尽可能高的共模抑制比。 中间级主要是保证集成运放具有较强的放大中间级主要是保证集成运放具有较强的放大能力，通常采用由复合管构成的多级共射能力，通常采用由复合管构成的多级共射(或共

48、或共源源)放大器。放大器。 输出级多采用射极输出器或复合射极输出器，输出级多采用射极输出器或复合射极输出器，保证输出电阻小，非线性失真小等特点。保证输出电阻小，非线性失真小等特点。零点漂移零点漂移零点漂移的产生和抑制零点漂移的产生和抑制 零点漂移是指直接耦合放大电路中，未加零点漂移是指直接耦合放大电路中，未加输入信号时，输出端将产生叠加在静态工作输入信号时，输出端将产生叠加在静态工作点上的缓慢变化的输出电压。点上的缓慢变化的输出电压。 零点漂移产生的原因：由于温度等外界因零点漂移产生的原因：由于温度等外界因素的变化引起放大电路静态工作点的变化。素的变化引起放大电路静态工作点的变化。 抑制零点漂

49、移最有效的方法是采用差分放抑制零点漂移最有效的方法是采用差分放大器作为输入级。大器作为输入级。 差分放大电路差分放大电路 1.结构结构：差动放大电路的基本电路结构如：差动放大电路的基本电路结构如图图3-23所示。它由两个完全相同的单管放所示。它由两个完全相同的单管放大电路组成，大电路组成，VT1、VT2管电路参数均对管电路参数均对称。从称。从VT1、VT2的集电极取输出电压。的集电极取输出电压。 性能特点性能特点 ：对共模信号（零点漂移）的抑：对共模信号（零点漂移）的抑制作用。对差模信号（有用信号）的放大制作用。对差模信号（有用信号）的放大作用。作用。 注：通常把大小相等，方向相同的输入信号称

50、为共模信注：通常把大小相等，方向相同的输入信号称为共模信号号 ；大小相等，方向相反的信号为差模信号；大小相等，方向相反的信号为差模信号 。差分放大电路差分放大电路 3-22 基本差动放大电路基本差动放大电路差分放大电路差分放大电路 0)(21iivovvAv21iivv)(21221121iivivivooovvAvAvAvvv从图从图3-22中得出：中得出：对共模信号对共模信号 ，有，有21iivv 对差模信号对差模信号 ，有，有iviviivovAvAvvAv1212)(结论：差分放大电路对共模信号输出为零，结论：差分放大电路对共模信号输出为零，有强烈的抑制作用；对差模信号有放大作用有强烈

51、的抑制作用；对差模信号有放大作用，放大倍数与单管放大倍数相同。，放大倍数与单管放大倍数相同。 差分放大电路差分放大电路 2.共模抑制比共模抑制比 差分放大电路对差模信号的放大倍差分放大电路对差模信号的放大倍数（用数（用Avd表示）越大，表示对有用信号表示）越大，表示对有用信号的放大作用越强；对共模信号的放大倍的放大作用越强；对共模信号的放大倍数（用数（用Avc表示）越小，表示对零点漂移表示）越小，表示对零点漂移的抑制作用越强，差动放大电路的质量的抑制作用越强，差动放大电路的质量越好。越好。 为了评价差模放大电路的质量，引入为了评价差模放大电路的质量，引入指标共模抑制比指标共模抑制比 。CMRK

52、CMRK差分放大电路差分放大电路 CMRK 为差模放大倍数与共模放大倍数之比，为差模放大倍数与共模放大倍数之比，越大，表示差分放大电路质量越好。越大，表示差分放大电路质量越好。vcvdCMRAAKCMRK集成运放的符号和外形集成运放的符号和外形 集成运放的符号目前能见到的有两种：集成运放的符号目前能见到的有两种： 图图3-23 集成运放的符号集成运放的符号集成运放的符号和外形集成运放的符号和外形 集成运放的封装形式有圆柱式封装、扁平集成运放的封装形式有圆柱式封装、扁平式封装和双列直插式封装，其管脚排列分别式封装和双列直插式封装，其管脚排列分别如图如图3-24所示所示 。 图图3-24 集成运放

53、的封装形式集成运放的封装形式 集成运放的主要参数集成运放的主要参数 集成运放作为一个独立的元件，它的技集成运放作为一个独立的元件，它的技术性能由指标参数来体现。术性能由指标参数来体现。 1）开环电压放大倍数）开环电压放大倍数Avd：指在没有外：指在没有外接反馈时集成运放本身的差模电压放大倍接反馈时集成运放本身的差模电压放大倍数。它是反映集成运放放大能力的一个重数。它是反映集成运放放大能力的一个重要参数，一般在要参数，一般在103107之间。之间。 Avd越高，越高，运算精度越高。运算精度越高。 集成运放集成运放 2）差模输入电阻）差模输入电阻rid：是指运放开环工作：是指运放开环工作，输入差模

54、信号时的输入电阻。，输入差模信号时的输入电阻。rid越大，越大，运放向信号源索取的电流越小，对信号源运放向信号源索取的电流越小，对信号源的影响也越小，运算精度越高。的影响也越小，运算精度越高。 3）输出电阻）输出电阻ro：是指运放开环工作时的输：是指运放开环工作时的输出电阻。出电阻。ro越小，运放带负载能力越强。越小，运放带负载能力越强。集成运放集成运放 4）输入失调电压）输入失调电压VIo：因工艺上的误差：因工艺上的误差，运放的差动输入级不可能完全对称，为，运放的差动输入级不可能完全对称，为了使输入电压为零时输出电压也为零，必了使输入电压为零时输出电压也为零，必须在输入端加一个很小的补偿电压

55、，以抵须在输入端加一个很小的补偿电压，以抵消内部电路的不对称。这个补偿电压的数消内部电路的不对称。这个补偿电压的数值表征了运放的失调程度，称为输入失调值表征了运放的失调程度，称为输入失调电压，它的值越小，输入级对称性越好。电压，它的值越小，输入级对称性越好。 集成运放集成运放 5）输入偏置电流）输入偏置电流IIB：指运放输入电压：指运放输入电压为零时，同相和反相输入端静态基极电为零时，同相和反相输入端静态基极电流的平均值，其值越小越好。流的平均值，其值越小越好。 6）共模抑制比）共模抑制比KCMR：表示运放对共模：表示运放对共模信号的抑制能力，它主要取决于输入级信号的抑制能力，它主要取决于输入

56、级差动放大电路的共模抑制比，其值越大差动放大电路的共模抑制比，其值越大越好。越好。集成运放的特点集成运放的特点 具有以下理想参数的运算放大器称为理具有以下理想参数的运算放大器称为理想集成运算放大器。想集成运算放大器。 开环电压放大倍数开环电压放大倍数 Avd 差模输入电阻差模输入电阻 rid 输出电阻输出电阻 rO 0此外还认为没有失调电压，即此外还认为没有失调电压，即VIO=0，共模抑制比共模抑制比KCMR无限大。无限大。 集成运放集成运放 若运放工作在线性放大区，便可得出若运放工作在线性放大区，便可得出以下两个重要结论：以下两个重要结论：1）虚短路）虚短路理想运放两输入端电位相理想运放两输

57、入端电位相等等 ，即，即P=N。2）虚断路）虚断路理想运放输入电流等于理想运放输入电流等于0，即即iP=iN=0 。比例运算比例运算 输出电压与输入电压成比例关系的电输出电压与输入电压成比例关系的电路，称为比例运算电路。比例运算电路路，称为比例运算电路。比例运算电路有反相输入和同相输入电路两种。有反相输入和同相输入电路两种。 1）反相比例运算电路）反相比例运算电路反相比例运算电路结构如图反相比例运算电路结构如图3-25所示。所示。比例运算比例运算图图3-25 反相输入比例运算放大器反相输入比例运算放大器 比例运算比例运算根据虚断路的概念，根据虚断路的概念，iN =0，故，故i1=if。其。其中

58、中则得：则得：因而反相输入比例运算电路的闭环电压因而反相输入比例运算电路的闭环电压放大倍数为放大倍数为 fofoNfiNiRvRvviRvRvvi,111ifofoivRRvRvRv111RRvvAfiovf比例运算比例运算2）同相比例运算电路）同相比例运算电路同相比例运算电路结构如图同相比例运算电路结构如图3-26所示。所示。图图3-26 同相输入比例运算放大器同相输入比例运算放大器比例运算比例运算由于由于N=p, p=i (因为因为iR2=0) ， 故故iPofNvvvRRRv11所以同相输入比例运算电路的闭环电压放所以同相输入比例运算电路的闭环电压放大倍数为大倍数为1111RRRRRvv

59、Affiovf比例运算比例运算当选择电阻当选择电阻R1=Rf=0, R1=时，电路如图时，电路如图3-27所示所示。图图3-27 电压跟随器电压跟随器比例运算比例运算即输出电压即输出电压o等于输入电压等于输入电压i，而相位，而相位相同，反相电路成为电压跟随器。相同，反相电路成为电压跟随器。 10111RRvvAfiovf例例3.1 有一理想集成运放接线如图所示有一理想集成运放接线如图所示电路，已知电路，已知 试求输出电压试求输出电压vo及平衡电阻及平衡电阻R2。,200,20,11KRKRVvfi比例运算比例运算解：（解：（1）因为此电路为反相）因为此电路为反相放大器，故有放大器，故有 VVv

60、RRvifo102020011（2） 平衡电阻平衡电阻R2=R1/Rf KK2 .182002020020比例运算比例运算例例3.2 在下图所示电路中，已知在下图所示电路中，已知Rf=2R1,vi=2V ,试求输出电压。试求输出电压。解：如图所示解：如图所示电路可以分解电路可以分解成两个运算放成两个运算放大器，大器，A1构成构成的电压跟随器的电压跟随器和和A2构成的反构成的反相比例运算放大器，因此相比例运算放大器，因此比例运算比例运算对对A1有：有： 对对A2有：有： 所以所以 iovv111ofovRRvVvRRvRRviofo42221111比例运算比例运算例例 3.3 已知反馈电阻已知反